Question

小明同学加热实验室某不纯的KMnO₄固体分解制备O₂（杂质可溶于水且受热不分解），完全反应后测得相关数据如图所示。回答下列问题：

（1）将分解后剩余固体加水充分溶解，经过滤、洗涤、干燥得到的固体为______（填化学式），在另两种实验室制备O₂的方法中，该物质被用作__________。

（2）该分解过程生成的O₂的质量为________g。

（3）计算该固体中KMnO₄的质量分数（写出计算过程）。

Answer

MnO2；催化剂；1.6g；79%（详见解析)

【解析】

（1）由题意可知，该图像是高锰酸钾制取氧气，化学方程式为：2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑，由图像可知高锰酸钾全部分解，完全反应后加入水充分溶解，题干中说明杂质可以溶于水，生成物中只有二氧化锰不溶于水，二氧化锰在过氧化氢和氯酸钾制取氧气中起到了催化作用。将分解后剩余固体加水充分溶解，经过滤、洗涤、干燥得到的固体为MnO2，在另两种实验室制备O2的方法中，该物质被用作催化剂；

（2）由图像可知，反应前后固体质量共减少了20-18.4=1.6g，该反应中只生成了氧气，没有生成其他气体或者液体，所以生成的氧气的质量为1.6g；

（3）由题意可知，生成的氧气是由高锰酸钾分解得到。

设高锰酸钾的质量为x。

x=15.8g；

原固体样品中高锰酸钾的质量为15.8g，由图象可知原固体样品为20g，所以该固体中KMnO4的质量分数为×100%=79%；

答：该固体中KMnO4的质量分数为79%。