2.3 氧气的制备-2024-2025学年九年级化学上册讲义+解题大招（沪教版（2024））

2.3 氧气的制备 课前预习+知识精讲 知识点01氧气的工业制法 1．分离液态空气法 原理：利用液态氧气和液态氮气的 。该方法是 变化。 具体过程:首先将空气净化除去杂质等，然后在高压低温的条件下，使空气液化，控制温度蒸发液态氮气，沸点较低的氮气先蒸发出来，余下的便是沸点较高的淡蓝色液态氧气，将其加压贮存在钢瓶中备用即可 2．膜分离制氧和分子筛制氧（ 变化）：指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过特定薄膜时，实现选择性分离的技术。 3．分子筛制氧（ 变化）：分子筛是一种具有均匀微孔结构的材料，有很强的 能力，能把不同的分子分离开，起到“筛分"分子的作用，故称为分子筛。分子筛制氧机是利用分子筛特殊的吸附能力和解吸技术，加压时吸附空气中的氮气、二氧化碳气体，将未被吸收的氧气收集起来，经过净化处理后即成为高纯度的氧气。 知识点02利用化学反应制取氧气 1．氧气的检验 利用带火星的木条检验氧气，若 ，则说明为氧气。 2．过氧化氢溶液（俗称“ ”）制取氧气 （1）药品： （主要成分H2O2）和 （黑色粉末 MnO2） （2）反应原理： 文字表达式： 符号表达式： 注：MnO2在该反应中是 ，起 （3）装置： （4）注意事项： ①长颈漏斗下端管口应该伸入液面以下（液封），防止生成的气体从长颈漏斗中逸出； ②导管只需略微伸入试管塞，便于气体的导出； ③装药品时，先装固体后装液体； ④该装置的优点： 。 （5）收集气体： 若用排水法收集气体（导管略伸进集气瓶口），当 时开始收集（因为 ，会使得收集的氧气不纯）；当 ，氧气 ，在水下用玻璃片盖住瓶口，移出水槽，集气瓶正放在桌面上(氧气密度比空气大，正放)，防止气体逸出。若用向上排空气法收集气体，收集时 （ ），验满时，将 ，若复燃，则氧气已收集满。 3．用高锰酸钾制取氧气 （1）药品： （2）反应原理：  文字表达式： 符号表达式： 。 【温馨提示】用加热高锰酸钾制取氧气时，需要在试管口放置一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管，造成堵塞。 3．用氯酸钾制取氧气 （1）药品： （2）反应原理：  文字表达式： + 符号表达式： 知识点03催化剂的特点与催化作用 1．催化剂概念 在化学反应中能 其他物质的 ，但 和 在反应前后 的物质。 2．催化剂特点 （1）“一变，两不变”，即能改变化学反应的速率（ ），本身的 和 不变。 （2）“针对性”，即催化剂针对某个化学反应来说，才有意义。例如，不能笼统地说：二氧化锰是催化剂，或者催化剂是二氧化锰等；而应该表达为：二氧化锰是过氧化氢（或氯酸钾）分解的催化剂。 （3）“多样性”，即某个化学反应的催化剂可能有多种。例如，在过氧化氢分解的反应中，二氧化锰、红砖粉末、土豆片、沸石、硫酸铜溶液等都可作催化剂。 而催化作用是指催化剂在化学反应中所起作用（即能改变化学反应的速率）。它包括加快和减慢化学反应的速率两种情况。 3．对催化剂的理解 （1）催化剂不能改变生成物的质量 （2）催化剂不是反应物也不是生成物（写在反应条件上） （3）一种催化剂只针对某一反应，不同的反应，催化剂可能相同，某一反应的催化剂可能不只一种 4．证明某物质是催化剂（同时满足即为催化剂）： （1）证明是否改变反应速率：相同条件下，加或者不加药品对比实验； （2）证明质量是否改变：实验前称量一次，实验后分离出来再称量一次； （3）证明化学性质是否改变：将分离出来的物质再进行（1）中的操作，观察是否还能改变反应速率。 5．影响某反应的反应速率的因素 反应物浓度、反应温度、反应物接触面积、是否有催化剂、催化剂种类、催化剂质量等。 四、分解反应 基本反应类型 ①化合反应： 。（“多变一”） ②分解反应： 。（“一变多”）。 解题大招 大招01氧气的工业制法 1．分离液态空气法 原理：利用液态氧气和液态氮气的沸点不同。 过程:首先将空气净化除去杂质等，然后在高压低温的条件下，使空气液化，控制温度蒸发液态氮气，沸点较低的氮气先蒸发出来，余下的便是沸点较高的淡蓝色液态氧气。 2．膜分离制氧和分子筛制氧（物理变化）：指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过特定薄膜时，实现选择性分离的技术。 3．分子筛制氧（物理变化）：分子筛是一种具有均匀微孔结构的材料，有很强的吸附能力，能把不同的分子分离开，起到“筛分"分子的作用，故称为分子筛。分子筛制氧机是利用分子筛特殊的吸附能力和解吸技术，加压时吸附空气中的氮气、二氧化碳气体，将未被吸收的氧气收集起来，经过净化处理后即成为高纯度的氧气。 大招02分解过氧化氢制取氧气 1．过氧化氢溶液（俗称“双氧水”）制取氧气 （1）药品：过氧化氢溶液（主要成分H2O2）和二氧化锰（黑色粉末 MnO2） （2）反应原理： 文字表达式：过氧化氢 水+氧气 符号表达式：H2O2 H2O + O2 注：MnO2在该反应中是催化剂，起催化作用 （3）装置：固液常温型 （4）注意事项： ①长颈漏斗下端管口应该伸入液面以下（液封），防止生成的气体从长颈漏斗中逸出； ②导管只需略微伸入试管塞，便于气体的导出； ③装药品时，先装固体后装液体； ④该装置的优点：可以随时添加液体。 （5）收集气体： 若用排水法收集气体（导管略伸进集气瓶口），当气泡连续均匀冒出时开始收集（因为开始排出的气体是空气，会使得收集的氧气不纯）；当集气瓶口有大量气泡往外冒时，氧气收集满，在水下用玻璃片盖住瓶口，移出水槽，集气瓶正放在桌面上（氧气密度比空气大，正放），防止气体逸出。 若用向上排空气法收集气体，收集时导管应伸入集气瓶底部（为了排尽瓶内空气），验满时，将带火星的木条放在集气瓶口，若复燃，则氧气已收集满。 2．氧气的检验 利用带火星的木条检验氧气，若木条复燃，则说明为氧气。 大招03加热高锰酸钾制取氧气 （1）药品：高锰酸钾（暗紫色固体） （2）反应原理：  文字表达式：高锰酸钾 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气 符号表达式：KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2。 【温馨提示】用加热高锰酸钾制取氧气时，需要在试管口放置一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管，造成堵塞。 （3）实验步骤 ① 查：组装仪器，检查装置的 气密性 ； ② 装：把药品装入试管内，并在试管管口塞一小团 棉花 ，用带导管的单孔橡皮塞塞紧试管口； ③ 定：用铁夹夹持试管，并固定在铁架台上； ④点：点燃酒精灯加热； ⑤收：用排水法收集氧气（等气泡 连续不断 放出时再开始收集）； ⑥移：实验完毕，先把 导管 从水槽中移出水面（防止水倒吸回热的试管，使试管炸裂）； ⑦ 熄：熄灭酒精灯。 （4）实验装置 大招04 加热氯酸钾制取氧气 （1）药品：氯酸钾（白色固体）与二氧化锰（黑色粉末） （2）反应原理：  文字表达式：氯酸钾 氯化钾 + 氧气 符号表达式：KClO3 KCl + O2 大招05催化剂及催化作用 1．催化剂概念 在化学反应中能改变其他物质的反应速率，但本身的化学性质和质量在反应前后不变的物质。 2．催化剂特点 （1）“一变，两不变”，即能改变化学反应的速率（加快），本身的质量和化学性质不变。 （2）“针对性”，即催化剂针对某个化学反应来说，才有意义。例如，不能笼统地说：二氧化锰是催化剂，或者催化剂是二氧化锰等；而应该表达为：二氧化锰是过氧化氢（或氯酸钾）分解的催化剂。 （3）“多样性”，即某个化学反应的催化剂可能有多种。例如，在过氧化氢分解的反应中，二氧化锰、红砖粉末、土豆片、硫酸铜溶液等都可作催化剂。 3．证明某物质是催化剂（同时满足即为催化剂）： （1）证明是否改变反应速率：相同条件下，加或者不加药品对比实验； （2）证明质量是否改变：实验前称量一次，实验后分离出来再称量一次； （3）证明化学性质是否改变：将分离出来的物质再进行（1）中的操作，观察是否还能改变反应速率。 