加热氯酸钾和二氧化锰的混合物10g，使之完全分解，在一定温度下将残留固体加入20g水，有3.8g固体未溶.在相同温度下，

根据题目信息可知，最后的2.5克混合物是氯化钾和二氧化锰，所以10克水可以溶解氯化钾（3.8-2.5）克．则加入（20+10）克水，总共溶解氯化钾的质量=（3.8克-2.5克）×3═3.9克，因此反应后混合物的总质量=3.9克+2.5克=6.4克．氯酸钾在二氧化锰的催化作用下加热生成氯化钾和氧气，所以反应前后的质量差就是氧气的质量，即氧气的质量=10克-6.4克=3.6克，故选D．