2.3制取氧气(第二课时）-2024-2025学年人教版（2024）九年级化学上册课件

课题3 制取氧气 人教版九年级化学同步教学课件 第二单元 空气和氧气 第二课时 制取氧气（二） 新课引入 鱼池缺氧，造成大量鱼死亡渔民损失10万余元。 怎么增加鱼池中的含氧量呢？ 通常用过氧化氢来增加鱼池中的含氧量。 [主要成分]过氧化氢[含量规格]15% [作用与用途] 本品在分解过程中释放出活泼的新生态氧，用于养殖池塘的增氧，药性温和，使用方便，分解快，无残留，绿色环保。 [用法与用量] 用法:将本品以1000倍水稀释后直接泼洒于养殖池塘中。 用量:每亩水深1米用本品100~150ml，病情严重可加量使用。 1.了解分解过氧化氢(H2O2)溶液制氧气反应中二氧化锰的催化作用。 3.学会加热氯酸钾(KClO3)和二氧化锰(MnO2)的混合物制氧气方法。 2.学会分解过氧化氢(H2O2)溶液制氧气方法。 一. 分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的作用 1. 探究实验 ①在试管中加入5mL5%过氧化氢溶液，把带有火星的木条插入试管，观察现象。 ②向上述试管中加入少量二氧化锰，把带有火星的木条插入试管，观察现象(如图)。 ③待上述试管中没有现象发生时，重新加入过氧化氢溶液，并把带有火星的木条插入试管，观察现象。待试管中又没有现象发生时，再重复上述操作，观察现象。 （1）. 实验步骤 实验编号 现象 分析 ① ② ③ 带火星的木条不复燃 常温下过氧化氢溶液分解很慢，放出的氧气少，不足以使带火星的木条复燃。 加入二氧化锰后，带火星的木条复燃 二氧化锰加速了过氧化氢溶液的分解，放出的氧气能使带火星的木条复燃。 重新加入过氧化氢溶液，带火星的木条复燃。 氧气是过氧化氢产生的，二氧化锰只起加快产生氧气的作用。 二氧化锰能加快过氧化氢制氧气的速率，二氧化锰本身未见变化. (2).实验现象与分析： 3.实验结论： （1）、过氧化氢溶液与二氧化锰反应时，二氧化锰是不是一种反应物？ （2）、二氧化锰到底是一种什么物质？它在这里起什么作用？ 实验证明：二氧化锰不是反应物，它只是加快了过氧化氢分解出氧气的速度。 二氧化锰是该反应的催化剂,起了催化作用。 二、实验室分解过氧化氢制氧气 2.药品： 1.反应原理： 过氧化氢 水 + 氧气 二氧化锰 过氧化氢 二氧化锰 分液漏斗 锥形瓶 导管 长颈漏斗 3.发生装置 固体和液体反应不需要加热制取气体的装置 使用长颈漏斗时，长颈漏斗的末端必须插入液体中，防止生成的气体从长颈漏斗口逸出，所以必须液封（分液漏斗就不必）。 4.收集装置 排水法 向上排空气法 （2）.检查装置的气密性： （1）.连接好仪器； （4）.气泡连续均匀冒出时收集气体。 （3）.向锥形瓶中加入二氧化锰固体，塞好带有长颈漏斗（或分液漏斗）和导管的橡皮塞，向长颈漏斗中加入过氧化氢溶液； 夹紧弹簧夹，向长颈漏斗内加水 （至形成水柱，一段时间后，水 柱不下降，则气密性良好。）或形成一段稳定的水柱，则气密性良好。 5.操作步骤： （1）.排水法：集气瓶口有气泡冒出 （2）.向上排空气法：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 6. 验满与检验 (1).装药品时，先向锥形瓶中加入二氧化锰，后向长颈漏斗中加过氧化氢. (2).长颈漏斗的下端应该伸入液面以下，防止生成的气体从长颈漏斗中逸出. (3).长颈漏斗可用分液漏斗代替，这样可以控制反应速率，还可用注射器； (4).导管只需略微露出双孔橡皮塞。 2.药品： 1.反应原理： 氯酸钾 氯化钾 + 氧气 二氧化锰 氯酸钾 三.加热氯酸钾(KClO3)和二氧化锰(MnO2)的混合物 白色颗粒状粉末 仪器安装顺序：自下而上，从左到右 注意事项： 加热固体时，试管口略向下倾斜 等气泡连续均匀冒出时开始收集 铁夹夹在试管的中上部 药品平铺于试管底部 要先预热再用酒精灯外焰加热 导管刚露 出胶塞 3、发生装置： 固体物质加热制取气体的装置 4. 收集装置 排水集气法或向上排空气法 排水法： 向上排空气法： 氧气难溶于水的气体且不与水发生反应 氧气的密度比空气大的气体 纯度高不干燥 干燥纯度不高 5.操作步骤 （1）.连接仪器，检查装置的气密性 查 装 定 点 收 离 熄 （7）.