暑期自主学第5天：氧气的制取---2024-2025学年九年级化学人教版(2024)上册

第5讲 氧气的制取 明确目标 1．了解实验室用高锰酸钾制取氧气并用排水法收集的原理、装置及操作步骤。初步了解通过化学实验制取气体的一般思路。 2．了解工业制取氧气的方法。 3．认识实验室可以用过氧化氢分解制取氧气， 通过探究二氧化锰在过氧化氢分解制取氧气实验中的作用，体会科学探究的方法。了解催化剂和催化作用，知道催化剂对化学反应的重要作用。 4．认识分解反应。 知识梳理 一、氧气的工业制法 分离液态空气法 (1)原理：氮气和氧气的沸点不同，采用低温蒸发的方法，是物理变化。 (2)过程： 二、氧气的实验室制法 制取原理 分解过氧化氢溶液：过氧化氢水+氧气 加热高锰酸钾： 高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气 装 置 发生装置： 收集装置： 因为氧气不易溶于水，故可用向排水法收集，如图A。 因为氧气密度比空气大，故可用向上排空气法收集，如图B。 操作步骤 查→装→定→点→收→离→熄 验满 验满方法：排水法：当有气泡从集气瓶口向外冒出时，说明已满。 向上排空气法：把带火星的木条靠近集气瓶口，如果木条复燃，说明已满，否则未满，继续收集。 检验方法 将带火星的木条伸入集气瓶内，如果木条复燃，说明该瓶内气体是氧气 注 意 事 项   ①导管应刚刚露出橡胶塞，便于气体排出； ②试管口应放一团棉花，防止加热时高锰酸钾粉末进入导管； ③试管口应略下倾斜，防止冷凝水回流使试管炸裂； ④加热时，先将酒精灯在试管下来回移动，使试管均匀受热，再集中对试管底部位加热； ⑤停止反应时应先撤离导管，再熄灭酒精灯，否则易使水槽内的水倒吸回试管，引起试管炸裂； ⑥要等到气泡连续均匀放出时，再进行收集。因为开始加热时导管口放出的气泡主要是装置内的空气，此时收集会导致收集的氧气不纯净。 三、催化剂 1．定义：催化剂是指在化学反应里能改变_其他物质的反应速率，而本身的质量和化学性质在化学反应前后不发生改变的物质(又叫触媒)。催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。 2．特点：“一变两不变” (1)改变化学反应速率，即可加快也可减慢。 (2)反应前后催化剂本身的质量和化学性质不变。 四、分解反应 (1)概念： 由一种物质生成两种或两种以上物质的反应。 (2)特点： 一变多。 (3)表达式： C→A+B +…… 考法点睛 例1．工业制氧气采用分离液体空气法，先将空气液化，然后逐渐升温，关于这个过程的描述不正确的是 A．属于物理变化 B．利用了物质的沸点不同 C．先收集到的氮气沸点较低 D．有新物质氧气生成 例2．实验室用高锰酸钾制取氧气，不需要用到的一组仪器是( ) A．烧杯、玻璃棒 B．大试管、集气瓶 C．酒精灯、铁架台 D．导管、单孔塞 例3．实验室利用高锰酸钾制取氧气的主要步骤有： ①固定装置；②装入试剂；③加热；④检查装置的气密性；⑤用排水法收集；⑥熄灭酒精灯；⑦从水槽中移出导气管。其操作顺序正确的是(　　) A．④②①③⑤⑦⑥ B．②③①⑥④⑤⑦ C．①②③④⑤⑥⑦ D．⑥④①②⑦⑤③ 例4．向过氧化氢溶液中加入少量二氧化锰，立即有大量的氧气产生，下列说法正确的是( ) A．过氧化氢中含有水和氧气 B．过氧化氢能使二氧化锰分解放出氧气 C．过氧化氢分解可以产生水和氧气 D．反应产生的气体可以用燃着的小木条进行检验 例5．下列有关催化剂的说法正确的是( ) A．在化学反应后其质量减小 B．催化剂只能加快化学反应速率 C．在化学反应后其化学性质不变 D．过氧化氢分解反应中，只能用二氧化锰作催化剂 例6．下列反应中，属于分解反应的是 A． B． C． D． 例7．回答下列问题 (1)加热高锰酸钾固体制取氧气可选择发生装置A，反应的文字或符号表达式为 ________________________；加热时试管口略向下倾斜，目的是 ________________________。 (2)下面是利用装置C收集氧气的操作，正确的实验操作是 ____(填序号)。 ①水中一有气泡冒出，就将导管口移入集气瓶 ②待集气瓶口有大气泡往外逸出时，盖上玻璃片再移出水槽 ③在结束实验时要先熄灭酒精灯，再将导管撤离出水面。 (3)若用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，可选用的发生装置是 ________________(填序号)，反应的文字或符号表达式 ________________________；收集装置可用E，因为 ______________________。 例8．催化剂可显著提高反应效率，二氧化锰是常见的催化剂。 (1)实验室用H2O2溶液制取氧气，常用MnO2作催化剂。用排水法收集氧气，是因为氧气______(选填“易”或“不易”)溶于水；将带火星的木条伸入盛有氧气的集气瓶中，现象是_____________________。 (2)FeCl3对H2O2分解也有催化作用。为比较MnO2和FeCl3对H2O2分解快慢的不同影响，用下图左装置进行实验：启动传感器，注入H2O2溶液。氧气体积分数随时间变化情况如下： a．初始时氧气的体积分数不为0，原因是________________________________________________。 b．写出使H2O2分解较快的催化剂及判断依据：____________________________________________________。 课堂练习 1．下列图示的实验操作正确的是 A．点燃酒精灯 B．氧气验满 C．液体加热 D．量9．5mL液体 2．工业生产需要考虑原料易得、成本低廉、大量生产、环境污染等因素，目前工业上用于大量制取氧气的原料是( ) A．高锰酸钾 B．二氧化碳 C．过氧化氢溶液 D．空气 3．下列有关催化剂的叙述正确的是 A．二氧化锰是所有反应的催化剂 B．加入二氧化锰能使过氧化氢分解放出的氧气总量增加 C．要使过氧化氢分解放出氧气，必须要加入二氧化锰，否则反应就不能发生 D．催化剂能改变化学反应速率，而本身质量和化学性质在反应前后都不变 4．结合如图实验，下列说法正确的是 A．实验①带火星的木条不复燃，说明没有产生氧气 B．实验③带火星的木条复燃且二氧化锰质量减少 C．该实验证明氧气可以支持燃烧 D．实验①的反应速率比实验③的快 5．下列化学反应中属于化合反应的是(均填序号)______，属于分解反应的是__________，属于氧化反应的是__________。 ①             ② ③ ④ 6．分类学习是一种重要的化学学习方法，请按要求完成填空： 物质类别可以分为混合物和纯净物。 (1)请分别列举一种混合物________；纯净物________。 物质的变化分为物理变化和化学变化。 (2)请分别列举一个物理变化________；化学变化________。 目前我们学习的化学基本反应类型有分解反应和化合反应。 (3)请分别列举一个化合反应________；分解反应________。 7．空气是一种宝贵的自然资源，要保护空气，防止空气污染。请回答： (1)工业上常用分离液态空气方法制取氧气，这是利用液态氧、液态氮的_________不同。 (2)随着工业的发展，排放到空气中的有害气体和____________对空气造成了污染，请你写出一条减少大气污染的措施__________________。 8．小明同学在做家庭实验时，不小心将过氧化氢溶液溅到妈妈刚刚切好的土豆丝上，发现土豆丝上立即冒气泡，激发了小明的探究欲望，请你参与小明的探究。 (猜想)土豆丝可作过氧化氢分解的催化剂 (1)(实验)设计并完成下表所示的探究实验：请你帮小明同学填写表中未填完的空格。 实验操作 实验现象 实验结论 总结 实验一 取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，伸入带火星的木条 有气泡产生，木条不复燃 过氧化氢分解产生氧气，但是_______。 