Question

8．探究一、請根據(jù)下列實驗裝置圖答問題．

（1）寫出圖1中儀器a、b、名稱：a試管，b酒精燈．
（2）用圖1中B裝置制取O₂的文字（或符號）表達式為高錳酸鉀$\stackrel{加熱}{→}$錳酸鉀+二氧化錳+氧氣（2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑），若要收集干燥的氧氣應(yīng)選用的收集裝置為D（填裝置序號），如果用F裝置收集氧氣，則應(yīng)從a端通入，其驗滿的操作方法是將帶火星的木條放在導(dǎo)管口，木條復(fù)燃，證明集滿．
（3）如圖1中A時“鐵絲在氧氣中燃燒”實驗的改進裝置，實驗時打開分液漏斗活塞，通入干燥氧氣約10秒，引燃鐵絲下端火柴桿，伸入塑料瓶內(nèi)，并對準(zhǔn)玻璃管扣正上方，觀察到的現(xiàn)象是鐵絲劇烈燃燒，火星四射，生成黑色固體．
改進后的優(yōu)點是①②③（填序號）．
①氧氣無需提前制備和收集，操作更方便
②塑料瓶代替集氣瓶，防止集氣瓶炸裂，更安全
③裝置集氧氣的制取、干燥、和性質(zhì)驗證于一體，實驗更優(yōu)化．
（4）某興趣小組同學(xué)將帶火星的木條伸入到收集滿氧氣的集氣瓶中，木條復(fù)燃，拿出木條，蓋好集氣瓶，過一會兒，再用帶火星的木條伸入瓶中，木條仍然復(fù)燃，重復(fù)以上操作，直到木條不再復(fù)燃，據(jù)此現(xiàn)象你能得到的結(jié)論是帶火星的木條是否復(fù)燃與氧氣的濃度有關(guān)．
（5）該興趣小組同學(xué)還做了如圖2中的趣味實驗，圖中現(xiàn)象是在量筒中涌出柱狀的泡沫，可形象地稱為“大象牙膏”，其原理主要是雙氧水在某些催化劑作用下迅速分解產(chǎn)生水和氧氣，反應(yīng)的文字（或符號）表達式為過氧化氫$\stackrel{二氧化錳}{→}$水+氧氣（2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑）．

探究二、如圖3是小紅同學(xué)設(shè)計的某探究實驗的裝置，請你協(xié)助他共同完成下列實驗相關(guān)的內(nèi)容．
（1）實驗探究的目的是探究空氣中氧氣的含量．
（2）收集的信息數(shù)據(jù)：①空氣中N₂占78%，O₂占21%，其它其它及雜質(zhì)占1%（按體積計）②O2可支持燃燒③紅磷、硫、木炭都可以在空氣中燃燒
（3）方案設(shè)計：利用A在空氣中燃燒以消耗空氣中O₂的實驗完成（填寫字母）．
A、紅磷   B、硫   C、木炭
（4）實驗現(xiàn)象：紅磷燃燒放出熱量，生成大量的白煙，燒杯中的水會進入到瓶中約占瓶中體積的五分之一
（5）實驗結(jié)論：氧氣約占空氣體積的五分之一
（6）寫出該反應(yīng)的文字（或符號）表達式是4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
（7）結(jié)論分析：若實驗所得結(jié)論與實際結(jié)論偏高，可能的原因是：
a、紅磷的量不足
b、沒有等裝置冷卻就打開止水夾
（8）啟示：通過該實驗，我們預(yù)測瓶中剩余氮氣的一個性質(zhì)：難溶于水，不支持燃燒．
【實驗改進】小剛同學(xué)查得實驗資料表明：燃燒過程中當(dāng)氧氣體積分?jǐn)?shù)低于7%時，紅磷就無法繼續(xù)燃燒，因此通過上述實驗，測置結(jié)果與理論值誤差較大．
【實驗改進】
Ⅰ．根據(jù)鐵在空氣中生銹的二元論設(shè)計如圖4實驗裝置，再次測定空氣中氧氣含量，裝置中飽和食鹽水、活性炭會加速鐵生銹．
Ⅱ．測得實驗數(shù)據(jù)如表

