第四节 依据特定需求制取氧气（导学案） 化学北京版九年级上册

第四节 依据特定需求制取氧气 一、知识目标 1. 了解工业制取氧气的原理； 2. 学习实验室用高锰酸钾制取氧气的实验装置和实验步骤； 3. 家庭生活中的氧气制取方案及原理。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：学生能从宏观层面识别氧气制取实验中的物质变化，又能从微观粒子视角理解化学反应本质，构建宏微结合观念。 2.科学探究与创新意识：通过设计并实施氧气制取实验，完整历经科学探究流程，提升提出问题、设计方案与动手实操能力。 3.科学态度与社会责任：秉持严谨、实事求是的科学态度开展氧气制取实验，如实记录实验现象与数据，尊重实验结果。 4.变化观念与平衡思想：认识氧气制取过程中物质的转化与能量的变化，理解反应条件对制取效率的关键影响，形成动态变化认知。 一、教学重点 1. 工业制氧气的原理； 2. 利用高锰酸钾制取并收集氧气； 3. 了解实验室制取氧气的一般思路。 二、教学难点 1. 实验室发生装置和收集装置的依据； 2. 初步了解通过化学实验制取物质的一般思路。 一、氧气的工业生产 1、工业制取氧气的原料是空气，核心方法为分离液态空气法，其原理是利用空气中各组分沸点的不同，该过程属于物理变化（填“物理变化”或“化学变化”）。 2、工业制氧中，液态空气升温时，氮气（填“氮气”或“氧气”）先蒸发，因为其沸点（-196℃）比氧气（填“氮气”或“氧气”）沸点（-183）℃更低；最终氧气会加压储存在蓝色钢瓶中。 二、氧气的实验室制取 1、实验室制取氧气的核心需求是用量少、操作简便、安全高效，常用方法有两种：①加热高锰酸钾（填物质名称，暗紫色固体）；②在二氧化锰（填催化剂名称）作用下分解过氧化氢溶液。。 2、实验室选择气体发生装置的依据是反应物状态和反应条件；加热高锰酸钾制氧需选用固体加热型（填“固体加热型”或“固液不加热型”）发生装置；收集氧气可采用排水法（或向上排空气法）。 3、加热高锰酸钾制取氧气的反应中，生成物为锰酸钾、二氧化锰和氧气，该反应属于分解反应（填基本反应类型），其文字表达式为 。 4、加热高锰酸钾制氧的第一步操作是检查装置的气密性，具体方法为：将导管放入水中，用手握住试管，若导管口有连续均匀冒出，松手后导管内形成一段稳定水柱，则装置气密性良好。 5、装药品时，需将高锰酸钾平铺在试管底部，目的是使药品均匀受热；在试管口放一小团棉花，作用是防止高锰酸钾粉末进入导管。 6、固定试管时，试管口应略向下（填“上”或“下”）倾斜，防止冷凝水回流导致试管炸裂；加热时需用酒精灯的外焰（填“外焰”“内焰”或“焰心”），因为此处温度最高。 7、收集氧气时，需待导管口有连续均匀气泡冒出时再开始收集，避免收集到的氧气中混有空气；实验结束后，应先将导管移出水面，再熄灭酒精灯，防止水槽中的水倒吸。 三、家庭生活制取氧气 1、家庭生活中制取氧气的常见需求有老人/病人吸氧、生态鱼缸增氧等，核心需求特点是高纯度、便捷性、成本效益。 2、家用化学制氧常利用过碳酸钠（填物质名称）与水反应，先生成过氧化氢，过氧化氢再分解产生氧气；简易家用制氧装置中，“加湿仓”的作用是对氧气进行加湿，减少干燥感，提高吸氧舒适度。 3、对比工业、实验室、家庭制氧：工业制氧侧重大量（填“大量”或“少量”）生产，实验室制氧侧重灵活便捷，家庭制氧侧重安全（填“安全”或“高效”）实用，三者均体现“特定需求决定制取方法”的核心逻辑。 1、 新课导入 问题思考1：医院里病人吸的氧、实验室做实验用的氧，获取方法会一样吗？ 答案：医院用的氧可能是从专门的工厂运过来的，实验室用的氧应该是自己做的，因为用量少。 问题思考2：依据特定需求设计产品，需要考虑什么？以氧气为例进行分析。 答案：在产品设计、制作过程中应考虑特定环境和特定使用人群的实际需求。以氧气为例，应基于特定需求，综合考虑原理、装置、材料等因素。 2、 氧气的工业制取 归纳总结1：工业制取氧气的原料是什么？方法是什么？原理是什么？ 答案：空气。分离液体空气法。利用空气中各组分沸点的不同。 问题思考1：在分离液态空气制取氧气的过程中，首先从液态空气中分离出来的是氮气还是氧气？ 答案：通过控制温度，氮气先蒸发出来，剩下的是液氧。 问题思考2：分离液态空气制取氧气这个过程是物理变化还是化学变化？为什么？ 答案：物理变化！因为没有新物质生成。 3、 氧气的实验室制取 问题思考1：分析实验室制取氧气的需求有哪些特点？