大招06实验探究影响化学反应速率的因素 影响某反应的反应速率的因素：反应物浓度、反应温度、反应物接触面积、是否有催化剂、催化剂种类、催化剂质量等。 题型分类 题型01氧气的工业制法 【例题】生产氧气的方法有多种。其中两种方法如下。 （1）液冷法：在低温条件下将空气压缩成液态，升温后，氮气先逸出，剩余物质主要为液态氧。空气中两种主要成分的沸点如下表。 成分 A B 沸点 -196℃ -183℃ 根据上述信息判断， （填“A”或“B”）是氧气。 （2）变压吸附法：利用变压吸附技术，以分子筛为吸附剂制取氧气。 由图1、图2可知：过程1中，空气通过分子筛吸附材料时， 分子更容易被吸附；过程2中，采用 方法，能使被吸附的气体释放出去（此过程称为解吸）。分子筛吸附材料恢复吸附能力。过程1和过程2交替进行，可连续生产大量高纯度氧气。 根据以上信息，写出分子筛制氧机的应用场所 （写一处）。 【答案】 （1）B （2）氮气 降低压强 医院 【详解】 （1）在低温条件下将空气压缩成液态，升温后，氮气先逸出，说明氮气的沸点低，根据表格中数据，B为氧气； （2）由图2可知，相同压强时，氮气的吸附量更大，所以氮气分子更容易被吸附；吸附量受压强的影响，压强越大，吸附量越大，所以过程2中，采用降低压强的方法，减小吸附量，从而使被吸附的气体释放出去；分子筛制氧机运行成本低、使用寿命长、制氧浓度高、安全性好和能耗低，可应用于医院、实验室、家庭等场所。 【变式】工业制氧气采用分离液态空气法，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 题型02分解过氧化氢制取氧气 【例题】“大象牙膏”是著名的科学兴趣实验，将过氧化氢溶液、催化剂二氧化锰和发泡剂加入容器中，过氧化氢迅速分解，涌出像喷泉一样的柱状泡沫。下列说法正确的是 A．反应前后催化剂的性质改变 B．产生的泡沫可用于灭火 C．没有催化剂过氧化氢也会分解 D．二氧化锰只能催化过氧化氢分解 【答案】C 【详解】A、在化学反应前后，催化剂的质量和化学性质不会发生改变，物理性质可能发生改变，故A说法错误； B、过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，即实验产生的泡沫中含有氧气，氧气具有助燃性，不能用于灭火，故B说法错误； C、没有催化剂，过氧化氢也会自解产生氧气，只是分解速率较慢，故C说法正确； D、二氧化锰在其他反应中也可作催化剂，如氯酸钾制取氧气的反应，故D说法错误； 故选：C。 【变式】下列有关氧气的制取、收集、验满、性质的实验中错误的是 A．制取 B．收集 C．验满 D．性质 题型03加热高锰酸钾制取氧气 【例题】某同学在实验室里用高锰酸钾固体制取氧气，请回答下列问题： （1）写出仪器①的名称 ； （2）收集氧气，可选择的收集装置是 （填字母）； （3）为了防止加热时试管内的粉末状物质进入导管，应在试管口放一团 ； （4）验满时，将带火星的木条放在集气瓶口，发现木条 ，说明氧气已经集满。 【答案】 （1）酒精灯 （2）C/D （3）棉花等 （4）复燃或重新燃烧等 【详解】 （1）仪器①的名称酒精灯； （2）氧气密度略大于空气，不易溶于水，可用向上排空气法收集或排水法收集，收集氧气，可选择的收集装置是C或D； （3）为了防止加热时试管内的粉末状物质进入导管，应在试管口放一团棉花； （4）氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，验满时，将带火星的木条放在集气瓶口，发现木条复燃（或重新燃烧），说明氧气已经集满。 【变式】实验室制取O2，下列操作、药品和装置选择不合理的是 A．选择药品 B．检查气密性 C．发生装置 D．收集装置 题型04加热氯酸钾制取氧气 【例题】已知氯酸钾和高锰酸钾都可用于实验室制取氧气：氯酸钾在二氧化锰催化下受热分解为氯化钾和氧气，高锰酸钾受热分解为锰酸钾、二氧化锰和氧气。某同学误将少量高锰酸钾当成二氧化锰加入氯酸钾中进行加热制取氧气，部分物质质量随时间变化如图所示。下列说法错误的是 A．a代表氯酸钾，c代表氧气 B．t1时刻，加热的固体中开始产生二氧化锰 C．t2时刻，氯酸钾开始分解 D．t3时刻，高锰酸钾和氯酸钾均分解完全 【答案】A 【分析】某同学误将少量高锰酸钾当成二氧化锰加入氯酸钾中进行加热制取氧气，则氯酸钾质量大，高锰酸钾质量小，且高锰酸钾分解的温度低，先分解生成氧气，故a表示氯酸钾，b表示高锰酸钾，高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，氯酸钾在二氧化锰的催化下受热分解生成氯化钾和氧气， c在氯酸钾分解时才生成，故c表示氯化钾。 【详解】 A、由分析可知，c表示氯化钾，说法错误； B、t1时刻是高锰酸钾分解的过程，加热的固体中开始产生二氧化锰，说法正确； C、t2时刻，氯酸钾开始分解产生氯化钾和氧气，说法正确； D、t3时刻，高锰酸钾和氯酸钾的质量均为零，即均分解完全，说法正确； 故选：A。 【变式】实验室可用于氯酸钾制取氧气的装置组合是 A．①④ B．②① C．①⑤ D．②③ 题型05催化剂及催化作用 【例题】有关催化剂的说法不正确的是 A．不加催化剂过氧化氢溶液也能分解产生氧气 B．有的催化剂是加快化学反应速率，有的是减慢反应速率 C．催化剂在化学反应前后其质量和性质都不变 D．用过氧化氢制氧气的反应中可用二氧化锰作催化剂 【答案】C 【详解】A、催化剂能够改变化学反应速率，不能决定反应是否发生，不加催化剂过氧化氢溶液也能分解产生氧气，只是反应速率比较慢，选项说法正确； B、催化剂可以改变化学反应的速率，有的催化剂是加快化学反应速率，有的是减慢反应速率，选项说法正确； C、催化剂在化学反应前后其质量和化学性质都不变，物理性质可能改变，选项说法错误； D、二氧化锰可以加快过氧化氢的分解速率，因此用过氧化氢制氧气的反应中可用二氧化锰作催化剂，选项说法正确； 故选：C。 【变式】比较氧化铜和氧化锰对过氧化氢分解的催化效果。用如图1所示的装置进行了两次实验，在试管中分别加入等质量的氧化铜和二氧化锰，分别将注射器内盛有的3mL5%的双氧水注入试管中，再利用注射器收集氧气，收集到氧气的体积和时间的关系如图2所示。 （1）写出过氧化氢在二氧化锰做催化剂条件下制取氧气的化学方程式 。在检查装置的气密性后，小组同学注入双氧水开始实验。实验中造成U形管内红墨水液面左低右高的原因是 。 （2）由氧化铜催化的反应、时间段反应速率逐渐变慢、原因是 。根据相同时间内注射器内氧气体积的不同，可比较出两种催化剂的催化效果。 题型06实验探究影响化学反应速率的因素 【例题】某实验小组设计如图实验对过氧化氢分解进行探究。 下列相关说法不正确的是 A．对比实验甲和乙，探究H2O2浓度对H2O2分解速率的影响 B．对比实验乙和丁，探究MnO2对H2O2分解速率的影响 C．对比实验甲和丙，探究温度对H2O2分解速率的影响 D．对比实验甲、丙和丁，探究MnO2和温度对H2O2分解速率影响的程度 【答案】B 【详解】A、根据控制变量法，甲和乙的变量是过氧化氢的浓度，则对比实验甲和乙，探究H2O2浓度对H2O2分解速率的影响，故说法正确； B、实验乙和丁的变量有浓度和二氧化锰，变量不唯一，则甲、乙不能探究MnO2对H2O2分解速率的影响，故说法错误； C、甲和丙的变量是温度不同，丙的温度高，反应速率快，则对比实验甲和丙，探究温度对H2O2分解速率的影响，故说法正确； D、根据C项的分析，对比甲和丙可以探究温度对H2O2分解速率的影响，对比实验甲、丁，变量是二氧化锰，则可以探究MnO2对H2O2分解速率的影响，故说法正确。 故选B。 【变式】某小组同学设计并进行实验，探究影响过氧化氢分解速率的因素。 某研究小组发现，将适量淀粉放入过氧化氢溶液中，过氧化氢溶液的分解速率加快。为比较淀粉和二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果，该小组同学进行了如下探究： 实验序号 5%过氧化氢溶液体积/mL 其他物质质量 待测数据 ① 20 / a ② 20 淀粉0.5g b ③ 20 二氧化锰0.5g c 【解释与结论】 （1）向过氧化氢溶液加入二氧化锰，该反应的符号表达式为 。 （2）如图甲，可通过观察 来定性比较二者的催化效果。 