第12讲 氧气的制备（暑假预习讲义）新八年级化学新教材沪科版五四学制

第12讲 氧气的制备 内容导航 01 预习航标 → 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 深研精炼：聚焦常考要点，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 预习目标 1.通过观察和实验比较，掌握氧气的物理性质和化学性质，如颜色、状态、气味、密度、溶解性、与木炭、铁丝等物质的反应。 2.结合实例，说明氧气的性质与供给呼吸、支持燃烧等应用的关系。 3.理解氧化反应的概念，能区分剧烈氧化和缓慢氧化。 预习重点 氧气的性质和氧化反应的概念。 预习难点 氧气化学性质实验的操作和现象分析，以及对氧化反应概念的理解。 情｜境｜启｜思 不知道同学们有没有去过医院的重症监护室？病人呼吸困难的时候，医生都会给病人戴氧气面罩吸纯氧，但你知道吗？其实正常人如果长时间吸纯氧，反而会中毒生病，这是为什么呢？今天我们就从化学的角度，重新认识一下我们最熟悉的‘老朋友’——氧气。 深｜研｜精｜炼 知识点01 氧气的工业制法 1．工业制氧的原料是 空气，选择依据是其具有 易得、成本低廉、可 大量生产 的特点。 2．工业制氧采用 分离液态空气 的方法，该过程属于 物理 变化。 3．分离液态空气需在 低温 和 高压 条件下进行，使空气先 液化。液态氮的沸点为 -196℃，液态氧的沸点为 -183℃，因此 氮气 首先汽化蒸发。蒸发剩余物主要为 液态氧，经压缩后贮存在 蓝色钢瓶 中，以便运输和使用。 4．分离流程示意图的关键设备是蒸发塔，利用 沸点差异 实现气体分离。工业制氧的产物中，氧气纯度通常达 99.5%（填数值），可直接用于 富氧炼钢。 【特别提醒】 1．火箭推进剂中使用液氧而非气态氧，原因是液氧在相同体积下质量更大，提供更高效助燃效果。 2．医疗急救用纯氧而非空气，因纯氧可快速提升血氧浓度，缓解缺氧症状。 【例1】（24-25八年级上·上海宝山·阶段检测）如图关于工业上“分离液态空气法”制氧气，说法中错误的是 A．工业上分离液态空气制氧气，利用的是液态氧、液态氮的沸点不同 B．工业上从液态空气中分离出氧气的过程属于物理变化 C．工业获取氮气也可采用分离液态空气法 D．该方法可证实氧气约占空气体积的1/5 【答案】D 【详解】A、工业制氧气，利用的就是液态氧和液态氮的沸点不同，液氮的沸点较低，先从液态空气中分离出来，说法正确，不符合题意； B、工业上从液态空气中分离出氧气利用的是液态氧和液态氮的沸点不同，没有新物质生成，属于物理变化，说法正确，不符合题意； C、工业获取氮气也可采用分离液态空气法，液氮的沸点较低，先从液态空气中分离出来，说法正确，不符合题意； D、该方法只能将液氧和液氮分离，不能测定氧气的含量，说法错误，符合题意； 故选D。 【即练1】空气中各组分的沸点如下表所示： 组分 氮气 氧气 二氧化碳 氩气 氖气 氦气 沸点（） 根据以上数据，通过分析可以得出： （1）工业上可通过加压、降温的方法将净化后的空气变成液态，然后利用液氮和液氧的 不同，控制温度，使 先蒸发出来，剩下的主要为 。 （2）工业制氧气是 （填“物理变化”或“化学变化”）。 （3）工业上制得的氧气是 （填“纯净物”或“混合物”）。 【答案】（1） 沸点 氮气 液氧 （2）物理变化 （3）混合物 【解析】（1）工业上可通过加压、降温的方法将净化后的空气变成液态，然后利用液氮和液氧的沸点不同，控制温度，使氮气先蒸发出来，剩下的主要是液氧，故填：沸点；氮气；液氧； （2）工业制氧气的过程中没有新物质的生成，属于物理变化，故填：物理变化； （3）工业上制得的氧气中还含有稀有气体等多种物质，属于混合物，故填：混合物。 【即练2】（25-26八年级上·上海金山·阶段检测）【查阅资料】常温下，氧气的沸点是-183℃，氮气的沸点是-196℃。 请按要求回答相关问题： (1)空气属于混合物，A是空气中体积分数为78%的气体，该气体是_____。 (2)图中分离空气的过程属于______变化（填“物理”或“化学”）。此方法是利用各物质的______不同将它们分离的。 (3)液体B是_____（填“纯净物”或“混合物”）。 (4)氧气有广泛的用途，下列属于氧气用途的是_______（填下列字母）。 A．气焊 B．作燃料 C．潜水 D．保护气 【答案】(1)氮气 (2) 物理 沸点 (3)混合物 (4)AC 【详解】（1）氮气约占空气体积的78%，则该气体为氮气； （2）根据流程可知，分离空气的过程中没有新物质生成，属于物理变化；该方法是利用氮气和氧气的沸点不同，可将它们进行分离； （3）空气中含有氮气、氧气、稀有气体等，该流程只分离出氮气（气体A），则得到的液体B中仍含有氧气、稀有气体等，属于混合物； （4）A、氧气具有助燃性，则可用于气焊，该选项符合题意； B、氧气具有助燃性，但不具有可燃性，不能作燃料，该选项不符合题意； C、氧气能供给呼吸，可用于潜水，该选项符合题意； D、氧气化学性质比较活泼，不能作保护气，该选项不符合题意； 故选AC。 知识点02 实验室用过氧化氢制取氧气 1．双氧水与二氧化锰混合制氧气 （1）药品：双氧水（无色液体，主要成分：过氧化氢）二氧化锰（作催化剂）。 （2）反应原理：文字表达式过氧化氢水+氧气；符号表达式为 2．发生装置的选择 序号 ① ② ③ ④ 装置图 优点 装置简单，操作简便，药品的用量少。 装置简单，操作简便，可制取较多量氧气。 可随时添加液体药品。 可控制液体滴加的速度和量，使反应平稳进行。 发生装置搭建细节 部件 操作要求 错误操作 后果 锥形瓶 盛放 二氧化锰（固体） 错误放入H2O2溶液 长颈漏斗 末端 伸入液面以下 漏斗悬空 气体从漏斗逸出 添加药品顺序 先加 MnO2固体 → 后加 H2O2溶液 顺序颠倒 导气管 伸入集气瓶 底部（排空气法） 伸入集气瓶中部 空气未排尽，氧气不纯 3．“收集装置”的选择： （1）向上排空气法，因为氧气密度大于空气。 （2）排水法，因为氧气难溶于水。 4．检验O2已集满的方法： （1）用向上排空气法收集氧气时将带火星的木条放于集气瓶口，若木条复燃，则氧气已满。 （2）用排水法收集氧气时：当集气瓶口有大气泡向外冒出时，说明氧气已集满。 5．证明MnO₂质量和化学性质不变 步骤 操作目的 关键操作 验证指标 ①反应前称重 记录MnO2初始质量 用精密天平称量 干燥的MnO2（记为m₁） 质量基准值 ②参与反应 使MnO2催化H2O2 将称好的MnO2加入H2O2溶液，收集氧气至反应结束 完成催化作用 ③回收处理 分离并净化MnO2 过滤 → 蒸馏水洗涤 → 低温烘干 去除残留H2O2及杂质 ④反应后检测 验证“质量”和“化学性质”不变 - 称重：得质量m2（对比m1） - 再催化：将回收MnO2加入新H2O2溶液，观察是否 加速产生氧气（带火星木条复燃） ｍ1 = m₂ 仍能催化反应 实验结论 质量不变：m1 = m2 化学性质不变：回收的MnO2仍能催化新反应 【特别提醒】 1．对比实验 错：对照组与实验组H₂O₂浓度不同 → 正解：浓度必须相同 错：描述现象为“无气泡” → 正解：应写“观察不到明显气泡，木条不复燃” ２．装置操作 致命错误：长颈漏斗未液封 → 后果：氧气从漏斗口逸出（检测：将漏斗口堵住，导管口停止冒泡） 药品添加顺序：先固（MnO₂）后液（H₂O₂），否则反应失控 6．催化剂与催化作用定义及特点 （1）定义 催化剂：在化学反应中能够改变反应速率，而反应前后 本身的质量和化学性质均不发生变化 的物质。 催化作用：催化剂在化学反应中所起的 加速或减缓反应速率 的作用。 （2）催化剂特点（“一变两不变”） 特点 具体说明 实例（过氧化氢分解） 改变反应速率 可 加快（如MnO₂加速H₂O₂分解）或 减慢（如橡胶防老化剂）反应速率 加MnO₂后气泡迅速产生，木条复燃 质量不变 反应前后催化剂质量 无增减（需过滤、洗涤、干燥、称重验证） 回收MnO₂称重，与反应前质量相等 化学性质不变 反应后仍具 原有催化活性（可重复使用） 回收的MnO₂加入新H₂O₂，仍加速分解 （3）高频误区与正解 常见误区 正　解 催化剂一定加快反应 可加快（正催化剂）或减慢（负催化剂，如防腐剂） 催化剂用量越多效果越好 催化效果与 接触面积 有关，过量无用（如少量MnO₂即可催化大量H₂O₂） 催化剂在反应中消耗 催化剂 反应后可回收（如过滤MnO₂重复使用） 【特别提醒】证明是催化剂 １．