2.3制取氧气（第1课时氧气的制取方法分解反应）讲义---2025-2026学年九年级化学人教版（2024）上册

课题3　制取氧气 第1课时　氧气的制取方法　分解反应 一、氧气的制取方法 1.自然界：　植物的光合作用　（化学变化）。 2.工业上：　分离液态空气法　（物理变化）。 原理：利用N2和O2的　沸点　不同 空气液态空气储存在蓝色钢瓶中 3.实验室（化学变化） (1)高锰酸钾制氧气的符号表达式：　KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑　。 高锰酸钾为暗紫色固体。 (2)过氧化氢溶液制氧气的符号表达式：　H2O2H2O＋O2↑　（填写化学方程式）。 现象：　产生大量气泡　。 思考：以上两个反应有哪两个共同点？ 反应物只有一种，生成物有多种。 二、分解反应 定义：由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应 特征：“一变多”　A→B＋C＋…＋M 化合反应和分解反应都属于四大基本反应类型 三、催化剂 1.定义：在化学反应里能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。 “一变”：　改变反应速率　（改变≠加快）。 “两不变”：　质量和化学性质不变　。 2.注意： (1)催化剂在反应前后的化学性质不变，物理性质可能改变。如：用过氧化氢和二氧化锰颗粒反应，反应结束后，二氧化锰颗粒在液体中会分散成粉末，形状大小发生了改变，所以物理性质也随之改变。 (2)催化剂只改变反应速率，不改变产物的质量。 (3)催化剂也参与了反应。 (4)许多反应不需要催化剂，反应也能发生。有的反应催化剂可以有多种。 比如：过氧化氢分解可采用的催化剂有：二氧化锰、氧化铁、氯化铁、硫酸铜等。 3.实验探究：如何证明MnO2是H2O2分解制氧气的催化剂？ (1)在试管中加入2 mL 5% H2O2溶液，把带火星的木条伸入试管。 实验现象 无现象 实验分析 H2O2溶液自身很难分解 (2)向上述试管中加入少量MnO2，把带火星的木条伸入试管。 实验现象 产生大量气泡，带火星的木条复燃 实验分析 MnO2能加快H2O2分解 (3)待上述试管中无气泡产生时，重新加入H2O2溶液，把带火星的木条伸入试管；多次重复操作本步骤。 实验现象 再次产生大量气泡，带火星的木条再次复燃 实验分析 MnO2的化学性质不变 思考：要证明MnO2是催化剂，需要证明　MnO2的质量不变　。 MnO2既不是反应物也不是生成物，只是一种催化剂，是一个反应条件，所以MnO2写在横线的上方。 硫酸铜溶液也能催化H2O2的分解，写出发生反应的符号表达式为　H2O2H2O＋O2↑　。 1.概念判断与辨析。 (1)工业制氧气属于物理变化。(　√　) (2)反应前后质量没有发生改变的物质是催化剂。(　×　) (3)化学反应都需要催化剂才能反应。(　×　) (4)5%的过氧化氢溶液属于纯净物。(　×　) (5)高锰酸钾分解后得到的固体是混合物。(　√　) 2.（重庆北碚区校级期中）下列反应中，属于分解反应的是(　C　) A．锌＋稀盐酸→氢气＋氯化锌 B．氨＋氯化氢→氯化铵 C．碳酸水＋二氧化碳 D．甲醇＋氧气水＋二氧化碳 3.下列对催化剂的描述正确的是(　D　) A．能加快化学反应速率的物质是催化剂 B．没有催化剂化学反应不能发生 C．二氧化锰只能做氯酸钾分解反应的催化剂 D．在化学反应后其化学性质不变 4.如图关于工业上“分离液态空气法”制氧气，说法中错误的是(　D　) A．此方法制氧气的原料来源广泛 B．该分离过程是物理变化 C．说明液氧比液氮沸点高 D．该液体物质是纯净的氧气 A.该方法是利用分离液态空气获得氧气，空气来源广泛，说法正确；B.该分离过程，是利用液氮和液氧沸点的不同，将其分离，无新物质生成，属于物理变化，说法正确；C.分离液态空气时，氮气先分离出来，说明液氧比液氮沸点高，说法正确；D.该液体物质是由氧气、稀有气体等混合而成，属于混合物，说法错误。 5.过氧化氢制氧气的实验中，下列图像及描述正确的是(　B　) A．随时间增加，氧气生成量不断增多 B．反应中二氧化锰质量不变 C．有催化剂时，收集到的氧气量更多 D．反应中二氧化锰质量减少 A.分解过氧化氢制氧气，当过氧化氢完全分解后，氧气不会再继续增多，故错误；B.