Question

實驗室制取氧氣是初中化學階段的重要實驗．小元同學準確稱取7.9g純凈的高錳酸鉀加熱一段時間后，收集到氧氣580mL（標準狀況）．
（1）請寫出兩個實驗室用固體反應物制取氧氣的化學方程式：______、______．
（2）意外發現：根據化學方程式計算，7.9g高錳酸鉀完全分解，應生成氧氣560mL（標準狀況）．小元通過數據分析，意外發現收集到的氧氣體積和理論計算的氧氣體積不相符合，并且在實驗中還意外發現錳酸鉀溶液呈墨綠色
（3）提出假設：小元取實驗后的少量固體殘渣再次加熱，經檢驗又產生了氧氣．根據小元發現的問題和上述實驗結果可以做出如下假設!
假設l：二氧化錳也可以受熱分解產生氧氣；
假設2：錳酸鉀也可以受熱分解產生氧氣；
假設3：二氧化錳和錳酸鉀受熱都可以產生氧氣；
假設4：______（只填一種）．
（4）設計實驗：小元用最初加熱所得的殘渣及必要的實驗用品，設計了如圖實驗流程驗證假設2．請在下面實驗流程方框中的相應位置填寫各步驟的實驗操作名稱．
請簡要敘述步驟5的操作：______．
（5）得出結論：若觀察到______，則假設2成立；若觀察到______，則假設2不成立．

Answer 1

（1）初中階段實驗室制取氧氣的方法有三種，根據題意，用固體反應制取氧氣的是加熱高錳酸鉀或氯酸鉀和二氧化錳．故答案為：2KClO₃2KCl+3O₂↑；2KMnO₄K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（3）猜想要有依據，該題猜想的依據就是題目中的情景，應圍繞反應條件的變化和生成物的變化展開．所以猜想有：MnO₂可以催化K₂MnO₄受熱分解產生O₂（或“K₂MnO₄可以催化MnO₂受熱分解產生O₂”或“KMnO₄在不同溫度下以其它方式分解產生更多氧氣”或“升高溫度K₂MnO₄和MnO₂相互反應產生O₂”）；故答案為：MnO₂可以催化K₂MnO₄受熱分解產生O₂；
（4）實驗的目的決定實驗的設計，要驗證錳酸鉀受熱是否會分解產生氧氣，就要把錳酸鉀從混合物中分離出來，加熱純凈的錳酸鉀來驗證，而錳酸鉀溶于水，二氧化錳難溶于水，所以各步驟的實驗操作名稱：步驟1：溶解；步驟2：過濾；步驟3：蒸發；步驟4：干燥； 步驟5的操作為：取干燥后的固體于試管中充分加熱，然后將帶火星的木條（或燃燒的木條）插入試管中；
故答案為：步驟1：溶解；步驟2：過濾；步驟3：蒸發；取干燥后的固體于試管中充分加熱，然后將帶火星的木條（或燃燒的木條）插入試管中；
（5）因氧氣具有助燃性，若帶火星的木條復燃（或木條燃燒更旺），說明有氧氣產生；若帶火星的木條沒有復燃（或木條沒有燃燒更旺），說明沒有氧氣產生．故答案為：帶火星的木條復燃（或木條燃燒更旺）；帶火星的木條沒有復燃（或木條沒有燃燒更旺）．
分析：（1）初中階段要求掌握的實驗室制取氧氣的方法有三種：二氧化錳催化過氧化氫溶液分解制取氧氣；加熱高錳酸鉀制取氧氣和加熱氯酸鉀與二氧化錳的混合物制取氧氣．過氧化氫溶液是液體，用固體反應制取氧氣的是加熱高錳酸鉀或氯酸鉀和二氧化錳．
（3）由題意可知，實驗加熱7.9g高錳酸鉀收集的氧氣比理論計算完全分解7.9g高錳酸鉀生成的氧氣多．分析高錳酸鉀分解的情景，條件需要加熱，生成物中的氧氣逸出，還有錳酸鉀和二氧化錳，均含有氧元素．進行猜想假設要始終圍繞該情景展開，圍繞條件的變化和生成物展開．
（4）設計實驗的目的是驗證假設2：錳酸鉀也可以受熱分解產生氧氣．因此必須把錳酸鉀從與二氧化錳的混合物中分離出來，我們知道錳酸鉀能溶于水，二氧化錳不溶于水，聯系所學分離混合物的方法即可解答．
（5）要驗證錳酸鉀受熱分是否解產生氧氣，只要取錳酸鉀加熱，并檢驗是否有氧氣產生即可．
點評：該題主要考查實驗室制取氧氣的反應原理，科學探究的環節．猜想要有依據，把握題目中的情景，從情景中展開，具有開放性．