改变反应速率 ２．证明质量不变：反应后需 过滤→蒸馏水洗涤→低温烘干→精密称量（否则残留溶液导致质量偏差）。 ３．证明化学性质不变：将回收的催化剂加入 新反应物，检验是否仍具催化能力（如带火星木条复燃）。 【例1】（25-26八年级上·上海嘉定·阶段检测）用3%双氧水与二氧化锰制取氧气，装置如图，下列说法正确的是 A．分液漏斗下端应伸入液面以下 B．控制双氧水滴加速率，能使反应较平稳进行 C．此收集方法可收集到纯净的氧气 D．需随时向锥形瓶中添加二氧化锰固体 【答案】B 【详解】A、分液漏斗有活塞，加入的双氧水可以不用浸没分液漏斗下端，故选项说法错误； B、反应过程中应通过控制分液漏斗活塞，控制双氧水水滴加速率，从而控制反应速率，能使反应较平稳进行，故选项说法正确； C、用向上排空气法收集到的氧气中容易混有空气，不够纯净，故选项说法错误； D、二氧化锰在过氧化氢分解制取氧气的过程中是催化剂，反应前后质量和化学性质不变，分解双氧水制取氧气时，不需定期向锥形瓶中添加二氧化锰粉末，故选项说法错误。 故选B。 【即练1】某实验小组设计如图实验对过氧化氢分解进行探究。下列相关说法正确的是 A．对比实验甲和丁，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．对比实验甲和乙，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 【答案】D 【解析】A、对比实验甲和丁，变量为，其他条件相同，可探究对分解速率的影响，说法错误，不符合题意； B、对比实验乙和丁，变量为浓度和，变量不唯一，不能探究对分解速率的影响，说法错误，不符合题意； C、对比实验甲和乙，变量为浓度，其他条件相同，可探究浓度对分解速率的影响，说法错误，不符合题意； D、由A选项分析可知，对比实验甲和丁，可探究对分解速率的影响；对比实验甲和丙，变量为温度，其他条件相同，可探究温度对分解速率的影响，则对比实验甲、丙和丁，可探究和温度对分解速率影响的程度，说法正确，符合题意。 故选：D。 【即练2】化学兴趣小组的同学们利用常见材料制作了一台简易化学制氧机（如图），并以过氧化氢溶液和二氧化锰为试剂，通过该制氧机制取氧气。以下有关分析中正确的是 A．二氧化锰作为反应物，可以加快反应速率 B．该装置中所用试剂只需要定期补加过氧化氢溶液即可 C．过滤仓中水的作用是控制反应速率 D．产生的氧气也可作为燃料使用 【答案】B 【解析】A、在过氧化氢分解制取氧气的反应中，二氧化锰是催化剂，它能加快过氧化氢分解的速率，但自身的质量和化学性质在反应前后都不变，不是反应物，错误； B、因为二氧化锰是催化剂，反应前后质量和化学性质不变，而过氧化氢在二氧化锰催化下不断分解生成氧气和水，所以只需要定期补加过氧化氢溶液，正确； C、从图中及该制氧机的原理来看，过滤仓中水的作用主要是对产生的氧气进行净化，去除可能携带的杂质等，而不是控制反应速率，错误； D、氧气具有助燃性，但本身不能燃烧，不能作为燃料，错误。 故选B。 【即练3】下列关于催化剂的说法正确的是 A．二氧化锰可以作任何反应的催化剂 B．化学反应前后催化剂的性质保持不变 C．不加入二氧化锰，过氧化氢也能分解产生氧气 D．在化学反应前后质量不变的物质一定是该反应的催化剂 【答案】C 【解析】 A.二氧化锰不能作任何反应的催化剂，不同的化学反应需要不同的催化剂，比如高锰酸钾受热分解不需要二氧化锰作催化剂，故A错误； B.化学反应前后催化剂的化学性质保持不变，不是性质不变，因为物理性质可能会改变，故B错误； C.过氧化氢在常温下就能分解产生氧气，只是速率较慢，不加入二氧化锰，反应也能进行，故C正确； D.在化学反应前后质量不变的物质不一定是该反应的催化剂，比如在加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气的反应中，若向反应容器中加入一些不反应的杂质，杂质质量也不变，但不是催化剂，故D错误； 故选:C。 知识点03 实验室用高锰酸钾（或氯酸钾）制取氧气 1. 实验室常采用加热高锰酸钾的方法制取氧气，反应的文字表达式为高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气；符号表达式为 此外，加热混有二氧化锰的氯酸钾固体也能得到氧气，反应的文字表达式为 ；符号表达式为 ，二氧化锰在这一反应中是催化剂。 2. 实验室采用加热高锰酸钾的方法制取氧气时，要选择合适的实验装置，并正确连接，具体步骤如下： （1） 连接装置并检查装置气密性：在将玻璃管插入橡皮塞或在玻璃管上套上乳胶管时，为克服较大的摩擦力，可事先将玻璃管的一端用水润湿，这样连接起来会比较容易。 装置连接好后还要检查其气密性，如装置气密性良好，用手握紧试管时，导管口会冒出气泡，且松手后，导管内会形成一段水柱。 （2）向试管内装入药品：使用药匙取用高锰酸钾固体时，可将其伸入平放的试管中并尽可能靠近试管底部，然后慢慢竖起试管，以免试剂散落至试管外或附着于试管壁上。 （2） 将试管固定在铁架台上：以从下到上、从左到右的顺序搭建好装置。固定好试管后，要保证试管口略向下倾斜，且铁夹要夹持在距试管口1/3的位置较为合适。预先准备好1-2个盛满水的集气瓶，倒扣在水槽中。 （4）点燃酒精灯加热：点燃酒精灯并在试管底部来回移动，先预热，再在药品集中的部位集中加热，目的是使受热均匀。然后集中加热高锰酸钾。 （5）收集氧气：待导管口出现均匀连续的气泡后，将导管伸入集气瓶，开始收集气体。当观察到集气瓶口有大气泡向外冒出时，用毛玻璃片盖住瓶口，取出集气瓶正放于桌面。 （6）实验结束后，先将导管移出水槽，然后熄灭酒精灯停止加热：依据这样的顺序进行操作的目的是防止水槽内的水倒吸入试管中使试管炸裂。 3．装置搭建要点 错误操作 正确要求 错误后果 试管口向上倾斜 试管口 略向下倾斜 冷凝水回流炸裂试管 铁夹夹在试管中部 铁夹夹在距试管口 1/3处 加热部位受限，受热不均 导管伸入试管过长 导管 刚露出橡皮塞 即可 阻碍气体导出 集气瓶未装满水倒扣 集气瓶 必须盛满水 无气泡 收集氧气不纯（混有空气） 4．气体收集方法 收集方法 教材图示 利用氧气性质 关键区别 排水法 氧气 不易溶于水 排水法：纯度高 可见集满标志：瓶口冒大气泡 向上排空气法 氧气密度 大于空气 排空气法：干燥（但纯度低） 验满方法：将带火星的木条放于集气瓶口，若木条复燃，则氧气已满。 【特别提醒】 1. 药品装置错误 错误：试管口未塞棉花 → 后果：高锰酸钾粉末堵塞导管。 正解：试管口 必须放棉花团（防粉末冲入导管）。 2. 加热操作错误 错误：直接集中加热药品部位 → 后果：试管受热不均炸裂。 正解：先 预热（酒精灯来回移动），再固定加热。 3. 收集时机错误 错误：导管口一冒气泡就收集 → 后果：收集到空气（含装置内残留空气）。 正解：待导管口 气泡连续均匀冒出时再收集（排出空气后纯氧）。 4. 结束顺序错误 错误：先熄灭酒精灯，后移出导管 → 后果：水槽中水倒吸炸裂试管！ 正解：实验结束必须 先移导管出水面，再熄灭酒精灯。 【例1】加热高锰酸钾制取氧气的化学方程式为2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑，实验装置如图所示。下列有关说法，不合理的是 A．试管口塞棉花团，目的是防止高锰酸钾粉末进入导管 B．实验前，应先检查装置气密性，后加入药品 C．导管口有气泡冒出时，立即收集氧气 D．也可以用向上排空气法收集氧气 【答案】C 【解析】A、加热高锰酸钾制取氧气时，试管口塞棉花团，目的是防止高锰酸钾粉末进入导管，选项正确； B、实验前，应先检查装置气密性，后加入药品，避免浪费药品，选项正确； C、导管口有气泡冒出时，此时的气体主要是装置中的空气，不可开始收集气体，当导管口气泡连续均匀冒出时，再开始收集氧气，选项错误； D、氧气的密度比空气大，也可以用向上排空气法收集氧气，选项正确； 故选C。 