Question

小芳和小红通过化学新课的学习，知道有多种途径可以制取氧气．如图1：
A．电解水 B．分离空气      C．加热高锰酸钾    D．分解过氧化氢    E．

 

（1）相信你在E处还可以写出另一种制取氧气的方法（请将该反应的文字表达式填在横线上）；
（2）小芳同学用图2装置加热高锰酸钾制取氧气：写出标号仪器的名称 ①

 

②

 

；实验结束，停止加热时要先把导管移出水面，其理由是

 

，此时发现水槽中的水变成了浅紫红色，你认为产生该现象的原因可能是

 

；
（3）小红同学根据实验室提供的仪器和药品又进行了如图3所示氧气的制备实验．
①Mn0₂固体在该反应中起

 

作用．该反应的文字表达式为

 

．

②除用排水法外，小红同学还可选择如图装置收集氧气．氧气应从

 

端（填“a”或“b”）进入集气瓶中
③实验前，小红同学先向仪器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

 

．
（4）在实验时，小红同学又利用小芳的实验装置进行如下实验，她取一定质量KMn0₄放在大试管中，将温度控制在250℃加热制取O₂，该反应的文字表达式为

 

．实验结束时，小红同学发现收集到的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?：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

 

．
【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

 

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

 

．
【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：

 

．
【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？

 

．

Answer 1

考点：氧气的制取装置,氧气的收集方法,制取氧气的操作步骤和注意点,催化剂的特点与催化作用,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：常见气体的实验室制法、检验、干燥与净化

分析：（1）根据实验室通常利用分解高锰酸钾、氯酸钾、过氧化氢溶液的方法制取氧气进行分析；
（2）根据实验室常用仪器的名称和题中所指仪器的作用，以及实验室用高锰酸钾制取氧气的注意事项进行分析；
（3）①根据过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，二氧化锰是该反应的催化剂进行分析；
②根据氧气的密度比空气大进行分析；
③根据实验室制取气体之前需要检验装置的气密性进行分析；
（4）根据高锰酸钾在加热的条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气进行分析；
【提出猜想】根据质量守恒定律进行分析；
【实验验证】根据二氧化锰250℃条件下加热一段时间，冷却后质量不变，氧气有助燃性进行分析；
【拓展延伸】根据题中需要验证的物质依据控制变量法设计实验；
【实验反思】根据化学是以实验为基础的学科，结合实事求是的思想进行分析．

解答：解：（1）氯酸钾受热分解可生成氯化钾和氧气，因此加热分解氯酸钾可制取氧气，氯酸钾在二氧化锰做催化剂加热的条件下生成氯化钾和氧气，文字表达式为：氯酸钾

二氧化锰

加热

氯化钾+氧气；
（2）通过分析题中所指仪器的作用可知，①是试管，②是集气瓶，实验结束，停止加热时要先把导管移出水面，其理由是：防止水倒吸进入热的试管中，造成试管破裂，用高锰酸钾制取氧气，需要在试管口放一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管，所以发现水槽中的水变成了浅紫红色，产生该现象的原因可能是：试管口没有放一小团棉花，造成高锰酸钾粉末进入水槽；
（3）①过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，文字表达式为：过氧化氢

二氧化锰

水+氧气，二氧化锰该反应中起催化作用；
②氧气的密度比空气大，所以选择如图装置收集氧气．氧气应从b端进入集气瓶中；
③实验前，小红同学先向仪器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：检验装置气密性；
（4）高锰酸钾在加热的条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，文字表达式为：高锰酸钾

加热

锰酸钾+二氧化锰+氧气；
【提出猜想】依据质量守恒定律可知，化学反应前后元素种类不变，所以做出上述猜想的理由是：它们都是含有氧元素的化合物；
【实验验证】①取一定质量的MnO₂，在250℃条件下加热一段时间，冷却后测得MnO₂的质量不变，说明不是二氧化锰产生的氧气，所以猜想Ⅰ错误；
②氧气有助燃性，所以选择的实验方法是：把带火星的木条伸入试管中，木条复燃；
【拓展延伸】通过分析可知，本题主要是研究K₂O对锰酸钾分解产生影响，所以设计实验方案是：取等量的锰酸钾固体于两支试管中，一支试管中加入氧化钾，一支试管中不加入氧化钾，用同样火焰的酒精灯加热，用相同规格的集气瓶，用排水法收集一瓶气体，收集一瓶氧气所用的时间作比较，确定锰酸钾的分解是否与氧化钾有关系；
【实验反思】化学是以实验为基础的学科，在化学实验中要有实事求是的思想，所以得到的认识是：必须通过认真分析，用实验来加以证明．
故答案为：（1）氯酸钾

二氧化锰

加热

氯化钾+氧气；
（2）试管，集气瓶，防止水倒吸进入热的试管中，造成试管破裂；
试管口没有放一小团棉花，造成高锰酸钾粉末进入水槽；
（3）①催化，过氧化氢

二氧化锰

水+氧气；
②b；
③检查装置的气密性；
（4）高锰酸钾

加热

锰酸钾+二氧化锰+氧气；
【提出猜想】它们都是含有氧元素的化合物；
【实验验证】①Ⅰ；
②把带火星的木条伸入试管中，木条复燃；
【拓展延伸】取等量的锰酸钾固体于两支试管中，一支试管中加入氧化钾，一支试管中不加入氧化钾，用同样火焰的酒精灯加热，用相同规格的集气瓶，用排水法收集一瓶气体，收集一瓶氧气所用的时间作比较，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：本题考查了实验室制取氧气的方法和以高锰酸钾制取氧气进行相关问题的探究，对于探究实验的设计，一定要有明显的现象差别才可以，所以在锰酸钾和二氧化锰是否会生成氧气探究中，就有两个方案可以参考，质量变化法和生成物检验法，掌握氯酸钾和高锰酸钾的性质，理解催化剂的概念是解题的关键．