2.3制取氧气 -2024-2025学年九年级化学人教版（2024）上册

第二单元　空气和氧气 第二单元　空气和氧气 课题 3　制取氧气 1 1.初步学习氧气的实验室制法，学会运用简单的装置和方法制取氧气。 2.了解工业制氧气的方法和原理。 3.认识催化剂和催化作用，知道催化剂对化学反应的重要作用。 4.认识分解反应，能辨别常见的化合反应和分解反应。 5.通过探究“分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的作用”，体验探究过程，学习比较、分析、综合实验现象并从中归纳结论的思维方法。 2 3 一、用高锰酸钾制取氧气 1.反应原理 高锰酸钾 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气 加热 KMnO4 K2MnO4 MnO2 O2 2.反应装置 用高锰酸钾制取氧气，反应物为固体，反应条件为加热，可采用固体加热型装置。 发生装置 收集装置 氧气不易溶于水且不与水反应，可用排水法收集。 氧气密度比空气略大且不与空气中的成分反应，还可用向上排空气法收集。 排水法收集的气体更为纯净，但不干燥；排空气法收集的气体更为干燥，但可能不纯净。 说明 导管伸到集气瓶口即可，不能伸入太长。 ①试管口略向下倾斜，防止冷凝水倒流至试管底部，使试管炸裂。 ②试剂要平铺在试管底部，便于均匀受热。 用高锰酸钾制取氧气时，要在试管口处放一团棉花，防止加热时试管中的粉末进入导管。 导管伸入试管不能太长，便于生成的气体顺利导出。 注意 导管必须伸入集气瓶底部，便于排净集气瓶内的空气。 4 拓展 （1）实验室还可以用氯酸钾和二氧化锰混合加热制取氧气。氯酸钾 是白色固体，二氧化锰是黑色固体，反应的文字表达式为： 氯酸钾 氯化钾 + 氧气 （KClO3） （KCl） （O2） 用氯酸钾和二氧化锰固体混合加热制取氧气选用的发生 装置与高锰酸钾相同，但试管口不用放棉花，如图所示。 （2）当气体的密度小于空气的密度且不与空气中的成分反应时，可采用向下排空气法收集，如图所示。 5 3.实验室用高锰酸钾制取氧气的操作步骤 （1）检查装置气密性 （2）装试剂 将导管一端浸入水中，用手紧握试管外壁，若水中导管口有气泡冒出，松开手，一段时间后，导管内形成一段水柱，说明装置不漏气。 将高锰酸钾装入试管，然后在试管口塞一团棉花，并用带有导管的橡胶塞塞紧试管口。 （3）固定装置 用铁夹夹在距离试管口1/4～1/3处，将试管口略向下倾斜固定在铁架台上。 3.实验室用高锰酸钾制取氧气的操作步骤 （5）收集氧气 当导管移出水槽后，用灯帽盖灭酒精灯。 待气泡连续均匀地冒出时进行收集。当瓶口有大气泡冒出时，证明氧气已集满，在水下用玻璃片盖住瓶口，将集气瓶取出正放在实验台上。 （6）撤离导管 收集氧气结束后，将导管撤离水槽。 （7）熄灭酒精灯 　 点燃酒精灯，将酒精灯在试管下方来回移动，让试管均匀受热，然后对准试管中的试剂部位集中加热。 （4）点燃酒精灯 实验室用高锰酸钾制取氧气时，要按“查”“装”“定”“点”“收”“离”“熄”几步进行，可谐音记忆为“茶”“庄”“定”“点”“收” “利”“息”。 注意 1.实验结束时，先把导管从水中取出，再熄灭酒精灯，防止因装置冷却导致水槽中的水倒吸入热的试管，炸裂试管。 2.用排水法收集气体时，应注意当气泡连续均匀地冒出时再收集。过早收集的气体中混有空气，使收集到的气体不纯。 3.因为氧气的密度略大于空气的密度，集满氧气的集气瓶应盖上玻璃片，正放实验桌上，可以减少气体逸出。 氧气的检验和验满方法 方法 （1）氧气的检验方法：将带火星的木条伸入集气瓶内，木条复燃，证明收集的气体是氧气。 （2）氧气的验满方法： ①排水法——集气瓶口处有大气泡冒出时，证明已集满。 ②向上排空气法——将带火星的木条放在集气瓶口处，木条复燃，证明已集满。 