2.3制取氧气(第三课时）-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（三） 1.了解催化剂、催化作用的概念。 3.掌握多功能瓶的多种用途和对应的操作方法。 2.掌握分解反应的概念。 回顾：氧气的实验室制取的化学原理 高锰酸钾 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气 加热 KMnO4 K2MnO4 MnO2 O2 过氧化氢 水+ 氧气 二氧化锰 氯酸钾 氯化钾+氧气 二氧化锰 加热 H2O2 H2O O2 KClO3 KCl O2 作为条件的物质在化学反应中起什么作用？ 1. 再探二氧化锰分解过氧化氢制氧气的反应中的作用 (1)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0.5g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。 ④过滤反应结束后的混合物，将滤渣二氧化锰洗涤，干燥，再称量。 一. 催化剂及其作用 实验编号 现象 分析 ① ② ③ ④ 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。 （2）.实验现象与分析： 二氧化锰质量仍是0.5g。 二氧化锰质量保持不变。 综上分析：二氧化锰能加快过氧化氢分解氧气的速率，且二氧化锰本身化学性质和质量未见变化。 （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。 2. 催化剂及其催化作用 （1）、定义：在化学反应里能改变其他物质的化学速率，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。 （2）、催化作用：催化剂在化学反应中所起的作用。 （3）、特点： 一变：改变化学反应速率，包括加快和减慢 二不变：本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化 （3）备注：①.催化剂不能决定反应的发生和停止 ②.不能增加或减少生成物的质量 ③.二氧化锰并不是在任何情况下都做催化剂 (4)、注意： 催化剂只能改变化学反应速率，不能增加 或者减少生成物的质量。 催化剂的化学性质在反应前后都没有发生变化，但物理性质可能发生改变 一种催化剂可能催化多个化学反应，一个化学反应可能有多种催化剂。️ (5)、如何验证a物质是某个化学反应的催化剂？ 验证a物质反应前后质量是否改变 验证a物质反应前后化学性质是否改变 分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的作用 二氧化锰 1.加快了过氧化氢的分解速率 2.反应前后化学性质没有变化 3.反应前后质量没有变化 第二次反应结束后，重新添加过氧化氢又有氧气产生 实验前用精密的天平称量二氧化锰的质量，实验后把二氧化锰洗净、干燥，再称量，发现质量没有变化。 改变化学反应速率 反应前后化学性质没有改变 反应前后质量没有改变 催化剂 对比加入二氧化锰前后的反应速率 （催化作用） 催化剂在化工生产过程中有重要作用，有的反应如果没有催化剂就不能进行，大多数化工生产都有催化剂的参与。例如在石油炼制过程中，用高效催化剂生产汽油、煤油等;在汽车尾气处理中用催化剂促进有害气体的转化;酿造工业和制药工业都要用酶作催化剂，某些酶制剂还是宝贵的药物。 3.催化剂及其化工生产中的重要作用 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.下列对催化剂描述正确的是（　　） A．某些化学反应可以有多种催化剂 B．只有分解反应才需要催化剂 C．催化剂的作用是加快反应速率 D．催化剂可以增加生成物质量 【解析】A、某些化学反应可以有多种催化剂，如分解过氧化氢溶液可用二氧化锰、氧化铜、硫酸铜溶液等作催化剂，故选项说法正确。B、不是只有分解反应才需要催化剂，如氮气与氢气生成氨气的化合反应也需要催化剂，故选项说法错误。 C、催化剂的作用是改变化学反应速率，故选项说法错误。D、催化剂不能改变生成物质量，故选项说法错误。故选：A。 A 例3.