第四节 依据特定需求制取氧气（同步讲义） 化学北京版2024九年级上册

第二单元 揭示燃烧奥秘 第四节 依据特定需求制取氧气 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1.初步认识反应原理决定实验装置，气体的性质决定气体的收集方法。 2.理解收集氧气及验满的方法的选择依据。 3.初步学会实验室制取氧气的步骤。 4.掌握实验室制取氧气的方法和原理。 5.理解分解反应，区别化合反应和分解反应。 6.认识家庭制氧。 一、基于特定需求制取氧气的一般设计思路 二、工业生产氧气 1.方法：分离液态空气法 2.原理：利用液态氧和液态氮的沸点不同。 3.具体过程：在低温下加压，使空气液化，然后升温，液态氮的沸点比液态氧的沸点低，氮气先蒸发出来，剩下主要是液氧。 【易错提醒】分离液态空气制取氧气利用的是氮气和氧气的沸点不同，故为物理变化。 三、实验室制取氧气 1．实验室制氧气选择药品和反应时需考虑的因素： （1）制氧气的原料须是含氧的物质； （2）利用比较简单的实验条件就能较快得到氧气； （3）生成的气体成分单一，便于收集。 2．加热高锰酸钾制氧气 （1）药品：高锰酸钾（暗紫色固体） （2）原理：加热 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↑△ （3）发生装置：加热固体制气体（固体加热型装置） 【易错提醒】排水法收集的氧气较纯，但不干燥；向上排空气法收集的氧气较干燥，但不纯。 （4）主要实验步骤： 查：组装仪器，检查装置的气密性； 装：把药品装入试管内，平铺在试管底部，管口塞一小团棉花，用带导管的单孔橡皮塞塞紧试管口； 定：用铁夹夹持试管，并固定在铁架台上； 点：点燃酒精灯加热（记得先预热，防止试管受热不均破裂）； 收：用排水法收集氧气； 移：实验完毕，先把导气管从水槽中移出水面（防止水倒吸回热的试管，使试管炸裂）； 熄：熄灭酒精灯。 可简记为：“茶庄定点收利息”（每个字代表一个步骤：①查②装③定④点⑤收⑥移⑦熄）。 【易错提醒】（1）试管口略向下倾斜，防止冷凝水回流到热的试管底部，使试管破裂。 （2）插入试管内的导管只能微露出橡皮塞，不能伸入太长，便于气体的导出。 （3）试管口放一团棉花，防止试管内粉末进入导管。 （4）等气泡连续均匀放出时再开始收集。 （5）实验结束，先把导气管从水槽中移出水面，再熄灭酒精灯。（防止水倒吸回热的试管，使试管炸裂）（6）排水法收集气体时导管伸入集气瓶口即可，排空气法收集时导管要伸至集气瓶底部，以便将瓶内空气全部排出。 3．过氧化氢分解制取氧气 （1）药品：过氧化氢（H2O2）溶液和二氧化锰（MnO2） 过氧化氢溶液俗名 “双氧水”，是一种无色溶液，过氧化氢在常温下可以分解放出氧气； 二氧化锰是黑色粉末。 （2）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）实验装置： 发生装置：固液不加热型装置（固体与液体反应类型，不需加热） （4）实验步骤 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）收集装置： ①排水法收集：依据氧气不易溶于水且不与水反应。 ②向上排空气法收集：依据氧气的密度比空气略大。 （6）验满方法 ①用排水法收集：当观察到集气瓶中的水排完，集气瓶口有大量气泡冒出时，证明已收集满。 ②用向上排空气法收集：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明已收集满。 （7）放置方法：正放在桌子上，并盖上毛玻璃片。 四、分解反应 1.定义：由一种物质生成两种或两种以上其它物质的反应，叫做分解反应。 2.与化合反应比较 分解反应 化合反应 概念 由一种物质生成两种或两种以上其它物质的反应 由两种或两种以上物质生成一种物质的反应 特点 一变多 多变一 通式 A→B + C + … A +B + … → C 两者联系 都是化学反应的基本类型之一，二者是并列关系 五、设计气体发生和收集装置 发生装置（考虑反应物状态和反应条件） 收集装置（气体的密度和溶解度） 固体加热型 反应物是固体 反应需要加热 固液常温型 反应物是固体和 液体，反应不加热 排水集气法 适合溶解性小 不与水反应的气体 向上排空气法 适合密度大于 空气的气体 向下排空气法 适合密度小于 空气的气体 适合 高锰酸钾制氧气 适合 过氧化氢制氧气 气体从短管进集气瓶，水从长管排出 气体从长管进集气瓶，空气从短管排出 气体从短管进集气瓶，空气从长管排出 六、家庭制取氧气 设计并制作简易家用制氧机。 查阅资料 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如图： 某种家用制氧机的结构 原理 过碳酸钠→碳酸钠 过氧化氢；过氧化氢→水+氧气 装置设计与制作 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。 展示、交流与评价 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。 1．工业上制取大量氧气的原理是利用液态氮和液态氧的 不同加以分离，工业上和实验室制取氧气在原理上的本质区别是前者属于 变化，后者属于 变化。 【答案】 沸点 物理 化学 【解析】工业上制取大量氧气的原料是空气，是利用的是分离液态空气法，是利用液态氮和液态氧的沸点不同，液氮沸点低于液氧，先变为气体，加以分离，没有新物质生成，属于物理变化；实验室和工业上制得氧气常采分解过氧化氢溶液、加热氯酸钾或高锰酸钾的方法，有新物质生成，属于化学变化； 故填：沸点；物理；化学。 2．用高锰酸钾制取氧气有如下操作步骤（请填写完成空格）： （1）①把试管固定在 上； ② 仪器； ③检查装置的 ； ④装药品； ⑤点燃 ； ⑥用排水集气法收集； ⑦熄灭酒精灯； ⑧把 撤离水面。 （2）生成氧气的文字表达式为 ，该反应属于 反应（填基本反应类型）。 （3）检验氧气的方法： 。 【答案】（1）铁架台 组装 气密性 酒精灯 导管 （2） 分解 （3）将带火星的木条伸入集气瓶中，若木条复燃，则说明为氧气 【解析】（1）用高锰酸钾制取氧气时，先组装仪器，然后检查装置的气密性，再把试管固定在铁架台上，装药品，点燃酒精灯，开始收集气体，实验结束后，先把导管逸出水面，再熄灭酒精灯，顺序为②③④①⑤⑥⑧⑦。 （2）高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的文字表达式为：； 该反应为一种物质生成多种物质的反应，属于分解反应。 （3）氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，则检验的方法为：将带火星的木条伸入集气瓶中，若木条复燃，则说明为氧气。 3．如图是实验室常见的制取气体的装置： （1）写出仪器名称：① ② ③ ④ 。 （2）实验室采用高锰酸钾制取氧气时，应选择的发生装置是 （填序号，下同），试管口还要塞一团棉花，目的是 。 （3）收集一瓶较为干燥的氧气应选用的收集装置为 （填代号），收集满氧气的集气瓶应 （填“正”或“倒”）放在桌面上，检验氧气是否收集满的方法是 。若用排水法收集氧气时，当观察到气泡 时才开始收集，否则收集的氧气不纯。 （4）在结束实验时应先 ，再 ，其目的是 。 【答案】（1）试管 酒精灯 集气瓶 水槽 （2）A 为了防止加热时试管内的粉末状物质进入导管 （3）D 正 将带火星的木条放在集气瓶口，如果复燃，证明集气瓶内已充满氧气 连续、均匀的冒出 （4）撤离导管 熄灭酒精灯 防止水倒流引起试管炸裂 【解析】（1）仪器①是试管，仪器②是酒精灯，仪器③是集气瓶，仪器④是水槽； （2）用加热高锰酸钾的方法制取氧气，由于反应需要加热且反应物是固体，所以发生装置应选：A； 实验室用高锰酸钾制取氧气时，试管口还要塞一团棉花，目的是为了防止加热时试管内的粉末状物质进入导管； （3）氧气的密度比空气大且不溶于水，可用向上排空气法和排水法收集氧气，收集一瓶较为干燥的氧气应选用的收集装置为向上排空气法，故选：D； 由于氧气的密度比空气大，收集满氧气的集气瓶应正放在桌面上；检验氧气是否集满的方法是：将带火星的木条放在集气瓶口，如果复燃，证明集气瓶内已充满氧气； 若用排水法收集氧气时，当观察到气泡连续、均匀的冒出时才开始收集，否则收集的氧气不纯； （4）在结束实验时应先撤离导管出水面，再熄灭酒精灯，其目的是防止水倒流引起试管炸裂。 ►问题一 工业制取氧气 【典例1】工业上以空气为原料制备氧气的流程图如图： （1）液态空气蒸发分离出氮气和氧气是利用它们的 （“熔点”或“沸点”）不同，发生 （“化学”或“物理”）变化。 （2）此方法得到的A物质是 （填“混合物”或“纯净物”）。 【答案】（1）沸点 物理 （2）混合物 【解析】（1）液态空气蒸发分离出氮气和氧气是利用它们的沸点不同进行分离，此过程中没有新物质生成，发生物理变化； （2）此方法得到的A物质中含有液态氧气、液态的各种稀有气体等多种物质，属于混合物。 【变式1-1】工业上利用分离液态空气法制取氧气的依据是 A．氧气和氮气化学性质不同 B．氧气和氮气密度的不同 C．氧气和氮气在水中溶解性的不同 D．氧气和氮气沸点的不同 【答案】D 【解析】工业上利用分离液态空气法制取氧气，是先将空气液化，然后依据氮气和氧气的沸点不同，将它们分离，故选D。 【变式1-2】如图是工业上制取液氧的流程图，请回答下列问题。 （提示：氧气的沸点比二氧化碳的沸点低） （1）流程图中空格①处物质的用途是 （答出一种即可）。 （2）首先蒸发出的气体是氮气，这是因为 。 （3）该生产过程最终得到的“液氧”为 色，该"液氧"并不是纯净物，还含有 （举一种物质）。 （4）请你设计实验区分空气、氧气和二氧化碳三种气体（操作、现象） 。 【答案】（1）做保护气 （2）氮气的沸点比氧气的沸点低 （3）淡蓝 稀有气体（合理即可） （4）用燃烧的小木条分别伸入三瓶无色无味的气体中，若小木条燃烧更旺的是氧气，木条燃烧无明显变化的是空气，木条熄灭的是二氧化碳 【解析】（1）根据空气的组成可知：流程图中空格处应填写的物质是稀有气体，化学性质稳定可用做保护气或通电发光可做电光源； （2）工业上制取氧气是利用氧气和氮气沸点的不同，因为氮气的沸点比氧气的沸点低，所以首先蒸发出的气体是氮气； （3）“液氧”为淡蓝色液体；工业制取的液氧中含有氧气、稀有气体等多种物质，属于混合物； （4）氧气能支持燃烧，二氧化碳不能燃烧、也不能支持燃烧，故可将燃着的小木条分别伸入三瓶无色无味的气体中，若木条燃烧无明显变化，则是空气；若木条熄灭，则是二氧化碳；若木条燃烧更旺，则是氧气；现象明显，能一次鉴别出这三瓶气体。 ►问题二 实验室制取氧气的原理、装置与操作 【典例2】实验室用加热高锰酸钾的方法制取氧气，有如下操作步骤： ①加热；②检验装置的气密性；③装药品；④用排水法收集气体；⑤从水槽中取出导管；⑥熄灭酒精灯；⑦装配仪器；⑧连接固定仪器。其操作顺序正确的是 A．⑦③①⑧②④⑥⑤ B．②③⑦⑧①④⑤⑥ C．⑧①⑦③②⑤④⑥ D．⑦②③⑧①④⑤⑥ 【答案】D 【解析】高锰酸钾制取氧气的步骤：查（⑦→②）、装（③）、定（⑧）、点（①）、收（④）、离（⑤）、熄（⑥），则操作顺序正确的是⑦②③⑧①④⑤⑥，故选：D。 【典例3】某小组用高锰酸钾制取氧气。下图是实验室中常见仪器，回答下列问题。 （1）仪器①的名称是 。 （2）高锰酸钾制取氧气的文字表达式为 。组装氧气的收集装置，可选用 (填序号)。 （3）某同学用排水法收集氧气时，发现水槽中的水变红了，可能是未使用 (填实验用品名称)。若该同学收集的氧气不纯，原因可能是 (写出1点即可)。 【答案】（1）烧杯 （2） ②④⑤或③⑤ （3）棉花 未等气泡连续均匀冒出就开始收集 【解析】（1）由图可知，仪器①的名称是烧杯； （2）高锰酸钾受热分解为锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的文字表达式为：； 氧气密度比空气大，可用向上排空气法收集，可用③⑤组装，氧气不易溶于水，可用排水法收集，可用②④⑤组装； （3）用排水法收集氧气时，发现水槽中的水变红了，说明高锰酸钾通过导管进入水槽，溶于水，故可能是未使用一团棉花放在试管口，导致固体粉末随气流通过导管进入水槽； 该同学使用排水法收集氧气不纯，可能未等气泡连续均匀冒出就开始收集气体，导致氧气中混有开始排出的装置内的空气。 【变式2-1】下列有关化学实验操作的先后顺序正确的是 A．实验室制取氧气时，先加过氧化氢，后加二氧化锰 B．实验室制取氧气时，先装药品，后检查装置的气密性 C．组装制取氧气的实验装置时，先左后右、先下后上 D．用氯酸钾制取氧气实验结束时，先熄灭酒精灯，后从水中移出导管 【答案】C 【解析】A、实验室制取氧气时，应该先在装置里添加固体药品二氧化锰，后添加过氧化氢溶液，此选项错误； B、实验室制取氧气时，先检查装置的气密性，后装药品，此选项错误； C、组装制取氧气的实验装置时，先左后右、先下后上，此选项正确； D、用氯酸钾制取氧气实验结束时，先从水中移出导管，后熄灭酒精灯，以防水倒流，引起试管炸裂，此选项错误。 故选C。 【变式2-2】规范的操作是实验成功的关键。在用高锰酸钾制取氧气的实验中，下列操作的先后顺序正确的一项是 A．先将药品装入试管，再检查装置气密性 B．先使试管均匀受热，再对准药品部位加热 C．先将装满气体的集气瓶移出水槽，再盖上玻璃片 D．实验结束后先熄灭酒精灯，再将导管移出水面 【答案】B 【解析】A、先检查装置的气密性，再将药品装入试管，防止因装置漏气而浪费药品，故说法不正确； B、加热时，先对试管进行预热，再对准药品部位进行加热，防止试管因受热不均而炸裂，故说法正确； 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，故说法不正确； D、实验完毕，应先把导管移出水面，然后再熄灭酒精灯，可防止水倒吸，炸裂试管，故说法不正确。 