Question

通過半個學期的化學學習，你已經掌握了實驗室制取氣體的有關基礎知識，請結合下列裝置圖，回答問題：
（1）寫出用高錳酸鉀來制取氧氣的文字表式

 

．
（2）實驗室用高錳酸鉀制取氧氣，應選用的發生裝置是（填字母代號）

 

．若用C裝置收集氧氣，實驗完畢后的操作是先

 

后

 

，防止水倒流，炸裂試管．若需要回收反應后試管中的二氧化錳（二氧化錳難溶于水，其余產物均可溶于水），可采取的方法是：將試管中的固體倒入燒杯、加足量的水溶解、

 

、洗滌、干燥．
（3）若用過氧化氫溶液與二氧化錳制取氧氣，發生反應的文字表式：

 

．
某學生用試管取用少量實驗室中存放的過氧化氫溶液并加入適量二氧化錳后，并未看到有氣泡產生，請你指出可能的原因：

 

．
檢驗某集氣瓶中氣體是否是氧氣的方法為：

 

．
（4）如果用D裝置收集氧氣，則氧氣由

 

端通入（填“a”或“b”）．
（5）“神七”航天員在飛天過程中為了維持太空艙里氧氣的含量，可以利用鎳鐵氧體（NiFe₂O₄）將呼出的二氧化碳轉化為氧氣．在該過程中NiFe₂O₄的作用是催化劑，作出該結論的理由是

 

．

Answer 1

分析：（1）高錳酸鉀（KMnO₄）是紫黑色固體，用它制取氧氣的反應特點就是需要加熱（如圖所示），產生錳酸鉀、二氧化錳，釋放出氧氣．
（2）氧氣可用排水法或向上排空氣法收集，因為氧氣不易溶于水，密度比空氣大；集氣瓶充滿水后倒放入水槽中；要等到氣泡連續、均勻地放出時，再開始收集，否則收集到的氧氣不純，混有空氣．實驗完畢后，要先把導管移出水面，后熄滅酒精燈，防止因熄滅酒精燈而引起試管內溫度降低，導致試管內壓強驟然減小，水槽中的水沿導管進入試管，使試管炸裂．
（3）①過氧化氫本身不燃，但能與可燃物反應放出大量熱量和氧氣而引起著火爆炸．過氧化氫在pH值為3.5～4.5時最穩定，在堿性溶液中極易分解，在遇強光，特別是短波射線照射時也能發生分解．當加熱到 100℃以上時，開始急劇分解．與某些化合物或雜質接觸后會迅速分解，放出大量的熱量、氧和水蒸氣．在實驗室條件下，常被用來分解制取氧氣，為加快過氧化氫的分解常加入二氧化錳，在反應中二氧化錳只起催化作用．
②氧氣的驗滿：用排水法收集時，當集氣瓶口向外冒出大量氣泡時，證明氣體已集滿；用向上排空氣法收集時，把帶火星的木條放在集氣瓶口，帶火星的木條復燃，證明氣體已集滿．
③氧氣的檢驗：把一根帶火星的木條伸入集氣瓶內，若帶火星的木條復燃，則證明該氣體是氧氣
（4）由題意可知圖D，為向上排空氣法收集氧氣裝置．之所以可用此法，是因為氧氣密度比空氣大．
（5）由題意可知，NiFe₂O₄的作用是催化劑．凡能改變其他物質的化學反應速率，而本身的質量和化學性質在反應前后都沒有發生變化的物質才叫催化劑．

解答：（1）解：在實驗室中，常利用含氧元素的物質，如高錳酸鉀、氯酸鉀來制氧氣．由于高錳酸鉀（KMnO₄）是固體，在加熱條件下才會釋放出氧氣．
故答案為：高錳酸鉀

加熱

錳酸鉀+二氧化錳+氧氣．
（2）解：在利用高錳酸鉀制氧氣的過程中需要加熱，但是實驗完畢后如果立即熄滅酒精燈會引起試管內溫度降低，導致試管內壓強驟然減小，水槽中的水沿導管進入試管，使試管炸裂．在反應剩余物中，二氧化錳難溶于水，其余產物均可溶于水．
故選A；把導管從水槽中取出、熄滅酒精燈；過濾．
（3）解：過氧化氫俗稱雙氧水，在實驗室條件下常被用來分解制取氧氣，加入二氧化錳是為了加快過氧化氫的分解，在反應中二氧化錳只起催化作用．過氧化氫在堿性溶液中極易分解，在遇強光，特別是短波射線照射時也能發生分解．
故答案為：雙氧水

二氧化錳

水+氧氣；在保存過程中雙氧水已分解而失效（分解完）．
（4）解：
如圖所示，為向上排空氣法收集氧氣裝置．因為氧氣的密度比空氣大，所以可以用向上排空氣法收集．
故選A．
（5）解：凡能改變其他物質的化學反應速率，而本身的質量和化學性質在反應前后都沒有發生變化的物質叫催化劑．由題意可知利用鎳鐵氧體（NiFe₂O₄）將呼出的二氧化碳轉化為氧氣，該過程中NiFe₂O₄的作用是催化劑．
故答案為：在反應前后NiFe₂O₄的質量和性質都沒有變化．

點評：（1）本題主要考查了實驗室用高錳酸鉀制取氧氣的反應原理．
（2）、（4）小題主要考查了氧氣的反應裝置和收集方法．
（3）本題主要考查的是在制取氧氣的過程中需要注意的問題和氧氣的驗滿．
（5）本題主要考查的是催化劑的特點．