某兴趣小组同学对实验室制备氧气的条件进行如下探究。
【提出问题】①氧化铜是否也能做氯酸钾分解的催化剂？它是否比二氧化锰催化效果好？
【查阅资料】研究表明，许多金属氧化物对氯酸钾的分解有催化作用。分别用下列金属氧化物作催化剂，氯酸钾开始发生分解反应和反应剧烈时的温度如下表所示：
实验室用氯酸钾制取氧气，如果不用二氧化锰作催化剂，最好选用的金属氧化物是 。
【设计并完成实验】
Ⅰ. 将3.0g氯酸钾放在试管中加热
Ⅱ. 将3.0g氯酸钾与1.0g二氧化锰均匀混合加热
Ⅲ. 将3.0g氯酸钾与Xg氧化铜均匀混合加热
【实验现象分析】
Ⅲ中X的值应为 ，实验Ⅰ和Ⅲ比较可证明 。 现象与实验Ⅲ相同.实验Ⅱ和Ⅲ对比的目的是 。将实验Ⅲ反应后的固体加水溶解、 、洗涤、干燥，然后进行称量的目的是 ，最后还要再将黑色粉末和 混合加热，
【结论】氧化铜也能作氯酸钾分解的催化剂，实验Ⅲ中的化学反应的化学方程式为 。
【实验反思】MnO2的用量对 H2O2分解反应有何影响？
【设计并完成实验】利用图甲装置探究“MnO2的用量对 H2O2分解反应的影响”，实验中为3%H2O2溶液，装置中产生氧气的量可以用压强传感器测出（在等温条件下，产生氧气体积与装置内压强成正比，反应放热忽略不计。）
【讨论交流】（1）图乙是“0.1克MnO2与不同体积的3%H2O2溶液混合”的实验结果，从图中可以看出 。图丙是“不同质量的MnO2与相同体积的3%H2O2溶液混合”的实验结果，从图中可以看出 。
根据高锰酸钾（KMnO4）制取氧气的实验探究，结合下图回答问题。
［反应原理］加热高锰酸钾制取氧气的符号表达式为_______________________________。
［仪器装置］（1）写出标有序号的仪器名称：①____________，②_______________。
（2）应选用的气体发生装置为_____（填字母序号，下同），选择的依据是：___________气体收集装置为________。
（3）指出上图装置中的一处错误____________________________________。
［问题探究］实验中，有同学发现对药品加热一段时间后收集不到氧气，可能的原因是____________。
［实验反思］在清洗试管中的反应残留物时，有的同学发现水溶液出现紫红色。你对水溶液出现紫红色这一现象的解释是_______________________________。
我们学习了氧气的实验室制法，知道了制取气体的一般思路和方法．
实验室制取气体时，确定发生装置需要常考虑的两种因素是 ．
| A．反应物的状态 | B．气体的密度 | C．反应的条件 | D．气体的溶解性 |
请根据下列装置图完成以下各题．
以高锰酸钾为原料制取氧气，应选用 和 装置来制取并
收集，反应的文字表达式是 ；
若用F装置收集气体，需满足的条件是 _；
A装置加热时，试管口略向下倾斜的原因是 ．
同学们想探究双氧水的浓度对反应速率的影响．在其他条件相同的情况下进行
了三次实验，记录各收集一瓶相同体积氧气所需要的时间．
| 实验 |
30%双氧水的质量 |
加入的水的体积 |
二氧化锰质量 |
收集时间 |
| 1 |
10 |
40 |
5 |
200 |
| 2 |
20 |
30 |
5 |
100 |
| 3 |
30 |
20 |
|
67 |
取用二氧化锰的仪器是 ；
写出上述反应的文字表达式 ；
实验3中，加入的二氧化锰质量为 g；
相同条件下，实验3产生氧气的速率最快，说明反应与双氧水的 有关．
某研究性学习小组欲利用下列装置进行相关气体制取的探究，请你分析并填空。
（1）写出图中仪器a、b的名称：a：________，b：________
