第11讲 氧气的制备-【暑假自学课】2025年新八年级化学暑假提升精品讲义（沪科版·上海五四学制2024）

第11讲 氧气的制备 内容导航——预习四步曲 第一步：学 析教材 学知识：教材精讲精析、全方位预习 第二步：练 练习题 强方法：教材习题学解题、强化关键解题方法 练考点 会应用：核心考点精准练、快速掌握知识应用 第三步：记 串知识 识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第四步：测 过关测 稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 知识点1 氧气的工业制法 1．人们会根据对氧气需求量的不同选择不同的制备方法。 工业生产对氧气的需求量非常大，如富氧炼钢工业，就从 中获得氧气。 实验室中对氧气的需求量较小，可以从某些 中获得氧气。 2．工业制氧的原料是 ，选择依据是其具有 、 、可  的特点。 3．工业制氧采用  的方法，该过程属于 （填“物理”或“化学”）变化。 4．分离液态空气需在 和 条件下进行，使空气先 。液态氮的沸点为 -196℃，液态氧的沸点为 -183℃，因此  首先汽化蒸发。蒸发剩余物主要为 ，经压缩后贮存在  中，以便运输和使用。 5．分离流程示意图的关键设备是蒸发塔，利用 差异 实现气体分离。工业制氧的产物中，氧气纯度通常达 99.5%（填数值），可直接用于 富氧炼钢。 知识点2 氧气的实验室制法——高锰酸钾（或氯酸钾）制取氧气 1. 实验室常采用加热高锰酸钾的方法制取氧气，除了生成氧气外，同时还生成锰酸钾和二氧化锰，我们可以用中文表示为 。 此外，加热混有二氧化锰的氯酸钾固体也能得到氧气，二氧化锰在这一反应中也是 。 2. 实验室采用加热高锰酸钾的方法制取氧气时，要选择合适的实验装置，并正确连接，具体步骤如下： （1） 连接装置并检查装置气密性：在将玻璃管插入橡皮塞或在玻璃管上套上乳胶管时，为克服较大的摩擦力，可事先将玻璃管的一端 ，这样连接起来会比较容易。 装置连接好后还要检查其气密性，如装置气密性良好，用手握紧试管时，导管口会 ，且松手后，导管内会 。 （2）向试管内装入药品：使用 取用高锰酸钾固体时，可将其伸入平放的试管中并尽可能靠近 ，然后慢慢竖起试管，以免试剂散落至 或附着于 上。 （2） 将试管固定在铁架台上：以从 到 、从 到 的顺序搭建好装置。固定好试管后，要保证 略向下倾斜，且铁夹要夹持在 的位置较为合适。预先准备好1-2个盛满水的集气瓶， 在水槽中。 （4）点燃酒精灯加热：点燃酒精灯并在试管底部来回移动，先 ，再在药品集中的部位 ，目的是 。然后，集中加热高锰酸钾。 （5）收集氧气：待导管口出现 后，将导管伸入集气瓶，开始收集气体。当观察到 时，用毛玻璃片盖住瓶口，取出集气瓶 放于桌面。 （6）实验结束后，先将 ，然后 ：依据这样的顺序进行操作的目的是 。 3．装置搭建要点 错误操作 正确要求 错误后果 试管口向上倾斜 铁夹夹在试管中部 导管伸入试管过长 集气瓶未装满水倒扣 4．气体收集方法 收集方法 教材图示 利用氧气性质 关键区别 排水法 排水法：纯度 可见集满标志： 向上排空气法 排空气法：干燥（但纯度低） 验满方法： 。 【易错指南】 1. 药品装置错误 错误：试管口未塞棉花 → 后果：高锰酸钾粉末堵塞导管。 正解：试管口 必须放棉花团（防粉末冲入导管）。 2. 加热操作错误 错误：直接集中加热药品部位 → 后果：试管受热不均炸裂。 正解：先 预热（酒精灯来回移动），再固定加热。 3. 收集时机错误 错误：导管口一冒气泡就收集 → 后果：收集到空气（含装置内残留空气）。 正解：待导管口 气泡连续均匀冒出 时再收集（排出空气后纯氧）。 4. 结束顺序错误 错误：先熄灭酒精灯，后移出导管 → 后果：水槽中水倒吸炸裂试管！ 正解：实验结束必须 先移导管出水面，再熄灭酒精灯。 知识点3 氧气的实验室制法——过氧化氢制取氧气 1．双氧水与二氧化锰混合制氧气 （1）药品：双氧水（无色液体，主要成分： ）二氧化锰（作 ）。 （2）反应原理：文字表达式 。 2．发生装置的选择 序号 ① ② ③ ④ 装置图 优点 发生装置搭建细节 部件 操作要求 错误操作 后果 锥形瓶 盛放  （固体） 错误放入H2O2溶液 长颈漏斗 末端 漏斗悬空 添加药品顺序 先加  → 后加  顺序颠倒 导气管 伸入 （排空气法） 伸入集气瓶中部 3．“收集装置”的选择： （1） 法。（因为氧气 ）。 （2） 法。（因为氧气 ）。 4．检验O2已集满的方法：（验满方法） （1）用向上排空气法收集氧气时 。 （2）用排水法收集氧气时：当 时，说明氧气已集满。 5．证明MnO₂质量和化学性质不变 步骤 操作目的 关键操作 验证指标 ①反应前称重 记录MnO2初始质量 用精密天平称量 干燥的MnO2（记为m₁） 质量基准值 ②参与反应 使MnO2催化H2O2 将称好的MnO2加入H2O2溶液，收集氧气至反应结束 完成催化作用 ③回收处理 分离并净化MnO2 过滤 → 蒸馏水洗涤 → 低温烘干 去除残留H2O2及杂质 ④反应后检测 验证“质量”和“化学性质”不变 - 称重：得质量m2（对比m1） - 再催化：将回收MnO2加入新H2O2溶液，观察是否 加速产生氧气（带火星木条复燃） m1 = m₂ 仍能催化反应 实验结论 质量不变： 化学性质不变： 【易错指南】 · 模块一：对比实验 错：对照组与实验组H₂O₂浓度不同 → 正解：必须均为 5%溶液 错：描述现象为“无气泡” → 正解：应写“有极缓慢气泡，木条不复燃” · 模块二：装置操作 致命错误：长颈漏斗未液封 → 后果：氧气从漏斗口逸出（检测：将漏斗口堵住，导管口停止冒泡） 药品添加顺序：先固（MnO₂）后液（H₂O₂），否则反应失控 · 模块三：催化剂验证 错：回收MnO₂未洗涤 → 后果：残留H₂O₂导致质量m₂ > m₁ 错：未做“再催化”实验 → 无法证明化学性质不变 6．催化剂与催化作用定义及特点 （1）定义 催化剂：在化学反应中能够 反应速率，而反应前后 本身的 和 均不发生变化 的物质。 关键词： 、 、 。 催化作用：催化剂在化学反应中所起的  或 反应速率 的作用。 （2）催化剂特点（“一变两不变”） 特点 具体说明 实例（过氧化氢分解） 可 加快（如MnO₂加速H₂O₂分解）或 减慢（如橡胶防老化剂）反应速率 加MnO₂后气泡迅速产生，木条复燃 反应前后催化剂质量 无增减（需过滤、洗涤、干燥、称重验证） 回收MnO₂称重，与反应前质量相等 反应后仍具 原有催化活性（可重复使用） 回收的MnO₂加入新H₂O₂，仍加速分解 （3）高频误区与正解 常见误区 正解 “催化剂一定加快反应” 可加快（正催化剂）或减慢（负催化剂，如防腐剂） “催化剂是反应物” 催化剂 不参与反应（反应前后物质种类不变） “催化剂用量越多效果越好” 催化效果与 接触面积 有关，过量无用（如少量MnO₂即可催化大量H₂O₂） “催化剂在反应中消耗” 催化剂 反应后可回收（如过滤MnO₂重复使用） （4）实验验证要点 证明质量不变：反应后需 过滤→ → →精密称量（否则残留溶液导致质量偏差）。 证明化学性质不变：将回收的催化剂加入 新反应物，检验是否仍具催化能力（如带火星木条复燃）。 教材习题01（P77） 对比两种氧气实验室制法的异同，并思考：加热高锰酸钾和分解过氧化氢制取氧气的发生装置能否互换？选择实验室制取气体的发生装置，应该考虑哪些因素？ 解题方法 对比两种制氧法的异同（三维度分析） 1. 反应原理与条件 核心差异： 加热高锰酸钾：固体反应物 + 加热条件。 分解过氧化氢：液体与固体催化剂 + 常温条件。 共同点：均生成氧气（目标产物相同）。 2. 发生装置结构 装置类型 加热高锰酸钾装置 过氧化氢分解装置 反应容器 硬质试管（耐热） 锥形瓶/广口瓶（无需耐热） 添加药品方式 粉末状固体从试管口加入 长颈漏斗加液体+锥形瓶装固体 核心附件 带棉花团的单孔塞（防堵） 长颈漏斗+液封（防气体逸出） 是否需要热源 必需酒精灯加热 无需加热 3. 操作与安全性 高锰酸钾法： 结束操作：先移导管后灭灯（防倒吸炸试管）。 风险点：高温操作，试管易破裂。 过氧化氢法： 结束操作：直接移开导管（常温无风险）。 风险点：若漏斗未液封，气体泄漏。 考点一 氧气的工业制法 1．分离液态空气制取氧气。 （1）液态空气汽化时首先分离出氮气，原理是 。 （2）此分离空气法属于物理变化，判断的依据是 。 2．工业制氧气的原理是分离液态空气，即先将空气加压降温成液态空气，然后略微升温，其中先逸出的是 。（已知氧气的沸点是，氮气的沸点是） 3．工业上制取氧气主要有下列步骤： （1）从步骤②可以得出氮气的沸点比氧气的沸点 (填“高”或“低”)。 （2）用 可以区分空气、氧气和二氧化碳。 4．空气中各组分的沸点如下表所示： 组分 氮气 氧气 二氧化碳 氩气 氖气 氦气 沸点（） 根据以上数据，通过分析可以得出： （1）工业上可通过加压、降温的方法将净化后的空气变成液态，然后利用液氮和液氧的 不同，控制温度，使 先蒸发出来，剩下的主要为 。 （2）工业制氧气是 （填“物理变化”或“化学变化”）。 （3）工业上制得的氧气是 （填“纯净物”或“混合物”）。 5．尿素是种植农作物的主要化肥，如图是生产尿素的流程图，图中以空气（经过除尘、除二氧化碳、除水）为原料生产尿素（部分生成物已省略），请回答有关问题： （1）步骤①利用各组分的 不同进行分离，从分子角度分析该变化是物理变化的原因是 。 （2）①液态空气分离后可得到氧气，氧气属于 （填标号）。 a.混合物  b.纯净物   c.单质   d.化合物 ②氧气具有助燃性，写出铁丝在氧气中燃烧的文字表达式 。 （3）该生产流程中可以循环利用的物质是 。 （4）氮气和氢气在合成塔中利用高温高压条件下反应生成氨气，写出此反应的文字表达式 ，此反应的基本类型是 。 考点二 氧气的实验室制法——高锰酸钾（或氯酸钾）制取氧气 6．在实验室用高锰酸钾分解制取并收集氧气的实验中，不需要使用的实验仪器是 A．酒精灯 B．长颈漏斗 C．试管 D．集气瓶 7．实验室用高锰酸钾制取氧气应选择的仪器是 A．①②⑦⑧ B．①③④⑦ C．①②④⑥⑨ D．①③④⑤⑥⑨ 8．加热高锰酸钾制取氧气的化学方程式为2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑，实验装置如图所示。下列有关说法，不合理的是 A．试管口塞棉花团，目的是防止高锰酸钾粉末进入导管 B．实验前，应先检查装置气密性，后加入药品 C．导管口有气泡冒出时，立即收集氧气 D．也可以用向上排空气法收集氧气 9．实验是化学学科中的重要部分，正确的操作是实验成功的保证。下列有关实验操作的先后顺序叙述正确的是 A．制取气体时，装入药品后检查装置的气密性 B．将集满气体的集气瓶拿出水槽后盖上玻璃片 C．给固体物质加热时，先预热，后集中对药品部位加热 D．加热高锰酸钾制取氧气时，实验结束熄灭酒精灯后将导管移出水面 10．某学习小组完成“实验活动：氧气的实验室制取与性质"进行了研讨，请你参与完成下面的问题。 （1）实验室利用高锰酸钾制取氧气，选用装置A进行该实验时。需要进行的改进是 。若用E装置装满水后收集氧气，气体应从 端进入(填“a”或“b”)。 （2）化学兴趣小组进行制取氧气的实验研究。他们加热高锰酸钾，先后用两种方法各收集三瓶氧气，分别测定了收集到的氧气浓度。数据如表。 收集方法 向上排空气法 排水集气法 氧气浓度% 79.6 79.7 79.9 90.0 89.8 89.3 氧气平均浓度% 79.7 89.7 ①用排水法收集氧气时，以观察到 为氧气集满的标准。 A．集气瓶中无水 B．集气瓶口有气泡胃出 C．集气瓶中有气泡冒出 ②以上两种方法中，用 法收集到的氧气更纯。 ③不考虑操作因素，排水集气法获得的氧气体积分数不能达到100%的主要原因是 。 （3）二氧化碳是一种无色无味味的气体，密度比空气大，可溶于水。实验室常用块状石灰石和稀盐酸液体混合物来制得。实验室制取二氧化碳应选用上图中 (填序号)装置作为发生装置。 