2.3 氧气的制备【七大题型】-2024-2025学年九年级化学上册举一反三系列（沪教版·全国2024）

第2章第3节 氧气的制备 【题型1 氧气的工业制法】 【题型2 分解过氧化氢制取氧气】 【题型3 加热高锰酸钾制取氧气】 【题型4 加热氯酸钾制取氧气】 【题型5 催化剂及催化作用】 【题型6 实验探究影响化学反应速率的因素】 【题型7 简易供氧器的制作】 【知识梳理1 氧气的工业制法】 1．分离液态空气法 原理：利用液态氧气和液态氮气的 。 过程:首先将空气净化除去杂质等，然后在高压低温的条件下，使空气液化，控制温度蒸发液态氮气，沸点较低的氮气先蒸发出来，余下的便是沸点较高的淡蓝色液态氧气。 2．膜分离制氧和分子筛制氧（ 变化）：指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过特定薄膜时，实现选择性分离的技术。 3．分子筛制氧（ 变化）：分子筛是一种具有均匀微孔结构的材料，有很强的 能力，能把不同的分子分离开，起到“筛分"分子的作用，故称为分子筛。分子筛制氧机是利用分子筛特殊的吸附能力和解吸技术，加压时吸附空气中的氮气、二氧化碳气体，将未被吸收的氧气收集起来，经过净化处理后即成为高纯度的氧气。 【题型1 氧气的工业制法】 【例1】生产氧气的方法有多种。其中两种方法如下。 （1）液冷法：在低温条件下将空气压缩成液态，升温后，氮气先逸出，剩余物质主要为液态氧。空气中两种主要成分的沸点如下表。 成分 A B 沸点 -196℃ -183℃ 根据上述信息判断， （填“A”或“B”）是氧气。 （2）变压吸附法：利用变压吸附技术，以分子筛为吸附剂制取氧气。 由图1、图2可知：过程1中，空气通过分子筛吸附材料时， 分子更容易被吸附；过程2中，采用 方法，能使被吸附的气体释放出去（此过程称为解吸）。分子筛吸附材料恢复吸附能力。过程1和过程2交替进行，可连续生产大量高纯度氧气。 根据以上信息，写出分子筛制氧机的应用场所 （写一处）。 【变式1-1】工业制氧气采用分离液态空气法，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．有新物质氧气生成 B．利用了物质的沸点不同 C．先收集到的氮气沸点较低 D．得到的氮气或氧气中可能混有稀有气体 【变式1-2】任务一：阅读教材P44资料卡片，并结合下列流程图了解工业制取氧气的原理。 （1）分离液态空气法是利用 的沸点比 的沸点低， 先从液态空气中分离出来。 （2）该过程发生了 （填“物理”或“化学”）变化。 【变式1-3】（1）工业上采用分离液态空气法获得氧气，其过程可用如下图所示实验模拟。 浸入液氮3min后，试管内产生约占其容积1/3的液态空气。取出试管，液态空气沸腾，伸入燃着的木条，木条熄灭；1min后伸入带火星的木条，观察到木条复燃。由实验现象可知氮气与氧气的沸点比较低的气体是 。 （2）利用分子筛可将氧分子从空气中“筛”出去，通过增压与减压的交替循环，实现氮气和氧气的分离，从而获得高浓度的氧气。原理示意图如下图： ①由此可知两种分子的大小： （填“>”或“<”）。 ②用分子筛吸附氮气发生的是 （填“物理”或“化学”）变化。 ③分子筛对氮气的吸附能力与吸附塔内气体的 有关。 ④分子筛 （填“可以”或“不可以”）重复使用。 【知识梳理2 分解过氧化氢制取氧气】 1．过氧化氢溶液（俗称“ ”）制取氧气 （1）药品： （主要成分H2O2）和 （黑色粉末 MnO2） （2）反应原理： 文字表达式： 符号表达式： 注：MnO2在该反应中是 ，起 （3）装置： （4）注意事项： ①长颈漏斗下端管口应该伸入液面以下（液封），防止生成的气体从长颈漏斗中逸出； ②导管只需略微伸入试管塞，便于气体的导出； ③装药品时，先装固体后装液体； ④该装置的优点： 。 （5）收集气体： 若用排水法收集气体（导管略伸进集气瓶口），当 时开始收集（因为 ，会使得收集的氧气不纯）；当 ，氧气 ，在水下用玻璃片盖住瓶口，移出水槽，集气瓶正放在桌面上（氧气密度比空气大， ），防止气体逸出。 若用向上排空气法收集气体，收集时 （ ），验满时，将 ，若复燃，则氧气已收集满。 2．氧气的检验 利用带火星的木条检验氧气，若 ，则说明为氧气。 【题型2 分解过氧化氢制取氧气】 【例2】“大象牙膏”是著名的科学兴趣实验，将过氧化氢溶液、催化剂二氧化锰和发泡剂加入容器中，过氧化氢迅速分解，涌出像喷泉一样的柱状泡沫。下列说法正确的是 A．反应前后催化剂的性质改变 B．产生的泡沫可用于灭火 C．没有催化剂过氧化氢也会分解 D．二氧化锰只能催化过氧化氢分解 【变式2-1】下列有关氧气的制取、收集、验满、性质的实验中错误的是 A．制取 B．收集 C．验满 D．性质 【变式2-2】实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰的混合物制取氧气，有关操作如下，正确的一项是    A．用带火星木条伸入集气瓶中验满 B．该装置的优点是可控制反应速率 C．将集满气体的集气瓶正放在桌面上 D．先向锥形瓶内倒入过氧化氢溶液，再放二氧化锰 【变式2-3】15%的双氧水在二氧化锰催化作用下会剧烈反应产生氧气。下列装置中仪器选择和药品放置最合理的是 A． B． C． D． 【知识梳理3 加热高锰酸钾制取氧气】 （1）药品： （2）反应原理：  文字表达式： 符号表达式： 。 【温馨提示】用加热高锰酸钾制取氧气时，需要在试管口放置一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管，造成堵塞。 （3）实验步骤 ① 查：组装仪器，检查装置的 ； ② 装：把药品装入试管内，并在试管管口塞一小团 ，用带导管的单孔橡皮塞塞紧试管口； ③ 定：用铁夹夹持试管，并固定在铁架台上； ④点：点燃酒精灯加热； ⑤收：用排水法收集氧气（等气泡 放出时再开始收集）； ⑥移：实验完毕，先把 从水槽中移出水面（防止水倒吸回热的试管，使试管炸裂）； ⑦ 熄：熄灭酒精灯。 （4）实验装置 【题型3 加热高锰酸钾制取氧气】 【例3】某同学在实验室里用高锰酸钾固体制取氧气，请回答下列问题： （1）写出仪器①的名称 ； （2）收集氧气，可选择的收集装置是 （填字母）； （3）为了防止加热时试管内的粉末状物质进入导管，应在试管口放一团 ； （4）验满时，将带火星的木条放在集气瓶口，发现木条 ，说明氧气已经集满。 【变式3-1】实验室制取O2，下列操作、药品和装置选择不合理的是 A．选择药品 B．检查气密性 C．发生装置 D．收集装置 【变式3-2】请结合如图实验装置，回答下列问题。 （1）a仪器的名称是 。 （2）实验室用加热高锰酸钾固体制取氧气，应选择的发生装置是 （填字母）；可选E装置收集氧气，是因为氧气具有 的性质，若用此收集方法收集到的氧气不纯净的原因是 （写一点即可）。 （3）实验室用装置B制取氧气的化学方程式为 ；利用装置D收集氧气，气体应从 （填“b”或“c”）端通入。 （4）实验室制取气体时，不需要考虑的因素是______。 A．反应原理 B．发生和收集装置 C．检验和验满的方法 D．气体的颜色 【变式3-3】氧气是与生命息息相关的物质，研究氧气对我们认识生命活动具有重要意义。实验室用下列装置制取气体。    （1）写出图中标有①的仪器名称： 。 （2）用高锰酸钾制取较纯净的氧气，应选择上述装置中的A和 （填字母序号）进行组装，你认为A装置应做的改进是 ，该反应的文字表达式为 。 （3）某同学在实验室用高锰酸钾制取氧气，固体物质的质量变化如图所示。   min固体物质的质量未发生变化，其原因是 。 【知识梳理4 加热氯酸钾制取氧气】 （1）药品： （2）反应原理：  文字表达式： 符号表达式： 【题型4 加热氯酸钾制取氧气】 【例4】已知氯酸钾和高锰酸钾都可用于实验室制取氧气：氯酸钾在二氧化锰催化下受热分解为氯化钾和氧气，高锰酸钾受热分解为锰酸钾、二氧化锰和氧气。