2.3 氧气的制备 第1课时 氧气的工业制法 过氧化氢制氧气 课件-2025-2026学年九年级化学沪教版(2024)上册

第 1 课时 氧气的工业制法 过氧化氢制氧气 沪教版·九年级化学 第 3 节 氧气的制备 1 1. 能认识工业制取氧气的思路和方法； 2. 能运用化学原理设计氧气的实验室制备方案； 3. 初步学习氧气制备的试验操作。 学习目标 在医疗和工业等方面需要大量的氧气，大家知道这些氧气是如何获取的吗？ 新课导入 从空气中分离出氧气 知识点1 新课探究 已知在 1.01×105 Pa 时，氧气的沸点为 -183℃，氮气的沸点为 -196℃。请和同学讨论并设计从上述气体混合物中获取氧气的方案。 交流讨论 工业制氧气：分离液态空气法 空气 除尘净化 除去二氧化 碳和水蒸气 洁净空气 低温 液态空气 升温 氮气 氧气 沸点低-196℃ 沸点较高-183℃ 步骤： 原理： 利用氮气和氧气的沸点不同 物理变化 技术设计 空气是工业上制取氧气价廉易得的原料，但上述过程需消耗大量的能量，制得的氧气的储存和运输也不方便。随着科学技术的进步，工业制氧气的方法也有了新的发展。请你查阅资料并与同学交流，提出一种制取氧气的新思路、新工艺。 拓展视野 制氧新方法 气体膜分离技术是利用不同种类的气体分子在通过特定薄膜时渗透速率不同的性质，从而达到分离的目的。渗透速率大的气体穿透薄膜而得到富集，渗透速率小的气体则被截留。使用膜分离制氧机时，空气透过特定薄膜，氧气和氮气在膜的两侧分别富集。 空气 氧气 其他气体 压缩机 汽水分离器 空气干燥 过滤装置 膜分离组件 物理变化 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；在减压条件下,分子筛将所吸附的氮气、二氧化碳气体排放回空气中,再加压又可继续吸附空气中的氮气、二氧化碳气体以获得氧气。 物理变化 例1 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 A 过氧化氢制氧气 知识点2 纯过氧化氢是淡蓝色的黏稠液体，其水溶液俗称“双氧水”，为无色透明液体。 过氧化氢的稳定性较差，在低 温时会缓慢分解成水和氧气，但分 解速度较慢。加热至153℃以上能剧 烈分解，并放出大量的热。二氧化锰 及许多重金属离子如铁、锰、铜等离 子存在时，对其分解起催化作用。 气体发生装置 固体加热型 固液常温型 （1）常温下反应，不需要加热（操作简便） （2）可以控制反应速率 优点 气体收集装置 难溶于水且不与水发生反应的气体 密度大于空气的气体 密度小于空气的气体 检验氧气的方法：将带火星的木条放在瓶口，看是否复燃。 排水法 向上排空气法 向下排空气法 氧气能使带火星的木条复燃，实验室中常利用带火星的木条检验氧气； 氧气的检验 向上排空气法 排水法 图示 操作 将带火星的木条放到集气瓶口，若木条复燃，说明氧气已收集满 集气瓶口有大气泡向外冒出时,说明氧气已收集满 氧气的验满 观察思考 （1）利用右图的实验装置，将少量的二氧化锰加入锥形瓶中，再将适量的双氧水（约 5% 的过氧化氢溶液）装入分液漏斗，将双氧水滴入锥形瓶中，观察实验现象； 实验内容 （2）收集一瓶气体，将带火星的木条伸入集气瓶中，观察实验现象； （3）待气体不再产生时，再滴加适量的双氧水至锥形瓶中，观察实验现象。 实验步骤 观察到的现象 （1） （2） （3） 带火星的木条复燃 导管口有气泡冒出 实验现象 导管口有气泡冒出 实验结论 过氧化氢 水 + 氧气 二氧化锰 H2O2 H2O O2 在实验中，加入的二氧化锰起什么作用？收集氧气时要注意什么问题？ 二氧化锰起催化作用；收集氧气时，要等导管口的气泡连续均匀冒出再把导管口伸入集气瓶。 研究表明，在过氧化氢制取氧气的反应中，加入二氧化锰能加速过氧化氢的分解。在反应前后，二氧化锰的质量保持不变，化学性质也没有发生变化。 这种在化学反应中能增大化学反应速率，但本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生变化的物质称为该反应的催化剂。 知识拓展：影响化学反应速率的因素：温度、催化剂、反应物浓度、反应物间的接触面积等。 催化剂的特点 特点 一“变” 两“不变” 本身的质量不变 本身的化学性质不变 增大化学反应速率 例2 双氧水制取氧气时，忘记加二氧化锰，其结果是（ ） A.不放出氧气 B.放出氧气速率慢 C.放出氧气总量会减少 D.放出氧气总量更多 B 1. 如图是用过氧化氢溶液制取氧气的相关示意图，其中正确的是( )。 B A. 制备 B.收集 C.验满 D.放置 随堂练习 2. 过氧化氢溶液俗称双氧水。向一定浓度的过氧化氢溶液中加一些二氧化锰，立即产生氧气，下列说法正确的是（ ） A.过氧化氢中含有水和氧气 B.过氧化氢使二氧化锰分解产生氧气 C.反应物有过氧化氢和二氧化锰，不属于分解反应 D.二氧化锰促进过氧化氢分解出氧气和水 D 3.催化剂在化学反应前后：①质量变少；②质量不变；③化学性质改变；④化学性质不变；⑤二氧化锰可以作为各种化学反应的催化剂：在上述说法中正确的是（ ） A.①和③ B.②和④ C.④和⑤ D.②和③ B 4. 二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂。其实，在日常生活中有很多物质都可以作为过氧化氢分解的催化剂。请你查阅资料，在老师的指导下，通过实验探究等方法寻找更多可以加快过氧化氢分解的物质。 【选自教材P57 练习与实践 第6题】 26 提示：能催化双氧水分解的物质除二氧化锰外还有氧化铁、氯化铜、新鲜动物肝脏及红砖粉末等。 课堂小结 工业制氧气：①分离液态空气法 ②气体膜分离制氧 ③分子筛制氧 过氧化氢制氧气： $$工业制氧气分离液态空气法将空气通过过滤器，可以除去空气中的灰尘，再经压缩机加压，接着在制冷装置中用液氮冷却，压缩的冷空气经膨胀变成零下200度的液体，空气进入精馏塔中，然后慢慢加热。当温度升高到0下196度时，达到氮气的沸点，氮气被分离出来继续升温。当温度达到0下186度时，氩气被分离出来。当温度达到0下183度时，达到氧气的沸点，氧气被分离出来，分离出的氧气被装在天蓝色的钢瓶中。由以上我们可以得出，分离液态空气法制氧气的过程属于物理变化，利用的是氮气和氧气的沸点不同来进行分离。