2.3制取氧气讲义---2025-2026学年九年级化学人教版（2024）上册

第二单元 空气和氧气 课题3 制取氧气 5 学科网（北京）股份有限公司 知识点1 氧气的实验室制法 1. 加热高锰酸钾制取氧气 （1）实验药品：高锰酸钾（暗紫色固体） （2）实验原理： 高锰酸钾锰酸钾＋二氧化锰＋氧气 （3）实验装置 ①发生装置（固体加热型） 注意事项： ★ 高锰酸钾稍微加热就可以释放出氧气，但加热时常出现氧气流把粉末吹到导管中的现象，故用高锰酸钾制氧气时，要在试管口处放一团棉花，以防止高锰酸钾粉末进入导管，堵塞导管。 ★ 若反应物为固体和液体，且反应在常温下即可进行，则选用如图所示的固液常温型发生装置。 ②收集装置 选择依据：根据气体的密度和溶解性选择。 氧气不易溶于水，且不与水反应，可用“排水法”收集。导管伸到集气瓶口即可。 此方法收集的氧气“较纯净”。 氧气密度比空气的“略大”，且不与空气中的其他成分反应，可用“向上排空气法”收集。导管必须伸到集气瓶底部，以便排尽集气瓶内的空气。 此方法收集的氧气较干燥。 说明：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。 排水法——收集不易溶于水或难溶于水且不与水反应的气体。 （4）实验步骤 ①检查装置气密性 按“先下后上、从左到右”的顺序连接实验装置，将导管末端插入水中，双手紧握试管，观察到导管口有气泡产生，移开手后一段时间，导管中“会形成一段水柱”，则装置气密性良好。 ②将药品装入试管 将高锰酸钾平铺在试管底部，并在试管口放一团棉花，用橡胶塞塞紧试管。 ③把试管固定在铁架台上 固定试管，铁架台的铁夹夹在距试管口约1/3处，试管口略向下倾斜（防止药品中存在的水分受热后变成水蒸气，到管口遇冷形成水，流回试管底部，使试管炸裂）。 ④点燃酒精灯 点燃酒精灯，将酒精灯火焰在试管下方来回移动，先预热后集中加热，以防止试管因受热不均匀而炸裂。 ⑤收集氧气 待气泡连续且均匀地冒出后，开始进行收集。当瓶口有大气泡冒出时，证明氧气已集满。 注意：不能过早的收集，因为气体中混有空气，使收集到的氧气不纯。 ⑥撤离导管和熄灭酒精灯 收集氧气结束后，先将导管从水槽中撤出，再用灯帽盖灭酒精灯。 注意：如果先熄灭酒精灯，试管中的温度降低，压强减小，水沿着导气管进入试管，使试管因骤冷而炸裂。 （5）氧气的检验与验满 ①检验方法：将带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，证明收集到的气体是氧气。 ②验满方法： 排水法：集气瓶口处有连续均匀的大气泡冒出，证明已收集满。 向上排空气法：将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃，证明已收集满。 （6）氧气的存放 集满氧气的集气瓶应盖上玻璃片，正放桌面上。氧气的密度大于空气，正放可以减少气体逸出。 例1. 实验室用加热高锰酸钾的方法制取氧气的主要操作有：①装药品；②检查装置的气密性；③固定装置；④加热；⑤收集气体；⑥撤酒精灯；⑦从水槽中撤出导管。正确的操作顺序是( ) A. ②①③④⑤⑥⑦ B. ②①③④⑤⑦⑥ C. ①②③④⑤⑦⑥ D. ①②③④⑤⑥⑦ 答案：B 例2. 实验室可通过加热高锰酸钾固体制取氧气，下列实验操作正确的是( ) A. 组装好装置后，首先检查装置气密性； B. 加入药品后，直接将酒精灯火焰对准药品所在位置加热； C. 导管口有气泡冒出时，立即收集气体； D. 实验结束后，应先熄灭和移走酒精灯，再从水槽中移出导管。 