土豆丝可作过氧化氢分解的催化剂 实验二 向盛水的试管中加入土豆丝，伸入带火星的木条 没有明显现象 水和土豆丝不能放出氧气 实验三 取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，加入土豆丝，伸入带火星的木条 _______ 土豆丝能加快过氧化氢的分解 (反思)小英同学认为仅由上述实验还不能完全得出表内的“总结”，她补充设计了两个方面的探究实验，最终完全证明猜想是正确的。 (2)第一补充实验：在实验三前后，各对土豆丝进行一次称量，其目的是证明：反应前后土豆丝的_______没变。 (3)第二补充实验：倾倒掉实验三反应后的液体，向试管中余下的土豆丝中重新加入过氧化氢溶液，又有大量气泡产生，说明土豆丝的_______没变。 (结论)通过上述同学所做的实验，我们知道了土豆丝可以作为过氧化氢制取氧气。 课后巩固 1．下列反应属于分解反应的是(　　) A．甲烷+氧气二氧化碳+水 B．碳+氧气 二氧化碳 C．镁+氧气 氧化镁 D．碳酸钙 高温 氧化钙+二氧化碳 2．下列加热高锰酸钾制取氧气的部分操作示意图中，正确的是( ) A．检查装置气密性 B．加热立即收集 C．收满后移出集气瓶 D．结束时停止加热 3．有关二氧化锰在过氧化氢分解实验中的作用，叙述正确的是(　　) A．没有二氧化锰，过氧化氢不能分解产生氧气 B．二氧化锰加快了过氧化氢的分解速率 C．二氧化锰是该反应的反应物 D．二氧化锰能增加过氧化氢分解产生氧气的量 4．查阅资料得知：马铃薯可代替二氧化锰作过氧化氢溶液分解的催化剂，下列有关催化剂的说法正确的是(　　) A．MnO2只能作为过氧化氢溶液分解的催化剂 B．同一个化学反应可以有多种催化剂 C．催化剂能使原本不发生的反应也能快速进行 D．用作催化剂的物质不可能是其它反应的反应物或生成物 5．空气中氧气约占21%，利用分离液态空气的方法得到氧气是工业上制取氧气的重要途径，下面是工业上制氧气流程图：  (1)工业上分离液态空气制氧气的变化属于___________(填“物理变化”或“化学变化”)。 (2)这样制得的氧气是___________(填“纯净物”或“混合物”)。 (3)氮气的沸点-196℃，氧气的沸点-183℃，在蒸发的过程中___________先被蒸发出来，留下的主要是___________。 (4)任何物质我们都要辩证的看待，请分别从正反两面分析氧气。 利：_________________________；弊：___________________________。(写一点) 6．如图是初中化学中常见的学生实验，请认真观察后回答有关问题。     (1)仪器名称是①______，②______。 (2)实验室利用A装置制取氧气，要得到较纯净的氧气要选择的收集装置是______，试管口塞一团棉花目的是______。 (3)实验室利用B和E装置制取氧气，E装置验满的方法是______。 (4)与B装置相比，装置C的显著优点是______。 (5)通常情况下，氢气是一种无色、无气味、密度比空气小，难溶于水的气体；实验室里，用金属锌(固体)和稀硫酸反应取氢气，可选择的发生装置为______；若选择E装置收集氢气，则氢气应从导管口______(选填“a”或“b”)端通入。 7．学习了MnO2对过氧化氢分解有催化作用的知识后，某同学想：CuO能否起到类似MnO2的催化剂作用呢？于是进行了以下探究。 【猜想】 (1)I．CuO不是催化剂、也不参与反应，反应前后质量和化学性质不变； Ⅱ．CuO参与反应产生O2，反应前后质量和化学性质发生了改变； Ⅲ．CuO是反应的催化剂，反应前后_______。 【实验】用天平称量0．2gCuO，取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，进行如图实验： (2)填写表格： 步骤③现象 步骤⑥结果 步骤⑦现象 结论 带火星的木条复燃。 _________________ 溶液中有气泡放出，且 ___________________ 猜想I、Ⅱ不成立； 猜想Ⅲ成立。 (3)步骤①的目的是_______。 (4)步骤④需用到的实验仪器有：铁架台(带铁圈)、漏斗、烧杯、_______。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$