故选B。 【变式2-3】如图是实验室用过氧化氢制取氧气的装置，下列说法正确的是（　　）。 A．实验开始时一有气泡产生就将导气管伸入集气瓶口 B．排水法收集氧气，事先将集气瓶内装满水，盖上玻璃片，将集气瓶倒扣到水槽中 C．加试剂时，先通过长颈漏斗加入过氧化氢，再用药匙把二氧化锰装入锥形瓶，塞紧橡胶塞 D．集气瓶口有大气泡冒出时，迅速将集气瓶正放在桌面上，再盖上玻璃片 【答案】B 【解析】A、当导气管口有均匀连续的气泡冒出时，将导气管口伸入瓶口，用排水法收集所产生的气体，此选项错误； B、排水法收集氧气，事先将集气瓶内装满水，盖上玻璃片，将集气瓶倒扣到水槽中，取走玻璃片，此选项正确； C、加试剂时，药匙把二氧化锰装入锥形瓶，塞紧橡胶塞，后通过长颈漏斗加入过氧化氢，此选项错误； D、当集气瓶中水全部被气体排出后，用玻璃片盖住瓶口后放置在桌上，此选项错误。 故选B。 ►问题三 设计气体发生和收集装置 【典例4】一氧化氮是汽车尾气中的一种大气污染物，它是无色气体，难溶于水、密度比空气略大，在空气中能与氧气迅速反应生成红棕色的二氧化氮。在实验室中，收集一氧化氮时可选用的收集方法是 A．排水集气法 B．向上排空气集所法 C．向下排空气集气法 D．排水集气法或向上排空气集气法 【答案】A 【解析】一氧化氮密度比空气略大，在空气中能与氧气迅速反应生成红棕色的二氧化氮，则不能用排空气法收集，一氧化碳密度难溶于水，收集装置选排水法，故选A。 ►问题四 简易家用制氧机 【典例5】小科根据所学知识，自制一台“制氧器”，其装置如图所示。 下列有关说法错误的是 A．反应仓中的液体药品可以是过氧化氢溶液 B．过滤仓利用氧气不易溶于水的性质，使氧气湿润 C．过滤仓中气泡的多少可以判断氧气排出的快慢 D．该装置可以随时调控产生氧气的速率 【答案】D 【解析】A、反应仓中为固液常温下制取氧气，可以为过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，故反应仓中的液体药品可以是过氧化氢溶液，故A说法正确； B、氧气不易溶于水，加湿过滤仓利用氧气不易溶于水的性质，使氧气湿润，故B说法正确； C、气体不易溶于水，可通过单位时间内气泡的多少判断气流的速度，则可以根据加湿过滤仓中气泡的多少，可以判断氧气排出的快慢，故C说法正确； D、该装置不可以随时调控产生氧气的速率，故D说法错误； 故选D。 【变式5-1】氧气的用途广泛。我校兴趣小组对市面常见氧气的制取装置进行了汇总。 （1）图A是某富氧装置的工作示意图，空气经过分子筛时，部分氮分子被吸附，氧分子通过，从而实现“富氧”操作。其中表示氧分子的是______（填“m”或“n”）。 （2）图B是某制氧装置的工作示意图，反应仓中生成的氧气通过加湿仓后被人体吸入，利用了氧气______（填：“难溶”“不易”“易”）溶于水的性质。 （3）图C是我校学生设计的简易供氧装置，其反应物可选择______分解生成氧气来实现（填化学式）。 （4）兴趣小组在设计和制作简易供氧器时，需要考虑的因素有______（填字母）。 A．反应的原料价格是否便宜 B．反应的速率是否适中 C．反应的条件是否易于达到 D．反应的过程是否安全 ►问题五 分解反应 【典例6】下列化学反应中，属于分解反应的是 A．二氧化碳+水→碳酸 B．氢气+氧气→水 C．铁+硫酸铜→硫酸亚铁+铜 D．碳酸钙→氧化钙+二氧化碳 【答案】D 【分析】分解反应：一种物质反应后生成两种或两种以上的物质，其特点可总结为“一变多”。 【解析】A、该反应符合“多变一”的形式，符合化合反应的特征，属于化合反应，故选项错误； B、该反应符合“多变一”的形式，符合化合反应的特征，属于化合反应，故选项错误； C、该反应的反应物是两种，不符合“一变多”的形式，不属于分解反应，该反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，属于置换反应，故选项错误； D、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，故选项正确； 故选：D。 【变式6-1】下列化学反应中属于化合反应的是（均填序号） ，属于分解反应的是 。 ①        ② ③ ④ 【答案】①② ④ 1．工业制氧气采用分离液体空气法，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．属于物理变化 B．利用了物质的沸点不同 C．先收集到的氮气沸点较低 D．有新物质氧气生成 【答案】D 【分析】氧气的工业制法，它是利用氧气和氮气的沸点不同，来分离出氧气。具体步骤是：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。 【解析】A、该变化中没有新物质生成，发生的属于物理变化，描述正确； B、分离液态空气法制氧气是根据各成分气体的沸点不同加以分离，描述正确； C、液氮的沸点低于液氧的沸点，因此先收集到的氮气，描述正确； D、工业制氧气得到的氧气时空气中本来就含有的，而不是新生成的，描述错误。 故选：D 2．实验室制取氧气不需要用到的仪器是 A．烧杯 B．集气瓶 C．导管 D．酒精灯 【答案】A 【解析】用加热氯酸钾或高锰酸钾的方法制取氧气时，要用到酒精灯、铁架台、试管、集气瓶、橡胶塞、导管等仪器，用过氧化氢分解的方法制取氧气时，可能用到铁架台和试管、集气瓶、橡胶塞、导管等仪器；无论是用加热氯酸钾或高锰酸钾的方法制取氧气，还是用过氧化氢分解的方法制取氧气，都用不到烧杯。 故选A。 3．下列有关实验室用高锰酸钾制取氧气的说法错误的是 A．检查气密性时，先将导管浸入水中，再用双手紧握试管 B．拆装置时先熄灭酒精灯，后将导管撤离水面 C．排水法收集氧气时，要等连续均匀冒气泡再将导管伸入集气瓶 D．用向上排空气法收集气体时，导气管口应伸入集气瓶底部 【答案】B 【解析】A、检查装置气密性时，先将导管放入水中，再用双手紧握试管，若导管口有气泡产生，说明装置气密性良好，选项A正确。 B、拆装置时先将导管撤离水面，后熄灭酒精灯，防止水槽中的水倒吸造成试管炸裂，选项B错误。 C、排水法收集氧气时，要等连续均匀冒气泡再将导管伸入集气瓶，选项C正确。 D、用向上排空气法收集气体时，氧气密度大于空气，导管应伸入接近集气瓶底部，选项D正确。 故选：B。 4．实验室用于高锰酸钾制取氧气的下列装置或操作中，错误的是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】A、高锰酸钾固体需要在加热的条件下分解制取氧气，属于固固加热制气体，试管口要略向下倾斜，防止冷凝水倒流，造成试管炸裂，且试管口要塞一团棉花，防止加热时粉末状物质进入导管，故A正确，不符合题意； B、氧气不易溶于水，故可用排水法来收集，故B正确，不符合题意； C、氧气密度比空气略大，可选择向上排空气法收集，故C正确，不符合题意； D、氧气密度比空气略大，可选择向上排空气法收集，故D错误，符合题意； 故选：D。 