第1节 空气的成分 第3课时（培优教学课件）科学新教材浙教版八年级下册

第一章 我们呼吸的空气 八年级下册•浙教版 第1节空气的成分 第3课时 导入新课 在这些没有空气的环境里，他们背后的钢瓶里装的是什么？又是从哪里来的呢？ 物理观念 1.掌握氧气工业制法的核心原理；掌握实验室过氧化氢分解制氧的反应原理、药品与装置要求。 2.理解催化剂 “一变二不变” 的核心特征，能区分化合反应与分解反应两种基本反应类型。 科学思维 通过对比工业与实验室制氧的差异，区分物理变化与化学变化的本质；通过实验原理与操作分析，提升归纳与辨析能力。 科学探究 能独立完成实验室制取氧气的装置组装、气密性检查、排水法集气全流程操作 科学态度 与责任 养成规范、安全的实验操作习惯，树立严谨的科学实验意识；认识氧气制取技术在生活、工业、医疗等领域的应用价值，体会化学与生活的紧密联系 学习目标 重点难点 重点 1.过氧化氢分解制取氧气的反应原理、实验装置与规范操作 2.催化剂的核心特征与作用辨析 3.氧气的化学性质与相关实验现象、反应表达式 4.化合反应与分解反应的定义及判断方法 难点 1.实验室制氧的装置适配、操作细节把控与实验异常分析 2.催化剂概念的深度理解与应用辨析 3.陌生化学反应的基本类型判断 1. 氧气的工业制法 2. 氧气的实验室制法 3. 化合反应和分解反应 4. 课堂总结 5. 练习与应用 6. 提升训练 学习内容 一、氧气的工业制法 第1节 空气的成分(3) 6 一、氧气的工业制法 空气冷冻分离法 空气 液态空气 （沸点-196 ℃） （沸点-183 ℃） 原理 利用液态氧和液氮的沸点不同，通过分离液态空气获得氧气。 7 膜分离技术制氧气 利用分离技术，在一定压力下让空气通过具有富集氧气功能的薄膜，可以得到含氧量较高的富氧空气。利用这种膜进行多级分离，可以得到含量 90% 以上的富氧空气。 一、氧气的工业制法 8 【例题一】工业制取氧气时，将经过除尘、除二氧化碳、除水蒸气的空气进行下列操作，得到的剩余液体主要是液氧。下列有关说法正确的是（　　） A．步骤①②③都涉及化学变化 B．步骤②说明液氧比液氮的沸点低 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液体是纯净物 C 一、氧气的工业制法 【解析】 【答案】C 【解答】解：A、工业制取氧气的方法是分离液态空气法，步骤①②③都没有新物质生成，都属于物理变化；故说法错误； B、由图示可知，氮气先蒸发出来，说明液氮的沸点比液氧的沸点低；故说法错误； 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，因此步骤②得到的剩余液体为淡蓝色；故说法正确； D、混合物是由两种或两种以上的物质组成，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；故说法错误； 故选：C。 一、氧气的工业制法 10 二、氧气的实验室制法 第1节 空气的成分(3) 11 二、氧气的实验室制法 过氧化氢制取氧气 反应原理： 过氧化氢（H2O2) 水（H2O)+氧气（O2） 药品： 过氧化氢、二氧化锰 12 二、氧气的实验室制法 过氧化氢制取氧气 集气瓶 导管 分液漏斗 圆底烧瓶 铁架台 水槽 13 二、氧气的实验室制法 过氧化氢制取氧气 实验步骤： 1.