Question

10．某興趣小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)室提供的儀器和藥品進(jìn)行了氧氣的制備實(shí)驗(yàn)．
該組同學(xué)稱(chēng)取一定質(zhì)量KMnO₄放在大試管中，將溫度控制在250℃加熱制取O₂，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑．實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，乙同學(xué)發(fā)現(xiàn)收集到的O₂大于理論產(chǎn)量，針對(duì)這一現(xiàn)象，同學(xué)們進(jìn)行了如下探究：
【提出猜想】猜想 I：反應(yīng)生成的MnO₂分解放出O₂；
猜想Ⅱ：反應(yīng)生成的K₂MnO₄分解放出O₂；做出上述猜想的理由是K₂MnO₄和MnO₂都是含有氧元素的化合物．你還可以提出猜想Ⅲ：K₂MnO₄和MnO₂都分解放出O₂．
【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】同學(xué)們分成兩組，分別進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)：
①第一組同學(xué)取一定質(zhì)量的MnO₂，在250℃條件下加熱一段時(shí)間，冷卻后測(cè)得MnO₂的質(zhì)量不變，則猜想I錯(cuò)誤；②第二組同學(xué)在沒(méi)有用測(cè)定質(zhì)量的方法去驗(yàn)證猜想Ⅱ．請(qǐng)簡(jiǎn)要敘述其操作一定質(zhì)量的K₂MnO₄于試管中，在250℃條件下加熱一段時(shí)間，用帶火星的木條，置于試管口．若觀察到木條復(fù)燃，則猜想Ⅱ成立，否則假設(shè)2不成立．
【拓展延伸】實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，K₂MnO₄受熱只能部分分解，經(jīng)分析可能是生成物K₂O對(duì)其分解產(chǎn)生影響．其驗(yàn)證方案是取等量的錳酸鉀固體于兩支試管中，一支試管中加入氧化鉀，一支試管中不加氧化鉀、用同樣火焰的酒精燈加熱，比較其分解生成氧氣的快慢，確定錳酸鉀的分解是否與氧化鉀有關(guān)系．比較其生成氧氣的快慢有兩種測(cè)定方法：
方法一是在相同時(shí)間內(nèi)測(cè)量氧氣體積的大小．若用如圖所示裝置測(cè)量，則接口c應(yīng)與a（填“a”或“b”相連）．
方法二是測(cè)定產(chǎn)生相同體積氧氣時(shí)所需的時(shí)間．
【實(shí)驗(yàn)反思】通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)探究，你對(duì)“問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)與解決”有何認(rèn)識(shí)？必須通過(guò)認(rèn)真分析，用實(shí)驗(yàn)來(lái)加以證明．

Answer 1

分析 根據(jù)反應(yīng)物、反應(yīng)條件、生成物寫(xiě)出化學(xué)反應(yīng)式；
【提出猜想】有氧氣生成就要有氧元素存在；
【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】要驗(yàn)證猜想II，可以用驗(yàn)證氧氣的方法來(lái)確定氧氣的有無(wú)，可以用帶火星的木條深入收集的氣體中，觀察現(xiàn)象；
【拓展延伸】使兩者形成對(duì)比，取等量的K₂MnO₄，其中一個(gè)加入K₂O，另一個(gè)不加K₂O，各自收集一瓶氧氣，看所用的時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)確定，是否是K₂O的影響；根據(jù)氣體的密度和水的密度的關(guān)系分析接口的連接，進(jìn)入量筒的水的體積就是收集到的氣體的體積，相同時(shí)間內(nèi)收集的氣體越多產(chǎn)生氣體越快；產(chǎn)生相同體積氣體，所需的時(shí)間越短產(chǎn)生氣體越快，所需的時(shí)間越長(zhǎng)產(chǎn)生氣體越慢．
【實(shí)驗(yàn)反思】總結(jié)實(shí)驗(yàn)的分析和解決過(guò)程，然后了解到需認(rèn)真分析，并根據(jù)科學(xué)的方法去驗(yàn)證．

解答 解：高錳酸鉀加熱生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，加熱高錳酸鉀制取氧氣的化學(xué)反應(yīng)式是：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
故答案為：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
【提出猜想】K₂MnO₄和MnO₂都是含有氧元素的化合物，所以我們可以猜想有氧氣生成．
故答案為：K₂MnO₄和MnO₂都是含有氧元素的化合物；K₂MnO₄和MnO₂都分解放出O₂．
【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】①根據(jù)質(zhì)量守恒定義和冷卻后測(cè)得Mn0₂的質(zhì)量不變可知，猜想I是錯(cuò)誤的，故答案為：I；
②我們可以用驗(yàn)證氧氣有無(wú)的方法去判斷是否有氧氣的生成，如用帶火星的木條，一定質(zhì)量的K₂MnO₄于試管中，在250℃條件下加熱一段時(shí)間，用帶火星的木條，置于試管口，如果木條復(fù)燃說(shuō)明有氧氣生成．
故答案為：一定質(zhì)量的K₂MnO₄于試管中，在250℃條件下加熱一段時(shí)間，用帶火星的木條，置于試管口；木條復(fù)燃．
【拓展延伸】我們可以用如下實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：取等量的固體于兩支試管中，一支試管中加入氧化鉀，一支試管中不加氧化鉀．用同樣火焰的酒精燈加熱，用相同規(guī)格的集氣瓶，用排水法收集氣體，收集一瓶氧氣，所用時(shí)間作比較，確定錳酸鉀的分解是否與氧化鉀有關(guān)系．
由于氧氣的密度小于水的密度，所以，氧氣由b端通入水由a端流出，a端連接c端水流入量筒內(nèi)，進(jìn)入量筒的水的體積就是收集到的氧氣的體積．相同時(shí)間內(nèi)收集的氧氣越多產(chǎn)生氫氣越快；產(chǎn)生相同體積氧氣，所需的時(shí)間越短產(chǎn)生氧氣越快，所需的時(shí)間越長(zhǎng)產(chǎn)生氧氣越慢．
故答案為：一支試管中不加氧化鉀；用同樣火焰的酒精燈加熱；a；所需的時(shí)間；
【實(shí)驗(yàn)反思】要想發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，必須細(xì)心認(rèn)真；要想解決問(wèn)題，必須認(rèn)真分析問(wèn)題的原因所在，并用實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證，
故答案為：必須通過(guò)認(rèn)真分析，用實(shí)驗(yàn)來(lái)加以證明．

點(diǎn)評(píng) 本題考查制取氧氣的實(shí)驗(yàn)以及相關(guān)問(wèn)題，還有驗(yàn)證猜想的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，要同學(xué)們具有綜合的化學(xué)知識(shí)才可做好此題．