第四节 依据特定需求制取氧气（教学课件） 化学北京版2024九年级上册

2.4 依据特定需求制取氧气 第二章 揭示燃烧奥秘 Chemistry is all around us 汇报人 / XXXXXXXX > Chapter One Everyone, come and learn chemistry 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 学习目标 01 02 了解工业制取氧气的原理 03 学习实验室用高锰酸钾制取氧气的实验装置和实验步骤 家庭生活中的氧气制取方案及原理 教学重点 教学难点 01 工业制氧气的原理 02 利用高锰酸钾制取并收集氧气 03 了解实验室制取氧气的一般思路 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 01 实验室发生装置和收集装置的依据 02 初步了解通过化学实验制取物质的一般思路。 课程回顾 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 氧气具有广泛的应用，空气中氧气可支持正常的生命呼吸及物质燃烧。 新课导入 思考： 制取氧气的方法有很多，在不同的场所和为满足不同需求时，如何选择适宜的方法呢？ 但在生产和生活中经常需要更高浓度的氧气，我们该如何制取呢？ 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 新课导入 依据特定需求设计产品 方法导航 在产品设计、制作过程中应考虑特定环境和特定使用人群的实际需求。 实验室制取少量氧气 例： 应基于特定需求，综合考虑原理、装置、材料等因素。 大规模工业生产氧气 是不同的需求 以氧气的制取为例： 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 新课导入 基于特定需求制取氧气的一般设计思路 设计和制作简易供氧器 氧气的制取 特定需求 技术与工程 使用环境 使用对象 原理 物理法 化学法 分离空气 电解法 化学试剂 发生装置 收集装置 净化装置 装置 密封性 装置尺寸 压强控制 材质 气体流速 满足使用环境和使用对象的需求 决定具体技术和手段 给出目标和限定条件 提供技术和手段支持 目 录 CONTENTS 1 氧气的工业生产 2 氧气的实验室制取 3 家庭生活中的氧气制取 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 氧气的工业生产 01 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 一、氧气的工业生产 新课探究 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 制氧厂是大规模生产氧气的工厂。 ②原料易得 ③生产对环境无负面影响 ①成本便宜 以空气为原料制取氧气优点 制氧厂最常用的方法： 分离液态空气法 原理：利用空气中各组分沸点的不同 一、氧气的用途 新课探究 工业上通过分离液态空气的方法制取氧气的主要流程： 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 空气过滤器 水冷(或气冷) 分子筛 主换热器 膨胀机 精馏塔 氧气压缩机 氮气压缩机 氧气罐 氮气罐 空气 氧气 氮气 压缩氧气 压缩氮气 空气过滤器‌：去除空气中的灰尘和机械杂质。 水冷（或气冷）‌：对压缩后的空气进行冷却。 ‌分子筛‌：吸附空气中的水分、二氧化碳等杂质。 ‌主换热器‌：与从精馏塔返回的气体进行热交换，降温 ‌膨胀机‌：通过膨胀制冷，为空分塔提供冷量‌。 ‌精馏塔‌：通过精馏过程，分离氧气、氮气 空气净化 降温加压 分离液态空气 收集与贮存 一、氧气的用途 新课探究 在分离液态空气制取氧气的过程中，首先从液态空气中分离出来的是氮气还是氧气？ 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 (降温) (加压 ) 液态 空气 空气 液氧 液氮沸点是-196℃ 液氧沸点是-183℃ 氮气 升温蒸发 -196 ℃至-183 ℃ 通过控制温度，氮气先蒸发出来 一、氧气的用途 新课探究 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 为便于贮存、运输，一般在20 ℃时把氧气加压到1.5×107Pa后储存在蓝色钢瓶中。 图 2-32 储存在蓝色钢瓶中的氧气 氧气的实验室制取 02 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 新课探究 二、氧气的实验室制取 1. 分析实验室制取氧气的需求有哪些特点？