2.3 制取氧气（8大题型专项训练，辽宁专用）化学新教材人教版九年级上册

2.3 制取氧气 题型01 分离空气法制氧气 题型02 高锰酸钾分解制氧气 题型03 过氧化氢分解制氧气 题型04 催化剂与催化作用 题型05 分解反应 题型06 实验室制取氧气的综合考查 题型07 有关催化剂的实验探究 题型01 分离空气法制氧气 1. 方法：分离液态空气法 2．原理：利用液态氧和液态氮的沸点不同，是物理变化。 3．过程：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。 4．流程： 【典例1】(25-26九上·辽宁辽阳第一中学·月考)分离液态空气的简易流程如图： 请根据流程图回答下列问题 (1)氮气、氧气、氦气中由原子构成的是 。 (2)由步骤B可以看出氮气的沸点比氧气的沸点 (选填“高”或“低”)。液氮达到沸点，分子间间隔 ，(填“变大”或“变小”)。嫦娥五号取回的月壤就保存在氮气中，这说明氮气化学性质 (选填“活泼”或“不活泼”)。 (3)空气的净化装置制得氮气和液氧是属于 (填“物理”或“化学”)变化。 【答案】(1)氦气/ (2) 低 变大 不活泼 (3)物理 【详解】（1）氮气由氮分子构成，氧气由氧分子构成，氦气由氦原子构成，所以由原子构成的是氦气。 （2）①步骤B中蒸发液态空气，氮气先分离出来，说明氮气沸点比氧气低； ②液氮达到沸点，分子间间隙变大，从液态转化为气态； ③月壤保存在氮气中，说明氮气化学性质不活泼，不易与其他物质反应。 （3）空气的净化装置制得氮气和液氧，只是状态改变，无新物质生成，属于物理变化。 【变式1-1】(25-26九上·辽宁沈阳沈北新区·期中)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．液态氮的沸点比液态氧的沸点低 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 【详解】A、步骤①空气加压变为液态空气，没有新物质生成，属于物理变化；步骤②液态空气蒸发出氮气得到剩余液体，没有新物质生成，属于物理变化；步骤③将剩余液体储存到蓝色钢瓶中，没有新物质生成，属于物理变化，因此步骤①②③不涉及化学变化，说法正确，不符合题意； B、由图可知，步骤②氮气先蒸发出来，说明液态氮的沸点比液态氧的沸点低，说法正确，不符合题意； C、氮气与氧气的沸点不同，氮气沸点低，先汽化，因此剩余液体主要是液氧，液氧是淡蓝色的，说法正确，不符合题意； 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，说法错误，符合题意。 故选：D。 【变式1-2】(25-26九上·辽宁沈阳第四十三中学·期中)工业制氧气采用分离液体空气法，先将空气液化，然后逐渐升温，关于这个过程的描述正确的是 A．有新物质氧气生成 B．分离液态空气是化学变化 C．是利用氮气和氧气沸点不同 D．工业制氧得到的是纯净的氧气 【答案】C 【详解】A、该过程只是将氮气和氧气进行分离，没有新物质生成，该选项描述不正确； B、该过程中没有新物质生成，属于物理变化，该选项描述不正确； C、该过程是利用氮气和氧气的沸点不同，将它们进行分离，该选项描述正确； D、由图可知，该过程是将氮气分离，剩余的气体中主要成分为氧气，但仍含有稀有气体等，属于混合物，该选项描述不正确。 故选C。 【变式1-3】(25-26九上·辽宁营口大石桥第二初级中学·月考)某化学兴趣小组的同学开展了氧气的制取和有关性质的研究。请结合下列实验装置，回答有关问题。 I.制取氧气 （一）工业制氧气： (1)利用分离液态空气法制氧气的依据是空气中液氧和液氮的 不同，将液态空气升温先逸出的物质主要是 (填“氮气”或“氧气”)。该变化属于 （填“物理”或“化学”）变化。 (2)下列选项中，属于氧气的用途是_____(填字母)，这些用途都利用了氧气的化学性质。 A．霓虹灯 B．医疗急救 C．气割气焊 D．食品防腐 （二）实验室制氧气：    回答下列问题： (3)仪器名称：② 。 (4)实验室用加热高锰酸钾来制取氧气，可选择的发生装置是 （填字母，下同），但要对其进行改进，改进的方法是 。该反应的符号表达式为 。 (5)实验室用过氧化氢溶液制取并收集较纯净的氧气，选择的装置组合为 ，该反应的符号表达式为 ，该反应的基本反应类型是 。 (6)若用装置D收集氧气，氧气应该从 导管通入。 (7)常温下，硫化氢是一种臭鸡蛋气味的气体，实验室可用硫化亚铁和稀硫酸反应制得。该反应应选择 来作发生装置。 (8)一氧化氮气体难溶于水，密度略大于空气的密度，易与氧气反应生成二氧化氮，则应选择 装置来收集一氧化氮。 【答案】(1) 沸点 氮气 物理 (2)BC (3)长颈漏斗 (4) A 试管口应该塞上棉花团 (5) BE 分解反应 (6)a (7)B (8)E 【详解】（1）工业制氧气是根据空气中液氧和液氮的沸点不同，将其分离，能利用上述方法分离氧气和氮气的依据是空气中液氧和液氮的沸点不同，液氮的沸点较低，最先逸出的物质主要是氮气；此过程中，只是物质的状态发生改变，没有生成新物质，属于物理变化； （2）A、氧气通电时不能发出不同颜色的光，因此不能用于制作霓虹灯，故选项错误； B、氧气可供给呼吸，能用于医疗急救，故选项正确； C、氧气有助燃性，可使燃料充分燃烧，因此氧气能用于气割气焊，故选项正确； D、食品腐败是发生缓慢氧化的结果，因此氧气不能用于食品防腐，故选项错误； 故选BC； （3）据图可知，仪器②的名称是：长颈漏斗； （4）实验室用高锰酸钾固体加热制取氧气，使用固体加热型发生装置，即A装置； 试管口应该塞上棉花团，防止粉末状固体进入导管，堵塞导管，不利于气体的导出； 高锰酸钾在加热条件下生成锰酸钾、二氧化锰、氧气，该反应的符号表达式为：； （5）如果用双氧水和二氧化锰制氧气就不需要加热，氧气的密度比空气的密度大，不易溶于水，因此能用向上排空气法和排水法收集，排水法收集的氧气比较纯净，应选装置组合为：BE； 过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，反应的符号表达式为：，该反应符合一变多的特点，基本反应类型是分解反应； （6）若用D装置排空气法收集氧气，则气体应从a端通入，因为氧气的密度比空气大； （7）由“实验室可用硫化亚铁固体和稀硫酸反应制得”可知，该反应的反应物是固体和液体且在常温下反应，发生装置应选B； （8）由于一氧化氮气体难溶于水，在空气中容易与氧气发生反应，只能用排水法收集，收集装置是E； 题型02 高锰酸钾分解制氧气 文字表达式 高锰酸钾锰酸钾＋二氧化锰＋氧气 符号表达式 KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2↑ 发生装置选择依据 反应物为固体，反应需要加热 实验步骤 查：连接仪器，检查装置气密性 装：装药品 定：固定装置 点：点燃酒精灯加热 收：收集气体 移：将导管移出水面 熄：熄灭酒精灯 实验注意点 （1）试管口要略向下倾斜：防止冷凝水回流，炸裂试管。 （2）导管微露出橡皮塞：有利于气体排出。 （3）试管口塞一团棉花：防止固体粉末进入导气管。 （4）气泡连续均匀冒出时开始收集（防止收集的氧气不纯） （5）在水下用玻璃片盖住瓶口，移出水槽，集气瓶正放在桌面上。 （6）实验结束时先将导气管移出水面，然后熄灭酒精灯：防止水槽中的水倒流，炸裂试管。 氧气的收集方法 排水法：收集的气体较纯净，但不干燥 向上排空气法：收集的气体较干燥，但不纯净 向上排空气法收集氧气时，导管要伸至集气瓶底：有利于瓶内空气排出，使收集的气体更纯。 【典例2】(25-26九上·辽宁大连甘井子区·月考)实验小组在实验室制取氧气并进行氧气性质的验证。 【高锰酸钾制氧气】 实验室制取氧气，可能用到如图A～E实验装置。 (1)写出图中标数字的仪器名称① ；② 。 (2)实验室用高锰酸钾制取氧气，可以选择的发生装置为 ；反应的符号表达式为 。 (3)若要收集一瓶氧气用来完成硫燃烧的实验，最好选择的收集装置为 ，原因是 。 (4)若选择D装置收集氧气，检验氧气已经收集满的方法是 。 【氧气性质的验证】 (5) 实验内容 问题与分析 木炭在氧气中燃烧 ①实验时，需将燃着的木炭 (填“缓慢”或“迅速”)伸入到集气瓶中。 ②实验结束后，检验木炭燃烧的产物，需向集气瓶内倒入 。 铁丝在氧气中燃烧 ①铁丝在氧气中燃烧的符号表达式为 。 ②集气瓶底放水的目的是 。 【答案】(1) 酒精灯 锥形瓶 (2) A (3) C 方便在集气瓶底部留少量的水，吸收二氧化硫 (4)带火星的小木条放集气瓶口 (5) 缓慢 澄清石灰水 防止反应生成的高温熔融物溅落炸裂瓶底 【详解】（1）图中数字①的仪器名称是酒精灯，图中数字②的仪器名称是锥形瓶； （2）实验室用高锰酸钾制取氧气，属于固体加热反应，发生装置可选A；高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的符号表达式为：； （3）硫在氧气中燃烧生成二氧化硫，二氧化硫有毒，散逸到空气中，会污染空气，二氧化硫能与水反应生成亚硫酸，故最好选择排水法收集，即收集装置可选C，理由是：后面要做硫在氧气中燃烧的实验，为了吸收生成的二氧化硫，防止污染空气，需要在瓶底留部分水； （4）氧气具有助燃性，氧气验满：将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃，说明已经集满； （5）木炭在氧气中燃烧： ①木炭在氧气中燃烧，实验时，需将燃着的木炭缓慢伸入到集气瓶中； ②木炭燃烧产物是二氧化碳，二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，能使澄清石灰水变浑浊，故通常用澄清石灰水检验二氧化碳； 铁丝在氧气中燃烧： ①铁丝在氧气中燃烧反应生成四氧化三铁，反应的符号表达式为：； ②集气瓶底放水的目的是防止反应生成的高温熔融物溅落炸裂瓶底。 