熄灭酒精灯 （2）.装入药品 （3）.将试管固定在铁架台上 （4）.用酒精灯先预热再给药品固定加热 （5）.等气泡连续均匀冒出时，开始收集气体 （6）.实验结束时，将导管撤出水面 茶庄定点收利息 注意“先后” 注意“先后” （1）.排水法：集气瓶口有气泡冒出 （2）.向上排空气法：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 6. 验满与检验 （2）、铁夹应夹在距试管口1/3处； （3）、试管口应略向下倾斜； （4）、导气管伸入试管不能太长； （5）、用向上排空气法收集气体时，导气管要伸入集气瓶底？ （6）、用排水法收集结束时先撤导管再停止加热？ （防止冷凝水倒流炸裂试管） （便于气体导出） （目的排尽装置内空气） （防止因压强减小，水倒吸入试管内，引起试管炸裂） （1）、药品要平铺在试管底部以使其均匀受热； 注意事项： 实验室制氧气的三种方法的比较 ‌（1）加热高锰酸钾‌： 优点：不需要催化剂就能较快的生成氧气，反应速率适中，危险小。 缺点：制取等质量的氧气所需的高锰酸钾质量最多，原料利用率低，且需要加热，操作不当容易引起试管炸裂，固体废弃物对环境有负面影响。 ‌（3）加热氯酸钾（使用二氧化锰作为催化剂）‌： 优点：氧元素利用率高，分解过程中无粉末飞扬。‌1 缺点：原料价格高，反应装置复杂，操作不当容易引起试管炸裂，固体废弃物对环境有负面影响，制取的氧气中混有较多氯气而有异味。 （2）过氧化氢分解（使用二氧化锰作为催化剂）‌： 优点：不需要加热就能生成氧气，反应时两种药品可以分放在不同容器中，通过控制液体的滴入速率控制反应速率，可以使反应随时发生或停止，产物是水，对环境无害。 缺点：氧元素利用率低。‌ 经典例题 例1.二氧化锰在双氧水分解制取氧气的反应中，所起的作用是（　　） A．增加氧气的质量 B．节省双氧水的质量 C．提高氧气的质量 D．使双氧水迅速分解放出氧气 【解析】二氧化锰在双氧水分解制取氧气的反应中只是加快双氧水的分解速率，而本身的化学性质和质量在化学反应前后都不变，不会增加或提高氧气的质量，也不会节省双氧水的质量。 故选：D。 D 例2.15%的H2O2溶液在二氧化锰催化作用下会剧烈反应产生O2．实验室欲利用15%的H2O2溶液制取O2，则下列装置中，仪器选择和药品放置最合理的是（　　） A. B. C. D. 【解析】实验室利用15%的H2O2溶液制取O2，反应速率较快，选择的制取装置应能控制反应的速率。A、图中装置不能控制反应速率，故选项错误。B、15%的H2O2溶液与二氧化锰混合，反应速率较快，不能通过滴加水的方法控制反应速率，故选项错误。C、15%的H2O2溶液与二氧化锰混合，反应速率较快，不能通过加水的方法控制反应速率，故选项错误。D、图中所示装置能控制15%的H2O2溶液滴加的速率，从而控制反应的速率，故选项正确。故选：D。 D 例3.用氯酸钾加热制氧气时，错把高锰酸钾当二氧化锰混入，其结果是（　　） A．速率加快，生成氧气量不变 B．速率加快，生成氧气增多 C．生成氧气的质量不变 D．不生成氧气 【解析】A、高锰酸钾可分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，所以生成氧气的质量与单纯加热氯酸钾相比，质量要增加，同时由于产生了二氧化锰，能够加快化学反应速率，故A错误； B、高锰酸钾可分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，所以生成氧气的质量与单纯加热氯酸钾相比，质量要增加，同时由于产生了二氧化锰，能够加快化学反应速率，故B正确；C、高锰酸钾分解生成氧气，生成氧气质量增加，故C错误； D、氯酸钾和高锰酸钾都能够分解生成氧气，故D错误。故选：B。 B 例4.将氯酸钾、二氧化锰、高锰酸钾的混合物装入试管并充分加热，反应完成后试管中残渣中物质有（　　） A．1种 B．2种 C．3种 D．4种 【解析】将氯酸钾、二氧化锰、高锰酸钾的混合物充分加热就是KClO3与KMnO4完全分解，剩余的就是KCl，K2MnO4和MnO2，故选：C。 C 例5.某化学兴趣小组用如图所示的装置来制取干燥的氧气，并测定产生的氧气体积。装置气密性良好，图I中的锥形瓶内盛有过氧化氢溶液，燃烧匙内装有二氧化锰，燃烧匙可以上下移动，干燥管内装有干燥剂。下列说法正确的是（　　） A．将装置I分别与装置Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ连接，均能达到实验目的 B．实验中，只须将装有二氧化锰的燃烧匙上提，离开过氧化氢溶液的液面，反应即可停止 C．若用装置Ⅲ收集氧气，可将带火星的木条伸入瓶中验满 D．若用装置Ⅳ测量生成氧气的体积，集气瓶上方原有的空气对测量结果无影响 D 【解析】实验的目的是制取干燥的氧气丙测定氧气的体积，需要通过干燥然后利用水等体积排除进行体积的测定，所以对应的装置为I连接IV。A、将装置I分别与装置Ⅱ只能收集到湿润的氧气，且不能测定体积，与Ⅲ相连收集氧气干燥，但是也没法测定体积。所以错误。B、实验中，只须将装有二氧化锰的燃烧匙上提，离开过氧化氢溶液的液面，反应是速率减慢而非反应即可停止。错误。C、验满应该在集气瓶口部进行，而非插入瓶内。错误；D、由于进入的氧气和排出的水的体积相等，所以集气瓶上方的空气不会对结果产生影响。正确。故选：D。 例6．过氧化氢溶液在二氧化锰作催化 剂的条件下能迅速分解，分液漏斗可 以通过调节活塞控制液体的滴加速度， 请根据如图回答以下问题： （1）分液漏斗中应放入的物质是 ___________，锥形瓶中应放入的物质是______________． （2）要收集一瓶纯净的氧气，应选择装置_________（填字母）． （3）某同学观察到锥形瓶内有大量气泡时，开始用B装置收集氧气，过一段时间后用带火星的木条伸入瓶口、瓶中和瓶底，都未见木条复燃．其原因是____________________________________________． （4）若操作正确，采用排空气法收集氧气，检验氧气是否已经集满的方法是_____________________________________________________.　 　 【解析】（1）过氧化氢溶液是液体，分液漏斗中应放入的物质是过氧化氢溶液；二氧化锰是固体，锥形瓶中应放入的物质是二氧化锰． （2）用排水法收集的气体比较纯净，氧气不易溶于水，要收集一瓶纯净的氧气，应选择装置D．（3）发生装置漏气、集气瓶破损时，收集的氧气不纯或收集不到氧气，用带火星的木条伸入瓶口、瓶中、瓶底时，带火星的木条不能复燃．（4）若操作正确，采用排空气法收集氧气，检验氧气是否已经集满的方法是将带火星的木条放在集气瓶口，观察木条是否复燃． 【答案】（1）过氧化氢溶液；二氧化锰；（2）D；（3）装置漏气等；（4）将带火星的木条放在集气瓶口，观察木条是否复燃．   制取氧气 加热氯酸钾制取氧气 药品及原理 仪器及装置 实验步骤及注意事项 收集及验满方法 课堂小结 过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的作用 分解过氧化氢制取氧气 药品及原理 仪器及装置 收集及验满方法 实验步骤及注意事项 随堂练习 1.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．加热分解氧化汞 B．过氧化氢催化分解 C．高锰酸钾加热分解 D．加热氯酸钾和二氧化锰的混合物 B 【解析】A、氧化汞加热分解，需要加热，消耗能源，不简便，不安全，故错误；B、过氧化氢催化分解，常温即可进行，节能，简便，生成水，无污染，故正确。C、高锰酸钾加热分解，需要加热，消耗能源，不简便，不安全，故错误；D、加热氯酸钾和二氧化锰的混合物，需要加热，消耗能源，不简便，不安全，故错误。故选：B。 2.在实验室分别用过氧化氢和氯酸钾为原制取氧气，其相同点是（　　） A．反应都不需要加热 B．所需仪器相同 C．实验操作步骤相同 D．均可用二氧化锰作催化剂 【解析】A．过氧化氢分解制取氧气，属于固、液常温型；氯酸钾制取氧气，属于固、固加热型，故A错误；B．过氧化氢制取氧气不需要酒精灯，氯酸钾制取氧气，需要酒精灯，故B错误；C．实验操作步骤并不完全相同，故C错误；D．两个反应均可用二氧化锰作催化剂，故D正确。故选：D。 D A 【解析】A、用排水法收集氧气时，加热前，将集气瓶注满水，用玻璃片盖着倒立在盛水的水槽中，故A正确；B、用排水法收集氧气时，当气泡均匀连续地放出时，才开始收集氧气，不能先将导管口移入集气瓶，再开始加热，故B错误；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C错误；D、氧气收集完毕，如果先将酒精灯熄灭，则试管内压强变小，水会沿导管倒流进试管，故D错误。