（可从物质需求量、时间、仪器和试剂、操作等方面考虑） 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 交流 · 分享 物质需求量 时间 仪器和试剂 操作 氧气的需求量相对较小 需要相对较短的时间内完成，制取过程应尽可能高效 特定的仪器，如反应容器、加热装置、气体收集装置 试剂选安全、有效且易于处理的物质，如过氧化氢、高锰酸钾等。 操作简便、易于控制 新课探究 二、氧气的实验室制取 2. 分析以下可得到氧气的方法或原理是否适用于实验室制取氧气。 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 交流 · 分享 （1）“大象牙膏”实验中过氧化氢（溶液）在催化剂作用下分解生成氧气。 （2）拉瓦锡测定空气中氧气含量实验中用氧化汞分解得到氧气。 （3）生物课上学习的二氧化碳和水通过绿色植物的光合作用生成糖类和氧气。 （4）小学科学课上学习的高锰酸钾加热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气。 反应条件相对温和，且操作简便，纯度很高，因此非常适用于实验 氧化汞的分解需要较高的温度，且氧化汞具有一定的毒性，因此不太适合实验室 环保，但反应速率较慢，且受光照等环境因素影响较大，因此不适用 反应条件相对简单，只需要加热即可。其次，产生的锰酸钾和二氧化锰可以作为副产品回收利用‌。因此，可适用 新课探究 二、氧气的实验室制取 3. 以上制取氧气的原理有什么共同之处？ 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 交流 · 分享 它们都是通过化学反应生成了氧气。 都是以含有氧元素的物质作为反应物 新课探究 二、氧气的实验室制取 1. 选择适宜的原理和药品 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 尽量不生成其他气体 反应条件 操作安全性 产物的种类 综合考虑 加热高锰酸钾 催化分解过氧化氢溶液 实验室制氧常见方法 新课探究 二、氧气的实验室制取 1. 选择适宜的原理和药品 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 加热高锰酸钾制取氧气的化学反应可表示如下： 暗紫色固体 黑色固体 高锰酸钾 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气 KMnO4 K2MnO4  +  MnO2  +  O2  墨绿/灰黑固体 实验原理 新课探究 二、氧气的实验室制取 1. 选择适宜的原理和药品 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 分解反应 由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应 定义： 一变多 特点： A→B＋C＋··· 表达式： 四大基本反应类型之一 【分解反应与化合反应比较】 类型  反应物种类 生成物种类 反应特点 表达式 化合反应 分解反应 一种 两种或两种以上 “一变多” A→B＋C＋··· 两种或两种以上 一种 “多变一” A＋B＋···→X 新课探究 二、氧气的实验室制取 2. 设计气体发生和收集装置 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 （1）气体发生装置 高锰酸钾是固体 发生装置选择依据： 反应物状态 反应的条件 反应需加热 试管口略向下倾斜 实验室制取气体的发生装置由反应原理决定。 过氧化氢是溶液 常温 固体加热型 固-液不加热型 新课探究 二、氧气的实验室制取 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 依据高锰酸钾加热分解的反应特点，选择适宜的实验仪器，组装成气体发生装置。观察图，思考并交流以下问题： 交流 · 分享 固体加热型 主要作用是作为反应容器 1. 大试管的作用是什么？ 主要作用是固定和支撑大试管; 2. 铁架台的作用是什么？是否能用试管夹替代？ 试管夹虽然也能夹持试管，但在这种需要长时间加热且要求稳定的实验中，铁架台更为合适。 新课探究 二、氧气的实验室制取 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 交流 · 分享 固体加热型 要作用是提供热源。 使高锰酸钾在加热条件下分解产生氧气。 3. 酒精灯的作用是什么？ 新课探究 二、氧气的实验室制取 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 交流 · 分享 4. 概括依据反应原理选择适宜仪器的主要思路，并设计利用过氧化氢溶液与二氧化锰在常温下制取氧气的实验室发生装置，解释每种实验仪器的作用。 