Question

1．從事科學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要環(huán)節(jié)是進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，科學(xué)實(shí)驗(yàn)的正確步驟是：
①明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br />②收集有關(guān)資料；
③設(shè)計(jì)合理方案；
④進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)．
請(qǐng)按照以上四個(gè)步驟完成以下的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，根據(jù)裝置圖回答問題． 
【明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹繉?shí)驗(yàn)室制取氧氣
【收集有關(guān)資料】過氧化氫是液態(tài)，二氧化錳催化作用下，迅速產(chǎn)生氧氣，高錳酸鉀是一種黑紫色的固體，寫出一種制取氧氣的化學(xué)方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$O₂↑+2H₂O（2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑）．
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案】用過氧化氫制取氧氣時(shí)，可以選擇AD或AE（填序號(hào)）組裝一套裝置制取氧氣．選擇制取氣體的發(fā)生裝置的方法的依據(jù)是反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件．
【進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)】
（1）用過氧化氫制取氧氣時(shí)，要先檢驗(yàn)裝置的氣密性，其方法是夾住導(dǎo)氣管，向長(zhǎng)頸漏斗中注水，長(zhǎng)頸漏斗中形成穩(wěn)定的水柱，說明裝置不漏氣．
（2）若用高錳酸鉀制取氧氣，用D收集氧氣，驗(yàn)證收集滿的方法是用帶火星的木條放在瓶口，木條復(fù)燃，說明收集滿．
（3）若用E收集氧氣，發(fā)現(xiàn)制得到的氧氣不純，可能的原因是集氣瓶沒有裝滿水或剛有氣泡冒出就立即收集了（寫一條即可）．實(shí)驗(yàn)完畢，要先把導(dǎo)管取出，再熄滅酒精燈．否則導(dǎo)致的后果是水槽中水倒流到試管中，使試管炸裂．
（4）若用高錳酸鉀制取氧氣，實(shí)驗(yàn)室需要16g氧氣進(jìn)行性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，至少要加入多少高錳酸鉀？

Answer 1

分析 【收集有關(guān)資料】根據(jù)過氧化氫在二氧化錳的催化作用下生成水和氧氣寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式即可；
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案】根據(jù)反應(yīng)物狀態(tài)和反應(yīng)條件選擇發(fā)生裝置，根據(jù)生成氣體的密度和溶解性選擇收集裝置；
【進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)】（1）根據(jù)檢查裝置的氣密性有多種方法，原理都是根據(jù)裝置內(nèi)外的壓強(qiáng)差形成水柱或氣泡進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)氧氣驗(yàn)滿的方法進(jìn)行分析；
（3）根據(jù)用高錳酸鉀制氧氣時(shí)的注意事項(xiàng)進(jìn)行分析；
（4）根據(jù)化學(xué)方程式和氧氣的質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：【收集有關(guān)資料】過氧化氫在二氧化錳的催化作用下生成水和氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案】過氧化氫是液體，二氧化錳是固體，反應(yīng)條件是常溫，可選用的發(fā)生裝置是A；氧氣不易溶于水，密度比空氣大，因此收集方法可用排水法或向上排空氣法，故選擇的收集裝置可以是D或E；
【進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)】（1）用彈簧夾夾住右邊導(dǎo)管，向長(zhǎng)頸漏斗中倒水，液面高度不變，說明裝置氣密性良好；
（2）檢驗(yàn)氧氣集滿的方法是將帶火星木條放在集氣瓶瓶口，若木條復(fù)燃，則證明氧氣已集滿；
（3）若用E收集氧氣，發(fā)現(xiàn)制得到的氧氣不純，可能的原因是集氣瓶沒有裝滿水或剛有氣泡冒出就立即收集了；實(shí)驗(yàn)完畢，要先把導(dǎo)管取出，再熄滅酒精燈．否則導(dǎo)致的后果是水槽中水倒流到試管中，使試管炸裂；
（4）設(shè)需要高錳酸鉀的質(zhì)量為x
2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑
316                   32
x                     16g
$\frac{316}{x}$=$\frac{32}{16g}$
x=15.8g．
故答案為：【收集有關(guān)資料】2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$O₂↑+2H₂O（2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑）；
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案】AD或AE，反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件；
【進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)】（1）夾住導(dǎo)氣管，向長(zhǎng)頸漏斗中注水，長(zhǎng)頸漏斗中形成穩(wěn)定的水柱，說明裝置不漏氣；
（2）用帶火星的木條放在瓶口，木條復(fù)燃，說明收集滿；
（3）集氣瓶沒有裝滿水或剛有氣泡冒出就立即收集了；水槽中水倒流到試管中，使試管炸裂；
（4）15.8g．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查常見氣體的發(fā)生裝置與收集裝置的探究，發(fā)生裝置依據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件選擇，收集裝置依據(jù)氣體的密度和溶解性選擇．