检验　　　　 验满 　 工业上如何大量制取氧气 拓展 空气中含有大量氧气，是制取氧气廉价、易得的原料。怎样才能把氧气从空气中分离出来呢？我们知道，液态纯净物有一定的沸点，科学家正是利用了物质的这一性质，在低温条件下加压，使空气转变为液态，然后升温。由于液态氮的沸点(-196℃)比液态氧的沸点(-183℃)低，所以氮气首先从液态空气中分离出来，剩下的主要是液态氧。为了便于储存、运输和使用，通常把氧气加压后储存在蓝色的钢瓶中。 操作 现象 分析 ①在试管中加入 5 mL 5% 过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入试管 ②向上述试管中加入少量二氧化锰，把带火星的木条伸入试管 ③待操作②的试管中没有现象发生时，再加入过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入试管 11 二、催化剂和催化作用 1.【探究】过氧化氢分解制取氧气的反应中二氧化锰的作用 氧气是过氧化氢分解产生的， 二氧化锰只起加快产生氧气的 速率的作用，二氧化锰的化学 性质在反应前后没有发生改变 带火星的木条不复燃 过氧化氢在常温下分解很慢，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，有大量气泡产生，带火星的木条复燃 二氧化锰加速了过氧化氢的分解，放出的氧气使带火星的木条复燃 有大量气泡产生，带火星的木条复燃 讨论 在实验(3)中，实验重复多次，每次只消耗了过氧化氢，二氧化锰好像永远用不完。如果在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，你会发现它的质量没有发生变化。二氧化锰在这个反应中到底扮演了一个什么角色呢？ 12 2.催化剂和催化作用 （1）催化剂 （2）催化作用 在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率,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叫作催化剂。 催化剂在化学反应中所起的作用叫作催化作用。 3.催化剂的特点 　 催化剂特点 两不变 一变 改变化学反应速率 加快反应 减慢反应 催化剂化学性质不变 催化剂质量不变 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。 4.催化剂的作用 说明 （1）催化剂是针对具体的化学反应而言的，催化剂参与了化学反应的过程，具有选择性，即某种催化剂只对某些化学反应具有催化作用。 （2）催化剂只能改变化学反应速率，不能改变反应能否发生，不能影响生成物（量）的多少。 （3）催化剂的化学性质在化学反应前后没有改变，但其物理性质可能改变。 （4）同一个化学反应，可有多种不同的催化剂。 （5）催化剂参与化学反应，但既不是反应物，也不是生成物，只是一个反应条件。 验证某物质可作某反应催化剂的方法 方法 （1）称量一定量的某物质，记录质量为 m1。 （2）取两套实验装置装入相同质量的反应物，向其中一套装置内加入该物质，比较反应速率（通常根据产生相同结果时所需时间来确定）。 （3）从反应后所得混合物中提取该物质（过滤、洗涤、烘干），再称量质量，记录为 m2，比较 m1 与 m2 是否相等。 （4）再取该反应的反应物［量的多少同（2）］，加入提取出的该物质，记录产生同样结果所需时间。 步骤（4）主要是验证反应前后该物质的化学性质是否改变。 三、分解过氧化氢制取氧气　 1.实验试剂 过氧化氢溶液（无色液体）、二氧化锰（黑色粉末） 2.实验原理 过氧化氢 水 + 氧气 H2O2 H2O O2 3.实验装置 （1）检查装置的气密性。 （2）向锥形瓶中加入二氧化锰固体。 （3）塞好带有分液漏斗（或长颈漏斗）和导管的双孔橡胶塞。 （4）向分液漏斗（或长颈漏斗）中加入过氧化氢溶液。 （5）用排水法（或向上排空气法）收集气体。 4.实验步骤 装置Ⅰ：先把导管一端放到水中，关闭分液漏斗的活塞，用手紧捂容器的外壁（或用酒精灯稍微加热），观察导管口是否有气泡冒出。如果有气泡冒出，且放手后导管里形成一段水柱说明装置气密性良好。 装置Ⅱ：向长颈漏斗中注入水，使液面没过长颈漏斗的下端管口，将弹簧夹夹在乳胶管上，继续向长颈漏斗中加水，在长颈漏斗中形成一段水柱，若一段时间后观察到长颈漏斗内液面不下降，证明装置的气密性良好。 检查实验装置气密性的方法 方法 四、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叫作分解反应。 1.概念 2.特点 “一变多”，表示为： C A + B + ··· 化合反应和分解反应都是化学反应的基本反应类型。 注意 3.反应示例 过氧化氢 水 + 氧气 高锰酸钾 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气 反应类型 分解反应 化合反应 定义 由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应 由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应 反应物种类 一种 两种或两种以上 生成物种类 两种或两种以上 一种 通式 A B+C+…… A+B+…… C 特点 一变多 多变一 4.分解反应与化合反应的比较 本节课你学会了哪些知识？ 收获了什么方法？ 还有什么疑惑吗？ 1.实验室用如图所示装置制取氧气时，下列实验操作正确的是（   ） A.当有气泡冒出时，立刻开始收集氧气 B.氧气能用排水法收集的原因是其不易溶于水 C.停止加热时，先熄灭酒精灯，再移出导管 D.收集满气体后，先将集气瓶移出水槽，然后盖上玻璃片 B 2.分离液态空气所利用的气体性质是（   ） A.沸点不同 B.熔点不同 C.密度不同 D.化学性质不同  A 24 3.实验室制取氧气，下列说法错误的是（ ） A.装置①可用于高锰酸钾制取氧气 B.装置②可用于过氧化氢溶液制取氧气 C.装置③可用于收集氧气 D.装置④可用于收集氧气 C 25 4.（1）右图所示装置有多种用途。 若用于收集氧气，氧气应从该装置的　 （填“a”或“b”）端通入；验满的方法是　 。若用排水法收集氧气，应先在集气瓶中　 　，然后从　 　（填“a”或“b”）端通入氧气。 （2）若用如图所示装置加热高锰酸钾制取氧气，指出装置中的三处错误：　　 、___________________、______________________________________________________。 应该先　 ，再　 　 。 a 将带火星的木条放在b端，木条复燃，则证明已满 装满水 b 导管伸入试管太长　 试管口向上倾斜 试管口处没有放棉花球（答案不分顺序，合理即可） 将导管移出水面 熄灭酒精灯（合理即可） 26 5.根据下列制取氧气的装置图回答问题。 （1）写出仪器①、②的名称。 ①　 　；②　 　。 （2）实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气的文字表达式 　。其中二氧化锰的作用是　 。 （3）检验集气瓶中是否收集满氧气的方法是　 　_________ ____________________________。 集气瓶 酒精灯 催化作用 　木条复燃，证明氧气收集满　 将带火星的木条放在集气瓶口， 27 6.工业制取氧气是将经过除尘、除二氧化碳、除水的空气进行下列操作，请回答下列问题。 （1）工业制氧气属于　 　（填“物理”或“化学”）变化。 （2）从步骤②可以得出氮气的沸点比氧气的沸点　 　（填“高”或“低”）。 （3）储存在蓝色钢瓶里的“工业液氧”是　 （填“纯净物”或“混合物”）。 混合物 物理 低 $$