（2）实验室制取氢气的化学方程式是_______________________，若用排空气法收集氢气，应选择的收集装置是__________．B装置中的长颈漏斗末端位于液面下的原因是___________________．
（3）实验室采用加热氯酸钾和二氧化锰的固体混合物制取氧气，反应化学方程式是______________________．将装置A和C连接进行此实验，实验结束，停止加热前要先将导管移出水面，目的是__________________．若用盛满水的F装置收集氧气，应从导管________（填①或②）通入。
（4）甲烷（CH4）是一种无色、无味、难溶于水的气体，实验室用加热无水醋酸钠和碱石灰的固体混合物的方法制取甲烷，应选择的发生装置是________．
（5）实验室制备CO2应选择的发生装置为________，若是用D收集CO2检验是否收集满的方法为_________________．
王丽对家中的家用制氧机产生了浓厚的兴趣。她通过阅读说明书了解到家用制氧机的工作原理如下：加压时，装填在制氧机内部的分子筛吸附空气中的氮气，制取高浓度氧气。减压时，分子筛将所吸附的氮气排放。整个过程中，分子筛并不消耗。王丽用这台家用制氧机制取并收集了一袋气体，带到实验室对其进行研究。
（1）这台家用制氧机制氧气的过程发生的变化属于 （填“物理”或“化学”）变化。
（2）实验I：小丽欲通过以下实验验证所收集的气体是否为纯净的氧气。
【实验记录】
| 实验步骤 |
实验现象 |
文字表达式 |
| 取一只250 mL的集气瓶，用排水法收集一瓶所带气体，然后把燃着的石蜡插入集气瓶中 |
石蜡燃烧得更旺 |
文字表达式I |
表中，文字表达式I是 。
【实验结论】收集的气体是纯净的氧气。
【实验反思】老师指出上述实验并不能证明小丽所带来的气体一定是纯净的氧气。该实验不能证明所收集气体为纯净氧气的原因是 。
（3）实验II：测定小丽所带气体中氧气的含量。同学们在老师的指导下设计了如下图所示装置，进行实验，并重复多次。
【实验记录 】
| 实验操作 |
主要实验现象 |
实验结论及解释 |
|
| ① |
检查装置的气密性 |
/ |
装置的气密性良好 |
| ② |
加入药品，将装置连接固定 |
/ |
/ |
| ③ |
打开止水夹a和b，向A中缓慢鼓入一定量气体后关闭止水夹a和b |
A中水进入到B中，B中水的体积为200 mL。 |
收集200 mL气体（由压强差引起的误差忽略不计） |
| ④ |
用凸透镜聚光引燃白磷 |
燃烧，产生大量白烟 |
/ |
| ⑤ |
待白磷熄灭并冷却到室温， 进行操作I |
现象I |
小丽收集的气体不是纯净的氧气 |
表中，操作I是 ；现象I是
出现上述现象的原因是 。
【数据记录】
| 实验次序 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
| B中剩余水体积/mL |
100 |
42 |
39 |
41 |
38 |
【数据处理】已知，在上表数据中，第1组数据偏差较大，存在明显误差，在数据处理时应删去。小丽所带气体中氧气的体积分数为 % 。
【实验反思】导致第1组数据产生较大误差的可能原因是
小丽对家中的家用制氧机产生了浓厚的兴趣。她通过阅读说明
书了解到家用制氧机的工作原理如下：
加压时，装填在制氧机内部的分子筛吸附空气中的氮气，制取高浓度氧气。减压时，分子筛将所吸附的氮气排放。整个过程中，分子筛并不消耗。小丽用这台家用制氧机制取并收集了一袋气体，带到实验室对其进行研究。
实验I：小丽欲通过以下实验验证所收集的气体是否为纯净的氧气。
【实验记录】
| 实验步骤 |
实验现象 |
化学方程式 |