如图所示，在烧瓶中先加入少量 (约 0.5g) 的二氧化锰，再加入 50mL 水。然后，在分液漏斗中加入 20~50mL 10% 的过氧化氢溶液。 2.旋转分液漏斗的活塞，滴加过氧化氢溶液，待装置中排净空气后，用排水法收集气体并验证收集的是氧气。 催化剂 催化剂的质量和化学性质在反应前后都没有变化，工业上又叫作触媒，它在反应中起催化作用。 氧气不易溶于水 14 二、氧气的实验室制法 催化剂 ①能改变反应速度，这里的“改变”包括加快和减慢两种含义。不加入催化剂，并不意味着化学反应不能发生。 ②催化剂的质量和化学性质在化学反应前后没有改变，但是物理性质可能改变。 ③催化剂是针对具体的反应而言的，某一个反应的催化剂在另一个化学反应中可能成为反应物、生成物或毫无关联的物质。 一变：改变其他物质的化学反应速度。 两不变：在化学反应前后，催化剂本身的质量不变；在化学反应前后，催化剂本身的化学性质不变。 15 二、氧气的实验室制法 催化剂 ④催化剂不是万能的，也不是唯一的，在某个化学反应中，可选择不同的物质作为催化剂。 ⑤催化剂只能改变化学反应的速度，不能增加或减少生成物的质量。 16 二、氧气的实验室制法 氯酸钾或高锰酸钾制取氧气 药品： 氯酸钾或高锰酸钾、二氧化锰 反应原理： 氯酸钾（KClO3) 氯化钾（KCl)+氧气（O2） 高锰酸钾(KMnO4) 锰酸钾(K2MnO4)+二氧化锰(MnO2)+氧气（O2） 加热 17 二、氧气的实验室制法 集气瓶 导管 铁架台 水槽 大试管 酒精灯 氯酸钾或高锰酸钾制取氧气 18 二、氧气的实验室制法 实验步骤： 1.检查装置气密性 2.将药品装入试管：按固体药品的取用方法，取少量高锰酸钾或氯酸钾和二氧化锰装入试管，平铺在试管底部，管口塞一团棉花，防止高锰酸钾颗粒随氧气进入水槽、集气瓶或堵塞导管 使高锰酸钾或氯酸钾受热均匀 氯酸钾或高锰酸钾制取氧气 19 二、氧气的实验室制法 实验步骤： 3.将试管固定在铁架台上：铁夹夹在距离试管口 1/3 处，试管口要低于试管底部 4.点燃酒精灯加热：先使酒精灯外焰在试管下方来回移动，让试管均匀受热，然后对准试管中的药品部位加热 防止冷凝水倒流，使试管破裂 氯酸钾或高锰酸钾制取氧气 20 二、氧气的实验室制法 实验步骤： 5.排水法收集氧气 6.收集完毕，导管撤离水槽：导管不离开水槽，不能熄灭酒精灯 7.熄灭酒精灯：当导管撤离水槽后才能熄灭酒精灯，否则水槽中的水会倒流入试管，引起试管炸裂 口诀：茶庄定点收利息 查：检查气密性 装：装入药品 定：固定装置 点：点燃酒精灯 收：收集气体 离：撤离导管 熄：熄灭酒精灯 氯酸钾或高锰酸钾制取氧气 21 二、氧气的实验室制法 氧气的制取和性质的研究 【目标】初步学会实验室制取氧气的方法，学习用排水法收集氧气，进一步认识氧气的性质。 【器材】锥形瓶、分液漏斗、双孔橡皮塞、橡皮管、玻璃导管、药匙、集气瓶、坩埚钳、水槽、酒精灯、玻璃片、木条、火柴、粗铁丝、木炭、铝箔、澄清石灰水、过氧化氢溶液、二氧化锰。 22 二、氧气的实验室制法 实验步骤： 1.组装装置：按如图所示组装器材。 2.检查装置的气密性：先关闭分液漏斗活塞，然后把导管的下端浸入水槽中，用手紧握锥形瓶。 如果观察到导管口有气泡冒出，移开手后一会儿，导管中出现一段水柱，就证明装置不漏气。如果没有气泡冒出，说明装置漏气，应仔细查找原因，并改正装置。 氧气的制取和性质的研究 23 二、氧气的实验室制法 3.