初中化学气体的干燥（除水）探究题

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                    。

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”） 。

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。

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。

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。

某研究性学习小组，选择“过氧化氢（H₂0₂）生成氧气(0₂)的快慢与什么因素有关”的课题进行探究，以下是他们探究的主要过程。
【假设】过氧化氢生成氧气的快慢与催化剂的种类有关。
【实验方案】常温下，在两瓶相同体积的过氧化氢（H₂0₂）溶液中分别加入相同质量的二氧化锰（MnO₂）和红砖粉，测量各生成一瓶（相同体积）氧气所需的时间。

【进行实验】上图是他们进行实验的装置图，气体发生装置中A仪器的名称是__________ ，此实验中B处宜采用的气体收集方法是_______________。
【实验记录】

实验编号	1	2
反应物	6%过氧化氢（H202）	6%过氧化氢（H202）
催化剂	1g 二氧化锰
时间	35s	152s

【结论】该探究过程得出的结论是__________________________
【反思】过氧化氢在常温下分解缓慢，加入二氧化锰或红砖粉后反应明显加快，若要证明二氧化锰（MnO₂）和红砖粉是该反应的催化剂，还需增加实验来验证它们在化学反应前后的 ________ 和 ________ 是否改变。

如图是实验室制取气体的一些装置，据图回答有关问题。（友情提示：以下
所选装置均填装置标号）

（1）写出序号为①②③的仪器名称：①           ；②            ；③               。
（2）写出你知道的化学实验中可选用装置C制取气体的文字表达式               ；
①该装置中试管口要略向下倾斜目的是                             ；
②收集所得气体可选用的一种装置是                 。
③如何检验收集的气体是氧气？                                                   。
④若收集一瓶氧气，供硫粉在氧气中燃烧的实验使用，最好选用气体的收集装置中的                ，
理由是：                                      
⑤若用A装置和B装置制氧气，最好选择A装置理由：                        
（3）某学校化学兴趣小组在研究“带火星木条复燃与氧气体积分数的关系”的课题中，采取了以下实验步骤：
①取5只250mL集气瓶，分别装入25mL、50mL、75mL、100mL、125mL的水，并用毛玻璃片盖住，依次编号为1、2、3、4、5；
②用分解过氧化氢（H₂O₂）的方法制取氧气，用制取的氧气通过排水法将上述1～5号瓶中的水排去；
③将带火星的木条依次插入1～5号瓶中，把观察到现象和计算数据，填入下表。

集气瓶标号	1	2	3	4	5
集气瓶中氧气的体积分数	28．9％	36．8％	44．7％	52．6％	60．5％
带火星木条的状况	微亮	亮	很亮	复燃	复燃

试回答下列问题：
①实验室中采用分解过氧化氢（H₂O₂）的方法制取氧气，可采用的发生装置是（填标号）           ，理由是                          。其反应的文字表达式是                       ，该反应所属的基本反应类型是                    。
②根据以上实验事实，下列说法中正确的是          （填写相应的标号）。
A．只有在纯氧中才能使带火星的木条复燃
B．集气瓶中氧气的体积分数≥52．6％时，带火星的木条就能复燃
C．只要有氧气存在就可使带火星的木条复燃
③上述实验表明：物质燃烧的程度与氧气的浓度有关，氧气浓度越大，燃烧越剧烈。请你再举一例，将实验内容和实验现象填写在下表中：

实验内容	实验现象	实验结论
		氧气浓度越大，燃烧越剧烈

 
（4）实验室在常温下用块状电石与水反应制取微溶于水的乙炔气体，该反应必须严格控制加水速度，以免剧烈反应放热引起发生装置炸裂。你认为上图中最适合制取乙炔气体的发生装置是               ；如果用图所示装置收集乙炔，气体应从             （填“a”或“b”）端管口通入。

为比较相同浓度的FeCl₃溶液和CuSO₄溶液对H₂O₂分解的催化效果，某研究小组进行了如下探究：


（1）请写出H₂O₂分解的符号表达式                   
【定性研究】
（2）如图甲，可通过观察                  来定性比较两者的催化效果。
【定量研究】
（3）如图乙，实验前检查该装置气密性的方法是                      要定量比较两者的催化效果，可测量生成等体积气体所需的__________________为测定生成氧气的体积，若无注射器可选用丙图装置中的_____________（填编号）代替。

结合下列实验装置图回答问题：

（1）写出标号仪器的名称：①      。
（2）实验室用高锰酸钾作为原料制取氧气，发生装置应选用    （填序号），发生反应的符号表达式为         ；装置中有一处需进行改进，所作改进是             。
（3）若用B装置来制取氧气，发生反应的符号表达式为             ；若装置B中反应太剧烈，为使反应变缓，可采用的措施是将B装置中的仪器①换成另一种仪器，则它的名称是           。
（4）已知氨气极易溶于水，且密度比空气小，实验室常用加热固体硫酸铵和固体熟石灰的混合物来制取氨气，则制取氨气的发生装置应选用    装置（填序号），若使用装置H收集氨气，则气体应从      （填“e”或“f”）管口通入。
（5）实验室采用块状石灰石和稀盐酸在常温时制取二氧化碳，则发生装置应选择      ，若用F装置（装满水）来收集并测定所收集到的二氧化碳的体积，则气体应从      （填“b”或“c”）管口通入，将水排入G装置，结果发现所测体积偏小，原因是         ，请提出改进措施     。

实验室利用如图装置进行组合，制取并收集氧气。

（1）写出标注仪器的名称：a，b

（2）若选择①与⑤组合制取并收集氧气，反应的化学方程式是，实验结束时，应先，再停止加热．
（3）制取并收集干燥的氧气，下列组合可行的是（填选项，可多选）．

A．

①③④

B．

②③④

C．

①③⑤

D．

②③⑤

（4）选择装置②制氧气，分液漏斗盛装的药品是 过氧化氢溶液．