Question

從事科學實驗的重要環節是進行科學實驗設計．科學實驗的正確步驟應為：①明確實驗目的；②收集有關資料；③設計合理方案；④進行科學實驗．請你按照以上四個步驟，完成以下實驗設計，根據圖回答問題：
（1）在實驗室中用過氧化氫（H₂O₂）制取氧氣．
[明確實驗目的]：用過氧化氫在實驗室里制取氧氣．
[收集有關資料]過氧化氫是一種無色液體，在二氧化錳的催化作用下，迅速分解出氧氣，其反應的文字表達式或化學方程式為：________．
[設計合理方案]：發生裝置選用________（填序號，下同），收集裝置選用________．
[進行科學實驗]
①分液漏斗中應放入的物質是________，錐形瓶中應放入的物質是________．
②要收集一瓶純凈的氧氣應選擇圖中的裝置________（填字母）
③某同學在觀察到錐形瓶內有大量氣泡時，開始用C裝置收集氧氣，過一斷時間后用帶火星的木條伸入瓶口、瓶中、瓶底，都未見木條復燃．其原因是________．
④若實驗時用此法代替高錳酸鉀加熱制氧氣，優點是________（填序號）
A．生成物中只有氧氣　　B．不需加熱　　C．需加熱
⑤裝置A中反應劇烈，據此提出實驗安全注意事項是________
A．改用分液漏斗控制液體的滴加速度　B．用體積小的錐形瓶　C．加熱反應物
（2）在實驗室中，可以用加熱氯酸鉀（KClO₃）和二氧化錳固體混合物制取氧氣．
①[明確實驗目的]：________．
②[收集有關資料]：氯酸鉀是白色的固體，二氧化錳是黑色的固體．且二氧化錳在反應中________．反應原理（表達式）________；
③設計合理方案：發生裝置選用________，若選用D收集裝置收集氧氣，你驗證集氣瓶中是否已收集滿的方法是________．

Answer 1

解：（1）過氧化氫制氧氣的反應物是過氧化氫，生成物是水和氧氣，反應條件是二氧化錳作催化劑，所以反應方程式為：2H₂O₂2H₂O+O₂↑
（或文字表達式：過氧化氫 水+氧氣）；
用過氧化氫制取氧氣是固體與液體，不需要加熱，所以發生裝置是A，氧氣不易溶于水且密度比空氣大，所以可以用C或D來收集；
①過氧化氫溶液從長頸漏斗口加入，二氧化錳從錐形瓶口加入；
②排空氣法和排水法相對來說，排水法收集的氣體更純；
③根據觀察到錐形瓶內有大量氣泡產生，說明反應產生了氧氣；但開始用C裝置收集氧氣，過一斷時間后用帶火星的木條伸入瓶口、瓶中、瓶底，都未見木條復燃，說明氣體溢出了，裝置漏氣；
④根據兩種方法的反應條件，可知用過氧化氫溶液分解不需要加熱，操作就比較簡單；產物都不止一種，故選擇B；
⑤裝置A中反應劇烈，說明可能是反應物濃度太大或滴加速度太快，而分液漏斗可以控制液體滴加的速度；用體積小的錐形瓶不會改變反應速度；加熱會加快反應；故選擇：A；
（2）①通過下面的收集資料就能判斷實驗目的是：用氯酸鉀制取氧氣；
②催化劑所起的作用叫催化作用；反應的方程式為：2KClO₃2KCl+3O₂↑；
③固體與固體制取氣體需要加熱，所以發生裝置選擇B，因為氧氣能使帶火星的木條復燃，所以用帶火星的木條來驗滿，放到瓶口能復燃說明滿了，否則不滿．
故答案為：（1）2H₂O₂2H₂O+O₂↑（或過氧化氫水+氧氣）；A；C或D；①過氧化氫溶液 二氧化錳； ②C； ③裝置漏氣；④B；⑤A；
（2）①用加熱氯酸鉀（KClO₃）和二氧化錳固體混合物制取氧氣；②起催化作用；2KClO₃2KCl+3O₂↑；③B；用帶火星的木條放到集氣瓶口，看是否熄滅．
分析：（1）過氧化氫在二氧化錳的作用下分解成水和氧氣，寫出其反應方程式；根據反應物的狀態和反應條件選擇發生裝置；根據氣體的密度和溶解性選擇收集裝置；
①固體一般從錐形瓶口加入，液體從長頸漏斗口加入；②排空氣法和排水法相對來說，排水法收集的氣體更純；③裝置漏氣就收集不到氣體；④根據操作的簡單性及生成的產物分析；⑤根據分液漏斗的作用分析；
（2）①實驗目的要根據下面的步驟去推并模仿（1）來寫；②根據催化劑的作用回答；③氯酸鉀制氧氣需要加熱，根據氧氣能使帶火星的木條復燃的特性來驗滿．
點評：通過本題學生進一步明確了科學實驗的正確步驟，通過分析本題加深了氣體收集方法的選取方法，發生裝置的選擇方法，氧氣的驗滿方法等．