【定量探究】为了定量比较二者的催化效果，实验时小明用图乙所示装置做对照实验，以生成40ml气体为标准（其他可能影响实验的因素均已忽略）设计了三组实验（如上表所示）。 （3）上述实验中“待测数据”是指 。最后结果表明二氧化锰的催化效果较好，则b c（填“<”、“>”或“=”）。 【拓展与延伸】继续探究发现硫酸铜溶液也能显著加快过氧化氢的分解速率。于是同学们根据下面提供的药品继续探究实验。在常温下，向a、b、c三支试管中分别加入等量浓度5%的过氧化氢溶液，在其他条件相同时，各滴2滴浓度为5%、10%、20%的硫酸铜溶液。绘制了产生的氧气体积随时间变化的曲线a、b和c如图所示。（提示：浓度指的是混合物溶液中所含过氧化氢或硫酸铜的含量） （4）请你写出两条规律性结论 、 。 题型07简易供氧器的制作 【例题】某兴趣小组设计出的简易供氧器如图，下列说法错误的是 A．反应仓的药品可以是过氧化氢溶液和二氧化锰 B．加湿仓的目的是湿化氧气，减少对鼻腔的刺激 C．通过观察加湿仓排出气泡的量确定是否需要添加药品 D．该装置具有的优点是即用即反应、随停即可停 【答案】D 【详解】A、反应仓中反应物为固液混合物，在常温下制取氧气，可用过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，故反应仓中的药品可以是过氧化氢溶液和二氧化锰，选项正确； B、加湿仓的目的是湿化氧气，减少对鼻腔的刺激，选项正确； C、通过观察加湿仓排出气泡的量确定是否需要添加药品，选项正确； D、该装置不能将固液分离，不能控制反应的发生与停止，选项错误； 故选D。 【变式】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药品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 跟踪训练 1．利用物质性质间的差异可鉴别物质，下列说法正确的是 A．观察颜色可鉴别水和过氧化氢溶液 B．用澄清石灰水可鉴别氧气和氮气 C．闻气味可鉴别酒精和白醋 D．用燃着的木条可鉴别氦气和氩气 2．对下列实验中出现的异常现象分析合理的是 A．排水法收集到的一瓶氧气不纯——装置漏气 B．加热固体粉末时，试管破裂——加热时试管口略向下倾斜 C．盛有稀盐酸的试剂瓶标签腐蚀——倾倒液体时，标签没有向着手心 D．细铁丝在氧气中燃烧时，集气瓶底炸裂——没有等火柴即将燃尽就放入集气瓶中 3．潜水艇里都需要配备氧气的发生装置，以保证长时间潜航。下列反应都能产生氧气，其中最适宜在潜水艇里供给氧气的反应是 A．加热高锰酸钾 B．常温下过氧化氢和二氧化锰生成氧气 C．常温下过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气 D．加热氧化汞 4．下列图像能正确反映对应变化关系的是 A．图A：加热一定质量的高锰酸钾制取氧气 B．图B：加热一定质量的高锰酸钾制取氧气 C．图C：一定量的过氧化氢溶液分解制取氧气 D．图D：用等质量等浓度的过氧化氢溶液分别制取氧气 5．下列反应中，属于氧化反应也属于化合反应的是 A．碱式碳酸铜氧化铜+二氧化碳+水 B．硫+氢气硫化氢 C． D．甲烷+氧气二氧化碳+水 6．下列关于氧气的描述正确的是 A．氧气易溶于水，因此鱼能在水中生存 B．氧气性质活泼，能与所有物质发生反应 C．氧气在低温、加压条件下能变为液体或固体 D．氧气能使带火星的木条复燃，说明氧气具有可燃性 7．下图是实验室有关氧气制备、收集、验满、验证性质的操作，其中正确的是 A． B． C． D． 8．下列实验室制取的部分实验操作中，正确的是 A．连接仪器 B．制备气体 C．收集气体 D．处理废液 9．下列图像能正确反应对应变化关系的是 A．图1：加热高锰酸钾固体至质量不再减轻 B．图2：向一定量二氧化锰中加入过氧化氢溶液 C．图3：等质量、等质量分数的过氧化氢溶液完全分解 D．图4：实验室用一定质量的过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气 10．在实验室中，区分下列物质的方法不正确的是 A．水和过氧化氢溶液：加入二氧化锰 B．高锰酸钾和二氧化锰：观察颜色 C．氧气和氮气：伸入带火星的木条 D．水和酒精：品尝味道 11．下列图像与化学反应的过程变化趋势对应不正确的是 A．木炭在充满氧气的集气瓶中燃烧 B．一定量的双氧水分解 C．加热高锰酸钾和二氧化锰的混合物 D．用红磷燃烧测定空气中氧气的含量 A．A B．B C．C D．D 12．如图，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。下列现象正确的是 A．气球胀大，红墨水左移 B．气球缩小，红墨水右移 C．气球胀大，红墨水右移 D．气球缩小，红墨水左移 13．用加热高锰酸钾制取氧气，发现试管破裂，可能原因有：①试管外壁有水没擦干；②加热时试管底部触及灯芯；③试管口没放一团棉花；④高锰酸钾的量太多；⑤加热时先预热；⑥加热时直接对准药品部分加热；⑦停止加热后立即用冷水洗涤。其中与之相关的是 A．①②⑥⑦ B．③④⑤ C．②④⑦ D．③⑤⑦ 14．下列反应既属于化合反应，又属于氧化反应的是 A．乙醇+氧气二氧化碳+水 B．氢氧化铜氧化铜+水 C．一氧化碳+氧化铜铜+二氧化碳 D．一氧化碳+氧气二氧化碳 15．某同学将一定量过氧化氢溶液缓慢加入盛有二氧化锰的试管中，下列图像不正确的是 A． B． C． D． 16．阅读下面科普短文 氨气（）无色，有强烈的刺激性气味，密度小于空气，极易溶于水，在常温下加压即可使其液化，可用于制造硝酸和氨肥，是一种重要的化学物质。 氨气主要来自于人工合成，合成氨的原料为氮气（）和氢气（）。氮气常用液态空气分离法、膜分离法（如图1）和分筛吸附法（如图2）获取。 工业合成氮的流程如图3所示。为了找到合成氨反应合适的催化剂，人们做了6500多次实验，发现铁触媒效果较好。在铁触媒作用下，用体积比为1∶3的氮气和氢气合成氨，当容器中氨的含量不再发生变化时（平衡时），测得氨的含量分别与温度和压强的关系如图4所示。 依据上文，回答下列问题： (1)请写出一点氨气的物理性质 。 (2)液态空气升温时，氮气先气化，则液氮沸点比液氧 （填“高”或“低”）。 (3)如图2所示，分子筛吸附法制氮气，利用了氮气分子与氧气分子 不同而吸附氧气实现分离。 (4)工业上可用分离液态空气的方法获得合成氨的原料氮气，该方法属于 变化。 (5)图3中从“合成塔”出来的气体是 （填“纯净物”或“混合物”）。 (6)如图4，氨的含量与压强的关系是 。 (7)科学家研究合成氨反应催化剂的目的是 。 (8)按下列条件进行合成氨反应，平衡时氨的含量最高的是 （填字母）。 a．200大气压、300℃                                c．400大气压、300℃ b．200大气压、500℃                                d．400大气压、500℃ 17．用氮气(N2)和氢气(H2)合成制取氨气(NH3)是人类科学技术上的一项重大突破，对社会发展与科技进步做出了巨大贡献，工厂合成制取氨气的工艺流程如下。 (1)合成塔中的反应在催化剂条件下进行，请根据信息写出该反应的符号表达式 ；下列关于催化剂的说法正确的是 (填字母)； A．反应前后催化剂的质量不变   B．反应前后催化剂的性质不变 C．催化剂能改变反应速率   D．催化剂能增加生成物的种类 (2)从合成塔出来的物质是 (填“纯净物”或“混合物”)； (3)请根据上图中信息回答问题：氨分离器中设置适当温度即可将NH3与N2、H2进行分离，该过程属于 (填“物理”或“化学”)变化。 (4)该流程中循环利用的气体是 。 18．A~H是初中化学常见的物质，它们之间的转化关系如图所示，A是一种暗紫色固体，B、G都是黑色固体粉末，E是一种无色液体，H是一种能使澄清石灰水变浑浊的气体，在反应②前后，B的质量和化学性质都不改变，回答下列问题： (1)B物质在反应②中起 作用。 (2)反应③的实验现象是 。 (3)反应①的文字表达式是 ，该反应属于基本反应类型中的 反应。 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2.3 氧气的制备 课前预习+知识精讲 知识点01氧气的工业制法 1．