【变式2-1】(24-25九上·辽宁大连普兰店区第七中学·期中)如图是实验室常用气体制备装置，据图回答问题： (1)实验室用高锰酸钾制氧气的文字表达式是 ，用该方法制取并收集较纯净的氧气时可以用装置 (从A～F中选，填字母代号)。如果选用G装置收集氧气，气体应从 (填“a”或“b”)端导入。 (2)某化学小组同学用的过氧化氢溶液和二氧化锰，并选用B装置来制氧气。实验中，同学们发现不能得到平稳的氧气流。大家提出改进方案：把发生装置由B改为，其理由是 。 (3)用D装置收集氧气如何验满？ 。 【答案】(1) 高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气 AF b (2)可控制过氧化氢溶液的滴加速率 (3)把带有火星的木条放在集气瓶口，如果带有火星的木条复燃，说明已经收集满 【详解】（1）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高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气；该反应为加热固体的反应，且加热固体时，试管口应略向下倾斜，防止冷凝水倒流，炸裂试管，则发生装置应选A，氧气不易溶于水，密度比空气略大，可用排水法或向上排空气法收集，用排水法收集的气体比较纯净，故收集装置可选F，则用该方法制取并收集较纯净的氧气时可以用装置AF；如果选用万能瓶装置收集氧气，气体应“长管进、短管出”，则如果选用G装置收集氧气，气体应从b端导入。故填：①高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气；②AF；③b； （2）注射器可以控制液体的滴加速度，所以把发生装置由B改为C，其理由是：可控制过氧化氢溶液的滴加速率从而控制化学反应速率。故填：可控制过氧化氢溶液的滴加速率； （3）D装置为向上排空气法收集氧气，氧气具有助燃性，则验满的方法是把带有火星的木条放在集气瓶口，如果带有火星的木条复燃，说明已经收集满。故填：把带有火星的木条放在集气瓶口，如果带有火星的木条复燃，说明已经收集满。 【点睛】本题难度一般，主要考查实验室制取氧气及氧气的性质，掌握制取气体的原理、装置的选择及注意事项等为解答该题的关键。 【变式2-2】(24-25九上·辽宁抚顺清原满族自治县三中教育集团·月考)化学是一门以实验为基础的学科。实验室制取氧气常用到下列装置，请回答。 (1)图中仪器①的名称是 。 (2)实验室用高锰酸钾制取氧气，其反应的文字表达式为 ；选用装置A作为发生装置时需要在试管口 ，目的是 ，选择装置D收集氧气的原因是 。 (3)实验室制气体时，选择装置B作为发生装置的依据是 。 (4)实验时，装置B中长颈漏斗下端管口要伸入液面下的目的是 。 (5)实验室检验氧气的方法是 。 (6)若用装置E收集氧气，当 时，瓶内氧气已收集满。 【答案】(1)铁架台 (2) 高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气 塞一团棉花 防止加热时试管内的粉末状物质进入导管 氧气的密度比空气大 (3)反应物是固体和液体，反应条件不需要加热 (4)防止生成的气体从长颈漏斗下端管口逸出 (5)将带有火星的木条插入集气瓶中，若木条复燃则证明是氧气 (6)集气瓶口有大气泡冒出 【详解】（1）由图可知，仪器①的名称是铁架台； （2）高锰酸钾在加热条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的文字表达式为：高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气；选用装置A作为发生装置时需要在试管口塞一团棉花，防止加热时试管内的粉末状物质进入导管；装置 D 通过向上排空气法收集氧气，原因是氧气的密度比空气大； （3）装置B为固液常温型的发生装置，选择固液常温型发生装置的依据是反应物是固体和液体，反应条件不需要加热； （4）实验时，装置B中长颈漏斗下端管口要伸入液面下的目的是防止生成的气体从长颈漏斗下端管口逸出； （5）氧气具有助燃性，实验室检验氧气的方法是将带火星的木条伸入集气瓶中，若木条复燃则证明是氧气； （6）装置E为排水法收集装置，若用装置E收集氧气，当集气瓶口有大气泡冒出时，瓶内氧气已收集满。 【变式2-3】(25-26九上·辽宁沈阳沈北新区·期中)认识氧气、了解氧气制取、性质等，是初中化学学习的重要内容。 (1)图2、图3是制取氧气需要用到的装置和仪器。 ①仪器a的名称是 。 ②实验室用加热高锰酸钾的方法制取氧气，反应类型为 (填“化合”或“分解”)反应，用该方法制取氧气的发生装置应选择图2中的 (填序号)。 ③图3中的仪器可组装成完整的收集装置，这种收集气体的方法叫 (填“排水法”或“排空气法)。气密性良好的情况下，“组装收集装置”和“收集气体”过程中的一些错误操作，可能会影响收集到氧气的浓度，请写出一点可能导致收集到氧气浓度偏低的错误操作： 。 (3)探究氧气的性质时，为使木炭与集气瓶内的氧气充分反应，用坩埚钳夹取一小块木炭，在酒精灯火焰上加热至发红，将其由瓶口向下 (填“快速”或“缓慢”)插入充满氧气的集气瓶中，观察到木炭燃烧更剧烈。 (4)测定空气中氧气的体积分数：(图4、图5装置气密性良好) ①用图4装置测定空气中氧气的含量。主要步骤如下，正确的顺序为 (填序号)。 a.弹簧夹夹紧胶皮管 b.红磷熄灭并冷却至室温后，打开弹簧夹 c.点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧塞子 d.在集气瓶中加入少量水，将水面上方空间分成5等份 ②同学们利用图4装置多次实验，水面均未上升到刻度“1”。经讨论后，取足量红磷采用图5装置进行实验，记录并处理数据如图6。 I.分析图6数据，图4实验水面未达到刻度“1”，原因是 。 II.图6中氧气含量从8.05%上升到9.26%，原因可能是 。 【答案】(1) 6 8 (2) 锥形瓶 分解 A 排空气法 导管没有伸入到集气瓶底部 (3)缓慢 (4) dacb 氧气不能完全反应 反应结束后，温度下降，气体逐渐混合均匀 【详解】（1）在原子中，质子数等于核外电子数，因此8=2+x，x=6；在元素周期表中，左上角的数字为原子序数，因此氧元素的原子序数为8。 （2）①仪器a的名称是锥形瓶； ②高锰酸钾制取氧气，反应生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，符合一变多的特征，属于分解反应，高锰酸钾制氧气要选用固体加热型的作为发生装置，故选A； ③氧气的密度比空气大，不易溶于水，既可以采用向上排空气法收集，又可以采用排水法收集，根据图3中所提供的仪器可知，没有水槽，则能组装成的收集装置为向上排空气法收集装置，故选填排空气法；导管没有伸入到集气瓶底部，瓶内空气没有排尽，可能会影响收集到氧气的浓度（合理即可）。 （3）探究氧气的性质时，为使木炭与集气瓶内的氧气充分反应，用坩埚钳夹取一小块木炭，在酒精灯火焰上加热至发红，将其由瓶口向下缓慢插入充满氧气的集气瓶中，这样能让木炭与氧气充分接触，观察到木炭燃烧更剧烈。 （4）①该实验操作的正确顺序是检验装置的气密性，在集气瓶中加入少量水，并将水面上方空间分成5等份，用弹簧夹夹紧胶皮管，点燃红磷，立即伸入瓶中并把塞子塞紧，待红磷熄灭并冷却至室温后，打开弹簧夹，则正确的顺序为dacb。 ②分析图6数据，图4实验水面未达到刻度“1”，原因是氧气不能完全反应；红磷燃烧消耗氧气并放出热量，而其他气体不参与反应，所以氧气的含量逐渐减少，但反应结束后，温度下降，气体逐渐混合均匀，导致氧气含量从8.05%上升到9.26%。 题型03 过氧化氢分解制氧气 文字表达式 过氧化氢 水＋氧气 符号表达式 H2O2 H2O + O2↑ 发生装置选择依据 反应物为液体，反应不需要加热，条件为常温 实验步骤 连接仪器，检查装置气密性； 先装固体药品，再装液体药品； 收集气体； 检验 将带火星的木条伸入集气瓶内，如果带火星的木条复燃，说明是氧气 验满 将带火星的木条放在集气瓶口，如果带火星的木条复燃，说明氧气已集满 【典例3】(24-25九上·辽宁盘锦兴隆台区盘锦第一完全中学·月考)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．反应后二氧化锰质量减少 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．二氧化锰能加快过氧化氢分解 【答案】D 【详解】A、过氧化氢分解制取氧气的反应中，二氧化锰可以作催化剂，氧化铜等也可作催化剂，不符合题意； B、过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气， 在该反应中，二氧化锰是催化剂，化学反应前后，催化剂的质量不变，不符合题意； C、催化剂只能改变化学反应速率，不能增加生成物的质量，故加入二氧化锰不能增加过氧化氢分解产生氧气的质量，不符合题意； D、过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气， 在该反应中，二氧化锰是催化剂，二氧化锰能加快过氧化氢分解，符合题意。 故选D。 。 【变式3-1】(24-25九上·辽宁大连普兰店区第七中学·期中)同学利用稀的过氧化氢溶液和二氧化锰做了如图所示实验，下列叙述正确的是 A．过氧化氢不能分解制氧气 B．图示实验的研究方法是对比实验法 C．二氧化锰能分解生成氧气 D．实验能证明二氧化锰是反应的催化剂 【答案】B 【详解】A、过氧化氢能分解制氧气，只不过不使用二氧化锰，过氧化氢在常温下分解缓慢，放出的氧气很少，不能使带火星的木条复燃，不符合题意； B、把带火星的木条伸入盛有过氧化氢溶液的试管中，带火星的木条不复燃，向试管中加入少量的二氧化锰，再把带火星的木条放在试管口，带火星的木条复燃，说明二氧化锰能加快过氧化氢的分解速率，此实验方法是对比实验，符合题意； C、由于过氧化氢能分解出氧气，因此该实验不能证明二氧化锰能分解生成氧气，不符合题意； D、催化剂能改变化学反应的速率，而本身的质量和化学性质在反应前后不变，此实验只能说明二氧化锰能加快过氧化氢的分解速率，不能证明二氧化锰的质量和化学性质在反应前后不变，不符合题意； 故选B。 