第二单元 课题3 制取氧气-【新课标·新素养】2024-2025学年九年级化学上册精品讲义+分层练（人教版2024）

第二单元 课题3 制取氧气 教材知识全解……讲透知识、查漏补缺 知识点1 氧气的实验室制法 一、实验室制取氧气的两种方法 过氧化氢分解制取氧气 高锰酸钾分解制取氧气 反应原理 过氧化氢水+氧气 高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气 发生装置及选择依据 固液反应，不加热 固体反应且需要加热 收集装置及选择依据 空气法收集氧气不易溶于水，能用排水法收集；氧气密度比空气大，能用向上排 点拨 采用高锰酸钾分解的方法制取氧气时，要在试管口放一团棉花，以防加热时试管内的粉末状物质进入导管。 二、高锰酸钾制取氧气的步骤 巧学妙记 高锰酸钾制取氧气的步骤简记为“查、装、定、点、收、离、熄”，谐音记忆为“茶庄定点收利息”。 易错警示 实验结束后，先撤导管再熄灭酒精灯，防止水槽中的水倒吸入试管，使试管炸裂。 三、过氧化氢制取氧气的步骤 四、氧气的验满 用向上排空气法收集氧气时，将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明氧气已收集满。 特别提醒 氧气的检验与验满都用带火星的木条，但木条放置的位置不同。 知识点2 氧气的工业制取 拓展延伸 为了便于储存、运输和使用，通常把氧气加压后储存在蓝色的钢瓶中。 知识点3 催化剂与催化作用 一、探究过氧化氢分解制取氧气的反应中二氧化锰的作用 二、催化剂 (1)概念：在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫作催化剂。 (2)特点 “一变”：改变反应的速率； “二不变”：反应前后质量和化学性质不变。 (3)催化作用：催化剂在化学反应中所起的作用。 点拨 设计实验探究某物质是否为催化剂时，除了要探究加入该物质前后化学反应速率是否发生改变外，还需探究反应前后该物质的质量和化学性质是否发生改变。 知识点4 分解反应 一、定义 由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应叫作分解反应。 二、分解反应与化合反应的比较 分解反应 化合反应 特征 一变多 多变一 表达式 X→A+B+… A+B+…→X 实例 过氧化氢二氧化锰→水+氧气 碳+氧气二氧化碳 关系 都是基本反应类型，两者是并列关系 易错警示 (1)判断分解反应与化合反应的前提是该反应过程必须为化学变化。如工业制氧气，其本质为物理变化，故不是分解反应。 (2)只有一种反应物的反应不一定是分解反应，只有一种生成物的反应也不一定是化合反应。如“氧气臭氧”既不是化合反应，也不是分解反应。 经典例题考点1 考查实验室制取氧气的原理与装置 例1(2023 辽宁铁岭中考改编)化学是一门以实验为基础的科学。实验室制取氧气常用到下列装置，请回答问题。 (1)实验室用装置 A 制取氧气，其反应的文字表达式为_____________________。可以选择装置 D 收集氧气的原因是__________________________________________。 (2)实验室制气体时，选择装置 B作为发生装置的依据是___________________________________。 (3)实验时，装置 B中长颈漏斗下端管口要伸入液面下的目的是___________________________________。 (4)实验室检验氧气的方法是_________________________________________________。 解析(1)装置A是固体加热型发生装置，试管口有棉花，适用于加热高锰酸钾制取氧气。装置 D 通过向上排空气法收集氧气，原因是氧气的密度比空气大。(2)装置 B 是固液常温型发生装置，选择其作为发生装置的依据是反应物是固体和液体，反应不需要加热。(3)实验时，装置B中长颈漏斗下端管口要伸入液面下的目的是防止生成的气体从长颈漏斗下端逸出。(4)氧气具有助燃性，实验室检验氧气的方法是将带火星的木条伸入集气瓶中，若木条复燃则证明是氧气。 