4.3 氧气的实验室制取课件---2024--2025学年九年级化学鲁教版(2024)上册

第四单元 我们周围的空气 4.3 氧气的实验室制取 学习目标 氧气的实验室制法 催化剂和催化作用 感悟新知 知识点 1 1. 试剂 过氧化氢溶液(无色液体)和二氧化锰(黑色固体)。 2. 反应原理 过氧化氢 水+ 氧气。 实验室用过氧化氢溶液制氧气 知1－讲 二氧化锰 感悟新知 3. 仪器装置(如图1 所示) 锥形瓶、分液漏斗、带导管的橡皮塞、集气瓶、水槽等。 知1－讲 A装置简单；B装置可以连续制取较多量气体，并且便于加入液体试剂；C装置可以控制反应速率。 ~~~~~~~~ 感悟新知 4. 实验步骤 (1)检查装置气密性； (2)加试剂(先向锥形瓶中加二氧化锰粉末，再向分液漏斗中加过氧化氢溶液)； (3)收集: 如图2 所示。 ①排水法：待气泡连续均 匀冒出时方可收集。 ②向上排空气法：导管伸入到接近集气瓶底部。 知1－讲 感悟新知 (4)验满 ①用排水法收集时，有较大气泡从集气瓶口冒出时，说明气体已集满。 ②用向上排空气法收集时，将带火星的木条放在集气瓶口，如果木条复燃，说明该瓶内的气体已收集满。 知1－讲 感悟新知 知1－讲 知识拓展： 常温下用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气的发生装置及特点 感悟新知 考向 实验室制取O2的原理及装置选择 题型1 从反应物选择、反应原理的角度考查氧气的实验室制取 从安全、环保、节能、简便等方面考虑，实验室制取氧气的最佳方法是( ) A. 通电使水分解：水 氢气+ 氧气 B. 过氧化氢催化分解：过氧化氢 水+ 氧气 C. 高锰酸钾加热分解：高锰酸钾 锰酸钾+ 二氧化锰+ 氧气 D. 氧化汞加热分解：氧化汞 汞+ 氧气 例1 知1－练 B 通电 二氧化锰 加热 加热 感悟新知 解题秘方：根据实验室制取气体的特点来选择，如反应条件易达到，制得的气体较纯净，环保等。 导引：通电分解水制氧气，要消耗大量的电能，成本较高；加热高锰酸钾或氧化汞制氧气，既需要消耗燃料，操作繁杂，同时还产生一些副产物，对环境造成污染。综上所述，只有B 中的方法安全、环保、节能、简便。 知1－练 感悟新知 知1－练 方法规律： 选择实验室制取气体的原理时，应考虑以下因素： 1. 反应条件：一般在常温或加热条件下进行，像高温等实验室难以达到的条件不宜选用。 2. 制取成本：宜选用廉价易得的反应物。 3. 制取气体的纯度：实验室制取的气体要求纯度较高，因此选择药品时，要求反应物中不宜有气体，生成物中只能有一种气体。 ~~~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~ ~~~~~~~~ 感悟新知 题型2 从选择制取装置的角度考查氧气的实验室制取 [中考·长春] 图4 是实验室制取气体的常用装置，回答下列问题： (1)仪器a 的名称是_______________； 例2 知1－练 试管 感悟新知 (2)实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气，并用向上排空气法收集。 ①写出此反应的文字表达式 _________________________； ②可以选择的气体制取装置是____(填“A”或“B”)和C； (3)选择气体制取装置时， 需要考虑反应物的状态、 _____________和气体的性质。 知1－练 过氧化氢 水+ 氧气 二氧化锰 B 反应条件 感悟新知 解题秘方：根据反应条件和反应物的状态来选择发生装置。 导引：(1) 由图可知， 仪器a 为试管。(2) ① 过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解为水和氧气，据此书写文字表达式；②该反应属于固液不加热型，发生装置可选B。(3)选择气体制取装置时，需要考虑反应物的状态、反应条件和气体的性质。 知1－练 感悟新知 方法提分： 解答此题可采用归纳法，气体的制取装置的选择与反应物的状态和反应条件有关。 “固－液反应，不需加热”制取气体的常见装置如图B； “固－固反应，需加热” 制取气体的常见装置如图A。 知1－练 感悟新知 题型3 氧气的收集方法及验满 图是有关氧气的收集和验满的实验操作，其中正确的是( ) 例3 知1－练 D 感悟新知 解题秘方：氧气的密度比空气大，可用向上排空气法收集，用向上排空气法收集气体时，导管应伸入到接近集气瓶底，不能放在瓶口，故A、B 均不对。氧气验满时，带火星的木条应放在集气瓶口，不能伸入瓶内，故D 正确。 