【变式3-2】(23-24九上·辽宁丹东第十九中学·月考)下列关于过氧化氢制取氧气并回收的实验操作正确的是 A．检查装置气密性 B．制取氧气 C．氧气暂时存放 D．过滤回收 【答案】B 【详解】A、检查装置气密性时，应先构建封闭体系，再改变装置内的气压，根据相应现象判断气密性是否良好。图示装置通过长颈漏斗与外界连通，不是封闭体系，无法检查气密性，A选项错误； B、过氧化氢在二氧化锰催化作用下快速分解生成水、氧气，氧气密度比空气大，可用向上排空气法收集，B选项正确； C、暂时存放氧气时，玻璃片打磨面应向下，密封性更好，C选项错误； D、过滤时，应遵循“一贴二低三靠”的规则，需使用玻璃棒引流，图示操作缺少玻璃棒，且漏斗下端管口末端没有紧靠烧杯内壁，D选项错误。 故选：B。 【变式3-3】(25-26九上·辽宁大连瓦房店·月考)用过氧化氢制氧气时，忘记加入二氧化锰，其结果是 A．不放出氧气 B．放出氧气速度慢 C．放出氧气的总量减少 D．放出氧气总量会减少且反应速度慢 【答案】B 【详解】过氧化氢制氧气时，二氧化锰的作用是加快反应速度，如果忘记加入反应速度慢，但不会影响生成氧气的量，故选B。 题型04 催化剂与催化作用 概念 在化学反应中能改变其他物质的反应速率，但本身的化学性质和质量在反应前后不变的物质。 特点 一变（改变反应速率）；两不变（质量、化学性质不变） 概念解读 ①催化剂不能改变生成物的质量； ②催化剂作为反应的条件； ③种催化剂只针对某一类或某一个反应，某一反应的催化剂可能不只一种 证明某物质是某反应的催化剂 ①证明是否改变其他物质化学反应速率：相同条件下，控制变量做对比实验； ②证明质量是否改变：实验前称量质量，实验后分离出来再称量，比较两次质量是否相等； ③证明化学性质是否改变：将分离出来的物质再重复进行实验，观察是否还能改变反应速率。 以上①②③同时满足，即为催化剂。 【典例4】(23-24九上·辽宁营口西区雁楠中学·月考)下列关于催化剂的说法中，正确的是 A．催化剂的作用是加快化学反应的速率 B．催化剂的性质及质量在化学反应前后保持不变 C．使用催化剂可增加生成物的量 D．一个化学反应的催化剂不一定只有一种 【答案】D 【详解】A、加入催化剂可以改变化学反应速率，有可能加快也可能减慢，故A错误。 B、催化剂的化学性质及质量在化学反应前后保持不变，物理性质有可能发生改变，故B错误。 C、使用催化剂不会增加生成物的量，只会改变反应的反应速率，故C错误。 D、一个化学反应的催化剂不一定只有一种，如二氧化锰、硫酸铜溶液都可以催化过氧化氢分解，故D正确。 故选D。 【变式4-1】(24-25九上·辽宁辽阳灯塔·月考)已知氧化铜也可以催化过氧化氢的分解，现向一定量的过氧化氢的水溶液中加入适量的氧化铜粉末，充分反应（忽略水的挥发）。下列图象不正确的是 A． B． B． C． D． 【答案】D 【详解】A、现向一定量的过氧化氢溶液中加入一定质量的氧化铜，过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成氧气和水，随着反应的进行，氧气的质量从0开始逐渐增大，至过氧化氢完全反应，氧气的质量不再增加，故A正确； B、过氧化氢在氧化铜的催化作用下生成水和氧气，氧化铜作为该反应的催化剂，反应前后质量不变，故B正确； C、原过氧化氢溶液中含有水，过氧化氢在氧化铜的催化作用下生成水和氧气，随着反应的进行，水的质量逐渐增加，至过氧化氢完全反应，水的质量不再增加，故C正确； D、过氧化氢在氧化铜的催化作用下生成水和氧气，随着反应的进行，过氧化氢的质量不断减少，至过氧化氢完全反应，最终过氧化氢的质量为0，故D错误； 故选：D。 【变式4-2】(23-24九上·辽宁沈阳大东区·月考)据2022年7月22日的《科学》期刊，我国科研团队通过将一种疏水助剂与经典钴基催化剂物理混合，大幅提升了催化性能。下列有关催化剂的说法正确的是 A．催化剂在化学反应前后性质不变 B．催化剂可以增加生成物的质量 C．没有催化剂，化学反应不能发生 D．催化剂理论上可以重复使用 【答案】D 【分析】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（又叫触媒），催化剂的特点可以概括为“一变二不变”，一变是能够改变化学反应速率，二不变是指质量和化学性质在化学反应前后保持不变。 【详解】A、催化剂在化学反应前后化学性质不变，但是物理性质不一定不改变，故选项错误； B、催化剂只改变反应速率，不改变反应结果，不能增加生成物的质量，故选项错误； C、催化剂只能改变化学反应速率，没有催化剂也能反应，故选项错误； D、催化剂只改变化学反应速率，在反应前后不改变自身的质量和化学性质，所以理论上可以循环利用，故选项正确。 故选：D。 【变式4-3】(25-26九上·辽宁沈阳沈北新区·期中)“三效催化转换器”可将汽车尾气中的有害气体转化为无毒气体，其中某个反应的微观示意图如图。从图示获得的下列信息错误的是 A．该图能反映反应前后原子的种类不变 B．反应前后共有四种分子 C．该图能反映反应前后分子的种类改变 D．该反应是分解反应 【答案】D 【分析】由图可知，该反应为二氧化氮和一氧化碳在催化剂的作用下转化为二氧化碳和氮气，该反应的化学方程式为：。 【详解】A、由图可知，化学反应前后，原子的种类不变，不符合题意； B、由图可知，反应前为二氧化氮分子、一氧化碳分子，反应后为二氧化碳分子，氮分子，共四种分子，不符合题意； C、反应前为二氧化氮分子和一氧化碳分子，反应后为二氧化碳分子、氮分子，能反映反应前后分子的种类改变，不符合题意； D、该反应的反应物有两种，不属于分解反应，符合题意。 故选D。 题型05 分解反应 化合反应 分解反应 概念 由两种或两种以上的物质生成另一种物质的反应 由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应 特点 多变一 一变多 通式 A + B + …… → C A → B + C + …… 两者联系 都是化学反应的基本类型之一，二者是并列关系 【典例5】(24-25九上·辽宁抚顺清原满族自治县三中教育集团·月考)变色眼镜既可矫正视力，又可像墨镜一样遮挡刺眼的阳光。其反应原理之一是溴化银银+溴，该反应的基本反应类型是 A．化合反应 B．分解反应 C．氧化反应 D．复分解反应 【答案】B 【详解】该反应符合“一变多”的特点，属于分解反应，故选B。 【变式5-1】(24-25九上·辽宁大连普兰店区第七中学·期中)在下列变化中，属于分解反应的是 A．硫在氧气中燃烧 B．蜡烛在空气中燃烧 C．加热高锰酸钾制氧气 D．从空气中分离出氧气 【答案】C 【详解】A、硫在氧气中燃烧，即硫和氧气在点燃的条件下反应生成二氧化硫，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，故选项错误； B、蜡烛在空气中燃烧，即石蜡和氧气在点燃的条件下反应生成水和二氧化碳，不属于分解反应，故选项错误； C、加热高锰酸钾制氧气，即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，反应物为一种，生成物为三种，符合“一变多”的特点，属于分解反应，故选项正确； D、从空气中分离出氧气，将空气加压、降温变为液态的空气，利用液氮的沸点低于液氧，升高温度，液氮汽化变为氮气，剩下的主要是液氧，该变化没有新物质生成，属于物理变化，故选项错误； 故选：C。 【变式5-2】(24-25九上·辽宁铁岭铁岭县莲花第一初级中学·月考)下列属于分解反应的 A．石蜡+氧气二氧化碳+水 B．碳+氧气二氧化碳 C．氧化汞汞+氧气 D．二氧化碳+水→碳酸 【答案】C 【分析】分解反应是指一种物质生成多种物质的反应。 【详解】A、该反应的反应物和生成物均有两种，不属于分解反应，该选项不符合题意； B、该反应为多种物质生成一种物质的反应，属于化合反应，该选项不符合题意； C、该反应为一种物质生成多种物质的反应，属于分解反应，该选项符合题意； D、该反应为多种物质生成一种物质的反应，属于化合反应，该选项不符合题意。 故选C。 【变式5-3】(23-24九上·辽宁丹东第十九中学·月考) 化合反应、氧化反应和分解反应的关系图如下，下列反应与其对应区域匹配正确的是 A．a区： B．b区： C．c区： D．d区：大理石+盐酸→氯化钙+二氧化碳+水 【答案】B 【详解】A．化合反应的特征“多变一”，氧化反应是物质与氧气反应，分解反应的特征是“一变多”，甲烷与氧气的反应是氧化反应，说法不正确； B．，既是化合反应又是氧化反应，说法正确； C．水通电生成氢气和氧气，一种物质反应生成多种物质，该反应分解属于分解反应，说法不正确； D．大理石和盐酸反应不属于题目中的反应类型，说法不正确； 故选：B。 题型06 实验室制取氧气的综合考查 加热高锰酸钾制氧气 过氧化氢制氧气（MnO₂催化） 1.实验原理 反应物：固体（KMnO₄） 条件：加热 文字表达式：高锰酸钾锰酸钾＋二氧化锰＋氧气 反应物：液体（H₂O₂）+ 固体（MnO₂） 条件：常温（MnO₂催化） 文字表达式：过氧化氢 水＋氧气 2.发生装置 类型：固固加热型- 要求：①试管口略向下倾斜 ②试管口放一团棉花（防粉末堵导管） 类型：固液不加热型 要求：①长颈漏斗末端伸液面下（液封） ②分液漏斗可控反应速率 3.收集装置 可选：排水法（纯净）/ 向上排空气法（干燥） 时机：排水法待连续均匀冒气泡 可选：与高锰酸钾一致- 时机：排水法待连续均匀冒气泡 4.关键操作 步骤：查→装→定→点→收→移→熄- 特殊：加热前预热；结束先移导管再熄灯 步骤：查→装（先固后液）→收→停 特殊：添加液体时保持液封 5.