实验十二 加热氯酸钾制取氧气实验
【实验步骤】
1.向大试管中装入氯酸钾和二氧化锰的混合物，并塞紧带导管的橡皮塞；
2.检查装置的气密性；
3.给试管加热；
4.将大试管固定在铁架台上，并调整斜度和高度；
5.用排水收集气体，至收集完毕；
6.撤掉酒精灯，并将它熄灭；
7.将导管从水槽中撤出。
【实验现象】
加热试管,导管口产生大量的气泡。
【实验结论】
反应式：
（白色，稳定，要高温才能分解，需加入催化剂）
二氧化锰是这个反应的催化剂，加快这个反应的速率。
【注意事项】
试管口要略向下倾斜，防止因冷凝水回流而导致试管炸裂。
一、单选题
1．实验室用等质量的高锰酸钾和氯酸钾(加入少量的二氧化锰)，分别制取氧气，数据分析如图所示，其中氯酸钾发生反应的化学方程式为：氯酸钾氯化钾+氧气。依据图示信息所得出的分析正确的是（ ）
A．同时开始加热，先收集到氧气的是氯酸钾
B．用相同容积的试管制取较多量的氧气时，宜选择氯酸钾为原料
C．加入少量的二氧化锰可使氯酸钾产生的氧气质量增加
D．反应时间较长的是高锰酸钾
2．实验室用加热氯酸钾和二氧化锰混合物的方法制取氧气，有关操作如下，正确的一项是（ ）
A．试管口应该倾斜 B．用酒精灯火焰加热
C．气泡连续放出时开始收集 D．收集前集气瓶应装满水
3．实验室制取氧气的实验中，下列图象对应关系叙述不正确的是（ ）
A．一定量的高锰酸钾在试管内的反应
B．用一定量的MnO2和过氧化氢溶液制取氧气
C．加热一定质量的高锰酸钾固体
D．实验室用氯酸钾制取氧气
二、多选题
4．小强和小明两位同学用都用100g氯酸钾制取氧气，小强同学向氯酸钾中加入2.5g二氧化锰，小明同学向氯酸钾中加入2.5g高锰酸钾，反应完全后，下列对两位同学的实验分析不正确的是（ ）
A．小明实验中反应速率比单独加热氯酸钾加快了
B．两位同学收集到等质量的氧气
C．小明实验中高锰酸钾是催化剂
D．小强实验比小明实验生成的氧气质量少
三、综合题
5．在完成“实验室用氯酸钾和二氧化锰混合物加热制取氧气”的实验后，小明在老师的指导下分离回收物质，实验流程如下图所示。
（1）操作a的名称是 。
（2）制取氧气的化学方程式为 。在这个反应中二氧化锰的作用是 。
（3）采用蒸发结晶得白色固体，其原因是 。
（4）黑色固体和反应前的二氧化锰的质量 。（“相等”或“不相等”）
（5）利用氧气，提纯混有少量碳颗粒杂质的氧化铜，你的设计实验方案是 。
四、实验探究题
6．实验室常用加热氯酸钾与二氧化锰混合物的方法制取氧气。
（1）写出该化学反应的文字或符号表达式： 。
小芳发现，氯酸钾与氧化铜混合加热，也能较快产生氧气，于是进行如下探究：
（2）【提出猜想】除MnO2、CuO外，Fe2O3也可以作KClO3分解的催化剂。
【完成实验】按下表进行实验：测定分解温度（分解温度越低，催化效果越好）
实验编号 实验药品 分解温度（℃）
① KClO3 580
② KClO3、MnO2（质量比1：1） 350
③ KClO3、CuO（质量比：1） 370
④ KClO3、Fe2O3（质量比1：1） 390
【分析数据、得出结论】
实验所用的三种金属氧化物，催化效果最好的是 。
（3）【反思】
若要证明Fe2O3是该反应的催化剂，还要验证它在化学反应前后质量和 不变；
（4）同种催化剂，颗粒大小可能影响催化效果，请设计实验方案进行验证 。
注意：若答下面小题奖励3分，化学总得分不超过40分。
（5）同种催化剂，还有哪些因素可能影响催化效果，请你再探究（探究一种因素即可）
【提出假设】 。
（6）【设计方案】
7．实验室制取氧气的方法有三种：加热高锰酸钾，在二氧化锰作催化剂的条件下分解过氧化氢，在加热和二氧化锰作催化剂的条件下分解氯酸钾。
（1）任选一种方法，写出发生反应的化学方程式 ；
（2）实验室用高锰酸钾制取氧气，明在图1中选用的发生装置和收集装置是 ；
（3）图2是学生制作的简易供氧器。在供氧使用时，左瓶中可放置的药品是____；
A．高锰酸钾 B．氯酸钾和二氧化锰
C．大理石和稀盐酸 D．过氧化氢溶液和二氧化猛
（4）简易供氧器的右瓶中需加入适量的水，水的一种作用是 。
8．实验室常用制取氧气的方法有：a.加热氯酸钾和二氧化锰粉末；b.加热高锰酸钾固体；c.用二氧化锰粉末作催化剂使过氧化氢(H2O2)溶液分解产生氧气。其实验装置如下图所示。
（1）写出上图中指定仪器的名称：① ；③ 。
（2）用上图中的装置A来制取氧气的方法有(填a、b或c) 。