5．实验室加热高锰酸钾制取氧气的部分操作如图所示，其中正确的是 A．连接实验仪器 B．检查装置气密性 C．装入高锰酸钾 D．结束时先停止加热 【答案】B 【解析】A、应把橡皮塞慢慢转动着塞进容器口，切不可把试管放在桌上，再使劲塞进塞子，以免压破试管，图中操作错误，不符合题意； B、检查装置的气密性：将导管置于水中，用手紧握试管，观察导管口是否有气泡冒出，有气泡冒出，说明装置气密性良好，图中操作正确，符合题意； C、往试管里装入固体粉末时，为避免药品沾在管口和管壁上，可先使试管倾斜，把盛有药品的药匙（或用小纸条折叠成的纸槽）小心地送至试管底部，然后使试管直立起来，图中操作错误，不符合题意； D、实验结束时，应先将导管移出水面，然后熄灭酒精灯，防止水倒流，炸裂试管，图中操作错误，不符合题意。 故选B。 6．实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰粉末制取较纯净的氧气，从如图中选取的装置最佳组合是 A．①③ B．②④ C．②③ D．①⑤ 【答案】C 【解析】实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰粉末制氧气，该反应的反应物是固体和液体，不需加热，发生装置可用固、液混合不加热型，发生装置选用②。氧气密度大于空气，不易溶于水，可用向上排空气法收集或排水法收集，排水法收集的氧气较纯净，则收集装置选用③。图中选取的装置最佳组合是②③。 故选C。 7．实验室用高锰酸钾制取氧气时，下列做法错误的是 A．在试管口放一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管 B．导管口开始有气泡放出时不要立即收集，避免收集到的气体不纯 C．将收集满氧气的集气瓶正放在桌面上 D．实验结束停止加热时，要先熄灭酒精灯，再将导管移出水面 【答案】D 【解析】A、用高锰酸钾制纯净氧气时，在试管口放一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管，故选项说法正确； B、用高锰酸钾制纯净氧气时，导管口开始有气泡放出时不要立即收集，因为刚开始排出是空气，避免收集到的气体不纯，故选项说法正确； C、氧气的密度比空气略大，将收集满氧气的集气瓶正放在桌面上，故选项说法正确； D、用高锰酸钾制取所需氧气停止加热时，先把导管移出水面，再熄灭酒精灯，以防止水槽中的水倒吸入试管，使试管因骤然冷却而炸裂，故选项说法错误。 故选D。 8．实验室用双氧水制取氧气时，忘了加二氧化锰，其后果是 A．不能产生氧气 B．生成气体的速度慢 C．产生氧气的总量减少 D．没有影响 【答案】B 【解析】实验室用双氧水制取氧气时，二氧化锰起到催化作用，是否添加二氧化锰只能改变反应速率，不能改变是否产生氧气以及产生的氧气总量，因此不加二氧化锰只会导致生成氧气的速率慢。故选B。 9．下列反应属于分解反应的是（　　）。 A．碳+氧气二氧化碳 B．石蜡+氧气二氧化碳+水 C．水氧气+氢气 D．铁+氧气四氧化三铁 【答案】C 【解析】A、该反应为多种物质生成一种物质的反应，属于化合反应，该选项不符合题意； B、该反应的反应物和生成物均有两种，不属于分解反应，该选项不符合题意； C、该反应为一种物质生成多种物质的反应，属于分解反应，该选项符合题意； D、该反应为多种物质生成一种物质的反应，属于化合反应，该选项不符合题意。 故选C。 10．实验室开放日，某化学兴趣小组的同学在老师的指导下，设计了如下实验装置利用高锰酸钾制取氧气。 （1）应选用的发生装置是 （填字母）。该装置需要做出的改进是 ，目的是 。 （2）写出用高锰酸钾制取氧气的文字表达式 。 （3）若收集的氧气不纯，可能的原因是 （写一点即可） 【答案】（1）A 在试管口放一团棉花 防止固体粉末进入导管 （2） （3）刚出现气泡就开始收集或装置气密性不好 【解析】（1）高锰酸钾制取氧气属于固固加热型反应，故选A；高锰酸钾分解的速率较快，为了防止固体粉末进入玻璃导管，故要在试管口放一团棉花； （2）高锰酸钾在加热的条件下反应生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的文字表达式为：； （3）用排水法收集氧气时集气瓶中要装满水，待到气体连续均匀冒出时才能收集，否则会使收集的气体不纯或装置漏气等。 11．为探究催化剂对过氧化氢(H2O2)分解的催化效果，某研究小组做了如图所示的实验。 实验一： 实验二：数据记录表 1%过氧化氢溶液/mL 50 50 50 加入二氧化锰的质量/g 0.1 0.2 0.4 测量40 s末得到氧气的体积/mL 实验一：图中的实验能否证明二氧化锰是过氧化氢分解反应的催化剂？并说明理由： 。 实验二：从表格的设计可以看出，该实验的目的是 。 【答案】 不能证明，在过氧化氢溶液中加入二氧化锰后加快了反应速率，但没有证明二氧化锰在反应前后的质量和化学性质不变 探究催化剂的质量与化学反应速率的关系 【分析】根据对比实验分析解答。 【解析】实验一：图中的实验不能证明二氧化锰是过氧化氢分解反应的催化剂，在过氧化氢溶液中加入二氧化锰后加快了反应速率，但没有证明二氧化锰在反应前后的质量和化学性质不变；实验二：从表格的设计可以看出，改变的是加入二氧化锰的质量，故该实验的目的是探究催化剂的质量与化学反应速率的关系。 12．工业制取氧气主要有下列步骤。将经过除尘、除二氧化碳、除水的空气进行下列操作： 下列有关说法不正确的是（ ） A．以上步骤①②③不涉及化学变化 B．氮气的沸点比氧气的沸点低 C．步骤②得到的剩余液体为淡蓝色 D．储存在蓝色钢瓶里的“工业液氧”是纯净物 【答案】D 【解析】A.工业制取氧气方法是分离液态空气法，工业制氧气的过程中没有新物质生成，发生的属于物理变化；正确； B.由图示可知，氮气先蒸发出来，说明氮气的沸点比氧气的沸点低；正确； C.氮气与氧气的沸点不同，氮气沸点低，先汽化，因此，剩余的液体主要是液氧，液氧是淡蓝色的；正确； D.储存在蓝色钢瓶里的“工业液氧”中含有氧气、稀有气体等多种物质，属于混合物；错误。 故选：D。 13．如图分别是实验室氧气制备、收集、验满、验证性质的操作，正确的是 A．制取氧气 B．收集氧气 C．氧气验满 D．铁丝燃烧实验 【答案】A 【解析】A、实验室用高锰酸钾加热制取氧气，试管口应略向下倾斜，防止冷凝水回流到热的试管底部，炸裂试管；试管口要放一团棉花，可以防止产生的气流将高锰酸钾粉末带出导致导管堵塞，内导管要尽量短，便于排出气体，A正确； B、氧气密度大于空气，收集氧气时应使用向上排空气法，导管口需伸到集气瓶底部附近，保证收集到的氧气比较纯净，图示操作中导管口没有伸到集气瓶底部附近，B错误； C、验满氧气需要将带火星的木条放在集气瓶口附近，若木条复燃，说明氧气已收集满，图示操作将木条伸入集气瓶中，操作错误，C错误； D、用细铁丝的燃烧来验证氧气的性质，应在集气瓶底预先放一些水或细沙，防止铁丝燃烧时灼热的生成物落入瓶底，炸裂集气瓶，D错误。 