某同学误将少量高锰酸钾当成二氧化锰加入氯酸钾中进行加热制取氧气，部分物质质量随时间变化如图所示。下列说法错误的是 A．a代表氯酸钾，c代表氧气 B．t1时刻，加热的固体中开始产生二氧化锰 C．t2时刻，氯酸钾开始分解 D．t3时刻，高锰酸钾和氯酸钾均分解完全 【变式4-1】实验室可用于氯酸钾制取氧气的装置组合是 A．①④ B．②① C．①⑤ D．②③ 【变式4-2】化学是一门以实验为基础的科学，请结合图示回答问题： （1）图中①仪器的名称是 。 （2）实验室用氯酸钾和二氧化锰的固体混合物制取氧气，反应的化学方程式为 ，加热时试管口应略向下倾斜的原因是 ，若收集较纯净的氧气应选择的装置为 （填字母）。 （3）通常情况下，硫化氢气体是一种无色有臭鸡蛋气味的有毒气体，密度比空气大，能溶于水，其水溶液叫氢硫酸H2S，实验室用硫化亚铁固体与稀盐酸反应制取硫化氢气体时，应选择的发生装置为 （填字母），若用D装置收集该气体，气体应从 （填“a”或“b”）端通入。 【变式4-3】实验室里现有氯酸钾、二氧化锰、双氧水及以下仪器： （1）图中仪器①的名称是 。仪器④的优点是 。 （2）利用上述仪器和药品可以制取并收集O2，若选择的仪器是①③④⑤（填序号）；则应选用的药品是 ；反应方程式为 ，检验氧气的方法是 。 （3）若补充一种仪器 （填仪器的名称），再利用上述仪器和氯酸钾还可以制取氧气。 （4）实验室制取O2一般有六个步骤：①检查装置的气密性②按要求装配好仪器③向分液漏斗中注入双氧水④向反应容器中放入二氧化锰⑤用带火星的木条靠近集气瓶口验满⑥收集气体，则正确的操作顺序是 （填数字序号）。 【知识梳理5 催化剂及催化作用】 1．催化剂概念 在化学反应中能 其他物质的 ，但 和 在反应前后 的物质。 2．催化剂特点 （1）“一变，两不变”，即能改变化学反应的速率（ ），本身的 和 不变。 （2）“针对性”，即催化剂针对某个化学反应来说，才有意义。例如，不能笼统地说：二氧化锰是催化剂，或者催化剂是二氧化锰等；而应该表达为：二氧化锰是过氧化氢（或氯酸钾）分解的催化剂。 （3）“多样性”，即某个化学反应的催化剂可能有多种。例如，在过氧化氢分解的反应中，二氧化锰、红砖粉末、土豆片、硫酸铜溶液等都可作催化剂。 3．证明某物质是催化剂（同时满足即为催化剂）： （1）证明是否改变反应速率：相同条件下，加或者不加药品对比实验； （2）证明质量是否改变：实验前称量一次，实验后分离出来再称量一次； （3）证明化学性质是否改变：将分离出来的物质再进行（1）中的操作，观察是否还能改变反应速率。 【题型5 催化剂及催化作用】 【例5】有关催化剂的说法不正确的是 A．不加催化剂过氧化氢溶液也能分解产生氧气 B．有的催化剂是加快化学反应速率，有的是减慢反应速率 C．催化剂在化学反应前后其质量和性质都不变 D．用过氧化氢制氧气的反应中可用二氧化锰作催化剂 【变式5-1】比较氧化铜和氧化锰对过氧化氢分解的催化效果。用如图1所示的装置进行了两次实验，在试管中分别加入等质量的氧化铜和二氧化锰，分别将注射器内盛有的3mL5%的双氧水注入试管中，再利用注射器收集氧气，收集到氧气的体积和时间的关系如图2所示。 （1）写出过氧化氢在二氧化锰做催化剂条件下制取氧气的化学方程式 。在检查装置的气密性后，小组同学注入双氧水开始实验。实验中造成U形管内红墨水液面左低右高的原因是 。 （2）由氧化铜催化的反应、时间段反应速率逐渐变慢、原因是 。根据相同时间内注射器内氧气体积的不同，可比较出两种催化剂的催化效果。 【变式5-2】学校化学兴趣小组知道二氧化锰能做过氧化氢分解的催化剂后，想要探究其它一些物质如红砖粉末是否也可做过氧化氢的催化剂？他们进行了下列的探究，请你帮他们完成实验记录。 【提出问题】红砖粉末能不能作过氧化氢分解的催化剂呢？ （1）【作出猜想】 。 （2）【实验步骤】 实验操作 实验现象 实验结果 实验一 木条不复燃 常温下过氧化氢溶液分解缓慢 实验二 取10mL10%的过氧化氢溶液到试管中并加入少量红砖粉末，然后将带火星的木条伸入试管中 【实验结论】红砖粉末能作过氧化氢分解的催化剂。 （3）【讨论与反思】经过讨论，有的同学认为只有上述证据不能证明红砖粉末能作过氧化氢分解的催化剂，还要补充的探究实验：探究 。 （4）【实验结论】经过同学进一步的探究确定红砖粉末能作过氧化氢分解的催化剂，写出该反应的符号表达式 。 【变式5-3】实验室可用氧化铜粉末催化双氧水制取氧气｡下面探究氧化铜的用量对反应速率是否有影响｡实验装置如图 1所示｡ 实验记录：每次用30mL浓度为5%的过氧化氢溶液，采用不同质量的氧化铜粉末做催化剂进行实验，测定相关数据记录于下表中，回答下列问题｡ 过氧化氢体积（mL） 过氧化氢浓度 CuO质量（g） 待测数据（mL） Ⅰ 30 5% 0.1 Ⅱ 30 5% 0.2 Ⅲ 30 5% 0.3 （1）上述实验应该测定的“待测数据（mL）”可能是 ｡本实验中，图1的方框内收集装置应选用图 2中的 （填序号）｡ （2）三次实验均用 30mL5%的过氧化氢溶液的目的是 ｡ （3）若第Ⅱ次实验比第Ⅲ次实验的“待测数据” （填“大”或“小”），说明催化剂的用量越多反应越快｡ （4）若要完全证明氧化铜是该反应的催化剂，还要证明氧化铜在反应前后 和 不改变｡ 【知识梳理6 实验探究影响化学反应速率的因素】 影响某反应的反应速率的因素：反应物浓度、反应温度、反应物接触面积、是否有催化剂、催化剂种类、催化剂质量等。 【题型6 实验探究影响化学反应速率的因素】 【例6】某实验小组设计如图实验对过氧化氢分解进行探究。 下列相关说法不正确的是 A．对比实验甲和乙，探究H2O2浓度对H2O2分解速率的影响 B．对比实验乙和丁，探究MnO2对H2O2分解速率的影响 C．对比实验甲和丙，探究温度对H2O2分解速率的影响 D．对比实验甲、丙和丁，探究MnO2和温度对H2O2分解速率影响的程度 【变式6-1】某小组同学设计并进行实验，探究影响过氧化氢分解速率的因素。 某研究小组发现，将适量淀粉放入过氧化氢溶液中，过氧化氢溶液的分解速率加快。为比较淀粉和二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果，该小组同学进行了如下探究： 实验序号 5%过氧化氢溶液体积/mL 其他物质质量 待测数据 ① 20 / a ② 20 淀粉0.5g b ③ 20 二氧化锰0.5g c 【解释与结论】 （1）向过氧化氢溶液加入二氧化锰，该反应的符号表达式为 。 （2）如图甲，可通过观察 来定性比较二者的催化效果。 【定量探究】为了定量比较二者的催化效果，实验时小明用图乙所示装置做对照实验，以生成40ml气体为标准（其他可能影响实验的因素均已忽略）设计了三组实验（如上表所示）。 （3）上述实验中“待测数据”是指 。最后结果表明二氧化锰的催化效果较好，则b c（填“<”、“>”或“=”）。 【拓展与延伸】继续探究发现硫酸铜溶液也能显著加快过氧化氢的分解速率。于是同学们根据下面提供的药品继续探究实验。在常温下，向a、b、c三支试管中分别加入等量浓度5%的过氧化氢溶液，在其他条件相同时，各滴2滴浓度为5%、10%、20%的硫酸铜溶液。绘制了产生的氧气体积随时间变化的曲线a、b和c如图所示。（提示：浓度指的是混合物溶液中所含过氧化氢或硫酸铜的含量） （4）请你写出两条规律性结论 、 。 【变式6-2】同学们知道KClO3分解用MnO2作催化剂，于是想研究氧化铜能否对KClO3分解起催化作用，进行了以下实验： 【实验一】氧化铜能否在氯酸钾制取氧气的实验中加快反应速率。 