解析：组装好装置后，首先要检查装置气密性。加入药品后，不预热而直接用酒精灯的火焰对准药品所在位置加热，试管可能会受热不均，引起试管炸裂。待导管口有气泡连续且均匀冒出时开始收集，不能一有气泡冒出就立即收集，否则收集到的氧气不纯。实验结束时，先把导管移出水面，再熄灭酒精灯，以防止水倒流导致试管炸裂。 例3. 小明在进行“氧气的实验室制取与性质探究”的实验时，发现制得的氧气不纯，可能的原因是( ) A. 用排水集气法收集气体时，氧气收集满后，将集气瓶拿出水面后再盖玻璃片； B. 用排水集气法收集气体时，集气瓶装满水； C. 用排水集气法收集气体时，有连续、均匀的气泡冒出时开始收集； D. 用向上排空气法收集时，导管插入集气瓶底部。 解析：用排水集气法收集气体时，氧气收集满后，将集气瓶拿出水面后再盖玻璃片会导致氧气逸出、有空气进入，从而使收集到的氧气不纯，A符合题意。 例4. 下列有关用高锰酸钾制取氧气的实验操作中，先后顺序正确的是( ) A. 收集氧气时，先将导管伸入装满水的集气瓶中，再点燃酒精灯； B. 加热时，先对试管进行预热，再对准药品部位进行加热； C. 组装仪器时，先将高锰酸钾装入试管，再检查装置的气密性； D. 实验完毕时，先熄灭酒精灯，再把导管移出水面。 解析：收集气体时，要等到气泡均匀、连续地冒出时才能开始收集，先将导管伸入装满水的集气瓶中，会收集到装置内的空气，导致收集到的气体不纯，A错误；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炸裂，B正确；组装仪器时，应先检查装置的气密性，再将高锰酸钾装入试管，以免装置漏气，造成试剂浪费，C错误；实验完毕时，应先把导管移出水面，再熄灭酒精灯，防止水倒吸，炸裂试管，D错误。 2. 加热氯酸钾和二氧化锰制取氧气 采用同样的装置，将高锰酸钾换成“氯酸钾”(白色固体)和“二氧化锰”(黑色固体)的混合物也可制取氧气。 注意：用氯酸钾制氧气的装置与高锰酸钾制氧气的装置相似，区别在于用氯酸钾制氧气的装置中，试管口不用放一团棉花。 实验原理： 例5. (双选题)实验室可用于氯酸钾制取氧气的装置组合是( ) A. ①④ B. ②③ C. ①⑤ D. ①③ 解析：实验室用氯酸钾制取氧气，属于固体加热制取气体，气体发生装置应该选择①；氧气的密度比空气的大，可以用向上排空气法收集，即选择装置③；氧气不易溶于水，可以用排水法收集，即选择装置⑤。所以，用氯酸钾制取氧气的装置组合是①③或①⑤。 3. 分解过氧化氢制取氧气 （1）实验药品：过氧化氢溶液(无色液体)、二氧化锰(黑色粉末)。 （2）实验原理：过氧化氢氧气＋水 （3）发生装置(固液常温型) 说明：由于过氧化氢溶液是液体，二氧化锰是固体，且反应不需要加热，常采用锥形瓶或试管作为反应容器，配单孔橡胶塞或双孔橡胶塞(一孔插入长颈漏斗或分液漏斗，另一孔插入导管)。 注意事项： ①对于固液常温型装置，药品加入的原则是“先固后液”； ②使用B装置时，要注意长颈漏斗的下端管口应伸入液面以下（液封），防止产生的气体从长颈漏斗逸出； ③使用C装置时，要检查分液漏斗的活塞是否漏水，漏斗末端“不能插入液面以下”。可以利用活塞控制滴加液体的速率，从而控制反应的速率，节约药品。 （4）实验步骤 ①检：检查装置的气密性。 如果使用分液漏斗，则先要关闭活塞，再按检查气密性步骤进行。 ②加：向锥形瓶中加入二氧化锰固体。 在此反应中，二氧化锰为催化剂。在加热高锰酸钾制取氧气的反应中，二氧化锰为产物。要注意区分。 ③塞：塞好带有分液漏斗(或长颈漏斗)和导管的双 孔塞。 ④滴：从分液漏斗(或长颈漏斗)加入过氧化氢溶液。 ⑤收：收集产生的气体。 （5）实验拓展 ①用如图的装置也能收集氧气。收集密度比空气大的气体，从端进；收集密度比空气小的气体，从端进。 ②相对于“高锰酸钾或氯酸钾和二氧化锰的混合物”制取氧气，实验室用“过氧化氢制取氧气”的优点是不需要加热，装置简单，操作方便，可随时添加液体药品，二氧化锰还可回收利用，无污染等。 例6. 实验室提供氯酸钾、过氧化氢溶液、二氧化锰、和高锰酸钾四种药品及下列仪器。 仪器⑤的名称为 ； 利用上述药品及仪器可以制取氧气，反应的文字表达式是： ，组装发生和收集氧气的装置，需要选择的最佳仪器是 (填序号)。 解析：仪器⑤的名称为铁架台。从题给仪器图示可以看出没有酒精灯，所以应选用过氧化氢制取氧气，反应的文字表达式为过氧化氢水+氧气，组装发生装置需要锥形瓶、双孔橡胶塞和长颈漏斗，组装收集氧气的装置，需要选择集气瓶(或集气瓶和水槽)，即①②⑥⑦或①②④⑥⑦ 知识点2 催化剂 1. 探究在不同的条件下，过氧化氢的分解速率 ①在试管中加入5mL 5%过氧化氢溶液，不加热，把带火星的木条伸入试管。 实验现象：带火星的木条不复燃； 实验分析：5%过氧化氢溶液在常温下分解很慢，放出的氧气少，不足以使带火星的木条复燃。 ②向上述试管中加入少量二氧化锰（0.5g），把带火星的木条伸入试管检验。 实验现象：有大量气泡冒出，带火星的木条复燃； 实验分析：二氧化锰加速了过氧化氢的分解，产生的氧气使带火星的木条复燃。 ③在刚才操作②的试管中，当不再产生氧气时，再加入过氧化氢溶液，把带火星的木条伸人试管检验； 实验现象：又有大量气泡产生，带火星的木条复燃； 实验分析：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作用，二氧化锰的化学性质在反应前后没有发生改变。 ④待实验的试管中不再产生气泡时，将试管内的固体剩余物过滤，并洗净、干燥、称量； 实验现象：实验后所得固体的质量为0.5g； 实验分析：二氧化锰在反应前后质量保持不变。 2. 催化剂和催化作用 ①催化剂（又叫触媒）：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。 ②催化剂的特点 催化剂的特点可概括为“一变”“两不变”。 “一变”是指催化剂能改变其他物质的化学反应速率，这里的“改变”包括加快和减慢，即有的催化剂能加快化学反应速率，有的催化剂能减慢化学反应速率； “两不变”是指催化剂的“质量”和“化学性质”在反应前后没有改变。但“物理性质”可能改变。 ③催化作用：催化剂在化学反应中所起的作用。 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，生产化肥、农药、化工原料等都要使用催化剂。 重要说明： ①催化剂是针对具体反应而言的，不能单独说某种物质是催化剂。如：二氧化锰是过氧化氢分解反应的催化剂，但在加热高锰酸钾的反应中却是“生成物”； ②催化剂只能改变化学反应的速率，不能改变生成物的质量； ③同一个化学反应，可能有多种不同的催化剂。如：除了二氧化锰外，硫酸铜、氧化铜、氧化铁等物质对过氧化氢的分解也具有催化作用。 例7. 下列关于催化剂的说法中正确的是( ) A. 用过氧化氢制氧气时，加入催化剂可使生成氧气的质量增加； B. 催化剂必须加快其他物质的反应速率； C. 二氧化锰只能用作催化剂； D. 加入催化剂，过氧化氢发生分解反应的速率增大。 