检验与验满 检验：带火星木条伸入瓶内（复燃则为氧气） 验满：带火星木条放瓶口（复燃则满） 检验 / 验满：与高锰酸钾完全一致 6.误差原因 -量不足：药品少、气密性差、未待连续气泡 不纯：排水未装满水、早收集 量不足：H₂O₂浓度低、MnO₂失效、漏气 不纯：排水未装满水、早收集 7. 优缺点与适用场景 优点：反应稳定、纯度高- 缺点：需加热、步骤多- 适用：常规制取纯净氧气 优点：无需加热、操作简、无污染- 缺点：H₂O₂易分解、浓度高难控- 适用：安全 / 节能场景、控制速率实验 【典例6】(25-26九上·辽宁朝阳第八中学·月考)图1所示装置常用于实验室制取气体，图2是制作简易供氧器的设计图，请根据所学知识回答下列问题。 (1)仪器a的名称是 。 (2)实验室用加热高锰酸钾固体的方法制取氧气。 ①写出该反应的文字表达式： 。 ②用该方法制取氧气的发生装置应选择图1中的 （填字母）。 ③用排水法收集氧气时，集气瓶瓶口处有大气泡向外冒出后，接下来的操作为将导管移出集气瓶， ，收集完成后把导管移出水面，再熄灭酒精灯。 (3)实验室用过氧化氢溶液制取氧气，用该方法制取氧气的装置组合应选择图1中的 （填字母） (4)小致同学查阅资料知道，家用简易供氧器中的固体药剂是b和c，b为过碳酸钠（）， 它是一种白色固体，遇水会分解出，C是一种黑色粉末状催化剂。该同学利用塑料瓶、注射器、吸管、输液管等设计并制作简易供氧器，如图2所示： ①c可能是 。 ②氧气能从图2右侧瓶中逸出，是因为氧气 。 【答案】(1)长颈漏斗 (2) A 在水下盖好玻璃片，正放实验台上 (3)BC/BD (4) 二氧化锰 不易溶于水 【详解】（1）由图可知，仪器a为长颈漏斗。 （2）①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：； ②该反应为加热固体的反应，发生装置选A； ③当集气瓶瓶口处有大气泡向外冒出后，说明氧气已收集满，此时将导管移出集气瓶，然后在水下盖上玻璃片后，将集气瓶拿出正放在桌面上。 （3）过氧化氢制取氧气的反应为固液常温反应，发生装置选B，氧气密度比空气大，且不易溶于水，收集装置选C或D。 （4）①二氧化锰为黑色粉末，且二氧化锰为过氧化氢制取氧气的催化剂，则c可能为二氧化锰。 ②将氧气通入水中，氧气能逸出，是因为氧气不易溶于水。 【变式6-1】(25-26九上·辽宁沈阳康平县·)化学在物质的制取、资源的利用等领域具有重要价值。 Ⅰ．在实验室里制取氧气，根据下列装置图，回答问题： (1)仪器a的名称是 。 (2)若同学们在实验室中用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，应选用的发生装置是 ，选择的理由是 。该反应中二氧化锰的作用 ，该反应的化学符号表达式是 。 (3)C收集方法的名称是 。用E收集氧气的原因是 。 (4)若用F装置收集氧气，则气体应从导管 (填“a”或“b”)端通入，验满方法是 。 Ⅱ．空气是重要自然资源，利用空气可以获得氮气、氧气等。方法是先将空气降温加压液化，再升温，氮气挥发出来，得到液态的氧气。 (5)该方法 (填是、不是)分解反应，得到的氧气通常装在 (填蓝、黑)色的钢瓶中。 【答案】(1)锥形瓶 (2) B 反应物为固体和液体，不需要加热 催化作用 (3) 向上排空气法 氧气不易溶于水 (4) a 将带火星的木条放在b口处，若复燃，则集满 (5) 不是 蓝 【详解】（1）由图可知，仪器a为锥形瓶； （2）实验室中用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，反应物为固体和液体，反应不需要加热，所以选用B装置作为发生装置； 过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下生成水和氧气，二氧化锰是该反应中的催化剂，起到催化作用； 符号表达式为：； （3）C装置瓶口朝上，收集方法为向上排空气法； E装置为排水法收集装置，氧气不易溶于水，所以可以采用E收集； （4）氧气的密度比空气大，若用F收集，气体应长进短出，故氧气从a进入； 氧气具有助燃性，验满时，将带火星的木条放在b口处，若复燃，则集满； （5）该方法是利用氮气和氧气的沸点不同进行的分离，过程中没有新物质生成，属于物理变化，不是化学变化，所以不是分解反应； 得到的氧气通常装在蓝色的钢瓶中，故填：蓝。 【变式6-2】(25-26九上·辽宁阜新实验中学·)化学科学十分重视实证和理性思维。请你来帮助化学兴趣小组同学来探究氧气的有关性质。 (一)制取氧气 (1)写出标有序号的仪器名称：a 。 (2)在实验室中用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取并收集氧气，可选择的发生装置为 (填字母代号，下同)，该装置的优点是 ，收集较纯净的氧气的装置为 ，发生化学反应的文字表达式为 ，其中二氧化锰起 作用。 (3)若用E装置收集氧气，检验氧气已收集满的方法是 。 (4)若用C装置收集氧气时为了保证收集到纯净的氧气要等到 才开始收集。 (5)用A装置制取氧气，试管口放一团棉花的目的是 。 (二)探究氧气的性质 (6)实验一：图②中木炭伸入集气瓶时要由瓶口向下 (填“缓慢”或“快速”)伸入，理由是 。 (7)实验二：图④中铁丝在氧气中燃烧的实验中集气瓶中预先放入一些水的目的是 ；铁丝燃烧的文字表达式为 。 (8)实验三：图⑥硫燃烧集气瓶中放入水的目的是 。 【答案】(1)锥形瓶 (2) B 可以控制反应速率 C 催化 (3)在集气瓶口放一根带火星的木条，若木条已复燃，则已经集满 (4)导管口有连续均匀气泡冒出 (5)防止加热时粉末状固体进入导管，造成堵塞 (6) 缓慢 使木炭与氧气充分接触，反应现象更明显 (7) 防止生成的高温熔融物溅落，使瓶底炸裂 (8)吸收有毒的二氧化硫，防止污染空气 【详解】（1）根据常见仪器的形状和用途，可知仪器a是锥形瓶。 （2）①过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，该反应是固液常温型，发生装置选B； ②该装置中有分液漏斗，分液漏斗可以控制加入液体的速率，由此控制反应速率，故该装置的优点是控制反应速率。 ③排水法可以收集较纯净的氧气，故收集装置选C。 ④过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，故可以写出反应文字表达式：。 ⑤其中二氧化锰是该反应的催化剂，故起到催化作用。 （3）若用E装置，即向上排空气法收集氧气，氧气具有助燃性。检验氧气已收集满的方法是将带火星的木条靠近集气瓶口，若木条复燃，则证明氧气已集满。 （4）若用C装置，即排水法收集氧气时为了保证收集到纯净的氧气要等到导管口处有均匀连续的气泡冒出时才开始收集，刚冒出的气泡是装置内的空气被排出，不能立即收集。 （5）若用A装置制取氧气，则反应物的状态为固体，反应条件需要加热，需要在试管口放有一团棉花，放一团棉花的目的是防止固体粉末进入导管。 （6）木炭伸入集气瓶时要由瓶口向下缓慢伸入，使木炭与氧气充分接触，反应充分，实验现象更明显。 （7）铁丝在氧气中燃烧的现象是剧烈燃烧、火星四射、放热、生成黑色固体，集气瓶中预先放入一些水的目的是防止高温熔融物溅落瓶底，使瓶底炸裂，图④中铁丝燃烧是铁和氧气反应生成四氧化三铁，文字表达式为：。 （8）硫在氧气中燃烧会生成二氧化硫，集气瓶中放入水的目的是吸收二氧化硫，防止空气污染。 【变式6-3】(25-26上·辽宁鞍山第五十一中学·月考)过去，人们曾把氧气叫做“养气”，这充分说明了氧气的重要性，可以说没有氧气，就没有生命，也就没有生机勃勃的地球。 资料：①红磷的着火点是260℃，白磷的着火点是40℃。 ②相同的温度和体积下，气体压强与分子数成正比。 ③相同的温度和压强下，气体体积与分子数成正比。 【空气中发现氧气】 二百多年前，拉瓦锡用如图1所示装置研究了空气的组成。 (1)加热时，曲颈甑内液态汞表面产生红色粉末，玻璃钟罩内的液面上升，产生该现象的原因是 ，拉瓦锡通过实验和分析得出了空气主要由 组成的结论。 (2)实验再现：实验小组模拟拉瓦锡的实验，用红磷测定空气中氧气含量。取容积为250 mL集气瓶，实验前加入50 mL水，如图2所示。 （集气瓶容积未划分，实验产生误差忽略不计。） ①该实验中红磷需稍过量，目的是 。 ②红磷燃烧的反应文字表达式是 。 ③图2中能说明空气中氧气体积约占五分之一的现象是 。 ④从实验结果可知，瓶内剩余的主要气体的物理性质是 。 【化合物中制得氧气】 为了在实验室制得氧气，小组同学开展了如下活动。 (3)选择实验方案。现提供三种制取氧气的方案：A．加热高锰酸钾   B．电解水   C．催化分解过氧化氢 小组讨论决定选用C方案制取氧气。该反应的文字表达式为 。 (4)进行实验活动。小组同学分工协作完成如下任务。 ①用高锰酸钾制取一瓶纯净的氧气，选择的发生装置和收集装置是 ；为确保装置不漏气，应先检查装置的 ；集满氧气后，为防止水倒吸，应先 （填“将导管移出水面”或“熄灭酒精灯”）。 ②若用装置D收集氧气，是利用了氧气的密度比空气 的性质，检验氧气集满的方法是 。 ③用E装置最终收集到的气体不纯，可能的原因有： 。 【答案】(1) 汞与氧气反应生成氧化汞，消耗氧气，导致钟罩内气体减少，压强变小，汞槽中的汞进入玻璃钟罩 氧气和氮气 (2) 耗尽集气瓶内的氧气 量筒内的水进入集气瓶，量筒内液面下降到刻度60处 难溶于水 (3) (4) BE 气密性 将导管移出水面 略大 将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃，则说明已满 刚产生气泡就开始收集（合理即可） 【详解】（1）加热时，曲颈甑内汞与氧气反应生成氧化汞，消耗氧气，导致钟罩内气体减少，压强变小，汞槽中的汞进入玻璃钟罩，观察到液态汞表面产生红色粉末，玻璃钟罩内的液面上升； 拉瓦锡通过实验和分析得出了空气主要由氮气和氧气组成。 （2）①红磷过量，能将氧气完全消耗，使结果更准确。 ②红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的文字表达式为：。 ③图2实验中，集气瓶内空气的体积为250mL-50mL=200mL，红磷燃烧消耗氧气，集气瓶内压强减小，量筒内的水进入集气瓶，进入水的体积为氧气的体积，集气瓶内氧气的体积为，则观察到量筒内的水进入集气瓶，进入水的体积为，最终液面在100mL-40mL=60mL刻度处。 ④红磷在剩余气体中会熄灭，说明剩余气体不可燃也不助燃，且反应后进入水的体积约为集气瓶内空气体积的五分之一，说明剩余的主要气体有难溶于水的物理性质。 （3）过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成水和氧气，反应的文字表达式为：。 （4）①高锰酸钾制取氧气的反应为加热固体的反应，发生装置选B，排水法收集的氧气较纯净，且氧气不易溶于水，收集装置选E； 收集满氧气后，为了防止水槽中的水倒吸，应先将导管移出水面，再熄灭酒精灯。 ②装置D为向上排空气法，氧气密度比空气略大，则可用该装置收集； 氧气具有助燃性，则验满方法为：将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃，则说明已满。 ③E装置为排水法收集装置，若收集的氧气不纯，可能原因为：刚开始时集气瓶没有装满水，或刚产生气泡就开始收集等。 题型07 有关催化剂的实验探究 概念 在化学反应中能改变其他物质的反应速率，但本身的化学性质和质量在反应前后不变的物质。 特点 一变（改变反应速率）；两不变（质量、化学性质不变） 概念解读 ①催化剂不能改变生成物的质量； ②催化剂作为反应的条件； ③种催化剂只针对某一类或某一个反应，某一反应的催化剂可能不只一种 证明某物质是某反应的催化剂 ①证明是否改变其他物质化学反应速率：相同条件下，控制变量做对比实验； ②证明质量是否改变：实验前称量质量，实验后分离出来再称量，比较两次质量是否相等； ③证明化学性质是否改变：将分离出来的物质再重复进行实验，观察是否还能改变反应速率。 以上①②③同时满足，即为催化剂。 【典例6】(25-26九上·辽宁鞍山岫岩县部分校·月考)实验室常用过氧化氢溶液制取氧气。实验小组同学对该反应进行探究。 实验1：验证是分解的催化剂。 (1)写出实验室用以上方法制备氧气的文字表达式： ；该反应属于基本反应类型中的 反应。 (2)Ⅳ中过滤称得的固体质量应为 g。 (3)证明能加快分解速率的实验现象是 。 实验2：探究催化剂种类和质量对分解的催化效果的影响。 【进行实验】 称取催化剂置于三颈瓶中，塞紧胶塞，用注射器将3mL 5%过氧化氢溶液快速注入。测定氧气浓度达到最高值时所用的时间，实验记录如表所示： 序号 初始温度 催化剂种类 催化剂质量/g 氧气浓度达最高值时所用时间/s ① 30 0.03 8 ② 30 0.03 32 ③ 30 0.04 29 ④ 30 0.05 28 ⑤ 30 0.03 3364 ⑥ 30 0.04 837 ⑦ 30 0.05 464 注：①氧气浓度达最高值时已完全分解。 ②在可控范围内过氧化氢分解速率越快，催化效果越好。 【解释与结论】 (4)实验2中，效果最好的催化剂是 。 (5)实验⑤⑥⑦的目的是：初始温度等其他条件相同时， 。 (6)与实验①②⑤目的相同的实验组还有 (写全对比组)。 【反思与评价】 (7)继续实验，发现活性炭比的催化效果差。其实验方案：称取0.03g活性炭置于三颈瓶中，塞紧胶塞，用注射器将3mL 5%过氧化氢溶液快速注入。在初始温度时的测定结果是 。 【答案】(1) 分解 (2)0.1 (3)Ⅰ中带火星木条不复燃，Ⅲ中带火星木条复燃 (4)二氧化锰/MnO2 (5)探究CuCl2质量对H2O2分解的催化效果的影响 (6)③⑥和④⑦ (7)氧气浓度达到最高值时所用时间大于8s 【详解】（1）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，文字表达式为：； 该反应是由一种物质生成两种物质，属于基本反应类型中的分解反应。 （2）催化剂在化学反应前后质量不变，所以 Ⅳ 中过滤称得的固体（二氧化锰）质量应为0.1g。 （3）Ⅰ 中没有加二氧化锰，过氧化氢分解慢，带火星的木条不复燃；Ⅱ 中加了二氧化锰，过氧化氢分解快，Ⅲ 中带火星的木条复燃，说明MnO2能加快H2O2分解速率。 （4）由实验数据可知，使用MnO2作催化剂时，氧气浓度达最高值时所用时间最短，说明MnO2催化效果最好。 （5）实验⑤⑥⑦中，催化剂种类（均为CuCl2）、初始温度等相同，催化剂质量不同，目的是探究CuCl2质量对H2O2分解的催化效果的影响。 （6）实验①②⑤中，催化剂种类不同，其它实验条件相同，目的是探究催化剂种类对H2O2分解的催化效果的影响。实验③⑥和④⑦中，催化剂种类不同，其它实验条件相同，也能探究催化剂种类对H2O2分解的催化效果的影响。 （7）根据表格信息，30℃时，加入0.03g MnO2，氧气浓度达最高值时所用时间为8s。加入活性炭比MnO2的催化效果差，即过氧化氢分解速率更慢，所以氧气浓度达最高值时所用时间大于8s。 【变式6-1】(25-26九上·辽宁营口大石桥第二初级中学·月考)氧气与我们息息相关。 （一）空气中氧气含量测定 (1)图1、图2实验前均需检查装置的 。 (2)图1实验中，测得的氧气含量小于1/5，请分析可能的原因 。（回答一点即可） (3)图2实验中需要提供足量的 (填“铜粉”或“空气”)。 (4)室温下，图2实验测定的数据如表(在气球完全干瘪的状态下测量注射器内气体的体积)： 硬质玻璃管的体积 反应前注射器中空气的体积 反应后注射器中空气的体积 50.0 mL 20.0 mL 6.5 mL 实验测得空气中氧气的体积分数为 (精确至0.1%)。 (5)图2实验的优点是 (填一点)。 （二）某小组以“探究制氧催化剂的奥秘”为题展开了项目式学习。 【任务一】认识催化剂 (6)催化剂在化工生产中起着重要作用，其 和 在化学反应前后都不变。 【任务二】探究催化剂 小组同学查阅资料发现氧化铜(CuO)也可作为过氧化氢分解的催化剂，于是设计了如图实验进行验证，请填写下表： 步骤①现象 步骤③现象 步骤⑥结果 步骤⑦结果 实验结论 无明显现象 有大量气泡产生，带火星的木条复燃 氧化铜是过氧化氢分解的催化剂 (7)步骤③现象为试管中有大量气泡产生，带火星的木条 ，步骤 与步骤 的现象对比，可以证明氧化铜能够加快过氧化氢的分解速率。 (8)步骤⑥中氧化铜的质量为 ，步骤⑦的目的为 。 【任务三】探究不同催化剂的催化效果 小组同学以生成100 mL氧气为标准，设计了下列实验。 序号 5% H2O2溶液的体积 催化剂 反应时间 ① 200 mL 2g氧化铜 a ② 200 mL g二氧化锰 b (9)加入二氧化锰质量为 g。 (10)若a>b，则得出的实验结论为 。 【答案】(1)气密性 (2)红磷不足（合理即可） (3)铜粉 (4)19.3% (5)结果更准确（合理即可） (6) 质量 化学性质 (7) 复燃 ① ③ (8) 0.2g 为了验证氧化铜的化学性质在反应前后是否改变 (9)2 (10)其他条件相同时，二氧化锰的催化效果比氧化铜好 【详解】（1）图1、图2实验前均需检查装置的气密性； （2）图1实验测得的氧气含量小于五分之一，测定结果偏小是由于反应结束后集气瓶内的气压偏大，可能是氧气没有完全消耗或温度偏高或有空气进入，具体的原因可能是红磷不足或没有冷却到室温读数或装置漏气等； （3）图2实验中需要提供足量的铜粉，在实验中反复推拉注射器是为了尽可能消耗装置中的氧气； （4）反应消耗的O2的体积为20.0mL-6.5mL=13.5mL，实验测得空气中O2的体积分数为：； （5）图1实验在点燃红磷后再伸入到集气瓶，若操作不当会引起实验误差；图2实验始终在密闭容器中反应，可以有效的减少误差； （6）催化剂在化工生产中起着重要作用，其质量和化学性质在化学反应前后都不变； （7）步骤③将带火星的木条放在试管口，观察到试管中有大量气泡产生，带火星的木条复燃；步骤①③的现象对比可以证明氧化铜能够加快过氧化氢的分解速率 （8）根据催化剂的特点，步骤⑥结果中氧化铜的质量为0.2g； 步骤⑦用烘干所得固体重复步骤②③，目的是为了验证氧化铜的化学性质在反应前后是否改变； （9）根据对比实验中空气变量唯一的原则，①加入氧化铜的质量为2g，则②加入二氧化锰的质量也为2g； （10）若a＞b,说明等生成等体积的氧气二氧化锰所需的时间短，可得到的结论是其他条件相同时，二氧化锰的催化效果比氧化铜好。 【变式6-2】某小组以“探究催化剂的奥秘”为题开展项目式学习。 【任务一】认识催化剂 (1)催化剂在化工生产中起着重要作用，下列催化剂的相关叙述正确的是________。 A．催化剂在化学反应前后的质量和化学性质都不变 B．催化剂能使生成物的质量增大 C．不加入催化剂化学反应就不能发生 (2)称量0.2g二氧化锰，取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，进行图1所示实验。 i.试管①中的现象 ；对比试管①③实验现象，说明 。 ii.步骤⑥称量固体的质量为 ，步骤⑦现象 ，说明二氧化锰为该反应的催化剂。 【任务二】定量探究催化剂的效果 为比较淀粉和二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果，小组同学进行了如下探究：实验装置如图2所示，收集40mL气体测得数据如下表。 实验序号 5%过氧化氢溶液体积/mL 催化剂的质量/g 待测数据 1 20 a 2 20 淀粉0.5 b 3 20 二氧化锰0.5 c (3)实验1的目的是 。 (4)上述实验“待测数据”测的是 ；实验证明二氧化锰的催化效果较好，则b (填“<”“>”或“=”)c。 