考点三 氧气的实验室制法——过氧化氢制取氧气 11．根据下列装置，结合所给化学知识回答下列问题。 （1）请写出图中标号仪器的名称：① ；② 。 （2）工业制取氧气的方法 ，实验室用双氧水和二氧化锰制取氧气时，可选用的发生装置是 ，（填一种即可）如要收集较纯的氧气，收集装置应选用 。 （3）若A与E连接一套制取氧气的装置，长颈漏斗下端要伸入液面，否则 。若用F收集，什么时候开始收集什么时候收集满了 ，若D与F连接制取氧气，实验完毕，停止的操作应先 ，再 ，原因 。 （4）A装置较C装置的优点是 ，B装置较A装置的优点是 。 （5）若用G图装置收集O2，氧气应从 管进，若瓶里装满水，氧气应从 管进。 12．某实验小组设计如图实验对过氧化氢分解进行探究。下列相关说法正确的是 A．对比实验甲和丁，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．对比实验甲和乙，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 13．学校化学兴趣小组知道二氧化锰作过氧化氢的催化剂后，在想探究其它一些物质如氧化铝(Al2O3)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】氧化铝能不能作过氧化氢分解的催化剂呢？ 【作出猜想】氧化铝能作过氧化氢分解的催化剂。 【实验验证】 （1） 实验步骤 实验现象 实验结论 实验一    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氧化铝，然后将带火星的木条伸入试管中 氧化铝可以加快过氧化氢的分解速率 【讨论与反思】 （2）经过讨论，有的同学认为只有上述两个论据，不能证明氧化铝能作过氧化氢分解的催化剂，还要补充一个探究实验，探究 。 【实验步骤】 （3）①准确称量氧化铝(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，干燥， ；④对比反应前后氧化铝的质量。 【交流讨论】 如果氧化铝在反应前后质量不变，则说明氧化铝可以作过氧化氢分解的催化剂。 【提出新的问题】 （4）但小华同学认为，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 ；请写出具体操作及现象 。 14．实验室没有二氧化锰，小明同学想通过实验来探究硫酸铜（）是否可以作过氧化氢分解的催化剂。 （1）请你帮助小明同学完成下列表格所示的探究实验： 实验操作 实验现象 实验结论 实验总结 步骤一 取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，插入带火星的木条 有少量气泡产生，木条不复燃 过氧化氢分解产生氧气，但是反应速率很慢 硫酸铜是过氧化氢分解的催化剂 步骤二 取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，向其中加入硫酸铜，插入带火星的木条 硫酸铜能加快过氧化氢的分解 （2）小红认为上述实验还不能完全得出表内的结论，不能证明硫酸铜是过氧化氢分解的催化剂，还需要证明硫酸铜在化学反应前后 不变。 （3）小红查阅资料得知，在没有催化剂的情况下，加热也能加速过氧化氢的分解。她设计实验（如下图甲）进行验证，加热一段时间后，发现过氧化氢溶液冒出大量气泡，但小木条没有复燃。其原因可能是 （填序号） A．30%的过氧化氢浓度太低生成O2太少    B．加热过氧化氢溶液同时产生大量水蒸气 老师加装了一个U形管后（如图乙装置），带火星的木条较易复燃，乙装置中冰水的作用是 。 （4）小明由此还想到了一个问题：能使带火星的木条复燃的气体一定是纯氧气吗？ 设计的实验如下：如丙图所示，按下表所示比例，用排水法收集部分氧气，分别得到五瓶空气和氧气的混合气体，进行木条复燃的实验。复燃情况如下表所示。 实验编号 空气体积分数 排水体积分数 带火星的木条复燃情况 1 85% 15% 火星稍变亮，不复燃 2 80% 20% 火星明亮，时燃时不燃 3 75% 25% 复燃 4 70% 30% 复燃 5 50% 50% 复燃 上述实验，可以得出的结论是 ，根据表格信息可以算出，当氧气体积分数达到 %（空气中O2体积含量按20%算）时一定能使带火星的木条复燃。 15．用溶液和来制氧气，为了证明的催化作用，甲同学通过以下装置来进行实验探究： （1） 图1中加入溶液，然后塞入带火星木条的橡胶塞，如图2所示，观察到的现象是 。再通过漏斗加入，如图3所示，此时观察到的现象是 ，说明具有能 的化学性质。充分反应后，将图3的混合液进行过滤、洗涤、 、称量，固体仍为，甲同学认为是催化剂。 （2）乙同学认为甲同学的结论不严谨，请帮乙同学说出理由： 。 知识导图记忆 知识目标复核 【学习目标】 1.通过对比工业制氧与实验室制氧的原理与方法，形成了对氧气制备技术多样性的认识，理解了不同方法的适用场景和技术选择依据，培养了分析实际问题的能力。 2.通过实验探究过氧化氢分解和加热高锰酸钾制氧的过程，认识了催化剂的作用，掌握了实验室制取气体的基本操作技能，提升了实验设计、装置搭建及现象分析的能力。 3.通过学习气体的收集方法与装置选择依据，构建了实验室制取气体的一般思路，形成了基于物质性质选择实验方法的科学思维。 4.通过对比氧气的实验室制法，理解了反应条件、催化剂使用、装置优化等核心要素的异同，培养了类比迁移和综合应用知识的能力。 5.通过实验操作中的气密性检查、加热规范等细节，强化了实验安全意识和严谨的科学态度，认识到实验设计中控制变量与排除干扰的重要性。 【学习重难点】 ​​重点​​ 工业制氧与实验室制氧的原理对比 催化剂的作用与实验装置选择 实验操作的关键步骤 ​​难点​​ 催化剂概念的理解 实验设计与误差分析 选择题 1．高锰酸钾加热制取的实验中操作不正确的是 A．检查装置气密性 B．取用药品 C．加热高锰酸钾 D．收集氧气 2．化学兴趣小组的同学们利用常见材料制作了一台简易化学制氧机（如图），并以过氧化氢溶液和二氧化锰为试剂，通过该制氧机制取氧气。以下有关分析中正确的是 A．二氧化锰作为反应物，可以加快反应速率 B．该装置中所用试剂只需要定期补加过氧化氢溶液即可 C．过滤仓中水的作用是控制反应速率 D．产生的氧气也可作为燃料使用 3．下列关于催化剂的说法正确的是 A．二氧化锰可以作任何反应的催化剂 B．化学反应前后催化剂的性质保持不变 C．不加入二氧化锰，过氧化氢也能分解产生氧气 D．在化学反应前后质量不变的物质一定是该反应的催化剂 4．下列关于催化剂的说法正确的是 A．催化剂在反应前后化学性质和质量不变 B．加入催化剂能使化学反应的速率加快 C．一个反应的催化剂只有一种 D．使用催化剂可增加生成物的量 5．如图是我们学过的四种制取氧气途径，以下说法不正确的是 A．途径①是比较符合环保、安全要求的方法 B．途径①②可以用二氧化锰作催化剂 C．途径②③反应属于化合反应 D．途径④发生物理变化 6．如图是实验室用高锰酸钾制取并收集氧气的装置图，有关说法正确的是 A．塞棉花可防止空气进入试管 B．加热时要塞紧橡胶塞防止漏气 C．实验中用了向下排空气法收集氧气 D．将燃着的本条放在集气瓶口检验氧气是否集满 7．将重要装置图形化也是学好化学的基本要求，请从下列加热高锰酸钾制取氧气的部分操作示意图中找出正确的操作 A．检查气密性 B．加热立即收集 C．移出集气瓶 D．停止加热 8．下列示意图分别是实验室氧气制备、收集、验满、验证性质的操作，其中不正确的是 A． B． C． D． 9．关于催化剂的各种说法正确的是 ①催化剂在反应过程中质量和化学性质没有改变 ②反应后催化剂的性质不变 ③加入MnO2，过氧化氢生成氧气的量就会增多 ④MnO2在H2O2分解反应里能加快反应的速度 ⑤二氧化锰可以作为各种化学反应的催化剂 A．①②③④⑤ B．①②③④ C．④ D．①②④ 10．学完《氧气》一节内容后，兴趣小组的同学绘制了有关“氧气”的思维导图，下列说法不正确的是 A．①处：氧气所属的物质类别是纯净物 B．②处：可填入“不易溶于水” C．③处：可填入“作燃料” D．④处：可填入“向上排空气法” 填空与简答 过氧化氢溶于水后，形成过氧化氢溶液。过氧化氢溶液为无色透明液体，在常温下会分解成水和氧气，但分解速度极其缓慢。的过氧化氢溶液是一种常用的消毒剂，适用于伤口消毒和环境消毒等。请完成下面11和12小题。 11．某兴趣小组用的过氧化氢溶液完成以下实验。下列说法错误的是________。 A．图2中冰水混合物的作用是将水蒸气冷凝 B．对比图1、2可知，图1中未复燃是因为加热后产生大量的水蒸气，冲淡了氧气浓度 C．对比图3、4可知，温度会影响化学反应速率 D．对比图1、4可知，是否加入催化剂会影响化学反应速率 12．实验室用过氧化氢和二氧化锰制取氧气的文字表达式为 ；反应基本类型是 （填“化合”或“分解”）反应；若用向上排空气法收集氧气，依据是 。 13．氨(NH3)比氢气更易液化储运，作为氢能源的载体有发展潜力。合成氨的原料为N2和H2，N2常用液态空气分离法、膜分离法(如图1)和分子筛吸附法(如图2)获取。H2的生产有煤气化、天然气重整及可再生能源电解水等方法。根据H2的来源，所合成的氨分别称为棕氨、蓝氨和绿氨(基本上零碳的氨)。电力Haber－Bosch法合成氨工艺利用N2和H2(经可再生能源电解水制得)在高温高压催化剂条件下反应制氨。该方法使用的原料只有可再生电力、水和空气，副产品只有氧气，是清洁可持续的合成氨生产方式。 依据上文，回答下列问题： （1）①液态空气升温时，N2先气化，则液氮沸点比液氧 (填“高”或“低”)。 ②膜分离法(如图1)获取N2中，薄膜不允许 分子通过。 ③分子筛吸附法(如图2)制N2，利用了N2分子与O2分子体积大小不同而吸附O2实现分离。上述三种情况中物质分离都利用了物质 (填“物理”或“化学”)性质不同进行分离。 （2）Fe3O4是合成氨催化剂的主要成分。合成过程中因部分Fe3O4与H2反应使催化剂“失效”。通常可用O2在一定温度下将其“再生”，变化情况如图3所示。该催化剂“再生”的最佳温度范围是 ℃。 （3）“电力Haber－Bosch法合成氨工艺”合成的氨属于 (填“棕氨”、“蓝氨”或“绿氨”)。 实验题 14．小强等几位同学在实验室用如图所示装置制取氧气。 （1）写出标号仪器的名称：① ；② 。 （2）小强用高锰酸钾制取氧气，他选择了如图装置中的A与D进行组装制取氧气，检查装置气密性的方法 。你认为A装置中还缺少一种实验用品，该实验用品的作用是 。写出该反应的文字表达式 ，采用装置D收集氧气的理由是 。 （3）装置A试管口略向下倾斜的原因是 ，装置B中仪器①和长颈漏斗比较，仪器①的优点是 ，用装置C收集氧气，检验集满的方法是 ，小强用排水法收集氧气，取容积250mL集气瓶收集，刚开始集气瓶内装有230mL的水，此方法收集到的氧气的体积分数为： （百分数保留一位小数） 15．化学兴趣小组的同学为了比较氧化铜和二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果。用如图所示的装置先后进行了两次实验。 （1）实验1：取10mL、4%过氧化氢溶液与0.2g粉末状二氧化锰反应。 实验2：取10mL、4%过氧化氢溶液与 g粉末状氧化铜反应。 （2）在检查装置的气密性后， （填“快速”或“缓慢”）推动注射器活塞，分别将过氧化氢溶液一次性注入盛有催化剂的小试管中。 （3）依据 ，得出结论：二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果比氧化铜好。 （4）写出氧化铜作为催化剂加速过氧化氢分解的符号表达式 。 （5）实验过程中发现U形管内右侧液面上升，原因是该反应 （填“放热”或“吸热”）。 16．航天员将在中国空间站完成各项任务，保障航天员的氧气需求至关重要。那么，空间站的氧气从哪里来？ Ⅰ．