Question

18．某同学称取一定质量的KMnO₄固体放入试管中，将温度控制在250℃制取O₂．实验结束时，发现用排水法收集到的O₂大于理论产量．针对这一现象，同学们进行了如下探究：
【提出猜想】猜想Ⅰ：反应生成的MnO₂分解放出O₂；猜想Ⅱ：反应生成的K₂MnO₄分解放出O₂；
猜想Ⅲ：反应生成的K₂MnO₄和MnO₂分解都放出O₂．
【实验验证】同学们分成两组，分别进行下列实验：第一组同学取一定质量的MnO₂，在250℃条件下加热一段时间，冷却后测得MnO₂的质量不变，则猜想Ⅰ、Ⅲ错误；第二组同学取K₂MnO₄在250℃条件下加热，没有用测定质量的方法得出了猜想Ⅱ正确的结论．该组同学选择的实验方法是用排水集气法收集产生的气体，并用带火星的木条检验，木条复燃．
【拓展延伸】实验发现，KClO₃固体加热制取O₂的反应速率很慢，但如果将KMnO₄固体与KClO₃固体混合加热，则KClO₃的分解速率大大加快．请说明KMnO₄在KClO₃的分解反应中不能（填能或不能）作催化剂，为什么？高锰酸钾的质量和化学性质在反应后发生了改变．
【实验反思】结合课本可知，加快KClO₃分解加快是因为KMnO₄分解产生了MnO₂（填化学式）．

Answer 1

分析 根据二氧化锰的质量不变，得出结论；
要验证猜想II，可以用验证氧气的方法来确定氧气的有无，可以用带火星的木条检验，观察现象；
根据高锰酸钾及氯酸钾反应的特点及催化剂进行分析．

解答 解：
【实验验证】取一定质量的MnO₂，在250℃条件下加热一段时间，冷却后测得MnO₂的质量不变，说明不是二氧化锰产生的氧气，所以猜想Ⅰ和 III错误；
验证氧气的产生，可以用带火星的木条检验生成的气体，看是否复燃；故填：Ⅰ、Ⅲ，用排水集气法收集产生的气体，并用带火星的木条检验，木条复燃；
【拓展延伸】如果将KMnO₄固体与KClO₃固体混合加热，则KClO₃的分解速率大大加快．KMnO₄在KClO₃的分解反应中不是作催化剂，原因是加了高锰酸钾之后，产生氧气速度加快是因为高锰酸钾分解也会产生氧气，同时产生的二氧化锰对氯酸钾的分解起催化作用；故填：不能；高锰酸钾的质量和化学性质在反应后发生了改变；
【实验反思】加了高锰酸钾之后，产生氧气速度加快是因为高锰酸钾分解也会产生氧气，同时产生的二氧化锰对氯酸钾的分解起催化作用，故填：MnO₂．

点评 以高锰酸钾制取氧气进行相关问题的探究，对于探究实验的设计，一定要有明显的现象差别才可以，所以在锰酸钾和二氧化锰是否会生成氧气探究中，就有两个方案可以参考，质量变化法和生成物检验法，掌握氯酸钾和高锰酸钾的性质，理解催化剂的概念是解题的关键．