实验编号 氯酸钾（g） 氧化物 产生气体（mL） 耗时（s） ① 1.5 —— 50 1800 ② 1.5 0.3g  MnO2 50 40 ③ 1.5 X g  CuO 50 85 （1）实验③中加CuO的质量x应该为 g，以上实验采用了对照实验的探究方法，其中①和③对照，说明的结论是 ； （2）写出实验②反应的化学方程式 ； 【实验二】为了证明CuO是KClO3的催化剂，同学们完成以下实验： 【资料】KClO3和KCl都溶于水，CuO难溶于水。 （3）Ⅰ、将实验③反应后的剩余固体加足量的水溶解，过滤得到黑色粉末，洗涤干燥称得质量为0.3g。在过滤实验中用到玻璃棒的作用是 ； 【实验结论】 （4）通过上述实验，得出的结论是 ； 【实验反思】 （5）在实验Ⅱ的实验装置设计中存在一定的缺陷，改进的方法是 。 【变式6-3】O2 是我们身边无法离开的物质。某兴趣小组对O2 制法进行了如下的研究探究影响过氧化氢溶液分解速率因素 如表是某兴趣小组探究影响过氧化氢溶液分解速率部分因素的相关实验数据。 实验序号 H2O2 溶液浓度/% H2O2 溶液体积/ml 温度/℃ MnO2 的用量/g 收集氧气的体积/ml 反应所需的时间/s ① 5 1 20 0.1 4 16.75 ② 15 1 20 x 4 6.04 ③ 30 5 35 0 2 49.21 ④ 30 5 55 0 2 10.76 （1）写出实验①发生反应的化学方程式 。 （2）通过实验①和②对比可知，化学反应速率与反应物的浓度有关，表格中x= 。 （3）分析对比实验③和④，可得出的结论是 。 （4）有气体产生的化学反应在有限的空间里发生时，如果反应速率过快，容易引起爆炸。在用过氧化氢溶液和二氧化锰制氧气的实验中，为预防反应速率过快，应采取的一种措施是 。 Ⅱ. 通过学习知道 O2 的验满方法，即将带火星的木条伸到集气瓶口处，若带火星的木条复燃，则证明O2 已收集满了。那么，使带火星的木条复燃的气体一定是纯氧吗？ 同学们设计了如下实验进行探究： 【进行实验】取 5 个集气瓶，编号为①②③④⑤，分别装入其总容积 10%、20%、30%、40%、50%的水。用排水法收集O2，恰好把 5 个集气瓶的水排尽。将带火星的木条依次插入①～⑤号瓶中，记录实验现象。同学们又在前一组实验的基础上又做了第二组和第三组实验，三组实验的数据和现象见下表。 第一组 第二组 第三组 集气瓶编号 ① ② ③ ④ ⑤ ① ② ③ ④ ⑤ ① 收集的O2占集气瓶的体积分数/% 10 20 30 40 50 31 33 35 37 39 34 带火星木条的状况 微亮 亮 很亮 复燃 复燃 很亮 很亮 复燃 复燃 复燃 很亮 【反思评价】 （5）收集的 O2 占集气瓶的体积分数最低为 时，可使带火星的木条复燃，这时集气瓶中O2 的体积分数约为 。 （6）采取“半值法”探究能减少实验次数。例如：第一组实验若按③④的编号顺序进行实验，即可确定下一组实验收集的O2 占集气瓶的体积分数应在 30%～40%之间，从而省去编号为①②⑤ 的实验。同理，第二组实验可以省去的实验编号为 。 （7）通过上述实验，你对用带火星的木条验满O2 的方法新的认识是 （写出一点即可）。 （8）用带火星的木条直接检验过氧化氢溶液受热分解产生的O2 时，往往难以复燃，这是因为在加热生成O2的同时产生大量水蒸气所致，此时混合气体中O2的体积分数随温度变化的曲线如图1所示。若只考虑 O2 的体积分数。对实验结果的影响，欲使带火星的木条复燃，应将加热过氧化氢溶液的最高温度控制在大约 ℃。某同学改用如图 2 装置后带火星的木条复燃，其原因是 。 【知识梳理7 简易供氧器的制作】 【题型7 简易供氧器的制作】 【例7】某兴趣小组设计出的简易供氧器如图，下列说法错误的是 A．反应仓的药品可以是过氧化氢溶液和二氧化锰 B．加湿仓的目的是湿化氧气，减少对鼻腔的刺激 C．通过观察加湿仓排出气泡的量确定是否需要添加药品 D．该装置具有的优点是即用即反应、随停即可停 【变式7-1】氧气是维持生命的重要物质。如图为三种制取氧气的方法，有关说法不正确的是 A．图甲左瓶中可放置的药品是过氧化氢溶液和二氧化锰 B．图甲右瓶中水的作用是通过气泡观察氧气的生成速率、增加氧气的湿度 C．图乙中加热前试管内的固体粉末为混合物 D．图丙中利用的是液氧、液氮的沸点不同 【变式7-2】化学兴趣小组开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。图甲为供氧器的工作原理，下列说法正确的是 A．制氧剂可能是高锰酸钾 B．反应仓相当于实验室制取氧气的发生装置 C．图乙用作加湿过滤仓时，b管与病人相连 D．加湿过滤仓中水的作用之一是加快生成氧气的速率 【变式7-3】化学与社会生活联系紧密。 （1）生产食品时通常在其包装袋中充入氮气，目的是 。 （2）便携式制氧器如图所示，甲剂溶于水生成过氧化氢，乙剂为二氧化锰。写出过氧化氢在乙剂催化下生成氧气的反应的文字表达式： 。加湿过滤仓出来的氧气属于 （填“纯净物”或“混合物”）。 （3）救生舱在事故救援中起到了关键作用。救生舱中必须储备充足的氧气。若一个成年人每分钟大约要吸8L氧气，已知空气中氧气的体积分数为21%，则每分钟大约需要吸入的空气体积为 （计算结果取整数）L。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第2章第3节 氧气的制备 【题型1 氧气的工业制法】 【题型2 分解过氧化氢制取氧气】 【题型3 加热高锰酸钾制取氧气】 【题型4 加热氯酸钾制取氧气】 【题型5 催化剂及催化作用】 【题型6 实验探究影响化学反应速率的因素】 【题型7 简易供氧器的制作】 【知识梳理1 氧气的工业制法】 1．分离液态空气法 原理：利用液态氧气和液态氮气的沸点不同。 过程:首先将空气净化除去杂质等，然后在高压低温的条件下，使空气液化，控制温度蒸发液态氮气，沸点较低的氮气先蒸发出来，余下的便是沸点较高的淡蓝色液态氧气。 2．膜分离制氧和分子筛制氧（物理变化）：指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过特定薄膜时，实现选择性分离的技术。 3．分子筛制氧（物理变化）：分子筛是一种具有均匀微孔结构的材料，有很强的吸附能力，能把不同的分子分离开，起到“筛分"分子的作用，故称为分子筛。分子筛制氧机是利用分子筛特殊的吸附能力和解吸技术，加压时吸附空气中的氮气、二氧化碳气体，将未被吸收的氧气收集起来，经过净化处理后即成为高纯度的氧气。 【题型1 氧气的工业制法】 【例1】生产氧气的方法有多种。其中两种方法如下。 （1）液冷法：在低温条件下将空气压缩成液态，升温后，氮气先逸出，剩余物质主要为液态氧。空气中两种主要成分的沸点如下表。 成分 A B 沸点 -196℃ -183℃ 根据上述信息判断， （填“A”或“B”）是氧气。 （2）变压吸附法：利用变压吸附技术，以分子筛为吸附剂制取氧气。 由图1、图2可知：过程1中，空气通过分子筛吸附材料时， 分子更容易被吸附；过程2中，采用 方法，能使被吸附的气体释放出去（此过程称为解吸）。分子筛吸附材料恢复吸附能力。过程1和过程2交替进行，可连续生产大量高纯度氧气。 根据以上信息，写出分子筛制氧机的应用场所 （写一处）。 【答案】 （1）B （2）氮气 降低压强 医院 【详解】 （1）在低温条件下将空气压缩成液态，升温后，氮气先逸出，说明氮气的沸点低，根据表格中数据，B为氧气； （2）由图2可知，相同压强时，氮气的吸附量更大，所以氮气分子更容易被吸附；吸附量受压强的影响，压强越大，吸附量越大，所以过程2中，采用降低压强的方法，减小吸附量，从而使被吸附的气体释放出去；分子筛制氧机运行成本低、使用寿命长、制氧浓度高、安全性好和能耗低，可应用于医院、实验室、家庭等场所。 【变式1-1】工业制氧气采用分离液态空气法，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．有新物质氧气生成 B．利用了物质的沸点不同 C．先收集到的氮气沸点较低 D．