Question

16．“元旦”假期，某化學(xué)興趣小組探究“排水法收集氧氣時機(jī)的選擇”，用加熱高錳酸鉀進(jìn)行相關(guān)實驗．
（1）寫出加熱高錳酸鉀反應(yīng)的化學(xué)方程式2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑．
（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，原因是一開始的氣泡中含有較多的空氣．
【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(shè)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
①	逐漸增大	21.2%-28.7%	1-11s	不持續(xù)、不均勻
			11-16s	持續(xù)、均勻、快速
②	快速增大	28.8%-66.7%	16-34s
③	逐漸變暖	66.7%-86.3%	34-80s
④	趨于穩(wěn)定	86.3%-88.7%	80s-135

（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）“氣泡連續(xù)，均勻冒出時表示排出的氧氣已經(jīng)比較純凈”的說法是不合理（填“合理”或“不合理”）的．
【查閱資料】對于初中氧氣性質(zhì)實驗而言，氧氣濃度只需達(dá)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(nèi)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(nèi)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(fù)燃．
【反思與交流】
（5）通過實驗探究，發(fā)現(xiàn)使帶火星木條復(fù)燃的氧氣不一定（填“不一定”或“一定”）是純氧．
（6）集氣瓶中氧氣的體積分?jǐn)?shù)=收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)+瓶中空氣占容積的體積分?jǐn)?shù)×21%．
（7）理論上，上述實驗“使帶火星的木條復(fù)燃”的氧氣體積分?jǐn)?shù)是52.6%（計算結(jié)果保留一位小數(shù)）該興趣小組利用不同時機(jī)收集的氧氣（其中有1瓶預(yù)留少量的水）進(jìn)行試驗，發(fā)生反應(yīng)的實驗現(xiàn)象如下

	時機(jī)1（加熱10s）	時機(jī)2（加熱15s）	時機(jī)3（加熱35s）
帶火星木條	復(fù)燃	復(fù)燃	復(fù)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(jī)是加熱到35s左右，根據(jù)上表中實驗現(xiàn)象分析你得出結(jié)論的原因：時機(jī)3收集的氧氣進(jìn)行的四個實驗效果均很理想．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)高錳酸鉀受熱分解生成錳酸鉀和二氧化錳和氧氣解答；
（2）根據(jù)排水法收集氧氣時的注意事項解答；
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析解答；
（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析判斷有關(guān)的說法；
（5）根據(jù)由表中數(shù)據(jù)可知，發(fā)現(xiàn)使帶火星木條復(fù)燃的氧氣不一定是純氧解答；
（6）根據(jù)氧氣約占空氣體積的21%解答；
（7）根據(jù)集氣瓶中氧氣的體積分?jǐn)?shù)=收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)+瓶中空氣占容積的體積分?jǐn)?shù)×21%解答；
（8）根據(jù)表中信息解答．

解答 解：
（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(yīng)的化學(xué)方程式為：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（2）當(dāng)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(fù)燃的氧氣不一定是純氧．
（6）集氣瓶中氧氣的體積分?jǐn)?shù)=收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)+瓶中空氣占容積的體積分?jǐn)?shù)×21%；
（7）集氣瓶中氧氣的體積分?jǐn)?shù)=收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?shù)+瓶中空氣占容積的體積分?jǐn)?shù)×21%；集氣瓶中收集的氧氣占容積的體積分?jǐn)?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(nèi)共有氧氣的分?jǐn)?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(jī)是加熱到35s左右，根據(jù)上表中實驗現(xiàn)象分析得出結(jié)論的原因：時機(jī)3收集的氧氣進(jìn)行的四個實驗效果均很理想．

答案：
（1）2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$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(jī)3收集的氧氣進(jìn)行的四個實驗效果均很理想．

點評 本題主要考查有關(guān)氧氣的知識，對課本知識做了進(jìn)一步的探究，解答本題的關(guān)鍵是要掌握化學(xué)方程式的書寫方法和物質(zhì)燃燒時的實驗現(xiàn)象等方面的知識．