【任务三】数字化实验探究催化剂的效果 分别取20mL浓度为5%过氧化氢溶液、0.5g二氧化锰、0.5g淀粉，按下图装置进行实验，瓶内气压的变化如图4所示。 (5)比分析坐标图中的 点，可知化学反应速率与催化剂的种类有关。 (6)在温度一定的情况下，氧气的体积分数等于氧气的压强分数。上述实验过程中虽然化学反应速率不同，但完全反应后两个装置内压强相同，请从催化剂的角度解释原因 。 【答案】(1)A (2) 产生少量气泡，带火星的木条不复燃 二氧化锰能加快过氧化氢的分解 0.2g 产生大量气泡，带火星的木条复燃 (3)对比实验 (4) 收集40mL气体所需时间 ＞ (5)ac/bd (6)催化剂只能改变化学反应速率，不能改变生成物的质量 【详解】（1）A 、催化剂在化学反应前后，其质量和化学性质不变，只能改变化学反应速率，符合题意； B 、催化剂能改变化学反应速率，不能使生成物的质量增大，不符合题意； C 、不加入催化剂化学反应也能发生，只是可能化学反应速率较慢，不符合题意。 故选： A （2）i、常温下过氧化氢的分解速率很慢，故试管①中的现象：有少量气泡产生，带火星的木条不复燃； 试管①中未加入二氧化锰，带火星的木条不复燃，试管③中加入了二氧化锰，带火星的木条复燃，说明二氧化锰能加快过氧化氢的分解； ii、结论为二氧化锰是该反应的催化剂，催化剂能改变化学反应速率，化学反应前后其质量和化学性质不变，故步骤⑥称量固体的质量为0.2g； 反应前后催化剂的化学性质不变，则步骤⑦中重复实验②③，仍可观察到：产生大量气泡，带火星的木条复燃。 （3）实验1中未加入催化剂，则目的是：对比实验。 （4）由题干信息可知，上述实验中“待测数据”是指收集40mL气体所需时间； 实验证明二氧化锰的催化效果较好，则相同条件下，使用二氧化锰作催化剂时，收集40mL气体所需时间短，则b＞c。 （5）图中 a 、 c 两点，时间不同，压强相同，说明催化剂种类不同，收集等体积氧气所需时间不同，说明化学反应速率与催化剂的种类有关； b 、 d 两点，时间相同，压强不同，说明相同时间内收集氧气的体积不同，也能说明化学反应速率与催化剂的种类有关；故答案为： a 、 c 或 b 、 d。 （6）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催化剂能够改变反应速率，但是不能改变生成物的质量，过氧化氢溶液浓度和体积都相同，最终生成氧气质量相等，则完全反应后两个装置内压强相同。 【变式6-3】(25-26九上·辽宁辽阳第一中学·)催化剂的相关研究是一项重要的课题，某小组以“探究催化剂的奥秘”为题展开了项目式学习。 【任务一】认识催化剂 (1)催化剂在化工生产中起着重要作用，其 在化学反应前后都不变。 【任务二】探究催化剂 小组同学查阅资料发现氧化铜(CuO)也可作为过氧化氢分解的催化剂，于是设计了如图实验进行验证： (2)请填写下表： 步骤①现象 步骤③现象 步骤⑥结果 实验结论 无明显现象 氧化铜的质量为 g 氧化铜是过氧化氢 分解的催化剂 (3)步骤⑦的目的是 。 (4)过氧化氢能被氧化铜催化分解放出氧气的化学符号表达式为 。 【任务三】探究不同催化剂的催化效果 小组同学以生成100mL氧气为标准，设计了下列实验。 序号 5%H2O2溶液的体积 催化剂 待测数据 ① 200mL 2g氧化铜 a ② 200mL 2g二氧化锰 b (5)如果表中待测数据是时间；若a＞b，可得到的结论是 的催化效果较好。 【答案】(1)质量和化学性质 (2) 产生大量气泡 带火星木条复燃 0.2 (3)检验氧化铜的化学性质是否改变 (4) (5)二氧化锰 【详解】（1）催化剂在化学反应前后，其质量和化学性质都不变，这是催化剂的基本性质。 （2）实验结论：氧化铜是过氧化氢分解的催化剂；步骤②加入，过氧化氢的分解速率加快，故可以观察到产生大量气泡，带火星的木条复燃； 因为氧化铜是过氧化氢分解的催化剂，所以反应前后其质量不变，步骤②加入氧化铜的质量为0.2g，步骤⑥称量氧化铜质量仍为0.2g。 （3）步骤⑦用烘干所得固体重复步骤②③，观察到试管中有大量气泡产生，带火星的木条复燃，目的是验证氧化铜在反应前后化学性质是否改变。 （4）过氧化氢在氧化铜的催化下分解生成水和氧气，故可以写出符号表达式：。 （5）实验“待测数据”测的是收集100mL气体所需时间；若a＞b，收集相同体积气体二氧化锰所需时间更短，即二氧化锰催化时反应速率更快， 实验证明二氧化锰的催化效果较好。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2.3 制取氧气 题型01 分离空气法制氧气 题型02 高锰酸钾分解制氧气 题型03 过氧化氢分解制氧气 题型04 催化剂与催化作用 题型05 分解反应 题型06 实验室制取氧气的综合考查 题型07 有关催化剂的实验探究 题型01 分离空气法制氧气 1. 方法：分离液态空气法 2．原理：利用液态氧和液态氮的沸点不同，是物理变化。 3．过程：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。 4．流程： 【典例1】(25-26九上·辽宁辽阳第一中学·月考)分离液态空气的简易流程如图： 请根据流程图回答下列问题 (1)氮气、氧气、氦气中由原子构成的是 。 (2)由步骤B可以看出氮气的沸点比氧气的沸点 (选填“高”或“低”)。液氮达到沸点，分子间间隔 ，(填“变大”或“变小”)。嫦娥五号取回的月壤就保存在氮气中，这说明氮气化学性质 (选填“活泼”或“不活泼”)。 (3)空气的净化装置制得氮气和液氧是属于 (填“物理”或“化学”)变化。 【变式1-1】(25-26九上·辽宁沈阳沈北新区·期中)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．液态氮的沸点比液态氧的沸点低 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 【变式1-2】(25-26九上·辽宁沈阳第四十三中学·期中)工业制氧气采用分离液体空气法，先将空气液化，然后逐渐升温，关于这个过程的描述正确的是 A．有新物质氧气生成 B．分离液态空气是化学变化 C．是利用氮气和氧气沸点不同 D．工业制氧得到的是纯净的氧气 【变式1-3】(25-26九上·辽宁营口大石桥第二初级中学·月考)某化学兴趣小组的同学开展了氧气的制取和有关性质的研究。请结合下列实验装置，回答有关问题。 I.制取氧气 （一）工业制氧气： (1)利用分离液态空气法制氧气的依据是空气中液氧和液氮的 不同，将液态空气升温先逸出的物质主要是 (填“氮气”或“氧气”)。该变化属于 （填“物理”或“化学”）变化。 (2)下列选项中，属于氧气的用途是_____(填字母)，这些用途都利用了氧气的化学性质。 A．霓虹灯 B．医疗急救 C．气割气焊 D．食品防腐 （二）实验室制氧气：    回答下列问题： (3)仪器名称：② 。 (4)实验室用加热高锰酸钾来制取氧气，可选择的发生装置是 （填字母，下同），但要对其进行改进，改进的方法是 。该反应的符号表达式为 。 (5)实验室用过氧化氢溶液制取并收集较纯净的氧气，选择的装置组合为 ，该反应的符号表达式为 ，该反应的基本反应类型是 。 (6)若用装置D收集氧气，氧气应该从 导管通入。 (7)常温下，硫化氢是一种臭鸡蛋气味的气体，实验室可用硫化亚铁和稀硫酸反应制得。该反应应选择 来作发生装置。 (8)一氧化氮气体难溶于水，密度略大于空气的密度，易与氧气反应生成二氧化氮，则应选择 装置来收集一氧化氮。 题型02 高锰酸钾分解制氧气 文字表达式 高锰酸钾锰酸钾＋二氧化锰＋氧气 符号表达式 KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2↑ 发生装置选择依据 反应物为固体，反应需要加热 实验步骤 查：连接仪器，检查装置气密性 装：装药品 定：固定装置 点：点燃酒精灯加热 收：收集气体 移：将导管移出水面 熄：熄灭酒精灯 实验注意点 （1）试管口要略向下倾斜：防止冷凝水回流，炸裂试管。 （2）导管微露出橡皮塞：有利于气体排出。 （3）试管口塞一团棉花：防止固体粉末进入导气管。 （4）气泡连续均匀冒出时开始收集（防止收集的氧气不纯） （5）在水下用玻璃片盖住瓶口，移出水槽，集气瓶正放在桌面上。 （6）实验结束时先将导气管移出水面，然后熄灭酒精灯：防止水槽中的水倒流，炸裂试管。 氧气的收集方法 排水法：收集的气体较纯净，但不干燥 向上排空气法：收集的气体较干燥，但不纯净 向上排空气法收集氧气时，导管要伸至集气瓶底：有利于瓶内空气排出，使收集的气体更纯。 【典例2】(25-26九上·辽宁大连甘井子区·月考)实验小组在实验室制取氧气并进行氧气性质的验证。 【高锰酸钾制氧气】 实验室制取氧气，可能用到如图A～E实验装置。 (1)写出图中标数字的仪器名称① ；② 。 (2)实验室用高锰酸钾制取氧气，可以选择的发生装置为 ；反应的符号表达式为 。 (3)若要收集一瓶氧气用来完成硫燃烧的实验，最好选择的收集装置为 ，原因是 。 (4)若选择D装置收集氧气，检验氧气已经收集满的方法是 。 【氧气性质的验证】 (5) 实验内容 问题与分析 木炭在氧气中燃烧 ①实验时，需将燃着的木炭 (填“缓慢”或“迅速”)伸入到集气瓶中。 ②实验结束后，检验木炭燃烧的产物，需向集气瓶内倒入 。 铁丝在氧气中燃烧 ①铁丝在氧气中燃烧的符号表达式为 。 ②集气瓶底放水的目的是 。 【变式2-1】(24-25九上·辽宁大连普兰店区第七中学·期中)如图是实验室常用气体制备装置，据图回答问题： (1)实验室用高锰酸钾制氧气的文字表达式是 ，用该方法制取并收集较纯净的氧气时可以用装置 (从A～F中选，填字母代号)。如果选用G装置收集氧气，气体应从 (填“a”或“b”)端导入。 (2)某化学小组同学用的过氧化氢溶液和二氧化锰，并选用B装置来制氧气。实验中，同学们发现不能得到平稳的氧气流。大家提出改进方案：把发生装置由B改为，其理由是 。 (3)用D装置收集氧气如何验满？ 。 