Question

3．同学们用高锰酸钾制氧气．制取结束清洗仪器．发现加热高锰酸钾的试管内壁有用水洗刷不掉的黑色固体．
问题一：黑色固体是什么？
【交流讨论1】同学们结合实验现象和对高锰酸钾及其分解产物的了解．进行分析判断．

判断	依据
不是KMnO4	KMnO4能溶于水形成紫红色溶液
不是K2MnO4（填化学式）	冲洗试管时出现深绿色溶液，说明该物质能溶于水
是MnO2	它是不溶于水的黑色固体

【实验验证1】向未洗净的试管中加入某种液体，产生能使带火星木条复燃的气体．证明上述判断正确．加入的液体是过氧化氢溶液．
问题二：用什么洗掉MnO₂？
【交流讨论2】MnO₂与Na₂CO₃、Ba（OH）₂、Fe₂O₃、Zn中的某一种物质组成最相近，理由是二氧化锰和氧化铁都属于氧化物．这种物质能与稀盐酸反应，化学方程式为Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O，由此推测MnO₂也能与稀盐酸反应．
【实验验证2】向未洗净的试管中加入稀盐酸，黑色固体没有变化．
【交流讨论3】实验说明同一类物质的化学性质不一定相同．MnO₂有什么化学性质，用什么试剂清洗呢？同学们请教老师后决定用草酸（H₂C₂O₄）溶液试一试．
【实验验证3】向未洗净的试管中加入草酸溶液，黑色固体果然被除去，同时发现产生许多气泡．
问题三：产生了什么气体？
【交流讨论4】根据质量守恒定律，所以产生的气体可能为CO₂、CO、H₂、O₂等．
【实验验证4】将该气体通入澄清石灰水中，发现澄清石灰水变浑浊，证明该气体是CO₂．

Answer 1

分析 【交流讨论1】
高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气；
【实验验证1】
过氧化氢溶液在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气，氧气能使带火星的木条复燃；
【交流讨论2】
二氧化锰和氧化铁都属于氧化物，氧化铁能和稀盐酸反应生成氯化铁和水；
【实验验证3】
化学反应遵循质量守恒定律，即化学反应前后，元素的种类不变，原子的种类、总个数不变；
二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，是因为二氧化碳能和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水．

解答 解：【交流讨论1】
结合实验现象和对高锰酸钾及其分解产物的了解如下表所示：

判断	依据
不是KMnO4	KMnO4能溶于水形成紫红色溶液
不是K2MnO4	冲洗试管时出现深绿色溶液，说明该物质能溶于水
是MnO2	它是不溶于水的黑色固体

【实验验证1】
加入的液体是过氧化氢溶液，这是因为过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气，氧气能使带火星的木条复燃．
故填：过氧化氢溶液．
【交流讨论2】
MnO₂与Fe₂O₃的组成最相近，理由是二氧化锰和氧化铁都属于氧化物；
氧化铁能与稀盐酸反应生成氯化铁和水，反应的化学方程式为：Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O．
故填：二氧化锰和氧化铁都属于氧化物；Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O．
【交流讨论4】
根据质量守恒定律可知，产生的气体可能为CO₂、CO、H₂、O₂等．
故填：质量守恒定律．
【实验验证4】
将该气体通入澄清石灰水中，发现澄清石灰水变浑浊，证明该气体是CO₂．
故填：澄清石灰水中；澄清石灰水变浑浊．

点评 实验现象是物质之间相互作用的外在表现，因此要学会设计实验、观察实验、分析实验，为揭示物质之间相互作用的实质奠定基础．