Question

5．人类的生存离不开氧气，某校化学兴趣小组的同学在老师的指导下做了有关氧气的系列探究实验．
【探究一】某同学称取一定质量的高锰酸钾（KMnO₄）放在大试管中，将温度控制在250℃加热制取氧气（O₂），该反应的符号表达式为2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑．实验结束时，该同学发现收集到的氧气（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：反应生成的二氧化锰（MnO₂）分解放出氧气（O₂）
猜想Ⅱ：反应生成的锰酸钾（K₂MnO₄）分解放出氧气（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错误．
（2）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把带火星的木条伸入试管，带火星的木条复燃．
【探究二】以下是某小组探究影响过氧化氢（H₂O₂）溶液反应速率部分因素的相关实验数据．

实验序号	H2O2溶液 浓度%	H2O2溶液体积/mL	温度/℃	MnO2的用量/g	收集氧气的体积/mL	反应所需 的时间/s
①	5	1	20	0.1	4	16.75
②	15	1	20	0.1	4	6.04
③	30	5	35	0	2	49.21
④	30	5	55	0	2	10.76

①通过实验①和②对比可知，化学反应速率与反应物浓度有关；从实验③和④对比可知，化学反应速率与温度的关系是：温度越高，化学反应速率越快．
②如果要证明MnO₂是该反应的催化剂，还要补做2个实验（不要写出具体步骤）：证明二氧化锰的质量不变；证明二氧化锰的化学性质不变．

Answer 1

分析 【探究一】根据实验室用高锰酸钾制取氧气的原理分析；
【实验验证】（1）根据题中的实验现象进行解答；
（2）根据氧气能够支持燃烧的性质来进行解答．
【探究二】①②是过氧化氢浓度不同而其他条件相同，这种设计是验证反应物浓度对反应速度的影响；③④则是温度不同其他条件相同，是对温度影响化学反应速度的探究．
如果要证明MnO₂是该反应的催化剂，还要补做2个实验：证明二氧化锰的质量不变；证明二氧化锰的化学性质不变

解答 解：【探究一】实验室用高锰酸钾制取氧气的化学式表达式为：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，
【实验验证】（1）氧气为气体，而对二氧化锰加热，质量没有减少，所以可以判断二氧化锰不能分解产生氧气，故猜想Ⅰ错误；
（2）锰酸钾在250℃条件下加热，把带火星的木条伸入试管，带火星的木条复燃，说明产生了能够产生一些氧气，故说明反应生成的锰酸钾分解放出氧气．根据两步实验可见，把温度控制在250℃加热高锰酸钾制氧气时，高锰酸钾和锰酸钾都会放出氧气．
【探究二】从表中分析可知：①②是过氧化氢浓度不同而其他的反应时各种量均相同，可知这一过程是考查反应物的浓度与反应速度的关系；③④则是温度不同其他条件相同，明显是对温度影响化学反应速度的探究；
如果要证明MnO₂是该反应的催化剂，还要补做2个实验：证明二氧化锰的质量不变；证明二氧化锰的化学性质不变
故答案为：2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，
【实验验证】（1）Ⅰ．（2）把带火星的木条伸入试管，带火星的木条复燃
【探究二】反应物浓度（或浓度）；温度越高，化学反应速率越快；证明二氧化锰的质量不变；证明二氧化锰的化学性质不变．

点评 本题考查制取氧气的实验以及相关问题，还有验证猜想的实验设计，要同学们具有综合的化学知识才可做好此题．