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．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，如下图所示，得到的氧气的质量m与时间t的关系图象中，正确的是（　　） A. B. C. D. 【解析】A、分析图象可知A产生的氧气多，但却是从一开始就有氧气生成是不正确的，应加热一段时间后再有氧气生成，故A错误；B、分析图象可知AB反应产生的氧气一样多，故B错误；C、分析图象可知A产生的氧气多，并是在B产生氧气一段时间后生成，故C正确；D、分析图象可知A反应从一开始就有氧气产生，比B要先得到氧气，故D错误。 故选：C。 C 例4.探究相同浓度的FeC13溶液和CuSO4溶液对H2O2 分解的催化效果 【定性研究】（1）图甲，可通过观察　   　来定 性比较两者的催化效果。 【定量研究】（2）图乙，实验前检查该装 置气密性的方法是　    。要定量比较两者的催化效果，可测量　   　 。 【实验拓展】查阅资料得知：除了止述几种物质可以做过氧化氢溶液分解的催化剂外，CuO、马铃薯等也可以做过氧化氢溶液分解的催化剂。下列有关催化剂的说法中正确的是　   　（填序号）。 A．不用催化剂过氧化氢溶液就不能分解 B．同一个化学反应可以有多种催化剂，同一物质也可以做不同反应的催化剂 C．催化剂只能加快化学反应的速率 D．某同学用氯酸钾制氧气时，误将高锰酸钾当作MnO2一起加热，结果发现反应速率和氧气的产量均增加了，故催化剂还可以增加生成物的质量。 【解析】（1）比较两种物质对过氧化氢分解速率的影响，可以观察二者产生气泡的速率；故填：产生气泡的速率；（2）检查该装置的气密性，可先将分液漏斗的活塞关闭，然后用双手紧握锥形瓶的外壁，然后观察注射器的活塞是否向外移动，若向外移动，说明该装置的气密性是良好的；催化剂的催化效果越好，反应产生气体的速率越快，可通过测量产生等体积的氧气所需要的时间来分析，所需时间越短，催化效果越好；故填：先将分液漏斗的活塞关闭，然后用双手紧握锥形瓶的外壁，然后观察注射器的活塞是否向外移动，若向外移动，说明该装置的气密性是良好的；产生等体积的氧气所需要的时间； 【实验拓展】A．催化剂只是改变反应的速率，不用催化剂过氧化氢溶液也能分解，故错误；B．根据题目的信息可知同一个化学反应可以有多种催化剂，同一物质也可以做不同反应的催化剂，故B正确；C．催化剂不只是加快化学反应的速率，还能减慢化学反应的速率，故C错误；D．高锰酸钾受热分解制氧气的生成物中有二氧化锰作为反应的催化剂，故D错误；故填：B。 【答案】（1）产生气泡的速率；（2）先将分液漏斗的活塞关闭，然后用双手紧握锥形瓶的外壁，然后观察注射器的活塞是否向外移动，若向外移动，说明该装置的气密性是良好的；产生等体积的氧气所需要的时间；（3）B 回顾：氧气的实验室制取的化学原理 高锰酸钾 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气 加热 KMnO4 K2MnO4 MnO2 O2 过氧化氢 水+ 氧气 二氧化锰 氯酸钾 氯化钾+氧气 二氧化锰 加热 H2O2 H2O O2 KClO3 KCl O2 这三个反应的共同点有哪些？它们属于哪种反应类型？ 高锰酸钾 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气 加热 KMnO4 K2MnO4 MnO2 O2 过氧化氢 水+ 氧气 二氧化锰 氯酸钾 氯化钾+氧气 二氧化锰 加热 H2O2 H2O O2 KClO3 KCl O2 分解反应：只强调反应物是一种 二. 分解反应 1.定义：由 物质生成 物质的反应，叫做分解反应。 一种 两种或两种以上 2. 特 点：一变多 3. 表达式： AB=A+B 或 AB…→A+B+… 4. 分解反应属于化学反应的四种基本类型之一 5. 判断标准：反应物只有一种；生成物是两种或两种以上物质发生的反应。 6.分解反应与氧化反应的区别和联系 分解反应 氧化反应 交集： 只强调反应物是一种，不管生成物是否有氧参加 只强调物质与氧的反应，不管反应物是几种 有氧气生成的分解反应 既是分解反应又是氧化反应 分解反应 是氧化反应，氧化反应 是分解反应。 不一定 不一定 20 例5. 