化学兴趣小组在实验室用氯酸钾和二氧化锰混合加热制取氧气,该反应的化学方程式 _____ 。某次实验时偶然发现制得的气体有刺激性气味,这一现象引起了同学们的兴趣,于是在老师的指导下对该气体成分进行探究。
(提出问题)氯酸钾与二氧化锰混合加热后产生的气体成分是什么?
(查阅资料)
①氯酸钾与二氧化锰混合加热产生的气体只以单质形式存在;
②氯气( Cl 2 )是有刺激性气味的气体,能溶于水、与水反应,能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。
(猜想假设)
猜想一:该气体为 O 2 ;
猜想二:该气体为 _____ ;
猜想三:该气体为 O 2 和 Cl 2 的混合物
(实验探究)
序号 | 操作 | 现象 | 结论 |
方案Ⅰ | 用排水集气法收集甲、乙两瓶气体,将带火星的木条伸入甲瓶,湿润的淀粉碘化钾试纸伸入乙瓶 | 木条复燃,淀粉碘化钾试纸不变色 | 猜想 _____ 成立 |
方案Ⅱ | 向上排空气法收集甲、乙两瓶气体,将带火星的木条伸入甲瓶,湿润的淀粉碘化钾试纸伸入乙瓶。 | 木条 _____ ,淀粉碘化钾试纸变为 _____ 色 | 猜想三成立 |
(反思评价)
为什么两种方案得出的结论不一致?哪个是正确的?
①同学:方案Ⅰ结论不正确,其操作不合理,不合理之处是 _____ 。
②老师:不需要进行实验,就能排除猜想一,理由是 _____ 。
(拓展应用)
实验结束后,该组同学准备回收固体剩余物中的不溶物二氧化锰,实验的主要步骤为: ①溶解、② _____ 、 ③洗涤干燥。步骤②中玻璃棒的作用是 _____ 。
Cl 2 一 复燃 蓝 用排水集气法收集气体 氧气没有刺激性气味 过滤 引流
【详解】
( 1 )用氯酸钾制取氧气是在加热和二氧化锰做催化剂的条件下生成氯化钾和氧气。反应方程式为 。
( 2 )根据题意得知制取的气体有刺激性气味,且根据质量守恒定律得知该气体有可能为氯气。
( 3 )因为氧气具有助燃性,所以带火星的木条复燃,说明该气体中含有氧气,因为将湿润的淀粉碘化钾试纸伸入乙瓶之后,试纸并没有变色,说明该气体中不含有氯气。故猜想一成立。
( 4)因为氧气具有助燃性,能够使带火星的木条复燃。由题意得知氯气能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。所以如果猜想三成立,说明该气体中含有氧气和氯气。所以实验现象为带火星的木条复燃和湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。
( 5)因为氯气能溶于水、与水反应。故方案Ⅰ不应该用排水集气法收集气体,会影响实验效果。
( 6)氧气是一种无色无味的气体,但是收集到的气体却有刺激性气味。所以猜想一不用试验就可以判断不正确。
( 7)因为要收集二氧化锰,二氧化锰难溶于水,氯酸钾和次氯酸钾易溶于水,所以需要先溶解掉氯酸钾和次氯酸钾,之后过滤得到二氧化锰,然后在对二氧化锰进行洗涤干燥处理。在过滤的时候玻璃棒起到了引流的效果。
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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