二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂，质量和化学性质在反应前后不会发生改变，故正确；C.二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂，不会影响生成氧气的质量，故错误；D.二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂，质量和化学性质在反应前后不会发生改变，故错误。 6.（科学思维）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(　B　) 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 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。 7.下列关于实验室制取氧气的说法中正确的是(　C　) A．实验室制取氧气的方法都要用到催化剂 B．高锰酸钾中含有氧气，加热即可放出 C．实验室制取氧气发生的都是分解反应 D．过氧化氢和二氧化锰混合制得氧气的质量与二氧化锰的质量有关 A.氯酸钾和过氧化氢制氧气时需要用催化剂，而加热高锰酸钾制氧气时不需要催化剂，错误；B.高锰酸钾中不含有氧气，含有氧元素，高锰酸钾受热时能够分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，错误；C.氯酸钾在二氧化锰的催化作用下加热生成氯化钾和氧气；过氧化氢在催化剂二氧化锰的催化作用下，分解生成水和氧气；高锰酸钾受热时能够分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气；实验室制取氧气都是“一变多”，均为分解反应；正确；D.过氧化氢溶液和二氧化锰混合制得氧气的质量与二氧化锰的质量无关，因为催化剂只改变化学反应的速率，不影响生成氧气的质量，错误。 8.空气经除尘、除去二氧化碳和水蒸气后，进行如图所示操作。下列说法正确的是(　A　) A.氮气的沸点比氧气低 B．100 g空气含21 g氧气 C．将空气液化选择降温比加压更节能 D．液态空气汽化过程放热 A.由氮气先从液态空气中汽化可知，氮气的沸点比氧气低，说法正确；B.氧气约占空气体积的21%，即100 L空气含21 L氧气，说法错误；C.空气是极不易液化的气体，必须具备低温技术和设备，使它们达到它们各自的临界温度以下，而后再用增大压强的方法使其液化，说法错误；D.液态空气汽化过程吸热，说法错误。 9.多种物质都可催化过氧化氢分解，如MnO2，CuSO4等，小云探究漂白液（主要成分是NaClO和NaCl），FeCl3、K2SO4能否催化过氧化氢分解。 (1)MnO2催化过氧化氢分解的符号表达式是　2H2O22H2O＋O2↑　。 (2)如下图所示，分别向三支试管中多次加入5%过氧化氢溶液，每次2 mL，如有气泡产生，则将　带火星木条　伸入试管，检验是否有氧气生成。结果如下表： 研究对象 第1次 第2次 第3次 第4次 漂白液 大量气泡 较多气泡 少量气泡 无气泡 FeCl3溶液 较多气泡 较多气泡 较多气泡 较多气泡 K2SO4溶液 　无气泡　 / / / 实验结论 i.实验中产生的气体都是氧气 （查阅得知：NaClO＋H2O2===O2↑＋NaCl＋H2O） ii.K2SO4不能催化过氧化氢分解。 iii.　FeCl3　可能是过氧化氢分解的催化剂。 iv.…… (3)下列物质中，也可能是过氧化氢分解的催化剂的是　AB　（填字母）。 A.CuCl2 B．Fe2(SO4)3 C．Na2SO4 D．KCl (1)过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成水和氧气：2H2O22H2O＋O2↑。(2)检验氧气用带火星的木条，木条复燃，说明是氧气；题中给出信息：K2SO4不能催化过氧化氢分解，因此加入硫酸钾溶液，实验现象为无气泡；iii.根据题中信息，加入氯化铁后，产生较多气泡，且过氧化氢的量增大，并不会改变产生气泡的量，说明不是氯化铁和过氧化氢反应，而是起到了催化剂作用。(3)根据题意，CuSO4可以作催化剂，当加入硫酸钾后并不产生气泡，说明起到催化剂作用的是铜离子而不是硫酸根离子，因此A符合题意；同时可以分析得出铁离子可以作催化剂，因此硫酸铁可以作催化剂，故选AB。 