加入药品：在锥形瓶中加入药匙的二氧化锰粉末和 30mL 水，塞紧带有分液漏斗和导管的橡皮塞，并在分液漏斗中加入 30mL 10% 的过氧化氢溶液 氧气的制取和性质的研究 24 二、氧气的实验室制法 4. 收集气体：如图所示，将集气瓶灌满水，倒置于水槽中，再小心旋转分液漏斗的活塞，滴加过氧化氢溶液。当导管口的气泡连续、均匀地逸出后，再把导管口伸入盛满水的集气瓶里，收集气体。当氧气收满时，立即关闭活塞。 氧气的制取和性质的研究 25 二、氧气的实验室制法 5.观察收集到的气体的颜色。 6.用坩埚钳夹取一小块木炭，在酒精灯上烧至发红，然后将木炭由集气瓶口向下缓慢伸入，观察发生的现象。反应结束后，向集气瓶内加入澄清石灰水，振荡后，观察发生的现象。 无色 使木炭充分燃烧，现象更明显 氧气的制取和性质的研究 26 二、氧气的实验室制法 现象：木炭剧烈燃烧、发出白光、放出热量；澄清石灰水变浑浊 氢氧化钙(Ca(OH)2)+二氧化碳碳酸钙(CaCO3)+水 氧气的制取和性质的研究 27 二、氧气的实验室制法 氧气的制取和性质的研究 7.把 2cm×5cm 铝箔片的一端固定在粗铁丝上，另一端裹一根火柴。点燃火柴，待火柴将燃尽时，立即把铝箔伸入留有水、充满氧气的集气瓶中，有什么现象发生？ 铝箔剧烈燃烧，发出白光，生成白色固体 铝(Al)+氧气氧化铝(Al2O3) 防止生成的高温固体溅落瓶底，炸裂集气瓶 28 【例题二】实验小组按图1所示的装置加热高锰酸钾制氧气，图2表示试管内固体的质量随着加热时间的变化关系，下列分析正确的是（　　） A．M点时导管口会冒出的气泡是氧气 B．在图1的N点时刻，导管口无气泡放出 C．P点得到的固体属于纯净物 D．图1中的棉花可以防止加热时试管内的粉末状物质进入导管 D 二、氧气的实验室制法 29 【解析】 【答案】D 【解答】解：A、M点时高锰酸钾没有分解，导管口会冒出的气泡是受热膨胀逸出的空气，故选项不正确。 B、在图1的N点时刻，高锰酸钾正在分解生成氧气等物质，导管口有气泡放出，故选项不正确。 C、P点得到的固体中含有锰酸钾和二氧化锰，是混合物，故选项不正确。 D、图1中的棉花可以防止加热时试管内的粉末状物质进入导管，故选项正确。 故选：D。 二、氧气的实验室制法 30 三、化合反应和分解反应 第1节 空气的成分(3) 31 三、化合反应和分解反应 硫+氧气二氧化硫 铁+氧气四氧化三铁 铝+氧气氧化铝 氯酸钾氯化钾+氧气 高锰酸钾 锰酸钾+二氧化锰+氧气 过氧化氢水+氧气 加热 多变一 一变多 由两种或两种以上的物质生成一种物质的反应叫作化合反应 由一种物质生成两种或两种以上物质的反应叫作分解反应 32 【例题三】下列不符合如图中C部分的化学反应的是（　　） A．硫的燃烧 B．铁的燃烧 C．甲烷的燃烧 D．氢气的燃烧 C 三、化合反应和分解反应 33 【解析】 【解答】解：A、硫的燃烧该反应符合“多变一”的特点，属于化合反应，该反应是物质与氧气的反应，属于氧化反应，故不符合题意。 B、铁的燃烧该反应符合“多变一”的特点，属于化合反应，该反应是物质与氧气的反应，属于氧化反应，故不符合题意。 C、甲烷的燃烧生成二氧化碳和水，该反应是物质与氧气的反应，属于氧化反应，该反应的生成物是两种，不符合“多变一”的形式，不属于化合反应，故符合题意。 D、氢气的燃烧该反应符合“多变一”的特点，属于化合反应，该反应是物质与氧气的反应，属于氧化反应，故不符合题意。 故选：C。 