加热 答案(1)高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气 氧气的密度比空气大(2)反应物是固体和液体，反应不需要加热(3)防止生成的气体从长颈漏斗下端逸出(4)将带火星的木条伸入集气瓶中，若木条复燃则证明是氧气 解题指导 (1)气体发生装置的选择： ①固体在加热条件下的反应，选用固体加热型发生装置，如高锰酸钾制取氧气； ②固体与液体在常温下的反应，选用固液常温型发生装置，如用过氧化氢溶液制取氧气。 (2)收集气体的方法选择： ①不易或难溶于水且不与水反应的气体，可用排水法收集； ②密度比空气大且不与空气中的成分反应的气体可用向上排空气法收集； ③密度比空气小且不与空气中的成分反应的气体可用向下排空气法收集。 考点2 考查对催化剂性质的认识 例2(2023河南周口十九中期中)下列关于催化剂的叙述中，正确的是( ) A.使用二氧化锰作催化剂，可以增加过氧化氢溶液分解放出氧气的质量 B.催化剂本身的质量和性质在化学反应前后不变 C.不使用二氧化锰作催化剂，过氧化氢溶液不会放出氧气 D.催化剂能改变化学反应速率 解析 催化剂只能改变化学反应速率，不能改变生成物的质量；催化剂在化学反应前后本身的质量和化学性质都不改变；使用催化剂只是改变化学反应速率，不使用二氧化锰作催化剂，过氧化氢溶液也会放出氧气。 答案 D 解题指导 (1)一个反应的催化剂并不是唯一的，如氧化铜等也可作过氧化氢分解的催化剂。 (2)催化剂在反应前后物理性质可能改变。 (3)没有催化剂，并不意味着反应不能发生，只是反应速率与有催化剂时不同。 (4)催化剂不改变生成物的质量。 核心素养 控制变量法探究影响氯酸钾分解的因素 解读思想方法 典例剖析 例题(2024 甘肃定西岷县期中)某兴趣小组对氯酸钾分解反应的催化剂进行研究，在相同条件下，用如图所示装置完成表中实验。(已知氯酸钾分解制氧气的反应原理为：氯酸钾氯化钾+氧气) (1)设置实验1的目的是_____________________。 (2)表中x=_______，所列3种催化剂的催化效果最佳的是_____________________。 (3)由实验1和实验4可知，氯化钾_______(填“有”或“无”)催化作用。 (4)要比较氯酸钾分解反应中不同催化剂的催化效果，除了测量收集50mL氧气所需时间外，还可以测量相同时间内_____________________。 解析(1)设置实验1的目的是作对照。 (2)根据控制变量法，表中x=0.5；根据表格提供的数据，表中所加3种催化剂，产生相同体积的氧气，加入二氧化锰所需要的时间最短，故催化效果最佳的是二氧化锰。 (3)由实验1和实验4可知，产生相同体积的氧气，加入氯化钾时所需的时间短，故氯化钾有催化作用。 答案(1)作对照 (2)0.5 二氧化锰 (3)有 (4)产生氧气的体积 《分层练·课题3 制取氧气》 基础过关全练 知识点 1 氧气的实验室制法 1.在实验室里采用分解过氧化氢制取氧气的实验中，一定不需要使用的仪器是( ) A.试管 B.水槽 C.酒精灯 D.集气瓶 2.【教材变式】如图是实验室用高锰酸钾制取并收集氧气的装置。 (1)用高锰酸钾制取氧气时，在试管口塞一团棉花的主要作用是____________________________。 (2)在实验过程中，当观察到气泡在导管口连续、均匀地冒出时，再开始收集气体，原因是___________________________________。 (3)若将上述装置中的收集氧气的方法改成向上排空气法，则验满的方法是___________________________________。 3.(2023山东滨州中考改编)化学是一门以实验为基础的学科。根据下列实验装置图，回答问题： (1)仪器①的名称是______________。 (2)若小滨同学在实验室中用过氧化氢溶液和二氧化锰制取并收集一瓶干燥的氧气，应选用的装置组合是______________(填字母序号)，发生反应的文字表达式为____________________________。 知识点 2 氧气的工业制取 4.工业上用分离液态空气的方法制取氧气。 (1)工业制氧气属于_______变化(填“物理”或“化学”)。 (2)工业制氧气利用的原理是液氧和液氮的_______不同，先分离出的气体是_______。 知识点3 催化剂与催化作用 5.【新原创】2023年日本筑波大学和九州大学联合发布新闻公报说，双方合作研发出一种新的铁络合物催化剂，利用这种催化剂能将水溶液中的甲烷直接转化成甲醇，从而实现天然碳能源的更有效利用，并解决一些环境问题。下列关于催化剂的说法正确的是( ) A.催化剂只能加快化学反应速率 B.