9 [2024 盐城盐都期中]下列是兴趣小组的三名同学进行气体制取的部分实验:

(1) 请写出图中标有序号的仪器名称:①
铁架台
;②
长颈漏斗
。
(2) 小明同学选择用装置 A 制取氧气,请写出该反应的文字表达式:
高锰酸钾$\xrightarrow{加热}$锰酸钾+二氧化锰+氧气
,装入试剂前先进行的操作是
检查装置的气密性
。若他要收集一瓶氧气用于做蜡烛燃烧并检验其产物的实验,应选择的收集装置是
D
(从 A~E 中选择)。
(3) 小华同学用装置 B、F 组合制取了一瓶氧气,写出该反应的文字表达式:
过氧化氢$\xrightarrow{二氧化锰}$水+氧气
,其中二氧化锰所起的作用是
催化作用(或作催化剂)
,此时验满气体的方法是
将带火星的木条放在导管b出口处,若木条复燃,则证明氧气已集满
。
(4) 你认为小明和小华哪位同学制取氧气的方法更环保?
小华
,理由是
节能,且操作过程中及产物均无污染
。
(5) 若将装置 B 中仪器②换成注射器,所得装置的优点是
能控制氧气产生的速率
。
(6) 实验室可以用锌粒和稀硫酸反应制取$\ce{H_{2}}$。小刚选择发生装置
B
制取,并用装满水的装置F 和另一仪器(除乳胶管外)收集并测量$\ce{H_{2}}$体积。另一仪器的名称是
量筒
,在装置 F 中$\ce{H_{2}}$应从导管
b
(填“a”或“b”)端通入。
解析:
【分析】
本题是实验室气体制取的综合题型,需结合装置特点、气体性质逐一分析各问题:
1. 识别仪器:根据常见化学仪器的外形,判断①为铁架台,②为长颈漏斗。
2. 装置A是固体加热型,试管口有棉花,对应加热高锰酸钾制氧气;装药品前需检查装置气密性,防止漏气;收集氧气用于蜡烛燃烧实验,需干燥的氧气,因此选向上排空气法(D),避免排水法收集的氧气含水干扰产物检验。
3. 装置B是固液不加热型,对应过氧化氢在二氧化锰催化下制氧气,二氧化锰起催化作用;B与F组合收集氧气时,氧气密度比空气大,需从长管(a)进,空气从短管(b)出,故验满时将带火星木条放b口,复燃则满。
4. 比较两种制氧方法:小华的过氧化氢分解法无需加热,节能且产物无污染,更环保。
5. 长颈漏斗换注射器后,可控制液体滴加速度,从而控制反应速率。
6. 锌粒与稀硫酸制氢气为固液不加热型,选发生装置B;用装满水的F收集氢气测体积,需量筒承接排出的水,氢气难溶于水且密度比水小,从短管(b)进,水从a管排出进入量筒,从而测量氢气体积。
【解析】
(1) 仪器①是铁架台,用于固定实验装置;②是长颈漏斗,用于添加液体药品。
(2) 装置A为固体加热型,试管口有棉花,是加热高锰酸钾制取氧气,反应的文字表达式:高锰酸钾$\xrightarrow{加热}$锰酸钾+二氧化锰+氧气;装入试剂前需检查装置气密性,确保装置不漏气;收集氧气用于蜡烛燃烧实验,需干燥的氧气,排水法收集的氧气混有水蒸气,会干扰蜡烛燃烧产物(水)的检验,因此选向上排空气法装置D。
(3) 装置B为固液不加热型,是过氧化氢在二氧化锰催化下分解制氧气,反应的文字表达式:过氧化氢$\xrightarrow{二氧化锰}$水+氧气;二氧化锰是该反应的催化剂,起催化作用;装置F中,氧气密度比空气大,用向上排空气法收集时,氧气从a端通入,空气从b端排出,因此验满时将带火星的木条放在导管b出口处,若木条复燃,证明氧气已集满。
(4) 小华的方法是过氧化氢分解制氧气,不需要加热,节约能源,且反应产物为水和氧气,无污染;而小明的方法需要加热,消耗能源,操作相对复杂,因此小华的方法更环保。
(5) 将装置B中的长颈漏斗换成注射器,可通过控制注射器活塞的推进速度,控制过氧化氢溶液的滴加速度,从而控制氧气产生的速率,得到平稳的气流。
(6) 锌粒是固体,稀硫酸是液体,反应不需要加热,因此发生装置选B;用装满水的装置F收集氢气并测量体积,需要用量筒测量排出水的体积,从而得到氢气的体积;氢气难溶于水,密度比水小,因此在装置F中氢气应从短管b端通入,水从长管a端排出进入量筒。
【答案】
(1) 铁架台;长颈漏斗
(2) 高锰酸钾$\xrightarrow{加热}$锰酸钾+二氧化锰+氧气;检查装置的气密性;D
(3) 过氧化氢$\xrightarrow{二氧化锰}$水+氧气;催化作用(或作催化剂);将带火星的木条放在导管b出口处,若木条复燃,则证明氧气已集满
(4) 小华;节能,且操作过程中及产物均无污染
(5) 能控制氧气产生的速率
(6) B;量筒;b
【知识点】
氧气制取与收集、常见化学仪器、气体制备装置选择
【点评】
本题围绕实验室气体制取展开,综合考查了常见仪器识别、氧气的两种制取原理、装置选择依据、催化剂作用、气体验满、环保评价、装置改进及氢气的制取与体积测量,是初中化学气体制取核心知识点的典型综合题,需学生掌握气体制取的基本思路(发生装置由反应物状态和反应条件决定,收集装置由气体密度和溶解性决定),细节处需结合实验目的分析。
【难度系数】
0.3