Question

4．如圖1是實驗室常用氣體制備裝置，據圖回答問題

（1）實驗室用高錳酸鉀制一瓶純凈的氧氣，反應的化學方程式是2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，應選擇的收集裝置是D或F（填字母代號）；如果選用圖2裝置收集氧氣，氣體應從a（填“a”或“b”）端導入．
（2）實驗室用過氧化氫溶液和二氧化錳制備氧氣的化學方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，某化學小組同學用20%的過氧化氫溶液和二氧化錳，并選用B裝置來制備氧氣．實驗室中，同學們發現不能得到平穩的氧氣流．大家提出從兩個方面加以改進：
一是把發生裝置由B改為C，其理由是可以控制液體流量來控制反應速率
一是將過氧化氫溶液加水稀釋．溶液的稀釋需要經過計算、量取、混勻三個步驟．如果把50克質量分數為20% 的過氧化氫溶液稀釋成5%的過氧化氫溶液，需加水的質量為150克；在整個過程中，除了燒杯外，還需要用到的儀器有①⑤⑥（填數字序號）
?①量筒?②鑰匙?③試管④酒精燈⑤滴管⑥玻璃棒．

Answer 1

分析 （1）根據高錳酸鉀制取氧氣的原理寫出反應的化學方程式，并據氧氣的密度和溶解性確定收集裝置，氧氣密度比空氣大，所以應從長管進氣；
（2）根據實驗室用過氧化氫溶液和二氧化錳制氧氣的反應寫出化學方程式；利用注射器加入液體時能控制加入液體的量；根據溶質質量不變原理計算加入水的質量，根據稀釋的操作分析用到的玻璃儀器．

解答 解：（1）高錳酸鉀受熱分解生成錳酸鉀和二氧化錳和氧氣，反應的化學方程式是：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，因氧氣的密度比空氣大，不易溶于水，所以收集裝置可選用D或F；如果選用圖2裝置收集氧氣，氣體應從長管進入，因為氧氣的密度比空氣大；
（2）實驗室用過氧化氫溶液和二氧化錳制氧氣的化學方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，某化學小組同學用20%的過氧化氫溶液和二氧化錳，并選用B裝置來制氧氣．實驗中，同學們發現不能得到平穩的氧氣流．大家提出從兩個方面加以改進：一是把發生裝置由B改為C，原因是用注射器注入過氧化氫溶液，可以逐滴滴加液體，控制液體的流量，從而可控制產生氧氣的速率；二是將過氧化氫溶液加水稀釋．溶液的稀釋需要經過計算需要的水的量、量筒量取液體、將要稀釋的溶液與水混勻三個步驟，
如果把50g質量分數為20%的過氧化氫溶液稀釋成5%的過氧化氫溶液，稀釋過程中溶質的質量不變，設需加水的質量為為x，則50g×20%=（50g+x）×5%，解得 x=150g；在稀釋過程中，除了燒杯外，還需要用到的儀器有：量取液體的量筒、定容用的滴管、用來攪拌的玻璃棒．
故答案為：（1）2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，D（或F），a；
（2）2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，可以控制液體流量來控制反應速率，150，①⑤⑥．

點評 本題主要考查常見氣體的發生裝置與收集裝置的探究，發生裝置依據反應物的狀態和反應條件選擇，收集裝置依據氣體的密度和溶解性選擇．