故选A。 【点睛】本题难度不大，主要考查实验室氧气制备、收集、验满、验证性质的操作，在具体解题时要对其原理透彻理解，可根据物质的物理性质和化学性质结合实验操作进行分析判断。 14．下列变化属于分解反应的是 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】分解反应是由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应，符合题意的为B。 故选：B。 15．在双氧水制取氧气的实验中，某些变量与时间的变化关系如图所示，纵坐标y随时间的变化趋势如下，纵坐标表示的是 A．试管中液体的质量 B．过氧化氢的质量 C．试管中MnO2的质量 D．氧气的质量 【答案】A 【解析】A、过氧化氢在二氧化锰的催化下分解为水和氧气，由于生成了气体，试管中液体的质量逐渐减小，待完全反应后，不再变化，符合题意； B、过氧化氢在二氧化锰的催化下分解为水和氧气，过氧化氢的质量逐渐减小至零，不符合题意； C、在该反应中，二氧化锰是催化剂，化学反应前后，二氧化锰的质量不变，不符合题意； D、过氧化氢在二氧化锰的催化下分解为水和氧气，生成氧气的质量从零开始逐渐增大，待完全反应后，不再变化，不符合题意。 故选A。 16．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 【解析】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。 17．为探究过氧化氢分解反应快慢的影响因素，某学习小组设计了下列实验，下列说法不正确的是 实验① 实验② 实验③ A．对比实验①和②，可研究常温下，MnO2对反应快慢的影响 B．对比实验①和③，可研究常温和50℃对反应快慢的影响是否相同 C．对比实验②和③，可研究MnO2和50℃的温度对反应快慢的影响是否相同 D．综合实验①、②和③可知，5%过氧化氢溶液最适合用于实验室制取氧气 【答案】D 【解析】A．对比实验①和②，过氧化氢的体积及溶质质量分数相同，区别是否放入二氧化锰，因此可探究常温下，MnO2对反应快慢的影响，故选项A说法正确； B．对比实验①和③，过氧化氢的体积及溶质质量分数相同，区别是反应时的温度不同，故可研究常温和50℃对反应快慢的影响，故选项B说法正确； C．对比实验②和③，过氧化氢体积溶质质量分数相同，但反应的条件不同，②放入了二氧化锰，③升高了温度，所以可研究MnO2和50℃的温度对反应快慢的影响，故选项C说法正确； D．对比实验①、②和③，整个过程过氧化氢的溶质质量分数均未改变，因此无法知道溶质质量分数是多少时最适合制取氧气，故选项D说法错误。 故选D。 【点睛】此题考查当过氧化氢分解制取氧气速度的相关问题，探究过氧化氢的反应条件不同对化学反应速率的影响，在探究过程中，需仔细分析，反复比较，才能得出正确结果。 18．“制氧机”在日常生活中的应用很广泛，同学们利用相关知识，对简易化学制氧机的结构、工作原理、制氧方法展开了项目式学习。 任务一、认识制氧机的结构 （1）图1中过滤仓中的水除了有过滤杂质提纯氧气的作用外，还可以起到的作用是______（填序号）。 A．可以通过气泡观察氧气生成的速率 B．湿润氧气 C．加快氧气的生成 任务二：了解制氧机的工作原理 【信息检索】市面上常见的一种简易化学制氧机的工作原理如图1所示，其中A是过碳酸钠白色固体，B是二氧化锰黑色粉末。过碳酸钠（2Na2CO3·3H2O2）加水溶解会分解生成Na2CO3和H2O2。用该制氧机制氧时反应仓中加入适量水，再先后加入过碳酸钠和二氧化锰，反应仓内有黑色粉末翻腾，变得浑浊，仓壁变得温热，过滤仓底部导气管口有气泡冒出。 【表达交流】 （2）反应仓中过氧化氢生成氧气的文字表达式是 。 （3）验证过滤仓导出的气体是氧气的方法： 。 任务三：分析制氧机的制氧方法 【分析解释】 （4）如果在实验室用过碳酸钠、二氧化锰、水制取氧气，从图2中可选用的气体发生装置是 （填装置序号，下同），收集装置是 。 （5）实验室用高锰酸钾制氧气的文字表达式为 ，简易化学制氧机不使用该原理的原因是 。 【反思评价】 （6）简易化学制氧机的制氧剂选用过碳酸钠比过氧化氢溶液更好的理由有______。 A．过碳酸钠是固体，易于携带 B．对比过碳酸钠，过氧化氢溶液不稳定，易分解 C．过氧化氢溶液浓度较大时具有一定的腐蚀性 【答案】（1）AB （2） （3）在导管口放一根带火星的木条，若木条复燃，证明为氧气 （4）B C或E （5） 需要加热，不安全（或操作复杂或成本高，合理即可） （6）ABC 【知识点】过氧化氢制取氧气实验、高锰酸钾制取氧气实验、氧气的检验及验满 【解析】（1）由于氧气不易溶于水，所以过滤仓中的水除了有过滤杂质提纯氧气的作用外，还可以起到的作用是可以通过气泡观察氧气生成的速率、 湿润并降低氧气温度，故填：AB； （2）反应仓中H2O2在二氧化锰作催化剂的条件下生成水和氧气，反应的文字表达式为； （3）氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，故验证过滤仓导出的气体是氧气的方法是：在导管口放一根带火星的木条，若木条复燃，说明是氧气； （4）实验室用过碳酸钠、二氧化锰、水制取氧气，反应物状态是固体和液体，反应条件是常温，则应选B固液反应常温型装置，故填：B ； 因为氧气密度比空气大，且不易溶于水，所以收集装置可以是C向上排空气法或E排水法，故填：C或E； （5）高锰酸钾在加热条件下分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的文字表达式为：； 由于该方法制氧需要加热，操作相对来说比较复杂、安全性不高，并且加热消耗燃料导致成本升高，故填：需要加热，不安全（或操作复杂或成本高，合理即可）； （6）简易化学制氧机的制氧剂选用过碳酸钠比过氧化氢溶液更好，原因是：过碳酸钠是固体，比液体易于携带；对比过碳酸钠，过氧化氢溶液不稳定，易分解；过氧化氢溶液浓度较大时具有一定的腐蚀性，故选则:ABC。 19．特定人群、环境对氧气的需求不同。如何基于特定需求设计和制作简易供氧器呢？在老师的指导下，同学们开展了下列活动。 【界定任务】 （1）小英同学认为，首先了解制作简易供氧器的供氧原理再确定制取装置。同学们一致认为制作简易供氧器还需要考虑物质变化、能量变化、反应速率、制得氧气的纯度、制氧剂的用量和配比等。根据 确定发生装置，根据氧气的密度和溶解性等确定收集装置。 【建构模型】 老师提供了以下实验装置，同学们选择装置用过氧化氢分解和加热高锰酸钾的方法获得氧气。 （2）仪器a的名称： ；仪器b的名称： 。 （3）加热高锰酸钾制取氧气应选择的制取装置是 （填字母序号）。 【模仿改造】 化学制氧机（原理图见图1）利用过碳酸钠白色固体、二氧化锰黑色粉末产生氧气。过碳酸钠（）加水溶解会分解生成碳酸钠和过氧化氢。用该制氧机制氧时，在反应仓中加入适量水，再先后加入过碳酸钠和二氧化锰，反应仓内有黑色粉末翻腾，变得浑浊，仓壁变得温热，过滤仓底部导气管口有气泡冒出。 （4）加湿过滤仓不仅可以过滤杂质，利用氧气 溶于水的性质，使氧气变得湿润；而且根据 来判断产生氧气的速率。 （5）验证加湿过滤仓导出的气体是氧气的方法： 。 （6）制氧机内部气流采用高压进低压出（即产生的气体在高处聚集，经导管从低处进入加湿过滤仓）的方式，可能的原因有 。 （7）选择制作简易供氧器的反应原理时，不需要考虑的因素是 。 A．原料是否价廉易得    B．所制气体的性质    C．反应速率是否适中 D．制得气体是否纯净    E．实验条件是否易于控制    F．是否安全、环保 【评价反思】 展示环节，小英同学所在小组制作的简易供氧器（如图2）得到了大家的好评，并提出如下修改意见：在导管出口处加装一个带有调气阀的鼻氧管，以提高适用性。 【答案】（1）反应物状态和反应条件 （2）锥形瓶 水槽 （3）AC或AE （4）不易 产生气泡的快慢 （5）将带火星的木条放在导管口，若木条复燃，则说明为氧气 （6）更利于气体排出，有利于提纯氧气 （7）B、D 【解析】（1）根据反应物状态和反应条件来确定发生装置；根据氧气的密度和溶解性等确定收集装置； （2）仪器a的名称为锥形瓶；仪器b的名称为水槽； （3）加热高锰酸钾制取氧气，该反应为固体加热型，发生装置可选择A，氧气密度比空气略大，氧气不易溶于水，收集装置可选择C向上排空气法或E排水法，故应选择的制取装置是AC或AE； （4）加湿过滤仓不仅可以过滤杂质，利用氧气不易溶于水的性质，使氧气变得湿润；而且根据产生气泡的快慢来判断产生氧气的速率； （5）氧气具有助燃性，则验证加湿过滤仓导出的气体是氧气的方法为：将带火星的木条放在导管口，若木条复燃，则说明为氧气； （6）制氧机内部气流采用高压进低压出（即产生的气体在高处聚集，经导管从低处进入加湿过滤仓）的方式，可能的原因为有利于气体排出，更有利于提纯氧气； （7）选择制作简易供氧器的反应原理时，需要考虑的因素有原料是否价廉易得、反应速率是否适中、实验条件是否易于控制、是否安全、环保，不需要考虑所制气体的性质和制得气体是否纯净，故选：BD。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第二单元 揭示燃烧奥秘 第四节 依据特定需求制取氧气 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1.初步认识反应原理决定实验装置，气体的性质决定气体的收集方法。 2.理解收集氧气及验满的方法的选择依据。 3.初步学会实验室制取氧气的步骤。 4.掌握实验室制取氧气的方法和原理。 5.理解分解反应，区别化合反应和分解反应。 6.认识家庭制氧。 一、基于特定需求制取氧气的一般设计思路 二、工业生产氧气 1.方法：分离液态空气法 2.原理：利用液态氧和液态氮的沸点不同。 3.具体过程：在低温下加压，使空气液化，然后升温，液态氮的沸点比液态氧的沸点低，氮气先蒸发出来，剩下主要是液氧。 【易错提醒】分离液态空气制取氧气利用的是氮气和氧气的沸点不同，故为物理变化。 三、实验室制取氧气 1．实验室制氧气选择药品和反应时需考虑的因素： （1）制氧气的原料须是含氧的物质； （2）利用比较简单的实验条件就能较快得到氧气； （3）生成的气体成分单一，便于收集。 2．加热高锰酸钾制氧气 （1）药品：高锰酸钾（暗紫色固体） （2）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↑ （3）发生装置：加热固体制气体（固体加热型装置） 【易错提醒】排水法收集的氧气较纯，但不干燥；向上排空气法收集的氧气较干燥，但不纯。 （4）主要实验步骤： 查：组装仪器，检查装置的气密性； 装：把药品装入试管内，平铺在试管底部，管口塞一小团棉花，用带导管的单孔橡皮塞塞紧试管口； 定：用铁夹夹持试管，并固定在铁架台上； 点：点燃酒精灯加热（记得先预热，防止试管受热不均破裂）； 收：用排水法收集氧气； 移：实验完毕，先把导气管从水槽中移出水面（防止水倒吸回热的试管，使试管炸裂）； 熄：熄灭酒精灯。 可简记为：“茶庄定点收利息”（每个字代表一个步骤：①查②装③定④点⑤收⑥移⑦熄）。 【易错提醒】（1）试管口略向下倾斜，防止冷凝水回流到热的试管底部，使试管破裂。 （2）插入试管内的导管只能微露出橡皮塞，不能伸入太长，便于气体的导出。 （3）试管口放一团棉花，防止试管内粉末进入导管。 （4）等气泡连续均匀放出时再开始收集。 （5）实验结束，先把导气管从水槽中移出水面，再熄灭酒精灯。（防止水倒吸回热的试管，使试管炸裂）（6）排水法收集气体时导管伸入集气瓶口即可，排空气法收集时导管要伸至集气瓶底部，以便将瓶内空气全部排出。 3．过氧化氢分解制取氧气 （1）药品：过氧化氢（H2O2）溶液和二氧化锰（MnO2） 过氧化氢溶液俗名 “双氧水”，是一种无色溶液，过氧化氢在常温下可以分解放出氧气； 二氧化锰是黑色粉末。 （2）原理： 文字表达式： 符号表达式： 注：MnO2在该反应中是催化剂，起催化作用 （3）实验装置： 发生装置：固液不加热型装置（固体与液体反应类型，不需加热） （4）实验步骤 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）收集装置： ①排水法收集：依据氧气不易溶于水且不与水反应。 ②向上排空气法收集：依据氧气的密度比空气略大。 （6）验满方法 ①用排水法收集：当观察到集气瓶中的水排完，集气瓶口有大量气泡冒出时，证明已收集满。 ②用向上排空气法收集：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明已收集满。 （7）放置方法：正放在桌子上，并盖上毛玻璃片。 四、分解反应 1.定义：由一种物质生成两种或两种以上其它物质的反应，叫做分解反应。 2.与化合反应比较 分解反应 化合反应 概念 由一种物质生成两种或两种以上其它物质的反应 由两种或两种以上物质生成一种物质的反应 特点 一变多 多变一 通式 A→B + C + … A +B + … → C 两者联系 都是化学反应的基本类型之一，二者是并列关系 五、设计气体发生和收集装置 发生装置（考虑反应物状态和反应条件） 收集装置（气体的密度和溶解度） 固体加热型 反应物是固体 反应需要加热 固液常温型 反应物是固体和 液体，反应不加热 排水集气法 适合溶解性小 不与水反应的气体 向上排空气法 适合密度大于 空气的气体 向下排空气法 适合密度小于 空气的气体 适合 高锰酸钾制氧气 适合 过氧化氢制氧气 气体从短管进集气瓶，水从长管排出 气体从长管进集气瓶，空气从短管排出 气体从短管进集气瓶，空气从长管排出 六、家庭制取氧气 设计并制作简易家用制氧机。 