硝酸会发生反应：硝酸 二氧化氮+氧气+水， 该反应属于（　　） A. 氧化反应 B. 分解反应 C. 缓慢氧化 D. 化合反应 B 光照 经典例题 【解析】符合分解反应的“一变多“的特点，故是分解反应。应选B。 例6.下列说法正确的是（　 　） A. 分解反应的反应物一定是一种 B. 由两种物质生成一种物质的反应才是化合反应 C. 氧化反应一定是化合反应 D. 氧化反应、化合反应、分解反应都属于基本反应类型 【解析】A分解反应是“一变多“，A正确；B化合反应的反应物是两沖或两种以上，B错误；C氧化反应不一定是化合反应，C错误；D氧化还原反应不属于基本反应类型，D错误。 A （1）酒精+氧气 水+二氧化碳，应填充到_________处。 （2）碳酸 二氧化碳+水，应该填充到__________处。 点燃 c d 例7 .化学反应有多种分类。化合反应、分解反应、氧化反应的关系可用如图表示，其中b处表示既属于。化合反应，又属于氧化反应。现有反应: 【解析】(1)该反应的反应物和生成物均是两种，不符合“一变多”、“多变一”的形式，不属于分解反应、化合反应;是物质与氧气发生的化学反应，属于氧化反应;则应填充到c处。 (2)该反应符合“一变多”的形式，符合分解反应的特征，属于分解反应，应该填充到d处。故答案为: (1)c(2)d. 【答案】(1)c(2)d 三、多功能瓶 如图装置，在初中化学中称做“多功能瓶”或“万能瓶”，在化学实验中经常使用到。 1. 排空气法：气体密度大于空气，长进短出 气体密度小于空气，短进长出 2. 排水法：先在集气瓶装满水，全部气体短进长出，在长管出放一个量筒，能够测量收集到气体的体积。 3. 除杂、洗气、干燥等功能，气体全部长进短出。 例8.医院给病人输氧时用到类似下图所示的装置 关于该装置，下列说法不正确的是 （ ） A．b导管连接供给氧气的钢瓶 B．b导管连接病人吸氧气的塑料管 C．使用该装置来观测是否有氧气输出 D．使用该装置用来观测氧气输出的速率 B 经典例题 【解析】A、若b导管连接供给氧气的钢瓶时，装置内的氧气越来越多，装置内压强大于外面的大气压，氧气就会沿着a导管被排出，故A正确; B、在给病人输氧时，氧气应从a导管进入，b导管导出.这样水沿着b导管被排出.故B说法不正确;C、氧气从b导管进入，a导管导出，因为氧气不易溶于水，经过水里面时会呈气泡冒出，现象明显，很容易判断是否有氧气输出，故c说法正确; D、氧气经过水里多时，产生的气泡就多;氧气的流速快时，产生气泡就快，因此使用该装置用来观测氧气输出的速率;故D说法正确.故选:B. a b 1.学习了催化剂及其催化作用的概念，知道催化剂在化学反应及其化工生产中的重要作用。 3.掌握多功能瓶的多种用途和对应的操作方法。 2.掌握分解反应的概念，了解分解反应与氧化反应的区别和联系。 课堂小结 随堂练习 1.下列有关催化剂的说法中错误的是（　　） A．催化剂就是二氧化锰 B．催化剂能改变其他物质的化学反应速度 C．在化学反应前后催化剂的质量没有改变 D．在化学反应前后催化剂的化学性质没有改变 A 【解析】A、二氧化锰不是在任何反应中都可以作催化剂，催化剂不一定就是二氧化锰，其它的物质也可以作催化剂，故选项说法错误。 B、催化剂能改变其他物质的化学反应速度，故选项说法正确。 C、在化学反应前后催化剂的质量没有改变，故选项说法正确。 D、在化学反应前后催化剂的化学性质没有改变，故选项说法正确。 故选：A。 2.下列关于催化剂的说法正确的是（　　） A．在加热高锰酸钾制氧气的过程中二氧化锰是催化剂 B．催化剂一定能加快物质的化学反应速度 C．催化剂的质量和性质在化学反应前后不变 D．过氧化氢的分解过程中可用其他物质代替二氧化锰做催化剂 【解析】A、高锰酸钾在加热条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，在加热高锰酸钾制氧气的过程中二氧化锰是生成物，故选项说法错误．B、催化剂能加快反应速度也能减慢反应速度，故选项说法错误．