【变式2-2】(24-25九上·辽宁抚顺清原满族自治县三中教育集团·月考)化学是一门以实验为基础的学科。实验室制取氧气常用到下列装置，请回答。 (1)图中仪器①的名称是 。 (2)实验室用高锰酸钾制取氧气，其反应的文字表达式为 ；选用装置A作为发生装置时需要在试管口 ，目的是 ，选择装置D收集氧气的原因是 。 (3)实验室制气体时，选择装置B作为发生装置的依据是 。 (4)实验时，装置B中长颈漏斗下端管口要伸入液面下的目的是 。 (5)实验室检验氧气的方法是 。 (6)若用装置E收集氧气，当 时，瓶内氧气已收集满。 【变式2-3】(25-26九上·辽宁沈阳沈北新区·期中)认识氧气、了解氧气制取、性质等，是初中化学学习的重要内容。 (1)图2、图3是制取氧气需要用到的装置和仪器。 ①仪器a的名称是 。 ②实验室用加热高锰酸钾的方法制取氧气，反应类型为 (填“化合”或“分解”)反应，用该方法制取氧气的发生装置应选择图2中的 (填序号)。 ③图3中的仪器可组装成完整的收集装置，这种收集气体的方法叫 (填“排水法”或“排空气法)。气密性良好的情况下，“组装收集装置”和“收集气体”过程中的一些错误操作，可能会影响收集到氧气的浓度，请写出一点可能导致收集到氧气浓度偏低的错误操作： 。 (3)探究氧气的性质时，为使木炭与集气瓶内的氧气充分反应，用坩埚钳夹取一小块木炭，在酒精灯火焰上加热至发红，将其由瓶口向下 (填“快速”或“缓慢”)插入充满氧气的集气瓶中，观察到木炭燃烧更剧烈。 (4)测定空气中氧气的体积分数：(图4、图5装置气密性良好) ①用图4装置测定空气中氧气的含量。主要步骤如下，正确的顺序为 (填序号)。 a.弹簧夹夹紧胶皮管 b.红磷熄灭并冷却至室温后，打开弹簧夹 c.点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧塞子 d.在集气瓶中加入少量水，将水面上方空间分成5等份 ②同学们利用图4装置多次实验，水面均未上升到刻度“1”。经讨论后，取足量红磷采用图5装置进行实验，记录并处理数据如图6。 I.分析图6数据，图4实验水面未达到刻度“1”，原因是 。 II.图6中氧气含量从8.05%上升到9.26%，原因可能是 。 题型03 过氧化氢分解制氧气 文字表达式 过氧化氢 水＋氧气 符号表达式 H2O2 H2O + O2↑ 发生装置选择依据 反应物为液体，反应不需要加热，条件为常温 实验步骤 连接仪器，检查装置气密性； 先装固体药品，再装液体药品； 收集气体； 检验 将带火星的木条伸入集气瓶内，如果带火星的木条复燃，说明是氧气 验满 将带火星的木条放在集气瓶口，如果带火星的木条复燃，说明氧气已集满 【典例3】(24-25九上·辽宁盘锦兴隆台区盘锦第一完全中学·月考)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．反应后二氧化锰质量减少 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．二氧化锰能加快过氧化氢分解 【变式3-1】(24-25九上·辽宁大连普兰店区第七中学·期中)同学利用稀的过氧化氢溶液和二氧化锰做了如图所示实验，下列叙述正确的是 A．过氧化氢不能分解制氧气 B．图示实验的研究方法是对比实验法 C．二氧化锰能分解生成氧气 D．实验能证明二氧化锰是反应的催化剂 【变式3-2】(23-24九上·辽宁丹东第十九中学·月考)下列关于过氧化氢制取氧气并回收的实验操作正确的是 A．检查装置气密性 B．制取氧气 C．氧气暂时存放 D．过滤回收 【变式3-3】(25-26九上·辽宁大连瓦房店·月考)用过氧化氢制氧气时，忘记加入二氧化锰，其结果是 A．不放出氧气 B．放出氧气速度慢 C．放出氧气的总量减少 D．放出氧气总量会减少且反应速度慢 题型04 催化剂与催化作用 概念 在化学反应中能改变其他物质的反应速率，但本身的化学性质和质量在反应前后不变的物质。 特点 一变（改变反应速率）；两不变（质量、化学性质不变） 概念解读 ①催化剂不能改变生成物的质量； ②催化剂作为反应的条件； ③种催化剂只针对某一类或某一个反应，某一反应的催化剂可能不只一种 证明某物质是某反应的催化剂 ①证明是否改变其他物质化学反应速率：相同条件下，控制变量做对比实验； ②证明质量是否改变：实验前称量质量，实验后分离出来再称量，比较两次质量是否相等； ③证明化学性质是否改变：将分离出来的物质再重复进行实验，观察是否还能改变反应速率。 以上①②③同时满足，即为催化剂。 【典例4】(23-24九上·辽宁营口西区雁楠中学·月考)下列关于催化剂的说法中，正确的是 A．催化剂的作用是加快化学反应的速率 B．催化剂的性质及质量在化学反应前后保持不变 C．使用催化剂可增加生成物的量 D．一个化学反应的催化剂不一定只有一种 【变式4-1】(24-25九上·辽宁辽阳灯塔·月考)已知氧化铜也可以催化过氧化氢的分解，现向一定量的过氧化氢的水溶液中加入适量的氧化铜粉末，充分反应（忽略水的挥发）。下列图象不正确的是 A． B． B． C． D． 【变式4-2】(23-24九上·辽宁沈阳大东区·月考)据2022年7月22日的《科学》期刊，我国科研团队通过将一种疏水助剂与经典钴基催化剂物理混合，大幅提升了催化性能。下列有关催化剂的说法正确的是 A．催化剂在化学反应前后性质不变 B．催化剂可以增加生成物的质量 C．没有催化剂，化学反应不能发生 D．催化剂理论上可以重复使用 【变式4-3】(25-26九上·辽宁沈阳沈北新区·期中)“三效催化转换器”可将汽车尾气中的有害气体转化为无毒气体，其中某个反应的微观示意图如图。从图示获得的下列信息错误的是 A．该图能反映反应前后原子的种类不变 B．反应前后共有四种分子 C．该图能反映反应前后分子的种类改变 D．该反应是分解反应 题型05 分解反应 化合反应 分解反应 概念 由两种或两种以上的物质生成另一种物质的反应 由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应 特点 多变一 一变多 通式 A + B + …… → C A → B + C + …… 两者联系 都是化学反应的基本类型之一，二者是并列关系 【典例5】(24-25九上·辽宁抚顺清原满族自治县三中教育集团·月考)变色眼镜既可矫正视力，又可像墨镜一样遮挡刺眼的阳光。其反应原理之一是溴化银银+溴，该反应的基本反应类型是 A．化合反应 B．分解反应 C．氧化反应 D．复分解反应 【变式5-1】(24-25九上·辽宁大连普兰店区第七中学·期中)在下列变化中，属于分解反应的是 A．硫在氧气中燃烧 B．蜡烛在空气中燃烧 C．加热高锰酸钾制氧气 D．从空气中分离出氧气 【变式5-2】(24-25九上·辽宁铁岭铁岭县莲花第一初级中学·月考)下列属于分解反应的 A．石蜡+氧气二氧化碳+水 B．碳+氧气二氧化碳 C．氧化汞汞+氧气 D．二氧化碳+水→碳酸 【变式5-3】(23-24九上·辽宁丹东第十九中学·月考) 化合反应、氧化反应和分解反应的关系图如下，下列反应与其对应区域匹配正确的是 A．a区： B．b区： C．c区： D．d区：大理石+盐酸→氯化钙+二氧化碳+水 题型06 实验室制取氧气的综合考查 加热高锰酸钾制氧气 过氧化氢制氧气（MnO₂催化） 1.实验原理 反应物：固体（KMnO₄） 条件：加热 文字表达式：高锰酸钾锰酸钾＋二氧化锰＋氧气 反应物：液体（H₂O₂）+ 固体（MnO₂） 条件：常温（MnO₂催化） 文字表达式：过氧化氢 水＋氧气 2.发生装置 类型：固固加热型- 要求：①试管口略向下倾斜 ②试管口放一团棉花（防粉末堵导管） 类型：固液不加热型 要求：①长颈漏斗末端伸液面下（液封） ②分液漏斗可控反应速率 3.收集装置 可选：排水法（纯净）/ 向上排空气法（干燥） 时机：排水法待连续均匀冒气泡 可选：与高锰酸钾一致- 时机：排水法待连续均匀冒气泡 4.关键操作 步骤：查→装→定→点→收→移→熄- 特殊：加热前预热；结束先移导管再熄灯 步骤：查→装（先固后液）→收→停 特殊：添加液体时保持液封 5.检验与验满 检验：带火星木条伸入瓶内（复燃则为氧气） 验满：带火星木条放瓶口（复燃则满） 检验 / 验满：与高锰酸钾完全一致 6.误差原因 -量不足：药品少、气密性差、未待连续气泡 不纯：排水未装满水、早收集 量不足：H₂O₂浓度低、MnO₂失效、漏气 不纯：排水未装满水、早收集 7. 优缺点与适用场景 优点：反应稳定、纯度高- 缺点：需加热、步骤多- 适用：常规制取纯净氧气 优点：无需加热、操作简、无污染- 缺点：H₂O₂易分解、浓度高难控- 适用：安全 / 节能场景、控制速率实验 【典例6】(25-26九上·辽宁朝阳第八中学·月考)图1所示装置常用于实验室制取气体，图2是制作简易供氧器的设计图，请根据所学知识回答下列问题。 (1)仪器a的名称是 。 (2)实验室用加热高锰酸钾固体的方法制取氧气。 ①写出该反应的文字表达式： 。 ②用该方法制取氧气的发生装置应选择图1中的 （填字母）。 ③用排水法收集氧气时，集气瓶瓶口处有大气泡向外冒出后，接下来的操作为将导管移出集气瓶， ，收集完成后把导管移出水面，再熄灭酒精灯。 (3)实验室用过氧化氢溶液制取氧气，用该方法制取氧气的装置组合应选择图1中的 （填字母） (4)小致同学查阅资料知道，家用简易供氧器中的固体药剂是b和c，b为过碳酸钠（）， 它是一种白色固体，遇水会分解出，C是一种黑色粉末状催化剂。该同学利用塑料瓶、注射器、吸管、输液管等设计并制作简易供氧器，如图2所示： ①c可能是 。 ②氧气能从图2右侧瓶中逸出，是因为氧气 。 【变式6-1】(25-26九上·辽宁沈阳康平县·)化学在物质的制取、资源的利用等领域具有重要价值。 Ⅰ．在实验室里制取氧气，根据下列装置图，回答问题： (1)仪器a的名称是 。 (2)若同学们在实验室中用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，应选用的发生装置是 ，选择的理由是 。