| 取一只250 mL的集气瓶，用排水法收集一瓶所带气体，然后把一小块燃着的木炭插入集气瓶中 |
木炭燃烧得更旺 |
化学方程式I |
表中，化学方程式I是 。
【实验结论】收集的气体是纯净的氧气。
【实验反思】老师指出上述实验并不能证明小丽所带来的气体一定是纯净的氧气。该实验不能证明所收集气体为纯净氧气的原因是 。
实验II：测定小丽所带气体中氧气的含量。
同学们在老师的指导下设计了如下图所示装置，进行实验，并重复多次。
（250 mL 集气瓶）
【实验记录 】
| 实验操作 |
主要实验现象 |
实验结论及解释 |
|
| ① |
检查装置的气密性 |
|
装置的气密性良好 |
| ② |
加入药品，将装置连接固定 |
|
|
| ③ |
打开止水夹a和b，向A中缓慢鼓入一定量气体后关闭止水夹a和b |
A中水进入到B中，B中水的体积为200 mL。 |
收集200 mL气体（由压强差引起的误差忽略不计） |
| ④ |
用凸透镜聚光引燃白磷 |
燃烧，产生大量白烟 |
|
| ⑤ |
待白磷熄灭并冷却到室温， 进行操作I |
现象I |
小丽收集的气体不是纯净的氧气 |
表中，操作I是 ；
现象I是 。
【数据记录】
| 实验次序 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
| B中剩余水体积/mL |
100 |
42 |
39 |
41 |
38 |
【数据处理】已知，在上表数据中，第1组数据偏差较大，存在明显误差，在数据处理时应删去。小丽所带气体中氧气的体积分数为 % 。
【实验反思】
导致第1组数据产生较大误差的可能原因是 。
某校化学兴趣小组的同学对加热氯酸钾与二氧化锰的混合物制取氧气实验中“二氧化锰充当的角色”进行了探究，请你参与。
资料：I、氯酸钾受热分解产生氯化钾和氧气。
II、氯化钾易溶于水，二氧化锰难溶于水。
探究活动一：二氧化锰能否改变氯酸钾受热分解的速率
（1）取适量的氯酸钾于试管中，将氯酸钾加热至熔化，将带火星木条伸入试管中，较长的时间后，木条复燃，说明氯酸钾受热能产生氧气，但是反应速率较 （“快” 或“慢”）；
（2）取适量的二氧化锰于试管中，加热二氧化锰，将带火星木条伸入试管中，木条没有复燃，说明二氧化锰受热 （填“能”或“不能”）产生氧气。
（3）取氯酸钾和少量二氧化锰的混合物于试管中，加热混合物，将带火星木条伸入试管中，木条迅速复燃，说明二氧化锰能 （填“加快”或“减慢”）氯酸钾受热分解的速率。
探究活动二：氯酸钾受热分解前后二氧化锰质量、化学性质是否改变
（4）为了验证氯酸钾受热分解前后二氧化锰质量是否改变，某同学设计方案如下：
①溶解剩余固体的水要足量，目的是使 （填物质的化学式）全部溶解。
②组装过滤器时，滤纸紧贴漏斗内壁，可以使过滤速率 （填“快”或“慢”）一些，滤纸边缘要 （填“高于”或“低于”）漏斗边缘。 过滤时，要用 （填仪器名称）引流，防止浊液洒出、冲破滤纸；漏斗中液体的液面要 （填“高于”或“低于”）滤纸边缘，防止滤液浑浊；漏斗末端应该紧贴烧杯内壁，目的是 。
ƒ滤渣经过洗涤、烘干后称量，发现两次称量的二氧化锰的质量相等。
（5）请写出验证“氯酸钾受热分解前后二氧化锰的化学性质也不变”的操作和现象：_______________。
【得出结论】综合探究活动一、二的结果可知：加热氯酸钾与二氧化锰的混合物制取氧气实验中“二氧化锰充当 ”（“反应物”、“催化剂”或“生成物”）。
【反思与交流】上述实验中的滤渣若没有洗涤就进行称量，称量的质量会 （“偏大”、“不变”或“偏小”） 。
某化学小组的同学们使用下列装置探究气体的制取和性质：请回答问题：
（1）A中制取气体的化学方程式为 ；