測量項目	實驗前	實驗后
	燒杯中水的體積	燒杯中剩余水的體積	集氣瓶（扣除內(nèi)容物）和導(dǎo)管的容積
體積	80.0	54.5	126.0

（9）【交流表達】
①鐵生銹過程發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，首先是鐵與氧氣、水反應(yīng)生成氫氧化亞鐵[Fe（OH）₂]，寫出該反應(yīng)的文字表達式為2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂．
②根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算，改進實驗后測得的空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)是20.2%（計算結(jié)果精確到0.1%）．
③從實驗原理角度分析，改進后的實驗結(jié)果比前者準(zhǔn)確度更高的原因是：（寫出一個即可）①鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更徹底，使實驗結(jié)果更準(zhǔn)確．②測量時考慮到導(dǎo)管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶容積，使實驗結(jié)果更準(zhǔn)確．

Answer 1

分析 探究一：（1）根據(jù)實驗室常用儀器的名稱和題中所指儀器的作用進行分析；
（2）根據(jù)B裝置制取氧氣的反應(yīng)物是固體，反應(yīng)條件是加熱，試管口有一團棉花，所以是高錳酸鉀制取氧氣，高錳酸鉀在加熱的條件下生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，向上排空氣法收集的氧氣干燥，氧氣密度比空氣大，氧氣有助燃性進行分析；
（3）根據(jù)鐵和氧氣在點燃的條件下生成四氧化三鐵，以及改進后的裝置特點進行分析；
（4）根據(jù)可燃物燃燒的劇烈程度與氧氣的濃度有關(guān)進行分析；
（5）根據(jù)過氧化氫在二氧化錳的催化作用下生成水和氧氣進行分析；
探究二：（1）根據(jù)題干可以知道該實驗?zāi)康臑樘骄靠諝庵醒鯕獾暮�量，可以�?jù)此解答該題；
（3）根據(jù)紅磷、硫和木炭燃燒的產(chǎn)物進行解答；
（4）根據(jù)紅磷燃燒放出熱量，生成大量的白煙，紅磷燃燒消耗了氧氣而使瓶中壓強減小，所以燒杯中的水會進入到瓶中約占瓶中體積的五分之一進行分析；
（5）根據(jù)（4）中的實驗現(xiàn)象來推斷結(jié)論；
（6）根據(jù)紅磷和氧氣在點燃的條件下生成五氧化二磷進行分析；
（7）根據(jù)該實驗中的注意事項進行解答；
（8）根據(jù)燃燒后水進入的體積和剩余的空間進行解答；
（9）根據(jù)鐵生銹的知識進行分析解答即可．

