Question

10．某興趣小組根據(jù)實驗室提供的儀器和藥品進行了氧氣的制備實驗．
該組同學稱取一定質(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)的化學方程式為：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑．實驗結(jié)束時，乙同學發(fā)現(xiàn)收集到的O₂大于理論產(chǎn)量，針對這一現(xiàn)象，同學們進行了如下探究：
【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．
【實驗驗證】同學們分成兩組，分別進行下列實驗：
①第一組同學取一定質(zhì)量的MnO₂，在250℃條件下加熱一段時間，冷卻后測得MnO₂的質(zhì)量不變，則猜想I錯誤；②第二組同學在沒有用測定質(zhì)量的方法去驗證猜想Ⅱ．請簡要敘述其操作一定質(zhì)量的K₂MnO₄于試管中，在250℃條件下加熱一段時間，用帶火星的木條，置于試管口．若觀察到木條復燃，則猜想Ⅱ成立，否則假設(shè)2不成立．
【拓展延伸】實驗發(fā)現(xiàn)，K₂MnO₄受熱只能部分分解，經(jīng)分析可能是生成物K₂O對其分解產(chǎn)生影響．其驗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定方法：
方法一是在相同時間內(nèi)測量氧氣體積的大�。�若用如圖所示裝置測量，則接口c應(yīng)與a（填“a”或“b”相連）．
方法二是測定產(chǎn)生相同體積氧氣時所需的時間．
【實驗反思】通過以上實驗探究，你對“問題的發(fā)現(xiàn)與解決”有何認識？必須通過認真分析，用實驗來加以證明．

Answer 1

分析 根據(jù)反應(yīng)物、反應(yīng)條件、生成物寫出化學反應(yīng)式；
【提出猜想】有氧氣生成就要有氧元素存在；
【實驗驗證】要驗證猜想II，可以用驗證氧氣的方法來確定氧氣的有無，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】使兩者形成對比，取等量的K₂MnO₄，其中一個加入K₂O，另一個不加K₂O，各自收集一瓶氧氣，看所用的時間長短來確定，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，進入量筒的水的體積就是收集到的氣體的體積，相同時間內(nèi)收集的氣體越多產(chǎn)生氣體越快；產(chǎn)生相同體積氣體，所需的時間越短產(chǎn)生氣體越快，所需的時間越長產(chǎn)生氣體越慢．
【實驗反思】總結(jié)實驗的分析和解決過程，然后了解到需認真分析，并根據(jù)科學的方法去驗證．

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．
【實驗驗證】①根據(jù)質(zhì)量守恒定義和冷卻后測得Mn0₂的質(zhì)量不變可知，猜想I是錯誤的，故答案為：I；
②我們可以用驗證氧氣有無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℃條件下加熱一段時間，用帶火星的木條，置于試管口，如果木條復燃說明有氧氣生成．
故答案為：一定質(zhì)量的K₂MnO₄于試管中，在250℃條件下加熱一段時間，用帶火星的木條，置于試管口；木條復燃．
【拓展延伸】我們可以用如下實驗驗證：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)，進入量筒的水的體積就是收集到的氧氣的體積．相同時間內(nèi)收集的氧氣越多產(chǎn)生氫氣越快；產(chǎn)生相同體積氧氣，所需的時間越短產(chǎn)生氧氣越快，所需的時間越長產(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；所需的時間；
【實驗反思】要想發(fā)現(xiàn)問題，必須細心認真；要想解決問題，必須認真分析問題的原因所在，并用實驗去驗證，
故答案為：必須通過認真分析，用實驗來加以證明．

點評 本題考查制取氧氣的實驗以及相關(guān)問題，還有驗證猜想的實驗設(shè)計，要同學們具有綜合的化學知識才可做好此題．