Question

12．如图1，①-⑥是初中阶段产生氧气的六条途径．

Ⅰ、A为纯净物，常温下为液态，写出途径①的化学方程式2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑
Ⅱ、工业上可通过途径②来生产大量氧气，途径②是物理变化过程．（填“物理变化”或“化学变化”）
Ⅲ、自然界可通过途径③来提供氧气，途径③是光合作用．
Ⅳ、④⑤⑥是实验室制取氧气的途径．其中D、E为固体纯净物，F为液体．
D通过途径④反应生成的一种生成物可作为途径⑤、⑥反应的催化剂．
（1）途径⑥反应的化学方程式是2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，利用该反应选择的发生和收集装置是bc或bd（填标号），仪器f是长颈漏斗，它的优点为可以随时添加液体药品．
（2）林同学称取一定质量高锰酸钾，将温度控制在250℃加热制O₂，该方法符合途径④（填①-⑥的数字）．  反应的化学方程式为2KMnO₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑．
实验结束时，林同学发现在用高锰酸钾制取氧气的实验中，收集到的O₂大于理论产量，针对这一现象，同学们在老师的指导下进行了如下探究：
【提出猜想】依据质量守恒定律，他们做出如下猜想：
猜想Ⅰ：反应生成的MnO₂分解放出O₂
猜想Ⅱ：反应生成的K₂Mn0₄分解放出O₂
【实验验证】同学们分为两组，分别进行以下实验：
①第一组同学取一定质量的Mn0₂，在250℃条件下加热一段时间，冷却后测得Mn0₂的质量不变．则猜想Ⅰ错误．
②第二组同学取一定质量的K₂Mn0₄在250℃条件下加热，固体质量减轻（填“减轻”或“增重”），得出了猜想Ⅱ正确的结论．
【拓展延伸】实验发现，K₂MnO₄受热只能部分分解，经分析可能是K₂MnO₄分解的生成物K₂O对其分解产生影响．为验证此结论，设计如下实验方案：
①分别取K₂MnO₄固体于两支试管中，一支试管中加入K₂O，一支试管中不加K₂O．
②加热，用相同规格的集气瓶，用排水法分别收集一瓶气体．
③比较所用的时间长短，以确定锰酸钾的分解是否与氧化钾有关系．
该过程中还必须控制相同的变量是锰酸钾固体的质量和加热的温度．

Answer 1

分析 Ⅰ、根据A为纯净物，常温下为液态，可知A是水，电解水得到氢气和氧气写出反应的方程式；  
Ⅱ、根据工业制取氧气的方法是分离液态空气法分析变化；
Ⅲ、根据自然界中植物的光合作用可以产生氧气回答；
Ⅳ、根据④⑤⑥是实验室制取氧气的途径．其中D、E为固体纯净物，F为液体，D通过途径④反应生成的一种生成物可作为途径⑤、⑥反应的催化剂，因此可知D是高锰酸钾，则E是氯酸钾，F是过氧化氢溶液，结合反应原理及发生装置、收集方法选择的依据进行回答；
【实验验证】①根据现象得出结论；②根据结论分析现象；
【拓展延伸】根据控制变量法的思想分析变量及不变的量．

解答 解：Ⅰ、A为纯净物，常温下为液态，可知A是水，电解水得到氢气和氧气，故反应的方程式为：2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑；  
Ⅱ、工业制取氧气的方法是分离液态空气法，是利用各成分的沸点不同进行分离，因此属于物理变化；故填：物理变化；
Ⅲ、自然界中植物的光合作用可以产生氧气，故填：光合作用；
Ⅳ、④⑤⑥是实验室制取氧气的途径．其中D、E为固体纯净物，F为液体，D通过途径④反应生成的一种生成物可作为途径⑤、⑥反应的催化剂，因此可知D是高锰酸钾，则E是氯酸钾，F是过氧化氢溶液，因此：
（1）途径⑥是过氧化氢溶液在二氧化锰的作用下分解产生水和氧气，反应的方程式为：2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑； 反应物是固体和液体混合在常温下反应，因此发生装置为b，氧气不易溶于水，密度比空气大，因此采用向上排空气法或排水法收集，因此组合为bc或bd；仪器f是长颈漏斗，可以随时添加液体药品；
故答案为：2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑； bc或bd； 长颈漏斗； 可以随时添加液体药品；
（2）D是高锰酸钾，通过途径④完成，高锰酸钾加热产生锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的方程式为：2KMnO₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；   
故答案为：④；  2KMnO₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；   
【实验验证】①第一组同学取一定质量的Mn0₂，在250℃条件下加热一段时间，冷却后测得Mn0₂的质量不变，说明二氧化锰不能分解产生氧气，因此猜想
Ⅰ错误；
②猜想Ⅱ结论正确，说明锰酸钾能够分解产生氧气，因此质量会减轻；
故答案为：①Ⅰ；②减轻；
【拓展延伸】为了保证实验的客观性收集相同体积的氧气，需要控制锰酸钾固体的质量和加热的温度，故答案为：锰酸钾固体的质量和加热的温度．

点评 本题是综合性较强的一道关于氧气的制取题，难度不大，依据相关的信息结合已有的知识进行分析，正确写出反应的方程式等解题的关键．