（3）利用装置Ａ制氧气，棉花团的作用是 ；在结束实验时要先将导管撤离出水面，再熄灭酒精灯，其目的是 ；利用装置B制氧气时，长颈漏斗的下端要插入液面以下，其目的是 。
（4）实验室用高锰酸钾制取氧气并用排水法收集氧气，实验结束后，收集到的氧气不纯其原因是： 。
答案解析部分
1．【答案】B
【解析】【解答】A. 观察图示可知，同时开始加热，先收集到氧气的是高锰酸钾，故不符合题意；B. 因相同质量的氯酸钾和高锰酸钾制得氧气较多的是氯酸钾，所以用相同容积的试管制取较多量的氧气时，宜选择氯酸钾为原料好，故符合题意；
C. 二氧化锰是催化剂，与生成氧气的多少无关，只是改变了反应的速率，故不符合题意；
D. 通过观察图示可知，氯酸钾反应时间较长，故不符合题意。
故答案为：B。
【分析】高锰酸钾在加热下反应生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，氯酸钾在二氧化锰作用下加热反应生成氯化钾和氧气，结合图像进行分析。
2．【答案】D
【解析】【解答】A.给试管内的固体加热时，试管口应略向下倾斜，目的是防止冷凝水回流使试管底部炸裂。选项中说倾斜，并没有指明是向下倾斜。A错误。
B.应该是用酒精灯外焰加热。B错误。
C.应该是待气泡连续均匀放出时再开始手机。C错误。
D.收集前集气瓶应装满水，目的是排尽空气，防止收集的气体不纯。D正确。
故选D。
【分析】用排水法集气时，集气瓶要先充满水，将集气瓶中的空气排尽，防止收集的气体因混有空气而不纯。
3．【答案】D
【解析】【解答】A、高锰酸钾在加热的条件下反应生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，生成的氧气挥发，固体的质量不断减少，锰元素的质量不变，所以一定量的高锰酸钾在试管内的反应时，固体中锰元素的质量分数不断增加，直至高锰酸钾完全反应，选项不符合题意；
B、用一定量的MnO2和过氧化氢溶液制取氧气，二氧化锰是反应的催化剂，根据催化剂的概念可知，二氧化锰的质量保持不变，选项不符合题意；
C、高锰酸钾在加热的条件下反应生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，生成的氧气挥发，固体的质量不断减少，直至高锰酸钾完全分解，选项不符合题意；
D、用氯酸钾制取氧气时，催化剂只改变反应的速率，不改变反应物与生成物的质量关系，即图中生成氧气的质量应相等，选项符合题意。
故答案为：D。
【分析】A、根据高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气进行分析
B、根据催化剂的概念进行分析
C、根据高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气进行分析
D、根据催化剂只能改变反应速率进行分析
4．【答案】B,C
【解析】【解答】A. 小明实验中高锰酸钾分解生成的二氧化锰，是氯酸钾的催化剂，所以小明中的反应速率比单独加热氯酸钾加快了，故正确，不符合题意；
B. 高锰酸钾分解会生成氧气，二氧化锰是纯净，不能生成氧气，所以两位同学收集到的氧气质量不相同，故错误，符合题意；
C. 小明实验中高锰酸钾分解生成的二氧化锰，是氯酸钾的催化剂，故错误，符合题意；
D. 根据上述分析，小强实验比小明实验生成的氧气质量少，故正确，不符合题意；
故答案为：BC 。
【分析】高锰酸钾在加热条件下反应，生成锰酸钾，二氧化锰和氧气。
氯酸钾在二氧化锰作用下反应，生成氯化钾和氧气。
5．【答案】（1）过滤
（2）2KClO32KCl+3O2↑；催化作用
（3）蒸发溶剂，不饱和溶液逐渐变为过饱和溶液，溶质析出
（4）相等
（5）在氧气流中加热混合物
【解析】【解答】（1）操作a将固液分离，名称是过滤。
（2）实验室用氯酸钾制取氧气的反应为氯酸钾在二氧化锰的催化下受热分解为氯化钾和氧气，化学方程式为2KClO32KCl+3O2↑。在这个反应中二氧化锰是催化剂，起催化作用。
（3）采用蒸发结晶得白色固体，其原因是蒸发溶剂，原来的不饱和溶液逐渐变为过饱和溶液，溶质析出。
（4）二氧化锰不溶于水，黑色固体为二氧化锰，二氧化锰作为催化剂，在反应前后质量不变，故黑色固体和反应前的二氧化锰的质量相等。
（5）氧化铜中混有少量碳粉，可以利用氧气将碳粉转化为气体除去，故设计实验方案是在氧气流中加热混合物。