（可从物质需求量、时间、仪器和试剂、操作等方面考虑） 答案：氧气的需求量相对较小，需要相对较短的时间内完成，制取过程应尽可能高效，试剂选安全、有效且易于处理的物质，操作简便、易于控制。 问题思考2：分析以下可得到氧气的方法或原理是否适用于实验室制取氧气，填写下列表格。 答案： 实验操作 是否可行 理由 “大象牙膏”实验中过氧化氢（溶液）在催化剂作用下分解生成氧气。 是 反应条件相对温和，且操作简便，纯度很高，因此非常适用于实验 拉瓦锡测定空气中氧气含量实验中用氧化汞分解得到氧气。 否 氧化汞的分解需要较高的温度，且氧化汞具有一定的毒性，因此不太适合实验室 生物课上学习的二氧化碳和水通过绿色植物的光合作用生成糖类和氧气。 否 环保，但反应速率较慢，且受光照等环境因素影响较大，因此不适用 小学科学课上学习的高锰酸钾加热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气。 是 反应条件相对简单，只需要加热即可。其次，产生的锰酸钾和二氧化锰可以作为副产品回收利用‌。因此，可适用 这些制取氧气的原理有什么共同之处吗？ 都是通过化学反应生成了氧气，都是以含有氧元素的物质作为反应物。 归纳总结1：高锰酸钾制取氧气的实验原理是什么？属于什么类型？ 答案：；分解反应。 归纳总结2：分解反应的定义是什么？有什么特点？ 答案：像这样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，属于四大基本反应类型，特点是“一变多”。 归纳总结3：选择发生装置要考虑什么？ 答案：反应物状态和反应条件！分为固体加热型装置和固液不加热型装置。 依据高锰酸钾加热分解的反应特点，选择适宜的实验仪器，组装成气体发生装置。观察图，思考并交流以下问题： 问题思考3：大试管、铁架台、酒精灯分别有什么作用？。 答案：大试管是反应容器，铁架台固定试管，酒精灯提供热量。 归纳总结4：概括依据反应原理选择适宜仪器的主要思路。 答案：首先，根据反应物状态和反应条件，是否需要加热，来确定发生装置；其次确定反应的容器，如试管、烧瓶等；第三确定支撑和固定容器的仪器，如铁架台、试管夹等；第四提供所需反应条件的仪器，如酒精灯、加热器等。 问题思考4：依据反应原理选择适宜仪器的主要思路，设计利用过氧化氢溶液与二氧化锰在常温下制取氧气的实验室发生装置，解释每种实验仪器的作用。 答案： 反应物状态 液体、固体 反应条件 常温 反应的容器 锥形瓶 容积大，为过氧化氢的分解提供足够的空间 支撑和固定容器的仪器 长颈漏斗 随时添加液体药品 提供所需反应条件的仪器 导管 将产生的氧气从反应装置导入集气瓶 归纳总结5：收集装置的选择依据是什么？ 答案：气体在水中的溶解性以及气体的密度，不溶于水的气体可以用排水法，密度大于空气用向上排空气法，密度小于空气用向下排空气法。 问题思考5：排水法和排空气法的有什么优缺点呢？ 答案：排水法收集的气体纯度较高，但较湿润；排空气法收集的气体干燥，但是不纯。 归纳总结6：氧气可以用什么方法收集呢？为什么？ 答案：氧气不易溶于水，可以用排水法；氧气密度比空气略大，用向上排空气法。 问题思考6：用高锰酸钾制取氧气的第一步的操作是什么？怎么操作？ 答案：检查装置气密性！把导管放入水中，用手握住试管，观察导管口是否有气泡，松手后是否有水柱 问题思考7：试管口要略向下倾斜，为什么？ 答案：防止冷凝水回流，把试管炸裂！ 问题思考8：在试管口放一团棉花，作用是？ 答案：防止高锰酸钾粉末进入导管，堵塞导管！ 问题思考9：实验结束后，先移导管还是先灭酒精灯？ 答案：先移导管！不然水会倒吸进试管，让试管炸裂。 问题思考10：设计用二氧化锰催化分解过氧化氢溶液制取氧气的实验操作步骤。 答案：首先，检查装置的气密性；然后先放固体药品，后装液体药品；第三收集气体；最后验满。 归纳总结7：总结实验室制取气体的一般思路。 答案：首先，明确反应原理；其次，选择实验装置；最后确定操作步骤。 四、家庭生活中的氧气制取 问题探究1：家庭制氧需要满足什么需求？ 答案：安全、方便、能直接用，还要纯度高。。 归纳总结1：家庭生活中的氧气制取的药品是什么？原理是什么？ 答案：过碳酸钠，它和水反应会生成过氧化氢，过氧化氢再分解出氧气。 归纳总结2：氧化反应的定义是什么？氧气的作用是什么？ 答案：物质与氧气发生的反应叫做氧化反应。氧气在氧化反应中提供氧，具有氧化性。 问题探究2：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。 答案：组装步骤‌：在塑料矿泉水瓶中加入适量过碳酸钠、二氧化锰。