查阅资料 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如图： 某种家用制氧机的结构 原理 过碳酸钠→碳酸钠 过氧化氢；过氧化氢→水+氧气 装置设计与制作 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。 展示、交流与评价 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。 1．工业上制取大量氧气的原理是利用液态氮和液态氧的 不同加以分离，工业上和实验室制取氧气在原理上的本质区别是前者属于 变化，后者属于 变化。 2．用高锰酸钾制取氧气有如下操作步骤（请填写完成空格）： （1）①把试管固定在 上； ② 仪器； ③检查装置的 ； ④装药品； ⑤点燃 ； ⑥用排水集气法收集； ⑦熄灭酒精灯； ⑧把 撤离水面。 （2）生成氧气的文字表达式为 ，该反应属于 反应（填基本反应类型）。 （3）检验氧气的方法： 。 3．如图是实验室常见的制取气体的装置： （1）写出仪器名称：① ② ③ ④ 。 （2）实验室采用高锰酸钾制取氧气时，应选择的发生装置是 （填序号，下同），试管口还要塞一团棉花，目的是 。 （3）收集一瓶较为干燥的氧气应选用的收集装置为 （填代号），收集满氧气的集气瓶应 （填“正”或“倒”）放在桌面上，检验氧气是否收集满的方法是 。若用排水法收集氧气时，当观察到气泡 时才开始收集，否则收集的氧气不纯。 （4）在结束实验时应先 ，再 ，其目的是 。 ►问题一 工业制取氧气 【典例1】工业上以空气为原料制备氧气的流程图如图： （1）液态空气蒸发分离出氮气和氧气是利用它们的 （“熔点”或“沸点”）不同，发生 （“化学”或“物理”）变化。 （2）此方法得到的A物质是 （填“混合物”或“纯净物”）。 【变式1-1】工业上利用分离液态空气法制取氧气的依据是 A．氧气和氮气化学性质不同 B．氧气和氮气密度的不同 C．氧气和氮气在水中溶解性的不同 D．氧气和氮气沸点的不同 【变式1-2】如图是工业上制取液氧的流程图，请回答下列问题。 （提示：氧气的沸点比二氧化碳的沸点低） （1）流程图中空格①处物质的用途是 （答出一种即可）。 （2）首先蒸发出的气体是氮气，这是因为 。 （3）该生产过程最终得到的“液氧”为 色，该"液氧"并不是纯净物，还含有 （举一种物质）。 （4）请你设计实验区分空气、氧气和二氧化碳三种气体（操作、现象） 。 ►问题二 实验室制取氧气的原理、装置与操作 【典例2】实验室用加热高锰酸钾的方法制取氧气，有如下操作步骤： ①加热；②检验装置的气密性；③装药品；④用排水法收集气体；⑤从水槽中取出导管；⑥熄灭酒精灯；⑦装配仪器；⑧连接固定仪器。其操作顺序正确的是 A．⑦③①⑧②④⑥⑤ B．②③⑦⑧①④⑤⑥ C．⑧①⑦③②⑤④⑥ D．⑦②③⑧①④⑤⑥ 【典例3】某小组用高锰酸钾制取氧气。下图是实验室中常见仪器，回答下列问题。 （1）仪器①的名称是 。 （2）高锰酸钾制取氧气的文字表达式为 。组装氧气的收集装置，可选用 (填序号)。 （3）某同学用排水法收集氧气时，发现水槽中的水变红了，可能是未使用 (填实验用品名称)。若该同学收集的氧气不纯，原因可能是 (写出1点即可)。 【变式2-1】下列有关化学实验操作的先后顺序正确的是 A．实验室制取氧气时，先加过氧化氢，后加二氧化锰 B．实验室制取氧气时，先装药品，后检查装置的气密性 C．组装制取氧气的实验装置时，先左后右、先下后上 D．用氯酸钾制取氧气实验结束时，先熄灭酒精灯，后从水中移出导管 【变式2-2】规范的操作是实验成功的关键。在用高锰酸钾制取氧气的实验中，下列操作的先后顺序正确的一项是 A．先将药品装入试管，再检查装置气密性 B．先使试管均匀受热，再对准药品部位加热 C．先将装满气体的集气瓶移出水槽，再盖上玻璃片 D．实验结束后先熄灭酒精灯，再将导管移出水面 【变式2-3】如图是实验室用过氧化氢制取氧气的装置，下列说法正确的是（　　）。 A．实验开始时一有气泡产生就将导气管伸入集气瓶口 B．排水法收集氧气，事先将集气瓶内装满水，盖上玻璃片，将集气瓶倒扣到水槽中 C．加试剂时，先通过长颈漏斗加入过氧化氢，再用药匙把二氧化锰装入锥形瓶，塞紧橡胶塞 D．集气瓶口有大气泡冒出时，迅速将集气瓶正放在桌面上，再盖上玻璃片 ►问题三 设计气体发生和收集装置 【典例4】一氧化氮是汽车尾气中的一种大气污染物，它是无色气体，难溶于水、密度比空气略大，在空气中能与氧气迅速反应生成红棕色的二氧化氮。在实验室中，收集一氧化氮时可选用的收集方法是 A．排水集气法 B．向上排空气集所法 C．向下排空气集气法 D．排水集气法或向上排空气集气法 ►问题四 简易家用制氧机 【典例5】小科根据所学知识，自制一台“制氧器”，其装置如图所示。 下列有关说法错误的是 A．反应仓中的液体药品可以是过氧化氢溶液 B．过滤仓利用氧气不易溶于水的性质，使氧气湿润 C．过滤仓中气泡的多少可以判断氧气排出的快慢 D．该装置可以随时调控产生氧气的速率 【变式5-1】氧气的用途广泛。我校兴趣小组对市面常见氧气的制取装置进行了汇总。 （1）图A是某富氧装置的工作示意图，空气经过分子筛时，部分氮分子被吸附，氧分子通过，从而实现“富氧”操作。其中表示氧分子的是______（填“m”或“n”）。 （2）图B是某制氧装置的工作示意图，反应仓中生成的氧气通过加湿仓后被人体吸入，利用了氧气______（填：“难溶”“不易”“易”）溶于水的性质。 （3）图C是我校学生设计的简易供氧装置，其反应物可选择______分解生成氧气来实现（填化学式）。 （4）兴趣小组在设计和制作简易供氧器时，需要考虑的因素有______（填字母）。 A．反应的原料价格是否便宜 B．反应的速率是否适中 C．反应的条件是否易于达到 D．反应的过程是否安全 ►问题五 分解反应 【典例6】下列化学反应中，属于分解反应的是 A．二氧化碳+水→碳酸 B．氢气+氧气→水 C．铁+硫酸铜→硫酸亚铁+铜 D．碳酸钙→氧化钙+二氧化碳 【变式6-1】下列化学反应中属于化合反应的是（均填序号） ，属于分解反应的是 。 ①        ② ③ ④ 1．工业制氧气采用分离液体空气法，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．属于物理变化 B．利用了物质的沸点不同 C．先收集到的氮气沸点较低 D．有新物质氧气生成 2．实验室制取氧气不需要用到的仪器是 A．烧杯 B．集气瓶 C．导管 D．酒精灯 3．下列有关实验室用高锰酸钾制取氧气的说法错误的是 A．检查气密性时，先将导管浸入水中，再用双手紧握试管 B．拆装置时先熄灭酒精灯，后将导管撤离水面 C．