依据反应原理选择适宜仪器的主要思路： 反应物状态 反应的条件（如是否需要加热） 反应的容器（如试管、烧瓶等） ① 支撑和固定容器的仪器（如铁架台、试管夹等） 提供所需反应条件的仪器（如酒精灯、加热器等） ② ③ ④ 过氧化氢于二氧化锰制取氧气 液体 固体 常温 锥形瓶 导管 长劲漏斗 随时添加液体药品 将产生的氧气从反应装置导入集气瓶 容积大，为过氧化氢的分解提供足够的空间 新课探究 二、氧气的实验室制取 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 （2）气体收集装置 不溶于水 密度大于空气 密度小于空气 适合气体 气体的密度 气体在水中的溶解性 收集装置选择依据： 优点 缺点 纯净度高 较湿润 气体干燥 气体不纯 排水法和 排空气法的 优缺点？ 排水法 向上排空气法 向下排空气法 新课探究 二、氧气的实验室制取 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 如图所示装置是气体收集的常用装置。结合氧气的物理性质，想一想哪些方法适用于收集氧气。 交流 · 分享 排水法 向上排空气法 向下排空气法 氧气不易溶于水 氧气密度比空气略大 排水法 向上排空气法 新课探究 二、氧气的实验室制取 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 3. 设计并进行实验操作 探究 · 实践 探究目的 利用加热高锰酸钾的方法制取氧气。 实验装置 新课探究 二、氧气的实验室制取 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 新课探究 二、氧气的实验室制取 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 实验步骤 按图 2-38 连接仪器。 1. 检查装置的气密性，确定装置不漏气之后方可进行实验。 将导管放入水中，用手握住试管，若导管口有2-3个气泡，松开手有一段水柱回流，则气密性良好。 新课探究 二、氧气的实验室制取 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 实验步骤 2. 将适量高锰酸钾装入试管中，使其平铺在试管底部。在试管口放一小团棉花，用带导管的单孔塞塞紧试管口，并将试管固定在铁架台上。 3. 将集气瓶盛满水并用玻璃片盖住瓶口， 然后把集气瓶连同玻璃片一起倒立在水槽中。 新课探究 二、氧气的实验室制取 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 实验步骤 4. 给试管加热。当导管口的气泡连续并比较均匀地冒出时，再把导管口伸入盛满水的集气瓶里。待集气瓶口有大气泡冒出时，在水面下用玻璃片盖住集气瓶口，小心地把集气瓶移出水槽，集气瓶口向上放（正放）在桌子上。 5. 先把导管移出水面，然后熄灭酒精灯。 新课探究 二、氧气的实验室制取 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 反思交流 1. 为什么试管口要略向下倾斜？ 防止冷凝水回流到热的试管底部，导致试管炸裂。 2. 为什么要在试管口放一小团棉花？ 防止高锰酸钾粉末进入导管 新课探究 二、氧气的实验室制取 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 反思交流 3. 给试管中的固体加热时要注意哪些操作细节? 试管口要略向下倾斜，以防止冷凝水回流导致试管炸裂； 加热前要先预热，使试管均匀受热，防止试管因局部温度过高而炸裂； 加热时要用酒精灯的外焰，因为外焰温度最高，加热效果最好； 加热后的试管不能立即用冷水冲洗，以防止试管因骤冷而炸裂； 导管伸入试管不宜过长，以刚露出胶塞为宜，利于气体的导出； 药品平铺在试管底部，便于均匀受热； 待导管有连续均匀气泡冒出再收集气体，收集的气体更纯。 新课探究 二、氧气的实验室制取 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 反思交流 4. 为什么刚开始加热时从导管口排出的气体不宜立即收集 ? 原因是此时排出的气体主要是试管内的空气，如果立即收集，会导致收集的氧气不纯。因此，当导管口有连续气泡产生再开始收集。 5. 步骤5中的操作如果顺序颠倒会造成什么后果？ 会导致水槽中的水倒吸入试管，使试管因骤冷而炸裂。 先停止加热再拿出水槽中的导管，试管内的温度会降低，压强减小，水槽中的水就会被吸入试管内。 新课探究 二、氧气的实验室制取 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 反思交流 6. 设计用二氧化锰催化分解过氧化氢溶液制取氧气的实验操作步骤。 