在化学实验室中，利用高锰酸钾（KMnO4）制取氧气是一种经典的教学实验。这一过程不仅帮助我们理解了氧化还原反应的基本原理，还展示了如何从固体物质中提取气体。以下是具体的化学方程式及操作步骤。

化学方程式

高锰酸钾受热分解的化学方程式如下：

\[ 2KMnO_4 \xrightarrow{\Delta} K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2↑ \]

在这个反应中，高锰酸钾在加热条件下分解生成锰酸钾（K₂MnO₄）、二氧化锰（MnO₂）以及氧气（O₂）。这是一个典型的分解反应，其中高锰酸钾作为氧化剂，在加热过程中释放出氧气。

实验步骤

1. 准备仪器和药品

首先准备好所需的实验器材，包括试管、铁架台、酒精灯、单孔橡皮塞、导气管、集气瓶等。同时确保高锰酸钾粉末已经称量好，并且实验环境通风良好。

2. 装填药品并固定装置

将适量的高锰酸钾粉末装入干燥洁净的试管内，注意不要装得太满。然后使用铁夹将试管固定在铁架台上，使试管口略微向下倾斜，防止冷凝水倒流造成试管炸裂。

3. 连接导气管并收集气体

在试管口塞上带有导气管的单孔橡皮塞，将导气管另一端插入装有水的集气瓶中。打开酒精灯对试管底部进行均匀加热。当观察到导气管口有连续稳定的气泡冒出时，即可开始收集氧气。

4. 停止加热并取出导气管

当集气瓶充满氧气后，先熄灭酒精灯，再小心地将导气管从水中移出。这样可以避免由于温度下降导致水槽中的水倒吸回热的试管内引起破裂。

5. 检查实验效果

最后可以通过带火星的小木条检验是否成功收集到了纯净的氧气——若小木条复燃，则表明氧气已被正确收集。

通过以上步骤，我们可以顺利完成高锰酸钾制备氧气的过程。此方法简单易行，适合初学者掌握基本的操作技能，同时也加深了对相关化学知识的理解。