知1－练 感悟新知 教你一招：1. 氧气验满时， 一定要将带火星的木条放在瓶口， 检验氧气时将带火星的木条伸入集气瓶中。2. 选择正确的收集装置时，首先根据气体的性质选择合适的收集方法，如密度比空气大且不与空气中各成分反应，可选用向上排空气法收集，然后辨别装置的正误，如用排空气法收集时，导管应伸入到接近集气瓶底部。 知1－练 感悟新知 知1－练 技巧点拨： 气体的收集方法由气体的密度和溶解性决定。难溶于水的气体可用排水法收集；若气体的密度比空气大，可用向上排空气法收集；若气体的密度小于空气密度 ，则可用向下排空气法收集。反过来也可以根据气体的收集方法来推测气体的相关性质。 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 感悟新知 知识点 催化剂与催化作用 2 知2－讲 1. 概念 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不发生变化的物质叫作催化剂。 催化剂在化学反应中所起的作用叫作催化作用。 物理性质可能改变 ~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 感悟新知 知2－讲 2. 特点 可概括为“一变两不变”。 特点 一变 改变化学反应速率，包含加快和减慢 两不变 反应前后催化剂本身的质量不变，化学性质不变 感悟新知 知2－讲 3. 证明某物质是催化剂的方法 若需证明物质A 是某反应的催化剂，可按以下思路进行实验设计： (1)称量、记录反应前A 的质量m1； (2)设计对照实验证明A 能改变该反应的反应速率； (3)反应后分离出A，并称量、记录其质量m2； (4)再取原反应物与A 混合，观察反应速率。 感悟新知 知2－讲 若m1=m2，且A 能持续改变该反应的速率，即“能改变反应速率，质量和化学性质在反应前后不变”，则为催化剂，能持续改变反应速率或化学反应前后质量不变的物质不一定是该反应的催化剂，必须同时具备两个条件的才是该反应的催化剂。 易错提醒： 1. 催化剂能改变其他物质的化学反应速率，但并不一定是加快其化学反应速率。有的反应中催化剂是减慢反应速率。 2. 催化剂只能改变化学反应速率，不能改变生成物的质量。 3. 催化剂是针对具体的反应而言的。 4. 同一个反应，可以用不同的催化剂。 感悟新知 知2－讲 感悟新知 考向 理解催化剂的概念 [中考·东莞] 实验室用过氧化氢制氧气的实验中，应加入少量二氧化锰。下列说法中正确的是(　　 ) A. 只有二氧化锰能作过氧化氢分解的催化剂 B. 二氧化锰只能作过氧化氢分解的催化剂 C. 加入二氧化锰可以增加过氧化氢分解产生氧气的质量 D. 二氧化锰能加快过氧化氢分解 D 例4 知2－练 感悟新知 解题秘方：紧扣催化剂的定义“一变两不变”来判断。 导引：过氧化氢分解的催化剂不一定是二氧化锰，其他的物质也可以作过氧化氢分解的催化剂，如硫酸铜溶液、氧化铁等，A 错误；二氧化锰也可以作其他反应的催化剂，如氯酸钾分解制取氧气，B 错误；催化剂只能改变化学反应速率，不影响生成物的质量，C 错误；二氧化锰能加快过氧化氢分解的化学反应速率，D 正确。 知2－练 学法点拨： 学习催化剂概念时，要学会抓“关键词”，如“改变” “反应前后”“质量和化学性质不变”，不能偷换概念，变成“加快”“反应中”“质量和性质”，随意改变其内涵和外延。 感悟新知 知2－练 感悟新知 知识点 3 1. 反应原理 高锰酸钾 锰酸钾+ 二氧化锰+ 氧气 2. 仪器装置 (1)仪器及用品：铁架台、试管、酒精灯、水槽、集气瓶、玻璃片、单孔橡皮塞、导管、药匙、火柴、棉花、木条等。 实验室用高锰酸钾制取氧气 知3－讲 加热 感悟新知 (2)装置： ①发生装置：该反应属于加热固态物质制取气体的反应，发生装置如图5 所示； ②收集装置：可用排水法或向上排空气法收集。 知3－讲 感悟新知 3. 实验步骤 (1)检查装置气密性。(2)将高锰酸钾装入试管中，在试管口放一团棉花后塞紧橡皮塞；(3)将装置固定在铁架台上(实验室安装仪器的步骤一般为先下后上，先左后右)；(4)点燃酒精灯加热；(5)收集气体；(6)将导管移出水面；(7)熄灭酒精灯(先将导管移出水面，后熄灭酒精灯的原因：防止因熄灭酒精灯引起试管内温度降低，气压骤然减小，水槽中的水进入试管，使热的试管炸裂)。 知3－讲 感悟新知 知3－讲 特别提醒： 1. 实验时应注意： (1) 先检查装置气密性，后装药品； (2)先预热后集中加热； (3) 先从水槽中取出导管，后熄灭酒精灯，防止水槽中的水倒流，试管炸裂。 2. 