1、1专项突破(二) 科学探究之氧气的制取和性质1研究和控制化学反应条件有重要意义。(1)同学们想探究过氧化氢溶液的溶质质量分数对反应速率的影响。在其他条件相同的情况下进行了三次实验，记录各收集一瓶相同体积氧气所需要的时间。实验 30%过氧化氢的质量/g 加入的水的体积/mL 二氧化锰 质量/g 收集时间/s1 10 40 5 2002 20 30 5 1003 30 20 67取用二氧化锰的仪器是_(填序号)。图 Z21写出上述反应的化学方程式：_。实验 3 中，加入的二氧化锰质量为_g。相同条件下，实验 3 产生氧气的速率最快，说明_。图 Z22(2)同学们通过查阅资料得知，过氧化氢在 70
2、以上会较快分解产生氧气。为了验证加热过氧化氢溶液也可以产生氧气，同学们选择图 Z22 所示装置(气密性良好)进行实验。实验中观察到试管内产生大量气泡，但将带火星的木条放在导管口，木条没有复燃，可能的原因是_，同学们分析原因后，采用了_法收集气体，再检验，证明加热过氧化氢溶液也可产生氧气。2研究性学习小组选择“H 2O2生成 O2的快慢与什么因素有关”的课题进行探究，以下是同学们探究的主要过程：假设 H 2O2生成 O2的快慢与催化剂种类有关。实验方案 常温下，在两瓶同质量、同浓度的 H2O2溶液中，分别加入相同质量的 MnO2和水泥块，测量各生成一集气瓶(相同体积)O 2所需的时间。(1)进行
3、实验 图 Z23 是同学们进行实验的装置图，气体发生装置中 A 仪器名称是_，此实验中 B 处宜采用的气体收集方法是_。图 Z23实验记录 实验编号 1 2反应物 5%H2O2 5%H2O2催化剂 1 g 水泥块 1 g MnO22时间 165 s 46 s(2)结论 该探究过程得出的结论是_。(3)反思 H2O2在常温下分解缓慢，加入 MnO2或水泥块后反应明显加快，若要证明 MnO2和水泥块是该反应的催化剂，还需要增加实验来验证它们在化学反应前后的_是否改变。(4)H2O2生成 O2的快慢与哪些因素有关？请你帮助他们继续探究。(只要求提出一种影响因素以及相关假设和实验方案即可)假设 _。实
4、验方案 _ _。3小峰和小刚阅读试剂标签后发现，市场销售的高锰酸钾晶体纯度高达 99.5%，含水量可以忽略不计。为探究“试管放置方式对高锰酸钾制取氧气速度和体积的影响” ，他俩设计了制取氧气的直立型装置(如图 Z24)，并与斜卧型装置比较，在气密性良好的装置中分别加入 5.0 克高锰酸钾晶体，用同一酒精灯分别加热，用同一型号的集气瓶收集气体，每组实验进行五次，实验数据取平均值后记录如下表：图 Z24装置类型 直立型 斜卧型收集 1 瓶氧气所需时间/秒 59 68收集 2 瓶氧气所需时间/秒 95 108收集氧气的总体积/毫升 525 476(1)收集 2 瓶氧气，所需时间较短的装置类型是_。(
5、2)等质量的高锰酸钾加热到不再产生气体，斜卧型装置收集到氧气的总体积比直立型少的原因是_。(3)根据 2KMnO4 K2MnO4MnO 2O 2，算出 5.0 克高锰酸钾生成的氧气体积为理论值，实验中发= = = = = 现斜卧型发生装置收集到的氧气体积明显大于理论值，他们对其原因进行了探究。提出假设小峰假设：反应生成的二氧化锰在较高温度下受热分解放出氧气；你的假设：_。设计实验 要验证小峰的假设能否成立，请设计简明的实验方案_。42017丰台期末 兴趣小组对测定空气中氧气含量的实验进行了回顾和探究。实验回顾 (1)实验室常用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量，写出红磷燃烧的化学方程式_。(2
