某校化学兴趣小组通过实验探究分解氯酸钾制氧气的反应中二氧化锰的作用,该反应的化学方程式为 ____ 。
(设计实验)用图 1 所示 Y 型试管进行实验,步骤如下:
步骤 Ⅰ : _______ 。
步骤 Ⅱ :装入药品;
步骤 Ⅲ :加热右侧支管,用带火星的木条在导管口检验生成的气体;
步骤 Ⅳ :冷却后,将裝置倾斜,使左侧支管中的药品进入右侧支管,再加热右侧支管,用带火星的木条在导管口检验生成的气体。
(实验现象)步骤 Ⅲ 和步骤 Ⅳ 中,一段时间后都能观察到带火星的木条复燃,但不同的是 _______ 。
(交流反思)要想确认分解氯酸钾制氧气的反应中二氧化锰是催化剂,还需通过实验证明二氧化锰的 ____ 和 ____ 在反应前后都没有发生变化。
(拓展探究)在老师的指导下,该小组同学利用图 2 所示装置继续进行深入探究。以氧气的体积分数为纵坐标,温度为横坐标,得到图 3 所示曲线 ( 图中的 “1 : 2” 、 “1 : 1” 、 “2 : 1” 、 “3 : 1” 、 “4 : 1” 、 “5 : 1” 指氯酸钾和二氧化锰的质量比 ) 。
(实验分析)根据图 3 ,氯酸钾的分解温度随氯酸钾和二氧化锰的质量比变化的大致规律是 _______ ;分解氯酸钾制氧气的反应中二氧化锰起催化作用,可能是因为二氧化锰能 _______ 。
(交流应用)图 3 中为什么随着氯酸钾的增多其分解温度不断增大原因可能是 _______ 。
检查装置气密性 步骤 Ⅳ 中带火星木条复燃较快 质量 化学性质 氯酸钾与二氧化锰质量比越小,氯酸钾分解的温度越低 降低氯酸钾的分解温度 可能随着氯酸钾的增多,导致氯酸钾与二氧化锰的接触面积越小
【详解】
在二氧化锰的催化作用下,加热氯酸钾分解生成氯化钾和氧气,故填: 。
【 设计实验 】
制备气体时,连接好装置要先检查装置的气密性,故填:检查装置的气密性。
【 实验现象 】
步骤 Ⅲ 中是单独加热氯酸钾制取氧气,需要加热的温度较高,加热时间长,所以带火星的木条复燃较慢;步骤 Ⅳ 中氯酸钾在二氧化锰的催化作用下分解生成氧气,需要的温度较低,分解速率快,所以带火星的木条复燃较快,故填:步骤 Ⅳ 中带火星木条复燃较快。
【 实验分析 】
通过分析图 3 中氯酸钾的分解数据可知, KClO 3 分解温度随物质配比变化的规律是:氯酸钾和二氧化锰的质量比越小,氯酸钾的分解温度越低,故填氯酸钾与二氧化锰质量比越小,氯酸钾分解的温度越低。
通过分析图 3 中氯酸钾的分解数据可知,分解氯酸钾制氧气的反应中二氧化锰起催化作用,可能是因为二氧化锰能降低氯酸钾的分解温度;故填:降低氯酸钾的分解温度。
【 交流应用 】
通过分析图 3 中氯酸钾的分解数据可知, KClO 3 分解温度随物质配比变化的规律是配比越大,分解温度越高,可能是随着氯酸钾的增多,导致氯酸钾与二氧化锰的接触面积越小使其分解温度不断增大,故填可能随着氯酸钾的增多,导致氯酸钾与二氧化锰的接触面积越小。
过氧化氢制氧气 | 高锰酸钾制氧气 | |
药品和反应原理 | 2H2O22H2O+O2↑ | 2KMnO4K2MnO4 + MnO2 + O2↑ |
发生装置 | 固液常温型 |
固体加热型 |
收集装置 | 氧气可用排水法收集,也可用向上排空气法收集 | |
整体装置图 | ||
操作步骤 | ①检查装置气密性 ②再锥形瓶中装入二氧化锰 ③塞好带有长颈漏斗和导管的橡皮塞(长颈漏斗的下端一定在液面以下,否则氧气会从长颈漏斗中跑出来) ④向长颈漏斗中加入过氧化氢溶液 ⑤收集氧气 |
①检查装置气密性 ②将药品平铺在试管底部,用带导管的单孔橡皮塞塞紧试管口(用高锰酸钾制取氧气,还要在管口放一小团棉花) ③将试管固定在铁架台上 ④点燃酒精灯,预热后加热试管 ⑤当导管口有连续均匀的气泡冒出时开始收集气体 ⑥收集完毕,先将导管移出水面 ⑦熄灭酒精灯。加热高锰酸钾(或氯酸钾和二氧化锰的混合物)制氧气,用排水法收集,其操作步骤可概括为:“查”“装”“定”“点”“收”“离”“熄”7个字。可用谐音记忆为“茶庄定点收利息”。 |
注意事项 | ①伸入试管或锥形瓶中的导管应刚刚露出橡皮塞即可,否则不利于气体的导出。 ②用排水法收集氧气时,导管应刚伸人集气瓶口即可,过长不利于水的排出,气体不易收集满。 ③用向上排空气法收集氧气时,导管要伸入集气瓶的底部,否则不利于空气的排出,收集的气体不纯。 ④用长颈漏斗时,长颈漏斗末端应在液面以下,否则氧气会从长颈漏斗中逸出。 |
①药品要平铺在试管底部,均匀受热。 ②试管口要略向下倾斜,防止药品中湿存的水分受热后变成水蒸气,遇冷凝结成水倒流回试管底部,使试管炸裂。 ③铁架台的铁夹要夹在试管的中上部(或距离试管口1/3处)。 ④试管内的导管稍伸出橡皮塞即可,这样便于气体导出。 ⑤集气瓶充满水后倒放入水槽中(瓶口要在水面下)。 ⑥加热时要先使试管均匀受热,然后酒精灯外焰要对准药品所在部位加热。 ⑦用排水法收集气体时,应注意当气泡连续均匀冒出时再收集,否则收集的气体中混有空气,当集气瓶口有大盆气泡冒出时,证明已集满。 ⑧停止加热时,应先把导管从水里撤出,再撤掉酒精灯。如果先熄灭酒精灯,试管内气体温度降低,压强减小,水槽中的水就会被倒吸入热的试管内,使试管炸裂。 ⑨用高锰酸钾制氧气时,试管口要放一小团棉花,防止加热时高锰酸钾小颗粒进人导管。 ⑩盛氧气的集气瓶应盖上玻璃片正放,因为在相同状况下氧气的密度大于空气的密度,正放可减少气体的逸散。 |
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