C、催化剂在反应前后质量和化学性质不变，故选项说法错误． D、过氧化氢的分解过程中可用其他物质代替二氧化锰做催化剂，故选项说法正确． D A 【解析】A、氯酸钾受热生成氯化钾和氧气，固体质量会逐渐减少直至氯酸钾完全分解，得到的氯化钾质量不再发生改变，故坐标正确； B、氯酸钾受热生成氯化钾和氧气，固体质量会逐渐减少直至完全分解，因此氯酸钾的质量分数会变为0，故坐标错误；C、氯酸钾受热生成氯化钾和氧气，二氧化锰做催化剂，质量没有发生改变，而固体质量会逐渐减少，二氧化锰的质量分数会增加，但二氧化锰的质量分数起点应该在纵坐标上而不是0，故坐标错误；D、氯酸钾分解需用加热到一定的温度才能产生氧气，因此氧气的起点应该在横坐标上，故坐标错误；选：A。 3.下列图象表示一定质量的氯酸钾和二氧化锰混合物受热过程中某些量随时间的变化趋势，其中正确的是( ) A. B. C. D. 4. 下列属于分解反应的是（　　） A. 氯化铁+铁 氯化亚铁 B. 氧化汞 汞+氧气 C. 氧化铜+一氧化碳 铜+二氧化碳 D. 碳酸钾+硝酸 硝酸钾+二氧化碳+水 B 加热 加热 【解析】A.化合反应是“多变一“，A错误；B是分解反应符合“一变多”B正确；CD反应物和生成物都是两种，都错误。 5.下列收集装置，可以用来收集氧气的是（　　） A.①③ B．①②③⑥ C．①⑤⑥ D．①②③④ 【解析】①氧气不易溶于水，可以采用排水集气法收集氧气，所以①可以收集氧气;②该装置是“万能瓶”，因为氧气不易溶于水，所以氧气从短管进入，所以②也可以收集氧气;③该装置是排空气法，由于氧气的密度比空气大，所以可采用向上排空气集气法，所以③可以收集氧气;④该装置是“万能瓶”，氧气的密度比空气大，所以可采用向上排空气集气法，氧气应该从长管一端进入，所以④也可以收集氧气;⑤该装置是向下排空气法，用来收集密度比空气小的气体，所以⑤不能用来收集氧气;⑥从④的分析可知，⑥不可以用来收集氧气;综上所述，①②③④都可以用来收集氧气，故D符合题意 D 6. 用“W”形玻璃管进行微型实验。将注射器中的过氧化氢溶液推入管中与二氧化锰接触，下列说法错误的是（　 　） A. 过氧化氢溶液遇到二氧化锰，可以增 加产生氧气的质量 B. 若a处粉末是红磷，则能看到玻璃管中产生白烟 C. 二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂 D. 若a处粉末是硫粉，则能看到明亮的蓝紫色火焰 A 【解析】A、二氧化锰是催化剂，不能改变产生的氧气质量，该选项不正确;B、红磷燃烧产生白烟，该选项正确;C、二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂，该选项正确;D、硫在氧气中燃烧发出明亮的蓝紫色火焰，该选项正确。故选:A. 7.学校化学兴趣小组的同学知道二氧化锰能作过氧化氢（H2O2）分解的催化剂后，想再探究其他一些物质如氧化铝是否也可作过氧化氢分解的催化剂．请你一起参与他们的探究过程，并填写下列空白． 【提出问题】Al2O3能不能作过氧化氢分解的催化剂呢？ 【作出猜想】Al2O3能作过氧化氢分解的催化剂． 【实验验证】   实验步骤 实验现象 实验结论 实验一 将带火星的木条插入装有过氧化氢溶液的试管中 有少量气泡，木条不复燃 常温下过氧化氢溶液分解速率很慢． 实验二 在装有过氧化氢溶液的试管中加入少量Al2O3，然后将带火星的木条伸入试管中 产生大量的气泡，木条复燃 Al2O3能加快过氧化氢的分解速率 【得出结论】Al2O3能加快过氧化氢的分解速率，故Al2O3能作过氧化氢分解的催化剂． 【反思提高】经过讨论，有的同学认为只有上述两个证据，不能证明Al2O3能作过氧化氢分解的催化剂，还要补充一个探究实验： 实验三： 【实验目的】探究　   　． 【实验步骤】①准确称量Al2O3（少量）的质量；②完成实验二；③待反应结束，将实验二试管里的物质进行过滤，洗涤，　   　，称量；④对比反应前后Al2O3的质量． 【交流讨论】如果Al2O3在反应前后质量不变，则说明Al2O3可以作过氧化氢分解的催化剂． 【提出新的问题】但小华认为，要证明猜想，上述三个实验还不足够，还需要再增加一个探究实验：探究_____________________. 【解析】【实验目的】通过实验一探究Al2O3对过氧化氢分解速率的影响．实验1的步骤是：将带火星的木条伸入装有过氧化氢溶液的试管中，带火星的木条不复燃，可见常温下过氧化氢分解速率很慢．然后在装有过氧化氢溶液的试管中加入少量Al2O3，带火星的木条复燃，可见，Al2O3能加快过氧化氢的分解速率．