三、化合反应和分解反应 34 四、课堂总结 第1节 空气的成分(3) 四、课堂总结 五、练习与应用 第1节 空气的成分(3) 已知下列反应在一定的条件下都能发生，其中属于化合反应的是（　　） A．石灰石氧化钙+二氧化碳 B．石蜡+氧气水+二氧化碳 C．大理石+盐酸→氯化钙+水+二氧化碳 D．硫+氧气二氧化硫 D 五、练习与应用 38 【解析】 【答案】D 【解答】解：A、该反应符合“一变多”的形式，属于分解反应，故选项错误。 B、该反应的生成物是两种，不符合“多变一”的形式，不属于化合反应，故选项错误。 C、该反应的生成物是三种，不符合“多变一”的形式，不属于化合反应，故选项错误。 D、该反应符合“多变一”的形式，属于化合反应，故选项正确。 故选：D。 五、练习与应用 39 2.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．工业制氧制得的是纯净的氧气 C 五、练习与应用 40 【解析】 【答案】C 【解答】解：工业上是从液化空气法利用空气中各成分的沸点不同制氧气，氮气沸点较低先收集到，该变化没有新物质生成属于物理变化，没有新物质生成。得到的氮气或氧气中可能混有稀有气体。 A、该变化中没有新物质生成，发生的属于物理变化，描述错误； B、该变化中没有新物质生成，发生的属于物理变化，描述错误； C、分离液态空气法制氧气是根据各成分气体的沸点不同加以分离，描述正确； D、得到的氮气或氧气中可能混有稀有气体，描述错误。 故选：C。 五、练习与应用 41 3.如图是过氧化氢在催化剂二氧化锰的作用下发生反应。下列有关说法不正确的是（　　） A．挤入过氧化氢溶液后，气球缩小，红墨水左移 B．挤入过氧化氢溶液后，气球胀大，红墨水右移 C．该反应的文字表达式为：过氧化氢氧气+水 D．二氧化锰可以加快过氧化氢的分解，但不改变产生氧气的质量 B 五、练习与应用 42 【解析】 【答案】B 【解答】解：A、过氧化氢在二氧化锰催化下分解生成氧气，装置内压强增大，气球缩小，红墨水左移，故选项正确。 B、由上述分析可知，气球应缩小，红墨水左移，而非气球胀大、红墨水右移，故选项不正确。 C、过氧化氢在二氧化锰催化下分解生成氧气和水，文字表达式为：，故选项正确。 D、二氧化锰是催化剂，可加快过氧化氢分解速率，但不改变产生氧气的质量，故选项正确。 故选：B。 五、练习与应用 43 4.实验室选用高锰酸钾制取氧气，加热一段时间后，试管内剩余的试剂（　　） A．只有1种 B．只有2种 C．可能有3种 D．总共有4种 C 五、练习与应用 44 【解析】 【答案】C 【解答】解：实验室选用高锰酸钾制取氧气，加热一段时间后，试管内剩余的试剂至少是两种，即锰酸钾和二氧化锰，不可能是四种，可能有三种，例如高锰酸钾没有完全分解时，试剂是高锰酸钾、锰酸钾和二氧化锰。 故选：C。 五、练习与应用 45 六、提升训练 第1节 空气的成分(2) 1.下列化学反应既属于氧化反应又属于化合反应的是（　　） A．水氢气+氧气 B．二氧化碳+水→碳酸 C．硫+氧气二氧化硫 D．甲烷+氧气二氧化碳+水 C 六、提升训练 47 【解析】 【解答】解：A、该反应不是物质与氧发生的化学反应，不属于氧化反应；该反应符合“一变多”的特征，属于分解反应，故选项错误。 B、该反应不是物质与氧发生的化学反应，不属于氧化反应；该反应符合“多变一”的特征，属于化合反应，故选项错误。 