分离液态空气法 原理：利用液态氧气和液态氮气的沸点不同。该方法是物理变化。 具体过程:首先将空气净化除去杂质等，然后在高压低温的条件下，使空气液化，控制温度蒸发液态氮气，沸点较低的氮气先蒸发出来，余下的便是沸点较高的淡蓝色液态氧气，将其加压贮存在钢瓶中备用即可 2．膜分离制氧和分子筛制氧（物理变化）：指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过特定薄膜时，实现选择性分离的技术。 3．分子筛制氧（物理变化）：分子筛是一种具有均匀微孔结构的材料，有很强的吸附能力，能把不同的分子分离开，起到“筛分"分子的作用，故称为分子筛。分子筛制氧机是利用分子筛特殊的吸附能力和解吸技术，加压时吸附空气中的氮气、二氧化碳气体，将未被吸收的氧气收集起来，经过净化处理后即成为高纯度的氧气。 知识点02利用化学反应制取氧气 1．氧气的检验 利用带火星的木条检验氧气，若木条复燃，则说明为氧气。 2．过氧化氢溶液（俗称“双氧水”）制取氧气 （1）药品：过氧化氢溶液（主要成分H2O2）和二氧化锰（黑色粉末 MnO2） （2）反应原理： 文字表达式：过氧化氢 水+氧气 符号表达式：H2O2 H2O + O2 注：MnO2在该反应中是催化剂，起催化作用 （3）装置：固液常温型 （4）注意事项： ①长颈漏斗下端管口应该伸入液面以下（液封），防止生成的气体从长颈漏斗中逸出； ②导管只需略微伸入试管塞，便于气体的导出； ③装药品时，先装固体后装液体； ④该装置的优点：可以随时添加液体。 （5）收集气体： 若用排水法收集气体（导管略伸进集气瓶口），当气泡连续均匀冒出时开始收集（因为开始排出的气体是空气，会使得收集的氧气不纯）；当集气瓶口有大量气泡往外冒时，氧气收集满，在水下用玻璃片盖住瓶口，移出水槽，集气瓶正放在桌面上(氧气密度比空气大，正放)，防止气体逸出。若用向上排空气法收集气体，收集时导管应伸入集气瓶底部（为了排尽瓶内空气），验满时，将带火星的木条放在集气瓶口，若复燃，则氧气已收集满。 3．用高锰酸钾制取氧气 （1）药品：高锰酸钾（暗紫色固体） （2）反应原理：  文字表达式：高锰酸钾 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气 符号表达式：KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2。 【温馨提示】用加热高锰酸钾制取氧气时，需要在试管口放置一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管，造成堵塞。 3．用氯酸钾制取氧气 （1）药品：氯酸钾（白色固体）与二氧化锰（黑色粉末） （2）反应原理：  文字表达式：氯酸钾 氯化钾 + 氧气 符号表达式：KClO3 KCl + O2 知识点03催化剂的特点与催化作用 1．催化剂概念 在化学反应中能改变其他物质的反应速率，但本身的化学性质和质量在反应前后不变的物质。 2．催化剂特点 （1）“一变，两不变”，即能改变化学反应的速率（加快或减慢），本身的质量和化学性质不变。 （2）“针对性”，即催化剂针对某个化学反应来说，才有意义。例如，不能笼统地说：二氧化锰是催化剂，或者催化剂是二氧化锰等；而应该表达为：二氧化锰是过氧化氢（或氯酸钾）分解的催化剂。 （3）“多样性”，即某个化学反应的催化剂可能有多种。例如，在过氧化氢分解的反应中，二氧化锰、红砖粉末、土豆片、沸石、硫酸铜溶液等都可作催化剂。 而催化作用是指催化剂在化学反应中所起作用（即能改变化学反应的速率）。它包括加快和减慢化学反应的速率两种情况。 3．对催化剂的理解 （1）催化剂不能改变生成物的质量 （2）催化剂不是反应物也不是生成物（写在反应条件上） （3）一种催化剂只针对某一反应，不同的反应，催化剂可能相同，某一反应的催化剂可能不只一种 4．证明某物质是催化剂（同时满足即为催化剂）： （1）证明是否改变反应速率：相同条件下，加或者不加药品对比实验； （2）证明质量是否改变：实验前称量一次，实验后分离出来再称量一次； （3）证明化学性质是否改变：将分离出来的物质再进行（1）中的操作，观察是否还能改变反应速率。 5．影响某反应的反应速率的因素 反应物浓度、反应温度、反应物接触面积、是否有催化剂、催化剂种类、催化剂质量等。 四、分解反应 基本反应类型 ①化合反应：由两种或两种以上的物质生成另一种物质的反应。（“多变一”） ②分解反应：由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应。（“一变多”）。 解题大招 大招01氧气的工业制法 1．分离液态空气法 原理：利用液态氧气和液态氮气的沸点不同。 过程:首先将空气净化除去杂质等，然后在高压低温的条件下，使空气液化，控制温度蒸发液态氮气，沸点较低的氮气先蒸发出来，余下的便是沸点较高的淡蓝色液态氧气。 2．膜分离制氧和分子筛制氧（物理变化）：指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过特定薄膜时，实现选择性分离的技术。 3．分子筛制氧（物理变化）：分子筛是一种具有均匀微孔结构的材料，有很强的吸附能力，能把不同的分子分离开，起到“筛分"分子的作用，故称为分子筛。分子筛制氧机是利用分子筛特殊的吸附能力和解吸技术，加压时吸附空气中的氮气、二氧化碳气体，将未被吸收的氧气收集起来，经过净化处理后即成为高纯度的氧气。 大招02分解过氧化氢制取氧气 1．过氧化氢溶液（俗称“双氧水”）制取氧气 （1）药品：过氧化氢溶液（主要成分H2O2）和二氧化锰（黑色粉末 MnO2） （2）反应原理： 文字表达式：过氧化氢 水+氧气 符号表达式：H2O2 H2O + O2 注：MnO2在该反应中是催化剂，起催化作用 （3）装置：固液常温型 （4）注意事项： ①长颈漏斗下端管口应该伸入液面以下（液封），防止生成的气体从长颈漏斗中逸出； ②导管只需略微伸入试管塞，便于气体的导出； ③装药品时，先装固体后装液体； ④该装置的优点：可以随时添加液体。 （5）收集气体： 若用排水法收集气体（导管略伸进集气瓶口），当气泡连续均匀冒出时开始收集（因为开始排出的气体是空气，会使得收集的氧气不纯）；当集气瓶口有大量气泡往外冒时，氧气收集满，在水下用玻璃片盖住瓶口，移出水槽，集气瓶正放在桌面上（氧气密度比空气大，正放），防止气体逸出。 若用向上排空气法收集气体，收集时导管应伸入集气瓶底部（为了排尽瓶内空气），验满时，将带火星的木条放在集气瓶口，若复燃，则氧气已收集满。 2．氧气的检验 利用带火星的木条检验氧气，若木条复燃，则说明为氧气。 大招03加热高锰酸钾制取氧气 （1）药品：高锰酸钾（暗紫色固体） （2）反应原理：  文字表达式：高锰酸钾 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气 符号表达式：KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2。 【温馨提示】用加热高锰酸钾制取氧气时，需要在试管口放置一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管，造成堵塞。 （3）实验步骤 ① 查：组装仪器，检查装置的 气密性 ； ② 装：把药品装入试管内，并在试管管口塞一小团 棉花 ，用带导管的单孔橡皮塞塞紧试管口； ③ 定：用铁夹夹持试管，并固定在铁架台上； ④点：点燃酒精灯加热； ⑤收：用排水法收集氧气（等气泡 连续不断 放出时再开始收集）； ⑥移：实验完毕，先把 导管 从水槽中移出水面（防止水倒吸回热的试管，使试管炸裂）； ⑦ 熄：熄灭酒精灯。 （4）实验装置 大招04 加热氯酸钾制取氧气 （1）药品：氯酸钾（白色固体）与二氧化锰（黑色粉末） （2）反应原理：  文字表达式：氯酸钾 氯化钾 + 氧气 符号表达式：KClO3 KCl + O2 大招05催化剂及催化作用 1．催化剂概念 在化学反应中能改变其他物质的反应速率，但本身的化学性质和质量在反应前后不变的物质。 2．催化剂特点 （1）“一变，两不变”，即能改变化学反应的速率（加快），本身的质量和化学性质不变。 （2）“针对性”，即催化剂针对某个化学反应来说，才有意义。