该反应中二氧化锰的作用 ，该反应的化学符号表达式是 。 (3)C收集方法的名称是 。用E收集氧气的原因是 。 (4)若用F装置收集氧气，则气体应从导管 (填“a”或“b”)端通入，验满方法是 。 Ⅱ．空气是重要自然资源，利用空气可以获得氮气、氧气等。方法是先将空气降温加压液化，再升温，氮气挥发出来，得到液态的氧气。 (5)该方法 (填是、不是)分解反应，得到的氧气通常装在 (填蓝、黑)色的钢瓶中。 【变式6-2】(25-26九上·辽宁阜新实验中学·)化学科学十分重视实证和理性思维。请你来帮助化学兴趣小组同学来探究氧气的有关性质。 (一)制取氧气 (1)写出标有序号的仪器名称：a 。 (2)在实验室中用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取并收集氧气，可选择的发生装置为 (填字母代号，下同)，该装置的优点是 ，收集较纯净的氧气的装置为 ，发生化学反应的文字表达式为 ，其中二氧化锰起 作用。 (3)若用E装置收集氧气，检验氧气已收集满的方法是 。 (4)若用C装置收集氧气时为了保证收集到纯净的氧气要等到 才开始收集。 (5)用A装置制取氧气，试管口放一团棉花的目的是 。 (二)探究氧气的性质 (6)实验一：图②中木炭伸入集气瓶时要由瓶口向下 (填“缓慢”或“快速”)伸入，理由是 。 (7)实验二：图④中铁丝在氧气中燃烧的实验中集气瓶中预先放入一些水的目的是 ；铁丝燃烧的文字表达式为 。 (8)实验三：图⑥硫燃烧集气瓶中放入水的目的是 。 【变式6-3】(25-26上·辽宁鞍山第五十一中学·月考)过去，人们曾把氧气叫做“养气”，这充分说明了氧气的重要性，可以说没有氧气，就没有生命，也就没有生机勃勃的地球。 资料：①红磷的着火点是260℃，白磷的着火点是40℃。 ②相同的温度和体积下，气体压强与分子数成正比。 ③相同的温度和压强下，气体体积与分子数成正比。 【空气中发现氧气】 二百多年前，拉瓦锡用如图1所示装置研究了空气的组成。 (1)加热时，曲颈甑内液态汞表面产生红色粉末，玻璃钟罩内的液面上升，产生该现象的原因是 ，拉瓦锡通过实验和分析得出了空气主要由 组成的结论。 (2)实验再现：实验小组模拟拉瓦锡的实验，用红磷测定空气中氧气含量。取容积为250 mL集气瓶，实验前加入50 mL水，如图2所示。 （集气瓶容积未划分，实验产生误差忽略不计。） ①该实验中红磷需稍过量，目的是 。 ②红磷燃烧的反应文字表达式是 。 ③图2中能说明空气中氧气体积约占五分之一的现象是 。 ④从实验结果可知，瓶内剩余的主要气体的物理性质是 。 【化合物中制得氧气】 为了在实验室制得氧气，小组同学开展了如下活动。 (3)选择实验方案。现提供三种制取氧气的方案：A．加热高锰酸钾   B．电解水   C．催化分解过氧化氢 小组讨论决定选用C方案制取氧气。该反应的文字表达式为 。 (4)进行实验活动。小组同学分工协作完成如下任务。 ①用高锰酸钾制取一瓶纯净的氧气，选择的发生装置和收集装置是 ；为确保装置不漏气，应先检查装置的 ；集满氧气后，为防止水倒吸，应先 （填“将导管移出水面”或“熄灭酒精灯”）。 ②若用装置D收集氧气，是利用了氧气的密度比空气 的性质，检验氧气集满的方法是 。 ③用E装置最终收集到的气体不纯，可能的原因有： 。 题型07 有关催化剂的实验探究 概念 在化学反应中能改变其他物质的反应速率，但本身的化学性质和质量在反应前后不变的物质。 特点 一变（改变反应速率）；两不变（质量、化学性质不变） 概念解读 ①催化剂不能改变生成物的质量； ②催化剂作为反应的条件； ③种催化剂只针对某一类或某一个反应，某一反应的催化剂可能不只一种 证明某物质是某反应的催化剂 ①证明是否改变其他物质化学反应速率：相同条件下，控制变量做对比实验； ②证明质量是否改变：实验前称量质量，实验后分离出来再称量，比较两次质量是否相等； ③证明化学性质是否改变：将分离出来的物质再重复进行实验，观察是否还能改变反应速率。 以上①②③同时满足，即为催化剂。 【典例6】(25-26九上·辽宁鞍山岫岩县部分校·月考)实验室常用过氧化氢溶液制取氧气。实验小组同学对该反应进行探究。 实验1：验证是分解的催化剂。 (1)写出实验室用以上方法制备氧气的文字表达式： ；该反应属于基本反应类型中的 反应。 (2)Ⅳ中过滤称得的固体质量应为 g。 (3)证明能加快分解速率的实验现象是 。 实验2：探究催化剂种类和质量对分解的催化效果的影响。 【进行实验】 称取催化剂置于三颈瓶中，塞紧胶塞，用注射器将3mL 5%过氧化氢溶液快速注入。测定氧气浓度达到最高值时所用的时间，实验记录如表所示： 序号 初始温度 催化剂种类 催化剂质量/g 氧气浓度达最高值时所用时间/s ① 30 0.03 8 ② 30 0.03 32 ③ 30 0.04 29 ④ 30 0.05 28 ⑤ 30 0.03 3364 ⑥ 30 0.04 837 ⑦ 30 0.05 464 注：①氧气浓度达最高值时已完全分解。 ②在可控范围内过氧化氢分解速率越快，催化效果越好。 【解释与结论】 (4)实验2中，效果最好的催化剂是 。 (5)实验⑤⑥⑦的目的是：初始温度等其他条件相同时， 。 (6)与实验①②⑤目的相同的实验组还有 (写全对比组)。 【反思与评价】 (7)继续实验，发现活性炭比的催化效果差。其实验方案：称取0.03g活性炭置于三颈瓶中，塞紧胶塞，用注射器将3mL 5%过氧化氢溶液快速注入。在初始温度时的测定结果是 。 【变式6-1】(25-26九上·辽宁营口大石桥第二初级中学·月考)氧气与我们息息相关。 （一）空气中氧气含量测定 (1)图1、图2实验前均需检查装置的 。 (2)图1实验中，测得的氧气含量小于1/5，请分析可能的原因 。（回答一点即可） (3)图2实验中需要提供足量的 (填“铜粉”或“空气”)。 (4)室温下，图2实验测定的数据如表(在气球完全干瘪的状态下测量注射器内气体的体积)： 硬质玻璃管的体积 反应前注射器中空气的体积 反应后注射器中空气的体积 50.0 mL 20.0 mL 6.5 mL 实验测得空气中氧气的体积分数为 (精确至0.1%)。 (5)图2实验的优点是 (填一点)。 （二）某小组以“探究制氧催化剂的奥秘”为题展开了项目式学习。 【任务一】认识催化剂 (6)催化剂在化工生产中起着重要作用，其 和 在化学反应前后都不变。 【任务二】探究催化剂 小组同学查阅资料发现氧化铜(CuO)也可作为过氧化氢分解的催化剂，于是设计了如图实验进行验证，请填写下表： 步骤①现象 步骤③现象 步骤⑥结果 步骤⑦结果 实验结论 无明显现象 有大量气泡产生，带火星的木条复燃 氧化铜是过氧化氢分解的催化剂 (7)步骤③现象为试管中有大量气泡产生，带火星的木条 ，步骤 与步骤 的现象对比，可以证明氧化铜能够加快过氧化氢的分解速率。 (8)步骤⑥中氧化铜的质量为 ，步骤⑦的目的为 。 【任务三】探究不同催化剂的催化效果 小组同学以生成100 mL氧气为标准，设计了下列实验。 序号 5% H2O2溶液的体积 催化剂 反应时间 ① 200 mL 2g氧化铜 a ② 200 mL g二氧化锰 b (9)加入二氧化锰质量为 g。 (10)若a>b，则得出的实验结论为 。 【变式6-2】某小组以“探究催化剂的奥秘”为题开展项目式学习。 【任务一】认识催化剂 (1)催化剂在化工生产中起着重要作用，下列催化剂的相关叙述正确的是________。 A．催化剂在化学反应前后的质量和化学性质都不变 B．催化剂能使生成物的质量增大 C．不加入催化剂化学反应就不能发生 (2)称量0.2g二氧化锰，取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，进行图1所示实验。 i.试管①中的现象 ；对比试管①③实验现象，说明 。 ii.步骤⑥称量固体的质量为 ，步骤⑦现象 ，说明二氧化锰为该反应的催化剂。 【任务二】定量探究催化剂的效果 为比较淀粉和二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果，小组同学进行了如下探究：实验装置如图2所示，收集40mL气体测得数据如下表。 实验序号 5%过氧化氢溶液体积/mL 催化剂的质量/g 待测数据 1 20 a 2 20 淀粉0.5 b 3 20 二氧化锰0.5 c (3)实验1的目的是 。 (4)上述实验“待测数据”测的是 ；实验证明二氧化锰的催化效果较好，则b (填“<”“>”或“=”)c。 【任务三】数字化实验探究催化剂的效果 分别取20mL浓度为5%过氧化氢溶液、0.5g二氧化锰、0.5g淀粉，按下图装置进行实验，瓶内气压的变化如图4所示。 (5)比分析坐标图中的 点，可知化学反应速率与催化剂的种类有关。 (6)在温度一定的情况下，氧气的体积分数等于氧气的压强分数。上述实验过程中虽然化学反应速率不同，但完全反应后两个装置内压强相同，请从催化剂的角度解释原因 。 【变式6-3】(25-26九上·辽宁辽阳第一中学·)催化剂的相关研究是一项重要的课题，某小组以“探究催化剂的奥秘”为题展开了项目式学习。 【任务一】认识催化剂 (1)催化剂在化工生产中起着重要作用，其 在化学反应前后都不变。 【任务二】探究催化剂 小组同学查阅资料发现氧化铜(CuO)也可作为过氧化氢分解的催化剂，于是设计了如图实验进行验证： (2)请填写下表： 步骤①现象 步骤③现象 步骤⑥结果 实验结论 无明显现象 氧化铜的质量为 g 氧化铜是过氧化氢 分解的催化剂 (3)步骤⑦的目的是 。 (4)过氧化氢能被氧化铜催化分解放出氧气的化学符号表达式为 。 【任务三】探究不同催化剂的催化效果 小组同学以生成100mL氧气为标准，设计了下列实验。 序号 5%H2O2溶液的体积 催化剂 待测数据 ① 200mL 2g氧化铜 a ② 200mL 2g二氧化锰 b (5)如果表中待测数据是时间；若a＞b，可得到的结论是 的催化效果较好。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $