8. 实验室常用下列装置制取气体。

(1)实验室用高锰酸钾制取氧气的装置组合是(填字母),反应的文字表达式是,验满的方法是。
(2)实验室常用溶质质量分数为3%的$\ce{H_{2}O_{2}}$溶液制取氧气。市售$\ce{H_{2}O_{2}}$溶液的溶质质量分数为30%,配制100 g 3%的$\ce{H_{2}O_{2}}$溶液,需要30%的$\ce{H_{2}O_{2}}$溶液的质量为g。
(3)实验小组设计如图1装置,用压强传感器研究浓度为6%的过氧化氢溶液与平菇接触时,发生反应过程中的压强变化如图2。

Ⅰ. 根据图2分析曲线a在0~10 s压强增大的原因是。
Ⅱ. 图2中能初步说明平菇是过氧化氢溶液反应催化剂的依据是。
Ⅲ. 分析图2中曲线a、b,说明影响化学反应速率的因素除过氧化氢溶液浓度、反应温度外,还可能与有关。
(4)小组同学又研究能使带火星木条复燃时氧气的最低含量。他们在集气瓶中装入不同体积的水,用排水法收集氧气。当发现在瓶中放入45%的水时,收集到的氧气就可以使带火星的木条复燃,这时集气瓶中氧气的体积分数是。
(1)实验室用高锰酸钾制取氧气的装置组合是(填字母),反应的文字表达式是,验满的方法是。
(2)实验室常用溶质质量分数为3%的$\ce{H_{2}O_{2}}$溶液制取氧气。市售$\ce{H_{2}O_{2}}$溶液的溶质质量分数为30%,配制100 g 3%的$\ce{H_{2}O_{2}}$溶液,需要30%的$\ce{H_{2}O_{2}}$溶液的质量为g。
(3)实验小组设计如图1装置,用压强传感器研究浓度为6%的过氧化氢溶液与平菇接触时,发生反应过程中的压强变化如图2。
Ⅰ. 根据图2分析曲线a在0~10 s压强增大的原因是。
Ⅱ. 图2中能初步说明平菇是过氧化氢溶液反应催化剂的依据是。
Ⅲ. 分析图2中曲线a、b,说明影响化学反应速率的因素除过氧化氢溶液浓度、反应温度外,还可能与有关。
(4)小组同学又研究能使带火星木条复燃时氧气的最低含量。他们在集气瓶中装入不同体积的水,用排水法收集氧气。当发现在瓶中放入45%的水时,收集到的氧气就可以使带火星的木条复燃,这时集气瓶中氧气的体积分数是。
答案
解:
(1)AD(或AE)
高锰酸钾$\xrightarrow{加热}$锰酸钾+二氧化锰+氧气
若用排水法收集,当集气瓶口有大气泡向外冒出时,证明氧气已集满;若用向上排空气法收集,将带火星的木条放在装置E的b导管口,若木条复燃,证明氧气已集满
(2)根据溶液稀释前后溶质质量不变,设需要30%的$\ce{H_{2}O_{2}}$溶液的质量为x:
$100\ \mathrm{g} × 3\% = x × 30\%$
解得$x=10\ \mathrm{g}$
(3)Ⅰ. 过氧化氢在平菇的作用下快速分解生成氧气,同时反应放热,使锥形瓶内气体增多、温度升高,瓶内压强增大
Ⅱ. 反应结束后,不同质量平菇对应的体系最终压强相等,说明平菇仅加快过氧化氢分解速率,不改变生成氧气的总质量
Ⅲ. 催化剂的用量(或平菇的质量、反应物接触面积)
(4)集气瓶内原有空气体积占比为$1-45\%=55\%$,空气中氧气体积分数约为21%,因此最终瓶内氧气体积分数为:
$45\% + 55\% × 21\% = 56.55\%$
(1)AD(或AE)
高锰酸钾$\xrightarrow{加热}$锰酸钾+二氧化锰+氧气
若用排水法收集,当集气瓶口有大气泡向外冒出时,证明氧气已集满;若用向上排空气法收集,将带火星的木条放在装置E的b导管口,若木条复燃,证明氧气已集满
(2)根据溶液稀释前后溶质质量不变,设需要30%的$\ce{H_{2}O_{2}}$溶液的质量为x:
$100\ \mathrm{g} × 3\% = x × 30\%$
解得$x=10\ \mathrm{g}$
(3)Ⅰ. 过氧化氢在平菇的作用下快速分解生成氧气,同时反应放热,使锥形瓶内气体增多、温度升高,瓶内压强增大
Ⅱ. 反应结束后,不同质量平菇对应的体系最终压强相等,说明平菇仅加快过氧化氢分解速率,不改变生成氧气的总质量
Ⅲ. 催化剂的用量(或平菇的质量、反应物接触面积)
(4)集气瓶内原有空气体积占比为$1-45\%=55\%$,空气中氧气体积分数约为21%,因此最终瓶内氧气体积分数为:
$45\% + 55\% × 21\% = 56.55\%$
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