2.3.1 制取氧气的原理和方法（提升练）

原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 2.3.1 制取氧气的原理和方法 基础巩固 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．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 2．（2024·广东·中考真题）实验室制取氧气，下列操作、试剂和装置选择不合理．．．的是（ ） A．选择试剂 B．检查气密性 C．发生装置 D．收集装置 【易错】3．（2024·吕梁三模）规范的操作是实验成功的关键。在用高锰酸钾制取氧气的 实验中，下列操作的先后顺序正确的一项是（ ） A．先将试剂装入试管，再检查装置气密性 基础巩固 能力提升 素养拓展 模块导航 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 2 B．先使试管均匀受热，再对准试剂部位加热 C．先将装满气体的集气瓶移出水槽，再盖上玻璃片 D．实验结束后先熄灭酒精灯，再将导管移出水面 4．如图是实验室用过氧化氢制取氧气的装置，下列说法正确的是（ ） A．实验开始时一有气泡产生就将导气管伸入集气瓶口 B．排水法收集氧气，事先将集气瓶内装满水，盖上玻璃片，将集气瓶倒扣到水槽中 C．加试剂时，先通过长颈漏斗加入过氧化氢，再用药匙把二氧化锰装入锥形瓶，塞紧橡胶 塞 D．集气瓶口有大气泡冒出时，迅速将集气瓶正放在桌面上，再盖上玻璃片 5．某小组用高锰酸钾制取氧气。下图是实验室中常见仪器，回答下列问题。 (1)仪器①的名称是 。 (2)高锰酸钾制取氧气的文字表达式为 。组装氧气的收集装置，可选用 (填序号)。 (3)某同学用排水法收集氧气时，发现水槽中的水变红了，可能是未使用 (填实验用品 名称)。若该同学收集的氧气不纯，原因可能是 (写出 1点即可)。 能力提升 6．实验室用一定质量的高锰酸钾制取干燥的氧气，应选择的发生装置和收集装置是（ ） 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 3 A．①⑤ B．②④ C．①④ D．②③ 7．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试剂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 8．一氧化氮是汽车尾气中的一种大气污染物，它是无色气体，难溶于水、密度比空气略大， 在空气中能与氧气迅速反应生成红棕色的二氧化氮。在实验室中，收集一氧化氮时可选用 的收集方法是（ ） A．排水集气法 B．向上排空气集气法 C．向下排空气集气法 D．排水集气法或向上排空气集气法 9．用如图装置进行氧气的制取、收集和验满实验，并利用传感器和数据采集器测定木条燃 烧情况，记录如下表。下列说法不正确的是（ ） 集气瓶中氧气的体积分数 28.9% 36.8% 44.7% 52.6% 带火星木条的状况 微亮 亮 很亮 复燃 A．采用分液漏斗可以控制试剂的流速和用量，节约试剂 B．若木条微亮，则瓶内体积分数最大的气体是氮气 C．当瓶口的木条复燃，说明氧气已经集满，收集到了纯净的氧气 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 4 D．该实验说明要收集较纯净氧气，需在木条复燃后再通入一会儿氧气 10．实验室常利用高锰酸钾制取氧气。下列各物理量随加热时间的变化关系图中，正确的 是（ ） A． B． C． D． 11．某兴趣小组同学阅读产品标签发现某市售卖的高锰酸钾纯度高达 99.5%，含水量可以 忽略不计。小组同学设计了直立型装置制取氧气，并与传统装置相比较，分别放入 5 g高 锰酸钾，用同一酒精灯分别加热，每组进行五次实验后取平均值记录如下，关于此实验的 说法错误的是（ ） 装置类型 收集一瓶气体所需时间 反应生成氧气总体积 直立型 39.24 s 552 mL 传统型 52.22 s 456 mL A．直立型装置不需要放棉花的原因是冷凝水不会回流 B．直立型装置比传统型装置效率更高 C．用排水法收集氧气，若选用直立型装置实验，结束后应先将导管从水槽中移出 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 5 D．