排水法收集氧气时，要等连续均匀冒气泡再将导管伸入集气瓶 D．用向上排空气法收集气体时，导气管口应伸入集气瓶底部 4．实验室用于高锰酸钾制取氧气的下列装置或操作中，错误的是 A． B． C． D． 5．实验室加热高锰酸钾制取氧气的部分操作如图所示，其中正确的是 A．连接实验仪器 B．检查装置气密性 C．装入高锰酸钾 D．结束时先停止加热 6．实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰粉末制取较纯净的氧气，从如图中选取的装置最佳组合是 A．①③ B．②④ C．②③ D．①⑤ 7．实验室用高锰酸钾制取氧气时，下列做法错误的是 A．在试管口放一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管 B．导管口开始有气泡放出时不要立即收集，避免收集到的气体不纯 C．将收集满氧气的集气瓶正放在桌面上 D．实验结束停止加热时，要先熄灭酒精灯，再将导管移出水面 8．实验室用双氧水制取氧气时，忘了加二氧化锰，其后果是 A．不能产生氧气 B．生成气体的速度慢 C．产生氧气的总量减少 D．没有影响 9．下列反应属于分解反应的是（　　）。 A．碳+氧气二氧化碳 B．石蜡+氧气二氧化碳+水 C．水氧气+氢气 D．铁+氧气四氧化三铁 10．实验室开放日，某化学兴趣小组的同学在老师的指导下，设计了如下实验装置利用高锰酸钾制取氧气。 （1）应选用的发生装置是 （填字母）。该装置需要做出的改进是 ，目的是 。 （2）写出用高锰酸钾制取氧气的文字表达式 。 （3）若收集的氧气不纯，可能的原因是 （写一点即可） 11．为探究催化剂对过氧化氢(H2O2)分解的催化效果，某研究小组做了如图所示的实验。 实验一： 实验二：数据记录表 1%过氧化氢溶液/mL 50 50 50 加入二氧化锰的质量/g 0.1 0.2 0.4 测量40 s末得到氧气的体积/mL 实验一：图中的实验能否证明二氧化锰是过氧化氢分解反应的催化剂？并说明理由： 。 实验二：从表格的设计可以看出，该实验的目的是 。 12．工业制取氧气主要有下列步骤。将经过除尘、除二氧化碳、除水的空气进行下列操作： 下列有关说法不正确的是（ ） A．以上步骤①②③不涉及化学变化 B．氮气的沸点比氧气的沸点低 C．步骤②得到的剩余液体为淡蓝色 D．储存在蓝色钢瓶里的“工业液氧”是纯净物 13．如图分别是实验室氧气制备、收集、验满、验证性质的操作，正确的是 A．制取氧气 B．收集氧气 C．氧气验满 D．铁丝燃烧实验 14．下列变化属于分解反应的是 A． B． C． D． 15．在双氧水制取氧气的实验中，某些变量与时间的变化关系如图所示，纵坐标y随时间的变化趋势如下，纵坐标表示的是 A．试管中液体的质量 B．过氧化氢的质量 C．试管中MnO2的质量 D．氧气的质量 16．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 17．为探究过氧化氢分解反应快慢的影响因素，某学习小组设计了下列实验，下列说法不正确的是 实验① 实验② 实验③ A．对比实验①和②，可研究常温下，MnO2对反应快慢的影响 B．对比实验①和③，可研究常温和50℃对反应快慢的影响是否相同 C．对比实验②和③，可研究MnO2和50℃的温度对反应快慢的影响是否相同 D．综合实验①、②和③可知，5%过氧化氢溶液最适合用于实验室制取氧气 18．“制氧机”在日常生活中的应用很广泛，同学们利用相关知识，对简易化学制氧机的结构、工作原理、制氧方法展开了项目式学习。 任务一、认识制氧机的结构 （1）图1中过滤仓中的水除了有过滤杂质提纯氧气的作用外，还可以起到的作用是______（填序号）。 A．可以通过气泡观察氧气生成的速率 B．湿润氧气 C．加快氧气的生成 任务二：了解制氧机的工作原理 【信息检索】市面上常见的一种简易化学制氧机的工作原理如图1所示，其中A是过碳酸钠白色固体，B是二氧化锰黑色粉末。过碳酸钠（2Na2CO3·3H2O2）加水溶解会分解生成Na2CO3和H2O2。用该制氧机制氧时反应仓中加入适量水，再先后加入过碳酸钠和二氧化锰，反应仓内有黑色粉末翻腾，变得浑浊，仓壁变得温热，过滤仓底部导气管口有气泡冒出。 【表达交流】 （2）反应仓中过氧化氢生成氧气的文字表达式是 。 （3）验证过滤仓导出的气体是氧气的方法： 。 任务三：分析制氧机的制氧方法 【分析解释】 （4）如果在实验室用过碳酸钠、二氧化锰、水制取氧气，从图2中可选用的气体发生装置是 （填装置序号，下同），收集装置是 。 （5）实验室用高锰酸钾制氧气的文字表达式为 ，简易化学制氧机不使用该原理的原因是 。 【反思评价】 （6）简易化学制氧机的制氧剂选用过碳酸钠比过氧化氢溶液更好的理由有______。 A．过碳酸钠是固体，易于携带 B．对比过碳酸钠，过氧化氢溶液不稳定，易分解 C．过氧化氢溶液浓度较大时具有一定的腐蚀性 19．特定人群、环境对氧气的需求不同。如何基于特定需求设计和制作简易供氧器呢？在老师的指导下，同学们开展了下列活动。 【界定任务】 （1）小英同学认为，首先了解制作简易供氧器的供氧原理再确定制取装置。同学们一致认为制作简易供氧器还需要考虑物质变化、能量变化、反应速率、制得氧气的纯度、制氧剂的用量和配比等。根据 确定发生装置，根据氧气的密度和溶解性等确定收集装置。 【建构模型】 老师提供了以下实验装置，同学们选择装置用过氧化氢分解和加热高锰酸钾的方法获得氧气。 （2）仪器a的名称： ；仪器b的名称： 。 （3）加热高锰酸钾制取氧气应选择的制取装置是 （填字母序号）。 【模仿改造】 化学制氧机（原理图见图1）利用过碳酸钠白色固体、二氧化锰黑色粉末产生氧气。过碳酸钠（）加水溶解会分解生成碳酸钠和过氧化氢。用该制氧机制氧时，在反应仓中加入适量水，再先后加入过碳酸钠和二氧化锰，反应仓内有黑色粉末翻腾，变得浑浊，仓壁变得温热，过滤仓底部导气管口有气泡冒出。 （4）加湿过滤仓不仅可以过滤杂质，利用氧气 溶于水的性质，使氧气变得湿润；而且根据 来判断产生氧气的速率。 （5）验证加湿过滤仓导出的气体是氧气的方法： 。 （6）制氧机内部气流采用高压进低压出（即产生的气体在高处聚集，经导管从低处进入加湿过滤仓）的方式，可能的原因有 。 （7）选择制作简易供氧器的反应原理时，不需要考虑的因素是 。 A．原料是否价廉易得    B．所制气体的性质    C．反应速率是否适中 D．制得气体是否纯净    E．实验条件是否易于控制    F．是否安全、环保 【评价反思】 展示环节，小英同学所在小组制作的简易供氧器（如图2）得到了大家的好评，并提出如下修改意见：在导管出口处加装一个带有调气阀的鼻氧管，以提高适用性。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 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