（2）B中，将二氧化碳气体缓缓的倒入放有燃着蜡烛的烧杯中，观察到的现象是：下层的蜡烛先熄灭，上层的蜡烛后熄灭。说明二氧化碳具有 性质，这一性质在实际生活中的应用为 。
（3）小明在做铁丝在氧气中燃烧的实验时，为了防止集气瓶壁炸裂，正确的操作是 。
（4）小明对铁丝在氧气中燃烧为什么会火星四射进行探究。他将镁和不同含碳量的铁丝
(镁和铁直径均为0. 4mm)放入氧气中燃烧，并将现象记录在下表中。
| 物质 |
镁 |
含碳0.05％的铁 |
含碳0.2％的铁 |
含碳0.6％的铁 |
| 燃烧时 的现象 |
剧烈燃烧，发出 耀眼白光，无火星 |
剧烈燃烧 极少火星 |
剧烈燃烧 少量火星 |
(未填) |
①你认为表中未填的实验现象是 。
②造成铁丝在氧气中燃烧时火星四射的主要原因是 。
小雨阅读课外资料得知：双氧水分解除了用二氧化锰还可用氧化铜等物质作催化剂，于是他对氧化铜产生了探究兴趣。
【提出问题】氧化铜是否也能作氯酸钾分解的催化剂？它是否比二氧化锰催化效果更好？
查阅资料：氯酸钾、氯化钾等固体可以溶解于水，二氧化锰、氧化铜等固体不溶于水。
【设计实验】小雨以生成100毫升的氧气为标准，设计了下列三组实验（其它可能影响实验的因素均忽略）。
| 实验序号 |
氯酸钾质量 |
其它物质质量 |
待测数据 |
| ① |
1.5g |
|
|
| ② |
1.5g |
CuO 0.5g |
|
| ③ |
1.5g |
MnO2 0.5g |
|
（1）上述实验应测量的 “待测数据”是 ；
（2）若实验②比实验①的“待测数据”更 （填“大”或“小”），说明 氧化铜能加快氯酸钾的分解速率。
（3）将实验②反应后的固体进行加水溶解、 （填操作名称）、洗涤干燥、称量等步骤后，得到黑色粉末0.5g。
（4）将步骤（3）得到的黑色粉末放入另一试管中，向试管中倒入适量的双氧水（重复多次此实验），观察到试管中均能迅速产生大量气泡。
试写出该反应的符号表达式 。
【预期结论】综合以上步骤（2）（3）（4）可得出氧化铜能作氯酸钾的催化剂。
【评价设计】你认为小雨设计实验③和实验②对比的目的是 。
研究和控制化学反应条件有重要意义。
（1）同学们想探究双氧水的浓度对反应速率的影响。在其他条件相同的情况下进行了三次实验，记录各收集一瓶相同体积氧气所需要的时间。
| 实验 |
双氧水的质量（g） |
双氧水浓度（%） |
二氧化锰质量（g） |
收集时间（s） |
| 1 |
50 |
6 |
5 |
200 |
| 2 |
50 |
12 |
5 |
100 |
| 3 |
50 |
18 |
______ |
67 |
①写出上述反应的文字表达式________________________。
②实验3中，加入的二氧化锰质量为___________g。
③相同条件下，实验3产生氧气的速率最快，说明________________________。
④同学通过查阅资料得知，双氧水在70℃以上会较快分解产生氧气。
为了验证加热双氧水也可以产生氧气，同学们选择右图装置（气密性良好）进行实验。实验中观察到试管内产生气泡，但将带火星的木条放在导管口没有复燃，可能的原因是________________，同学分析原因后，采用了____________法收集气体，再检验，证明加热双氧水也可产生氧气。
实验室常用加热氯酸钾和二氧化锰混合物的方法制取氧气，写出反应的文字或符号表达式： 。
小芳发现，氯酸钾与氧化铜混合加热，也能较快产生氧气，于是进行如下探究：
【提出猜想】除二氧化锰、氧化铜外，氧化铁也可以作氯酸钾分解的催化剂。
【完成实验】按下表进行分析：测定分解温度(分解温度越低，催化效果越好)。
| 实验编号 |
实验药品 |
分解温度(℃) |