传统型氧气总体积低，是因为高锰酸钾有部分被吹到试管口，未发生分解 12．如图是工业上制取液氧的流程图，请回答下列问题。 （1）除去灰尘后的洁净空气属于 （填“纯净物”或“混合物”）。 （2）流程中横线上应填写的物质是 。 （3）利用液氧和液氮的 不同，通过冷却、加压、蒸馏，将液氧和氮气等分离。 （4）写出工业制氧气的优点 （写一条）。 13．如图是气体制取的部分实验装置，请回答下列问题。 (1)装置 B中仪器 a的名称是 。 (2)实验室用高锰酸钾制取并收集一瓶较纯净的 O2，应选用的装置组合是 (填字 母序号)。 (3)检验集气瓶内收集的气体是否为氧气的方法是 。 (4)若用装置 F收集一瓶 CH4，气体应从 (填“b”或“c”)端通入。 素养拓展 14．某兴趣小组在跨学科实践课上制作了一台简易化学“制氧机”，如图 1所示，该制氧机 通过 A、B两种物质产生氧气，其中 A是过碳酸钠白色固体，B是二氧化锰黑色粉末。过 碳酸钠（2Na2CO3•3H2O2）加水溶解会分解生成碳酸钠和过氧化氢。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 6 ​ 用该制氧机制氧时，在反应仓中加入适量水，再先后加入过碳酸钠和二氧化锰，反应仓内 有黑色粉末翻腾，变得浑浊，仓壁变得温热，过滤仓底部导气管口有气泡冒出。 （1）反应仓中过氧化氢生成氧气的文字表达式是 ，过滤仓中的水除 了有过滤杂质提纯氧气的作用外，还可以起到的作用是 （填序号）。 A.可以通过气泡观察氧气生成的速率 B.降低氧气温度 C.加快氧气的生成 （2）验证过滤仓导出的气体是氧气的方法： 。 （3）如果在实验室用过碳酸钠、二氧化锰、水制取氧气，从图 2中可选用的气体发生装置 是 （填装置序号，下同），收集装置是 。 15．某校化学兴趣小组的同学根据实验室提供的仪器和药品，在老师的指导下从如图中选 择装置进行了氧气的制备实验。 （1）写出 A图中任一玻璃仪器的名称和它的用途： ， 。 （2）甲同学用高锰酸钾制取氧气，选用的发生装置是 （填标号），反应的文字表 达式为 。 （3）乙同学用 B装置制取氧气，反应的文字表达式为 ，若用装 满水的 F装置收集氧气，氧气从 （填“a”或“b”）通入。 （4）实验室可用锌粒和稀盐酸在常温下制取氢气，应选择的发生装置是 （填标 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 7 号，从 A～E 中选，下同），氢气难溶于水，密度比空气小，收集较纯净的氢气最好选择 装置 ，用该方法收集的氢气若不纯，其原因可能是 。 （5）丙同学称取一定质量的高锰酸钾固体放入大试管中，将温度控制在 250℃加热制取氧 气。实验结束时，乙同学发现用排水法收集到的氧气大于理论产量。针对这一现象，同学 们进行了如下探究： 【提出猜想】猜想Ⅰ：反应生成的二氧化锰分解出氧气； 猜想Ⅱ：反应生成的锰酸钾分解放出氧气； 猜想Ⅲ：反应生成的锰酸钾和二氧化锰分解都放出氧气。 【实验验证】同学们分成两组，分别进行下列实验： 第一组同学取一定质量的二氧化锰，在 250℃条件下加热一段时间，冷却后测得二氧化锰 的质量不变，则猜想 错误；第二组同学取锰酸钾在 250℃条件下加热，没有用 测定质量的方法得出了猜想Ⅱ正确的结论。该组同学选择的实验方法是 。 【拓展延伸】实验发现，氯酸钾固体加热制取氧气的反应速率很慢，但如果将高锰酸钾固 体与氯酸钾固体混合加热，则氯酸钾的分解速率大大加快。结合图请你谈谈高锰酸钾在氯 酸钾分解过程中的作用 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 2.3.1 制取氧气的原理和方法 答案解析 基础巩固 1．【答案】A 【解析】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，描述错误； B.分离液态空气法制氧气是根据各成分气体的沸点不同加以分离，描述正确； C.液氮的沸点低于液氧的沸点，因此先收集到氮气，描述正确； 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，描述正确。 故选 A。 2．【答案】C 【解析】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。 3．【答案】B 【解析】A.先检查装置的气密性，再将试剂装入试管，防止因装置漏气而浪费试剂，故说 法不正确； B.