解析：催化剂在化学反应中能加快或减慢其他物质的反应速率，而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有改变。不影响生成物(量)的多少，二氧化锰也能做生成物，例如高锰酸钾分解后的产物。答案：D 例8. 实验室用过氧化氢制氧气的实验中应加入少量二氧化锰。下列说法中正确的是（　　） A．只有二氧化锰能作过氧化氢分解的催化剂； B．二氧化锰只能作过氧化氢分解的催化剂； C．加入二氧化锰可以增加过氧化氢分解产生氧气的质量； D．二氧化锰在反应前后中的质量和化学性质都没有发生改变。 解析：硫酸铜溶液、氧化铁也能作过氧化氢分解的催化剂，A项错误；二氧化锰也可以作其它物质反应的催化剂，如氯酸钾分解制取氧气，故B项错误；催化剂只能改变化学反应速率，但对生成物的质量无影响，故C项说法错误；答案：D 例9. 某研究小组发现，将适量淀粉放入过氧化氢溶 液中，过氧化氢溶液的分解速率加快。对于此现象，该小组同学进行了如下探究： 【提出问题】淀粉能否作过氧化氢分解的催化剂？ 【作出猜想】淀粉能作过氧化氢分解的催化剂。 【实验验证】 ①请完善下面表格 答案：能; 质量; 化学性质. 【实验拓展】 该小组继续设计实验对比淀粉与二氧化锰的催化效果，均以生成25 mL氧气为准，其他可能的影响因素忽略不计，相关数据见表。 ②上述实验中“待测数据”是指 若x>y，则可得出的结论是 ③某同学认为，过氧化氢溶液的浓度也会影响分解速率，请你设计一个实验方案证明他的猜想： 答案：生成25 mL氧气所需的时间；二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果比淀粉好；取两支试管，分别加入20 mL 3%过氧化氢溶液、20mL 5%过氧化氢溶液，再分别加入0.5g二氧化锰，测量并记录反应生成25mL氧气所需的时间。 知识点3 分解反应 1. 定义：由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应叫做分解反应。 2. 表达式：AB＋C+…… 3. 实例 过氧化氢氧气＋水 高锰酸钾锰酸钾＋二氧化锰＋氧气 4. 分解反应与化合反应的比较 都是化学反应的基本反应类型（化合、分解、置换和复分解）。二者属于并列关系。 例10. 下列反应，既不属于分解反应，也不属于化合反应的是( ) A. 水氧气＋氢气 B. 酒精＋氧气二氧化碳＋水 C. 氧化汞汞＋氧气 D. 红磷+氧气五氧化二磷 答案：B 例11. 我们可以利用如图所示的三种关系对某些知 识进行归纳，下列归纳和总结的关系，正确的是( ) A. 混合物和纯净物：交叉关系 B. 氧化反应和化合反应：并列关系 C. 分解反应和化合反应：交叉关系 D. 空气和稀有气体：包含关系 解析：混合物和纯净物是并列关系，氧化反应和化合反应是交叉关系，分解反应和化合反应是并列关系，空气和稀有气体是包含关系。答案：D 知识点4 氧气的工业制法 分离液态空气法 ①原理：利用液态空气中液氮（沸点－196℃）和液氧（沸点－183℃）的沸点不同，通过升温分离制取氧气。 ②过程 在低温条件下加压，使空气转变为液态，然后升温。由于液态氮的沸点比液态氧的沸点低，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。 说明：该过程没有其他物质生成，为物理变化。 例12. 工业上用 的方法制氧气，在低温 加压的情况下，使空气转变为液体，根据液氧和液氮的沸点不同， 首先从液态空气中蒸发出来。