从地球带上去 （1）实验室常用加热高锰酸钾的方法制氧气，写出该反应的文字表达式： ； （2）实验室中用如图所示装置来制取氧气时，发生反应的文字表达式为 ，用铂丝代替二氧化锰作催化剂，反应后质量 (填“增加”或“减少”或“不变”)，若制备过程中体系内压强过大，则安全管内液面 (填“上升”或“下降”或“不变”)。 Ⅱ．分离液态空气获得氧气的模拟实验过程如下图所示，空试管浸入液氮一段时间后，试管内产生一定体积的液态空气。取出试管，液态空气沸腾，伸入燃着的木条，木条熄灭；1分钟后伸入带火星的木条，观察到木条复燃。 （3）由实验现象可知，氮气的沸点比氧气 (填“高”或“低”)。工业上选择空气为原料制氧气的主要原因是 。 Ⅲ．利用分子筛可将氧分子从空气中“筛”出去，氮分子不能通过分子筛，从而获得高浓度的氧气。其原理如图： （4）由此可知两种分子的大小： (填“>”或“<”)。 Ⅳ．在天宫制出来 早期空间站内利用过氧化钠固体()吸收二氧化碳，生成碳酸钠和氧气。 （5）这种制氧原理的优点有： (至少写两条) （6）空间站中水和氧气的最大化利用是生活保障的重要措施。如果在空间站失重状态下收集制得的O2可选用如下图装置中的___________收集氧气。 A． B． C． D． 17．空气是制取氧气的廉价易得的原料，工业上常用分离液态空气的方法制取氧气。 【查阅资料】在压强为101kPa时，氧气的沸点是−183℃，氮气的沸点是−196℃。 【生产流程】 （1）上述流程图中的a是 ；液体中的b是 。 实验室常利用化学反应制取少量氧气，常用装置如下图所示。 （2）写出图中有标号仪器的名称：b： 。 （3）A装置中的试管口略向下倾斜的原因是： 。 （4）实验室用高锰酸钾制取较纯净氧气的一套装置是 ，并写文字表达式： 。 （5）用高锰酸钾装置制取氧气结束后，如果先熄灭酒精灯，再将导管移出水面，该操作可能造成的不良后果是 。 （6）用E装置收集氧气后，如何验满？ （7）实验室常用加热氯化铵和熟石灰固体混合物的方法制取氨气，氨气极易溶于水，且密度比空气小，则制取氨气应选用的一套装置是 （填字母）。 （8）已知氢气是密度最小的气体，难溶于水。若要收集，应选择装置 。 18．氧气是我们身边无法离开的物质。某兴趣小组对氧气的研究如下： Ⅰ．氧气的制备： （1）写出图中有标号仪器的名称：① ，② 。 （2）写出用高锰酸钾制取氧气的文字表达式 。该装置中棉花团的作用是 ，图中装置一处明显的错误是 ；导致的后果是 。 Ⅱ．氧气的收集： 【实验1】用向上排空气法收集氧气，当放置在集气瓶口带火星木条复燃时停止收集，测定瓶中氧气的含量，重复实验3次。 【实验2】用向上排空气法收集氧气，当放置在集气瓶口带火星木条复燃后，继续收集40秒，测定瓶中氧气的含量，重复实验3次。 【实验3】用排水法收集氧气，测定瓶中氧气的含量，重复实验3次。 实验数据： 实验1 实验2 实验3 氧气的体积分数（%） 79.7 79.6 79.9 88.4 89.0 87.9 90.0 89.8 89.3 氧气的平均体积分数（%） 79.7 88.4 89.7 数据分析： （3）由实验1、2可知，用向上排空气法收集氧气时，为提高获得的氧气体积分数，可采取的措施是 。 （4）实验3获得的氧气体积分数不能达到100%的原因可能是 （合理即可）。 科学探究题 19．小月同学上体育课摔伤，在体育室用“双氧水”（过氧化氢溶液）清洗伤口时，发现过氧化氢溶液滴到水泥地板上，有大量气泡产生。 提出问题：小月联想到自己曾经用二氧化锰作过氧化氢溶液的催化剂，水泥块能否作过氧化氢溶液分解的催化剂呢？于是他到建筑工地取回一些小水泥块，进行以下探究。 猜想：水泥块能作过氧化氢分解的催化剂。 实验验证： （1） 实验步骤 实验现象 实验结论 实验一 将带火星的木条伸入装有过氧化氢溶液的试管中 木条不复燃 实验二 在装有水泥块的试管中加入过氧化氢溶液，然后将带火星的木条伸入试管中 、 水泥块能加快过氧化氢溶液的分解速率 结论：水泥块能加快过氧化氢溶液的分解速率，故水泥块是过氧化氢分解的催化剂。 讨论与反思： （2）小冰同学认为：仅凭上述两个实验还不能证明水泥块为过氧化氢分解的催化剂，他觉得需要增加下列一个实验，探究 。 （3）实验三步骤：①准确称量水泥块质量为2g；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、干燥、称量，水泥块的质量为 。 （4）但老师指出：要证明小月的猜想，小冰的补充实验还是不足够，需要再补充一个探究实验，写出实验的步骤、现象和结论：步骤 ，现象 ，结论 。 （5）通过补充实验，证明水泥块能作过氧化氢分解的催化剂，请你写出过氧化氢溶液和二氧化锰混合发生反应的文字表达式： 。该反应基本类型是 。 20．关于催化剂的研究是一项重要的课题，某小组开展了“探究催化剂的奥秘”项目式学习。 任务一：认识催化剂 【小组讨论】 （1）催化剂在化工生产中起着重要作用，下列说法正确的是_______(填字母)。 A．不加入催化剂化学反应就不能发生 B．在化学反应前后催化剂的化学性质不发生改变 C．用作催化剂的物质不可能是其他反应的反应物或生成物 任务二：探究催化剂 【查阅资料】 氧化铜也可以作为过氧化氢分解的催化剂。 【进行实验】 称量氧化铜，取的过氧化氢溶液于试管中，进行如图所示实验。 【分析交流】 （2）填写下列表格。 步骤①现象 步骤⑥结果 步骤⑦现象 实验结论 试管中有极少量气泡产生，带火星的木条没有复燃 称得氧化铜的质量为 氧化铜是过氧化氢分解反应的催化剂 （3）写出该反应的符号表达式 。 任务三：探究催化剂的催化效果 【进行实验】 在两支试管中分别加入的过氧化氢溶液，一支加入二氧化锰，另一支加入氧化铜按图1所示装置分别进行实验、实验时倾斜锥形瓶使过氧化氢溶液与催化剂完全接触，测得相同条件下瓶内气压随时间的变化如图2所示。 【反思评价】 （4）对比分析图2中的 (填字母)点，可知化学反应速率与催化剂的种类有关。 （5）上述实验得到的结论是 。 （6）请从催化剂的角度解释在实验过程中，上述两个反应虽化学反应速率不同，但完全反应后两个装置内压强相同的原因是 。 21．某兴趣小组同学对过氧化氢分解的实验进行如下探究。 （1）探究过氧化氢溶液的浓度对分解速率的影响，实验数据记录如表： 实验序号 过氧化氢溶液质量 过氧化氢溶液浓度 MnO2质量 相同时间内产生O2的体积 I 50.0g 1% 0.1g 9mL Ⅱ 50.0g 2% 0.1g 16mL Ⅲ 50.0g 4% 0.1g 31mL ①根据实验数据分析，得出结论 。 ②你认为影响过氧化氢分解速率的因素还可能有 （写一条）。 ③过氧化氢溶液分解反应的文字表达式是 。 ④下图中可用于测量O2体积的装置是 （填标号）。 （2）探究MnO2的用量对过氧化氢溶液分解速率的影响。 实验如图甲所示，分别用不同质量的MnO2与等体积的3%H2O2溶液混合反应。在等温条件下，产生氧气体积与装置内压强成正比（反应放热忽略不计）。图乙是用压强传感器连接电脑绘制的实验过程中装置内的压强变化曲线图。 ①根据图乙分析，得出的结论是 ； ②下图是分别用0.1克MnO2与不同体积的H2O2溶液混合反应过程中，压强传感器连接电脑绘制的装置内的压强变化曲线图，可以得出的结论是 。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第11讲 氧气的制备 内容导航——预习四步曲 第一步：学 析教材 学知识：教材精讲精析、全方位预习 第二步：练 练习题 强方法：教材习题学解题、强化关键解题方法 练考点 会应用：核心考点精准练、快速掌握知识应用 第三步：记 串知识 识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第四步：测 过关测 稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 知识点1 氧气的工业制法 1．人们会根据对氧气需求量的不同选择不同的制备方法。 工业生产对氧气的需求量非常大，如富氧炼钢工业，就从空气中获得氧气。 实验室中对氧气的需求量较小，可以从某些含氧化合物中获得氧气。 2．工业制氧的原料是 空气，选择依据是其具有 易得、成本低廉、可 大量生产 的特点。 3．工业制氧采用 分离液态空气 的方法，该过程属于 物理（填“物理”或“化学”）变化。 4．分离液态空气需在 低温 和 高压 条件下进行，使空气先 液化。液态氮的沸点为 -196℃，液态氧的沸点为 -183℃，因此 氮气 首先汽化蒸发。蒸发剩余物主要为 液态氧，经压缩后贮存在 蓝色钢瓶 中，以便运输和使用。 5．分离流程示意图的关键设备是蒸发塔，利用 沸点差异 实现气体分离。工业制氧的产物中，氧气纯度通常达 99.5%（填数值），可直接用于 富氧炼钢。 知识点2 氧气的实验室制法——高锰酸钾（或氯酸钾）制取氧气 1. 实验室常采用加热高锰酸钾的方法制取氧气，除了生成氧气外，同时还生成锰酸钾和二氧化锰，我们可以用中文表示为高锰酸钾锰酸+二氧化锰+氧气。 此外，加热混有二氧化锰的氯酸钾固体也能得到氧气，二氧化锰在这一反应中也是催化剂。 2. 实验室采用加热高锰酸钾的方法制取氧气时，要选择合适的实验装置，并正确连接，具体步骤如下： （1） 连接装置并检查装置气密性：在将玻璃管插入橡皮塞或在玻璃管上套上乳胶管时，为克服较大的摩擦力，可事先将玻璃管的一端用水润湿，这样连接起来会比较容易。 装置连接好后还要检查其气密性，如装置气密性良好，用手握紧试管时，导管口会冒出气泡，且松手后，导管内会形成一段水柱。 （2）向试管内装入药品：使用药匙取用高锰酸钾固体时，可将其伸入平放的试管中并尽可能靠近试管底部，然后慢慢竖起试管，以免试剂散落至试管外或附着于试管壁上。 （2） 将试管固定在铁架台上：以从下到上、从左到右的顺序搭建好装置。固定好试管后，要保证试管口略向下倾斜，且铁夹要夹持在距试管口1/3的位置较为合适。预先准备好1-2个盛满水的集气瓶，倒扣在水槽中。 （4）点燃酒精灯加热：点燃酒精灯并在试管底部来回移动，先预热，再在药品集中的部位集中加热，目的是使受热均匀。然后，集中加热高锰酸钾。 （5）收集氧气：待导管口出现均匀连续的气泡后，将导管伸入集气瓶，开始收集气体。当观察到集气瓶口有大气泡向外冒出时，用毛玻璃片盖住瓶口，取出集气瓶正放于桌面。 （6）实验结束后，先将导管移出水槽，然后熄灭酒精灯停止加热：依据这样的顺序进行操作的目的是防止水槽内的水倒吸入试管中使试管炸裂。 3．装置搭建要点 错误操作 正确要求 错误后果 试管口向上倾斜 试管口 略向下倾斜 冷凝水回流炸裂试管 铁夹夹在试管中部 铁夹夹在距试管口 1/3处 加热部位受限，受热不均 导管伸入试管过长 导管 刚露出橡皮塞 即可 阻碍气体导出 集气瓶未装满水倒扣 集气瓶 必须盛满水 无气泡 收集氧气不纯（混空气） 4．气体收集方法 收集方法 教材图示 利用氧气性质 关键区别 排水法 氧气 不易溶于水 排水法：纯度高 可见集满标志：瓶口冒大气泡 向上排空气法 氧气密度 大于空气 排空气法：干燥（但纯度低） 验满方法：将带火星的木条放于集气瓶口，若木条复燃，则氧气已满。 【易错指南】 1. 药品装置错误 错误：试管口未塞棉花 → 后果：高锰酸钾粉末堵塞导管。 正解：试管口 必须放棉花团（防粉末冲入导管）。 2. 加热操作错误 错误：直接集中加热药品部位 → 后果：试管受热不均炸裂。 正解：先 预热（酒精灯来回移动），再固定加热。 3. 收集时机错误 错误：导管口一冒气泡就收集 → 后果：收集到空气（含装置内残留空气）。 正解：待导管口 气泡连续均匀冒出 时再收集（排出空气后纯氧）。 4. 结束顺序错误 错误：先熄灭酒精灯，后移出导管 → 后果：水槽中水倒吸炸裂试管！ 正解：实验结束必须 先移导管出水面，再熄灭酒精灯。 知识点3 氧气的实验室制法——过氧化氢制取氧气 1．双氧水与二氧化锰混合制氧气 （1）药品：双氧水（无色液体，主要成分：过氧化氢）二氧化锰（作催化剂）。 （2）反应原理：文字表达式过氧化氢水+氧气。 2．发生装置的选择 序号 ① ② ③ ④ 装置图 优点 装置简单，操作简便，药品的用量少。 