例如，不能笼统地说：二氧化锰是催化剂，或者催化剂是二氧化锰等；而应该表达为：二氧化锰是过氧化氢（或氯酸钾）分解的催化剂。 （3）“多样性”，即某个化学反应的催化剂可能有多种。例如，在过氧化氢分解的反应中，二氧化锰、红砖粉末、土豆片、硫酸铜溶液等都可作催化剂。 3．证明某物质是催化剂（同时满足即为催化剂）： （1）证明是否改变反应速率：相同条件下，加或者不加药品对比实验； （2）证明质量是否改变：实验前称量一次，实验后分离出来再称量一次； （3）证明化学性质是否改变：将分离出来的物质再进行（1）中的操作，观察是否还能改变反应速率。 大招06实验探究影响化学反应速率的因素 影响某反应的反应速率的因素：反应物浓度、反应温度、反应物接触面积、是否有催化剂、催化剂种类、催化剂质量等。 题型分类 题型01氧气的工业制法 【例题】生产氧气的方法有多种。其中两种方法如下。 （1）液冷法：在低温条件下将空气压缩成液态，升温后，氮气先逸出，剩余物质主要为液态氧。空气中两种主要成分的沸点如下表。 成分 A B 沸点 -196℃ -183℃ 根据上述信息判断， （填“A”或“B”）是氧气。 （2）变压吸附法：利用变压吸附技术，以分子筛为吸附剂制取氧气。 由图1、图2可知：过程1中，空气通过分子筛吸附材料时， 分子更容易被吸附；过程2中，采用 方法，能使被吸附的气体释放出去（此过程称为解吸）。分子筛吸附材料恢复吸附能力。过程1和过程2交替进行，可连续生产大量高纯度氧气。 根据以上信息，写出分子筛制氧机的应用场所 （写一处）。 【答案】 （1）B （2）氮气 降低压强 医院 【详解】 （1）在低温条件下将空气压缩成液态，升温后，氮气先逸出，说明氮气的沸点低，根据表格中数据，B为氧气； （2）由图2可知，相同压强时，氮气的吸附量更大，所以氮气分子更容易被吸附；吸附量受压强的影响，压强越大，吸附量越大，所以过程2中，采用降低压强的方法，减小吸附量，从而使被吸附的气体释放出去；分子筛制氧机运行成本低、使用寿命长、制氧浓度高、安全性好和能耗低，可应用于医院、实验室、家庭等场所。 【变式】工业制氧气采用分离液态空气法，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 【答案】A 【详解】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，故A错误； B、在低温条件下加压，使空气转变为液态，然后升温，因为氮气和氧气的沸点不同，可以将氮气和氧气分离，故B正确； C、由于氮气沸点比氧气低，所以氮气先从液态空气中蒸发出来，剩下的主要就是液态氧，故C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，故D正确。 故选A。 题型02分解过氧化氢制取氧气 【例题】“大象牙膏”是著名的科学兴趣实验，将过氧化氢溶液、催化剂二氧化锰和发泡剂加入容器中，过氧化氢迅速分解，涌出像喷泉一样的柱状泡沫。下列说法正确的是 A．反应前后催化剂的性质改变 B．产生的泡沫可用于灭火 C．没有催化剂过氧化氢也会分解 D．二氧化锰只能催化过氧化氢分解 【答案】C 【详解】A、在化学反应前后，催化剂的质量和化学性质不会发生改变，物理性质可能发生改变，故A说法错误； B、过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，即实验产生的泡沫中含有氧气，氧气具有助燃性，不能用于灭火，故B说法错误； C、没有催化剂，过氧化氢也会自解产生氧气，只是分解速率较慢，故C说法正确； D、二氧化锰在其他反应中也可作催化剂，如氯酸钾制取氧气的反应，故D说法错误； 故选：C。 【变式】下列有关氧气的制取、收集、验满、性质的实验中错误的是 A．制取 B．收集 C．验满 D．性质 【答案】C 【详解】A、利用过氧化氢溶液制取氧气时不需加热，属于固-液常温型，可用此发生装置，故A不符合题意； B、氧气密度比空气略大，可用向上排空气法收集，且导管伸入到集气瓶底部，故B不符合题意； C、氧气验满时应将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，则说明已经集满，不能伸入集气瓶中，故C符合题意 D、做硫在氧气中燃烧实验时，应在瓶底放一些水，防止硫与氧气反应生成的二氧化硫扩散到空气中，污染空气，故D不符合题意。 故选C。 题型03加热高锰酸钾制取氧气 【例题】某同学在实验室里用高锰酸钾固体制取氧气，请回答下列问题： （1）写出仪器①的名称 ； （2）收集氧气，可选择的收集装置是 （填字母）； （3）为了防止加热时试管内的粉末状物质进入导管，应在试管口放一团 ； （4）验满时，将带火星的木条放在集气瓶口，发现木条 ，说明氧气已经集满。 【答案】 （1）酒精灯 （2）C/D （3）棉花等 （4）复燃或重新燃烧等 【详解】 （1）仪器①的名称酒精灯； （2）氧气密度略大于空气，不易溶于水，可用向上排空气法收集或排水法收集，收集氧气，可选择的收集装置是C或D； （3）为了防止加热时试管内的粉末状物质进入导管，应在试管口放一团棉花； （4）氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，验满时，将带火星的木条放在集气瓶口，发现木条复燃（或重新燃烧），说明氧气已经集满。 【变式】实验室制取O2，下列操作、药品和装置选择不合理的是 A．选择药品 B．检查气密性 C．发生装置 D．收集装置 【答案】C 【详解】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。 题型04加热氯酸钾制取氧气 【例题】已知氯酸钾和高锰酸钾都可用于实验室制取氧气：氯酸钾在二氧化锰催化下受热分解为氯化钾和氧气，高锰酸钾受热分解为锰酸钾、二氧化锰和氧气。某同学误将少量高锰酸钾当成二氧化锰加入氯酸钾中进行加热制取氧气，部分物质质量随时间变化如图所示。下列说法错误的是 A．a代表氯酸钾，c代表氧气 B．t1时刻，加热的固体中开始产生二氧化锰 C．t2时刻，氯酸钾开始分解 D．t3时刻，高锰酸钾和氯酸钾均分解完全 【答案】A 【分析】某同学误将少量高锰酸钾当成二氧化锰加入氯酸钾中进行加热制取氧气，则氯酸钾质量大，高锰酸钾质量小，且高锰酸钾分解的温度低，先分解生成氧气，故a表示氯酸钾，b表示高锰酸钾，高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，氯酸钾在二氧化锰的催化下受热分解生成氯化钾和氧气， c在氯酸钾分解时才生成，故c表示氯化钾。 【详解】 A、由分析可知，c表示氯化钾，说法错误； B、t1时刻是高锰酸钾分解的过程，加热的固体中开始产生二氧化锰，说法正确； C、t2时刻，氯酸钾开始分解产生氯化钾和氧气，说法正确； D、t3时刻，高锰酸钾和氯酸钾的质量均为零，即均分解完全，说法正确； 故选：A。 【变式】实验室可用于氯酸钾制取氧气的装置组合是 A．①④ B．②① C．①⑤ D．②③ 【答案】C 【详解】用氯酸钾在加热条件下制取氧气同时会生成氯化钾，氧气密度比空气大且难溶于水，根据反应物的状态和条件和生成的气体的密度及其溶解性可以确定为固体加热型装置和向上排空气法，或固体加热型装置和排水集气法收集气体，故可以是①⑤或者①③；故选C。 题型05催化剂及催化作用 【例题】有关催化剂的说法不正确的是 A．不加催化剂过氧化氢溶液也能分解产生氧气 B．有的催化剂是加快化学反应速率，有的是减慢反应速率 C．催化剂在化学反应前后其质量和性质都不变 D．用过氧化氢制氧气的反应中可用二氧化锰作催化剂 【答案】C 【详解】A、催化剂能够改变化学反应速率，不能决定反应是否发生，不加催化剂过氧化氢溶液也能分解产生氧气，只是反应速率比较慢，选项说法正确； B、催化剂可以改变化学反应的速率，有的催化剂是加快化学反应速率，有的是减慢反应速率，选项说法正确； C、催化剂在化学反应前后其质量和化学性质都不变，物理性质可能改变，选项说法错误； D、二氧化锰可以加快过氧化氢的分解速率，因此用过氧化氢制氧气的反应中可用二氧化锰作催化剂，选项说法正确； 故选：C。 【变式】比较氧化铜和氧化锰对过氧化氢分解的催化效果。