得到的氮气或氧气中可能混有稀有气体 【答案】A 【详解】A、工业制氧气得到的氧气是空气中本来就含有的，而不是新生成的，故A错误； B、在低温条件下加压，使空气转变为液态，然后升温，因为氮气和氧气的沸点不同，可以将氮气和氧气分离，故B正确； C、由于氮气沸点比氧气低，所以氮气先从液态空气中蒸发出来，剩下的主要就是液态氧，故C正确； D、空气中除了氧气和氮气外，还有稀有气体、二氧化碳等物质，所以得到的氮气或氧气中可能混有稀有气体，故D正确。 故选A。 【变式1-2】任务一：阅读教材P44资料卡片，并结合下列流程图了解工业制取氧气的原理。 （1）分离液态空气法是利用 的沸点比 的沸点低， 先从液态空气中分离出来。 （2）该过程发生了 （填“物理”或“化学”）变化。 【答案】 （1） 液氮 液氧 氮气/N2 （2）物理 【详解】 （1）分离液态空气制取氧气，是利用液氮和液氧沸点的不同，将其分离，液氮的沸点比液氧的沸点低，故升温过程中，氮气先从液态空气中分离出来； （2）该过程只是状态的改变，无新物质生成，属于物理变化。 【变式1-3】（1）工业上采用分离液态空气法获得氧气，其过程可用如下图所示实验模拟。 浸入液氮3min后，试管内产生约占其容积1/3的液态空气。取出试管，液态空气沸腾，伸入燃着的木条，木条熄灭；1min后伸入带火星的木条，观察到木条复燃。由实验现象可知氮气与氧气的沸点比较低的气体是 。 （2）利用分子筛可将氧分子从空气中“筛”出去，通过增压与减压的交替循环，实现氮气和氧气的分离，从而获得高浓度的氧气。原理示意图如下图： ①由此可知两种分子的大小： （填“>”或“<”）。 ②用分子筛吸附氮气发生的是 （填“物理”或“化学”）变化。 ③分子筛对氮气的吸附能力与吸附塔内气体的 有关。 ④分子筛 （填“可以”或“不可以”）重复使用。 【答案】 （1）氮气/N2 （2）＞ 物理 压强 可以 【详解】 （1）氮气的沸点比氧气低，则刚开始气化的气体为氮气，氮气不能燃烧且不支持燃烧，会使燃着的木条熄灭，由实验现象可知氮气与氧气的沸点比较低的气体是氮气，故填：氮气或者N2； （2）①利用分子筛可将氧分子从空气中“筛”出去，从而获得高浓度的氧气，由图可知，除去了大分子的氮气，所以氮气分子大于氧气分子，故填：>； ②用分子筛吸附氮气，没有新物质生成，发生的是物理变化，故填：物理； ③由“变压吸附法”通过增压与减压的交替循环可知，分子筛对氮气的吸附能力与吸附塔内气体的压强有关，故填：压强； ④由“变压吸附法”是利用分子筛吸附氮气和氧气能力的差异，通过增压与减压的交替循环，实现氮气和氧气的分离可知分子筛自身的性质没有发生变化，所以分子筛可以重复利用，故填：可以。 【知识梳理2 分解过氧化氢制取氧气】 1．过氧化氢溶液（俗称“双氧水”）制取氧气 （1）药品：过氧化氢溶液（主要成分H2O2）和二氧化锰（黑色粉末 MnO2） （2）反应原理： 文字表达式：过氧化氢 水+氧气 符号表达式：H2O2 H2O + O2 注：MnO2在该反应中是催化剂，起催化作用 （3）装置：固液常温型 （4）注意事项： ①长颈漏斗下端管口应该伸入液面以下（液封），防止生成的气体从长颈漏斗中逸出； ②导管只需略微伸入试管塞，便于气体的导出； ③装药品时，先装固体后装液体； ④该装置的优点：可以随时添加液体。 （5）收集气体： 若用排水法收集气体（导管略伸进集气瓶口），当气泡连续均匀冒出时开始收集（因为开始排出的气体是空气，会使得收集的氧气不纯）；当集气瓶口有大量气泡往外冒时，氧气收集满，在水下用玻璃片盖住瓶口，移出水槽，集气瓶正放在桌面上（氧气密度比空气大，正放），防止气体逸出。 若用向上排空气法收集气体，收集时导管应伸入集气瓶底部（为了排尽瓶内空气），验满时，将带火星的木条放在集气瓶口，若复燃，则氧气已收集满。 2．氧气的检验 利用带火星的木条检验氧气，若木条复燃，则说明为氧气。 【题型2 分解过氧化氢制取氧气】 【例2】“大象牙膏”是著名的科学兴趣实验，将过氧化氢溶液、催化剂二氧化锰和发泡剂加入容器中，过氧化氢迅速分解，涌出像喷泉一样的柱状泡沫。下列说法正确的是 A．反应前后催化剂的性质改变 B．产生的泡沫可用于灭火 C．没有催化剂过氧化氢也会分解 D．二氧化锰只能催化过氧化氢分解 【答案】C 【详解】A、在化学反应前后，催化剂的质量和化学性质不会发生改变，物理性质可能发生改变，故A说法错误； B、过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，即实验产生的泡沫中含有氧气，氧气具有助燃性，不能用于灭火，故B说法错误； C、没有催化剂，过氧化氢也会自解产生氧气，只是分解速率较慢，故C说法正确； D、二氧化锰在其他反应中也可作催化剂，如氯酸钾制取氧气的反应，故D说法错误； 故选：C。 【变式2-1】下列有关氧气的制取、收集、验满、性质的实验中错误的是 A．制取 B．收集 C．验满 D．性质 【答案】C 【详解】A、利用过氧化氢溶液制取氧气时不需加热，属于固-液常温型，可用此发生装置，故A不符合题意； B、氧气密度比空气略大，可用向上排空气法收集，且导管伸入到集气瓶底部，故B不符合题意； C、氧气验满时应将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，则说明已经集满，不能伸入集气瓶中，故C符合题意 D、做硫在氧气中燃烧实验时，应在瓶底放一些水，防止硫与氧气反应生成的二氧化硫扩散到空气中，污染空气，故D不符合题意。 故选C。 【变式2-2】实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰的混合物制取氧气，有关操作如下，正确的一项是    A．用带火星木条伸入集气瓶中验满 B．该装置的优点是可控制反应速率 C．将集满气体的集气瓶正放在桌面上 D．先向锥形瓶内倒入过氧化氢溶液，再放二氧化锰 【答案】C 【详解】A、检验集气瓶中是否集满氧气，将带火星的木条伸到集气瓶口，观察木条是否复燃，而不是伸入集气瓶中，操作错误； B、该装置的优点是方便添加液体，不能控制液体滴下的速率，故不能控制反应速率，说法错误； C、因为氧气的密度比空气的密度大，集满氧气的集气瓶盖上玻璃片，应正放在桌面上，操作正确； D、用过氧化氢溶液制取氧气，先在锥形瓶中加入二氧化锰，再往长颈漏斗中加入过氧化氢溶液，操作错误； 故选C。 【变式2-3】15%的双氧水在二氧化锰催化作用下会剧烈反应产生氧气。下列装置中仪器选择和药品放置最合理的是 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】15%的双氧水在二氧化锰催化作用下会剧烈反应产生氧气，难以控制，收集困难，故须对反应速率进行控制，从而获得平稳的气流； A、该装置中，水可以稀释过氧化氢溶液，但过氧化氢溶液从长颈漏斗一次性加入，浓度较大不能获得平稳的气流，不符合题意； B、该装置中，过氧化氢溶液已经与二氧化锰接触发生剧烈反应，再通过分液漏斗加水不能获得平稳的气流，不符合题意； C、该装置中，过氧化氢溶液已经与二氧化锰接触发生剧烈反应，再通过长颈漏斗加水不能获得平稳的气流，不符合题意； D、该装置中，水可以稀释过氧化氢溶液，分液漏斗可以控制过氧化氢溶液的加入速率，从而能获得平稳的气流，符合题意。 故选：D。 【知识梳理3 加热高锰酸钾制取氧气】 （1）药品：高锰酸钾（暗紫色固体） （2）反应原理：  文字表达式：高锰酸钾 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气 符号表达式：KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2。 【温馨提示】用加热高锰酸钾制取氧气时，需要在试管口放置一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管，造成堵塞。 （3）实验步骤 ① 查：组装仪器，检查装置的 气密性 ； ② 装：把药品装入试管内，并在试管管口塞一小团 棉花 ，用带导管的单孔橡皮塞塞紧试管口； ③ 定：用铁夹夹持试管，并固定在铁架台上； ④点：点燃酒精灯加热； ⑤收：用排水法收集氧气（等气泡 连续不断 放出时再开始收集）； ⑥移：实验完毕，先把 导管 从水槽中移出水面（防止水倒吸回热的试管，使试管炸裂）； ⑦ 熄：熄灭酒精灯。 （4）实验装置 【题型3 加热高锰酸钾制取氧气】 【例3】某同学在实验室里用高锰酸钾固体制取氧气，请回答下列问题： （1）写出仪器①的名称 ； （2）收集氧气，可选择的收集装置是 （填字母）； （3）为了防止加热时试管内的粉末状物质进入导管，应在试管口放一团 ； （4）验满时，将带火星的木条放在集气瓶口，发现木条 ，说明氧气已经集满。 【答案】 （1）酒精灯 （2）C/D （3）棉花等 （4）复燃或重新燃烧等 【详解】 （1）仪器①的名称酒精灯； （2）氧气密度略大于空气，不易溶于水，可用向上排空气法收集或排水法收集，收集氧气，可选择的收集装置是C或D； （3）为了防止加热时试管内的粉末状物质进入导管，应在试管口放一团棉花； （4）氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，验满时，将带火星的木条放在集气瓶口，发现木条复燃（或重新燃烧），说明氧气已经集满。 【变式3-1】实验室制取O2，下列操作、药品和装置选择不合理的是 A．选择药品 B．检查气密性 C．发生装置 D．收集装置 【答案】C 【详解】A.实验室可以通过加热高锰酸钾生成氧气，故A正确； B.有气体生成或参与的反应需要进行气密性检查，用手捂住试管，导管口放水中，如果导管口有气泡生成，松手后，导管内形成一段水柱，说明气密性良好，故B正确； C.加热固体制取氧气时，试管口应略向下倾斜，防止冷凝水倒流，使试管炸裂，故C错误； D.氧气密度比空气大，可以用向上排空气法，多功能瓶收集氧气时，氧气应从长管通入，空气由短管排出，故D正确； 故选C。 【变式3-2】请结合如图实验装置，回答下列问题。 （1）a仪器的名称是 。 （2）实验室用加热高锰酸钾固体制取氧气，应选择的发生装置是 （填字母）；可选E装置收集氧气，是因为氧气具有 的性质，若用此收集方法收集到的氧气不纯净的原因是 （写一点即可）。 （3）实验室用装置B制取氧气的化学方程式为 ；利用装置D收集氧气，气体应从 （填“b”或“c”）端通入。 （4）实验室制取气体时，不需要考虑的因素是______。 A．反应原理 B．发生和收集装置 C．检验和验满的方法 D．气体的颜色 【答案】 （1）分液漏斗 （2） A 不易溶于水，也不与水反应 实验前集气瓶内没有装满水或没有等导管口处有均匀连续的气泡冒出就开始收集（其他合理答案亦可） （3） 2H2O22H2O+O2↑ b （4）D 【详解】 （1）a仪器的名称是分液漏斗。 （2）实验室用加热高锰酸钾固体制取氧气，由于反应物的状态为固体，反应条件需要加热，则发生装置应选A。可选E装置收集氧气，即排水法收集氧气，是因为氧气具有不易溶于水，也不与水反应的性质。若用排水法收集的氧气不纯，则可能的原因是实验前集气瓶内没有装满水或没有等导管口处有均匀连续的气泡冒出就开始收集等。 （3）实验室用装置B制取氧气，则反应物的状态为固体和液体，反应条件不需要加热，应为过氧化氢和二氧化锰混合制取氧气，过氧化氢在二氧化锰的催化条件下分解生成水和氧气，该反应的化学方程式为2H2O22H2O+O2↑。利用装置D收集氧气，氧气的密度比空气大，应从短管进入，即从b端通入。 （4）实验室制取气体时，一般需要考虑的因素是：①确定制取气体的化学反应原理，即在什么条件下（如常温、加热、加催化剂等），选择什么药品，通过什么反应来制取这种气体；②确定制取气体应采用的实验装置，包括发生装置和收集装置；③确定如何验证制得的气体就是所要制取的气体及验满方法，不需要考虑的因素是气体的颜色，故选D。 【变式3-3】氧气是与生命息息相关的物质，研究氧气对我们认识生命活动具有重要意义。实验室用下列装置制取气体。    （1）写出图中标有①的仪器名称： 。 （2）用高锰酸钾制取较纯净的氧气，应选择上述装置中的A和 （填字母序号）进行组装，你认为A装置应做的改进是 ，该反应的文字表达式为 。 （3）某同学在实验室用高锰酸钾制取氧气，固体物质的质量变化如图所示。   min固体物质的质量未发生变化，其原因是 。 【答案】 （1）锥形瓶 （2） D 在试管口放一团棉花 （3）没有达到高锰酸钾分解的温度 【详解】 （1）①的仪器名称是锥形瓶； （2）氧气不易溶于水，用排水法收集，得到的氧气较纯净，则填D；用高锰酸钾制取氧气，为了防止固体粉末进入导管，则需要在试管口放一团棉花；高锰酸钾受热分解产生锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的文字表达式是：； （3）高锰酸钾受热分解，O ~ t1min固体物质的质量未发生变化，其原因是没有达到高锰酸钾分解的温度； 【知识梳理4 加热氯酸钾制取氧气】 （1）药品：氯酸钾（白色固体）与二氧化锰（黑色粉末） （2）反应原理：  文字表达式：氯酸钾 氯化钾 + 氧气 符号表达式：KClO3 KCl + O2 【题型4 加热氯酸钾制取氧气】 【例4】已知氯酸钾和高锰酸钾都可用于实验室制取氧气：氯酸钾在二氧化锰催化下受热分解为氯化钾和氧气，高锰酸钾受热分解为锰酸钾、二氧化锰和氧气。某同学误将少量高锰酸钾当成二氧化锰加入氯酸钾中进行加热制取氧气，部分物质质量随时间变化如图所示。下列说法错误的是 A．a代表氯酸钾，c代表氧气 B．t1时刻，加热的固体中开始产生二氧化锰 C．t2时刻，氯酸钾开始分解 D．t3时刻，高锰酸钾和氯酸钾均分解完全 【答案】A 【分析】某同学误将少量高锰酸钾当成二氧化锰加入氯酸钾中进行加热制取氧气，则氯酸钾质量大，高锰酸钾质量小，且高锰酸钾分解的温度低，先分解生成氧气，故a表示氯酸钾，b表示高锰酸钾，高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，氯酸钾在二氧化锰的催化下受热分解生成氯化钾和氧气， c在氯酸钾分解时才生成，故c表示氯化钾。 【详解】 A、由分析可知，c表示氯化钾，说法错误； B、t1时刻是高锰酸钾分解的过程，加热的固体中开始产生二氧化锰，说法正确； C、t2时刻，氯酸钾开始分解产生氯化钾和氧气，说法正确； D、t3时刻，高锰酸钾和氯酸钾的质量均为零，即均分解完全，说法正确； 故选：A。 【变式4-1】实验室可用于氯酸钾制取氧气的装置组合是 A．①④ B．②① C．①⑤ D．②③ 【答案】C 【详解】用氯酸钾在加热条件下制取氧气同时会生成氯化钾，氧气密度比空气大且难溶于水，根据反应物的状态和条件和生成的气体的密度及其溶解性可以确定为固体加热型装置和向上排空气法，或固体加热型装置和排水集气法收集气体，故可以是①⑤或者①③；故选C。 【变式4-2】化学是一门以实验为基础的科学，请结合图示回答问题： （1）图中①仪器的名称是 。 （2）实验室用氯酸钾和二氧化锰的固体混合物制取氧气，反应的化学方程式为 ，加热时试管口应略向下倾斜的原因是 ，若收集较纯净的氧气应选择的装置为 （填字母）。 （3）通常情况下，硫化氢气体是一种无色有臭鸡蛋气味的有毒气体，密度比空气大，能溶于水，其水溶液叫氢硫酸H2S，实验室用硫化亚铁固体与稀盐酸反应制取硫化氢气体时，应选择的发生装置为 （填字母），若用D装置收集该气体，气体应从 （填“a”或“b”）端通入。 