通过化学学习,你已经掌握了实验室制取气体的一般思路,以下是老师提供的一些实验装置。
请结合上图仪器回答问题:
( 1 )用高锰酸钾制取氧气的化学方程式为 ____________ 。选用该原理制取氧气时,应选用的气体发生装置为 ________ ;必须对该装置进行的改进是 _________ ;目的是 ____________ 。
( 2 )若用过氧化氢和二氧化锰制取氧气,最优的发生装置为 ____________ (填字母编号,下同)
( 3 )收集比较干燥的氧气应选择装置 ____________ ,验满的方法为 _________________ 。
( 4 )收集比较纯净的氧气应选择装置 __________ ;
( 5 )用过氧化氢和二氧化锰制取氧气时二氧化锰作 ___________ 。
( 6 )通过查阅资料得知:通常情况下,甲烷( CH 4 )是一种无色、无味的气体,密度比空气的小,难溶于水。实验室用加热醋酸钠和氢氧化钠的固体混合物来制取甲烷气体。若制取甲烷应选择发生装置 ________ ,收集装置 ____________ (填字母编号)。
2KMnO 4 K 2 MnO 4 +MnO 2 +O 2 ↑ C 试管口放一团棉花 防止高锰酸钾粉末进入导管 B E 把带火星的木条放在集气瓶口,若木条复燃则集满 D 催化剂 C D 或 F
【分析】
氧气密度略大于空气,并且不易溶于水,因此可用选择排水法和向上排空气法收集。
【详解】
( 1 )高锰酸钾在加热的条件下产生氧气,因此发生装置中需要酒精灯加热,故选择装置 C 作反应发生装置;而高锰酸钾为粉末状固体,在加热产生氧气时容易随气流移动,因此需要在试管口处塞一团棉花,防止高锰酸钾粉末随气流进入导管造成导管堵塞,收集不到氧气或出现实验意外。反应的化学方程式为: 2KMnO 4 K 2 MnO 4 +MnO 2 +O 2 ↑。
( 2 )过氧化氢溶液制氧气的反应的发生装置为固液不加热型的,可考虑 A 或 B ,但 A 装置相比较于 B 装置,分液漏斗可以随时控制反应的发生和停止,而长颈漏斗不能,因此为了实验的操作灵活最优的发生装置应该为 B 装置。
( 3 )排水法收集到的氧气从水中进入集气瓶,故混有大量水汽,较湿润,因此要收集干燥的氧气只能选择向上排空气法,即 E 装置。排空气法无法肉眼观察到是否集满,因此当瓶口有氧气逸出时,证明已集满,因此利用其助燃性,可将带火星的小木条置于集气瓶瓶口处,若观察到木条复燃,则说明已收集满。
( 4 )向上排空气法可收集到较干燥的氧气,但因分子在不断地运动,并且氧气密度仅略大于空气,因此收集到的氧气纯度没有很高,而排空法收集到的氧气纯度更高,因此可选择装置 D 。
( 5 )过氧化氢溶液在二氧化锰的催化作用下产生氧气的速率可加快,本身的质量和化学性质未发生改变,因此二氧化锰作催化剂。
( 6 )加热醋酸钠和氢氧化钠的固体混合物来制取甲烷气体,因此发生装置需要酒精灯进行加热,只可选择 C装置。而产生的甲烷密度比空气小,难溶于水,因此可用排水法和向下排空气法收集。故发生装置选择C装置,收集装置可选择D或F。
【点睛】
本题主要考察气体制备中的发生装置和收集装置的选择,只需要抓住反应物是否需要加热和生成的气体具有的相关的性质来进行判断。
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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