插入进气口和出气口吸管，并用乳胶管连接。用502胶水固定吸管和乳胶管，确保密封性。加入适量水，开始反应并收集氧气。 一、 制氧场景与核心需求 制氧场景 核心需求 关键特点 工业生产 大量、低成本、环保 原料为空气，无环境负面影响，侧重规模化生产 实验室制取 少量、简便、安全、高效 仪器与试剂易获取，操作易控制，满足实验需求 家庭生活 高纯度、安全、便捷 适配老人吸氧、鱼缸增氧等场景，兼顾实用性与舒适性 2、 核心制氧原理与方法 （一）工业制氧： 1、方法：分离液态空气法 2、原理：利用空气中各组分沸点不同（液氮-196℃，液氧-183℃），升温时氮气先蒸发，剩余主要为液氧 3、变化类型：物理变化（无新物质生成） （二）实验室制氧： 方法 反应物状态 反应条件 反应原理（表达式） 反应类型 加热高锰酸钾 固体 加热 分解反应 催化分解过氧化氢 固体（二氧化锰）+ 液体（过氧化氢溶液） 常温（加催化剂） 分解反应 （3） 家庭生活制氧： 1、常用原料：过碳酸钠（与水反应先生成过氧化氢，再分解产氧） 2、装置设计：含反应仓（反应场所）与加湿仓（避免氧气干燥，提升舒适度） 三、实验室制氧操作与装置 1、装置选择依据： ①发生装置：由反应物状态和反应条件决定（加热高锰酸钾选“固体加热型”，分解过氧化氢选“固液不加热型”） ②收集装置：由气体物理性质决定（氧气不易溶于水→排水法；密度比空气大→向上排空气法） 2、加热高锰酸钾制氧气： ①实验第一步：检查装置气密性（导管入水，握试管，观察气泡与水柱） ②试管口处理：略向下倾斜（防冷凝水回流炸裂试管），放一团棉花（防高锰酸钾粉末堵塞导管） ③收集时机：待导管口有连续均匀气泡冒出时（避免混入空气，保证氧气纯度） ④结束操作：先移导管，后熄酒精灯（防水倒吸炸裂试管） 四、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。 2、特点：一变多。 1.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．氮气的沸点比氧气低 B．100g空气含21g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 【答案】A 【解析】A、由氮气先从液态空气中汽化可知：氮气的沸点比氧气低，故A说法正确； B、氧气约占空气体积的21%，即100L空气含21L氧气，故B说法错误； C、将空气液化选择降温比加压更节能空气液化需同时降温与加压，单纯降温不更节能，故B说法错误； D、液态空气汽化过程吸热，故D说法错误。 故选A。 2.实验室加热一定质量的高锰酸钾制取氧气，随着反应的进行，试管内固体的质量逐渐减少。如图中的点表示的含义错误的是（　　） A．a点表示高锰酸钾的质量 B．b点表示高锰酸钾、锰酸钾和二氧化锰混合物的质量 C．c点表示锰酸钾和二氧化锰混合物的质量 D．d点表示高锰酸钾完全分解了 【答案】C 【解析】A、a点对应的时间是0，高锰酸钾还未反生分解，则a点表示高锰酸钾的质量，含义正确，不符合题意； B、b点时高锰酸钾已分解了一段时间，b点时试管内物质为剩余的高锰酸钾、生成的锰酸钾和二氧化锰混合物的质量，含义正确，不符合题意； C、c点相对于b点又反应了一段时间，但高锰酸钾还没有完全分解，c点时试管内物质仍为剩余的高锰酸钾、生成的锰酸钾和二氧化锰，c点表示高锰酸钾、锰酸钾和二氧化锰混合物的质量，含义错误，符合题意； D、d点之后剩余固体的质量不再发生变化，i说明高锰酸钾完全分解，含义正确，不符合题意。 故选C。 3.在实验室里制取氧气，既可以采用分解过氧化氢的方法，也可以采用分解高锰酸钾的方法，上述两种方法的共同点主要有（　　） A．采用二氧化锰均可改变其反应速率 B．反应都不需加热 C．都利用含氧物质分解来达到目的 D．两种方法所需仪器相同 【答案】C 【解析】A、过氧化氢制取氧气时，通常加入二氧化锰作为催化剂来加快分解速率，而高锰酸钾在加热条件下分解制取氧气，不需要催化剂。因此，选项A是错误的； B、过氧化氢可以在常温下分解，不需要加热；而高锰酸钾在加热条件下才能分解，因此选项B是错误的； C、根据质量守恒定律，化学变化前后元素的种类不变，过氧化氢和高锰酸钾都是含氧物质，通过分解反应生成氧气，因此选项C是正确的； D、由于过氧化氢在常温下可以分解，不需要使用酒精灯；而高锰酸钾必须在加热条件下分解，需要使用酒精灯进行加热，因此选项D是错误的。 故选C。 4.