装置简单，操作简便，可制取较多量氧气。 可随时添加液体药品。 可控制液体滴加的速度和量，使反应平稳进行。 发生装置搭建细节 部件 操作要求 错误操作 后果 锥形瓶 盛放 二氧化锰（固体） 错误放入H2O2溶液 长颈漏斗 末端 伸入液面以下 漏斗悬空 气体从漏斗逸出 添加药品顺序 先加 MnO2固体 → 后加 H2O2溶液 顺序颠倒 导气管 伸入集气瓶 底部（排空气法） 伸入集气瓶中部 空气未排尽，氧气不纯 3．“收集装置”的选择： （1）向上排空气法。（因为氧气密度大于空气）。 （2）排水法。（因为氧气难溶于水）。 4．检验O2已集满的方法：（验满方法） （1）用向上排空气法收集氧气时将带火星的木条放于集气瓶口，若木条复燃，则氧气已满。 （2）用排水法收集氧气时：当集气瓶口有大气泡向外冒出时，说明氧气已集满。 5．证明MnO₂质量和化学性质不变 步骤 操作目的 关键操作 验证指标 ①反应前称重 记录MnO2初始质量 用精密天平称量 干燥的MnO2（记为m₁） 质量基准值 ②参与反应 使MnO2催化H2O2 将称好的MnO2加入H2O2溶液，收集氧气至反应结束 完成催化作用 ③回收处理 分离并净化MnO2 过滤 → 蒸馏水洗涤 → 低温烘干 去除残留H2O2及杂质 ④反应后检测 验证“质量”和“化学性质”不变 - 称重：得质量m2（对比m1） - 再催化：将回收MnO2加入新H2O2溶液，观察是否 加速产生氧气（带火星木条复燃） M1 = m₂ 仍能催化反应 实验结论 质量不变：m1 = m2 化学性质不变：回收的MnO2仍能催化新反应 【易错指南】 · 模块一：对比实验 错：对照组与实验组H₂O₂浓度不同 → 正解：必须均为 5%溶液 错：描述现象为“无气泡” → 正解：应写“有极缓慢气泡，木条不复燃” · 模块二：装置操作 致命错误：长颈漏斗未液封 → 后果：氧气从漏斗口逸出（检测：将漏斗口堵住，导管口停止冒泡） 药品添加顺序：先固（MnO₂）后液（H₂O₂），否则反应失控 · 模块三：催化剂验证 错：回收MnO₂未洗涤 → 后果：残留H₂O₂导致质量m₂ > m₁ 错：未做“再催化”实验 → 无法证明化学性质不变 6．催化剂与催化作用定义及特点 （1）定义 催化剂：在化学反应中能够改变反应速率，而反应前后 本身的质量和化学性质均不发生变化 的物质。 关键词：改变速率、质量不变、化学性质不变。 催化作用：催化剂在化学反应中所起的 加速或减缓反应速率 的作用。 （2）催化剂特点（“一变两不变”） 特点 具体说明 实例（过氧化氢分解） 改变反应速率 可 加快（如MnO₂加速H₂O₂分解）或 减慢（如橡胶防老化剂）反应速率 加MnO₂后气泡迅速产生，木条复燃 质量不变 反应前后催化剂质量 无增减（需过滤、洗涤、干燥、称重验证） 回收MnO₂称重，与反应前质量相等 化学性质不变 反应后仍具 原有催化活性（可重复使用） 回收的MnO₂加入新H₂O₂，仍加速分解 （3）高频误区与正解 常见误区 正解 “催化剂一定加快反应” 可加快（正催化剂）或减慢（负催化剂，如防腐剂） “催化剂是反应物” 催化剂 不参与反应（反应前后物质种类不变） “催化剂用量越多效果越好” 催化效果与 接触面积 有关，过量无用（如少量MnO₂即可催化大量H₂O₂） “催化剂在反应中消耗” 催化剂 反应后可回收（如过滤MnO₂重复使用） （4）实验验证要点 证明质量不变：反应后需 过滤→蒸馏水洗涤→低温烘干→精密称量（否则残留溶液导致质量偏差）。 证明化学性质不变：将回收的催化剂加入 新反应物，检验是否仍具催化能力（如带火星木条复燃）。 教材习题01（P77） 对比两种氧气实验室制法的异同，并思考：加热高锰酸钾和分解过氧化氢制取氧气的发生装置能否互换？选择实验室制取气体的发生装置，应该考虑哪些因素？ 解题方法 对比两种制氧法的异同（三维度分析） 1. 反应原理与条件 核心差异： 加热高锰酸钾：固体反应物 + 加热条件。 分解过氧化氢：液体与固体催化剂 + 常温条件。 共同点：均生成氧气（目标产物相同）。 2. 发生装置结构 装置类型 加热高锰酸钾装置 过氧化氢分解装置 反应容器 硬质试管（耐热） 锥形瓶/广口瓶（无需耐热） 添加药品方式 粉末状固体从试管口加入 长颈漏斗加液体+锥形瓶装固体 核心附件 带棉花团的单孔塞（防堵） 长颈漏斗+液封（防气体逸出） 是否需要热源 必需酒精灯加热 无需加热 3. 操作与安全性 高锰酸钾法： 结束操作：先移导管后灭灯（防倒吸炸试管）。 风险点：高温操作，试管易破裂。 过氧化氢法： 结束操作：直接移开导管（常温无风险）。 风险点：若漏斗未液封，气体泄漏。 【答案】 矛盾1：条件匹配性 过氧化氢装置用于高锰酸钾：❌ 原因：缺少 加热功能（无法引发反应）。 高锰酸钾装置用于过氧化氢：❌ 原因：无 液体添加通道（无法持续加入H₂O₂）。 矛盾2：反应物适配性 过氧化氢装置盛放高锰酸钾：❌ 原因：高锰酸钾需 平铺加热（锥形瓶受热不均易炸裂）。 高锰酸钾装置盛放过氧化氢：❌ 原因：试管无法容纳 液体反应物（且无液封设计）。 ✅ 结论：两种装置 不可互换（设计原理与反应需求不匹配）。 考点一 氧气的工业制法 1．分离液态空气制取氧气。 （1）液态空气汽化时首先分离出氮气，原理是 。 （2）此分离空气法属于物理变化，判断的依据是 。 【答案】（1）沸点低于沸点（合理即可） （2）没有新物质生成（或分子的种类没有变化） 【解析】（1）工业制氧是利用氧气和氮气的沸点不同，在低温条件下加压，使空气转变为液态空气，然后升温，由于液态氮的沸点比液态氧的沸点低，氮气首先从液态空气中分离出来，剩下的主要是液态氧。 （2）工业上采用分离液态空气的方法制取氧气，没有新物质生成，属于物理变化。 2．工业制氧气的原理是分离液态空气，即先将空气加压降温成液态空气，然后略微升温，其中先逸出的是 。（已知氧气的沸点是，氮气的沸点是） 【答案】氮气/N2 【解析】工业制氧气的原理是分离液态空气，即先将空气加压降温成液态空气，然后略微升温，由于氮气的沸点低，升温时先逸出，故填：氮气或N2。 3．工业上制取氧气主要有下列步骤： （1）从步骤②可以得出氮气的沸点比氧气的沸点 (填“高”或“低”)。 （2）用 可以区分空气、氧气和二氧化碳。 【答案】（1）低 （2）燃着的木条 【解析】（1）工业制取氧气是利用液态氮和液态氧沸点的不同，通过分离液态空气的方法制取；步骤②中，先蒸发出氮气，剩下液态氧，说明氮气先达到沸点变为气态逸出，所以氮气的沸点比氧气的沸点低； （2）氧气能支持燃烧，二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧，空气含有氧气等多种成分。 可以用燃着的木条区分空气、氧气和二氧化碳。将燃着的木条分别伸入三种气体中： 如果木条燃烧更旺，该气体是氧气； 如果木条正常燃烧，该气体是空气； 如果木条熄灭，该气体是二氧化碳。 4．空气中各组分的沸点如下表所示： 组分 氮气 氧气 二氧化碳 氩气 氖气 氦气 沸点（） 根据以上数据，通过分析可以得出： （1）工业上可通过加压、降温的方法将净化后的空气变成液态，然后利用液氮和液氧的 不同，控制温度，使 先蒸发出来，剩下的主要为 。 （2）工业制氧气是 （填“物理变化”或“化学变化”）。 （3）工业上制得的氧气是 （填“纯净物”或“混合物”）。 【答案】（1） 沸点 氮气 液氧 （2）物理变化 （3）混合物 【解析】（1）工业上可通过加压、降温的方法将净化后的空气变成液态，然后利用液氮和液氧的沸点不同，控制温度，使氮气先蒸发出来，剩下的主要是液氧，故填：沸点；氮气；液氧； （2）工业制氧气的过程中没有新物质的生成，属于物理变化，故填：物理变化； （3）工业上制得的氧气中还含有稀有气体等多种物质，属于混合物，故填：混合物。 5．尿素是种植农作物的主要化肥，如图是生产尿素的流程图，图中以空气（经过除尘、除二氧化碳、除水）为原料生产尿素（部分生成物已省略），请回答有关问题： （1）步骤①利用各组分的 不同进行分离，从分子角度分析该变化是物理变化的原因是 。 （2）①液态空气分离后可得到氧气，氧气属于 （填标号）。 a.混合物  b.纯净物   c.单质   d.化合物 ②氧气具有助燃性，写出铁丝在氧气中燃烧的文字表达式 。 （3）该生产流程中可以循环利用的物质是 。 （4）氮气和氢气在合成塔中利用高温高压条件下反应生成氨气，写出此反应的文字表达式 ，此反应的基本类型是 。 【答案】（1） 沸点 分子的种类没有发生改变 （2） bc 铁+氧气四氧化三铁 （3）氮气、氢气 （4） 化合反应 【解析】（1）步骤①分离液态空气法是利用氮气和氧气的沸点不同，将二者进行分离，从分子角度分析该变化的过程中分子的种类没有发生改变，故该变化是物理变化。 （2）①氧气是由氧气一种物质组成的，氧气属于纯净物，氧气是由氧元素一种元素组成的纯净物，属于单质，故填：bc。 ②铁和氧气在点燃条件下反应生成四氧化三铁，该反应的文字表达式为铁+氧气四氧化三铁。 （3）氮气和氢气既是生成物，又是上一步反应的反应物，可以循环利用。 （4）氮气和氢气在高温高压条件下反应生成氨气，该反应的文字表达式为N2+H2NH3，该反应的反应物为两种，生成物为一种，符合“多变一”的特点，属于化合反应。 考点二 氧气的实验室制法——高锰酸钾（或氯酸钾）制取氧气 6．在实验室用高锰酸钾分解制取并收集氧气的实验中，不需要使用的实验仪器是 A．酒精灯 B．长颈漏斗 C．试管 D．集气瓶 【答案】B 【解析】A、实验室用高锰酸钾分解制取氧气，反应条件是加热，酒精灯用于提供加热条件，是需要的仪器，A 不符合题意； B、长颈漏斗一般用于固-液不加热型反应装置中添加液体试剂。高锰酸钾制取氧气是固体加热型反应，不需要用长颈漏斗添加试剂，B 符合题意； C、试管可作为高锰酸钾受热分解的反应容器，是该实验需要的仪器，C 不符合题意； D、集气瓶用于收集产生的氧气，是收集氧气时必需的仪器，D 不符合题意。 故选B。 7．实验室用高锰酸钾制取氧气应选择的仪器是 A．①②⑦⑧ B．①③④⑦ C．①②④⑥⑨ D．①③④⑤⑥⑨ 【答案】D 【解析】高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，为固体加热反应，氧气可用向上排空气法或排水法收集，发生装置所需仪器有试管，酒精灯，铁架台（带铁夹），单孔带橡皮塞的导管；收集装置所需仪器有集气瓶，水槽，为①③④⑤⑥⑨。 故选：D。 8．加热高锰酸钾制取氧气的化学方程式为2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑，实验装置如图所示。下列有关说法，不合理的是 A．试管口塞棉花团，目的是防止高锰酸钾粉末进入导管 B．实验前，应先检查装置气密性，后加入药品 C．导管口有气泡冒出时，立即收集氧气 D．也可以用向上排空气法收集氧气 【答案】C 【解析】A、加热高锰酸钾制取氧气时，试管口塞棉花团，目的是防止高锰酸钾粉末进入导管，选项正确； B、实验前，应先检查装置气密性，后加入药品，避免浪费药品，选项正确； C、导管口有气泡冒出时，此时的气体主要是装置中的空气，不可开始收集气体，当导管口气泡连续均匀冒出时，再开始收集氧气，选项错误； D、氧气的密度比空气大，也可以用向上排空气法收集氧气，选项正确； 故选C。 9．实验是化学学科中的重要部分，正确的操作是实验成功的保证。下列有关实验操作的先后顺序叙述正确的是 A．制取气体时，装入药品后检查装置的气密性 B．将集满气体的集气瓶拿出水槽后盖上玻璃片 C．给固体物质加热时，先预热，后集中对药品部位加热 D．加热高锰酸钾制取氧气时，实验结束熄灭酒精灯后将导管移出水面 【答案】C 【解析】A.制取气体时，应先检查装置的气密性，后装药品，否则会浪费药品，故A错误； B.用排水法收集氧气后，用玻璃片将瓶盖好后再移出水槽，防止拿出水面后混有空气不纯，故B错误； C.给固体物质加热时，先预热，后集中对药品部位加热，可预防玻璃容器受热不均造成炸裂，故C正确； D.