19(18分)用双氧水、二氧化锰和如图所示装置制取氧气。

(1) 写出双氧水制取氧气的符号表达式:
(2) 将双氧水加入分液漏斗中,将事先称量好的0.5021 g二氧化锰放入锥形瓶中。开始制取气体,实验中可用装置丙收集氧气,当观察到
① 若观察到水槽中的导管口生成气泡的速度过快,可通过
② 若装置甲中观察到少量气泡后就看不到气泡,可能的原因是
(3) 通过实验证明二氧化锰是以上反应的催化剂。
已知:二氧化锰是不溶于水的固体,535 ℃以上会发生分解。
① 把上述实验后锥形瓶中全部混合物小心地过滤;用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、
② 把滤渣连同滤纸,放入质量为20.310 0 g的坩埚内,再把坩埚放入500 ℃的恒温烘箱,灼烧30 min。(坩埚是一种可用来高温灼烧固体的仪器)
③ 灼烧完成,冷却后取出坩埚用分析天平(精度达到0.000 1 g的高精度天平)称量,当称得质量为
④ 实验中“把坩埚放入500 ℃的恒温烘箱,灼烧30 min”的作用是
⑤ 设计实验方案:
结论:二氧化锰是双氧水制取氧气反应的催化剂。
(4) 实验时称得的坩埚及内容物质量偏大,原因可能是
(1) 写出双氧水制取氧气的符号表达式:
$\ce{H_{2}O_{2}\xrightarrow{MnO_{2}}H_{2}O + O_{2}}$
。(2) 将双氧水加入分液漏斗中,将事先称量好的0.5021 g二氧化锰放入锥形瓶中。开始制取气体,实验中可用装置丙收集氧气,当观察到
集气瓶口有大气泡逸出
时,表示氧气已经收集满。① 若观察到水槽中的导管口生成气泡的速度过快,可通过
调节分液漏斗的活塞,使滴加双氧水的速度减慢
的操作,调节气流速度。② 若装置甲中观察到少量气泡后就看不到气泡,可能的原因是
过氧化氢已经消耗完(合理答案均可)
。(3) 通过实验证明二氧化锰是以上反应的催化剂。
已知:二氧化锰是不溶于水的固体,535 ℃以上会发生分解。
① 把上述实验后锥形瓶中全部混合物小心地过滤;用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、
玻璃棒
。② 把滤渣连同滤纸,放入质量为20.310 0 g的坩埚内,再把坩埚放入500 ℃的恒温烘箱,灼烧30 min。(坩埚是一种可用来高温灼烧固体的仪器)
③ 灼烧完成,冷却后取出坩埚用分析天平(精度达到0.000 1 g的高精度天平)称量,当称得质量为
20.8121
g时,证明二氧化锰的质量没有改变。④ 实验中“把坩埚放入500 ℃的恒温烘箱,灼烧30 min”的作用是
除去坩埚中的水分和滤纸
。⑤ 设计实验方案:
将得到的二氧化锰放入试管中,再倒入适量双氧水,将带火星的木条插入试管中,木条复燃
,证明二氧化锰的化学性质没有改变。结论:二氧化锰是双氧水制取氧气反应的催化剂。
(4) 实验时称得的坩埚及内容物质量偏大,原因可能是
滤纸灼烧后有固体物质残留
。答案:19.(1) $\ce{H_{2}O_{2}\xrightarrow{MnO_{2}}H_{2}O + O_{2}}$
(2) 集气瓶口有大气泡逸出
① 调节分液漏斗的活塞,使滴加双氧水的速度减慢
② 过氧化氢已经消耗完(合理答案均可)
(3) ① 玻璃棒
③ 20.8121
④ 除去坩埚中的水分和滤纸
⑤ 将得到的二氧化锰放入试管中,再倒入适量双氧水,将带火星的木条插入试管中,木条复燃
(4) 滤纸灼烧后有固体物质残留
(2) 集气瓶口有大气泡逸出
① 调节分液漏斗的活塞,使滴加双氧水的速度减慢
② 过氧化氢已经消耗完(合理答案均可)
(3) ① 玻璃棒
③ 20.8121
④ 除去坩埚中的水分和滤纸
⑤ 将得到的二氧化锰放入试管中,再倒入适量双氧水,将带火星的木条插入试管中,木条复燃
(4) 滤纸灼烧后有固体物质残留
解析:
【分析】
本题围绕双氧水制取氧气的实验展开,需结合氧气制取的原理、收集方法、催化剂的验证(质量和化学性质不变)、实验基本操作等知识点解题:
1. 第(1)问需回忆双氧水分解的反应物、生成物及反应条件,书写符号表达式;
2. 第(2)问考查排水法收集氧气的验满方法,以及调节反应速率、装置异常的原因分析;
3. 第(3)问围绕催化剂的“质量不变”和“化学性质不变”展开:①过滤操作的玻璃仪器;③计算反应后坩埚总质量(坩埚质量+二氧化锰质量);④灼烧的目的是除去水分和滤纸;⑤验证化学性质需重复催化双氧水的实验;
4. 第(4)问分析质量偏大的误差原因,结合实验操作细节判断。
【解析】