加热时，先对试管进行预热，再对准试剂部位进行加热，防止试管因受热不均而炸裂， 故说法正确； C.用排水法收集氧气后，用玻璃片将瓶盖好后，移出水面正放在桌子上，故说法不正确； D.实验完毕，应先把导管移出水面，然后再熄灭酒精灯，可防止水倒吸，炸裂试管，故说 法不正确。 故选 B。 4．【答案】B 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 2 【解析】A.当导气管口有均匀连续的气泡冒出时，将导气管口伸入瓶口，用排水法收集所 产生的气体，此选项错误； B.排水法收集氧气，事先将集气瓶内装满水，盖上玻璃片，将集气瓶倒扣到水槽中，取走 玻璃片，此选项正确； C.加试剂时，先用药匙把二氧化锰装入锥形瓶，塞紧橡胶塞，后通过长颈漏斗加入过氧化 氢，此选项错误； D.当集气瓶中水全部被气体排出后，用玻璃片盖住瓶口后放置在桌上，此选项错误。 故选 B。 5．【答案】（1）烧杯 （2）高锰酸钾 锰酸钾+二氧化锰+氧气 ②④⑤或③⑤ （3）棉花 未等气泡连续均匀冒出就开始收集 【解析】（1）由图可知，仪器①的名称是烧杯； （2）高锰酸钾受热分解为锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的文字表达式为：高锰酸钾 锰酸钾+二氧化锰+氧气；氧气密度比空气大，可用向上排空气法收集，可用③⑤ 组装，氧气不易溶于水，可用排水法收集，可用②④⑤组装； （3）用排水法收集氧气时，发现水槽中的水变红了，说明高锰酸钾通过导管进入水槽，溶 于水，故可能是未使用一团棉花放在试管口，导致固体粉末随气流通过导管进入水槽； 该同学使用排水法收集氧气不纯，可能未等气泡连续均匀冒出就开始收集气体，导致氧气 中混有开始排出的装置内的空气。 能力提升 6．【答案】C 【解析】高锰酸钾制取干燥的氧气，需要加热，高锰酸钾为固体，所以选择固固加热型发 生装置；干燥的氧气所以用向上排空气法来收集；即①④。 故选 C。 7．【答案】C 【解析】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试剂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； 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 3 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。 8．【答案】A 【解析】一氧化氮密度比空气略大，在空气中能与氧气迅速反应生成红棕色的二氧化氮， 则不能用排空气法收集，一氧化氮难溶于水，收集装置选排水法，故选 A。 9．【答案】C 【解析】解：A.采用分液漏斗可以节约试剂、控制添加试剂速度进而控制反应速率，故 A 正确； B.若木条微亮，则氧气体积分数 28.9%，瓶内体积分数最大的气体是氮气，故 B正确； C.瓶口的木条复燃，说明氧气已经集满，但不一定是收集到了纯净的氧气，故 C错误； D.木条复燃时氧气体积分数只有 52.6%，故该实验说明要收集较纯净 O2，需在木条复燃后 再通入一会儿 O2，故 D正确。 故选 C。 10．【答案】C 【解析】A.高锰酸钾需要加热一段时间达到分解的温度时才开始分解产生氧气，并不是开 始加热就产生氧气，故 A图像错误； B.加热一段时间后，高锰酸钾开始分解，固体质量开始减少，一直到高锰酸钾完全分解， 反应结束后固体不再改变，最后剩余固体的质量不为零，故 B图像错误； C.刚开始加热高锰酸钾未分解时，固体只有高锰酸钾这一种物质，当高锰酸钾开始分解后， 固体为高锰酸钾、锰酸钾和二氧化锰三种固体物质，当高锰酸钾完全分解会，固体为锰酸 钾和二氧化锰两种固体物质，故 C图像正确； D.高锰酸钾在加热的条件下分解为锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应过程中固体的质量不断 减少直到高锰酸钾完全分解为止，才不再改变，故不符合题意。 故选 C。 11．【答案】A 【解析】A.直立型装置不需要放棉花的原因是固体粉末不会被气流带到管口，选项错误； B.由题中信息，直立型装置收集一瓶气体所需时用时短，反应生成氧气总体积大，所以直 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 4 立型装置比传统型装置效率更高，选项正确； C.