| ① |
氯酸钾 |
580 |
| ② |
氯酸钾、二氧化锰(质量比1：1) |
未测 |
| ③ |
氯酸钾、氧化铜(质量比l：1) |
370 |
| ④ |
氯酸钾、氧化铁(质量比1：1) |
390 |
【分析数据、得出结论】
（1）由实验_____________与实验④对比，证明猜想合理。
（2）已知实验所用的三种物质中，催化效果最好的是二氧化锰，则实验②的分解温度 370（填“>”、“=”或“<”）。
【反思】
（1）若要证明氧化铁是该反应的催化剂，还要验证它在化学反应前后质量和 不变；
（2）已知氯酸钾的熔点为356℃，结合上表数据，你认为加热氯酸钾和氧化铁的混合物制氧气最适宜的装置是 （填字母）
（3）同种催化剂，颗粒大小可能影响催化效果，请设计实验方案进行验证
利用图甲装置探究“MnO2的用量对 H2O2分解反应的影响”，实验中H2O2的溶质质量分数为3%，装置中产生氧气的量可以用压强传感器测出（在等温条件下，产生氧气体积与装置内压强成正比反应放热忽略不计）
（1）写出甲装置中发生反应的符号表达式： ，MnO2在此反应中起 作用。
（2）图乙是“0.1克MnO2与不同体积的3%H2O2溶液混合”的实验结果，从图中可以看出 。
（3）当用“3%H2O2溶液8毫升与不同质量的MnO2混合”时，得到如图丙所示的曲线．曲线的斜率显示，当MnO2的用量增加到0.08克时，分解速度达到实验要求．在此实验条件下，若MnO2的质量有4克（一药匙），就能使如图 （选填字母）烧杯中所装的3%H2O2溶液，其分解速度最接近实验要求。
小丽同学欲通过实验证明“二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂”这一命题。她
设计并完成了下表所示的探究实验：
| |
实验操作 |
实验现象 |
实验结论或总结 |
|
| 结论 |
总结 |
|||
| 实验一 |
取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，伸入带火星的木条 |
有气泡产生，木条不复燃 |
过氧化氢分解产生氧气，但是 。 反应的化学方程式为： |
二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂 |
| 实验二 |
向盛水的试管中加入二氧化锰，伸入带火星的木条 |
没有明显现象 |
|
|
| 实验三 |
|
|
二氧化锰能加快过氧化氢的分解 |
(1)请你帮小丽同学填写上表中未填完的空格。
(2)在小丽的探究实验中，“实验一”和“实验二”所起的作用是 。
(3)小英同学认为仅由上述实验还不能完全得出表内的“总结”，她补充设计了两个方面的探究实验，最终完成了对“命题”的实验证明。
第一方面的实验操作中包含了两次称量，其目的是： ；
第二方面的实验是利用“实验三”反应后试管内的剩余物继续实验。接下来的实验操作、现象和结论是：
利用下列仪器进行实验（所有装置的气密性都已检查完毕）
（1）把过氧化氢溶液缓缓加入盛有二氧化锰的容器中制取并收集氧气，完成该实验你所选用的仪器有 （填字母）。写出发生反应的文字表达式式 。这种方法与“把二氧化锰加入盛有过氧化氢溶液的试管中制氧气”相比有 的优点。
（2）某同学继续探究“红砖粉末是否也可以作过氧化氢分解的催化剂？”实验步骤和现象如下：
①他分别向两支试管中加入等质量等溶质质量分数的过氧化氢溶液，向其中一支试管加入一药匙红砖粉末，然后将两支试管中的气体导出通入水中比较产生气泡的快慢，发现加入红砖粉末的试管中反应较快。
②将反应较快的试管内固体过滤出来，洗涤、烘干、称量。
③用称量后的固体重复步骤①的实验，现象与步骤①完全相同。