【分析】（1）根据过滤原理分析；
（2）根据实验室用氯酸钾制取氧气的反应为氯酸钾在二氧化锰的催化下受热分解为氯化钾和氧气分析；
（3）根据蒸发结晶原理分析；
（4）根据催化剂一变两不变的性质分析；
（5）根据碳能与氧气反应生成二氧化碳气体分析。
6．【答案】（1）
（2）二氧化锰或MnO2
（3）化学性质
（4）将等质量的粉末状的、颗粒状的同种催化剂和氯酸钾等比混合，加热测定分解温度
（5）同种催化剂与反应物的质量比不同，催化效果不同
（6）取同颗粒大小的同一催化剂与氯化钾以不同质量比充分混合；②分别加热，测定分解温度如果分解温度，不同，说明假设成立；反之则不成立（其他合理解答均给分，但必须叙述完整，表达明确）
【解析】【解答】（1）氯酸钾在二氧化锰的催化作用下加热分解生成氯化钾和氧气，反应的文字表达式为：，符号表达式为：；
（2）分解时所需温度最低的，催化效果越好，则实验所用的三种物质，MnO2的催化效果最好；
（3）催化剂是指在化学反应中能改变其他物质的化学反应速度，而本身的质量和化学性质都不发生改变的物质；
（4）若要验证同种催化剂，颗粒大小可能影响催化效果，可以控制其他条件相同的情况下，利用粉末状的催化剂与颗粒状的催化剂进行实验设计；故填：将等质量的粉末状的、颗粒状的同种催化剂和氯酸钾等比混合，加热测定分解温度；
（5）催化效果的影响因素还可能是温度，或催化剂与反应物的质量比，从这个角度设计验证即可；
提出假设：催化剂与反应物的质量比不同，催化效果不同；
设计方案：①取颗粒大小相同的同一催化剂与氯酸钾以不同质量比充分混合；②分别加热，测定分解温度；不同，说明假设成立；反之则不成立。
【分析】（1）根据氯酸钾在二氧化锰的催化作用下加热分解生成氯化钾和氧气分析；
（2）根据分解时温度最低催化效果最好分析；
（3）根据催化剂反应前后质量和化学性质不变分析；
（4）根据对比实验的设计需变量唯一，由此通过控制催化剂种类和颗粒大小设计实验分析；
（5）根据催化效果的影响因素还可能是温度，或催化剂与反应物的质量比及通过控制变量设计对比实验验证分析。
7．【答案】（1）或或
（2）AC/AE
（3）D
（4）湿润氧气或观察氧气流速
【解析】【解答】（1） 加热高锰酸钾制氧气反应方程式为，在二氧化锰作催化剂的条件下分解过氧化氢制氧气，反应方程式为，在加热和二氧化锰作催化剂的条件下分解氯酸钾制氧气，反应方程式为。
（2）实验室用高锰酸钾制取氧气， 需选择A作发生装置，氧气密度比空气大且不易溶于水，可选择C或E收集；
（3） 简易供氧器为常温反应，高锰酸钾、氯酸钾制氧气需加热条件，大理石和稀盐酸是制二氧化碳药品，过氧化氢和二氧化锰制氧气常温，故选D；
（4）简易供氧器的右瓶中需加入适量的水，水的一种作用是湿润氧气，同时可观察氧气流速；
【分析】根据实验室制取氧气的反应原理，由反应物状态及反应条件选择发生装置，由氧气密度和溶解性确定收集方法分析。
8．【答案】（1）试管；集气瓶
（2）b
（3）防止加热时试管内粉末状物质进入导管；防止水倒吸，导致试管破裂；防止生成的气体从长颈漏斗口逸出
（4）导管口刚有气泡冒出时就开始收集氧气（合理即可）
【解析】【解答】（1）仪器①的名称是试管；仪器③的名称是集气瓶。
（2）图A装置属于固固加热型，且在试管口放一团棉花，是高锰酸钾制取氧气的装置，
故答案为：b。
（3）高锰酸钾分解的速率较快，可能将高锰酸钾粉末带入到导管中，故为了防止加热时试管内粉末状物质进入导管，要在试管口放一团棉花；
实验结束时要先将导管移出水面，后熄灭酒精灯，是为了防止水回流进入试管，从而引起试管破裂；
利用装置B制氧气时，长颈漏斗的下端要插入液面以下，其目的是防止生成的气体从长颈漏斗中逸出。
（4）当集气瓶中的水没有将空气排净，或者没有等到气泡连续均匀冒出时就开始收集都会导致收集的氧气不纯。
【分析】（1）根据常见仪器的名称进行分析；
（2）根据装置的特点进行分析；
（3）根据高锰酸钾制取氧气的注意事项进行分析；
（4）根据排水法收集氧气的注意事项进行分析。
实验流程
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精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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