用如图1所示的装置进行了两次实验，在试管中分别加入等质量的氧化铜和二氧化锰，分别将注射器内盛有的3mL5%的双氧水注入试管中，再利用注射器收集氧气，收集到氧气的体积和时间的关系如图2所示。 （1）写出过氧化氢在二氧化锰做催化剂条件下制取氧气的化学方程式 。在检查装置的气密性后，小组同学注入双氧水开始实验。实验中造成U形管内红墨水液面左低右高的原因是 。 （2）由氧化铜催化的反应、时间段反应速率逐渐变慢、原因是 。根据相同时间内注射器内氧气体积的不同，可比较出两种催化剂的催化效果。 【答案】 （1） 反应生成气体，装置内压强增大 （2）随着反应的进行，过氧化氢溶液的浓度逐渐减小 【详解】 （1）过氧化氢在二氧化锰做催化剂条件分解生成氧气和水，反应的化学方程式为：；此反应过程中生成氧气，装置内气体增多，压强增大，大于外界压强后，U形管内红墨水液面左低右高； （2）反应物浓度越大对反应速率越快，分析图象可知，随着反应的进行过氧化氢被消耗，t1～t2时间段过氧化氢浓度较低，所以由氧化铜催化的反应，t1～t2时间段反应速率逐渐变慢。 题型06实验探究影响化学反应速率的因素 【例题】某实验小组设计如图实验对过氧化氢分解进行探究。 下列相关说法不正确的是 A．对比实验甲和乙，探究H2O2浓度对H2O2分解速率的影响 B．对比实验乙和丁，探究MnO2对H2O2分解速率的影响 C．对比实验甲和丙，探究温度对H2O2分解速率的影响 D．对比实验甲、丙和丁，探究MnO2和温度对H2O2分解速率影响的程度 【答案】B 【详解】A、根据控制变量法，甲和乙的变量是过氧化氢的浓度，则对比实验甲和乙，探究H2O2浓度对H2O2分解速率的影响，故说法正确； B、实验乙和丁的变量有浓度和二氧化锰，变量不唯一，则甲、乙不能探究MnO2对H2O2分解速率的影响，故说法错误； C、甲和丙的变量是温度不同，丙的温度高，反应速率快，则对比实验甲和丙，探究温度对H2O2分解速率的影响，故说法正确； D、根据C项的分析，对比甲和丙可以探究温度对H2O2分解速率的影响，对比实验甲、丁，变量是二氧化锰，则可以探究MnO2对H2O2分解速率的影响，故说法正确。 故选B。 【变式】某小组同学设计并进行实验，探究影响过氧化氢分解速率的因素。 某研究小组发现，将适量淀粉放入过氧化氢溶液中，过氧化氢溶液的分解速率加快。为比较淀粉和二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果，该小组同学进行了如下探究： 实验序号 5%过氧化氢溶液体积/mL 其他物质质量 待测数据 ① 20 / a ② 20 淀粉0.5g b ③ 20 二氧化锰0.5g c 【解释与结论】 （1）向过氧化氢溶液加入二氧化锰，该反应的符号表达式为 。 （2）如图甲，可通过观察 来定性比较二者的催化效果。 【定量探究】为了定量比较二者的催化效果，实验时小明用图乙所示装置做对照实验，以生成40ml气体为标准（其他可能影响实验的因素均已忽略）设计了三组实验（如上表所示）。 （3）上述实验中“待测数据”是指 。最后结果表明二氧化锰的催化效果较好，则b c（填“<”、“>”或“=”）。 【拓展与延伸】继续探究发现硫酸铜溶液也能显著加快过氧化氢的分解速率。于是同学们根据下面提供的药品继续探究实验。在常温下，向a、b、c三支试管中分别加入等量浓度5%的过氧化氢溶液，在其他条件相同时，各滴2滴浓度为5%、10%、20%的硫酸铜溶液。绘制了产生的氧气体积随时间变化的曲线a、b和c如图所示。（提示：浓度指的是混合物溶液中所含过氧化氢或硫酸铜的含量） （4）请你写出两条规律性结论 、 。 【答案】 （1） （2）产生气泡的快慢 （3）收集40ml气体的时间 > （4） 硫酸铜溶液浓度越大，过氧化氢的分解速率越快 硫酸铜溶液的浓度不同，但生成氧气的质量相同 【详解】 （1）过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成水和氧气，反应的符号表达式为：； （2）甲图实验中，可通过比较产生气泡的快慢比较二者的催化效果 （3）以生成40ml气体为标准，则若想比较催化效果，应比较收集相同体积气体的时间长短，即“待测数据”是指时间；若二氧化锰催化效果好，则反应较快，需要时间较短，即b>c （4）由图可知，硫酸铜溶液浓度越大时，反应时间越短，即反应速率越快，且硫酸铜溶液的浓度不影响反应生成的氧气的量。 题型07简易供氧器的制作 【例题】某兴趣小组设计出的简易供氧器如图，下列说法错误的是 A．反应仓的药品可以是过氧化氢溶液和二氧化锰 B．加湿仓的目的是湿化氧气，减少对鼻腔的刺激 C．通过观察加湿仓排出气泡的量确定是否需要添加药品 D．该装置具有的优点是即用即反应、随停即可停 【答案】D 【详解】A、反应仓中反应物为固液混合物，在常温下制取氧气，可用过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，故反应仓中的药品可以是过氧化氢溶液和二氧化锰，选项正确； B、加湿仓的目的是湿化氧气，减少对鼻腔的刺激，选项正确； C、通过观察加湿仓排出气泡的量确定是否需要添加药品，选项正确； D、该装置不能将固液分离，不能控制反应的发生与停止，选项错误； 故选D。 【变式】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药品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 【答案】C 【详解】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药品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； 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。 跟踪训练 1．利用物质性质间的差异可鉴别物质，下列说法正确的是 A．观察颜色可鉴别水和过氧化氢溶液 B．用澄清石灰水可鉴别氧气和氮气 C．闻气味可鉴别酒精和白醋 D．用燃着的木条可鉴别氦气和氩气 【答案】C 【详解】A、水和过氧化氢溶液都是无色的，所以不能用观察颜色的方法鉴别水和过氧化氢溶液，故错误； B、氧气和氮气均不能使澄清石灰水变浑浊，无法鉴别，故错误； C、白酒和白醋有不同的气味，白醋有酸味，酒精有特殊的醇香味，可以通过闻气味的方法把二者分开，故正确； D、氦气和氩气均不燃烧，也不支持燃烧，可使燃着的木条熄灭，无法鉴别，故错误； 故选：C。 2．对下列实验中出现的异常现象分析合理的是 A．排水法收集到的一瓶氧气不纯——装置漏气 B．加热固体粉末时，试管破裂——加热时试管口略向下倾斜 C．盛有稀盐酸的试剂瓶标签腐蚀——倾倒液体时，标签没有向着手心 D．细铁丝在氧气中燃烧时，集气瓶底炸裂——没有等火柴即将燃尽就放入集气瓶中 【答案】C 【详解】A、用排水法收集氧气不纯的原因是集气瓶内没有装满水或没等到气泡连续均匀冒出时收集而混有空气，故A不符合题意； B、给试管里的固体加热，试管口应略向下倾斜，目的是防止冷凝水回流使试管炸裂，故B不符合题意； C、由于稀硫酸具有腐蚀性，盛放稀硫酸的试剂瓶上的标签被腐蚀可能是倾倒液体时标签没有对着手心，故C符合题意； D、细铁丝在盛有氧气的集气瓶中燃烧，放出大量的热。瓶底炸裂了，其原因是可能是集气瓶的底部未加少量的水或铺一层细沙，故D不符合题意。 故选C。 3．潜水艇里都需要配备氧气的发生装置，以保证长时间潜航。下列反应都能产生氧气，其中最适宜在潜水艇里供给氧气的反应是 A．加热高锰酸钾 B．常温下过氧化氢和二氧化锰生成氧气 C．常温下过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气 D．加热氧化汞 【答案】C 【详解】A、高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，可以制取氧气，但是需要加热，不适宜在潜水艇里供给氧气，不符合题意； B、过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，可以制取氧气，但是过氧化氢溶液是液体，不适宜在潜水艇里供给氧气，不符合题意； C、常温下过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，过氧化钠是固体，且可以消耗二氧化碳，最适宜在潜水艇里供给氧气，符合题意； D、氧化汞受热分解生成汞和氧气，但是汞有毒，且需要加热，不适宜在潜水艇里供给氧气，不符合题意。 