这种方法制取的氧气属于 (填“纯净物”或“混合物”)。 解析：工业上制氧气采用分离液态空气法。在低温条件下加压，使空气转变为液态，然后蒸发。因为液态氮的沸点比液态氧的沸点低，因此氮气首先从液态空气中蒸发出来，剩下的主要是液态氧。在整个过程中没有新物质生成，属于物理变化。工业上制得的氧气中除含氧气外还含有其他杂质，属于混合物。 中考真题训练 1. 下面是实验室制取气体的发生装置与收集装置。 ⑴写出仪器名称：I ,Ⅱ ⑵实验室可用二氧化锰与过氧化氢溶液制取氧气。若要较好地控制产生氧气的速率，应选用装置 (填编号) 其原因是 ⑶用D装置收集氧气时，正确的操作顺序为 a. 将导管伸入集气瓶口，气体进入瓶中 b. 将装满水的集气瓶倒置在水槽中 c. 当气体收集满时，用毛玻璃片盖上瓶口，将集气瓶移出水面放置 ⑷若用E装置采用排空气法收集氧气，气体应从 （填“a”或“b”）端通入。 解析：⑴由图示可知，Ⅰ是试管，Ⅱ是锥形瓶；⑵选用装置C的原因是分液漏斗能控制加入液体的量来控制反应的速率；⑶ D装置属于排水法收集氧气，应先将装满水的集气瓶倒置在水槽中，当气泡均匀连续放出时将导管伸入集气瓶口，气体进入瓶中，当气体收集满时，用毛玻璃片盖上瓶口，将集气瓶移出水面放置，所以正确的操作顺序为bac；⑷若用E装置采用排空气法收集氧气，由于氧气的密度比空气略大，气体应从b端入。 2. 如图是实验室制取气体的常用装置，回答问题。 (1)写出标号仪器的名称：① 答案：集气瓶 (2)小林同学查阅资料后，想通过加热氯酸钾和二氧化锰的固体混合物制取较纯净的氧气，装置A～E中，他应选择的制取装置是 （填序号）。 解析：该反应需要加热，发生装置应选A，用排水法收集的氧气较为纯净，故应选择的制取装置是AE。 (3)小安同学想用一定质量的高锰酸钾制取氧气，并通过排水量测定所收集到的氧气体积，她选用了装置AFG。请你帮她完成下列分析过程。 ①小安在实验过程中发现装置F中的水变成了红色，推测原因可能是： 解析：①试管口未放棉花，加热时高锰酸钾粉末进入导管，使装置中的水变红。 ②若各装置的连接顺序是a→b→c→d，那么装置F内的导管应该怎样延伸？请在虚线框中画出。 解析：用排水法收集氧气，并通过导管c向装置G中排水，测定氧气体积。由于氧气的密度比水小，应“短进长出”，故装置F内的导管c应延长，据此画出装置图。 ③若忽略氧气在水中的溶解性，当小安开始做实验时未将装置F装满水，则最终测得的氧气体积将会 (填“偏小”“偏大”或“不变”)。 解析：进入装置F中气体的体积与排出水的体积相同，装置F是否装满水不会影响最终测得的氧气体积。 3. 实验室常用如图装置制取气体，回答下列问题。 （1）向装置A的试管中加入适量高锰酸钾，并在试管口 。 （2）实验室制取二氧化碳时可以用E装置收集，其原因是： 。验满的方法是： 若用装置C制取二氧化碳，优点是： （3）一氧化氮是一种无色气体，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气体，A～F中用于一氧化氮的收集装置是 （4）在医院里给病人输氧时，在氧气钢瓶和病人吸氧器之间连接一个类似图2所示的装置，在装置中盛放大约半瓶蒸馏水，导管 （填“a”或“b”）端连接在供氧气的钢瓶上，该装置的作用有 （填写一条）。 解析：（1）塞一团疏松的棉花；（2）二氧化碳的密度比空气大；将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，说明二氧化碳已经集满；可控制反应速率；（3）D；（4）a；便于判断氧气的流速。 $$