Question

实验室制取氧气是初中化学阶段的重要实验．小元同学准确称取7.9g纯净的高锰酸钾加热一段时间后，收集到氧气580mL（标准状况）．
（1）请写出两个实验室用固体反应物制取氧气的化学方程式：

2KClO₃

MnO2 .

△

2KCl+3O₂↑

、

2KMnO₄

△   .

K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑

．
（2）意外发现：根据化学方程式计算，7.9g高锰酸钾完全分解，应生成氧气560mL（标准状况）．小元通过数据分析，意外发现收集到的氧气体积和理论计算的氧气体积不相符合，并且在实验中还意外发现锰酸钾溶液呈墨绿色
（3）提出假设：小元取实验后的少量固体残渣再次加热，经检验又产生了氧气．根据小元发现的问题和上述实验结果可以做出如下假设!
假设l：二氧化锰也可以受热分解产生氧气；
假设2：锰酸钾也可以受热分解产生氧气；
假设3：二氧化锰和锰酸钾受热都可以产生氧气；
假设4：

MnO₂可以催化K₂MnO₄受热分解产生O₂

（只填一种）．
（4）设计实验：小元用最初加热所得的残渣及必要的实验用品，设计了如图实验流程验证假设2．请在下面实验流程方框中的相应位置填写各步骤的实验操作名称．
请简要叙述步骤5的操作：

取干燥后的固体于试管中充分加热，然后将带火星的木条（或燃烧的木条）插入试管中

．
（5）得出结论：若观察到

带火星的木条复燃（或木条燃烧更旺）

，则假设2成立；若观察到

带火星的木条没有复燃（或木条没有燃烧更旺）

，则假设2不成立．

Answer 1

分析：（1）初中阶段要求掌握的实验室制取氧气的方法有三种：二氧化锰催化过氧化氢溶液分解制取氧气；加热高锰酸钾制取氧气和加热氯酸钾与二氧化锰的混合物制取氧气．过氧化氢溶液是液体，用固体反应制取氧气的是加热高锰酸钾或氯酸钾和二氧化锰．
（3）由题意可知，实验加热7.9g高锰酸钾收集的氧气比理论计算完全分解7.9g高锰酸钾生成的氧气多．分析高锰酸钾分解的情景，条件需要加热，生成物中的氧气逸出，还有锰酸钾和二氧化锰，均含有氧元素．进行猜想假设要始终围绕该情景展开，围绕条件的变化和生成物展开．
（4）设计实验的目的是验证假设2：锰酸钾也可以受热分解产生氧气．因此必须把锰酸钾从与二氧化锰的混合物中分离出来，我们知道锰酸钾能溶于水，二氧化锰不溶于水，联系所学分离混合物的方法即可解答．
（5）要验证锰酸钾受热分是否解产生氧气，只要取锰酸钾加热，并检验是否有氧气产生即可．

解答：解答：（1）初中阶段实验室制取氧气的方法有三种，根据题意，用固体反应制取氧气的是加热高锰酸钾或氯酸钾和二氧化锰．故答案为：2KClO₃

MnO2 .

△

2KCl+3O₂↑；2KMnO₄

△   .

K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（3）猜想要有依据，该题猜想的依据就是题目中的情景，应围绕反应条件的变化和生成物的变化展开．所以猜想有：MnO₂可以催化K₂MnO₄受热分解产生O₂（或“K₂MnO₄可以催化MnO₂受热分解产生O₂”或“KMnO₄在不同温度下以其它方式分解产生更多氧气”或“升高温度K₂MnO₄和MnO₂相互反应产生O₂”）；故答案为：MnO₂可以催化K₂MnO₄受热分解产生O₂；      
（4）实验的目的决定实验的设计，要验证锰酸钾受热是否会分解产生氧气，就要把锰酸钾从混合物中分离出来，加热纯净的锰酸钾来验证，而锰酸钾溶于水，二氧化锰难溶于水，所以各步骤的实验操作名称：步骤1：溶解；步骤2：过滤；步骤3：蒸发；步骤4：干燥； 步骤5的操作为：取干燥后的固体于试管中充分加热，然后将带火星的木条（或燃烧的木条）插入试管中；
故答案为：步骤1：溶解；步骤2：过滤；步骤3：蒸发；取干燥后的固体于试管中充分加热，然后将带火星的木条（或燃烧的木条）插入试管中；
（5）因氧气具有助燃性，若带火星的木条复燃（或木条燃烧更旺），说明有氧气产生；若带火星的木条没有复燃（或木条没有燃烧更旺），说明没有氧气产生．故答案为：带火星的木条复燃（或木条燃烧更旺）；带火星的木条没有复燃（或木条没有燃烧更旺）．

点评：该题主要考查实验室制取氧气的反应原理，科学探究的环节．猜想要有依据，把握题目中的情景，从情景中展开，具有开放性．