试回答：步骤①中他除了选用试管外还用到上面列出的仪器有 （填字母）。步骤③的实验目的是 。该学生认为通过上述实验已证明红砖粉末可以作过氧化氢分解反应的催化剂，但老师认为该同学的实验还缺少一个关键步骤，请指出来 。可以用注射器代替的仪器是： 和
（3）以下是某研究小组探究影响化学反应快慢的一些因素的相关数据（常温通常指20℃；“浓度”指溶质的质量分数）
| 实验序号 |
过氧化氢溶液浓度/% |
过氧化氢溶液质量/g |
温度/0C |
二氧化锰用量/g |
氧气体积/ml |
反应所需时间/s |
| ① |
5 |
12 |
20 |
0.2 |
125 |
11 |
| ② |
30 |
12 |
20 |
0.2 |
125 |
2 |
| ③ |
30 |
12 |
40 |
/ |
125 |
148 |
| ④ |
30 |
12 |
90 |
/ |
125 |
82 |
1）通过实验①和②对比可知，化学反应快慢与 有关；
2）通过对比实验 和 可知，化学反应快慢与温度的关系是 ．
3）由上述实验可知，实验室用过氧化氢制取氧气的最合适的条件是 ．
4）同种催化剂，还有哪些因素可能影响催化效果，请你再探究（探究一种因素即可）
北塘化学兴趣小组同学对实验室制备氧气的若干问题进行如下实验探究。
（一）为探究催化剂的种类对氯酸钾分解速度的影响，A小组设计了以下对比实验：
a．将12．25g KClO3与5．0g MnO2均匀混合加热
b．将12．25g KClO3与5．0g CuO均匀混合加热
（1）在相同温度下，比较两组实验产生O2的快慢。通常采用的方法有：
①测相同时间内产生O2的体积；②测 。
（2）试计算：12．25g KClO3中所含氧元素质量与多少克过氧化氢中所含氧元素的质量相等？（请写出计算过程）。
（二）为探究影响双氧水分解速度的某种因素，B小组记录了如下实验数据：
| |
双氧水的质量 |
双氧水的浓度 |
MnO2的质量 |
相同时间内产生O2的体积 |
| I |
50．0g |
1% |
0．1g |
9mL |
| II |
50．0g |
2% |
0．1g |
16mL |
| III |
50．0g |
4% |
0．1g |
31mL |
【数据处理及结论】
（3）本实验中，测量O2体积的装置是 （选填下图1中的装置编号）。
（4）实验结论：在相同条件下， ，双氧水分解速率越快。
（5）C小组用如图2装置进行实验，通过比较 也能达到实验目的。
（三）D小组在加热二氧化锰样品时，发现有气泡产生（如图3），于是他们对这个异常现象进行了探究。
（6）对气体成分的探究：加热二氧化锰样品，用燃着的木条靠近试管口，木条熄灭。将气体通入澄清的石灰水，发现石灰水变浑浊，产生的气体是 。
（7）对气体来源的探究：
【假设1】甲同学认为：该气体来自于试管中的空气，请你设计实验证明该假设是否成立。
| 实验步骤及现象 |
结论 |
| 按图3装置，加热空的试管，另一端的澄清石灰水没有变浑浊 |
假设 （填“成立”或“不成立”）。 |
【假设2】乙同学认为：二氧化锰样品中可能混有炭粉，炭粉发生反应生成了该气体。他通过查阅资料得知：氢氧化钠溶液会与该气体反应，从而可吸收该气体。于是他设计了如图4所示的装置进行实验，其中B装置的作用是检验A中的反应是否完全，则B中的试剂是 ，实验中观察到D处澄清石灰水变浑浊。他又用氮气代替空气（氮气不参与该实验中的任何反应），重复上述实验，发现D处澄清的石灰水也变浑浊。
【结论】通过乙同学的实验证明，二氧化锰中混有炭粉，炭粉与 反应产生了这种气体。
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