氯酸钾与二氧化锰制取氧气的化学式及其实验实践
实验室制取氧气的方法中，氯酸钾与二氧化锰混合加热是经典方案，其核心反应的化学方程式为：2KClO₃ =(MnO₂, △)= 2KCl + 3O₂↑。这一反应不仅揭示了物质转化的规律，更体现了催化剂在化学反应中的关键作用。反应的发生需要特定条件：氯酸钾KClO₃在二氧化锰MnO₂作催化剂并加热△的条件下，分生成氯化钾KCl和氧气O₂。二氧化锰在此过程中不参与最终产物的构成，其质量和化学性质在反应前后保持不变，仅通过降低反应所需的活化能，加快氯酸钾分的速率。没有二氧化锰时，氯酸钾需在更高温度下才缓慢分，而加入二氧化锰后，反应可在较低温度下高效进行，这正是催化剂“一变两不变”特性的直接体现。
实验装置的选择需匹配反应特点：固体混合物加热制取气体，采用“固体加热型”发生装置。试管内装入氯酸钾与二氧化锰的混合物通常按质量比3:1混合，试管口略向下倾斜，防止加热时产生的冷凝水回流导致试管炸裂；铁夹固定在距试管口约三分之一处，导管伸入试管内部分不宜过长，以免影响气体导出。收集装置则根据氧气的性质选择：氧气不易溶于水，可用排水法收集，能获得较纯净的气体；氧气密度比空气大，也可用向上排空气法收集，需将导管伸至集气瓶底部以排尽空气。
实验操作需遵循严谨步骤：首先检查装置气密性，将导管一端浸入水中，用手握住试管，若导管口有气泡冒出，松开手后导管内形成一段稳定水柱，说明气密性良好。随后装入药品，将试管固定在铁架台上，点燃酒精灯，先对试管整体预热，再集中加热药品部位。待导管口有气泡连续均匀冒出时开始收集，此时排出的才是纯净氧气；若过早收集，会混入试管内原有的空气。收集毕后，需先将导管从水槽中移出，再熄灭酒精灯，防止水槽中的水倒吸进入热试管导致炸裂。
反应过程中，试管内固体逐渐减少，导管口有气泡持续逸出。将带火星的木条伸入收集满氧气的集气瓶中，木条复燃，证实生成的气体为氧气。这一现象直观验证了化学方程式中“3O₂↑”的产物，也体现了氧气助燃的化学性质。
整套实验围绕2KClO₃ =(MnO₂, △)= 2KCl + 3O₂↑展开，从反应原理到装置选择，再到操作细节，均以化学式为核心，展现了化学变化中物质的定量关系与转化规律。