12.某化學(xué)興趣小組利用以下圖1裝置探究氣體的制取及性質(zhì).結(jié)合下圖回答有關(guān)問題:
請結(jié)合圖示實驗裝置,回答下列問題.
(1)用加熱高錳酸鉀制氧氣選用發(fā)生裝置是A;該反應(yīng)的符號表達(dá)式為2KMnO
4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K
2MnO
4+MnO
2+O
2↑;若用裝置G收集氧氣,氧氣應(yīng)從a端通入(選填“a”或“b”),用此裝置收集氧氣時檢驗氧氣收集滿的方法把帶火星的木條放在b導(dǎo)管口,如果帶火星的木條復(fù)燃,說明已經(jīng)收集滿.
(2)已知CO
2能溶于水且與能水反應(yīng),密度比空氣大,實驗室可用塊狀大理石和稀鹽酸來制取CO
2,可選用的裝置 組合是BC,若用F裝置收集CO
2,油層的作用是防止二氧化碳溶于水.
(3)小明同學(xué)選用如圖2所示的裝置制取氧氣.制取過程中所發(fā)生的符號表達(dá)式為:2H
2O
2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H
2O+O
2↑
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檢查裝置的氣密性.
(4)小紅同學(xué)通過互聯(lián)網(wǎng)得知:CuSO
4溶液、動物某些臟器中含有的物質(zhì)等能催化過氧化氫的分解.
【初次探究】實驗證明,在過氧化氫溶液中滴加CuSO
4溶液能顯著加快過氧化氫的分解,如果要確定CuSO
4是催化劑,還必須通過實驗確定它在化學(xué)反應(yīng)前后化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量都沒有發(fā)生改變.
【再次探究】CuSO
4溶液主要含有三種粒子(H
2O、Cu
2+、SO
42-),稀硫酸中含有三種粒子(H
2O、H
+、SO
42-)為了進(jìn)一步探究CuSO
4溶液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H
2O,他的理由是過氧化氫溶液溶液中有水,所以水不是催化劑.
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,完成了這次探究活動.
實驗步驟 | 實驗現(xiàn)象 | 結(jié)論 |
a.取一支試管加入5mL5%過氧化氫溶液,然后加入2-3滴稀硫酸 | 溶液幾乎沒有氣泡放出 | 實驗證明,起催化作用的是銅離子 |
b.另取一支試管加入5mL5%過氧化氫溶液,然后加入2-3滴氯化銅溶液 | 溶液中有大量氣泡放出 |
(5).小玲同學(xué)稱取一定質(zhì)量的高錳酸鉀固體放入大試管中,將溫度控制在250℃加熱制取O
2.實驗結(jié)束時,該同學(xué)發(fā)現(xiàn)用排水法收集到的O
2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O
2;
猜想Ⅱ:反應(yīng)生成的錳酸鉀分解放出O
2;
猜想Ⅲ:反應(yīng)生成的錳酸鉀和二氧化錳都分解放出氧氣.
【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MnO
2的質(zhì)量不變,則猜想I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.該組同學(xué)選擇的實驗方法是把帶火星的木條放入試管中.
【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固體混合加熱,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)中是否作催化劑,為什么?高錳酸鉀不是催化劑,高錳酸鉀分解生成的二氧化錳是氯酸鉀分解的催化劑.