Question

在實驗室里，常用分解過氧化氫溶液、加熱氯酸鉀或高錳酸鉀制取氧氣．某化學(xué)興趣小組對氧氣的實驗室制法進(jìn)行了探究．
（1）小明同學(xué)選用如圖所示的裝置，錐形瓶中反應(yīng)的符號表達(dá)式為

 

．實驗前小明同學(xué)先向儀器A中加入水，然后將導(dǎo)氣管放入水槽中，并打開儀器A的活塞，觀察導(dǎo)氣管口是否有連續(xù)的氣泡出現(xiàn)該實驗操作的目的是

 

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（2）實驗證明，在過氧化氫溶液中滴加CuSO₄能顯著加快過氧化氫的分解．CuSO₄溶液主要含有三種粒子（H₂O、Cu²⁺、SO₄^2-），為了進(jìn)一步探究CuSO₄中哪種粒子能起催化作用小紅同學(xué)作了以下分析和設(shè)計．
①小紅同學(xué)認(rèn)為最不可能的是H₂O，他的理由是

 

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②要說明另外的兩種粒子是否起到催化作用，小紅同學(xué)設(shè)計了如下實驗，完成了這次探究．

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
a取一支試管加入5mL 5%過氧化氫溶液，然后加入2-3滴硫酸鈉溶液	溶液中幾乎沒有氣泡放出	實驗證明，起催化作用的是
b另取一支試管加入5mL 5%過氧化氫溶液，然后加入2-3滴   溶液	溶液中有大量氣泡放出

③如果要確定CuSO₄是催化劑，還必須通過實驗確定它反應(yīng)前后

 

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（3）小華同學(xué)稱取一定質(zhì)量的高錳酸鉀固體中，將溫度控制在250加熱制取氧氣．實驗結(jié)束時，有同學(xué)發(fā)現(xiàn)用排水法收集到的氧氣大于理論產(chǎn)量．針對這一現(xiàn)象，同學(xué)們進(jìn)行了如下探究：
【提出猜想】猜想 I：反應(yīng)生成的二氧化錳分解放出氧氣；
猜想Ⅱ：反應(yīng)生成的錳酸鉀分解放出氧氣；
猜想Ⅲ：反應(yīng)生成的錳酸鉀和二氧化錳分解都放出氧氣．
【實驗驗證】同學(xué)們分成兩組，分別進(jìn)行下列實驗：
第一組同學(xué)取一定質(zhì)量的二氧化錳，在250條件下加熱一段時間，冷卻后測得二氧化錳的質(zhì)量不變，則猜想

 

 錯誤；第二組同學(xué)取錳酸鉀在250條件下加熱，沒有用測定質(zhì)量的方法得出了猜想Ⅱ正確的結(jié)論．該組選擇的實驗方法是

 

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【拓展延伸】實驗發(fā)現(xiàn)，氯酸鉀固體加熱制取氧氣的反應(yīng)速率很慢，但如果將高錳酸鉀固體與氯酸鉀混合，則氯酸鉀的分解速率大大加快．請說明高錳酸鉀在氯酸鉀的分解反應(yīng)中

 

（選填“是”、“不是”）作催化劑，原因是

 

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Answer 1

考點：氧氣的制取裝置,制取氧氣的操作步驟和注意點,催化劑的特點與催化作用,書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式

專題：常見氣體的實驗室制法、檢驗、干燥與凈化

分析：根據(jù)用過氧化氫和二氧化錳制氧氣，就不需要加熱；用高錳酸鉀或氯酸鉀就需要加熱．氧氣不易溶于水，密度比空氣的密度大，因此可以用排水法和向上排空氣法收集，排水法收集的氣體比較純凈．小紅同學(xué)認(rèn)為最不可能的是H₂O，他的理由是：過氧化氫溶液中的溶劑是水，因此H₂O不能起催化作用；滴加稀硫酸無變化，證明了硫酸根離子不能做催化劑；滴加硫酸銅時，有大量氣泡放出，證明了起催化作用的是銅離子；催化劑是指能改變其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)前后都不變的物質(zhì)進(jìn)行分析；
根據(jù)催化劑的定義、性質(zhì)以及氧氣的性質(zhì)進(jìn)行分析．

解答：解：（1）過氧化氫在二氧化錳的催化作用下生成水和氧氣，化學(xué)方程式為：2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑，實驗操作的目的是：檢查裝置的氣密性；
（2）小紅同學(xué)認(rèn)為最不可能的是H₂O，他的理由是：過氧化氫溶液中的溶劑是水，因此H₂O不能起催化作用；滴加稀硫酸無變化，證明了硫酸根離子不能做催化劑；滴加硫酸銅時，有大量氣泡放出，證明了起催化作用的是銅離子；催化劑是指能改變其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)前后都不變的物質(zhì)；
（3）【實驗驗證】第一組同學(xué)加熱二氧化錳一段時間，由二氧化錳的質(zhì)量不變可知，反應(yīng)生成的二氧化錳不能分解放出氧氣；由于氧氣有助燃性，所以該組同學(xué)選擇的實驗方法是：將帶火星的木條放在集氣瓶口，木條復(fù)燃，證明猜想Ⅱ正確；
【拓展延伸】氯酸鉀固體加熱制取氧氣的反應(yīng)速率很慢，但如果將高錳酸鉀固體與氯酸鉀固體混合加熱，則氯酸鉀分解速率大大加快，高錳酸鉀不是催化劑，因為高錳酸鉀在反應(yīng)后的質(zhì)量和性質(zhì)發(fā)生了變化．
故答案為：（1）2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑，檢查裝置的氣密性；    
（2）①過氧化氫溶液中本身就含有水；     
②硫酸銅，銅離子；    
③質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)沒有改變；       
（3）I，將帶火星的木條放在集氣瓶口，木條復(fù)燃，證明猜想Ⅱ正確；
不是，因為高錳酸鉀反應(yīng)后的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了改變．

點評：本考點主要考查氧氣的制取裝置和檢查裝置的氣密性，同時也考查了催化劑的特點和化學(xué)方程式的書寫，綜合性比較強，氣體的制取裝置的選擇與反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)的條件有關(guān)；氣體的收集裝置的選擇與氣體的密度和溶解性有關(guān)．