4. 实验室制取某些常见气体所使用的一些装置如下图所示,根据所学知识回答下列问题。

(1)写出仪器X的名称:
锥形瓶
。
(2)甲同学选用双氧水和二氧化锰制取氧气,反应的文字表达式为
过氧化氢$\xrightarrow{二氧化锰}$氧气+水
。该反应所属基本反应类型是
分解
反应。从控制反应速率和节约药品的角度考虑,发生装置最好选用
C
(填字母,下同),收集较纯净的氧气可选用
F
。氧气集满的标志是
集气瓶口有大气泡向外冒出
。
(3)乙同学需要收集一瓶氧气用于铁丝燃烧实验,最好选择的收集装置为
F
。
(4)丙同学需要收集一瓶氧气,用于检验蜡烛燃烧后的产物,应选择的收集装置为
D
(填“D”或“E”)。
(5)实验室还可以通过加热高锰酸钾固体制取氧气,发生装置可选用
A
,若用D装置收集氧气,检验是否收集满的方法是
将带火星的木条放在集气瓶口,若木条复燃,则氧气已集满,反之则未集满
。
(6)丁同学用G装置收集氧气,氧气应从导管
b
(填“a”或“b”)进入。如何判断集气瓶中的氧气已经收集满?
将带火星的木条放在a导管口,若木条复燃,则氧气已集满
。
(7)某同学研究木条复燃与氧气体积分数的关系,发现不纯的氧气也能使带火星的木条复燃。他用G装置进行实验,先在G装置中装入一半体积的水,氧气从
a
(填“a”或“b”)进入,排尽瓶中的水,集气瓶内最终收集到的氧气约占总体积的
60(或60.5)
%。
解析:
【分析】
1. 识别常见仪器:仪器X是实验室常用的反应容器,名称为锥形瓶。
2. 双氧水制氧气:反应为过氧化氢在二氧化锰催化下分解,分解反应特征是“一变多”;控制反应速率需用分液漏斗(装置C),收集纯净氧气用排水法(F),排水法验满看瓶口大气泡。
3. 铁丝燃烧实验:需集气瓶底留水,故用排水法(F)收集氧气。
4. 蜡烛燃烧产物检验:需干燥氧气,用向上排空气法(D),排空气法收集的气体较干燥。
5. 高锰酸钾制氧气:固体加热型,发生装置选A;向上排空气法(D)验满将带火星木条放瓶口。
6. G装置排空气法收集氧气:氧气密度比空气大,长管进(b),验满在短管a处放带火星木条。
7. G装置排水法收集氧气:装一半水,氧气从短管a进,水从长管b出;计算氧气体积:一半水为氧气,剩余一半空气含21%氧气,总氧气体积分数约60.5%(或60%)。
【解析】
(1)仪器X的名称是锥形瓶,是实验室常用的反应容器。
(2)过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气,文字表达式为$\mathrm{过氧化氢}\xrightarrow{\mathrm{二氧化锰}}\mathrm{氧气}+\mathrm{水}$;该反应由一种物质生成两种物质,属于分解反应;装置C的分液漏斗可控制液体滴加速度,能控制反应速率且节约药品;收集较纯净的氧气用排水法(F);排水法收集氧气集满的标志是集气瓶口有大气泡向外冒出。
(3)铁丝燃烧实验时,集气瓶底部需预留少量水防止高温熔融物溅落炸裂瓶底,因此最好用排水法(F)收集氧气,便于预留水。
(4)蜡烛燃烧产物检验需要干燥的氧气,向上排空气法(D)收集的氧气较干燥,故选择D。
(5)加热高锰酸钾固体制取氧气,反应物为固体,反应条件为加热,发生装置选A;用向上排空气法(D)收集氧气时,验满方法是将带火星的木条放在集气瓶口,若木条复燃,说明氧气已集满。
(6)氧气密度比空气大,用G装置排空气法收集时,氧气应从长导管b进入,空气从短导管a排出;验满时将带火星的木条放在a导管口,若木条复燃,说明氧气已集满。
(7)G装置装入一半体积的水,用排水法收集氧气时,氧气应从短导管a进入,水从长导管b排出;设集气瓶总体积为V,水的体积为$\frac{V}{2}$,空气体积为$\frac{V}{2}$,空气中氧气约占21%,则收集到的氧气总体积为$\frac{V}{2} + \frac{V}{2}×21\% = 0.605V$,即氧气约占总体积的60.5%(或约60%)。
【答案】
(1)锥形瓶
(2)$\mathrm{过氧化氢}\xrightarrow{\mathrm{二氧化锰}}\mathrm{氧气}+\mathrm{水}$;分解;C;F;集气瓶口有大气泡向外冒出
(3)F
(4)D
(5)A;将带火星的木条放在集气瓶口,若木条复燃,则氧气已集满,反之则未集满
(6)b;将带火星的木条放在a导管口,若木条复燃,则氧气已集满
(7)a;60(或60.5)
【知识点】
实验室制取氧气;气体收集方法;常见仪器名称
【点评】
本题围绕实验室制取氧气展开,涵盖反应原理、装置选择、验满方法及气体体积分数计算,综合性较强,需掌握不同制取方法的装置特点、收集方法的适用场景,是初中化学气体制备的核心考点。
【难度系数】
0.5