Question

實驗室制取氧氣是初中化學(xué)階段的重要實驗．小元同學(xué)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)狀況）．
（1）請寫出兩個實驗室用固體反應(yīng)物制取氧氣的化學(xué)方程式：

 

、

 

．
（2）意外發(fā)現(xiàn)：
根據(jù)化學(xué)方程式計算，7.9g高錳酸鉀完全分解，應(yīng)生成氧氣560mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．小元通過數(shù)據(jù)分析，意外發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)錳酸鉀溶液呈墨綠色．
（3）提出假設(shè)：
小元取實驗后的少量固體殘渣再次加熱，經(jīng)檢驗又產(chǎn)生了氧氣．根據(jù)小元發(fā)現(xiàn)的問題和上述實驗結(jié)果可以做出如下假設(shè)：
假設(shè)1：二氧化錳也可以受熱分解產(chǎn)生氧氣
假設(shè)2：錳酸鉀也可以受熱分解產(chǎn)生氧氣
假設(shè)3：二氧化錳和錳酸鉀受熱都可以放出氧氣
假設(shè)4：

 

（只填一種）
（4）設(shè)計實驗：小元用最初加熱所得的殘渣及必要的實驗用品，設(shè)計了如下實驗流程驗證假設(shè)2．請在下面實驗流程方框中的相應(yīng)位置填寫各步驟的實驗操作名稱．
步驟1：

 

→步驟2：

 

→步驟三

 

→步驟4：干燥→步驟5：驗證假設(shè)2
請簡要敘述步驟5的操作

 

．
（5）得出結(jié)論：若觀察到

 

，則假設(shè)2成立；若觀察到

 

，則假設(shè)2不成立．

Answer 1

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(yīng)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(jìn)行猜想假設(shè)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(shè)計實驗的目的是驗證假設(shè)2：錳酸鉀也可以受熱分解產(chǎn)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(lián)系所學(xué)分離混合物的方法即可解答．
     要驗證錳酸鉀受熱分是否解產(chǎn)生氧氣，只要取錳酸鉀加熱，并檢驗是否有氧氣產(chǎn)生即可．

解答：解答：（1）初中階段實驗室制取氧氣的方法有三種，根據(jù)題意，用固體反應(yīng)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：2KClO₃

MnO2 .

△

2KCl+3O₂↑、2KMnO₄

△   .

K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑
      （3）猜想要有依據(jù)，該題猜想的依據(jù)就是題目中的情景，應(yīng)圍繞反應(yīng)條件的變化和生成物的變化展開．
故答案為：MnO₂可以催化K₂MnO₄受熱分解產(chǎn)生O₂（或“K₂MnO₄可以催化MnO₂受熱分解產(chǎn)生O₂”或“KMnO₄在不同溫度下以其它方式分解產(chǎn)生更多氧氣”或“升高溫度K₂MnO₄和MnO₂相互反應(yīng)產(chǎn)生O₂”）
      （4）實驗的目的決定實驗的設(shè)計，要驗證錳酸鉀受熱是否會分解產(chǎn)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．
故答案為：步驟1：溶解；步驟2：過濾；步驟3：蒸發(fā)；
          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
      （5）因氧氣具有助燃性，若帶火星的木條復(fù)燃（或木條燃燒更旺），說明有氧氣產(chǎn)生；若帶火星的木條沒有復(fù)燃（或木條沒有燃燒更旺），說明沒有氧氣產(chǎn)生．
故答案為：帶火星的木條復(fù)燃（或木條燃燒更旺）；帶火星的木條沒有復(fù)燃（或木條沒有燃燒更旺）．

點評：該題主要考查實驗室制取氧氣的反應(yīng)原理，科學(xué)探究的環(huán)節(jié)．猜想要有依據(jù)，把握題目中的情景，從情景中展開，具有開放性．