在化学反应后其质量和化学性质不变 C.在过氧化氢分解的反应中，只能用二氧化锰作催化剂 D.在过氧化氢溶液中加入二氧化锰，可增加产物氧气的质量 6.【教材变式】同学利用稀的过氧化氢溶液和二氧化锰做了如图所示实验，下列叙述正确的是( ) A.过氧化氢不能分解制氧气 B.图示实验的研究方法是对比实验法 C.二氧化锰能分解生成氧气 D.实验能证明二氧化锰是反应的催化剂 知识点 4 分解反应 7.(2024湖南衡阳石鼓期中)下列反应中，属于分解反应的是( ) A.镁+氧气氧化镁 B.二氧化碳+水—→碳酸 C.甲烷+氧气二氧化碳+水 D.碳酸钙氧化钙+二氧化碳 8.【模型法】(2024黑龙江哈尔滨南岗期中)化学反应有多种。化合反应、分解反应、氧化反应的关系可用下图表示，其中b处表示的反应既属于化合反应，又属于氧化反应。现有反应：甲烷+氧气二氧化碳+水，则此反应应填到( ) A.a处 B.b处 C.c处 D.d处 能力提升全练 9.【创新装置】(2024四川成都青羊期末，11，公)下图是某班级项目学习小组的同学利用塑料瓶、吸管等生活用品设计出的简易供氧器。下列说法正确的是( ) A.反应仓的药品可以是高锰酸钾 B.使用前，加湿仓应注满水 C.加湿仓类似于排水集气装置 D.加湿仓利用了氧气不易溶于水的物理性质 10.【跨学科·素养·科学思维】(2024安徽合肥蜀山期中，12，)现有a、b两种质量相等的固体，其中a为纯净的氯酸钾，b是氯酸钾和少量二氧化锰的混合物(氯酸钾制取氧气的文字表达式：氯酸钾氯化钾+氧气)。将a、b分别放入试管中，并在两个酒精灯上同时加热制取氧气。当a、b均完全反应后，如图所示，得到的氧气的质量m与反应时间t的关系图像中，正确的是( ) 11.(2024安徽合肥包河期末，14，公)下图是实验室制取气体的常用仪器。 回答下列问题： (1)仪器⑨的名称是_____________________。 (2)实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取并收集较多氧气，选用的仪器组合是_______(填序号)，该反应的文字表达式为____________________________。 (3)用过氧化氢溶液和二氧化锰制氧气时，瓶内有白雾，伸入带火星的木条发现不复燃，可能的原因是_____________________。 (4)有长颈漏斗的发生装置，实验时需液封其下端管口，其目的是____________________________。 12.(2023吉林中考改编，18，)实验室制取氧气的方法有两种：加热高锰酸钾，在二氧化锰作催化剂的条件下分解过氧化氢。 (1)实验室用高锰酸钾制取氧气，可在图1中选用的发生装置和收集装置是______________； 图1 (2)图2是学生制作的简易供氧器，在供氧使用时，左瓶中可放置的药品是_______； A.高锰酸钾 B.大理石和稀盐酸 C.过氧化氢溶液和二氧化锰 (3)简易供氧器的右瓶中需加入适量的水，水的一种作用是___________________________________。 素养探究全练 13.【跨学科·素养·科学态度与责任】(2023江苏无锡中考改编)2023年5月30日，神舟十六号载人飞船发射成功，航天员将在中国空间站完成各项任务，因此，保障航天员的氧气需求至关重要。那么，空间站的氧气从哪里来？ Ⅰ.从地球带上去 (1)航天工业以空气为原料制氧，工业上选择空气的主要原因是___________________________________。 (2)工业上采用分离液态空气法获得氧气，其过程可用如图所示实验模拟。 ①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。木条熄灭的原因是____________________________。 ②上述实验利用液氮与液氧的沸点不同实现分离，由实验现象可知，沸点较高的是______________。 (3)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。其原理示意图如图所示，由此可知两种分子的大小：氮分子_______(填“>”或“<”)氧分子。 Ⅱ.在天宫制出来 (4)早期空间站利用过氧化钠(Na2O2)、超氧化钾(KO2)等物质制氧，其原理表示如下：二氧化碳 →氧气，空间站内二氧化碳的主要来源是______________。 (5)空间站相对封闭，解决“气体从哪里来”的问题必然伴生着“气体往哪里去”的问题。