【即练1】实验室用高锰酸钾制取氧气应选择的仪器是 A．①②⑦⑧ B．①③④⑦ C．①②④⑥⑨ D．①③④⑤⑥⑨ 【答案】D 【解析】高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，为固体加热反应，氧气可用向上排空气法或排水法收集，发生装置所需仪器有试管，酒精灯，铁架台（带铁夹），单孔带橡皮塞的导管；收集装置所需仪器有集气瓶，水槽，为①③④⑤⑥⑨。 故选：D。 【即练2】高锰酸钾加热制取的实验中操作不正确的是 A．检查装置气密性 B．取用药品 C．加热高锰酸钾 D．收集氧气 【答案】C 【解析】A、检检查装置气密性时，用手紧握试管，若导管口产生气泡，且松开手后导管口上升一段稳定的液柱，说明装置气密性良好，操作正确； B、取用粉末状药品，试管横放，用药匙或纸槽把药品送到试管底部，操作正确； C、用高锰酸钾制取氧气时，试管口应略向下倾斜，防止加热时冷凝水回流到热的试管底部，使试管炸裂，图中试管口向上倾斜；另外，试管口需要塞一团棉花，防止加热时试管内固体粉末进入导管，操作错误； D、氧气密度比空气大，应用向上排空气法收集，气体应从长导管通入，将空气从短导管排出，操作正确。 故选C。 1．实验是化学学科中的重要部分，正确的操作是实验成功的保证。下列有关实验操作的先后顺序叙述正确的是 A．制取气体时，装入药品后检查装置的气密性 B．将集满气体的集气瓶拿出水槽后盖上玻璃片 C．给固体物质加热时，先预热，后集中对药品部位加热 D．加热高锰酸钾制取氧气时，实验结束熄灭酒精灯后将导管移出水面 【答案】C 【解析】A.制取气体时，应先检查装置的气密性，后装药品，否则会浪费药品，故A错误； B.用排水法收集氧气后，用玻璃片将瓶盖好后再移出水槽，防止拿出水面后混有空气不纯，故B错误； C.给固体物质加热时，先预热，后集中对药品部位加热，可预防玻璃容器受热不均造成炸裂，故C正确； D.加热高锰酸钾制取氧气时，用排水法收完氧气后，先将导气管移出水面再熄灭酒精灯，以免因试管内压强减小而产生倒吸现象，故D错误。 故选：C。 2．将重要装置图形化也是学好化学的基本要求，请从下列加热高锰酸钾制取氧气的部分操作示意图中找出正确的操作 A．检查气密性 B．加热立即收集 C．移出集气瓶 D．停止加热 【答案】A 【解析】A、检查装置气密性：组装好仪器，把导管的一端放入水中，用手紧握试管，水中的导管口有气泡冒出，证明装置的气密性良好，正确； B、开始加热时，排出的气体很大一部分是试管和导管中的空气，故加热后不能立即收集气体，应等气泡连续均匀冒出时再开始收集，错误； C、氧气的密度大于空气，收集满氧气后应在水槽中将玻璃片盖好再和集气瓶一同取出水面，以防止装置逸 出，错误； D、实验结束后要先把导管从水槽中移出，再熄灭酒精灯，防止水倒吸引起试管炸裂，错误。 故选A。 3．关于催化剂的各种说法正确的是 ①催化剂在反应过程中质量和化学性质没有改变 ②反应后催化剂的性质不变 ③加入MnO2，过氧化氢生成氧气的量就会增多 ④MnO2在H2O2分解反应里能加快反应的速度 ⑤二氧化锰可以作为各种化学反应的催化剂 A．①②③④⑤ B．①②③④ C．④ D．①②④ 【答案】C 【解析】①催化剂在化学反应前后的质量和化学性质没有改变，而非“反应过程中”，说法错误； ②反应后催化剂的化学性质不变，说法错误； ③催化剂只能改变反应速率，不能改变生成物的质量，二氧化锰作为过氧化氢分解的催化剂，不能使过氧化氢生成氧气的量增多，说法错误； ④在分解反应里能加快反应的速度，说法正确； ⑤催化剂具有专一性，有的反应中可以用二氧化锰作催化剂，有的反应中不能用二氧化锰作催化剂，说法错误； 综上可知，说法正确的是④，故选：C。 4．（25-26八年级上·上海金山·阶段检测）工业上制取氧气有分离液态空气法，还有膜分离技术法等。如图为膜分离技术制取氧气的部分流程示意图。 (1)膜分离技术是根据物质的颗粒大小不同实现氧气制取，氧气能通过膜上的微孔而氮气不能，说明构成氧气的微粒直径更________（“大”或“小”）。 (2)通过工业制氧活动，同学们总结出混合物分离的一般思路______（填序号）。 A．分析混合物成分 B．找到分离方法 C．寻找成分性质 (3)空气中氮气的用途有___________（填字母）。 A．医疗急救 B．食品防腐 C．制取氮肥 D．气割气焊 (4)将燃着的木条放在液态空气上方，燃着的木条会_______。 (5)从空气中除掉氧气、二氧化碳、水蒸气得到氮气与从其他物质中分解得到的氮气密度不同，你认为原因可能是______。 【答案】(1)小 (2)ACB (3)BC (4)熄灭 (5)从空气中分离出的氮气中含有其他气体杂质（合理即可） 【详解】（1）氧气能通过膜上的微孔而氮气不能，这表明构成氧气的微粒能够通过更小的孔隙，也就说明构成氧气的微粒直径更小； （2）混合物分离的一般思路是首先要分析混合物成分，明确混合物由哪些物质组成；然后寻找成分性质，依据各成分性质的不同来考虑分离方法；最后找到分离方法将各成分分离开来，故顺序为ACB； （3）A. 氧气可用于医疗急救，氮气不能供给呼吸，不能用于医疗急救，此选项不符合题意； B. 氮气的化学性质稳定，可用于食品防腐，此选项符合题意； C. 氮气中含有氮元素，可用于制取氮肥，此选项符合题意； D. 氧气可用于气割气焊，氮气不能用于气割气焊，此选项不符合题意； 故选BC； （4）因为液态空气中的液氮先变为氮气蒸发出来，所以将燃着的木条放在液态空气上方，燃着的木条会熄灭； （5）从空气中除掉氧气、二氧化碳、水蒸气得到氮气与从其他物质中分解得到的氮气密度不同，原因可能是：从空气中分离出的氮气中含有其他气体杂质。 5．用溶液和来制氧气，为了证明的催化作用，甲同学通过以下装置来进行实验探究： （1）图1中加入溶液，然后塞入带火星木条的橡胶塞，如图2所示，观察到的现象是 。再通过漏斗加入，如图3所示，此时观察到的现象是 ，说明具有能 的化学性质。充分反应后，将图3的混合液进行过滤、洗涤、 、称量，固体仍为，甲同学认为是催化剂。 （2）乙同学认为甲同学的结论不严谨，请帮乙同学说出理由： 。 【答案】（1） 带火星的木条不复燃 带火星的木条复燃 加快溶液反应速率 干燥 （2）没有证明的化学性质在反应前后不变 【解析】（1）二氧化锰是该反应的催化剂，能加快反应速率，如果不加二氧化锰，过氧化氢的分解速率很慢，观察到的现象是带火星的木条不复燃；加入二氧化锰后，过氧化氢的分解速率会变快，此时观察到的现象是带火星的木条复燃；说明具有能加快溶液反应速率的化学性质，充分反应后，将图3的混合液进行过滤、洗涤、干燥、称量，固体仍为，甲同学认为是催化剂； （2）乙同学认为甲同学的结论不严谨，因为该实验没有证明的化学性质在反应前后不变。 6．根据下列装置，结合所给化学知识回答下列问题。 （1）请写出图中标号仪器的名称：① ；② 。 （2）工业制取氧气的方法 ，实验室用双氧水和二氧化锰制取氧气时，可选用的发生装置是 ，（填一种即可）如要收集较纯的氧气，收集装置应选用 。 （3）若A与E连接一套制取氧气的装置，长颈漏斗下端要伸入液面，否则 。若用F收集，什么时候开始收集什么时候收集满了 ，若D与F连接制取氧气，实验完毕，停止的操作应先 ，再 ，原因 。 （4）A装置较C装置的优点是 ，B装置较A装置的优点是 。 （5）若用G图装置收集O2，氧气应从 管进，若瓶里装满水，氧气应从 管进。 【答案】（1） 长颈漏斗 试管 （2） 分离液态空气 A/B/C F （3） 气体会从长颈漏斗中逸出 集气瓶口有大气泡冒出 将导管移出水面 熄灭酒精灯 防止水槽中的水倒吸，引起热的试管炸裂 （4） 可随时添加液体 可控制反应的速率 （5） b a 【解析】（1）由图可知，仪器①的名称为长颈漏斗，故填长颈漏斗； 仪器②的名称为试管，故填试管。 （2）工业上利用液氮和液氧的沸点不同，采用分离液态空气的方法制取氧气，故填分离液态空气； 双氧水制取氧气的反应为固液常温反应，发生装置选择固液常温发生装置，即装置A或B或C，故填A或B或C； 排水法收集的氧气较纯，氧气不易溶于水，则收集装置选F，故填F。 （3）A装置中，为了防止产生的氧气从长颈漏斗中移出，长颈漏斗下端要伸入液面以下，故填气体会从长颈漏斗中逸出； F装置为排水法收集装置，由于刚产生的气泡为装置中的空气，则应待气泡连续且均匀冒出时，再开始收集，当集气瓶口有大气泡冒出时，说明氧气已收集满，故填集气瓶口有大气泡冒出； D与F连接制取氧气，实验完毕，停止的操作应先将导管移出水面，再熄灭酒精灯，故填将导管移出水面，熄灭酒精灯； 采用上述操作的目的是防止水槽中的水倒吸，引起热的试管炸裂，故填防止水槽中的水倒吸，引起热的试管炸裂。 （4）装置A、C都是固液常温发生装置，其中A装置的优点是装置中的长颈漏斗可随时添加液体，故填装置中的长颈漏斗可随时添加液体； B装置较A装置的优点是可通过玻璃开关控制滴加液体的速率，从而控制反应的速率，故填可控制反应的速率。 （5）氧气的密度比空气大，用G图装置收集O2，氧气应从长管，即b管浸入瓶中，故填b； 氧气不易溶于水，且密度比水小，若瓶里装满水，氧气应从短管，即a管进，故填a。 7．航天员将在中国空间站完成各项任务，保障航天员的氧气需求至关重要。那么，空间站的氧气从哪里来？ Ⅰ．从地球带上去 （1）实验室常用加热高锰酸钾的方法制氧气，写出该反应的文字表达式： ； （2）实验室中用如图所示装置来制取氧气时，发生反应的文字表达式为 ，用铂丝代替二氧化锰作催化剂，反应后质量 (填“增加”或“减少”或“不变”)，若制备过程中体系内压强过大，则安全管内液面 (填“上升”或“下降”或“不变”)。 Ⅱ．分离液态空气获得氧气的模拟实验过程如下图所示，空试管浸入液氮一段时间后，试管内产生一定体积的液态空气。取出试管，液态空气沸腾，伸入燃着的木条，木条熄灭；1分钟后伸入带火星的木条，观察到木条复燃。 （3）由实验现象可知，氮气的沸点比氧气 (填“高”或“低”)。工业上选择空气为原料制氧气的主要原因是 。 Ⅲ．利用分子筛可将氧分子从空气中“筛”出去，氮分子不能通过分子筛，从而获得高浓度的氧气。其原理如图： （4）由此可知两种分子的大小： (填“>”或“<”)。 Ⅳ．在天宫制出来 早期空间站内利用过氧化钠固体()吸收二氧化碳，生成碳酸钠和氧气。 （5）这种制氧原理的优点有： (至少写两条) （6）空间站中水和氧气的最大化利用是生活保障的重要措施。如果在空间站失重状态下收集制得的O2可选用如下图装置中的___________收集氧气。 A． B． C． D． 【答案】（1） （2） 不变 上升 （3） 低 原料丰富且成本低 （4）＞ （5）供氧剂是固体，方便携带；能将人体呼出的二氧化碳转化为氧气，反应在常温下进行，操作简便 （6）D 【解析】（1）高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，文字表达式为； （2）实验室中用如图所示装置来制取氧气时，为固液常温型发生装置，即过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成氧气和水，文字表达式为； 反应前后催化剂的质量和化学性质不变，则用铂丝代替二氧化锰作催化剂，反应后质量不变； 若制备过程中体系内压强过大，液体被压入安全管内，则安全管内液面上升； （3）空试管浸入液氯一段时间后，试管内产生一定体积的液态空气。取出试管，液态空气沸腾，伸入燃着的木条，木条熄灭；1分钟后伸入带火星的木条，观察到木条复燃，是因为液氮的沸点比液氧低，取出试管，液态氮气先汽化出来，氮气不能支持燃烧，伸入燃着的木条，木条熄灭；液氧的沸点高，后汽化，因此1分钟后伸入带火星的木条，观察到木条复燃，说明氧气能助燃； 空气中含有丰富的氧气资源，氧气占空气体积的21%，空气是廉价易得的原料，工业上选择空气制氧气的主要原因是原料丰富且成本低； （4）利用分子筛可将氧分子从空气中“筛”出去，氮分子不能通过分子筛，从而获得高浓度的氧气，其原理如图，由此可知两种分子的大小：＞； （5）二氧化碳与过氧化钠固体常温下反应生成碳酸钠和O2，这种制O2原理的优点是供氧剂是固体，方便携带；能将人体呼出的二氧化碳转化为氧气，反应在常温下进行，操作简便； （6）失重状态下收集制得的氧气，不能选择排空气法或排水法收集气体，应选择真空袋收集氧气，故选D。 8．空气是制取氧气的廉价易得的原料，工业上常用分离液态空气的方法制取氧气。 【查阅资料】在压强为101kPa时，氧气的沸点是−183℃，氮气的沸点是−196℃。 【生产流程】 （1）上述流程图中的a是 ；液体中的b是 。 实验室常利用化学反应制取少量氧气，常用装置如下图所示。 （2）写出图中有标号仪器的名称：b： 。 （3）A装置中的试管口略向下倾斜的原因是： 。 （4）实验室用高锰酸钾制取较纯净氧气的一套装置是 ，并写文字表达式： 。 （5）用高锰酸钾装置制取氧气结束后，如果先熄灭酒精灯，再将导管移出水面，该操作可能造成的不良后果是 。 （6）用E装置收集氧气后，如何验满？ （7）实验室常用加热氯化铵和熟石灰固体混合物的方法制取氨气，氨气极易溶于水，且密度比空气小，则制取氨气应选用的一套装置是 （填字母）。 （8）已知氢气是密度最小的气体，难溶于水。若要收集，应选择装置 。 【答案】（1） 氮气 氧气 （2）集气瓶 （3）防止水蒸气冷凝回流炸裂试管 （4） AC 高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气 （5）水倒流炸裂试管 （6）把带火星的木条放在集气瓶口，如果带火星的木条复燃，说明已经收集满氧气 （7）AD （8）C/D 【解析】（1）在压强为101kPa时，氧气的沸点是−183℃，氮气的沸点是−196℃，即氮气的沸点比氧气低，则液态空气升温后先达到氮气的沸点，氮气先被分离出来，即a为氮气，故填氮气； 分离空气时，氮气挥发后剩余的气体主要为氧气，即液体中的b是氧气，故填氧气。 （2）由图可知，仪器b的名称是集气瓶，故填集气瓶。 （3）A装置为固体加热装置，其中的试管口略向下倾斜的原因是防止水蒸气冷凝回流炸裂试管，故填防止水蒸气冷凝回流炸裂试管。 （4）用高锰酸钾制取氧气，是加热固体生成气体的反应，应选择固体受热发生装置，即装置A，氧气的密度比空气大，收集氧气可选择向上排空气法，氧气不易溶于水，收集氧气还可以选择排水法，收集较纯净氧气应选择排水法，即装置C，故填AC； 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，故反应的文字表达式写为：高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气。 （5）用高锰酸钾装置制取氧气结束后，如果先熄灭酒精灯，再将导管移出水面，该操作可能造成的不良后果是水倒流炸裂试管，故填水倒流炸裂试管。 （6）氧气具有助燃性，能够使带火星的木条复燃，E装置为向上排空气法，选择该装置收集氧气时，验满氧气的方法是把带火星的木条放在集气瓶口，如果带火星的木条复燃，说明已经收集满氧气，故填把带火星的木条放在集气瓶口，如果带火星的木条复燃，说明已经收集满氧气。 （7）加热氯化铵和熟石灰固体混合物的方法制取氨气，是加热故生成气体的反应，应选择固体受热发生装置，即装置A，氨气极易溶于水，且密度比空气小，则收集氨气只能够选择向下排空气法，即装置D，故填AD。 （8）氢气难溶于水，收集氢气可选择排水法，即装置C，氢气是密度最小的气体，收集氢气还可以选择向下排空气法，即装置D，故填C或D。 9．实验室没有二氧化锰，小明同学想通过实验来探究硫酸铜（）是否可以作过氧化氢分解的催化剂。 （1）请你帮助小明同学完成下列表格所示的探究实验： 实验操作 实验现象 实验结论 实验总结 步骤一 取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，插入带火星的木条 有少量气泡产生，木条不复燃 过氧化氢分解产生氧气，但是反应速率很慢 硫酸铜是过氧化氢分解的催化剂 步骤二 取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，向其中加入硫酸铜，插入带火星的木条 硫酸铜能加快过氧化氢的分解 （2）小红认为上述实验还不能完全得出表内的结论，不能证明硫酸铜是过氧化氢分解的催化剂，还需要证明硫酸铜在化学反应前后 不变。 （3）小红查阅资料得知，在没有催化剂的情况下，加热也能加速过氧化氢的分解。她设计实验（如下图甲）进行验证，加热一段时间后，发现过氧化氢溶液冒出大量气泡，但小木条没有复燃。其原因可能是 （填序号） A．30%的过氧化氢浓度太低生成O2太少    B．加热过氧化氢溶液同时产生大量水蒸气 老师加装了一个U形管后（如图乙装置），带火星的木条较易复燃，乙装置中冰水的作用是 。 （4）小明由此还想到了一个问题：能使带火星的木条复燃的气体一定是纯氧气吗？ 设计的实验如下：如丙图所示，按下表所示比例，用排水法收集部分氧气，分别得到五瓶空气和氧气的混合气体，进行木条复燃的实验。复燃情况如下表所示。 实验编号 空气体积分数 排水体积分数 带火星的木条复燃情况 1 85% 15% 火星稍变亮，不复燃 2 80% 20% 火星明亮，时燃时不燃 3 75% 25% 复燃 4 70% 30% 复燃 5 50% 50% 复燃 上述实验，可以得出的结论是 ，根据表格信息可以算出，当氧气体积分数达到 %（空气中O2体积含量按20%算）时一定能使带火星的木条复燃。 【答案】（1）有大量气泡产生，木条复燃 （2）质量和化学性质 （3） B 冷却水蒸气 （4） 能使带火星的木条复燃的气体不一定是纯氧气 40 【解析】（1）根据实验结论硫酸铜能加快过氧化氢的分解，则取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，向其中加入硫酸铜，插入带火星的木条，观察到实验现象为有大量气泡产生，木条复燃； （2）小红认为上述实验还不能证明硫酸铜是过氧化氢分解的催化剂，是因为催化剂能改变化学反应速率，但其本身的质量和化学性质在反应前后不变，因此还需要证明硫酸铜在化学反应前后的质量和化学性质不变； （3）用甲装置实验时，带火星的木条难复燃，是因为加热时水分蒸发，形成大量水蒸气，使氧气不纯，故选：B； 加装了一个U形管后，乙装置中冰水能使水蒸气冷凝成水，氧气变纯，故带火星的木条较易复燃，所以乙装置中冰水的作用是冷却水蒸气； （4）由表中数据可知，混有一定空气的氧气也能使带火星的木条复燃，故可以得出结论是：能使带火星的木条复燃的气体不一定是纯氧气； 由表中数据可知，当氧气体积分数达到时一定能使带火星的木条复燃。 10．氧气是我们身边无法离开的物质。某兴趣小组对氧气的研究如下： Ⅰ．氧气的制备： （1）写出图中有标号仪器的名称：① ，② 。 （2）写出用高锰酸钾制取氧气的文字表达式 。该装置中棉花团的作用是 ，图中装置一处明显的错误是 ；导致的后果是 。 Ⅱ．氧气的收集： 【实验1】用向上排空气法收集氧气，当放置在集气瓶口带火星木条复燃时停止收集，测定瓶中氧气的含量，重复实验3次。 【实验2】用向上排空气法收集氧气，当放置在集气瓶口带火星木条复燃后，继续收集40秒，测定瓶中氧气的含量，重复实验3次。 【实验3】用排水法收集氧气，测定瓶中氧气的含量，重复实验3次。 实验数据： 实验1 实验2 实验3 氧气的体积分数（%） 79.7 79.6 79.9 88.4 89.0 87.9 90.0 89.8 89.3 氧气的平均体积分数（%） 79.7 88.4 89.7 数据分析： （3）由实验1、2可知，用向上排空气法收集氧气时，为提高获得的氧气体积分数，可采取的措施是 。 （4）实验3获得的氧气体积分数不能达到100%的原因可能是 （合理即可）。 【答案】（1） 酒精灯 铁架台 （2） 防止加热时，粉末状物质进入导管，堵塞导管 试管口向上倾斜 冷凝水倒流导致试管炸裂 （3）待放置在集气瓶口带火星木条复燃后，继续收集一段时间气体 （4）排水法收集的气体中混有水蒸气 【解析】（1）①是酒精灯，②是铁架台； （2）高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，文字表达式为； 加热高锰酸钾时，试管口要放一团棉花，防止加热时粉末状物质进入导管，堵塞导管； 给固体加热时试管口要略向下倾斜，以防冷凝水倒流使试管炸裂，图示的错误是试管口向上倾斜，会造成冷凝水倒流导致试管炸裂； （3）根据实验1、2的操作可知，氧气集满后，木条复燃，为了确保氧气更为纯净，可以当木条复燃后，继续再通一段时间氧气，这样可以使氧气充分集满逸出，保证氧气纯度，提高体积分数延长氧气收集的时间，可使氧气的体积分数提高； （4）排水法收集氧气时，水蒸气会进入，造成此时内部气体混有水蒸气，氧气体积分数达不到100%。 11．关于催化剂的研究是一项重要的课题，某小组开展了“探究催化剂的奥秘”项目式学习。 任务一：认识催化剂 【小组讨论】 （1）催化剂在化工生产中起着重要作用，下列说法正确的是_______(填字母)。 A．不加入催化剂化学反应就不能发生 B．在化学反应前后催化剂的化学性质不发生改变 C．用作催化剂的物质不可能是其他反应的反应物或生成物 任务二：探究催化剂 【查阅资料】 氧化铜也可以作为过氧化氢分解的催化剂。 【进行实验】 称量氧化铜，取的过氧化氢溶液于试管中，进行如图所示实验。 【分析交流】 （2）填写下列表格。 步骤①现象 步骤⑥结果 步骤⑦现象 实验结论 试管中有极少量气泡产生，带火星的木条没有复燃 称得氧化铜的质量为 氧化铜是过氧化氢分解反应的催化剂 （3）写出该反应的符号表达式 。 任务三：探究催化剂的催化效果 【进行实验】 在两支试管中分别加入的过氧化氢溶液，一支加入二氧化锰，另一支加入氧化铜按图1所示装置分别进行实验、实验时倾斜锥形瓶使过氧化氢溶液与催化剂完全接触，测得相同条件下瓶内气压随时间的变化如图2所示。 【反思评价】 （4）对比分析图2中的 (填字母)点，可知化学反应速率与催化剂的种类有关。 （5）上述实验得到的结论是 。 （6）请从催化剂的角度解释在实验过程中，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 。 【答案】（1）C （2） 0.2g 带火星的木条复燃 （3） （4）ac/bd （5）在相同条件下，二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果比氧化铜好（合理即可） （6）过氧化氢溶液浓度体积相同，完全反应后产生的氧气的量相同，故压强相同（合理即可） 【解析】（1）A、催化剂能改变其他物质的化学反应速率，不加入催化剂化学反应也能发生，该选项说法错误； B、催化剂在化学反应前后质量和化学性质不变，但物理性质可能会发生改变，该选项说法错误； C、用作催化剂的物质也可能是其他反应的反应物或生成物，比如二氧化锰是过氧化氢分解制氧气的催化剂，也是高锰酸钾分解反应的生成物，该选项说法正确； 故选C； （2）氧化铜是过氧化氢分解反应的催化剂，而催化剂在化学反应前后质量和化学性质不变；所以步骤⑥结果称得氧化铜的质量为0.2g； 步骤⑦重复实验，加入氧化铜后过氧化氢快速分解产生氧气，会使带火星的木条复燃 （3）过氧化氢在催化剂作用下生成水和氧气，反应的符号表达式为：； （4）对比图2中a、c点，产生相同体积气体所需时间不同或b、d点时间相同，产生气体体积不同，可知化学反应速率与催化剂的种类有关； （5）从图 2 可知，在相同时间内，加入二氧化锰的锥形瓶内气压上升更快，说明产生氧气的速率更快，即二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果比氧化铜好； （6）催化剂只能够改变反应速率，不能改变生成气体的多少，最终完全反应后生成气体的量相等，因此完全反应后两个装置内压强相同。