加热高锰酸钾制取氧气时，用排水法收完氧气后，先将导气管移出水面再熄灭酒精灯，以免因试管内压强减小而产生倒吸现象，故D错误。 故选：C。 10．某学习小组完成“实验活动：氧气的实验室制取与性质"进行了研讨，请你参与完成下面的问题。 （1）实验室利用高锰酸钾制取氧气，选用装置A进行该实验时。需要进行的改进是 。若用E装置装满水后收集氧气，气体应从 端进入(填“a”或“b”)。 （2）化学兴趣小组进行制取氧气的实验研究。他们加热高锰酸钾，先后用两种方法各收集三瓶氧气，分别测定了收集到的氧气浓度。数据如表。 收集方法 向上排空气法 排水集气法 氧气浓度% 79.6 79.7 79.9 90.0 89.8 89.3 氧气平均浓度% 79.7 89.7 ①用排水法收集氧气时，以观察到 为氧气集满的标准。 A．集气瓶中无水 B．集气瓶口有气泡胃出 C．集气瓶中有气泡冒出 ②以上两种方法中，用 法收集到的氧气更纯。 ③不考虑操作因素，排水集气法获得的氧气体积分数不能达到100%的主要原因是 。 （3）二氧化碳是一种无色无味味的气体，密度比空气大，可溶于水。实验室常用块状石灰石和稀盐酸液体混合物来制得。实验室制取二氧化碳应选用上图中 (填序号)装置作为发生装置。 【答案】（1） 试管口放一团棉花 b （2） B 排水 氧气中混有少量水蒸气 （3）B 【解析】（1）实验室利用高锰酸钾制取氧气，选用装置A进行该实验时，需要进行的改进是试管口应放一团棉花，防止加热时试管中的粉末状物质进入导管，故填试管口放一团棉花； 氧气的密度小于水，且氧气不易溶于水，用E装置装满水后收集氧气，气体应从短管，即b端进入，故填b。 （2）①用排水集气法收集氧气时，以观察到集气瓶口有气泡冒出时为氧气集满的标准，故填B。 ②根据表中数据对比，排水集气法收集到的氧气纯度更高，故填排水。 ③不考虑操作因素时，排水集气法得到的氧气体积分数无法达到100％的主要原因是氧气中混有少量的水蒸气，故填氧气中混有少量水蒸气。 （3）实验室用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳，是固液常温反应，应选用固液常温发生装置，即B装置，故填B。 考点三 氧气的实验室制法——过氧化氢制取氧气 11．根据下列装置，结合所给化学知识回答下列问题。 （1）请写出图中标号仪器的名称：① ；② 。 （2）工业制取氧气的方法 ，实验室用双氧水和二氧化锰制取氧气时，可选用的发生装置是 ，（填一种即可）如要收集较纯的氧气，收集装置应选用 。 （3）若A与E连接一套制取氧气的装置，长颈漏斗下端要伸入液面，否则 。若用F收集，什么时候开始收集什么时候收集满了 ，若D与F连接制取氧气，实验完毕，停止的操作应先 ，再 ，原因 。 （4）A装置较C装置的优点是 ，B装置较A装置的优点是 。 （5）若用G图装置收集O2，氧气应从 管进，若瓶里装满水，氧气应从 管进。 【答案】（1） 长颈漏斗 试管 （2） 分离液态空气 A/B/C F （3） 气体会从长颈漏斗中逸出 集气瓶口有大气泡冒出 将导管移出水面 熄灭酒精灯 防止水槽中的水倒吸，引起热的试管炸裂 （4） 可随时添加液体 可控制反应的速率 （5） b a 【解析】（1）由图可知，仪器①的名称为长颈漏斗，故填长颈漏斗； 仪器②的名称为试管，故填试管。 （2）工业上利用液氮和液氧的沸点不同，采用分离液态空气的方法制取氧气，故填分离液态空气； 双氧水制取氧气的反应为固液常温反应，发生装置选择固液常温发生装置，即装置A或B或C，故填A或B或C； 排水法收集的氧气较纯，氧气不易溶于水，则收集装置选F，故填F。 （3）A装置中，为了防止产生的氧气从长颈漏斗中移出，长颈漏斗下端要伸入液面以下，故填气体会从长颈漏斗中逸出； F装置为排水法收集装置，由于刚产生的气泡为装置中的空气，则应待气泡连续且均匀冒出时，再开始收集，当集气瓶口有大气泡冒出时，说明氧气已收集满，故填集气瓶口有大气泡冒出； D与F连接制取氧气，实验完毕，停止的操作应先将导管移出水面，再熄灭酒精灯，故填将导管移出水面，熄灭酒精灯； 采用上述操作的目的是防止水槽中的水倒吸，引起热的试管炸裂，故填防止水槽中的水倒吸，引起热的试管炸裂。 （4）装置A、C都是固液常温发生装置，其中A装置的优点是装置中的长颈漏斗可随时添加液体，故填装置中的长颈漏斗可随时添加液体； B装置较A装置的优点是可通过玻璃开关控制滴加液体的速率，从而控制反应的速率，故填可控制反应的速率。 （5）氧气的密度比空气大，用G图装置收集O2，氧气应从长管，即b管浸入瓶中，故填b； 氧气不易溶于水，且密度比水小，若瓶里装满水，氧气应从短管，即a管进，故填a。 12．某实验小组设计如图实验对过氧化氢分解进行探究。下列相关说法正确的是 A．对比实验甲和丁，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．对比实验甲和乙，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】D 【解析】A、对比实验甲和丁，变量为，其他条件相同，可探究对分解速率的影响，说法错误，不符合题意； B、对比实验乙和丁，变量为浓度和，变量不唯一，不能探究对分解速率的影响，说法错误，不符合题意； C、对比实验甲和乙，变量为浓度，其他条件相同，可探究浓度对分解速率的影响，说法错误，不符合题意； D、由A选项分析可知，对比实验甲和丁，可探究对分解速率的影响；对比实验甲和丙，变量为温度，其他条件相同，可探究温度对分解速率的影响，则对比实验甲、丙和丁，可探究和温度对分解速率影响的程度，说法正确，符合题意。 故选：D。 13．学校化学兴趣小组知道二氧化锰作过氧化氢的催化剂后，在想探究其它一些物质如氧化铝(Al2O3)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】氧化铝能不能作过氧化氢分解的催化剂呢？ 【作出猜想】氧化铝能作过氧化氢分解的催化剂。 【实验验证】 （1） 实验步骤 实验现象 实验结论 实验一    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氧化铝，然后将带火星的木条伸入试管中 氧化铝可以加快过氧化氢的分解速率 【讨论与反思】 （2）经过讨论，有的同学认为只有上述两个论据，不能证明氧化铝能作过氧化氢分解的催化剂，还要补充一个探究实验，探究 。 【实验步骤】 （3）①准确称量氧化铝(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，干燥， ；④对比反应前后氧化铝的质量。 【交流讨论】 如果氧化铝在反应前后质量不变，则说明氧化铝可以作过氧化氢分解的催化剂。 【提出新的问题】 （4）但小华同学认为，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 ；请写出具体操作及现象 。 【答案】（1） 将带火星的木条伸入装有氧化氢溶液的试管中 有较多气泡产生，木条复燃 （2）氧化铝在反应前后质量是否改变 （3）称量 （4） 氧化铝的化学性质是否改变 取回收得到的固体于试管中，加入过氧化氢溶液，深入到火星的木条，木条复燃 【解析】（1）常温下过氧化氢溶液分解速率很慢，说明过氧化氢中没有加入催化剂，故实验一的实验步骤是将带火星的木条伸入装有氧化氢溶液的试管中；实验二结论是氧化铝可以加快过氧化氢的分解速率，故实验的现象是有较多气泡产生，木条复燃； （2）根据实验步骤，对比反应前后氧化铝的质量，可知故还要补充一个探究实验来探究氧化铝在反应前后质量是否改变； （3）待反应结束，将实验二试管里的物质进行过滤，洗涤，干燥，称量，然后对比反应前后氧化铝的质量； （4）催化剂在化学反应前后的质量和化学性质不变，故要证明猜想，上述三个实验还不足够，还需要再增加一个探究实验来探究氧化铝的化学性质是否改变，具体操作是取回收得到的固体于试管中，加入过氧化氢溶液，深入到火星的木条，现象是木条复燃； 14．实验室没有二氧化锰，小明同学想通过实验来探究硫酸铜（）是否可以作过氧化氢分解的催化剂。 （1）请你帮助小明同学完成下列表格所示的探究实验： 实验操作 实验现象 实验结论 实验总结 步骤一 取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，插入带火星的木条 有少量气泡产生，木条不复燃 过氧化氢分解产生氧气，但是反应速率很慢 硫酸铜是过氧化氢分解的催化剂 步骤二 取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，向其中加入硫酸铜，插入带火星的木条 硫酸铜能加快过氧化氢的分解 （2）小红认为上述实验还不能完全得出表内的结论，不能证明硫酸铜是过氧化氢分解的催化剂，还需要证明硫酸铜在化学反应前后 不变。 （3）小红查阅资料得知，在没有催化剂的情况下，加热也能加速过氧化氢的分解。她设计实验（如下图甲）进行验证，加热一段时间后，发现过氧化氢溶液冒出大量气泡，但小木条没有复燃。其原因可能是 （填序号） A．30%的过氧化氢浓度太低生成O2太少    B．加热过氧化氢溶液同时产生大量水蒸气 老师加装了一个U形管后（如图乙装置），带火星的木条较易复燃，乙装置中冰水的作用是 。 （4）小明由此还想到了一个问题：能使带火星的木条复燃的气体一定是纯氧气吗？ 设计的实验如下：如丙图所示，按下表所示比例，用排水法收集部分氧气，分别得到五瓶空气和氧气的混合气体，进行木条复燃的实验。复燃情况如下表所示。 实验编号 空气体积分数 排水体积分数 带火星的木条复燃情况 1 85% 15% 火星稍变亮，不复燃 2 80% 20% 火星明亮，时燃时不燃 3 75% 25% 复燃 4 70% 30% 复燃 5 50% 50% 复燃 上述实验，可以得出的结论是 ，根据表格信息可以算出，当氧气体积分数达到 %（空气中O2体积含量按20%算）时一定能使带火星的木条复燃。 【答案】（1）有大量气泡产生，木条复燃 （2）质量和化学性质 （3） B 冷却水蒸气 （4） 能使带火星的木条复燃的气体不一定是纯氧气 40 【解析】（1）根据实验结论硫酸铜能加快过氧化氢的分解，则取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，向其中加入硫酸铜，插入带火星的木条，观察到实验现象为有大量气泡产生，木条复燃； （2）小红认为上述实验还不能证明硫酸铜是过氧化氢分解的催化剂，是因为催化剂能改变化学反应速率，但其本身的质量和化学性质在反应前后不变，因此还需要证明硫酸铜在化学反应前后的质量和化学性质不变； （3）用甲装置实验时，带火星的木条难复燃，是因为加热时水分蒸发，形成大量水蒸气，使氧气不纯，故选：B； 加装了一个U形管后，乙装置中冰水能使水蒸气冷凝成水，氧气变纯，故带火星的木条较易复燃，所以乙装置中冰水的作用是冷却水蒸气； （4）由表中数据可知，混有一定空气的氧气也能使带火星的木条复燃，故可以得出结论是：能使带火星的木条复燃的气体不一定是纯氧气； 由表中数据可知，当氧气体积分数达到时一定能使带火星的木条复燃。 15．用溶液和来制氧气，为了证明的催化作用，甲同学通过以下装置来进行实验探究： （1） 图1中加入溶液，然后塞入带火星木条的橡胶塞，如图2所示，观察到的现象是 。再通过漏斗加入，如图3所示，此时观察到的现象是 ，说明具有能 的化学性质。充分反应后，将图3的混合液进行过滤、洗涤、 、称量，固体仍为，甲同学认为是催化剂。 （2）乙同学认为甲同学的结论不严谨，请帮乙同学说出理由： 。 【答案】（1） 带火星的木条不复燃 带火星的木条复燃 加快溶液反应速率 干燥 （2）没有证明的化学性质在反应前后不变 【解析】（1）二氧化锰是该反应的催化剂，能加快反应速率，如果不加二氧化锰，过氧化氢的分解速率很慢，观察到的现象是带火星的木条不复燃；加入二氧化锰后，过氧化氢的分解速率会变快，此时观察到的现象是带火星的木条复燃；说明具有能加快溶液反应速率的化学性质，充分反应后，将图3的混合液进行过滤、洗涤、干燥、称量，固体仍为，甲同学认为是催化剂； （2）乙同学认为甲同学的结论不严谨，因为该实验没有证明的化学性质在反应前后不变。 