C、该反应符合“多变一”的特征，属于化合反应；又是物质与氧（氧气在反应中提供氧）发生的化学反应，属于氧化反应，故选项正确。 D、该反应是物质与氧（氧气在反应中提供氧）发生的化学反应，属于氧化反应；该反应的生成物是两种，不符合“多变一”的形式，不属于化合反应，故选项错误。 故选：C。 六、提升训练 48 2.空气是制取氧气廉价、易得的原料，如图是分离液态空气制氧的微观示意图，下列有关说法不正确的是（　　） A．氧气是由氧分子构成的 B．液氮的沸点比液氧的沸点高 C．液氮和氮气是同种物质 D．空气中氮气、氧气的体积比约为4：1 B 六、提升训练 49 【解析】 【答案】B 【解答】解：A、氧气是由氧分子构成的，选项说法正确，故A不符合题意； B、将液态空气升温，氮气先汽化分离出来，说明液氮的沸点比液氧的沸点低，选项说法错误，故B符合题意； C、液氮是液态的氮气，与氮气是同种物质，选项说法正确，故C不符合题意； D、氧气约占空气总体积的五分之一，氮气约占空气总体积的五分之四，故空气中氮气、氧气的体积比约为4：1，选项说法正确，故D不符合题意。 故选：B。 六、提升训练 50 3.实验小组利用数字化实验研究，加热氯酸钾时O2含量随温度变化的情况如图1，图2。已知：氯酸钾的熔点是356℃。下列说法不正确的是（　　） A．由图2可知，氯酸钾的分解温度高于其熔点 B．图1中加热氯酸钾固体时，试管口应略向下倾斜 C．单独加热氯酸钾产生氧气较慢，不适合用于实验室制氧气 D．300～400℃时试管内氧气含量略有下降，可能是由于部分氧气逸出试管 B 六、提升训练 51 【解析】 【答案】B 【解答】解：A、由图2可知，氯酸钾的分解温度在380℃左右，高于其熔点，故选项正确。 B、图1中加热氯酸钾固体时，试管口应略向上倾斜，以防止熔化的氯酸钾流出，故选项不正确。 C、由图2可知，单独加热氯酸钾产生氧气较慢，不适合用于实验室制氧气，故选项正确。 D、300～400℃时试管内氧气含量略有下降，可能是由于部分氧气逸出试管，故选项正确。 故选：B。 六、提升训练 52 4.小华在做加热氯酸钾与二氧化锰的混合物制取氧气的实验时，错把高锰酸钾当作了二氧化锰，其结果与只加氯酸钾相比，以下推论中错误的是（　　） A．反应速率加快，生成氧气的质量增加 B．高锰酸钾的产物二氧化锰可作氯酸钾制氧气反应的催化剂 C．反应速率加快，生成氧气的质量不变 D．完全反应后试管内的固体物质有三种 C 六、提升训练 53 【解析】 【解答】解：A、高锰酸钾加热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，氯酸钾在二氧化锰的催化作用下，加热分解生成氯化钾和氧气，二氧化锰作为催化剂使反应速率加快，同时氧气由高锰酸钾和氯酸钾共同生成，质量增加，故选项正确； B、高锰酸钾反应后生成的二氧化锰可以作为氯酸钾制氧气反应的催化剂，故选项正确； C、高锰酸钾加热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，氯酸钾在二氧化锰的催化作用下，加热分解生成氯化钾和氧气，二氧化锰作为催化剂使反应速率加快，同时氧气由高锰酸钾和氯酸钾共同生成，质量增加，故选项错误； D、高锰酸钾分解后生成的固体产物为锰酸钾和二氧化锰，氯酸钾分解生成的固体产物有氯化钾，完全反应后试管内的固体物质有三种，故选项正确。 故选：C。 六、提升训练 54 $