为此，科学家设计了生物再生生命保障系统，实现了“水—氧—碳”的循环转化。下列叙述正确的是_______(填序号)。 a.“水—氧—碳”的循环转化，减少了氧气的携带量，减轻了火箭和飞船的载重 b.目前已实现了电解水制氧，同时会产生氢气，系统需要对氢气进行转化 c.人体代谢产物中的水既有气态又有液态，设计系统时应考虑水的冷凝与净化 【参考答案及解析】 课题3 制取氧气 基础过关全练 1.C 实验室用过氧化氢制取氧气应用固液常温型发生装置，一定不需要酒精灯。 2.【答案】 (1)防止加热时试管内的粉末状物质进入导管 (2)刚开始排出的气体是空气 (3)将带火星的小木条放在集气瓶口，木条复燃，证明已集满 【解析】 (2)加热时，刚开始排出的气体是空气，为了防止收集到的气体不纯，应观察到气泡在导管口连续、均匀地冒出时，再开始收集气体。 易错警示 用高锰酸钾制取氧气的注意事项 (1)在试管口放一团棉花，防止加热时试管内的粉末状物质进入导管。 (2)试管口略向下倾斜，防止冷凝水倒流引起试管炸裂。 (3)导管不能伸入试管太长，否则不利于氧气的排出。 (4)实验结束时，先将导管从水中撤离，再熄灭酒精灯，防止水槽中的水倒吸入试管，使试管炸裂。 3.【答案】 (1)分液漏斗 (2)AD 过氧化氢水+氧气 【解析】 (2)在实验室中用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，应该选用固液常温型发生装置A；收集一—瓶干燥的氧气，氧气的密度比空气的大，用向上排空气法收集，即收集装置是D。 4.【答案】 (1)物理 (2)沸点 氮气 【解析】 (1)工业上采用分离液态空气的方法制取氧气的过程中没有新物质生成，属于物理变化。 5.B 催化剂能改变化学反应速率，可以加快，也可以减慢；二氧化锰不是过氧化氢分解反应的唯一催化剂；催化剂不能改变生成物的量。 6.B 过氧化氢能分解制氧气；图示实验的研究方法是对比实验法；二氧化锰不能分解生成氧气；题中实验没有检验反应前后二氧化锰的质量和化学性质是否改变，不能证明二氧化锰是该反应的催化剂。 7.D 分解反应是由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应。 8.C 甲烷+氧气二氧化碳+水，该反应的反应物和生成物均是两种，不属于化合反应，也不属于分解反应；该反应是物质和氧气发生的反应，属于氧化反应，故应该填在c处。 能力提升全练 9.D 用高锰酸钾制取氧气需要在加热条件下进行，题图装置中发生的反应在常温下进行，因此反应仓的药品不能用高锰酸钾；使用前，若将加湿仓注满水，由于氧气不易溶于水，氧气在排出时会带出一部分水被人体吸入，造成危险；加湿仓的作用之一是使氧气比较湿润，过程中不会排出加湿仓中的水。 10.B a中氯酸钾的质量大于b中氯酸钾的质量，因而反应结束后a产生的氧气比b多；b中有催化剂，可以使氯酸钾在较低的温度下迅速地放出氧气，而a要在较高的温度下较慢地放出氧气。 11.【答案】 (1)水槽 (2)②④⑥⑦ 过氧化氢水+氧气 (3)反应放热使水汽化，瓶内水蒸气含量过高导致木条不复燃 (4)防止生成的气体逸出 【解析】 (2)实验室用过氧化氢溶液(液体)和二氧化锰(固体)制取并收集较多氧气，反应条件是常温，故应选用固液常温型发生装置，又因为氧气不易溶于水且密度比空气大，故可采用排水法或向上排空气法收集，结合题图仪器，要制取并收集较多的氧气应选用的仪器组合是②④⑥⑦。 12.【答案】 (1)AC或AE (2)C (3)湿润氧气(或观察氧气流速等) 【解析】 (1)实验室用高锰酸钾制取氧气，发生装置应选用固体加热型装置A；氧气的密度比空气大，不易溶于水且不与水反应，可用向上排空气法或排水法收集，故收集装置选用C或E装置。 (2)题图2简易供氧器中发生的反应在常温下进行，所以在供氧使用时，左瓶中可放置的药品是过氧化氢溶液和二氧化锰。 素养探究全练 13.【答案】 (1)廉价、易得 (2)①液态空气刚沸腾时蒸发出来的气体是氮气，氮气不支持燃烧 ②液氧 (3)> (4)航天员的呼吸作用 (5)abc 【解析】 (2)①液氮的沸点比液氧低，液态空气刚沸腾时蒸发出来的气体为氮气，氮气会使燃着的木条熄灭。 (3)氧气能透过分子筛，氮气不能，说明氮分子比氧分子大。 ( 1 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$