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第12讲 氧气的制备 内容导航 01 预习航标 → 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 深研精炼：聚焦常考要点，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 预习目标 1.通过观察和实验比较，掌握氧气的物理性质和化学性质，如颜色、状态、气味、密度、溶解性、与木炭、铁丝等物质的反应。 2.结合实例，说明氧气的性质与供给呼吸、支持燃烧等应用的关系。 3.理解氧化反应的概念，能区分剧烈氧化和缓慢氧化。 预习重点 氧气的性质和氧化反应的概念。 预习难点 氧气化学性质实验的操作和现象分析，以及对氧化反应概念的理解。 情｜境｜启｜思 不知道同学们有没有去过医院的重症监护室？病人呼吸困难的时候，医生都会给病人戴氧气面罩吸纯氧，但你知道吗？其实正常人如果长时间吸纯氧，反而会中毒生病，这是为什么呢？今天我们就从化学的角度，重新认识一下我们最熟悉的‘老朋友’——氧气。 深｜研｜精｜炼 知识点01 氧气的工业制法 1．工业制氧的原料是______，选择依据是其具有______、________、可 __________的特点。 2．工业制氧采用______________ 的方法，该过程属于____________变化。 3．分离液态空气需在________和________条件下进行，使空气先______。液态氮的沸点为 -196℃，液态氧的沸点为 -183℃，因此______ 首先汽化蒸发。蒸发剩余物主要为________，经压缩后贮存在__________ 中，以便运输和使用。 4．分离流程示意图的关键设备是蒸发塔，利用______差异 实现气体分离。工业制氧的产物中，氧气纯度通常达 99.5%（填数值），可直接用于 富氧炼钢。 【特别提醒】 1．火箭推进剂中使用液氧而非气态氧，原因是液氧在相同体积下质量______，提供更高效助燃效果。 2．医疗急救用纯氧而非空气，因纯氧可快速提升血氧浓度，缓解缺氧症状。 【例1】（24-25八年级上·上海宝山·阶段检测）如图关于工业上“分离液态空气法”制氧气，说法中错误的是 A．工业上分离液态空气制氧气，利用的是液态氧、液态氮的沸点不同 B．工业上从液态空气中分离出氧气的过程属于物理变化 C．工业获取氮气也可采用分离液态空气法 D．该方法可证实氧气约占空气体积的1/5 【即练1】空气中各组分的沸点如下表所示： 组分 氮气 氧气 二氧化碳 氩气 氖气 氦气 沸点（） 根据以上数据，通过分析可以得出： （1）工业上可通过加压、降温的方法将净化后的空气变成液态，然后利用液氮和液氧的__________________不同，控制温度，使__________________先蒸发出来，剩下的主要为__________________。 （2）工业制氧气是__________________（填“物理变化”或“化学变化”）。 （3）工业上制得的氧气是__________________（填“纯净物”或“混合物”）。 【即练2】（25-26八年级上·上海金山·阶段检测）【查阅资料】常温下，氧气的沸点是-183℃，氮气的沸点是-196℃。 请按要求回答相关问题： (1)空气属于混合物，A是空气中体积分数为78%的气体，该气体是_____。 (2)图中分离空气的过程属于______变化（填“物理”或“化学”）。此方法是利用各物质的______不同将它们分离的。 (3)液体B是_____（填“纯净物”或“混合物”）。 (4)氧气有广泛的用途，下列属于氧气用途的是_______（填下列字母）。 A．气焊 B．作燃料 C．潜水 D．保护气 知识点02 实验室用过氧化氢制取氧气 1．双氧水与二氧化锰混合制氧气 （1）药品：双氧水（无色液体，主要成分：________）二氧化锰（作____________）。 （2）反应原理：文字表达式 ；符号表达式为______ 2．发生装置的选择 序号 ① ② ③ ④ 装置图 优点 __________________________________ ______________________________________ ____________________ __________________________________________ 发生装置搭建细节 部件 操作要求 错误操作 后果 锥形瓶 盛放 ________（固体） 错误放入H2O2溶液 长颈漏斗 末端 ____________ 漏斗悬空 ______________ 添加药品顺序 先加 → 后加 ______________________________ 顺序颠倒 导气管 伸入____________（排空气法） 伸入集气瓶中部 ____________________ 3．“收集装置”的选择： （1）__________法，因为氧气____________。 （2）______法，因为氧气________。 4．检验O2已集满的方法： （1）用向上排空气法收集氧气时__________________________________________________。 （2）用排水法收集氧气时：当________________________时，说明氧气已集满。 5．证明MnO₂质量和化学性质不变 步骤 操作目的 关键操作 验证指标 ①反应前称重 记录MnO2初始质量 用精密天平称量 干燥的MnO2（记为m₁） 质量基准值 ②参与反应 使MnO2催化H2O2 将称好的MnO2加入H2O2溶液，收集氧气至反应结束 完成催化作用 ③回收处理 分离并净化MnO2 过滤 → 蒸馏水洗涤 → 低温烘干 去除残留H2O2及杂质 ④反应后检测 验证“质量”和“化学性质”不变 - 称重：得质量m2（对比m1） - 再催化：将回收MnO2加入新H2O2溶液，观察是否 加速产生氧气（带火星木条复燃） ｍ1 = m₂ 仍能催化反应 实验结论 质量不变： 化学性质不变：________________________________ 【特别提醒】 1．对比实验 错：对照组与实验组H₂O₂浓度不同 → 正解：____________ 错：描述现象为“无气泡” → 正解：应写“观察不到明显气泡，木条不复燃” ２．装置操作 致命错误：长颈漏斗未液封 → 后果：氧气从漏斗口逸出（检测：将漏斗口堵住，导管口停止冒泡） 药品添加顺序：先固（MnO₂）后液（H₂O₂），否则反应失控 6．催化剂与催化作用定义及特点 （1）定义 催化剂：在化学反应中能够______反应速率，而反应前后 本身的______和________均不发生变化 的物质。 催化作用：催化剂在化学反应中所起的 ______或______反应速率 的作用。 （2）催化剂特点（“一变两不变”） 特点 具体说明 实例（过氧化氢分解） ____________ 可 加快（如MnO₂加速H₂O₂分解）或 减慢（如橡胶防老化剂）反应速率 加MnO₂后气泡迅速产生，木条复燃 ________ 反应前后催化剂质量 无增减（需过滤、洗涤、干燥、称重验证） 回收MnO₂称重，与反应前质量相等 ____________ 反应后仍具 原有催化活性（可重复使用） 回收的MnO₂加入新H₂O₂，仍加速分解 （3）高频误区与正解 常见误区 正　解 催化剂一定加快反应 可加快（正催化剂）或减慢（负催化剂，如防腐剂） 催化剂用量越多效果越好 催化效果与 接触面积 有关，过量无用（如少量MnO₂即可催化大量H₂O₂） 催化剂在反应中消耗 催化剂 反应后可回收（如过滤MnO₂重复使用） 【特别提醒】证明是催化剂 １．改变反应速率 ２．证明质量不变：反应后需 过滤→蒸馏水洗涤→低温烘干→精密称量（否则残留溶液导致质量偏差）。 ３．证明化学性质不变：将回收的催化剂加入 新反应物，检验是否仍具催化能力（如带火星木条复燃）。 【例1】（25-26八年级上·上海嘉定·阶段检测）用3%双氧水与二氧化锰制取氧气，装置如图，下列说法正确的是 A．分液漏斗下端应伸入液面以下 B．控制双氧水滴加速率，能使反应较平稳进行 C．此收集方法可收集到纯净的氧气 D．需随时向锥形瓶中添加二氧化锰固体 【即练1】某实验小组设计如图实验对过氧化氢分解进行探究。