6、)兴趣小组用该方法测出的氧气含量常常低于 ，可能的原因是装置漏气；_，装置内氧气有剩15余(3)在老师的指导下，兴趣小组用正确的方法进行该实验，并用氧气浓度传感器测得反应后装置内氧气浓度为5.85%。实验探究 1 小明根据铁生锈的原理，探究用铁能否准确测定空气中氧气的含量。于是进行了实验(装置如图 Z25)。通过 7 天测得的数据计算出空气中氧气的含量为 19.13%。3图 Z25交流与反思 与用红磷燃烧的方法相比，用铁丝生锈的方法测定的主要优点是_。实验探究 2 为了加快反应速率，小明通过查阅资料，利用铁粉、炭粉、氯化钠等物质又进行了实验(装置如图 Z26)，8 分钟后测得的数据如下表：图
7、Z26实验前的体积 实验后的体积集气瓶内空气 烧杯内蒸馏水 烧杯内剩余蒸馏水131.0 mL 90.0 mL 63.6 mL请写出利用上述数据计算空气中氧气含量的计算式_。结论与反思 通过上述实验探究，选择_(填物质名称)进行实验，可较为快速地完成实验并减小实验误差。拓展延伸 铜也能与空气中氧气、水、二氧化碳反应而锈蚀，生成铜绿化学方程式为2CuO 2H 2OCO 2=Cu2(OH)2CO3。若将实验探究 1 装置中的粗铁丝换成足量的铜丝进行实验，请判断能否比较准确地测定空气中氧气的含量，并说明理由_。4参考答案1(1)B 2H 2O2 2H2OO 2 5 = = = = =MnO2 相同条件
8、下，反应物浓度越大，反应速率越快(2)氧气中混有较多的水蒸气 排水集气2(1)锥形瓶 排水集气法(2)相同条件下，H 2O2生成 O2的快慢与催化剂的种类有关 (3)质量和化学性质(4)H2O2生成 O2的快慢与溶质质量分数有关(合理即可) 常温下，取 2 瓶质量相等，溶质质量分数不同的 H2O2溶液，分别加入质量相等的同种催化剂，测量收集一集气瓶气体(相同体积)所需的时间解析 采用排水集气法而非向上排空气法的原因是易于观察收集气体的进程，方便记录时间。3(1)直立型(2)斜卧型装置中，加热时，高锰酸钾粉末随气流带到试管口附近的(或试管口的棉花团上的)比直立型试管中多，即没有分解的高锰酸钾粉末
9、较多(3)反应中生成的锰酸钾在较高温度下受热分解放出氧气(或反应中生成的锰酸钾和二氧化锰在较高温度下受热分解放出氧气) 取一定量的二氧化锰置于试管中，加热一段时间后，冷却，称量剩余药品的质量，若质量减少，则小峰的假设成立，反之不成立(或取一定量的二氧化锰置于试管中，加热一段时间后，把带火星的木条伸入试管，若木条复燃，说明小峰假设成立，反之不成立)解析 (2)高锰酸钾粉末受热易飞溅，斜卧型装置中，随气流被带到试管口附近或试管口的棉花上的高锰酸钾比直立型装置中的多，则这部分高锰酸钾不能分解产生氧气，所以斜卧型装置中收集到的气体总体积多于直立型装置。(3)因为反应中生成二氧化锰、锰酸钾和氧气，锰酸钾
10、中含有氧元素，所以可能是锰酸钾在较高温度下受热分解放出氧气，也可能是锰酸钾和二氧化锰在较高温度下受热分解放出氧气。要验证小峰的假设是否成立，可进行实验，称取一定量的二氧化锰于试管中，加热一段时间后，冷却，称量剩余药品的质量，若质量不变，则小峰猜想成立，反之不成立；或称取一定量的二氧化锰于试管中，加热一段时间，把带火星的木条伸入试管中，若木条复燃，证明小峰假设成立，若木条不复燃，则小峰假设不成立。4实验回顾 (1)4P5O 2 2P2O5 = = = = =点 燃 (2)红磷量不足交流与反思 更充分消耗氧气(合理即可)实验探究 2 100%90.0 mL 63.6 mL131.0 mL结论与反思 铁粉、炭粉、氯化钠等物质的混合物拓展延伸 不能；空气中 CO2的含量只有约 0.03%，铜无法完全消耗氧气