解答 解：探究一：（1）通過分析題中所指儀器的作用可知，a是試管，b是酒精燈；
（2）B裝置制取氧氣的反應(yīng)物是固體，反應(yīng)條件是加熱，試管口有一團棉花，所以是高錳酸鉀制取氧氣，高錳酸鉀在加熱的條件下生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，表達式為：高錳酸鉀$\stackrel{加熱}{→}$錳酸鉀+二氧化錳+氧氣（2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑），向上排空氣法收集的氧氣干燥，所以要收集干燥的氧氣應(yīng)選用的收集裝置為D，氧氣密度比空氣大，氧氣有助燃性，所以用F裝置收集氧氣，則應(yīng)從a端通入，驗滿的操作方法是：將帶火星的木條放在導(dǎo)管口，木條復(fù)燃，證明集滿；
（3）鐵和氧氣在點燃的條件下生成四氧化三鐵，實驗現(xiàn)象為：劇烈燃燒，火星四射，生成黑色固體，放出大量的熱，實驗裝置改進后，氧氣無需提前制備和收集，操作更方便；塑料瓶代替集氣瓶，防止集氣瓶炸裂，更安全；裝置集氧氣的制取、干燥和性質(zhì)驗證一體，實驗更優(yōu)化，故選：①②③；
（4）根據(jù)帶火星的木條是否復(fù)燃可以得出的結(jié)論是：帶火星的木條是否復(fù)燃與氧氣的濃度有關(guān)；
（5）通過分析可知，在量筒中涌出柱狀的泡沫，可形象地稱為“大象牙膏”，其原理主要是：雙氧水在某些催化劑作用下迅速分解產(chǎn)生水和氧氣，表達式為：過氧化氫$\stackrel{二氧化錳}{→}$水+氧氣（2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑）；
探究二：（1）根據(jù)題干可以知道該實驗?zāi)康氖牵禾骄靠諝庵醒鯕獾暮�量�?br />（3）紅磷燃燒生成白色固體，硫燃燒生成二氧化硫氣體，木炭燃燒生成二氧化碳?xì)怏w，本實驗的目的是測定氧氣的含量，所以所選的物質(zhì)不能生成氣體，否則不能產(chǎn)生壓強差，從而也就難以測定出氧氣的含量，所以本實驗中應(yīng)該選擇紅磷來進行實驗，故選A；
（4）實驗現(xiàn)象為：紅磷燃燒放出熱量，生成大量的白煙，紅磷燃燒消耗了氧氣而使瓶中壓強減小，所以燒杯中的水會進入到瓶中約占瓶中體積的五分之一；
（5）根據(jù)（4）中的實驗現(xiàn)象來推斷結(jié)論為：氧氣約占空氣體積的五分之一；
（6）紅磷燃燒產(chǎn)生了五氧化二磷，化學(xué)方程式為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（7）該實驗中應(yīng)該提供足量的紅磷以保證盡可能的將氧氣消耗盡，同時要等裝置冷卻之后再打開止水夾，否則得到的結(jié)論會與實際結(jié)論有偏差；
（8）根據(jù)燃燒后水進入的體積為集氣瓶體積的五分之一，而不是全部，所以可以判斷氮氣的物理性質(zhì)為難溶于水，而過量的紅磷沒有完全燃燒，說明氮氣不支持燃燒；
（9）①鐵與氧氣、水反應(yīng)生成氫氧化亞鐵[Fe（OH）₂]，化學(xué)方程式為：2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂；
②根據(jù)反應(yīng)前后燒杯內(nèi)水的體積變化可以看出，消耗的氧氣的體積是：80-54.5=25.5mL，所以氧氣的體積分?jǐn)?shù)為：$\frac{25.5mL}{126mL}$×100%=20.2%；
③使用鐵的緩慢氧化消耗氧氣，使氧氣消耗的更為徹底，實驗結(jié)果更準(zhǔn)確，測量時考慮導(dǎo)管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶的體積，使實驗結(jié)果更為準(zhǔn)確，所以改進后的實驗結(jié)果比前者準(zhǔn)確度更高的原因是：鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更為徹底，使實驗結(jié)果更準(zhǔn)確；測量時考慮到導(dǎo)管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶容積，使實驗結(jié)果更準(zhǔn)確．
故答案為：探究一：（1）試管，酒精燈；
（2）高錳酸鉀$\stackrel{加熱}{→}$錳酸鉀+二氧化錳+氧氣（2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑），D，a，將帶火星的木條放在導(dǎo)管口，木條復(fù)燃，證明集滿；
（3）劇烈燃燒，火星四射，生成黑色固體，放出大量的熱，①②③；
（4）帶火星的木條是否復(fù)燃與氧氣的濃度有關(guān)；
（5）雙氧水在某些催化劑作用下迅速分解產(chǎn)生水和氧氣，過氧化氫$\stackrel{二氧化錳}{→}$水+氧氣（2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑）；
探究二：（1）探究空氣中氧氣的含量；
（3）A；
（4）紅磷燃燒放出熱量，生成大量的白煙，紅磷燃燒消耗了氧氣而使瓶中壓強減小，所以燒杯中的水會進入到瓶中約占瓶中體積的五分之一；
（5）氧氣約占空氣體積的五分之一；
（6）4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（7）紅磷的量不足，沒有等裝置冷卻就打開止水夾；
（8）難溶于水，不支持燃燒；
（9）①2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）₂；
②20.2%；
③鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更為徹底，使實驗結(jié)果更準(zhǔn)確；測量時考慮到導(dǎo)管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶容積，使實驗結(jié)果更準(zhǔn)確．

點評 本題主要考查常見氣體的發(fā)生裝置與收集裝置的探究，發(fā)生裝置依據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件選擇，收集裝置依據(jù)氣體的密度和溶解性選擇．