Question

20．某兴趣小组根据实验室提供的仪器和药品进行了氧气的制备实验．
（1）甲同学选用如右图所示的装置制取氧气．
①写出仪器B的名称：集气瓶．
②甲同学应选取的试剂是Mn0₂和H₂O₂（填化学式），Mn0₂固体在该反应中起催化作用．
③除用排水法外，甲同学还可选择向上排空气法法收集氧气．
④实验前，甲同学先向仪器A中加入水，然后将导管放人水槽中，并打开仪器A的活塞，观察导管口是否有连续的气泡出现．该实验操作的目的是检验装置的气密性．
（2）乙同学称取一定质量KMn0₄放在大试管中，将温度控制在250℃加热制取O₂，该反应的化学方程式为2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑．实验结束时，乙同学发现收集到的O₂大于理论产量，针对这一现象，同学们进行了如下探究：
【提出猜想】猜想l：反应生成的MnO₂分解放出0₂；
猜想Ⅱ：反应生成的K₂Mn0₄分解放出O₂
做出上述猜想的理由是K₂Mn0₄和MnO₂都是含有氧元素的化合物．
【实验验证】同学们分为两组，分别进行以下实验：
①第一组同学取一定质量的Mn0₂，在250℃条件下加热一段时间，冷却后 测得Mn0₂的质量不变．则猜想I错误．
②第二组同学取K₂Mn0₄在250℃条件下加热，没有用测定质量的方法得
出了猜想Ⅱ正确的结论．该组同学选择的实验方法是检验是否有氧气生成．
【拓展延伸】实验发现，K₂MnO₄受热只能部分分解，经分析可能是生成物K₂O对其分 解产生影响．请设计实验方案验证：取等量的固体于两支试管中，一支试管中加入氧化钾，一支试管中不加氧化钾．用同样火焰的酒精灯加热，用相同规格的集气瓶，用排水法收集气体，收集一瓶氧气，所用时间作比较，确定锰酸钾的分解是否与氧化钾有关系．
【实验反思】通过以上实验探究，你对“问题的发现与解决”有何认识？必须通过认真分析，用实验来加以证明．

Answer 1

分析 （1）熟悉常见仪器，了解名称；②根据反应装置和所提供药品，确定另一种药品；根据二氧化锰在反应中的表现了解作用；③根据氧气的密度和溶水性考虑收集方法；④实验前要检验装置的气密性；
（2）根据反应物、反应条件、生成物写出化学反应式；
【提出猜想】有氧气生成就要有氧元素存在；
【实验验证】要验证猜想II，可以用验证氧气的方法来确定氧气的有无，可以用带火星的木条深入收集的气体中，观察现象；
【拓展延伸】使两者形成对比，取等量的K₂MnO₄，其中一个加入K₂O，另一个不加K₂O，各自收集一瓶氧气，看所用的时间长短来确定，是否是K₂O的影响；
【实验反思】总结实验的分析和解决过程，然后了解到需认真分析，并根据科学的方法去验

解答 解：（1）图中B是集气瓶．
故答案为：集气瓶；
②如图装置适合固液不加热反应，我们可以用过氧化氢溶液和固体二氧化锰反应制取氧气，其中二氧化锰在反应前后性质和质量都不发生变化，所以二氧化锰起催化作用．
故答案为：H₂O₂、催化；
③因氧气的密度大于空气的密度，不易溶于水，所以除用排水法收集外，还可以用向上排空气法收集．
故答案为：向上排空气法；
④这种做法可以使装置内外形成压力差，看装置是否漏气．
故答案为：检验装置的气密性；
（2）加热高锰酸钾制取氧气的化学反应式是：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
故答案为：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
【提出猜想】K₂Mn0₄和MnO₂都是含有氧元素的化合物，所以我们可以猜想有氧气生成．
故答案为：K₂Mn0₄和MnO₂都是含有氧元素的化合物．
【实验验证】①根据质量守恒定义和冷却后测得Mn0₂的质量不变可知，猜想I是错误的，故答案为：I；
②我们可以用验证氧气有无的方法去判断是否有氧气的生成，如用带火星的木条，深入收集的气体中，如果木条复燃说明有氧气生成．
故答案为：检验是否有氧气生成．
【拓展延伸】我们可以用如下实验验证：取等量的固体于两支试管中，一支试管中加入氧化钾，一支试管中不加氧化钾．用同样火焰的酒精灯加热，用相同规格的集气瓶，用排水法收集气体，收集一瓶氧气，所用时间作比较，确定锰酸钾的分解是否与氧化钾有关系．
故答案为：取等量的固体于两支试管中，一支试管中加入氧化钾，一支试管中不加氧化钾．用同样火焰的酒精灯加热，用相同规格的集气瓶，用排水法收集气体，收集一瓶氧气，所用时间作比较，确定锰酸钾的分解是否与氧化钾有关系．
【实验反思】要想发现问题，必须细心认真；要想解决问题，必须认真分析问题的原因所在，并用实验去验证，故答案为：必须通过认真分析，用实验来加以证明．
答案：
（1）①集气瓶；
②H₂O₂、催化；
③向上排空气法；
④检验装置的气密性；
（2）2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
【提出猜想】K₂Mn0₄和MnO₂都是含有氧元素的化合物；
【实验验证】①I；②检验是否有氧气生成；
【拓展延伸】取等量的固体于两支试管中，一支试管中加入氧化钾，一支试管中不加氧化钾．用同样火焰的酒精灯加热，用相同规格的集气瓶，用排水法收集气体，收集一瓶氧气，所用时间作比较，确定锰酸钾的分解是否与氧化钾有关系．
【实验反思】必须通过认真分析，用实验来加以证明．

点评 本题考查制取氧气的实验以及相关问题，还有验证猜想的实验设计，要同学们具有综合的化学知识才可做好此题．