用排水法收集氧气，若选用直立型装置实验，结束后也应先将导管从水槽中移出，避免 水被倒吸，选项正确； D.传统型氧气总体积低，是因为部分高锰酸钾粉末会随着氧气流被吹到试管口，未发生分 解，选项正确。 故选 A。 12．【答案】（1）混合物；（2）稀有气体；（3）沸点；（4）原料廉价易得（合理即可） 【解析】（1）除去灰尘后的洁净空气中含有氮气、氧气、稀有气体等其他成分，属于混合 物。 （2）根据空气成分分析，可知横线上应填写的物质是稀有气体。 （3）可以利用液氧和液氮的沸点不同，通过冷却、加压、蒸馏，将液氧和氮气等分离。 （4）工业以空气为原料制取氧气，优点为原料廉价易得等。 13．【答案】(1)锥形瓶 (2)AE (3)将带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，说明气体是氧气 (4)b 【解析】（1）由图可知，仪器 a是锥形瓶。故填：锥形瓶。 （2）实验室用高锰酸钾制取氧气，属于固、固加热型，选择的发生装置为 A，氧气的密度 比空气大，不易溶于水，可采用向上排空气法或排水法收集，采用排水法收集气体较纯净， 选择的收集装置为 E。故填：AE。 （3）氧气具有助燃性，检验集气瓶内收集的气体是否为氧气的方法是将带火星的木条伸入 集气瓶内，若木条复燃，说明气体是氧气。故填：将带火星的木条伸入集气瓶内，若木条 复燃，说明气体是氧气。 （4）甲烷的密度比空气小，可采用向下排空气法收集，若用装置 F收集一瓶 CH4，气体应 从 b端通入。故填：b。 素养拓展 14．【答案】（1）过氧化氢 水+氧气；AB； （2）在导管口放一根带火星的木条，若木条复燃，证明为氧气； （3）B；CE 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 5 【解析】（1）反应仓中过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下生成水和氧气，文字表达式 为过氧化氢 水+氧气，过滤仓中的水除了有过滤杂质提纯氧气的作用外，还可 以起到的作用是可以通过气泡观察氧气生成的速率、降低氧气温度，故选：AB； （2）氧气能使带火星的木条复燃，故验证过滤仓导出的气体是氧气的方法：在导管口放一 根带火星的木条，若木条复燃，证明为氧气； （3）在实验室用过碳酸钠、二氧化锰、水制取氧气的反应物状态是固体和液体，反应条件 是常温，则应选 B固液反应常温型装置，因为氧气密度比空气大，且不易溶于水，所以收 集装置可以是 CE。 15．【答案】（1）酒精灯；加热或提供热量； （2）A；高锰酸钾 锰酸钾+二氧化锰+氧气； （3）过氧化氢 二氧化锰 水+ 氧气；a； （4）B；E；集气瓶未预先装满水（或导管口一有气泡就收集）； （5）Ⅰ和Ⅲ；把带火星的木条伸入试管中，木条复燃；高锰酸钾分解产生的二氧化锰对氯 酸钾分解起催化作用 【解析】（1）A中的玻璃仪器有酒精灯、试管、导气管，其中酒精灯可用于加热或提供热 量，试管作反应容器，导气管可用于导气。 （2）高锰酸钾制取氧气的反应为加热固体的反应，发生装置选 A；加热高锰酸钾生成锰酸 钾、二氧化锰和氧气，反应的文字表达式为：高锰酸钾 锰酸钾+二氧化锰+氧气。 （3）B装置为固液常温装置，适用于过氧化氢制取氧气，过氧化氢在二氧化锰催化作用下 生成水和氧气，反应的文字表达式为：过氧化氢 二氧化锰 水+ 氧气；氧气密度比水小，若 用装满水的 F装置收集氧气，氧气从 a口通入。 （4）实验室是用锌粒和稀硫酸在常温下反应制氢气的，氢气难溶于水，密度比空气的密度 小，因此可以用排水法和向下排空气法收集，排水法收集的氢气比较纯净；用该方法收集 的氢气若不纯，其原因可能是：没有等到气泡连续均匀地冒出就收集或集气瓶中的水没有 装满等。 （5）由于冷却后测得二氧化锰的质量不变，则说明二氧化锰没有参与反应，则猜想Ⅰ和Ⅲ 错误；氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，则可通过证明氧气的产生而证明，即把 带火星的木条伸入试管中，木条复燃；高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，二氧 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 6 化锰能做氯酸钾分解的催化剂。