下列发生装置中，可用于实验室加热高锰酸钾制取氧气的是（　　） 【答案】A 【解析】高锰酸钾是固体，反应条件是加热，为了防止加热时高锰酸钾粉末进入导管，要在试管口放一团棉花，故选A。 5.下列关于实验室制氧气并用排水法收集先后顺序中不正确的是（　　） A．等导管口排出的气泡连续均匀后，再将导管伸入盛水的集气瓶中 B．检查制氧装置气密性时先将导管一端放入水中，再用双手握住试管 C．先熄灭酒精灯，再将导管取出 D．先给试管均匀加热，再对着药品加热 【答案】C 【解析】A.收集氧气时，导管口刚开始排出的气体中混有空气，应等导管口排出的气泡连续、均匀后，再将导管伸入盛水的集气瓶中开始收集，该选项操作正确； B.检查装置气密性时，应先将导管一端插入水中，后用手紧握试管，若导管口有气泡冒出，说明装置气密性良好，该选项操作正确； C.实验结束后，应先将导管移出水面,再熄灭酒精灯,这是为了防止冷水倒吸,炸裂试管,该选项操作不正确； D.加热时，应先预热，后集中加热，防止试管受热不均匀而炸裂，该选项操作正确。 故选C。 考点1 工业制取氧气 1.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。 考点2 实验室制取氧气 2．实验室中以高锰酸钾为原料制备氧气，并采用排水法收集。下列实验操作不规范的是（　　） A．查气密性：先将导管伸入水中，再用双手紧握试管外壁 B．固定装置：将试管口略向下倾斜，固定在铁架台上 C．加热药品：先让试管底部均匀受热，再对高锰酸钾所在部位加热 D．收集气体：导管口刚有气泡冒出就开始收集气体 【答案】D 【解析】A、查气密性：先将导管伸入水中，再用双手紧握试管外壁，若导管口有气泡冒出，则说明装置气密性良好，故实验操作正确； B、高锰酸钾为固体，加热固体时需将试管口略向下倾斜，防止冷凝水倒流使试管炸裂，再固定在铁架台上，故实验操作正确； C、加热固体药品时，应先预热使试管底部受热均匀，再对高锰酸钾所在部位集中加热，故实验操作正确； D、利用排水法收集气体要等到导管口的气泡连续均匀冒出时开始收集，若刚有气泡冒出就开始收集气体，会导致装置内原有的空气被收集，所制取的氧气不纯，故实验操作错误。 故选D。 3.15%的双氧水在二氧化锰催化作用下会剧烈反应产生氧气。下列装置中仪器选择和药品放置最合理的是（　　） 【答案】D 【解析】15%的双氧水在二氧化锰催化作用下会剧烈反应产生氧气，难以控制，收集困难，故须对反应速率进行控制，从而获得平稳的气流； A、该装置中，水可以稀释过氧化氢溶液，但过氧化氢溶液从长颈漏斗一次性加入，浓度较大不能获得平稳的气流，不符合题意； B、该装置中，过氧化氢溶液已经与二氧化锰接触发生剧烈反应，再通过分液漏斗加水不能获得平稳的气流，不符合题意； C、该装置中，过氧化氢溶液已经与二氧化锰接触发生剧烈反应，再通过长颈漏斗加水不能获得平稳的气流，不符合题意； D、该装置中，水可以稀释过氧化氢溶液，分液漏斗可以控制过氧化氢溶液的加入速率，从而能获得平稳的气流，符合题意。 故选：D。 4.利用下列原理制取氧气，具有反应快、操作简便、耗能少、无污染的是（　　） A．氯酸钾氯化钾＋氧气 B．高锰酸钾锰酸钾＋二氧化锰＋氧气 C．过氧化氢水＋氧气 D．氧化汞汞＋氧气 【答案】C 【解析】A、氯酸钾氯化钾＋氧气，需要加热，操作麻烦，消耗能源，此选项不符合题意；     B、高锰酸钾锰酸钾＋二氧化锰＋氧气，需要加热，操作麻烦，消耗能源，此选项不符合题意；     C、过氧化氢水＋氧气，无需加热，操作简单，不消耗能源，且生成物污染物，此选项符合题意；     D、氧化汞汞＋氧气，需要加热，操作麻烦，消耗能源，并且产生有毒金属汞，有污染，此选项不符合题意； 故选C。 5.实验室用高锰酸钾制取氧气，大致可分为以下几个步骤： a．将高锰酸钾装入试管，用带管的橡皮塞塞紧试管口，并把试管固定在铁架台上 b．检查装置的气密性 c．点燃酒精灯给试管加热 d．用排水法收集氧气 e．熄灭酒精灯 f．将导气管从水中取出 正确的操作顺序是（　　） A．abcdfe B．bacdfe C．abcdef D．Bacdef 【答案】B 【解析】制取高锰酸钾时，一定要先检查装置气密性，后装入药品，以免装置漏气浪费药品；排水法收集气体时，一定要等气泡连续均匀冒出再开始收集，所以一定是先加热试管，后排水法收集氧气。结束后，要先移出导管后熄灭酒精灯，避免水槽中的水倒流入试管。 所以锰酸钾法制氧气时的操作步骤是：b检查装置的气密性——a.将高锰酸钾装入试管，用带管的橡皮塞塞紧试管口，并把试管固定在铁架台上——c.