10.5 mL 5% H2O2溶液中加入少量橙红色重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液，发现产生大量气泡，溶液变为绿色(Cr3+)后又迅速变为淡橙红色，伸入带火星木条，木条复燃，下列推测错误的是(　B　) A．若重铬酸钾质量和化学性质反应前后不变，则为催化剂 B．催化剂不能参与化学反应 C．产生气泡变快可能是重铬酸钾和H2O2反应造成的 D．可能是反应生成了水稀释重铬酸钾，导致其溶液颜色变淡 A.若重铬酸钾能够改变过氧化氢分解速率，且重铬酸钾的质量和化学性质反应前后不变，则重铬酸钾为该反应的催化剂，正确；B.由题干可知重铬酸钾参与了反应，只不过反应后期又再次生成了重铬酸钾，错误；C.由题意可知加入重铬酸钾的过氧化氢，产生了Cr3+，同时伴随着大量气泡产生，因此产生气泡变快可能是重铬酸钾和H2O2反应造成的，正确；D.过氧化氢分解产生水，可能是水稀释重铬酸钾，导致其溶液颜色变淡，正确。 11.下列图像对应关系正确的是(　A　) A.木炭在充足氧气中燃烧 B.加热一定质量的KMnO4 C.测定空气中O2的含量 D.H2O2溶液分解 A.木炭燃烧生成二氧化碳，完全反应后固体质量变成0，故选项A正确；B.高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应前二氧化锰质量是0，故选项B错误；C.氧气约占空气总体积的五分之一，最终装置中的气体体积减小约五分之一，故选项C错误；D.过氧化氢分解生成水和氧气，随着反应进行，不断产生氧气，故选项D错误。 12.过氧化氢溶液分解反应的催化剂很多。化学兴趣小组的同学设计如下四组实验，比较两种物质的催化效果，其中观察效果较差的是(　C　) A．第一组同时实验，观察比较反应过程中两个气球体积的变化快慢 B．第二组同时实验，观察比较反应过程中两者产生气泡的快慢 C．第三组分两次实验，看木条是否能复燃 D．第四组分两次实验，比较收集一定体积的气体所需要的时间 A.第一组同时实验，分解速率快，生成氧气的速率快，装置内压强增加得快，气球胀大得快，故观察比较反应过程中两个气球体积变化的快慢，可以比较出两种物质的催化效果，易观察效果；B.第二组同时实验，分解速率快，生成氧气的速率快，生成氧气会产生气泡，故观察比较反应过程中两者产生气泡的快慢，可以比较出两种物质的催化效果，易观察效果；C.第三组分两次实验，木条可能都会复燃，由此无法比较出两种物质的催化效果，不易观察效果；D.第四组分两次实验，比较收集一定体积的氧气所需时间，时间短，说明催化效果好，可以比较出两种物质的催化效果，易观察效果。 13.小云对氯酸钾分解反应的催化剂进行研究，在相同的加热条件下，用如图装置完成表中实验：已知：KClO3KCl＋O2↑ 编号 实验1 实验2 实验3 实验4 氯酸钾质量/g 5 5 5 5 催化剂 － 二氧化锰 氧化铁 氯化钾 催化剂质量/g － 0.5 0.5 0.5 收集50 mL氧气所需时间/s 171 49 58 154 (1)设置实验1的目的是　作为对照组　对比实验。 (2)表中所列3种催化剂的催化效果最佳的是　二氧化锰（或MnO2）　。 (3)由实验1和实验4可知，氯化钾　有　（填“有”或“无”）催化作用。维持加热条件不变，用实验1再继续收集50 mL氧气，所需时间明显少于171 s，解释原因：　氯酸钾分解产生氯化钾，而氯化钾可以催化氯酸钾的分解，由此使得收集氧气时间明显减少　。 (4)要比较氯酸钾分解反应中不同催化剂的催化效果，除了测量收集50 mL氧气所需时间外，还可以测量相同时间内　收集到的氧气体积量　。 (1)实验1是对照组，实验2、3、4是实验组，根据实验组和对照组收集氧气的时间差异来判断所加物质是否有催化作用，故设置实验1的目的是作为对照组，以消除无关变量对实验结果的影响，增强实验结果的可信度。(2)通过上表数据可知，实验2收集氧气的时间最短，故说明催化效果最佳的是二氧化锰。(3)观察实验1和实验4表中数据可知，实验4收集氧气时间154 s<171 s，故说明氯化钾具有促进氯酸钾分解的能力；氯酸钾分解产生氯化钾，而氯化钾可以催化氯酸钾的分解，由此使得收集氧气时间明显减少。(4)要比较氯酸钾分解反应中不同催化剂的催化效果，还可以比较相同时间内生成的氧气的量，其思路是比较生成物的生成速率。 学科网（北京）股份有限公司 $$