Question

某研究性學習小組，從下列裝置中選用部分裝置組裝后在實驗室里制取氧氣，并通過排水量來測定所收集到氧氣的體積．

（1）甲同學用一定質(zhì)量的高錳酸鉀制取氧氣，反應的化學方程式為______，整套實驗裝置接口的正確連接順序為a→______→______→______．
（2）實驗過程中，甲同學觀察到E裝置中的水變?yōu)樽霞t色，這是因為______進入E裝置并溶于水中的緣故．為了防止實驗過程中出現(xiàn)上述現(xiàn)象，相應的改進措施是______．
（3）實驗結(jié)束，乙同學意外發(fā)現(xiàn)收集到的氧氣體積大于理論值，為此繼續(xù)進行以下實驗探究：
提出問題：出現(xiàn)“收集到的氧氣體積大于理論值”的原因是什么？
作出猜想：猜想Ⅰ：可能是反應生成的二氧化錳分解放出氧氣；
猜想Ⅱ：可能是反應生成的錳酸鉀分解放出氧氣；
猜想Ⅲ：______．請回答他做出猜想Ⅲ的理由是______．
實驗驗證：
實驗一：取一定質(zhì)量的二氧化錳于試管中，加熱一段時間，冷卻后測得固體殘留物的質(zhì)量不變．證明猜想______錯誤．
實驗二：取一定質(zhì)量的錳酸鉀于試管中，加熱一段時間______．綜合實驗一和實驗二，證明猜想Ⅱ正確．
反思拓展：實驗結(jié)束后，經(jīng)過討論、交流，丙同學用下列儀器和藥品又設(shè)計了一個實驗方案測定空氣中氧氣的體積分數(shù)．
①帶瓶塞的1000mL圓底燒瓶　 ②電子天平（稱量精確度為0.01g）　 ③酒精燈　 ④某種較活潑的金屬粉末（實驗過程中需要用到的其他實驗用品已省略，實驗中有關(guān)物質(zhì)的物理量數(shù)據(jù)為已知）他的實驗步驟是：_____________．再利用實驗數(shù)據(jù)和已知數(shù)據(jù)就可換算得出空氣中氧氣的體積分數(shù)．

Answer 1

解：（1）高錳酸鉀受熱分解生成錳酸鉀和二氧化錳和氧氣，配平即可，方程式是2KMnO₄K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；通過排水量來測定所收集到氧氣的體積，整套實驗裝置接口的正確連接順序為a→f→e→g；
（2）甲同學觀察到E裝置中的水變?yōu)樽霞t色，這是因為：試管口沒有放棉花團，高錳酸鉀粉末進入導管的緣故；因此用高錳酸鉀時，試管口要有一團棉花；
（3）作出猜想：化學反應前后元素的種類不變，因為錳酸鉀和二氧化錳中都含有氧元素，所以可能是錳酸鉀和二氧化錳共同放出氧氣；
實驗驗證：冷卻后測得二氧化錳的質(zhì)量不變，證明猜想Ⅰ和Ⅲ錯誤；取少量錳酸鉀于試管中加，熱一段時間，冷卻后測得錳酸鉀的質(zhì)量減少，證明猜想Ⅱ正確；
反思拓展：要測定空氣中氧氣的體積分數(shù)，實驗方案步驟是：先用電子天平稱出金屬粉末的質(zhì)量；再把金屬粉末在帶瓶塞的1000ml燒瓶灼燒，至氧氣充分反應；再稱量反應后金屬粉末的質(zhì)量，與反應前金屬粉末的差值就是反應的燒瓶中氧氣的質(zhì)量，然后通過密度公式求氧氣的體積，結(jié)合1000mL空氣的體積計算出氧氣的體積分數(shù)；
故答案為：
（1）2KMnO₄K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑； f→e→g；
（2）高錳酸鉀粉末；在試管口放一團棉花；
（3）作出猜想：可能是錳酸鉀和二氧化錳均被分解放出氧氣； 錳酸鉀和二氧化錳都含有氧元素；
實驗驗證：Ⅰ和Ⅲ； 冷卻后測得固體殘留物的質(zhì)量較原固體減少；
反思拓展：先用電子天平稱出稍過量的金屬粉末的質(zhì)量，再把金屬粉末放在帶瓶塞的1000mL的圓底燒瓶中灼燒，至氧氣完全反應；再稱量反應后圓底燒瓶中固體物質(zhì)的質(zhì)量；最后通過密度公式求氧氣的體積．
分析：（1）依據(jù)高錳酸鉀受熱分解生成錳酸鉀和二氧化錳和氧氣書寫方程式；通過排水量來測定所收集到氧氣的體積，所以整套實驗裝置接口的正確連接順序為a→f→e→g；
（2）用高錳酸鉀時，試管口要有一團棉花，防止高錳酸鉀粉末進入導管；
（3）作出猜想：根據(jù)質(zhì)量守恒定律反應前后元素的種類分析，錳酸鉀和二氧化錳中都含有氧元素，所以可能是錳酸鉀和二氧化錳共同放出氧氣；
實驗驗證：冷卻后測得二氧化錳的質(zhì)量不變，證明猜想Ⅰ和Ⅲ錯誤；取少量錳酸鉀于試管中加，熱一段時間，冷卻后測得錳酸鉀的質(zhì)量減少，證明猜想Ⅱ正確；
反思拓展：實驗方案的步驟是：先用電子天平稱出金屬粉末的質(zhì)量；再把金屬粉末放在帶瓶塞的1000ml燒瓶灼燒，至氧氣充分反應；再稱量反應后金屬粉末的質(zhì)量；最后通過密度公式求氧氣的體積．
點評：本題主要考查高錳酸鉀制取氧氣的反應原理、注意事項，氣體的體積的測量，同時也考查了空氣中氧氣含量的測定，本題通過實驗資料和實驗分析，得到了正確的結(jié)論，同學們要結(jié)合題意具體分析，綜合掌握．