点燃酒精灯给试管加热—— d.用排水法收集氧气——f将导气管从水中取出——e熄灭酒精灯。 顺序为bacdfe，故选B。 6．如图是实验室加热高锰酸钾制取氧气的装置图，下列有关实验操作的分析错误的（　　） A．集气瓶需要装满水—收集较为纯净的氧气 B．导管略出胶塞一点—有利于气体的导出 C．先撒导管后熄灭酒精灯—防止水倒吸试管炸裂 D．用排水法收集氧气—氧气不溶于水且不和水反应 【答案】D 【解析】A、排水法收集氧气时，集气瓶需要装满水，能够排尽瓶中的空气，收集较为纯净的氧气，选项正确； B、导管略出胶塞一点，有利于气体的导出，选项正确； C、先撒导管后熄灭酒精灯，能够防止水倒吸引起试管炸裂，选项正确； D、用排水法收集氧气，依据是氧气不易溶于水且不和水反应，选项错误； 故选D。 7.实验室制取氧气的装置如图所示，下列有关叙述合理的是（　　） A．锥形瓶里加入少量二氧化锰粉末，分液漏斗里盛放过氧化氢溶液 B．集满氧气的集气瓶从水槽里取出后盖上玻璃片 C．集满氧气的集气瓶从水槽里取出后倒放在桌面上 D．当发生装置中液体与固体一接触产生的气泡立即收集 【答案】A 【解析】根据图像，该装置为固液常温型反应装置，可知是利用过氧化氢溶液与二氧化锰制取氧气，则锥形瓶里加入少量二氧化锰粉末，分液漏斗里盛放过氧化氢溶液，A选项正确； B、集满氧气的集气瓶需在水里面盖上玻璃片，然后从水槽里取出，B选项错误； C、氧气密度大于空气，集满氧气的集气瓶从水槽里取出后正放在桌面上，以防止氧气逸出，C选项错误； D、当导管口有连续均匀的气泡冒出时，开始收集氧气，若发生装置中液体与固体一接触产生的气泡立即收集，会收集到装置内原有的空气，导致氧气不纯，D选项错误。 故选：A。 8.如图是氧气的实验室制取与性质的有关实验示意图。 (1)仪器①的名称是 ； (2)用装置 A 制取氧气的文字表达式为 。 (3)欲收集一瓶较纯净的氧气，选择的收集装置是： ，若用 E装置收集氧气，氧气应该从 端通入(填m或n)。 【答案】(1)铁架台 (2) (3) B m 【解析】（1）由图可知，仪器①为铁架台。 （2）A装置为加热固体的装置，且试管口塞一团棉花，适用于高锰酸钾制取氧气，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：； （3）排水法收集的氧气较纯，且氧气不易溶于水，收集装置选B；氧气密度比空气大，用E装置收集时，气体应从m口通入。 9.如图所示为实验室中常见的气体制备和收集装置。请回答下面小题： (1)①实验室用高锰酸钾制取氧气，可选用A作发生装置，试管口略向下倾斜的原因是 。 ②试管口还要放一团棉花，目的是 。 ③该反应的符号表达式为 。 (2)采用装置B制取氧气时，其试管中应放的药品是 ；反应的符号表达式为 。 (3)实验室经常用C装置来代替B装置做实验，C装置的优点是 。 (4)装置E用排空气法收集氧气，验满的方法是 。 (5)F图表示的气体收集方法是 ；用F装置收集完氧气后，测得氧气的纯度明显偏低，原因可能是 。 (6)在加入药品之前应 。 (7)某同学用A和F制取氧气，收集完所需氧气后，接下来的操作是 。 【答案】(1) 防止冷凝水倒流，造成试管炸裂 防止加热时试管内粉末状物质进入导管，堵塞导管 (2) 过氧化氢溶液和二氧化锰 (3)可以控制反应速率 (4)将带火星的木条放于b端口，若木条复燃，则氧气集满 (5) 排水法 导管口刚有气泡冒出时便开始收集 (6)检查装置气密性 (7)先移出导管，再熄灭酒精灯 【解析】（1）①实验室用高锰酸钾制取氧气，可选用A作发生装置，试管口略向下倾斜的原因是防止冷凝水倒流，造成试管炸裂； ②试管口还要放一团棉花，目的是防止加热时，试管内粉末状物质进入导管，堵塞导管； ③高锰酸钾加热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，该反应的符号表达式为：； （2）装置B是固体与液体混合不需加热的发生装置，制氧气所用药品是过氧化氢溶液和二氧化锰，过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气，反应的符号表达式：； （3）C装置中分液漏斗能控制液体的滴加速度，从而能控制反应速率，实验室经常用C装置来代替B装置做实验，C装置的优点是能控制反应速率； （4）氧气的密度大于空气，若用E装置收集氧气，氧气应从a端通入，当b端有氧气逸出，说明氧气集满，氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，检验其收集满的方法是将带火星的木条放于b端口，若木条复燃，则氧气集满； （5）F图实验操作的名称是排水法收集气体；用F装置收集完氧气后，测得氧气的纯度明显偏低，原因可能是导管口刚有气泡冒出时便开始收集； （6）在加入药品之前应检查装置气密性，防止因装置漏气，更换药品导致药品浪费； （7）某同学用A和D制取氧气，收集完所需氧气后，接下来的操作是先移出导管，再熄灭酒精灯，防止水槽中的水倒吸，炸裂试管。 