【題目】“元旦”假期,某化學興趣小組探究“排水法收集氧氣時機的選擇”,用加熱高錳酸鉀進行相關實驗.
(1)寫出加熱高錳酸鉀反應的化學方程式
(2)用排水法收集氧氣時要等到“氣泡連續(xù),均勻冒出”才開始收集,原因是
(3)【提出問題】“氣泡連續(xù),均勻冒出,此時排出的氧氣比較純凈”,事實如此嗎?
【設計并實驗】采用高錳酸鉀加熱分解產(chǎn)生氧氣,測定不同時刻從試管排出的氣體中氧氣的濃度.

時段

氧氣濃度變化特點

氧氣濃度變化范圍

加熱時間

氣泡特征

逐漸增大

21.2%﹣……

1﹣11s

不持續(xù)、不均勻

11﹣16s

持續(xù)、均勻、快速

快速增大

28.8%﹣66.7%

16﹣34s

逐漸變暖

66.7%﹣86.3%

34﹣80s

趨于穩(wěn)定

86.3%﹣88.7%

80s﹣135

在加熱藥品的第①時段后期(11﹣16s),氣泡已經(jīng)連續(xù)、均勻且快速冒出,此時排出氣體中氧氣的濃度最大只有%左右.
(4)“氣泡連續(xù),均勻冒出時表示排出的氧氣已經(jīng)比較純凈”的說法是(填“合理”或“不合理”)的.
(5)【查閱資料】對于初中氧氣性質實驗而言,氧氣濃度只需達到一定的數(shù)值,即滿足實驗要求即可.
【實驗探究】
①取一個氧氣瓶,使瓶內留有占集氣瓶40%的水(余下的為空氣),用玻璃片蓋住,并倒扣于裝有水的水槽中.
②用排水法收集氧氣,小心地把瓶內的水排完用玻璃片蓋住瓶口,取出立正放好.
③帶火星木條伸入集氣瓶中,帶火星木條復燃.
【反思與交流】
通過實驗探究,發(fā)現(xiàn)使帶火星木條復燃的氧氣(填“不一定”或“一定”)是純氧.
(6)集氣瓶中氧氣的體積分數(shù)=收集的氧氣占容積的體積分數(shù)+瓶中空氣占容積的體積分數(shù)×%.
(7)理論上,上述實驗“使帶火星的木條復燃”的氧氣體積分數(shù)是%(計算結果保留一位小數(shù))該興趣小組利用不同時機收集的氧氣(其中有1瓶預留少量的水)進行試驗,發(fā)生反應的實驗現(xiàn)象如下

時機1(加熱10s)

時機2(加熱15s)

時機3(加熱35s)

帶火星木條

復燃

復燃

復燃

木炭燃燒

木炭變紅

燃燒,紅光

劇烈燃燒,白光

蠟燭燃燒

燃燒更旺,紅光

燃燒更旺,白光

燃燒更旺,白光

鐵絲燃燒

鐵絲熔成紅色小球,有火花產(chǎn)生(紅光)

燃燒,火星四濺,有少量黑色固體生成

燃燒,火星四濺,有較多黑色固體生成


(8)實驗表明,排水法收集氧氣時最適宜的時機是 , 根據(jù)上表中實驗現(xiàn)象分析你得出結論的原因:

【答案】
(1)2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2
(2)一開始的氣泡中含有較多的空氣
(3)28.7
(4)不合理
(5)不一定
(6)21
(7)52.6
(8)加熱到35s左右,時機3收集的氧氣進行的四個實驗效果均很理想
【解析】(1)用高錳酸鉀制氧氣就需要加熱;高錳酸鉀受熱分解生成錳酸鉀和二氧化錳和氧氣,反應的化學方程式為:2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑;
(2)當氣泡均勻連續(xù)的放出時,再收集氧氣,因為一開始的氣泡中含有較多的空氣;
(3)在加熱藥品的第①時段后期(11﹣16s),氣泡已經(jīng)連續(xù)、均勻且快速冒出,此時排出氣體中氧氣的濃度最大只有28.7%左右;
(4)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn):氣泡連續(xù),均勻冒出時,排出的氧氣不是比較純凈;
(5)通過實驗探究,發(fā)現(xiàn)使帶火星木條復燃的氧氣不一定是純氧;
(6)集氣瓶中氧氣的體積分數(shù)=收集的氧氣占容積的體積分數(shù)+瓶中空氣占容積的體積分數(shù)×21%;
(7)集氣瓶中氧氣的體積分數(shù)=收集的氧氣占容積的體積分數(shù)+瓶中空氣占容積的體積分數(shù)×21%;集氣瓶中收集的氧氣占容積的體積分數(shù)為40%,此時空氣還占60%,所以空氣中有氧氣的量為:60%×21%=12.6%,所以此時瓶內共有氧氣的分數(shù)為:12.6%+40%=52.6%;
(8)實驗表明,排水法收集氧氣時最適宜的時機是加熱到35s左右,根據(jù)上表中實驗現(xiàn)象分析得出結論的原因:時機3收集的氧氣進行的四個實驗效果均很理想.
所以答案是:(1)2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑;(2)一開始的氣泡中含有較多的空氣;(3)28.7;(4)不合理;(5)不一定;(6)21(7)52.6(8)加熱到35s左右;時機3收集的氧氣進行的四個實驗效果均很理想.
【考點精析】根據(jù)題目的已知條件,利用書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式的相關知識可以得到問題的答案,需要掌握注意:a、配平 b、條件 c、箭號.

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