知识导图记忆 知识目标复核 【学习目标】 1.通过对比工业制氧与实验室制氧的原理与方法，形成了对氧气制备技术多样性的认识，理解了不同方法的适用场景和技术选择依据，培养了分析实际问题的能力。 2.通过实验探究过氧化氢分解和加热高锰酸钾制氧的过程，认识了催化剂的作用，掌握了实验室制取气体的基本操作技能，提升了实验设计、装置搭建及现象分析的能力。 3.通过学习气体的收集方法与装置选择依据，构建了实验室制取气体的一般思路，形成了基于物质性质选择实验方法的科学思维。 4.通过对比氧气的实验室制法，理解了反应条件、催化剂使用、装置优化等核心要素的异同，培养了类比迁移和综合应用知识的能力。 5.通过实验操作中的气密性检查、加热规范等细节，强化了实验安全意识和严谨的科学态度，认识到实验设计中控制变量与排除干扰的重要性。 【学习重难点】 ​​重点​​ 工业制氧与实验室制氧的原理对比 催化剂的作用与实验装置选择 实验操作的关键步骤 ​​难点​​ 催化剂概念的理解 实验设计与误差分析 选择题 1．高锰酸钾加热制取的实验中操作不正确的是 A．检查装置气密性 B．取用药品 C．加热高锰酸钾 D．收集氧气 【答案】C 【解析】A、检检查装置气密性时，用手紧握试管，若导管口产生气泡，且松开手后导管口上升一段稳定的液柱，说明装置气密性良好，操作正确； B、取用粉末状药品，试管横放，用药匙或纸槽把药品送到试管底部，操作正确； C、用高锰酸钾制取氧气时，试管口应略向下倾斜，防止加热时冷凝水回流到热的试管底部，使试管炸裂，图中试管口向上倾斜；另外，试管口需要塞一团棉花，防止加热时试管内固体粉末进入导管，操作错误； D、氧气密度比空气大，应用向上排空气法收集，气体应从长导管通入，将空气从短导管排出，操作正确。 故选C。 2．化学兴趣小组的同学们利用常见材料制作了一台简易化学制氧机（如图），并以过氧化氢溶液和二氧化锰为试剂，通过该制氧机制取氧气。以下有关分析中正确的是 A．二氧化锰作为反应物，可以加快反应速率 B．该装置中所用试剂只需要定期补加过氧化氢溶液即可 C．过滤仓中水的作用是控制反应速率 D．产生的氧气也可作为燃料使用 【答案】B 【解析】A、在过氧化氢分解制取氧气的反应中，二氧化锰是催化剂，它能加快过氧化氢分解的速率，但自身的质量和化学性质在反应前后都不变，不是反应物，错误； B、因为二氧化锰是催化剂，反应前后质量和化学性质不变，而过氧化氢在二氧化锰催化下不断分解生成氧气和水，所以只需要定期补加过氧化氢溶液，正确； C、从图中及该制氧机的原理来看，过滤仓中水的作用主要是对产生的氧气进行净化，去除可能携带的杂质等，而不是控制反应速率，错误； D、氧气具有助燃性，但本身不能燃烧，不能作为燃料，错误。 故选B。 3．下列关于催化剂的说法正确的是 A．二氧化锰可以作任何反应的催化剂 B．化学反应前后催化剂的性质保持不变 C．不加入二氧化锰，过氧化氢也能分解产生氧气 D．在化学反应前后质量不变的物质一定是该反应的催化剂 【答案】C 【解析】 A.二氧化锰不能作任何反应的催化剂，不同的化学反应需要不同的催化剂，比如高锰酸钾受热分解不需要二氧化锰作催化剂，故A错误； B.化学反应前后催化剂的化学性质保持不变，不是性质不变，因为物理性质可能会改变，故B错误； C.过氧化氢在常温下就能分解产生氧气，只是速率较慢，不加入二氧化锰，反应也能进行，故C正确； D.在化学反应前后质量不变的物质不一定是该反应的催化剂，比如在加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气的反应中，若向反应容器中加入一些不反应的杂质，杂质质量也不变，但不是催化剂，故D错误； 故选:C。 4．下列关于催化剂的说法正确的是 A．催化剂在反应前后化学性质和质量不变 B．加入催化剂能使化学反应的速率加快 C．一个反应的催化剂只有一种 D．使用催化剂可增加生成物的量 【答案】A 【分析】在化学反应中改变其他物质的反应速率，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催化剂。 【解析】A.催化剂的化学性质及质量在化学反应前后保持不变，A正确； B.催化剂能加快反应速度也能减慢反应速度，B错误； C.一个反应的催化剂可能不止一种，如过氧化氢分解的催化剂可以是二氧化锰、氧化铜、硫酸铜等，C错误； D.催化剂只能改变化学反应速率，对生成物的质量无影响，D错误。 故选A。 5．如图是我们学过的四种制取氧气途径，以下说法不正确的是 A．途径①是比较符合环保、安全要求的方法 B．途径①②可以用二氧化锰作催化剂 C．途径②③反应属于化合反应 D．途径④发生物理变化 【答案】C 【解析】A、途径①是过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解制取氧气，该反应不需要加热，产物是水和氧气，对环境无污染，比较符合环保、安全要求，选项说法正确，不符合题意； B、途径①过氧化氢分解可用二氧化锰作催化剂，加快反应速率；途径②氯酸钾分解也可用二氧化锰作催化剂，选项说法正确，不符合题意； C、途径②氯酸钾分解生成氯化钾和氧气，是一种物质生成两种物质的反应，属于分解反应，不是化合反应；途径③高锰酸钾分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，同样是分解反应，不是化合反应，选项说法不正确，符合题意； D、途径④是分离液态空气制取氧气，利用空气中各成分沸点不同，通过控制温度使液态氮先汽化分离出来，剩下的主要是液态氧，该过程中没有新物质生成，发生的是物理变化，选项说法正确，不符合题意。 故选C。 6．如图是实验室用高锰酸钾制取并收集氧气的装置图，有关说法正确的是 A．塞棉花可防止空气进入试管 B．加热时要塞紧橡胶塞防止漏气 C．实验中用了向下排空气法收集氧气 D．将燃着的本条放在集气瓶口检验氧气是否集满 【答案】B 【解析】A、塞棉花是为了防止固体粉末进入试管，错误； B、加热时要塞紧橡胶塞防止漏气，否则无法收集气体，正确； C、氧气密度比空气大，实验中用了向上排空气法收集氧气，错误； D、将带火星的本条放在集气瓶口检验氧气是否集满，错误。 故选：B。 7．将重要装置图形化也是学好化学的基本要求，请从下列加热高锰酸钾制取氧气的部分操作示意图中找出正确的操作 A．检查气密性 B．加热立即收集 C．移出集气瓶 D．停止加热 【答案】A 【解析】A、检查装置气密性：组装好仪器，把导管的一端放入水中，用手紧握试管，水中的导管口有气泡冒出，证明装置的气密性良好，正确； B、开始加热时，排出的气体很大一部分是试管和导管中的空气，故加热后不能立即收集气体，应等气泡连续均匀冒出时再开始收集，错误； C、氧气的密度大于空气，收集满氧气后应在水槽中将玻璃片盖好再和集气瓶一同取出水面，以防止装置逸 出，错误； D、实验结束后要先把导管从水槽中移出，再熄灭酒精灯，防止水倒吸引起试管炸裂，错误。 故选A。 8．下列示意图分别是实验室氧气制备、收集、验满、验证性质的操作，其中不正确的是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】A、图示装置为固液常温型发生装置，可用于实验室分解过氧化氢溶液制取氧气，长颈漏斗应插入液面以下进行液封，防止气体沿长颈漏斗逸出，图示操作正确，不符合题意； B、氧气密度比空气略大，可采用向上排空气法收集，图示操作正确，不符合题意； C、氧气的验满：将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃，说明氧气已收集满，图示操作正确，不符合题意； D、做铁丝在氧气中燃烧的实验时，为防止高温熔融物溅落炸裂瓶底，应在集气瓶底部放少量水或铺一层细沙，图示操作错误，符合题意。 故选：D。 9．关于催化剂的各种说法正确的是 ①催化剂在反应过程中质量和化学性质没有改变 ②反应后催化剂的性质不变 ③加入MnO2，过氧化氢生成氧气的量就会增多 ④MnO2在H2O2分解反应里能加快反应的速度 ⑤二氧化锰可以作为各种化学反应的催化剂 A．①②③④⑤ B．①②③④ C．④ D．①②④ 【答案】C 【解析】①催化剂在化学反应前后的质量和化学性质没有改变，而非“反应过程中”，说法错误； ②反应后催化剂的化学性质不变，说法错误； ③催化剂只能改变反应速率，不能改变生成物的质量，二氧化锰作为过氧化氢分解的催化剂，不能使过氧化氢生成氧气的量增多，说法错误； ④在分解反应里能加快反应的速度，说法正确； ⑤催化剂具有专一性，有的反应中可以用二氧化锰作催化剂，有的反应中不能用二氧化锰作催化剂，说法错误； 综上可知，说法正确的是④，故选：C。 10．学完《氧气》一节内容后，兴趣小组的同学绘制了有关“氧气”的思维导图，下列说法不正确的是 A．①处：氧气所属的物质类别是纯净物 B．②处：可填入“不易溶于水” C．③处：可填入“作燃料” D．④处：可填入“向上排空气法” 【答案】C 【解析】A、氧气是由一种物质组成的属于纯净物，选项正确； B、氧气不易溶于水，且不易溶于水不需要发生化学变化就能表现出来，属于氧气的物理性质，选项正确； C、氧气具有助燃性，可作助燃剂，不具有可燃性，不能作燃料，选项错误； D、氧气密度比空气略大，不易溶于水，既可以采用向上排空气法，又可以采用排水法收集，选项正确； 故选C。 填空与简答 过氧化氢溶于水后，形成过氧化氢溶液。过氧化氢溶液为无色透明液体，在常温下会分解成水和氧气，但分解速度极其缓慢。的过氧化氢溶液是一种常用的消毒剂，适用于伤口消毒和环境消毒等。请完成下面小题。 11．某兴趣小组用的过氧化氢溶液完成以下实验。下列说法错误的是________。 A．图2中冰水混合物的作用是将水蒸气冷凝 B．对比图1、2可知，图1中未复燃是因为加热后产生大量的水蒸气，冲淡了氧气浓度 C．对比图3、4可知，温度会影响化学反应速率 D．对比图1、4可知，是否加入催化剂会影响化学反应速率 12．实验室用过氧化氢和二氧化锰制取氧气的文字表达式为 ；反应基本类型是 （填“化合”或“分解”）反应；若用向上排空气法收集氧气，依据是 。 【答案】11．D 12． 分解 氧气的密度比空气的大 【解析】11．A、图2中冰水混合物的作用是将水蒸气冷凝，以除去氧气中的水蒸气，故A不符合题意； B、图1和图2实验中，唯一的不同点是图2将生成的氧气用冰水混合物对气体进行了冷却，由图1实验中木条未复燃，而图2中的木条复燃对比可知，1中未复燃是因为加热后产生大量的水蒸气，冲淡了氧气浓度，故B不符合题意； C、图3、4中唯一的不同点是图4中将反应容器放入凉水中，温度低，反应速率平缓，图3是在常温下，反应剧烈，二者对比可知，温度会影响化学反应速率，故C不符合题意； D、根据控制变量唯一的原则，图1、4中反应物的温度不同，无法证明加入催化剂会影响化学反应速率，故D符合题意。 故选D； 12．过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成氧气水，反应的文字表达式为，该反应符合“一变多”的特点，属于分解反应；氧气的密度比空气的大，可采用向上排空气法进行收集，故填：；分解；氧气的密度比空气的大。 13．氨(NH3)比氢气更易液化储运，作为氢能源的载体有发展潜力。合成氨的原料为N2和H2，N2常用液态空气分离法、膜分离法(如图1)和分子筛吸附法(如图2)获取。H2的生产有煤气化、天然气重整及可再生能源电解水等方法。根据H2的来源，所合成的氨分别称为棕氨、蓝氨和绿氨(基本上零碳的氨)。电力Haber－Bosch法合成氨工艺利用N2和H2(经可再生能源电解水制得)在高温高压催化剂条件下反应制氨。该方法使用的原料只有可再生电力、水和空气，副产品只有氧气，是清洁可持续的合成氨生产方式。 依据上文，回答下列问题： （1）①液态空气升温时，N2先气化，则液氮沸点比液氧 (填“高”或“低”)。 ②膜分离法(如图1)获取N2中，薄膜不允许 分子通过。 ③分子筛吸附法(如图2)制N2，利用了N2分子与O2分子体积大小不同而吸附O2实现分离。上述三种情况中物质分离都利用了物质 (填“物理”或“化学”)性质不同进行分离。 （2）Fe3O4是合成氨催化剂的主要成分。合成过程中因部分Fe3O4与H2反应使催化剂“失效”。通常可用O2在一定温度下将其“再生”，变化情况如图3所示。该催化剂“再生”的最佳温度范围是 ℃。 （3）“电力Haber－Bosch法合成氨工艺”合成的氨属于 (填“棕氨”、“蓝氨”或“绿氨”)。 【答案】（1） 低 氮 物理 （2）t2-t3 （3）绿氨 【解析】（1）①空气液化后升温，氮气先气化，说明液氮沸点比液氧低； ②由图1可知，氮气不能透过薄膜，氧气能透过，则说明薄膜不允许氮分子通过； ③由图2可知，分子筛吸附法制N2，利用了N2分子与O2分子体积的大小不同而吸附O2实现分离；上述三种情况中物质分离都利用了物质物理性质不同进行分离； （2）四氧化三铁是合成氨催化剂的主要成分，从图3可以看出，在t2-t3℃；这个温度范围内，得到的固体为四氧化三铁，所以合成氨催化剂“再生”的最佳温度范围为t2-t3℃； （3）合成的氨分别称为棕氨、蓝氨和绿氨(基本上零碳的氨)。电力Haber－Bosch法合成氨工艺利用N2和H2(经可再生能源电解水制得)在高温高压催化剂条件下反应制氨，该方法使用的原料只有可再生电力、水和空气，副产品只有氧气，是清洁可持续的合成氨生产方式，故“电力Haber-Bosch法合成氨工艺”合成的氨属于绿氨。 实验题 14．小强等几位同学在实验室用如图所示装置制取氧气。 （1）写出标号仪器的名称：① ；② 。 （2）小强用高锰酸钾制取氧气，他选择了如图装置中的A与D进行组装制取氧气，检查装置气密性的方法 。你认为A装置中还缺少一种实验用品，该实验用品的作用是 。写出该反应的文字表达式 ，采用装置D收集氧气的理由是 。 （3）装置A试管口略向下倾斜的原因是 ，装置B中仪器①和长颈漏斗比较，仪器①的优点是 ，用装置C收集氧气，检验集满的方法是 ，小强用排水法收集氧气，取容积250mL集气瓶收集，刚开始集气瓶内装有230mL的水，此方法收集到的氧气的体积分数为： （百分数保留一位小数） 【答案】（1） 分液漏斗 集气瓶 （2） 先将导管的一端放入水中，再用手紧握试管，若有气泡产生，手松开后，水进入导管，形成一段稳定的水柱，则说明装置气密性良好 防止加热时试管内的粉末状物质进入导管 氧气不易溶于水且不和水发生反应 （3） 可防止冷凝水流至热的试管底部导致试管炸裂 可以控制反应速率 用带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，则说明已收集满氧气 93.6%或93.7% 【解析】（1）①为分液漏斗，②为集气瓶； （2）用高锰酸钾制取氧气，选择了如图装置中的A与D进行组装制取氧气，检查装置气密性的方法为先将导管的一端放入水中，再用手紧握试管，若有气泡产生，手松开后，水进入导管，形成一段稳定的水柱，则说明装置气密性良好； A装置中还缺少一种实验用品棉花，该实验用品的作用是防止加热时试管内的粉末状物质进入导管； 高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，该反应的文字表达式为； 由于氧气不易溶于水且不和水发生反应，则可采用装置D向上排空气法收集氧气； （3）装置A试管口略向下倾斜的原因是可防止冷凝水流至热的试管底部导致试管炸裂； 装置B中仪器①分液漏斗和长颈漏斗比较，仪器①的优点是可以控制液体药品的滴加速度，从而控制反应速率； 氧气具有助燃性，用装置C向上排空气法收集氧气，检验集满的方法是用带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，则说明已收集满氧气； 用排水法收集氧气，取容积250mL集气瓶收集，刚开始集气瓶内装有230mL的水，集气瓶内的空气为250mL-230mL=20mL，空气中氧气的体积分数为21%或20%，此方法收集到的氧气的体积分数为：或。 15．化学兴趣小组的同学为了比较氧化铜和二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果。用如图所示的装置先后进行了两次实验。 （1）实验1：取10mL、4%过氧化氢溶液与0.2g粉末状二氧化锰反应。 实验2：取10mL、4%过氧化氢溶液与 g粉末状氧化铜反应。 （2）在检查装置的气密性后， （填“快速”或“缓慢”）推动注射器活塞，分别将过氧化氢溶液一次性注入盛有催化剂的小试管中。 （3）依据 ，得出结论：二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果比氧化铜好。 （4）写出氧化铜作为催化剂加速过氧化氢分解的符号表达式 。 （5）实验过程中发现U形管内右侧液面上升，原因是该反应 （填“放热”或“吸热”）。 【答案】（1）0.2 （2）快速 （3）相同时间内用二氧化锰作催化剂的反应比用氧化铜作催化剂的反应收集的氧气体积较大 （4） （5）放热 【解析】（1）根据实验目的：比较氧化铜和二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果可知，需作对比实验，根据控制变量唯一的原则，在保证其它条件相同时，不同催化剂对反应速度的影响，因此实验2：取10mL、4%过氧化氢溶液与0.2g粉末状氧化铜反应； （2）开始实验时注入双氧水的方法是快速推注射器活塞，防止反应放热且生成气体，试管内气压过大，注射器液体压不进去。故在检查装置的气密性后，快速推动注射器活塞，分别将过氧化氢溶液一次性注入盛有催化剂的小试管中； （3）要比较两种催化剂的催化效果，主要比较相同时间内收集的氧气体积，相同时间收集的氧气体积越大，说明催化效果越好；依据相同时间内用二氧化锰比用氧化铜作催化剂的反应收集的氧气体积大，可得出结论：二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果比氧化铜好； （4）过氧化氢在氧化铜催化作用下分解生成水和氧气，反应的符号表达式为； （5）实验过程中发现U形管内右侧液面上升，说明具支试管内气压增大，原因是该反应是放热反应。 16．航天员将在中国空间站完成各项任务，保障航天员的氧气需求至关重要。那么，空间站的氧气从哪里来？ Ⅰ．从地球带上去 （1）实验室常用加热高锰酸钾的方法制氧气，写出该反应的文字表达式： ； （2）实验室中用如图所示装置来制取氧气时，发生反应的文字表达式为 ，用铂丝代替二氧化锰作催化剂，反应后质量 (填“增加”或“减少”或“不变”)，若制备过程中体系内压强过大，则安全管内液面 (填“上升”或“下降”或“不变”)。 Ⅱ．分离液态空气获得氧气的模拟实验过程如下图所示，空试管浸入液氮一段时间后，试管内产生一定体积的液态空气。取出试管，液态空气沸腾，伸入燃着的木条，木条熄灭；1分钟后伸入带火星的木条，观察到木条复燃。 （3）由实验现象可知，氮气的沸点比氧气 (填“高”或“低”)。工业上选择空气为原料制氧气的主要原因是 。 Ⅲ．利用分子筛可将氧分子从空气中“筛”出去，氮分子不能通过分子筛，从而获得高浓度的氧气。其原理如图： （4）由此可知两种分子的大小： (填“>”或“<”)。 Ⅳ．在天宫制出来 早期空间站内利用过氧化钠固体()吸收二氧化碳，生成碳酸钠和氧气。 （5）这种制氧原理的优点有： (至少写两条) （6）空间站中水和氧气的最大化利用是生活保障的重要措施。如果在空间站失重状态下收集制得的O2可选用如下图装置中的___________收集氧气。 A． B． C． D． 【答案】（1） （2） 不变 上升 （3） 低 原料丰富且成本低 （4）＞ （5）供氧剂是固体，方便携带；能将人体呼出的二氧化碳转化为氧气，反应在常温下进行，操作简便 （6）D 【解析】（1）高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，文字表达式为； （2）实验室中用如图所示装置来制取氧气时，为固液常温型发生装置，即过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成氧气和水，文字表达式为； 反应前后催化剂的质量和化学性质不变，则用铂丝代替二氧化锰作催化剂，反应后质量不变； 若制备过程中体系内压强过大，液体被压入安全管内，则安全管内液面上升； （3）空试管浸入液氯一段时间后，试管内产生一定体积的液态空气。取出试管，液态空气沸腾，伸入燃着的木条，木条熄灭；1分钟后伸入带火星的木条，观察到木条复燃，是因为液氮的沸点比液氧低，取出试管，液态氮气先汽化出来，氮气不能支持燃烧，伸入燃着的木条，木条熄灭；液氧的沸点高，后汽化，因此1分钟后伸入带火星的木条，观察到木条复燃，说明氧气能助燃； 空气中含有丰富的氧气资源，氧气占空气体积的21%，空气是廉价易得的原料，工业上选择空气制氧气的主要原因是原料丰富且成本低； （4）利用分子筛可将氧分子从空气中“筛”出去，氮分子不能通过分子筛，从而获得高浓度的氧气，其原理如图，由此可知两种分子的大小：＞； （5）二氧化碳与过氧化钠固体常温下反应生成碳酸钠和O2，这种制O2原理的优点是供氧剂是固体，方便携带；能将人体呼出的二氧化碳转化为氧气，反应在常温下进行，操作简便； （6）失重状态下收集制得的氧气，不能选择排空气法或排水法收集气体，应选择真空袋收集氧气，故选D。 17．空气是制取氧气的廉价易得的原料，工业上常用分离液态空气的方法制取氧气。 【查阅资料】在压强为101kPa时，氧气的沸点是−183℃，氮气的沸点是−196℃。 【生产流程】 （1）上述流程图中的a是 ；液体中的b是 。 实验室常利用化学反应制取少量氧气，常用装置如下图所示。 （2）写出图中有标号仪器的名称：b： 。 （3）A装置中的试管口略向下倾斜的原因是： 。 （4）实验室用高锰酸钾制取较纯净氧气的一套装置是 ，并写文字表达式： 。 （5）用高锰酸钾装置制取氧气结束后，如果先熄灭酒精灯，再将导管移出水面，该操作可能造成的不良后果是 。 （6）用E装置收集氧气后，如何验满？ （7）实验室常用加热氯化铵和熟石灰固体混合物的方法制取氨气，氨气极易溶于水，且密度比空气小，则制取氨气应选用的一套装置是 （填字母）。 （8）已知氢气是密度最小的气体，难溶于水。若要收集，应选择装置 。 【答案】（1） 氮气 氧气 （2）集气瓶 （3）防止水蒸气冷凝回流炸裂试管 （4） AC 高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气 （5）水倒流炸裂试管 （6）把带火星的木条放在集气瓶口，如果带火星的木条复燃，说明已经收集满氧气 （7）AD （8）C/D 【解析】（1）在压强为101kPa时，氧气的沸点是−183℃，氮气的沸点是−196℃，即氮气的沸点比氧气低，则液态空气升温后先达到氮气的沸点，氮气先被分离出来，即a为氮气，故填氮气； 分离空气时，氮气挥发后剩余的气体主要为氧气，即液体中的b是氧气，故填氧气。 （2）由图可知，仪器b的名称是集气瓶，故填集气瓶。 （3）A装置为固体加热装置，其中的试管口略向下倾斜的原因是防止水蒸气冷凝回流炸裂试管，故填防止水蒸气冷凝回流炸裂试管。 （4）用高锰酸钾制取氧气，是加热固体生成气体的反应，应选择固体受热发生装置，即装置A，氧气的密度比空气大，收集氧气可选择向上排空气法，氧气不易溶于水，收集氧气还可以选择排水法，收集较纯净氧气应选择排水法，即装置C，故填AC； 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，故反应的文字表达式写为：高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气。 （5）用高锰酸钾装置制取氧气结束后，如果先熄灭酒精灯，再将导管移出水面，该操作可能造成的不良后果是水倒流炸裂试管，故填水倒流炸裂试管。 （6）氧气具有助燃性，能够使带火星的木条复燃，E装置为向上排空气法，选择该装置收集氧气时，验满氧气的方法是把带火星的木条放在集气瓶口，如果带火星的木条复燃，说明已经收集满氧气，故填把带火星的木条放在集气瓶口，如果带火星的木条复燃，说明已经收集满氧气。 （7）加热氯化铵和熟石灰固体混合物的方法制取氨气，是加热故生成气体的反应，应选择固体受热发生装置，即装置A，氨气极易溶于水，且密度比空气小，则收集氨气只能够选择向下排空气法，即装置D，故填AD。 （8）氢气难溶于水，收集氢气可选择排水法，即装置C，氢气是密度最小的气体，收集氢气还可以选择向下排空气法，即装置D，故填C或D。 18．氧气是我们身边无法离开的物质。某兴趣小组对氧气的研究如下： Ⅰ．氧气的制备： （1）写出图中有标号仪器的名称：① ，② 。 （2）写出用高锰酸钾制取氧气的文字表达式 。该装置中棉花团的作用是 ，图中装置一处明显的错误是 ；导致的后果是 。 Ⅱ．氧气的收集： 【实验1】用向上排空气法收集氧气，当放置在集气瓶口带火星木条复燃时停止收集，测定瓶中氧气的含量，重复实验3次。 【实验2】用向上排空气法收集氧气，当放置在集气瓶口带火星木条复燃后，继续收集40秒，测定瓶中氧气的含量，重复实验3次。 【实验3】用排水法收集氧气，测定瓶中氧气的含量，重复实验3次。 实验数据： 实验1 实验2 实验3 氧气的体积分数（%） 79.7 79.6 79.9 88.4 89.0 87.9 90.0 89.8 89.3 氧气的平均体积分数（%） 79.7 88.4 89.7 数据分析： （3）由实验1、2可知，用向上排空气法收集氧气时，为提高获得的氧气体积分数，可采取的措施是 。 （4）实验3获得的氧气体积分数不能达到100%的原因可能是 （合理即可）。 【答案】（1） 酒精灯 铁架台 （2） 防止加热时，粉末状物质进入导管，堵塞导管 试管口向上倾斜 冷凝水倒流导致试管炸裂 （3）待放置在集气瓶口带火星木条复燃后，继续收集一段时间气体 （4）排水法收集的气体中混有水蒸气 【解析】（1）①是酒精灯，②是铁架台； （2）高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，文字表达式为； 加热高锰酸钾时，试管口要放一团棉花，防止加热时粉末状物质进入导管，堵塞导管； 给固体加热时试管口要略向下倾斜，以防冷凝水倒流使试管炸裂，图示的错误是试管口向上倾斜，会造成冷凝水倒流导致试管炸裂； （3）根据实验1、2的操作可知，氧气集满后，木条复燃，为了确保氧气更为纯净，可以当木条复燃后，继续再通一段时间氧气，这样可以使氧气充分集满逸出，保证氧气纯度，提高体积分数延长氧气收集的时间，可使氧气的体积分数提高； （4）排水法收集氧气时，水蒸气会进入，造成此时内部气体混有水蒸气，氧气体积分数达不到100%。 科学探究题 19．小月同学上体育课摔伤，在体育室用“双氧水”（过氧化氢溶液）清洗伤口时，发现过氧化氢溶液滴到水泥地板上，有大量气泡产生。 提出问题：小月联想到自己曾经用二氧化锰作过氧化氢溶液的催化剂，水泥块能否作过氧化氢溶液分解的催化剂呢？于是他到建筑工地取回一些小水泥块，进行以下探究。 猜想：水泥块能作过氧化氢分解的催化剂。 实验验证： （1） 实验步骤 实验现象 实验结论 实验一 将带火星的木条伸入装有过氧化氢溶液的试管中 木条不复燃 实验二 在装有水泥块的试管中加入过氧化氢溶液，然后将带火星的木条伸入试管中 、 水泥块能加快过氧化氢溶液的分解速率 结论：水泥块能加快过氧化氢溶液的分解速率，故水泥块是过氧化氢分解的催化剂。 讨论与反思： （2）小冰同学认为：仅凭上述两个实验还不能证明水泥块为过氧化氢分解的催化剂，他觉得需要增加下列一个实验，探究 。 （3）实验三步骤：①准确称量水泥块质量为2g；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、干燥、称量，水泥块的质量为 。 （4）但老师指出：要证明小月的猜想，小冰的补充实验还是不足够，需要再补充一个探究实验，写出实验的步骤、现象和结论：步骤 ，现象 ，结论 。 （5）通过补充实验，证明水泥块能作过氧化氢分解的催化剂，请你写出过氧化氢溶液和二氧化锰混合发生反应的文字表达式： 。该反应基本类型是 。 【答案】（1） 常温下过氧化氢溶液分解缓慢 产生大量的气泡 带火星的木条复燃 （2）水泥块的质量在化学反应前后是否发生改变 （3）2g （4） 取实验三得到的水泥块放入试管中，加入适量的过氧化氢溶液，再把带火星的木条伸入试管中 产生大量的气泡，带火星的木条复燃 水泥块的化学性质在化学反应前后没有改变 （5） 分解反应 【解析】（1）实验一：将带火星的木条伸入装有过氧化氢溶液的试管中，木条不复燃，说明常温下过氧化氢溶液分解缓慢； 实验二：在装有水泥块的试管中加入过氧化氢溶液，然后将带火星的木条伸入试管中，观察到产生大量的气泡，带火星的木条复燃，说明水泥块能加快过氧化氢溶液的分解速率； （2）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做催化剂。仅凭上述两个实验还不能证明水泥块为过氧化氢分解的催化剂，他觉得需要增加下列一个实验，根据实验三的操作步骤，可知探究水泥块的质量在化学反应前后是否发生改变； （3）实验三步骤：①准确称量水泥块质量为2g；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、干燥、称量，水泥块的质量为2g；说明水泥块的质量在反应前后不变； （4）但老师指出：要证明小月的猜想，小冰的补充实验还是不足够，需要再补充一个探究实验，探究水泥块的化学性质在化学反应前后是否发生改变，实验步骤为取实验三得到的水泥块放入试管中，加入适量的过氧化氢溶液，再把带火星的木条伸入试管中，观察到产生大量的气泡，带火星的木条复燃，说明水泥块的化学性质在化学反应前后没有改变； （5）通过补充实验，证明水泥块能作过氧化氢分解的催化剂，过氧化氢溶液在二氧化锰的催化下分解生成氧气和水，发生反应的文字表达式为，该反应是一种物质生成两种物质，该反应基本类型是分解反应。 20．关于催化剂的研究是一项重要的课题，某小组开展了“探究催化剂的奥秘”项目式学习。 任务一：认识催化剂 【小组讨论】 （1）催化剂在化工生产中起着重要作用，下列说法正确的是_______(填字母)。 A．不加入催化剂化学反应就不能发生 B．在化学反应前后催化剂的化学性质不发生改变 C．用作催化剂的物质不可能是其他反应的反应物或生成物 任务二：探究催化剂 【查阅资料】 氧化铜也可以作为过氧化氢分解的催化剂。 【进行实验】 称量氧化铜，取的过氧化氢溶液于试管中，进行如图所示实验。 【分析交流】 （2）填写下列表格。 步骤①现象 步骤⑥结果 步骤⑦现象 实验结论 试管中有极少量气泡产生，带火星的木条没有复燃 称得氧化铜的质量为 氧化铜是过氧化氢分解反应的催化剂 （3）写出该反应的符号表达式 。 任务三：探究催化剂的催化效果 【进行实验】 在两支试管中分别加入的过氧化氢溶液，一支加入二氧化锰，另一支加入氧化铜按图1所示装置分别进行实验、实验时倾斜锥形瓶使过氧化氢溶液与催化剂完全接触，测得相同条件下瓶内气压随时间的变化如图2所示。 【反思评价】 （4）对比分析图2中的 (填字母)点，可知化学反应速率与催化剂的种类有关。 （5）上述实验得到的结论是 。 （6）请从催化剂的角度解释在实验过程中，上述两个反应虽化学反应速率不同，但完全反应后两个装置内压强相同的原因是 。 【答案】（1）C （2） 0.2g 带火星的木条复燃 （3） （4）ac/bd （5）在相同条件下，二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果比氧化铜好（合理即可） （6）过氧化氢溶液浓度体积相同，完全反应后产生的氧气的量相同，故压强相同（合理即可） 【解析】（1）A、催化剂能改变其他物质的化学反应速率，不加入催化剂化学反应也能发生，该选项说法错误； B、催化剂在化学反应前后质量和化学性质不变，但物理性质可能会发生改变，该选项说法错误； C、用作催化剂的物质也可能是其他反应的反应物或生成物，比如二氧化锰是过氧化氢分解制氧气的催化剂，也是高锰酸钾分解反应的生成物，该选项说法正确； 故选C； （2）氧化铜是过氧化氢分解反应的催化剂，而催化剂在化学反应前后质量和化学性质不变；所以步骤⑥结果称得氧化铜的质量为0.2g； 步骤⑦重复实验，加入氧化铜后过氧化氢快速分解产生氧气，会使带火星的木条复燃 （3）过氧化氢在催化剂作用下生成水和氧气，反应的符号表达式为：； （4）对比图2中a、c点，产生相同体积气体所需时间不同或b、d点时间相同，产生气体体积不同，可知化学反应速率与催化剂的种类有关； （5）从图 2 可知，在相同时间内，加入二氧化锰的锥形瓶内气压上升更快，说明产生氧气的速率更快，即二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果比氧化铜好； （6）催化剂只能够改变反应速率，不能改变生成气体的多少，最终完全反应后生成气体的量相等，因此完全反应后两个装置内压强相同。 21．某兴趣小组同学对过氧化氢分解的实验进行如下探究。 （1）探究过氧化氢溶液的浓度对分解速率的影响，实验数据记录如表： 实验序号 过氧化氢溶液质量 过氧化氢溶液浓度 MnO2质量 相同时间内产生O2的体积 I 50.0g 1% 0.1g 9mL Ⅱ 50.0g 2% 0.1g 16mL Ⅲ 50.0g 4% 0.1g 31mL ①根据实验数据分析，得出结论 。 ②你认为影响过氧化氢分解速率的因素还可能有 （写一条）。 ③过氧化氢溶液分解反应的文字表达式是 。 ④下图中可用于测量O2体积的装置是 （填标号）。 （2）探究MnO2的用量对过氧化氢溶液分解速率的影响。 实验如图甲所示，分别用不同质量的MnO2与等体积的3%H2O2溶液混合反应。在等温条件下，产生氧气体积与装置内压强成正比（反应放热忽略不计）。图乙是用压强传感器连接电脑绘制的实验过程中装置内的压强变化曲线图。 ①根据图乙分析，得出的结论是 ； ②下图是分别用0.1克MnO2与不同体积的H2O2溶液混合反应过程中，压强传感器连接电脑绘制的装置内的压强变化曲线图，可以得出的结论是 。 【答案】（1） 在其他条件相同时，过氧化氢溶液浓度越大，分解速率越快 温度（或催化剂的种类等 ） c （2） 在一定范围内，二氧化锰的用量越多，过氧化氢溶液分解速率越快 在二氧化锰质量相同的情况下，过氧化氢溶液体积越大（或过氧化氢的量越多 ），过氧化氢溶液分解产生氧气的量越多 【解析】（1）①从表格数据看，过氧化氢溶液质量和MnO2质量相同，随着过氧化氢溶液浓度从1%增大到4% ，相同时间内产生O2的体积逐渐增多，说明分解速率加快，则结论是：在其他条件相同时，过氧化氢溶液浓度越大，分解速率越快。 ②影响化学反应速率的因素通常有温度、催化剂等，温度升高一般会加快反应速率；不同种类的催化剂对过氧化氢分解速率的催化效果可能不同。 ③过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下分解生成水和氧气，文字表达式为：。 ④测量O2体积利用排水法，氧气密度比水小，应从短管进入，将水从长管排出到量筒中，排出水的体积就是氧气的体积，所以选 c。 （2）①从图乙可知，在等温条件下，MnO2质量越大，相同时间内装置内压强越大，因为产生氧气体积与装置内压强成正比，说明氧气产生速率越快，即过氧化氢溶液分解速率越快，故填：在一定范围内，二氧化锰的用量越多，过氧化氢溶液分解速率越快。 ②从图中可看出，MnO2质量都是0.1克时，过氧化氢溶液体积越大（从2毫升到6毫升 ），装置内最终压强越大，说明产生氧气的量越多，结论是：在二氧化锰质量相同的情况下，过氧化氢溶液体积越大（或过氧化氢的量越多 ），过氧化氢溶液分解产生氧气的量越多。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $$