Question

某研究性學(xué)習(xí)小組，從下列裝置中選用部分裝置組裝后在實(shí)驗(yàn)室里制取氧氣，并通過排水量來測(cè)定所收集到氧氣的體積．

（1）甲同學(xué)用一定質(zhì)量的高錳酸鉀制取氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為______，整套實(shí)驗(yàn)裝置接口的正確連接順序?yàn)閍→______→______→______．
（2）實(shí)驗(yàn)過程中，甲同學(xué)觀察到E裝置中的水變?yōu)樽霞t色，這是因?yàn)開_____進(jìn)入E裝置并溶于水中的緣故．為了防止實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)上述現(xiàn)象，相應(yīng)的改進(jìn)措施是______．
（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束，乙同學(xué)意外發(fā)現(xiàn)收集到的氧氣體積大于理論值，為此繼續(xù)進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)探究：
提出問題：出現(xiàn)“收集到的氧氣體積大于理論值”的原因是什么？
作出猜想：猜想Ⅰ：可能是反應(yīng)生成的二氧化錳分解放出氧氣；
猜想Ⅱ：可能是反應(yīng)生成的錳酸鉀分解放出氧氣；
猜想Ⅲ：______．請(qǐng)回答他做出猜想Ⅲ的理由是______．
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：
實(shí)驗(yàn)一：取一定質(zhì)量的二氧化錳于試管中，加熱一段時(shí)間，冷卻后測(cè)得固體殘留物的質(zhì)量不變．證明猜想______錯(cuò)誤．
實(shí)驗(yàn)二：取一定質(zhì)量的錳酸鉀于試管中，加熱一段時(shí)間______．綜合實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二，證明猜想Ⅱ正確．
反思拓展：實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，經(jīng)過討論、交流，丙同學(xué)用下列儀器和藥品又設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案測(cè)定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)．
①帶瓶塞的1000mL圓底燒瓶　 ②電子天平（稱量精確度為0.01g）　 ③酒精燈　 ④某種較活潑的金屬粉末（實(shí)驗(yàn)過程中需要用到的其他實(shí)驗(yàn)用品已省略，實(shí)驗(yàn)中有關(guān)物質(zhì)的物理量數(shù)據(jù)為已知）他的實(shí)驗(yàn)步驟是：_____________．再利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和已知數(shù)據(jù)就可換算得出空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)．

Answer 1

解：（1）高錳酸鉀受熱分解生成錳酸鉀和二氧化錳和氧氣，配平即可，方程式是2KMnO₄K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；通過排水量來測(cè)定所收集到氧氣的體積，整套實(shí)驗(yàn)裝置接口的正確連接順序?yàn)閍→f→e→g；
（2）甲同學(xué)觀察到E裝置中的水變?yōu)樽霞t色，這是因?yàn)椋涸嚬芸跊]有放棉花團(tuán)，高錳酸鉀粉末進(jìn)入導(dǎo)管的緣故；因此用高錳酸鉀時(shí)，試管口要有一團(tuán)棉花；
（3）作出猜想：化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不變，因?yàn)殄i酸鉀和二氧化錳中都含有氧元素，所以可能是錳酸鉀和二氧化錳共同放出氧氣；
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：冷卻后測(cè)得二氧化錳的質(zhì)量不變，證明猜想Ⅰ和Ⅲ錯(cuò)誤；取少量錳酸鉀于試管中加，熱一段時(shí)間，冷卻后測(cè)得錳酸鉀的質(zhì)量減少，證明猜想Ⅱ正確；
反思拓展：要測(cè)定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)，實(shí)驗(yàn)方案步驟是：先用電子天平稱出金屬粉末的質(zhì)量；再把金屬粉末在帶瓶塞的1000ml燒瓶灼燒，至氧氣充分反應(yīng)；再稱量反應(yīng)后金屬粉末的質(zhì)量，與反應(yīng)前金屬粉末的差值就是反應(yīng)的燒瓶中氧氣的質(zhì)量，然后通過密度公式求氧氣的體積，結(jié)合1000mL空氣的體積計(jì)算出氧氣的體積分?jǐn)?shù)；
故答案為：
（1）2KMnO₄K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑； f→e→g；
（2）高錳酸鉀粉末；在試管口放一團(tuán)棉花；
（3）作出猜想：可能是錳酸鉀和二氧化錳均被分解放出氧氣； 錳酸鉀和二氧化錳都含有氧元素；
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：Ⅰ和Ⅲ； 冷卻后測(cè)得固體殘留物的質(zhì)量較原固體減少；
反思拓展：先用電子天平稱出稍過量的金屬粉末的質(zhì)量，再把金屬粉末放在帶瓶塞的1000mL的圓底燒瓶中灼燒，至氧氣完全反應(yīng)；再稱量反應(yīng)后圓底燒瓶中固體物質(zhì)的質(zhì)量；最后通過密度公式求氧氣的體積．
分析：（1）依據(jù)高錳酸鉀受熱分解生成錳酸鉀和二氧化錳和氧氣書寫方程式；通過排水量來測(cè)定所收集到氧氣的體積，所以整套實(shí)驗(yàn)裝置接口的正確連接順序?yàn)閍→f→e→g；
（2）用高錳酸鉀時(shí)，試管口要有一團(tuán)棉花，防止高錳酸鉀粉末進(jìn)入導(dǎo)管；
（3）作出猜想：根據(jù)質(zhì)量守恒定律反應(yīng)前后元素的種類分析，錳酸鉀和二氧化錳中都含有氧元素，所以可能是錳酸鉀和二氧化錳共同放出氧氣；
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：冷卻后測(cè)得二氧化錳的質(zhì)量不變，證明猜想Ⅰ和Ⅲ錯(cuò)誤；取少量錳酸鉀于試管中加，熱一段時(shí)間，冷卻后測(cè)得錳酸鉀的質(zhì)量減少，證明猜想Ⅱ正確；
反思拓展：實(shí)驗(yàn)方案的步驟是：先用電子天平稱出金屬粉末的質(zhì)量；再把金屬粉末放在帶瓶塞的1000ml燒瓶灼燒，至氧氣充分反應(yīng)；再稱量反應(yīng)后金屬粉末的質(zhì)量；最后通過密度公式求氧氣的體積．
點(diǎn)評(píng)：本題主要考查高錳酸鉀制取氧氣的反應(yīng)原理、注意事項(xiàng)，氣體的體積的測(cè)量，同時(shí)也考查了空氣中氧氣含量的測(cè)定，本題通過實(shí)驗(yàn)資料和實(shí)驗(yàn)分析，得到了正確的結(jié)論，同學(xué)們要結(jié)合題意具體分析，綜合掌握．