(1) 双氧水在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气,符号表达式为:$\ce{H_{2}O_{2}\xrightarrow{MnO_{2}}H_{2}O + O_{2}}$;
(2) 排水法收集氧气时,当观察到集气瓶口有大气泡逸出时,说明氧气已收集满;
① 导管口气泡过快,可通过调节分液漏斗的活塞,减慢双氧水的滴加速度,从而调节气流速度;
② 装置甲中少量气泡后无气泡,可能是过氧化氢已消耗完(或装置漏气等合理答案均可);
(3) ① 过滤操作用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒;
③ 二氧化锰质量为0.5021g,坩埚质量为20.3100g,故总质量为$20.3100g + 0.5021g = 20.8121g$,当称得质量为该值时,证明二氧化锰质量未改变;
④ 灼烧的作用是除去坩埚中的水分和滤纸,避免影响质量测定;
⑤ 验证二氧化锰化学性质不变,可将回收的二氧化锰放入试管中,加入适量双氧水,将带火星的木条伸入试管,若木条复燃,说明仍能催化双氧水分解,化学性质未改变;
(4) 坩埚及内容物质量偏大,可能是滤纸灼烧后有固体物质残留,导致总质量增加。
【答案】
(1) $\ce{H_{2}O_{2}\xrightarrow{MnO_{2}}H_{2}O + O_{2}}$
(2) 集气瓶口有大气泡逸出;①调节分液漏斗的活塞,使滴加双氧水的速度减慢;②过氧化氢已经消耗完(合理答案均可)
(3) ①玻璃棒;③20.8121;④除去坩埚中的水分和滤纸;⑤将得到的二氧化锰放入试管中,再倒入适量双氧水,将带火星的木条插入试管中,木条复燃
(4) 滤纸灼烧后有固体物质残留
【知识点】
氧气的制取、催化剂的性质、过滤操作
【点评】
本题综合考查双氧水制取氧气的实验原理、操作、催化剂的验证及误差分析,涵盖化学实验核心知识点,要求学生掌握实验细节与原理,是化学实验部分的典型题目。
【难度系数】
0.5
本题围绕双氧水制取氧气的实验展开,需结合氧气制取的原理、收集方法、催化剂的验证(质量和化学性质不变)、实验基本操作等知识点解题:
1. 第(1)问需回忆双氧水分解的反应物、生成物及反应条件,书写符号表达式;
2. 第(2)问考查排水法收集氧气的验满方法,以及调节反应速率、装置异常的原因分析;
3. 第(3)问围绕催化剂的“质量不变”和“化学性质不变”展开:①过滤操作的玻璃仪器;③计算反应后坩埚总质量(坩埚质量+二氧化锰质量);④灼烧的目的是除去水分和滤纸;⑤验证化学性质需重复催化双氧水的实验;
4. 第(4)问分析质量偏大的误差原因,结合实验操作细节判断。
【解析】
(1) 双氧水在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气,符号表达式为:$\ce{H_{2}O_{2}\xrightarrow{MnO_{2}}H_{2}O + O_{2}}$;
(2) 排水法收集氧气时,当观察到集气瓶口有大气泡逸出时,说明氧气已收集满;
① 导管口气泡过快,可通过调节分液漏斗的活塞,减慢双氧水的滴加速度,从而调节气流速度;
② 装置甲中少量气泡后无气泡,可能是过氧化氢已消耗完(或装置漏气等合理答案均可);
(3) ① 过滤操作用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒;
③ 二氧化锰质量为0.5021g,坩埚质量为20.3100g,故总质量为$20.3100g + 0.5021g = 20.8121g$,当称得质量为该值时,证明二氧化锰质量未改变;
④ 灼烧的作用是除去坩埚中的水分和滤纸,避免影响质量测定;
⑤ 验证二氧化锰化学性质不变,可将回收的二氧化锰放入试管中,加入适量双氧水,将带火星的木条伸入试管,若木条复燃,说明仍能催化双氧水分解,化学性质未改变;
(4) 坩埚及内容物质量偏大,可能是滤纸灼烧后有固体物质残留,导致总质量增加。
【答案】
(1) $\ce{H_{2}O_{2}\xrightarrow{MnO_{2}}H_{2}O + O_{2}}$
(2) 集气瓶口有大气泡逸出;①调节分液漏斗的活塞,使滴加双氧水的速度减慢;②过氧化氢已经消耗完(合理答案均可)
(3) ①玻璃棒;③20.8121;④除去坩埚中的水分和滤纸;⑤将得到的二氧化锰放入试管中,再倒入适量双氧水,将带火星的木条插入试管中,木条复燃
(4) 滤纸灼烧后有固体物质残留
【知识点】
氧气的制取、催化剂的性质、过滤操作
【点评】
本题综合考查双氧水制取氧气的实验原理、操作、催化剂的验证及误差分析,涵盖化学实验核心知识点,要求学生掌握实验细节与原理,是化学实验部分的典型题目。
【难度系数】
0.5