第1章 我们呼吸的空气（1）
问题解决
【情境】
小峰和小刚阅读试剂标签后发现，市场上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，他们设计、制作了用于制取氧气的直立型装置，并与斜卧型装置进行比较，。在气密性良好的装置中分别加入5.0 g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5次，实验数据取平均值后如下表所示：
| 装置类型 | 直立型 | 斜卧型 |
| --- | --- | --- |
| 收集1瓶氧气所需时间 /s | 59 | 68 |
| 收集2瓶氧气所需时间 /s | 95 | 108 |
| 收集氧气的总体积 /mL | 525 | 476 |
【解决问题】
（1）等质量的高锰酸钾从开始加热到不再产生气体，斜卧型装置收集到的氧气总体积比直立型小的原因是什么？
（2）从实验结果看，收集2瓶氧气所需时间较短的装置是直立型。你认为平时老师为什么一直强调用高锰酸钾加热制取氧气时必须采用斜卧型呢？

（1）斜卧型装置中的固体被气流带到试管口（或棉花团）附近更多，未完全反应的固体也更多，所以收集到的氧气较少。
（2）略。

【分析】
本题通过对比直立型与斜卧型高锰酸钾制氧气装置的实验数据，考查学生对实验原理、装置特点的理解与分析能力。第（1）问需结合反应时气流对固体的作用，分析斜卧型装置中未反应固体更多的原因；第（2）问需从实验实际需求（氧气产量、实验安全）角度，解释常规实验强调斜卧型装置的原因。
【解析】
（1）高锰酸钾受热分解产生氧气，反应过程中气流会带动固体粉末移动。斜卧型装置中，气流易将高锰酸钾固体粉末吹至试管口的棉花团处，使部分高锰酸钾粉末未完全分解就被带出装置，参与反应的高锰酸钾质量减少，因此生成氧气的总体积比直立型装置小。
（2）虽然直立型装置收集2瓶氧气的时间更短，但斜卧型装置能让高锰酸钾更充分地反应，保证收集到足够多的氧气，满足实验需求；同时，斜卧型装置（试管口略向下倾斜）可防止加热时产生的冷凝水倒流回热的试管底部，避免试管炸裂，这是常规实验中强调使用斜卧型装置的原因。
【答案】
（1）斜卧型装置中的固体被气流带到试管口（或棉花团）附近更多，未完全反应的固体也更多，所以收集到的氧气较少。
（2）略。
【知识点】
高锰酸钾制取氧气、实验装置选择、实验现象分析
【点评】
本题通过对比实验探究装置对高锰酸钾制氧气的影响，侧重考查学生对实验细节的分析能力，需结合实验原理与装置特点解答，难度适中。
【难度系数】
0.5