小雨对爸爸给患病的奶奶购买的“便携式制氧器”(如图1),产生浓厚的兴趣,他仔细阅读使用说明书,了解了它的工作原理(如图2)和所用的药品。药品中甲剂是一种白色颗粒状固体,作制氧剂;乙剂是黑色固体,作催化剂。
图1 图2
【提出问题】 甲剂的化学成分是什么?
【查阅资料】 过碳酸钠是白色颗粒状固体,溶于水时,生成碳酸钠和过氧化氢,可用于制取氧气。
【设计与实验】小雨把甲剂和乙剂带到实验室与黄老师共同探究。在老师的指导下,验证出甲剂是一种钠盐后,小雨接着进行如下实验:
[实验一]用甲剂和乙剂制取并验证氧气。
图3
(1)根据图2得出:组装气体发生装置时应选择图3所示的仪器: (填字母),该装置还可用于制取的气体是 。
(2)装置连接完毕,装药品前应先检查装置的 。
(3)小雨认为氧气是由过氧化氢在乙剂催化下产生的,其化学方程式为 。
(4)检验氧气的方法是 。
[实验二]检验上述反应后的溶液中含有碳酸根离子。
检验步骤 | 实验操作 | 实验现象 | 结论 |
步骤一 | 取少量反应后的溶液,加入稀盐酸 | 有气泡产生 |
|
步骤二 | 将步骤一产生的气体通入澄清石灰水 | 澄清石灰水变浑浊 |
【实验结论】通过上述实验,小雨得出甲剂是过碳酸钠。
【反思与评价】小方认为小雨的结论不够严密,你认为严密的结论应该是 。
[实验一](1)ABCFG 或ACEG 二氧化碳或氢气 (2)气密性
(3)2 H2O2 2 H2O + O2↑ (4)将带火星的木条伸入集气瓶内
[实验二] 结论:实验一反应后溶液中含有碳酸根离子
[反思与评价]甲剂一定含有钠、碳和氧三种元素(或甲剂可能是过碳酸钠)
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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