故选C。 4．下列图像能正确反映对应变化关系的是 A．图A：加热一定质量的高锰酸钾制取氧气 B．图B：加热一定质量的高锰酸钾制取氧气 C．图C：一定量的过氧化氢溶液分解制取氧气 D．图D：用等质量等浓度的过氧化氢溶液分别制取氧气 【答案】C 【详解】A、加热一定质量的高锰酸钾制取氧气，高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，由于生成了气体，剩余固体的质量逐渐减小，待完全反应后，不再变化，不会减少至零，不符合题意； B、加热一定质量的高锰酸钾制取氧气，高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，随着反应的进行，生成氧气的质量逐渐增大，待完全反应后，不再变化，不符合题意； C、一定量的过氧化氢溶液分解制取氧气，过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，由于过氧化氢溶液中本身含水，故随着反应的进行，水的质量从一定质量开始逐渐增大，待完全反应后，不再变化，符合题意； D、催化剂只能改变化学反应速率，不能增加生成物的质量，用等质量等浓度的过氧化氢溶液分别制取氧气，有催化剂的反应速率快，但是最后生成氧气的质量相同，不符合题意。 故选C。 5．下列反应中，属于氧化反应也属于化合反应的是 A．碱式碳酸铜氧化铜+二氧化碳+水 B．硫+氢气硫化氢 C． D．甲烷+氧气二氧化碳+水 【答案】C 【详解】A、该反应符合“一变多”的特征，属于分解反应，故选项错误； B、该反应符合“多变一”的特征，属于化合反应，但该反应不是物质与氧气发生的反应，不属于氧化反应，故选项错误； C、该反应符合“多变一”的特征，属于化合反应，该反应是物质与氧气的反应，属于氧化反应，故选项正确； D、该反应不符合“多变一”的特征，不属于化合反应，故选项错误； 故选：C。 6．下列关于氧气的描述正确的是 A．氧气易溶于水，因此鱼能在水中生存 B．氧气性质活泼，能与所有物质发生反应 C．氧气在低温、加压条件下能变为液体或固体 D．氧气能使带火星的木条复燃，说明氧气具有可燃性 【答案】C 【详解】A、氧气不易溶于水，选项错误； B、氧气性质比较活跃，但不能与所有物质发生反应，选项错误； C、氧气在低温、加压条件下能变为液体或固体，选项正确； D、氧气能使带火星的木条复燃，说明氧气具有助燃性，选项错误。 故选C。 7．下图是实验室有关氧气制备、收集、验满、验证性质的操作，其中正确的是 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A、用高锰酸钾制取氧气时，试管口加一小团棉花，试管口应低于试管底部，使用外焰加热，故选项正确； B、用排空气法收集时，收集气体的导管要深入集气瓶底部，尽可能的排出瓶内空气，故选项错误； C、用向上排空气法收集氧气，验满时，应将带火星的木条放到集气瓶口，故选项错误； D、做细铁丝燃烧实验时，应在集气瓶底部装少量水或铺一层细沙，故选项错误； 故选：A。 8．下列实验室制取的部分实验操作中，正确的是 A．连接仪器 B．制备气体 C．收集气体 D．处理废液 【答案】A 【详解】A、导管连接胶皮管时，先把导管一端湿润，然后稍用力转动使之插入胶皮管内，图中所示操作正确，符合题意； B、实验室可用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，属于固液不加热反应，可选择该装置，选择该装置制取氧气，长颈漏斗下端应插入液面以下，防止反应生成的气体从长颈漏斗下端逸出，导管应刚露出橡皮塞即可，图中操作错误，不符合题意； C、氧气密度比空气略大，应用向上排空气法收集，图中操作错误，不符合题意； D、废液不能直接倒入下水道，防止腐蚀管道，污染水源，应倒入指定容器中，图中操作错误，不符合题意。 故选A。 9．下列图像能正确反应对应变化关系的是 A．图1：加热高锰酸钾固体至质量不再减轻 B．图2：向一定量二氧化锰中加入过氧化氢溶液 C．图3：等质量、等质量分数的过氧化氢溶液完全分解 D．图4：实验室用一定质量的过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气 【答案】C 【详解】A、高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，生成物中的锰酸钾和二氧化锰都是固体。反应过程中固体质量会减小，但不会减为零，该选项不正确； B、过氧化氢制取氧气的反应中，二氧化锰为催化剂，反应前后质量不变，该选项不正确； C、二氧化锰能加快反应速率，但不能改变生成物的质量，则加入二氧化锰的反应速率较快，该选项正确； D、过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成水和氧气，反应过程中水的质量增加，但开始时水的质量不为零，该选项不正确。 故选C。 10．在实验室中，区分下列物质的方法不正确的是 A．水和过氧化氢溶液：加入二氧化锰 B．高锰酸钾和二氧化锰：观察颜色 C．氧气和氮气：伸入带火星的木条 D．水和酒精：品尝味道 【答案】D 【详解】A、过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成水和氧气，水不能与二氧化锰反应且二氧化锰难溶于水，现象不同则能鉴别，该选项方法正确； B、高锰酸钾为暗紫色，二氧化锰为黑色，则能鉴别，该选项方法正确； C、氧气能使带火星的木条复燃，但氮气不能，则能鉴别，该选项方法正确； D、实验室中的药品不能品尝，该选项方法不正确。 故选D。 11．下列图像与化学反应的过程变化趋势对应不正确的是 A．木炭在充满氧气的集气瓶中燃烧 B．一定量的双氧水分解 C．加热高锰酸钾和二氧化锰的混合物 D．用红磷燃烧测定空气中氧气的含量 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A、木炭燃烧会放出热量，使集气瓶内温度升高，一段时间后，热量散失到空气中，瓶内温度又会恢复至室温，选项正确； B、双氧水是过氧化氢的水溶液，其中含有一部分水，随着过氧化氢的分解，又会生成一部分水，水的质量开始增加，当反应停止后，水的质量不再增加，选项B正确； C、高锰酸钾在加热的条件下，会反应生成二氧化锰、锰酸钾和氧气，随着消耗高锰酸钾的质量不断增加，生成锰酸钾的质量也不断增加，只要消耗高锰酸钾，二氧化锰的质量就会增大，不会出现二氧化锰质量不变的情况，且二氧化锰起始质量不为0，选项C错误； D、用红磷燃烧测空气中氧气含量时，开始时红磷燃烧放出的热量使瓶内气体受热膨胀，瓶内压强增大，由于红磷燃烧消耗了集气瓶内的氧气，瓶内气体减少，加之瓶内温度降低，瓶内的压强会逐渐降低，打开止水夹后，水进入集气瓶内，瓶内压强又会恢复至初始状态，选项D正确。 故选C。 12．如图，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。下列现象正确的是 A．气球胀大，红墨水左移 B．气球缩小，红墨水右移 C．气球胀大，红墨水右移 D．气球缩小，红墨水左移 【答案】D 【详解】过氧化氢在催化剂二氧化锰的作用下，迅速分解产生大量氧气，会造成瓶内压强增大，充气气球内的气体沿导管逸出，故会观察到气球缩小，红墨水左移； 故选：B。 13．用加热高锰酸钾制取氧气，发现试管破裂，可能原因有：①试管外壁有水没擦干；②加热时试管底部触及灯芯；③试管口没放一团棉花；④高锰酸钾的量太多；⑤加热时先预热；⑥加热时直接对准药品部分加热；⑦停止加热后立即用冷水洗涤。其中与之相关的是 A．①②⑥⑦ B．③④⑤ C．②④⑦ D．③⑤⑦ 【答案】A 【详解】①试管外壁有水，容易导致试管受热不均匀使试管炸裂； ②加热时试管底部触及灯芯，会导致试管受热不均匀使试管炸裂； ③试管口没有塞棉花，会导致固体粉末进入导管，堵塞导管，但不会使试管破裂； ④高锰酸钾的量太多只能是浪费药品，不会使试管炸裂； ⑤加热前要预热，操作正确，不会使试管炸裂； ⑥加热前没有预热，会使试管受热不均而炸裂； ⑦加热后直接用冷水洗涤，会使试管骤冷而炸裂。 