考点3 分解反应 10.下列化学反应中，属于分解反应的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】A、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； 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，故选项错误； D、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，故选项错误。 故选A。 11.下列反应在一定条件下都能进行，既不是分解反应，也不是化合反应的（　　） A．碳酸氢铵氨气+二氧化碳+水 B．铝+氧气氧化铝 C．氢气+氯气氯化氢 D．锌+硫酸→硫酸锌+氢气 【答案】D 【解析】A、该反应符合分解反应一变多的特征，属于分解反应。A不符合题意； B、该反应符合化合反应多变一的特征，属于化合反应。B不符合题意； C、该反应符合化合反应多变一的特征，属于化合反应。C不符合题意； D、该反应反应物两种，生成物两种，既不符合分解反应一变多的特征，也不符合化合反应多变一的特征，既不是分解反应，也不是化合反应。D符合题意。 综上所述：选择D。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四节 依据特定需求制取氧气 一、知识目标 1. 了解工业制取氧气的原理； 2. 学习实验室用高锰酸钾制取氧气的实验装置和实验步骤； 3. 家庭生活中的氧气制取方案及原理。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：学生能从宏观层面识别氧气制取实验中的物质变化，又能从微观粒子视角理解化学反应本质，构建宏微结合观念。 2.科学探究与创新意识：通过设计并实施氧气制取实验，完整历经科学探究流程，提升提出问题、设计方案与动手实操能力。 3.科学态度与社会责任：秉持严谨、实事求是的科学态度开展氧气制取实验，如实记录实验现象与数据，尊重实验结果。 4.变化观念与平衡思想：认识氧气制取过程中物质的转化与能量的变化，理解反应条件对制取效率的关键影响，形成动态变化认知。 一、教学重点 1. 工业制氧气的原理； 2. 利用高锰酸钾制取并收集氧气； 3. 了解实验室制取氧气的一般思路。 二、教学难点 1. 实验室发生装置和收集装置的依据； 2. 初步了解通过化学实验制取物质的一般思路。 一、氧气的工业生产 1、工业制取氧气的原料是 ，核心方法为 ，其原理是利用空气中各组分 的不同，该过程属于 （填“物理变化”或“化学变化”）。 2、工业制氧中，液态空气升温时， （填“氮气”或“氧气”）先蒸发，因为其沸点（-196℃）比 （填“氮气”或“氧气”）沸点（-183）℃更 ；最终氧气会加压储存在蓝色钢瓶中。 二、氧气的实验室制取 1、实验室制取氧气的核心需求是 、操作简便、 ，常用方法有两种：①加热 （填物质名称，暗紫色固体）；②在 （填催化剂名称）作用下分解过氧化氢溶液。。 2、实验室选择气体发生装置的依据是 和 ；加热高锰酸钾制氧需选用 （填“固体加热型”或“固液不加热型”）发生装置；收集氧气可采用 （或 ）。 3、加热高锰酸钾制取氧气的反应中，生成物为 ，该反应属于 （填基本反应类型），其文字表达式为 。 4、加热高锰酸钾制氧的第一步操作是 ，具体方法为： 。 5、装药品时，需将高锰酸钾平铺在试管底部，目的是 ；在试管口放一小团棉花，作用是防止 进入导管。 6、固定试管时，试管口应略向 （填“上”或“下”）倾斜，防止 ；加热时需用酒精灯的 （填“外焰”“内焰”或“焰心”），因为此处温度最高。 7、收集氧气时，需待导管口有 冒出时再开始收集，避免收集到的氧气中混有空气；实验结束后，应先将 ，再 ，防止水槽中的水倒吸。 三、家庭生活制取氧气 1、家庭生活中制取氧气的常见需求有 、生态鱼缸增氧等，核心需求特点是 、便捷性、成本效益。 