但不能说Al2O3就是过氧化氢的催化剂，所以还应该探究Al2O3在反应前后质量是否改变． 【实验步骤】通过实验前后两次称量，可知实验三是探究Al2O3在反应前后质量是否改变．将实验二反应后的物质进行过滤可得到Al2O3，必须经过洗涤、烘干后才称量，减少实验数据的误差．【提出新的问题】最后，还必须在增加一个实验：探究Al2O3的化学性质在反应后是否改变．只有Al2O3具备既能改变化学反应速率，其质量和化学性质在反应前后又保持不变，才能作为过氧化氢分解的催化剂． 【答案】：【实验目的】探究Al2O3在反应前后质量是否改变．【实验步骤】干燥；【提出新的问题】Al2O3的化学性质在反应前后是否改变 8.某兴趣小组对氯酸钾分解反应的催化剂进行研究，在相同的加热条件下，用如图装置完成表中实验： 编号 氯酸钾质量/g 催化剂 催化剂质量/g 收集50 mL氧气所需时间/s 实验1 5 ﹣ ﹣ 171 实验2 5 二氧化锰 0.5 49 实验3 5 氧化铁 0.5 58 实验4 5 氯化钾 0.5 154 （1）设置实验1的目的是　   　； （2）表中所列3种催化剂的催化效果最佳的是　   　； （3）写出氯酸钾分解的文字表达式：　   　； （4）由实验1和实验4可知，氯化钾　   　（填“有”或“无”）催化作用。维持加热条件不变，用实验1再继续收集50mL 氧气，所需时间明显少于171s，解释原因：　   　； （5）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50 mL 氧气所需时间外，还可以测量　   　。 【注意：若正确回答下列问题加4分，总分不超过60分】 【拓展探究】同种催化剂，还有哪些因素会影响氯酸钾分解反应的催化效果？ 假设：　   　。 方案：　   　。 8.某兴趣小组对氯酸钾分解反应的催化剂进行研究，在相同的加热条件下，用如图装置完成表中实验： 编号 氯酸钾质量/g 催化剂 催化剂质量/g 收集50 mL氧气所需时间/s 实验1 5 ﹣ ﹣ 171 实验2 5 二氧化锰 0.5 49 实验3 5 氧化铁 0.5 58 实验4 5 氯化钾 0.5 154 （1）设置实验1的目的是　   　； （2）表中所列3种催化剂的催化效果最佳的是　   　； （3）写出氯酸钾分解的文字表达式：　   　； （4）由实验1和实验4可知，氯化钾　   　（填“有”或“无”）催化作用。维持加热条件不变，用实验1再继续收集50mL 氧气，所需时间明显少于171s，解释原因：　   　； （5）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50 mL 氧气所需时间外，还可以测量　   　。 【注意：若正确回答下列问题加4分，总分不超过60分】 【拓展探究】同种催化剂，还有哪些因素会影响氯酸钾分解反应的催化效果？ 假设：　   　 。 方案：　   　 。   【答案】（1）对照实验； （2）二氧化锰； （3）氯酸钾 氯化钾+氧气； （4）有； 生成的KCl加快了反应； （5）收集气体的体积； （6）同种催化剂，催化剂的颗粒大小不同，催化效果不同； 将相同质量的氯酸钾与不同颗粒大小质量相同的同种催化剂充分混合，分别加热，测定收集50mL氧气所需时间。 【解析】（1）通过对比才能知道实验2、3、4中加入药品后有无催化作用； （2）除了加入药品不同外，其他条件都相同，根据对比可知，收集相同体积的氧气，实验2所用时间最短，即二氧化锰的催化效果最好； （3）氯酸钾在二氧化锰的催化作用下加热生成氯化钾和氧气，文字表达式为：氯酸钾 氯化钾+氧气； （4）由实验1和实验4可知，KCl有催化作用；维持加热条件不变，用实验1再继续收集收集50mLO2，所需时间明显少于171s，是因为氯酸钾分解生成的氯化钾对反应起了催化作用； （5）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收集氧气的体积； （6）同种催化剂，催化剂的颗粒大小不同，催化效果不同；将相同质量的氯酸钾与不同颗粒大小质量相同的同种催化剂充分混合，分别加热，测定收集50mL氧气所需时间。 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 $$