【答案】 （1）锥形瓶 （2） 防止冷凝水倒流引起试管炸裂 E （3） B a 【详解】 （1）仪器①是锥形瓶，故填：锥形瓶； （2）氯酸钾在二氧化锰的催化作用下，受热分解生成氯化钾和氧气，反应方程式是：，加热时试管口略向下倾斜是为了防止冷凝水倒流引起试管炸裂，若收集较纯净的氧气应选用排水法收集，故填：、防止冷凝水倒流引起试管炸裂、E； （3）用硫化亚铁固体与稀硫酸反应制取硫化氢气体属于固液常温型，故选发生装置 B，硫化氢密度比空气大，所以应从长管进气，将空气挤压到集气瓶上部排出，故填：B、a。 【变式4-3】实验室里现有氯酸钾、二氧化锰、双氧水及以下仪器： （1）图中仪器①的名称是 。仪器④的优点是 。 （2）利用上述仪器和药品可以制取并收集O2，若选择的仪器是①③④⑤（填序号）；则应选用的药品是 ；反应方程式为 ，检验氧气的方法是 。 （3）若补充一种仪器 （填仪器的名称），再利用上述仪器和氯酸钾还可以制取氧气。 （4）实验室制取O2一般有六个步骤：①检查装置的气密性②按要求装配好仪器③向分液漏斗中注入双氧水④向反应容器中放入二氧化锰⑤用带火星的木条靠近集气瓶口验满⑥收集气体，则正确的操作顺序是 （填数字序号）。 【答案】 （1）锥形瓶 可以控制液体的滴加速率，可以防止气体从分液漏斗中逸出 （2）双氧水和二氧化锰 将带火星的木条伸入集气瓶中，若木条复燃，证明为氧气 （3）酒精灯 （4）②①④③⑥⑤ 【详解】 （1）图中仪器①的名称是锥形瓶，仪器④分液漏斗的优点是可以控制液体的滴加速率，可以防止气体从分液漏斗中逸出； （2）利用上述仪器和药品可以制取并收集O2，若选择的仪器是①③④⑤，该装置是固液常温型装置，适用于双氧水和二氧化锰制取氧气，则应选用的药品是双氧水和二氧化锰，双氧水在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气，反应的化学方程式为：，氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，则检验氧气的方法是将带火星的木条伸入集气瓶中，若木条复燃，证明为氧气； （3）用氯酸钾和二氧化锰制取氧气，反应需要加热，则补充的一种仪器是酒精灯； （4）实验室制取O2的步骤为②按要求装配好仪器，①检查装置的气密性，④向反应容器中放入二氧化锰，③向分液漏斗中注入双氧水，⑥收集气体，⑤用带火星的木条靠近集气瓶口验满，则正确的操作顺序是②①④③⑥⑤。 【知识梳理5 催化剂及催化作用】 1．催化剂概念 在化学反应中能改变其他物质的反应速率，但本身的化学性质和质量在反应前后不变的物质。 2．催化剂特点 （1）“一变，两不变”，即能改变化学反应的速率（加快），本身的质量和化学性质不变。 （2）“针对性”，即催化剂针对某个化学反应来说，才有意义。例如，不能笼统地说：二氧化锰是催化剂，或者催化剂是二氧化锰等；而应该表达为：二氧化锰是过氧化氢（或氯酸钾）分解的催化剂。 （3）“多样性”，即某个化学反应的催化剂可能有多种。例如，在过氧化氢分解的反应中，二氧化锰、红砖粉末、土豆片、硫酸铜溶液等都可作催化剂。 3．证明某物质是催化剂（同时满足即为催化剂）： （1）证明是否改变反应速率：相同条件下，加或者不加药品对比实验； （2）证明质量是否改变：实验前称量一次，实验后分离出来再称量一次； （3）证明化学性质是否改变：将分离出来的物质再进行（1）中的操作，观察是否还能改变反应速率。 【题型5 催化剂及催化作用】 【例5】有关催化剂的说法不正确的是 A．不加催化剂过氧化氢溶液也能分解产生氧气 B．有的催化剂是加快化学反应速率，有的是减慢反应速率 C．催化剂在化学反应前后其质量和性质都不变 D．用过氧化氢制氧气的反应中可用二氧化锰作催化剂 【答案】C 【详解】A、催化剂能够改变化学反应速率，不能决定反应是否发生，不加催化剂过氧化氢溶液也能分解产生氧气，只是反应速率比较慢，选项说法正确； B、催化剂可以改变化学反应的速率，有的催化剂是加快化学反应速率，有的是减慢反应速率，选项说法正确； C、催化剂在化学反应前后其质量和化学性质都不变，物理性质可能改变，选项说法错误； D、二氧化锰可以加快过氧化氢的分解速率，因此用过氧化氢制氧气的反应中可用二氧化锰作催化剂，选项说法正确； 故选：C。 【变式5-1】比较氧化铜和氧化锰对过氧化氢分解的催化效果。用如图1所示的装置进行了两次实验，在试管中分别加入等质量的氧化铜和二氧化锰，分别将注射器内盛有的3mL5%的双氧水注入试管中，再利用注射器收集氧气，收集到氧气的体积和时间的关系如图2所示。 （1）写出过氧化氢在二氧化锰做催化剂条件下制取氧气的化学方程式 。在检查装置的气密性后，小组同学注入双氧水开始实验。实验中造成U形管内红墨水液面左低右高的原因是 。 （2）由氧化铜催化的反应、时间段反应速率逐渐变慢、原因是 。根据相同时间内注射器内氧气体积的不同，可比较出两种催化剂的催化效果。 【答案】 （1） 反应生成气体，装置内压强增大 （2）随着反应的进行，过氧化氢溶液的浓度逐渐减小 【详解】 （1）过氧化氢在二氧化锰做催化剂条件分解生成氧气和水，反应的化学方程式为：；此反应过程中生成氧气，装置内气体增多，压强增大，大于外界压强后，U形管内红墨水液面左低右高； （2）反应物浓度越大对反应速率越快，分析图象可知，随着反应的进行过氧化氢被消耗，t1～t2时间段过氧化氢浓度较低，所以由氧化铜催化的反应，t1～t2时间段反应速率逐渐变慢。 【变式5-2】学校化学兴趣小组知道二氧化锰能做过氧化氢分解的催化剂后，想要探究其它一些物质如红砖粉末是否也可做过氧化氢的催化剂？他们进行了下列的探究，请你帮他们完成实验记录。 【提出问题】红砖粉末能不能作过氧化氢分解的催化剂呢？ （1）【作出猜想】 。 （2）【实验步骤】 实验操作 实验现象 实验结果 实验一 木条不复燃 常温下过氧化氢溶液分解缓慢 实验二 取10mL10%的过氧化氢溶液到试管中并加入少量红砖粉末，然后将带火星的木条伸入试管中 【实验结论】红砖粉末能作过氧化氢分解的催化剂。 （3）【讨论与反思】经过讨论，有的同学认为只有上述证据不能证明红砖粉末能作过氧化氢分解的催化剂，还要补充的探究实验：探究 。 （4）【实验结论】经过同学进一步的探究确定红砖粉末能作过氧化氢分解的催化剂，写出该反应的符号表达式 。 【答案】 （1）红砖粉末能作过氧化氢分解的催化剂 （2）取10mL10%的过氧化氢溶液到试管中，然后将带火星的木条伸入试管中 木条复燃 红砖粉末能加快过氧化氢分解 （3）反应后红砖粉末的质量和化学性质是否改变 （4） 【详解】 （1）依据实验结论：红砖粉末能作过氧化氢分解的催化剂，所以猜想为：红砖粉末能作过氧化氢分解的催化剂； （2）对比实验一、二可得出红砖粉末能作过氧化氢分解的催化剂的结论，依据实验一的现象、结果，操作为：取10mL10%的过氧化氢溶液到试管中，然后将带火星的木条伸入试管中； 实验二中加入了红砖粉末，现象为木条复燃，可得出红砖粉末能加快过氧化氢分解； （3）催化剂能改变反应速率，反应前后本身的质量和化学性质不变，所以要证明红砖粉末是催化剂，还需要验证红砖粉末的质量和化学性质是否改变，故还需要探究反应后红砖粉末的质量和化学性质是否改变； （4）过氧化氢在红砖粉末的作用下分解生成水和氧气，符号表达式为。 【变式5-3】实验室可用氧化铜粉末催化双氧水制取氧气｡下面探究氧化铜的用量对反应速率是否有影响｡实验装置如图 1所示｡ 实验记录：每次用30mL浓度为5%的过氧化氢溶液，采用不同质量的氧化铜粉末做催化剂进行实验，测定相关数据记录于下表中，回答下列问题｡ 过氧化氢体积（mL） 过氧化氢浓度 CuO质量（g） 待测数据（mL） Ⅰ 30 5% 0.1 Ⅱ 30 5% 0.2 Ⅲ 30 5% 0.3 （1）上述实验应该测定的“待测数据（mL）”可能是 ｡本实验中，图1的方框内收集装置应选用图 2中的 （填序号）｡ （2）三次实验均用 30mL5%的过氧化氢溶液的目的是 ｡ （3）若第Ⅱ次实验比第Ⅲ次实验的“待测数据” （填“大”或“小”），说明催化剂的用量越多反应越快｡ （4）若要完全证明氧化铜是该反应的催化剂，还要证明氧化铜在反应前后 和 不改变｡ 【答案】 （1）相同时间内收集到的氧气（或排出水）的体积 c （2）控制变量 （3）小 （4）质量 化学性质 【详解】 （1）该实验是探究做催化剂氧化铜的用量对反应速率是否有影响，判断的依据应该是相同时间内产生的氧气体积，即实验应该测定的“待测数据（mL）”可能是相同时间内收集到的氧气（或排出水）的体积，故①填：相同时间内收集到的氧气（或排出水）的体积。 待测数据是相同时间内产生的氧气体积，氧气不易溶于水且氧气的密度小于水的密度，则测定氧气体积的装置中，氧气应该从短管进入，使水沿长管从瓶中排出，进而测出其体积，故②填：c。 （2）对比实验需要注意控制变量，三次实验均用 30mL5%的过氧化氢溶液的目的是为了控制变量，保证只有氧化铜质量不同这一个变量，故填：控制变量。 （3）催化剂的用量越多，反应越快，第Ⅱ次实验中二氧化锰的质量为0.2g，第Ⅲ次实验中二氧化锰的质量为0.3g，则第Ⅱ次实验比第Ⅲ次实验的待测数据，即相同时间内产生的氧气体积要小，故填：小。 （4）根据催化剂的概念可知，催化剂在化学反应前后的质量与化学性质保持不变，氧化铜作为反应的催化剂，则反应前后氧化铜的质量和化学性质不改变，故①填：质量，②填：化学性质。 【知识梳理6 实验探究影响化学反应速率的因素】 影响某反应的反应速率的因素：反应物浓度、反应温度、反应物接触面积、是否有催化剂、催化剂种类、催化剂质量等。 【题型6 实验探究影响化学反应速率的因素】 【例6】某实验小组设计如图实验对过氧化氢分解进行探究。 下列相关说法不正确的是 A．对比实验甲和乙，探究H2O2浓度对H2O2分解速率的影响 B．对比实验乙和丁，探究MnO2对H2O2分解速率的影响 C．对比实验甲和丙，探究温度对H2O2分解速率的影响 D．对比实验甲、丙和丁，探究MnO2和温度对H2O2分解速率影响的程度 【答案】B 【详解】A、根据控制变量法，甲和乙的变量是过氧化氢的浓度，则对比实验甲和乙，探究H2O2浓度对H2O2分解速率的影响，故说法正确； B、实验乙和丁的变量有浓度和二氧化锰，变量不唯一，则甲、乙不能探究MnO2对H2O2分解速率的影响，故说法错误； C、甲和丙的变量是温度不同，丙的温度高，反应速率快，则对比实验甲和丙，探究温度对H2O2分解速率的影响，故说法正确； D、根据C项的分析，对比甲和丙可以探究温度对H2O2分解速率的影响，对比实验甲、丁，变量是二氧化锰，则可以探究MnO2对H2O2分解速率的影响，故说法正确。 故选B。 【变式6-1】某小组同学设计并进行实验，探究影响过氧化氢分解速率的因素。 某研究小组发现，将适量淀粉放入过氧化氢溶液中，过氧化氢溶液的分解速率加快。为比较淀粉和二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果，该小组同学进行了如下探究： 实验序号 5%过氧化氢溶液体积/mL 其他物质质量 待测数据 ① 20 / a ② 20 淀粉0.5g b ③ 20 二氧化锰0.5g c 【解释与结论】 （1）向过氧化氢溶液加入二氧化锰，该反应的符号表达式为 。 （2）如图甲，可通过观察 来定性比较二者的催化效果。 【定量探究】为了定量比较二者的催化效果，实验时小明用图乙所示装置做对照实验，以生成40ml气体为标准（其他可能影响实验的因素均已忽略）设计了三组实验（如上表所示）。 （3）上述实验中“待测数据”是指 。最后结果表明二氧化锰的催化效果较好，则b c（填“<”、“>”或“=”）。 【拓展与延伸】继续探究发现硫酸铜溶液也能显著加快过氧化氢的分解速率。于是同学们根据下面提供的药品继续探究实验。在常温下，向a、b、c三支试管中分别加入等量浓度5%的过氧化氢溶液，在其他条件相同时，各滴2滴浓度为5%、10%、20%的硫酸铜溶液。绘制了产生的氧气体积随时间变化的曲线a、b和c如图所示。（提示：浓度指的是混合物溶液中所含过氧化氢或硫酸铜的含量） （4）请你写出两条规律性结论 、 。 【答案】 （1） （2）产生气泡的快慢 （3）收集40ml气体的时间 > （4） 硫酸铜溶液浓度越大，过氧化氢的分解速率越快 硫酸铜溶液的浓度不同，但生成氧气的质量相同 【详解】 （1）过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成水和氧气，反应的符号表达式为：； （2）甲图实验中，可通过比较产生气泡的快慢比较二者的催化效果 （3）以生成40ml气体为标准，则若想比较催化效果，应比较收集相同体积气体的时间长短，即“待测数据”是指时间；若二氧化锰催化效果好，则反应较快，需要时间较短，即b>c （4）由图可知，硫酸铜溶液浓度越大时，反应时间越短，即反应速率越快，且硫酸铜溶液的浓度不影响反应生成的氧气的量。 【变式6-2】同学们知道KClO3分解用MnO2作催化剂，于是想研究氧化铜能否对KClO3分解起催化作用，进行了以下实验： 【实验一】氧化铜能否在氯酸钾制取氧气的实验中加快反应速率。 实验编号 氯酸钾（g） 氧化物 产生气体（mL） 耗时（s） ① 1.5 —— 50 1800 ② 1.5 0.3g  MnO2 50 40 ③ 1.5 X g  CuO 50 85 （1）实验③中加CuO的质量x应该为 g，以上实验采用了对照实验的探究方法，其中①和③对照，说明的结论是 ； （2）写出实验②反应的化学方程式 ； 【实验二】为了证明CuO是KClO3的催化剂，同学们完成以下实验： 【资料】KClO3和KCl都溶于水，CuO难溶于水。 （3）Ⅰ、将实验③反应后的剩余固体加足量的水溶解，过滤得到黑色粉末，洗涤干燥称得质量为0.3g。在过滤实验中用到玻璃棒的作用是 ； 【实验结论】 （4）通过上述实验，得出的结论是 ； 【实验反思】 （5）在实验Ⅱ的实验装置设计中存在一定的缺陷，改进的方法是 。 【答案】 （1） 0.3 氧化铜能在氯酸钾制取氧气的实验中加快反应速率 （2）2KClO32KCl+3O2↑ （3）引流 （4）氧化铜是加热氯酸钾制取氧气的反应的催化剂 （5）在装置的末端放一只燃着的酒精灯/系一只气球 【详解】 （1）该实验是探究氧化铜的催化效果，则实验中氧化铜的质量与二氧化锰的质量应保持一致，即实验③中加CuO的质量x应该为0.3g，故填0.3； 对照①和③的数据可知，加入氧化铜后，生成等量氧气的时间大大缩短，说明氧化铜能在氯酸钾制取氧气的实验中加快反应速率，故填氧化铜能在氯酸钾制取氧气的实验中加快反应速率。 （2）由图可知，实验②中的反应是氯酸钾在二氧化锰作催化剂和加热的条件下反应生成氯化钾和氧气，故反应的化学方程式写为：2KClO32KCl+3O2↑。 （3）在过滤实验中用到玻璃棒的作用是引流，故填引流。 （4）通过上述实验可知，氧化铜能够加快氯酸钾分解的速率，且反应后氧化铜的质量与化学性质不变，由催化剂的概念可知，氧化铜是加热氯酸钾制取氧气的反应的催化剂，故填氧化铜是加热氯酸钾制取氧气的反应的催化剂。 （5）由图可知，在实验Ⅱ的实验装置设计中存在一定的缺陷，即缺少尾气处理装置，会导致尾气中的一氧化碳直接排放到空气中污染空气，改进的方法是在装置的末端放一只燃着的酒精灯，燃烧尾气中的一氧化碳，或系一只气球收集尾气，故填在装置的末端放一只燃着的酒精灯或系一只气球。 【变式6-3】O2 是我们身边无法离开的物质。某兴趣小组对O2 制法进行了如下的研究探究影响过氧化氢溶液分解速率因素 如表是某兴趣小组探究影响过氧化氢溶液分解速率部分因素的相关实验数据。 实验序号 H2O2 溶液浓度/% H2O2 溶液体积/ml 温度/℃ MnO2 的用量/g 收集氧气的体积/ml 反应所需的时间/s ① 5 1 20 0.1 4 16.75 ② 15 1 20 x 4 6.04 ③ 30 5 35 0 2 49.21 ④ 30 5 55 0 2 10.76 （1）写出实验①发生反应的化学方程式 。 （2）通过实验①和②对比可知，化学反应速率与反应物的浓度有关，表格中x= 。 （3）分析对比实验③和④，可得出的结论是 。 （4）有气体产生的化学反应在有限的空间里发生时，如果反应速率过快，容易引起爆炸。在用过氧化氢溶液和二氧化锰制氧气的实验中，为预防反应速率过快，应采取的一种措施是 。 Ⅱ. 通过学习知道 O2 的验满方法，即将带火星的木条伸到集气瓶口处，若带火星的木条复燃，则证明O2 已收集满了。那么，使带火星的木条复燃的气体一定是纯氧吗？ 同学们设计了如下实验进行探究： 【进行实验】取 5 个集气瓶，编号为①②③④⑤，分别装入其总容积 10%、20%、30%、40%、50%的水。用排水法收集O2，恰好把 5 个集气瓶的水排尽。将带火星的木条依次插入①～⑤号瓶中，记录实验现象。同学们又在前一组实验的基础上又做了第二组和第三组实验，三组实验的数据和现象见下表。 第一组 第二组 第三组 集气瓶编号 ① ② ③ ④ ⑤ ① ② ③ ④ ⑤ ① 收集的O2占集气瓶的体积分数/% 10 20 30 40 50 31 33 35 37 39 34 带火星木条的状况 微亮 亮 很亮 复燃 复燃 很亮 很亮 复燃 复燃 复燃 很亮 【反思评价】 （5）收集的 O2 占集气瓶的体积分数最低为 时，可使带火星的木条复燃，这时集气瓶中O2 的体积分数约为 。 （6）采取“半值法”探究能减少实验次数。例如：第一组实验若按③④的编号顺序进行实验，即可确定下一组实验收集的O2 占集气瓶的体积分数应在 30%～40%之间，从而省去编号为①②⑤ 的实验。同理，第二组实验可以省去的实验编号为 。 （7）通过上述实验，你对用带火星的木条验满O2 的方法新的认识是 （写出一点即可）。 （8）用带火星的木条直接检验过氧化氢溶液受热分解产生的O2 时，往往难以复燃，这是因为在加热生成O2的同时产生大量水蒸气所致，此时混合气体中O2的体积分数随温度变化的曲线如图1所示。若只考虑 O2 的体积分数。对实验结果的影响，欲使带火星的木条复燃，应将加热过氧化氢溶液的最高温度控制在大约 ℃。某同学改用如图 2 装置后带火星的木条复燃，其原因是 。 【答案】 （1） （2）0.1 （3）其他条件相同时，温度越高，过氧化氢分解的速率越快 （4）向过氧化氢溶液中加水降低浓度 （5） 35% 48% （6）①④⑤ （7）小木条复燃时氧气不一定收集满 （8） 82 冰水混合物能除去氧气中的水蒸气 【详解】 （1）①反生的反应为过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下分解产生水和氧气，故方程式式为：； （2）①②对比实验探究化学反应速率与反应物的浓度有关，故除去过氧化氢溶液浓度不同，其他条件应完全相同，所以①②中使用二氧化锰质量应相同，故x为0.1g； （3）③和④中的变量是温度，其他条件相同，故探究化学反应速率与温度有关，根据收集等量的氧气④用时较短，可以得出：其他条件相同时，温度越高，过氧化氢分解的速率越快； （4）①②对比实验可知过氧化氢溶液浓度越高反应速率越快，故向过氧化氢溶液中加水降低浓度，可以预防反应过快； （5）由表中信息可知，收集的 O2 占集气瓶的体积分数最低为35%时，可使带火星的木条复燃； 瓶中水的体积即为最终收集到的纯氧体积，集气瓶中O2 的体积分数等于收集到的氧气体积和瓶内空气中的氧气体积的和，故这时集气瓶中O2 的体积分数约； （6）采取“半值法”探究能减少实验次数，实际上就是通过实验数据的分析，减少不必要的实验，第二组实验若按②、③的编号顺序进行实验，即可确定下一组实验收集的氧气占容积的体积分数应在33%～35%之间，从而省去编号①、④、⑤的实验； （7）通过上述实验可知，使小木条复燃的不一定是纯氧，故用带火星的木条验满O2 小木条复燃时氧气不一定集满了； （8）由上述实验可知，使小木条复燃氧气的最低浓度为48%，应将加热过氧化氢溶液的最高温度控制在大约82℃；烧杯中的冰水混合物能将氧气中的水蒸气冷却成液体除去，故带火星的小木条复燃。 【知识梳理7 简易供氧器的制作】 【题型7 简易供氧器的制作】 【例7】某兴趣小组设计出的简易供氧器如图，下列说法错误的是 A．反应仓的药品可以是过氧化氢溶液和二氧化锰 B．加湿仓的目的是湿化氧气，减少对鼻腔的刺激 C．通过观察加湿仓排出气泡的量确定是否需要添加药品 D．该装置具有的优点是即用即反应、随停即可停 【答案】D 【详解】A、反应仓中反应物为固液混合物，在常温下制取氧气，可用过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，故反应仓中的药品可以是过氧化氢溶液和二氧化锰，选项正确； B、加湿仓的目的是湿化氧气，减少对鼻腔的刺激，选项正确； C、通过观察加湿仓排出气泡的量确定是否需要添加药品，选项正确； D、该装置不能将固液分离，不能控制反应的发生与停止，选项错误； 故选D。 【变式7-1】氧气是维持生命的重要物质。如图为三种制取氧气的方法，有关说法不正确的是 A．图甲左瓶中可放置的药品是过氧化氢溶液和二氧化锰 B．图甲右瓶中水的作用是通过气泡观察氧气的生成速率、增加氧气的湿度 C．图乙中加热前试管内的固体粉末为混合物 D．图丙中利用的是液氧、液氮的沸点不同 【答案】C 【详解】A、图甲左瓶为发生装置，右瓶为收集装置，发生装置是固液常温型，用过氧化氢溶液制取氧气，故图甲左瓶中可放置的药品是过氧化氢溶液和二氧化锰，正确； B、导管通入水中，可通过气泡观察氧气的生成速率、增加氧气的湿度，正确； C、图乙的发生装置为固体加热型，试管口有一团棉花，是用高锰酸钾制取氧气，加热前固体粉末只有高锰酸钾为纯净物，错误； D、工业上分离液态空气制氧，利用的是液氧、液氮的沸点不同进行分离，正确。 故选C。 【变式7-2】化学兴趣小组开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。图甲为供氧器的工作原理，下列说法正确的是 A．制氧剂可能是高锰酸钾 B．反应仓相当于实验室制取氧气的发生装置 C．图乙用作加湿过滤仓时，b管与病人相连 D．加湿过滤仓中水的作用之一是加快生成氧气的速率 【答案】B 【详解】A、高锰酸钾制氧气需要加热，根据图甲可知，该反应在常温下就可以进行，所以制氧剂不可能是高锰酸钾，故A错误； B、反应仓产生氧气，相当于实验室制取氧气的发生装置，故B正确； C、氧气密度比水小，则氧气应从b导管进入，a导管导出，所以与病人相连的是a管，故C错误； D、水不能加快氧气生成的速率，但可根据加湿过滤仓水中气泡的多少，观察氧气的输出速率，故D错误。 故选B。 【变式7-3】化学与社会生活联系紧密。 （1）生产食品时通常在其包装袋中充入氮气，目的是 。 （2）便携式制氧器如图所示，甲剂溶于水生成过氧化氢，乙剂为二氧化锰。写出过氧化氢在乙剂催化下生成氧气的反应的文字表达式： 。加湿过滤仓出来的氧气属于 （填“纯净物”或“混合物”）。 （3）救生舱在事故救援中起到了关键作用。救生舱中必须储备充足的氧气。若一个成年人每分钟大约要吸8L氧气，已知空气中氧气的体积分数为21%，则每分钟大约需要吸入的空气体积为 （计算结果取整数）L。 【答案】 （1）防止食品变质等 （2） 混合物 （3）38 【详解】 （1）氮气化学性质稳定，生产食品时通常在其包装袋中充入氮气，目的是：作保护气，防止食品变质； （2）过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，该反应的文字表达式为：； 加湿过滤仓出来的氧气中含有水蒸气，属于混合物； （3）若一个成年人每分钟大约要吸8L氧气，已知空气中氧气的体积分数为21%，则每分钟大约需要吸入的空气体积为：8L÷21%≈38L。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$