2、家用化学制氧常利用 （填物质名称）与水反应，先生成过氧化氢，过氧化氢再分解产生氧气；简易家用制氧装置中，“加湿仓”的作用是 ，减少干燥感，提高吸氧舒适度。 3、对比工业、实验室、家庭制氧：工业制氧侧重 （填“大量”或“少量”）生产，实验室制氧侧重灵活便捷，家庭制氧侧重 （填“安全”或“高效”）实用，三者均体现“ ”的核心逻辑。 1、 新课导入 问题思考1：医院里病人吸的氧、实验室做实验用的氧，获取方法会一样吗？ 问题思考2：依据特定需求设计产品，需要考虑什么？以氧气为例进行分析。 2、 氧气的工业制取 归纳总结1：工业制取氧气的原料是什么？方法是什么？原理是什么？ 问题思考1：在分离液态空气制取氧气的过程中，首先从液态空气中分离出来的是氮气还是氧气？ 问题思考2：分离液态空气制取氧气这个过程是物理变化还是化学变化？为什么？ 3、 氧气的实验室制取 问题思考1：分析实验室制取氧气的需求有哪些特点？（可从物质需求量、时间、仪器和试剂、操作等方面考虑） 问题思考2：分析以下可得到氧气的方法或原理是否适用于实验室制取氧气，填写下列表格。 实验操作 是否可行 理由 “大象牙膏”实验中过氧化氢（溶液）在催化剂作用下分解生成氧气。 拉瓦锡测定空气中氧气含量实验中用氧化汞分解得到氧气。 生物课上学习的二氧化碳和水通过绿色植物的光合作用生成糖类和氧气。 小学科学课上学习的高锰酸钾加热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气。 这些制取氧气的原理有什么共同之处吗？ 归纳总结1：高锰酸钾制取氧气的实验原理是什么？属于什么类型？ 归纳总结2：分解反应的定义是什么？有什么特点？ 归纳总结3：选择发生装置要考虑什么？ 依据高锰酸钾加热分解的反应特点，选择适宜的实验仪器，组装成气体发生装置。观察图，思考并交流以下问题： 问题思考3：大试管、铁架台、酒精灯分别有什么作用？。 归纳总结4：概括依据反应原理选择适宜仪器的主要思路。 问题思考4：依据反应原理选择适宜仪器的主要思路，设计利用过氧化氢溶液与二氧化锰在常温下制取氧气的实验室发生装置，解释每种实验仪器的作用。 反应物状态 反应条件 反应的容器 支撑和固定容器的仪器 提供所需反应条件的仪器 归纳总结5：收集装置的选择依据是什么？ 问题思考5：排水法和排空气法的有什么优缺点呢？ 归纳总结6：氧气可以用什么方法收集呢？为什么？ 问题思考6：用高锰酸钾制取氧气的第一步的操作是什么？怎么操作？ 问题思考7：试管口要略向下倾斜，为什么？ 问题思考8：在试管口放一团棉花，作用是？ 问题思考9：实验结束后，先移导管还是先灭酒精灯？ 问题思考10：设计用二氧化锰催化分解过氧化氢溶液制取氧气的实验操作步骤。 归纳总结7：总结实验室制取气体的一般思路。 四、家庭生活中的氧气制取 问题探究1：家庭制氧需要满足什么需求？ 归纳总结1：家庭生活中的氧气制取的药品是什么？原理是什么？ 归纳总结2：氧化反应的定义是什么？氧气的作用是什么？ 问题探究2：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。 一、 制氧场景与核心需求 制氧场景 核心需求 关键特点 工业生产 原料为空气，无环境负面影响，侧重规模化生产 实验室制取 仪器与试剂易获取，操作易控制，满足实验需求 家庭生活 适配老人吸氧、鱼缸增氧等场景，兼顾实用性与舒适性 2、 核心制氧原理与方法 （一）工业制氧： 1、方法： 。 2、原理：利用空气中各组分 不同（液氮-196℃，液氧-183℃），升温时 先蒸发，剩余主要为 。 3、变化类型： （无新物质生成） （二）实验室制氧： 方法 反应物状态 反应条件 反应原理（表达式） 反应类型 加热高锰酸钾 催化分解过氧化氢 （3） 家庭生活制氧： 1、常用原料： （与水反应先生成过氧化氢，再分解产氧） 2、装置设计：含 （反应场所）与 （避免氧气干燥，提升舒适度） 三、实验室制氧操作与装置 1、装置选择依据： ①发生装置：由 和 决定（加热高锰酸钾选“ ”，分解过氧化氢选“ ”） ②收集装置：由气体 决定（氧气不易溶于水→ ；密度比空气大→ ） 2、加热高锰酸钾制氧气： ①实验第一步： （导管入水，握试管，观察气泡与水柱） ②试管口处理：略 倾斜（防 ），放一团棉花（防 ） ③收集时机：待导管口有 冒出时（避免混入空气，保证氧气纯度） ④结束操作：先 ，后 （防 ） 四、分解反应 1、定义：由 物质生成 其他物质。 2、特点： 。 1.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．氮气的沸点比氧气低 B．100g空气含21g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 2.实验室加热一定质量的高锰酸钾制取氧气，随着反应的进行，试管内固体的质量逐渐减少。如图中的点表示的含义错误的是（　　） A．a点表示高锰酸钾的质量 B．b点表示高锰酸钾、锰酸钾和二氧化锰混合物的质量 C．c点表示锰酸钾和二氧化锰混合物的质量 D．d点表示高锰酸钾完全分解了 3.在实验室里制取氧气，既可以采用分解过氧化氢的方法，也可以采用分解高锰酸钾的方法，上述两种方法的共同点主要有（　　） A．采用二氧化锰均可改变其反应速率 B．反应都不需加热 C．都利用含氧物质分解来达到目的 D．两种方法所需仪器相同 4.下列发生装置中，可用于实验室加热高锰酸钾制取氧气的是（　　） 5.下列关于实验室制氧气并用排水法收集先后顺序中不正确的是（　　） A．等导管口排出的气泡连续均匀后，再将导管伸入盛水的集气瓶中 B．检查制氧装置气密性时先将导管一端放入水中，再用双手握住试管 C．先熄灭酒精灯，再将导管取出 D．先给试管均匀加热，再对着药品加热 考点1 工业制取氧气 1.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 考点2 实验室制取氧气 2．实验室中以高锰酸钾为原料制备氧气，并采用排水法收集。下列实验操作不规范的是（　　） A．查气密性：先将导管伸入水中，再用双手紧握试管外壁 B．固定装置：将试管口略向下倾斜，固定在铁架台上 C．加热药品：先让试管底部均匀受热，再对高锰酸钾所在部位加热 D．收集气体：导管口刚有气泡冒出就开始收集气体 3.15%的双氧水在二氧化锰催化作用下会剧烈反应产生氧气。下列装置中仪器选择和药品放置最合理的是（　　） 4.利用下列原理制取氧气，具有反应快、操作简便、耗能少、无污染的是（　　） A．氯酸钾氯化钾＋氧气 B．高锰酸钾锰酸钾＋二氧化锰＋氧气 C．过氧化氢水＋氧气 D．氧化汞汞＋氧气 5.实验室用高锰酸钾制取氧气，大致可分为以下几个步骤： a．将高锰酸钾装入试管，用带管的橡皮塞塞紧试管口，并把试管固定在铁架台上 b．检查装置的气密性 c．点燃酒精灯给试管加热 d．用排水法收集氧气 e．熄灭酒精灯 f．将导气管从水中取出 正确的操作顺序是（　　） A．abcdfe B．bacdfe C．abcdef D．Bacdef 6．如图是实验室加热高锰酸钾制取氧气的装置图，下列有关实验操作的分析错误的（　　） A．集气瓶需要装满水—收集较为纯净的氧气 B．导管略出胶塞一点—有利于气体的导出 C．先撒导管后熄灭酒精灯—防止水倒吸试管炸裂 D．用排水法收集氧气—氧气不溶于水且不和水反应 7.实验室制取氧气的装置如图所示，下列有关叙述合理的是（　　） A．锥形瓶里加入少量二氧化锰粉末，分液漏斗里盛放过氧化氢溶液 B．集满氧气的集气瓶从水槽里取出后盖上玻璃片 C．集满氧气的集气瓶从水槽里取出后倒放在桌面上 D．当发生装置中液体与固体一接触产生的气泡立即收集 8.如图是氧气的实验室制取与性质的有关实验示意图。 (1)仪器①的名称是 ； (2)用装置 A 制取氧气的文字表达式为 。 (3)欲收集一瓶较纯净的氧气，选择的收集装置是： ，若用 E装置收集氧气，氧气应该从 端通入(填m或n)。 9.如图所示为实验室中常见的气体制备和收集装置。请回答下面小题： (1)①实验室用高锰酸钾制取氧气，可选用A作发生装置，试管口略向下倾斜的原因是 。 ②试管口还要放一团棉花，目的是 。 ③该反应的符号表达式为 。 (2)采用装置B制取氧气时，其试管中应放的药品是 ；反应的符号表达式为 。 (3)实验室经常用C装置来代替B装置做实验，C装置的优点是 。 (4)装置E用排空气法收集氧气，验满的方法是 。 (5)F图表示的气体收集方法是 ；用F装置收集完氧气后，测得氧气的纯度明显偏低，原因可能是 。 (6)在加入药品之前应 。 (7)某同学用A和F制取氧气，收集完所需氧气后，接下来的操作是 。 考点3 分解反应 10.下列化学反应中，属于分解反应的是（　　） A． B． C． D． 11.下列反应在一定条件下都能进行，既不是分解反应，也不是化合反应的（　　） A．碳酸氢铵氨气+二氧化碳+水 B．铝+氧气氧化铝 C．氢气+氯气氯化氢 D．锌+硫酸→硫酸锌+氢气 / 学科网（北京）股份有限公司 $