故选：A。 3.实验室用如图所示装置制取氧气，下列实验操作正确的是（　　） A．加热前，将集气瓶注满水，用玻璃片盖着倒立在盛水的水槽中 B．先将导管口移入集气瓶，再开始加热 C．收集O2后，将集气瓶移出水槽，然后盖上玻璃片 D．停止加热时，先熄灭酒 4.某兴趣小组要收集一瓶（100mL）含氧气的体积分数约为38%的气体，收集气体的装置如图。方法是：在100mL集气瓶里装满水，塞紧胶塞并关闭活塞b，打开活塞a通入氧气，把瓶里的水 排入量筒，当量筒内的水达到设定的体积后立即关闭 活塞a，然后打开活塞b通入空气，把瓶里的水全部排 入量筒。氧气的体积和通入空气的体积大约是（　　） A．40mL和60mL B．25mL和75mL C．22.5mL和77.5mL D．38mL和62mL 【解析】本题要考虑空气中也有氧气，氧气约占空气总体积的五分之一；设通入氧气后量筒内水的体积为x， [x+（100mL﹣x）×1/5]/100mL×100%═38% 解得x═22.5mL，所以通入空气的体积为77.5mL。故选：C。 C 5.实验室用氯酸钾制取氧气时有如下操作步骤：①加热②检查装置的气密性③装药品④用排水集气法收集⑤从水槽中取出导气管⑥熄灭酒精灯⑦连接仪器，其中操作顺序正确的是（　　） A．①⑦③②⑤④⑥ B．⑦②③①④⑤⑥ C．⑤⑦③②①④⑥ D．⑦③①②④⑥⑤ 【解析】解：根据实验室用高锰酸钾制取氧气时操作步骤：连→查→装→定→点→收→移→熄，可知操作顺序正确的是⑦②③①④⑤⑥；故选：B。 B 6.下图是“用过氧化氢制取氧气”实验的主要操作步骤:检查装置气密性,加入药品,收集气体,验满.其中正确的是（　　） A. B. C. D. A 【解析】A、检查装置气密性的方法：把导管的一端浸没在水里，双手紧贴容器外壁，若导管口有气泡冒出，装置不漏气，图中所示操作正确。 B、向试管中倾倒液体药品时，瓶塞要倒放，标签要对准手心，瓶口紧挨，图中所示操作错误。C、氧气密度比空气的大，收集氧气可用向上排空气法，导管应伸入集气瓶的底部，以利于空气的排出，图中所示操作错误。D、检验氧气是否收集满时，应将带火星的木条放在集气瓶口，不能伸入瓶中，图中所示操作错误。故选：A。 7.如图所示，过氧化氢（H2O2）在催化剂二氧化锰的作用下，迅速分解放出大量氧气．下列现象正确 的是（　　） A．气球缩小，红墨水左移 B．气球缩小，红墨水右移 C．气球不变，红墨水右移 D．气球胀大，红墨水左移 【解析】过氧化氢在催化剂二氧化锰的作用下，迅速分解放出大量氧气，则瓶内的压强变大，充气的气球缩小，红墨水向左移动，观察选项，故选B. B 8.某学生学习了双氧水制氧气的实验后，想起自己家里也有一瓶消毒用双氧水，由于标签已部分受损无法判断其是否变质，所以他将该瓶溶液带到学校，进行了如图所示的研究。试回答： （1）放入二氧化锰的作用是_______。 （2）如果该溶液未变质，应该观察到的现象是_________，若不能观察到上述现象，说明该瓶双氧水已经变质成__________。 （3）将未过期的这种双氧水滴在伤口上，会迅速出现大量气泡，你认为该气体可能是___________。 （4）通过以下两种操作都可以产生氧气： ①把二氧化锰加入装有过氧化氢溶液的试管中； ②把过氧化氢溶液缓缓加入盛有少量二氧化锰 的试管中。要得到平稳的氧气流，你所选用的 操作是________（填序号）。 【答案】(1)催化 (2)木条复燃；  水 (3)氧气 (4)② 【解析】（1）二氧化锰是过氧化氢制氧气的催化剂，催化剂在化学反应中起催化作用。故答案为：催化（2）过氧化氢以二氧化锰为催化剂生成水和氧气，若过氧化氢未变质，将会有氧气生成，会看到带火星的木条复燃，若过氧化氢变质，剩余的物质是水。故答案为：木条复燃；  水（3）过氧化氢分解生成水和氧气，故答案为：氧气 （4）①所有过氧化氢溶液与二氧化锰混合在一起，产生氧气的速度是先快后慢；②把过氧化氢溶液缓缓加入盛有少量二氧化锰的试管中，反应在持续、匀速的发生，得到的是平稳的氧气流。故答案为：② 化学就象你头顶上的果实， 只要肯稍作努力，成功的 甜蜜就属于你！ 祝你成功！ See You $$