用排水法收集气体时注意两次观察好气泡。导管口气泡连续均匀放出时，开始收集；集气瓶口有较大气泡冒出时，气体收集满，停止收集。 感悟新知 考向 用固体制取氧气的方法 题型1 实验室制取氧气反应物的选择 现有下列制取氧气的方法，你认为可用于实验室制取的是( ) ①高锰酸钾 锰酸钾+ 二氧化锰+ 氧气 ②氧化汞 汞+ 氧气 ③过氧化氢 水+ 氧气 ④氯酸钾 氯化钾+ 氧气 ⑤二氧化碳+ 水 葡萄糖+ 氧气 A. ①②③ B. ③④⑤ C. ①③④ D. ②③⑤ C 例5 知3－练 加热 加热 二氧化锰 二氧化锰 加热 光 叶绿体 31 感悟新知 导引：实验室可以用高锰酸钾、过氧化氢溶液(二氧化锰作催化剂)、氯酸钾和二氧化锰的混合物分别在一定的条件下制取氧气；②中生成的汞是一种易挥发的有毒物质，实验室不宜选用；⑤中虽然反应物廉价易得，但该反应进行缓慢，条件复杂，且反应物中含有二氧化碳气体，制得的气体不纯净，也不适用于实验室制取气体。故①③④适合实验室制取氧气。 知3－练 感悟新知 教你一招：比较实验室制取氧气的三种原理，从安全、环保、节能、操作简便等方面考虑，最佳方案应是用过氧化氢分解产生氧气。该反应只需加催化剂就可在常温条件下进行，操作简便，节约能源，生成物为水和氧气，无污染。 知3－练 感悟新知 知3－练 方法规律： 实验室制取气体时，应考虑以下因素： 1. 反应条件：一般在常温或加热条件下进行。 2. 制取成本：宜选用廉价易得的反应物。 3. 制取气体的纯度：实验室制取的气体要求纯度较高，因此选择药品时，要求反应物中不宜有气体，生成物中只能有一种气体。 ~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~~~ 感悟新知 知3－练 4. 对环境的影响：以无污染为宜。 5. 操作简便：如常温下进行的反应比加热条件下进行的反应操作更简便。 ~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~ 感悟新知 题型2 制取氧气的操作注意事项 [中考·江西] 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 例6 知3－练 36 感悟新知 解题秘方：解答此类题目应采用标准对照法，即对照规范的实验操作，找出图示中的错误之处。 导引：刚加热时排出的气体很大一部分是试管和导管中的空气，故加热后不能立即收集气体，应等气泡连续均匀冒出时再开始收集，故B 错；收集满氧气后应在水槽中盖好玻璃片，再移出水面，故C 错；实验结束时应先将导管从水槽中取出，再熄灭酒精灯，防止水倒吸引起试管炸裂，故D 错。 知3－练 误区警示： 制取氧气操作中的常见错误: 1. 不检查气密性，直接装药品； 2. 加热时，不预热直接固定在药品部位加热； 3. 导管口一有气泡产生就开始收集气体； 4. 实验结束时，先熄灭酒精灯，后将导管移出液面； 5. 热的试管未冷却就清洗。 感悟新知 知3－练 感悟新知 题型3 用固体制取氧气的装置选择及操作步骤 [改编·金华] 实验室提供H2O2 溶液、MnO2 和KMnO4三种药品及如图6 所示装置。 (1)根据提供的药品，写出一种实验室制取O2 的文字表达式_______________________________________________ _________________________________________________； 例7 知3－练 过氧化氢 水+ 氧气( 或高锰酸钾 锰酸钾+ 二氧化锰+ 氧气) 加热 二氧化锰 39 感悟新知 (2)从环保、节能、简便等角度考虑，应选择的发生装置为_________； (3)选择装置B 和C 制取氧气的主要步骤有：①将导气管移出水槽；②加热；③装药品；④收集；⑤熄灭酒精灯；⑥检查装置气密性。正确的操作顺序为_______________。 知3－练 A ⑥③②④①⑤ 40 感悟新知 导引：(1)根据反应物、生成物和反应条件书写文字表达式；(2)根据反应的条件、反应物的状态及特定要求选择发生装置；(3)选择装置B 和C 制取氧气的主要步骤有：⑥检查装置气密性；③装药品；②加热；④收集；①将导气管移出水槽；⑤熄灭酒精灯。 知3－练 感悟新知 知3－练 活学巧记： 气体的制取装置的选择与反应物的状态和反应条件有关；气体的收集装置的选择与气体的密度和溶解性有关。 “固－液反应,不需加热”制取气体的常见装置如图7所示； “固－固反应 ，需加热”制取气体的常见装置如图8所示。 课堂小结 原理、装置、步骤等 催化剂 氧气的实 验室制取 $$