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Ⅰ和Ⅲ
把带火星的木条伸入试管,木条复燃
反应转化
冷却到室温
红磷燃烧消耗了氧气,集气瓶内气体减少,压强变小
装置始终密闭,测定结果更准确(合理答案均可)

铜粉只与
氧气反应,生成物是固体

复燃
过氧化氢$\xrightarrow{硫酸铜}$水+氧气
【分析】
本题围绕氧气的制取及产物探究展开,需结合实验装置特点、反应原理、气体性质及实验探究方法逐一分析:
(1) 先识别A装置中的玻璃仪器,选取常见的如酒精灯,其用途是加热;或试管,用作反应容器。
(2) 高锰酸钾制取氧气为固体加热型反应,需选择对应发生装置,结合装置特征判断。
(3) B装置为固液不加热型发生装置,对应制取氧气的反应为过氧化氢分解;装满水的F装置用排水法收集氧气,需根据气体密度与水的相对大小判断进气口。
(4) 加热二氧化锰后质量不变,说明二氧化锰未分解,据此判断错误猜想;验证锰酸钾分解是否产生氧气,利用氧气的助燃性设计实验。
【解析】
(1) A装置中的玻璃仪器有酒精灯、试管等,例如选酒精灯,其用途是提供热量(用于加热反应)。
(2) 高锰酸钾制取氧气,反应物为固体,反应条件为加热,且试管口需放棉花防止高锰酸钾粉末进入导管,故选用发生装置A。
(3) B装置是固液不加热型发生装置,制取氧气的反应为过氧化氢在二氧化锰催化下分解,文字表达式为:$\ce{过氧化氢\xrightarrow{二氧化锰}水 + 氧气}$;用装满水的F装置收集氧气时,氧气密度远小于水,应从短管a端通入,水从长管b端排出。
(4) 加热二氧化锰后其质量不变,说明二氧化锰未分解生成氧气,因此猜想Ⅰ和Ⅲ错误;要验证猜想Ⅱ(锰酸钾分解生成氧气),可利用氧气能使带火星木条复燃的性质,将带火星的木条伸入加热后的锰酸钾试管中,若木条复燃,证明有氧气生成,即猜想Ⅱ正确。
【答案】
酒精灯;提供热量;A;过氧化氢$\xrightarrow{二氧化锰}$水+氧气;a;Ⅰ和Ⅲ;把带火星的木条伸入试管,木条复燃
【知识点】
实验室制取氧气;氧气的检验;实验探究
【点评】
本题考查氧气制取的基础实验知识,涵盖发生装置选择、反应表达式书写、收集装置使用及分解产物探究,题型常规,侧重基础实验操作与原理的掌握,难度适中。
【难度系数】
0.6
【分析】
本题围绕“测定空气中氧气含量”的实验展开,需结合思维模型、实验操作要点、装置优缺点及药品选择的逻辑解题:1. 第一问需区分“分离转移”(物理分离)和“反应转化”(化学反应耗氧);2. 第二问要明确打开弹簧夹的时间需保证装置冷却,水倒吸源于瓶内压强差;3. 第三问需对比装置密闭性分析优点,结合铜的性质分析替代红磷的原因。
【解析】
(1) 利用化学物质反应消耗氧气,是通过化学反应转化掉氧气组分,对应思维模型中的“反应转化”;
(2) 弹簧夹需冷却到室温时打开:反应刚结束时集气瓶温度较高,气体受热膨胀,瓶内压强未稳定,此时打开弹簧夹会导致水倒吸量偏小,结果不准确;水倒吸的原因是红磷燃烧消耗集气瓶内氧气,生成固体五氧化二磷,使瓶内气体减少,压强小于外界大气压,在大气压作用下水被压入集气瓶;
(3) 图丙装置为密闭装置,避免了图乙中点燃红磷伸入时部分空气逸出的问题,优点是装置始终密闭,测定结果更准确;铜粉可代替红磷的原因:①铜粉只与空气中的氧气反应,不与氮气等其他气体反应,能准确消耗氧气;②生成物氧化铜为固体,不会产生气体,使瓶内压强变化明显,保证结果准确。
【答案】
反应转化
冷却到室温
红磷燃烧消耗了氧气,集气瓶内气体减少,压强变小
装置始终密闭,测定结果更准确(合理答案均可)
铜粉只与氧气反应,生成物是固体
【知识点】
测定空气中氧气含量、化学实验装置评价、物质的化学性质
【点评】
本题聚焦测定空气中氧气含量的核心实验,考查实验原理、操作细节、装置优化及药品选择,需学生理解实验的压强变化逻辑,属于实验探究类典型基础题,注重科学思维的应用。
【难度系数】
0.6
【分析】
要判断硫酸铜能否作为过氧化氢分解的催化剂,需依据催化剂“改变反应速率,反应前后质量和化学性质不变”的核心特征分析实验。步骤①中过氧化氢分解缓慢,木条不复燃;步骤②加入硫酸铜后产生气泡,说明反应速率加快;步骤③需验证是否产生氧气,从而判断催化作用。同时,确定催化剂还需验证硫酸铜反应前后的质量和化学性质不变,对比催化效果时需控制其他变量一致。
【解析】
1. 步骤③:硫酸铜催化过氧化氢分解生成氧气,氧气能使带火星的木条复燃,因此实验现象为带火星的木条复燃。
2. 过氧化氢在硫酸铜催化作用下分解生成水和氧气,反应的文字表达式为:$\ce{过氧化氢\xrightarrow{硫酸铜}水 + 氧气}$。
3. 催化剂的核心特征是“一变两不变”,即改变反应速率,反应前后质量和化学性质不变,因此要确定硫酸铜是催化剂,还需证明其质量和化学性质在反应前后不变。
4. 验证硫酸铜的化学性质不变:将反应后回收的硫酸铜再次加入过氧化氢溶液中,若仍能加快过氧化氢分解,说明其化学性质未改变,故此处应填过氧化氢溶液。
5. 对比硫酸铜和二氧化锰的催化效果时,需控制除催化剂种类外的其他条件相同,如溶液起始温度、催化剂的质量、溶液的浓度,反应起始时间无需控制,因此选ABC。
【答案】
复燃;过氧化氢$\xrightarrow{硫酸铜}$水+氧气;质量和化学性质;过氧化氢;ABC
【知识点】
催化剂的概念;过氧化氢分解反应;控制变量法
【点评】
本题是催化剂探究的典型题目,重点考查对催化剂“一变两不变”特征的理解,以及控制变量法在实验中的应用,需学生明确判断催化剂的完整依据,避免遗漏质量和化学性质的验证。
【难度系数】
0.4