故选A。 14．下列反应既属于化合反应，又属于氧化反应的是 A．乙醇+氧气二氧化碳+水 B．氢氧化铜氧化铜+水 C．一氧化碳+氧化铜铜+二氧化碳 D．一氧化碳+氧气二氧化碳 【答案】D 【详解】A、该反应的生成物是两种，不符合“多变一”的特征，不属于化合反应，故选项不符合题意； B、该反应符合“一变多”的特征，属于分解反应，故选项不符合题意； C、该反应的生成物是两种，不符合“多变一”的特征，不属于化合反应，故选项不符合题意； D、该反应符合“多变一”的特征，属于化合反应；又是物质与氧气发生的化学反应，属于氧化反应，故选项符合题意； 故选：D。 15．某同学将一定量过氧化氢溶液缓慢加入盛有二氧化锰的试管中，下列图像不正确的是 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A、将一定量过氧化氢溶液缓慢加入盛有二氧化锰的试管中，过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成氧气和水，二氧化锰作为过氧化氢分解的催化剂，在反应前后质量不变，故A图像不正确； B、将一定量过氧化氢溶液缓慢加入盛有二氧化锰的试管中，过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成氧气和水，随着反应的进行，过氧化氢的质量不断减少，至完全反应减少至0，故B图像正确； C、将一定量过氧化氢溶液缓慢加入盛有二氧化锰的试管中，过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成氧气和水，过氧化氢溶液中本身含有水，随着反应的进行，会不断生成水，水的质量不断增大，至反应完全，水的质量不变，故C图像正确； D、将一定量过氧化氢溶液缓慢加入盛有二氧化锰的试管中，过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成氧气和水，随着反应的进行，氧气的质量不断增大，至完全反应不再发生变化，故D图像正确； 故选：A。 16．阅读下面科普短文 氨气（）无色，有强烈的刺激性气味，密度小于空气，极易溶于水，在常温下加压即可使其液化，可用于制造硝酸和氨肥，是一种重要的化学物质。 氨气主要来自于人工合成，合成氨的原料为氮气（）和氢气（）。氮气常用液态空气分离法、膜分离法（如图1）和分筛吸附法（如图2）获取。 工业合成氮的流程如图3所示。为了找到合成氨反应合适的催化剂，人们做了6500多次实验，发现铁触媒效果较好。在铁触媒作用下，用体积比为1∶3的氮气和氢气合成氨，当容器中氨的含量不再发生变化时（平衡时），测得氨的含量分别与温度和压强的关系如图4所示。 依据上文，回答下列问题： (1)请写出一点氨气的物理性质 。 (2)液态空气升温时，氮气先气化，则液氮沸点比液氧 （填“高”或“低”）。 (3)如图2所示，分子筛吸附法制氮气，利用了氮气分子与氧气分子 不同而吸附氧气实现分离。 (4)工业上可用分离液态空气的方法获得合成氨的原料氮气，该方法属于 变化。 (5)图3中从“合成塔”出来的气体是 （填“纯净物”或“混合物”）。 (6)如图4，氨的含量与压强的关系是 。 (7)科学家研究合成氨反应催化剂的目的是 。 (8)按下列条件进行合成氨反应，平衡时氨的含量最高的是 （填字母）。 a．200大气压、300℃                                c．400大气压、300℃ b．200大气压、500℃                                d．400大气压、500℃ 【答案】(1)氨气无色，有强烈的刺激性气味，密度小于空气，极易溶于水（写1点即可） (2)低 (3)体积大小 (4)物理 (5)混合物 (6)当温度一定时，压强越大，氨的含量越高 (7)加快合成氨的反应速率 (8)c 【详解】（1）物理性质是不需要化学变化就能表现出来的性质，如颜色、气味、密度、溶解性、挥发性等。根据短文可知，氨气的物理性质有：氨气无色，有强烈的刺激性气味，密度小于空气，极易溶于水（写1点即可）； （2）液态空气升温时，氮气先气化，说明先达到氮气沸点，故液氮沸点比液氧低； （3）由图2可知，分子筛吸附法制氮气，利用了氮气分子与氧气分子体积大小不同而吸附氧气实现分离； （4）工业上可用分离液态空气的方法是利用氧气和氮气的沸点不同进行分离，该方法没有生成新物质，属于物理变化； （5）图3中从“合成塔”出来的气体由氮气、氢气和氨气，故图3中从“合成塔”出来的气体是混合物； （6）图4可知，当温度一定时，压强越大，氨的含量越高； （7）科学家研究合成氨反应催化剂的目的是加快合成氨的反应速率； （8）图4可知，当温度一定时，压强越大，氨的含量越高；当压强一定时，温度越低，氨的含量越高，故4个选项中，400大气压、300℃时，氨的含量最高，故选：c。 17．用氮气(N2)和氢气(H2)合成制取氨气(NH3)是人类科学技术上的一项重大突破，对社会发展与科技进步做出了巨大贡献，工厂合成制取氨气的工艺流程如下。 (1)合成塔中的反应在催化剂条件下进行，请根据信息写出该反应的符号表达式 ；下列关于催化剂的说法正确的是 (填字母)； A．反应前后催化剂的质量不变   B．反应前后催化剂的性质不变 C．催化剂能改变反应速率   D．催化剂能增加生成物的种类 (2)从合成塔出来的物质是 (填“纯净物”或“混合物”)； (3)请根据上图中信息回答问题：氨分离器中设置适当温度即可将NH3与N2、H2进行分离，该过程属于 (填“物理”或“化学”)变化。 (4)该流程中循环利用的气体是 。 【答案】(1) AC (2)混合物 (3)物理 (4)氮气和氢气 【详解】（1）由流程图可知，合成塔中的反应为氮气与氢气在催化剂的作用下反应生成氨气，符号表达式为； A、反应前后催化剂的质量不变，说法正确，符合题意； B、反应前后催化剂的化学性质不变，说法错误，不符合题意； C、催化剂能改变反应速率，说法正确，符合题意； D、催化剂不能增加生成物的种类，说法错误，不符合题意。 故选：AC； （2）由流程图可知，从合成塔出来的物质包括氨气、氮气、氢气，属于混合物； （3）氨分离器中设置适当温度即可将NH3与N2、H2进行分离，该过程中没有新物质生成，属于物理变化； （4）由流程图可知，流程中的氮气和氢气在反应后有剩余，在经过氨分离器后分离出的氮气和氢气可以被循环利用，故该流程中循环利用的气体是氮气和氢气。 18．A~H是初中化学常见的物质，它们之间的转化关系如图所示，A是一种暗紫色固体，B、G都是黑色固体粉末，E是一种无色液体，H是一种能使澄清石灰水变浑浊的气体，在反应②前后，B的质量和化学性质都不改变，回答下列问题： (1)B物质在反应②中起 作用。 (2)反应③的实验现象是 。 (3)反应①的文字表达式是 ，该反应属于基本反应类型中的 反应。 【答案】(1)催化 (2)发出白光，放热 (3) 分解 【分析】A是一种暗紫色固体，B是黑色固体粉末，A在加热条件下分解生成B、C、D，说明A是高锰酸钾，B、C、D分别是锰酸钾、二氧化锰、氧气三者之一；反应②中E是一种无色液体，在反应②前后，B的质量和化学性质都不改变，说明B是反应②的催化剂，则B是二氧化锰，E是过氧化氢溶液；反应②是B（二氧化锰）、E（过氧化氢溶液）作用生成D、F，则C是锰酸钾、D是氧气、F是水；H是一种能使澄清石灰水变浑浊的气体，则H是二氧化碳；G是黑色固体粉末，反应③是D（氧气）和G在点燃条件下反应生成H（二氧化碳），则G是碳。 综上所述：A是高锰酸钾，B是二氧化锰，C是锰酸钾，D是氧气，E是过氧化氢溶液，F是水，G是碳，H是二氧化碳。 【详解】（1）根据分析，反应②是过氧化氢在二氧化锰催化作用下快速分解生成水、氧气，B是二氧化锰，在反应②中起催化作用。 （2）反应③是碳在氧气中燃烧，现象是发出白光，放热。 （3）反应①是高锰酸钾在加热条件下分解生成锰酸钾、二氧化锰、氧气，反应的文字表达式为：，该反应由一种物质反应生成三种物质，属于基本反应类型中的分解反应。 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$