过氧化氢制取氧气操作步骤 ①检查装置的气密性 ②先放固体，后装液体 ③收集气体 ④验满 注意：导管接近瓶底 注意：分液漏斗不用插到底部；长劲漏斗需要插入液面以下 注意：带火星木条放在集气瓶口，复燃 新课探究 二、氧气的实验室制取 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 新课探究 二、氧气的实验室制取 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 实验室制取气体的一般思路 明确反应原理 选择实验装置 确定操作步骤 确定生成气体的化学反应 发生装置： 依据反应物的状态和 反应条件 收集装置： 依据气体密度、溶解性 加热高锰酸钾制取氧气 按照具体步骤进行实验 实验前检查装置的气密性 验证所制得的气体 家庭生活中的氧气制取 03 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 新课探究 三、家庭生活中的氧气制取 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 设计并制作简易家用制氧机。 市面上有很多种家用制氧机，某种利用化学方法的制氧机结构 课外实践 查阅资料 某种家用制氧机的结构 新课探究 三、家庭生活中的氧气制取 家庭生活中有时需要用到高纯度的氧气 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 老年人和病人有时需要吸氧保证正常的血氧浓度； 生态鱼缸需要氧气供鱼类和水草生长。 分析家庭使用的需求特点，尝试设计并制作简易家用制氧机。 需求特点： 高纯度、安全性、便捷性和成本效益 新课探究 三、家庭生活中的氧气制取 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 过碳酸钠→碳酸钠 + 过氧化氢；过氧化氢→水 + 氧气 原理 选择家庭用品（塑料矿泉水瓶、一次性吸管、乳胶管、502胶水等）；画出装置图，并注明每部分的作用；按设计图组装并进行实验。 装置设计与制作 白色粉末 液体 常温 常温 加入二氧化锰反应加速 加湿仓 反应仓 作为反应容器，内部加入过碳酸钠、二氧化锰和水进行反应 氧气加湿，使鼻腔湿润，减少干燥感，提高舒适度 新课探究 三、家庭生活中的氧气制取 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 过碳酸钠→碳酸钠 + 过氧化氢；过氧化氢→水 + 氧气 原理 组装步骤‌： 在塑料矿泉水瓶中加入适量过碳酸钠、二氧化锰。 插入进气口和出气口吸管，并用乳胶管连接。 用502胶水固定吸管和乳胶管，确保密封性。 加入适量水，开始反应并收集氧气。 选择家庭用品（塑料矿泉水瓶、一次性吸管、乳胶管、502胶水等）；画出装置图，并注明每部分的作用；按设计图组装并进行实验。 装置设计与制作 新课探究 三、家庭生活中的氧气制取 氧气的实验室制取 氧气的工业生产 家庭生活中的氧气制取 制作过程中的思考‌： 在制作加湿仓时，需要确保材料的清洁与卫生，以避免对患者造成二次污染。 加湿仓的设计应便于患者操作与维护，以提高其使用的便捷性。 未来可以考虑采用更先进的加湿技术或材料，以进一步提升加湿效果和患者的使用体验。 1. 记录制作过程中的操作及思考，并制作成研究报告或微视频。 2. 在课上展示自己的制作过程及作品，并做出自我评价。 3. 与同学讨论制定评价制氧机优劣的标准并开展互评。 展示、交流与评价 课堂小结 【检测题1】空气经除尘、除去二氧化碳和水蒸气后，进行如图所示操作。下列说法正确的是（　　） A．氮气的沸点比氧气低 B．100g空气含21g氧气 C．将空气液化选择降温比加压更节能 D．液态空气汽化过程放热 A 课堂检测 【检测题2】实验室加热一定质量的高锰酸钾制取氧气，随着反应的进行，试管内固体的质量逐渐减少。如图中的点表示的含义错误的是（　　） A．a点表示高锰酸钾的质量 B．b点表示高锰酸钾、锰酸钾和二氧化锰混合物的质量 C．c点表示锰酸钾和二氧化锰混合物的质量 D．d点表示高锰酸钾完全分解了 C 课堂检测 【检测题3】在实验室里制取氧气，既可以采用分解过氧化氢的方法，也可以采用分解高锰酸钾的方法，上述两种方法的共同点主要有（　　） A．采用二氧化锰均可改变其反应速率 B．反应都不需加热 C．都利用含氧物质分解来达到目的 D．两种方法所需仪器相同 C 课堂检测 【检测题4】下列发生装置中，可用于实验室加热高锰酸钾制取氧气的是（　　） 课堂检测 B 【检测题5】下列关于实验室制氧气并用排水法收集先后顺序中不正确的是（　　） A．等导管口排出的气泡连续均匀后，再将导管伸入盛水的集气瓶中 B．检查制氧装置气密性时先将导管一端放入水中，再用双手握住试管 C．先熄灭酒精灯，再将导管取出 D．先给试管均匀加热，再对着药品加热 课堂检测 C 谢谢您的观看 THANKS 分层作业见见同课时word文档 Lavf58.64.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 $$