下列相关说法正确的是 A．对比实验甲和丁，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．对比实验甲和乙，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 【即练2】化学兴趣小组的同学们利用常见材料制作了一台简易化学制氧机（如图），并以过氧化氢溶液和二氧化锰为试剂，通过该制氧机制取氧气。以下有关分析中正确的是 A．二氧化锰作为反应物，可以加快反应速率 B．该装置中所用试剂只需要定期补加过氧化氢溶液即可 C．过滤仓中水的作用是控制反应速率 D．产生的氧气也可作为燃料使用 【即练3】下列关于催化剂的说法正确的是 A．二氧化锰可以作任何反应的催化剂 B．化学反应前后催化剂的性质保持不变 C．不加入二氧化锰，过氧化氢也能分解产生氧气 D．在化学反应前后质量不变的物质一定是该反应的催化剂 知识点03 实验室用高锰酸钾（或氯酸钾）制取氧气 1. 实验室常采用加热高锰酸钾的方法制取氧气，反应的文字表达式为 ；符号表达式为 __ ______ 此外，加热混有二氧化锰的氯酸钾固体也能得到氧气，反应的文字表达式为 ______；符号表达式为 ____________，二氧化锰在这一反应中是______。 2. 实验室采用加热高锰酸钾的方法制取氧气时，要选择合适的实验装置，并正确连接，具体步骤如下： （1） 连接装置并检查装置气密性：在将玻璃管插入橡皮塞或在玻璃管上套上乳胶管时，为克服较大的摩擦力，可事先将玻璃管的一端________，这样连接起来会比较容易。 装置连接好后还要检查其气密性，如装置气密性良好，用手握紧试管时，导管口会________，且松手后，导管内会____________。 （2）向试管内装入药品：使用______取用高锰酸钾固体时，可将其伸入平放的试管中并尽可能靠近________，然后慢慢竖起试管，以免试剂散落至______或附着于______上。 （2） 将试管固定在铁架台上：以从______到______、从______到______的顺序搭建好装置。固定好试管后，要保证______略向下倾斜，且铁夹要夹持在______________的位置较为合适。预先准备好1-2个盛满水的集气瓶，______在水槽中。 （4）点燃酒精灯加热：点燃酒精灯并在试管底部来回移动，先______，再在药品集中的部位________，目的是__________。然后集中加热高锰酸钾。 （5）收集氧气：待导管口出现______________后，将导管伸入集气瓶，开始收集气体。当观察到________________________时，用毛玻璃片盖住瓶口，取出集气瓶______放于桌面。 （6）实验结束后，先将____________，然后__________________：依据这样的顺序进行操作的目的是____________________________________。 3．装置搭建要点 错误操作 正确要求 错误后果 试管口向上倾斜 试管口____________ __________________ 铁夹夹在试管中部 铁夹夹在__________________ ______________________ 导管伸入试管过长 导管____________________ ____________ 集气瓶未装满水倒扣 集气瓶 必须______________ ____________________________ 4．气体收集方法 收集方法 教材图示 利用氧气性质 关键区别 排水法 ________________ 排水法：纯度______ 可见集满标志：____________ 向上排空气法 __________________ 排空气法：干燥（但纯度低） 验满方法：__________________________________________________。 【特别提醒】 1. 药品装置错误 错误：试管口未塞棉花 → 后果：____________________。 正解：试管口 必须放棉花团（防粉末冲入导管）。 2. 加热操作错误 错误：直接集中加热药品部位 → 后果：试管受热不均炸裂。 正解：先 预热（酒精灯来回移动），再固定加热。 3. 收集时机错误 错误：导管口一冒气泡就收集 → 后果：收集到空气（含装置内残留空气）。 正解：待导管口 ____________冒出时再收集（排出空气后纯氧）。 4. 结束顺序错误 错误：先熄灭酒精灯，后移出导管 → 后果：____________________！ 正解：实验结束必须 先____________，再__________。 【例1】加热高锰酸钾制取氧气的化学方程式为2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑，实验装置如图所示。下列有关说法，不合理的是 A．试管口塞棉花团，目的是防止高锰酸钾粉末进入导管 B．实验前，应先检查装置气密性，后加入药品 C．导管口有气泡冒出时，立即收集氧气 D．也可以用向上排空气法收集氧气 【即练1】实验室用高锰酸钾制取氧气应选择的仪器是 A．①②⑦⑧ B．①③④⑦ C．①②④⑥⑨ D．①③④⑤⑥⑨ 【即练2】高锰酸钾加热制取的实验中操作不正确的是 A．检查装置气密性 B．取用药品 C．加热高锰酸钾 D．收集氧气 1．实验是化学学科中的重要部分，正确的操作是实验成功的保证。下列有关实验操作的先后顺序叙述正确的是 A．制取气体时，装入药品后检查装置的气密性 B．将集满气体的集气瓶拿出水槽后盖上玻璃片 C．给固体物质加热时，先预热，后集中对药品部位加热 D．加热高锰酸钾制取氧气时，实验结束熄灭酒精灯后将导管移出水面 2．将重要装置图形化也是学好化学的基本要求，请从下列加热高锰酸钾制取氧气的部分操作示意图中找出正确的操作 A．检查气密性 B．加热立即收集 C．移出集气瓶 D．停止加热 3．关于催化剂的各种说法正确的是 ①催化剂在反应过程中质量和化学性质没有改变 ②反应后催化剂的性质不变 ③加入MnO2，过氧化氢生成氧气的量就会增多 ④MnO2在H2O2分解反应里能加快反应的速度 ⑤二氧化锰可以作为各种化学反应的催化剂 A．①②③④⑤ B．①②③④ C．④ D．①②④ 4．（25-26八年级上·上海金山·阶段检测）工业上制取氧气有分离液态空气法，还有膜分离技术法等。如图为膜分离技术制取氧气的部分流程示意图。 (1)膜分离技术是根据物质的颗粒大小不同实现氧气制取，氧气能通过膜上的微孔而氮气不能，说明构成氧气的微粒直径更________（“大”或“小”）。 (2)通过工业制氧活动，同学们总结出混合物分离的一般思路______（填序号）。 A．分析混合物成分 B．找到分离方法 C．寻找成分性质 (3)空气中氮气的用途有___________（填字母）。 A．医疗急救 B．食品防腐 C．制取氮肥 D．气割气焊 (4)将燃着的木条放在液态空气上方，燃着的木条会_______。 (5)从空气中除掉氧气、二氧化碳、水蒸气得到氮气与从其他物质中分解得到的氮气密度不同，你认为原因可能是______。 5．用溶液和来制氧气，为了证明的催化作用，甲同学通过以下装置来进行实验探究： （1）图1中加入溶液，然后塞入带火星木条的橡胶塞，如图2所示，观察到的现象是______________________。再通过漏斗加入，如图3所示，此时观察到的现象是______________________，说明具有能______________________的化学性质。充分反应后，将图3的混合液进行过滤、洗涤、______________________、称量，固体仍为，甲同学认为是催化剂。 （2）乙同学认为甲同学的结论不严谨，请帮乙同学说出理由：______________________。 6．根据下列装置，结合所给化学知识回答下列问题。 （1）请写出图中标号仪器的名称：①__________________；②__________________。 （2）工业制取氧气的方法________________，实验室用双氧水和二氧化锰制取氧气时，可选用的发生装置是__________________，（填一种即可）如要收集较纯的氧气，收集装置应选用________________。 （3）若A与E连接一套制取氧气的装置，长颈漏斗下端要伸入液面，否则________________。若用F收集，什么时候开始收集什么时候收集满了________________，若D与F连接制取氧气，实验完毕，停止的操作应先________________，再______________，原因________________。 （4）A装置较C装置的优点是________________________，B装置较A装置的优点是__________________。 （5）若用G图装置收集O2，氧气应从________________________管进，若瓶里装满水，氧气应从________________________管进。 7．航天员将在中国空间站完成各项任务，保障航天员的氧气需求至关重要。那么，空间站的氧气从哪里来？ Ⅰ．从地球带上去 （1）实验室常用加热高锰酸钾的方法制氧气，写出该反应的文字表达式：______________________； （2）实验室中用如图所示装置来制取氧气时，发生反应的文字表达式为______________________，用铂丝代替二氧化锰作催化剂，反应后质量______________________(填“增加”或“减少”或“不变”)，若制备过程中体系内压强过大，则安全管内液面______________________(填“上升”或“下降”或“不变”)。 Ⅱ．分离液态空气获得氧气的模拟实验过程如下图所示，空试管浸入液氮一段时间后，试管内产生一定体积的液态空气。取出试管，液态空气沸腾，伸入燃着的木条，木条熄灭；1分钟后伸入带火星的木条，观察到木条复燃。 （3）由实验现象可知，氮气的沸点比氧气______________________(填“高”或“低”)。工业上选择空气为原料制氧气的主要原因是______________________。 Ⅲ．利用分子筛可将氧分子从空气中“筛”出去，氮分子不能通过分子筛，从而获得高浓度的氧气。其原理如图： （4）由此可知两种分子的大小：______________________(填“>”或“<”)。 Ⅳ．在天宫制出来 早期空间站内利用过氧化钠固体()吸收二氧化碳，生成碳酸钠和氧气。 （5）这种制氧原理的优点有：______________________(至少写两条) （6）空间站中水和氧气的最大化利用是生活保障的重要措施。如果在空间站失重状态下收集制得的O2可选用如下图装置中的___________收集氧气。 A． B． C． D． 8．空气是制取氧气的廉价易得的原料，工业上常用分离液态空气的方法制取氧气。 【查阅资料】在压强为101kPa时，氧气的沸点是−183℃，氮气的沸点是−196℃。 【生产流程】 （1）上述流程图中的a是____________；液体中的b是____________。 实验室常利用化学反应制取少量氧气，常用装置如下图所示。 （2）写出图中有标号仪器的名称：b：____________。 （3）A装置中的试管口略向下倾斜的原因是：________________________。 （4）实验室用高锰酸钾制取较纯净氧气的一套装置是______________，并写文字表达式：____________。 （5）用高锰酸钾装置制取氧气结束后，如果先熄灭酒精灯，再将导管移出水面，该操作可能造成的不良后果是________________________。 （6）用E装置收集氧气后，如何验满？ （7）实验室常用加热氯化铵和熟石灰固体混合物的方法制取氨气，氨气极易溶于水，且密度比空气小，则制取氨气应选用的一套装置是____________（填字母）。 （8）已知氢气是密度最小的气体，难溶于水。若要收集，应选择装置____________。 9．实验室没有二氧化锰，小明同学想通过实验来探究硫酸铜（）是否可以作过氧化氢分解的催化剂。 （1）请你帮助小明同学完成下列表格所示的探究实验： 实验操作 实验现象 实验结论 实验总结 步骤一 取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，插入带火星的木条 有少量气泡产生，木条不复燃 过氧化氢分解产生氧气，但是反应速率很慢 硫酸铜是过氧化氢分解的催化剂 步骤二 取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，向其中加入硫酸铜，插入带火星的木条 ____________________ 硫酸铜能加快过氧化氢的分解 （2）小红认为上述实验还不能完全得出表内的结论，不能证明硫酸铜是过氧化氢分解的催化剂，还需要证明硫酸铜在化学反应前后__________________不变。 （3）小红查阅资料得知，在没有催化剂的情况下，加热也能加速过氧化氢的分解。她设计实验（如下图甲）进行验证，加热一段时间后，发现过氧化氢溶液冒出大量气泡，但小木条没有复燃。其原因可能是______________（填序号） A．30%的过氧化氢浓度太低生成O2太少    B．加热过氧化氢溶液同时产生大量水蒸气 老师加装了一个U形管后（如图乙装置），带火星的木条较易复燃，乙装置中冰水的作用是__________________。 （4）小明由此还想到了一个问题：能使带火星的木条复燃的气体一定是纯氧气吗？ 设计的实验如下：如丙图所示，按下表所示比例，用排水法收集部分氧气，分别得到五瓶空气和氧气的混合气体，进行木条复燃的实验。复燃情况如下表所示。 实验编号 空气体积分数 排水体积分数 带火星的木条复燃情况 1 85% 15% 火星稍变亮，不复燃 2 80% 20% 火星明亮，时燃时不燃 3 75% 25% 复燃 4 70% 30% 复燃 5 50% 50% 复燃 上述实验，可以得出的结论是________________，根据表格信息可以算出，当氧气体积分数达到____________%（空气中O2体积含量按20%算）时一定能使带火星的木条复燃。 10．氧气是我们身边无法离开的物质。某兴趣小组对氧气的研究如下： Ⅰ．氧气的制备： （1）写出图中有标号仪器的名称：①____________，②____________。 （2）写出用高锰酸钾制取氧气的文字表达式____________。该装置中棉花团的作用是____________，图中装置一处明显的错误是____________；导致的后果是____________。 Ⅱ．氧气的收集： 【实验1】用向上排空气法收集氧气，当放置在集气瓶口带火星木条复燃时停止收集，测定瓶中氧气的含量，重复实验3次。 【实验2】用向上排空气法收集氧气，当放置在集气瓶口带火星木条复燃后，继续收集40秒，测定瓶中氧气的含量，重复实验3次。 【实验3】用排水法收集氧气，测定瓶中氧气的含量，重复实验3次。 实验数据： 实验1 实验2 实验3 氧气的体积分数（%） 79.7 79.6 79.9 88.4 89.0 87.9 90.0 89.8 89.3 氧气的平均体积分数（%） 79.7 88.4 89.7 数据分析： （3）由实验1、2可知，用向上排空气法收集氧气时，为提高获得的氧气体积分数，可采取的措施是____________。 （4）实验3获得的氧气体积分数不能达到100%的原因可能是____________（合理即可）。 11．关于催化剂的研究是一项重要的课题，某小组开展了“探究催化剂的奥秘”项目式学习。 任务一：认识催化剂 【小组讨论】 （1）催化剂在化工生产中起着重要作用，下列说法正确的是_______(填字母)。 A．不加入催化剂化学反应就不能发生 B．在化学反应前后催化剂的化学性质不发生改变 C．用作催化剂的物质不可能是其他反应的反应物或生成物 任务二：探究催化剂 【查阅资料】 氧化铜也可以作为过氧化氢分解的催化剂。 【进行实验】 称量氧化铜，取的过氧化氢溶液于试管中，进行如图所示实验。 【分析交流】 （2）填写下列表格。 步骤①现象 步骤⑥结果 步骤⑦现象 实验结论 试管中有极少量气泡产生，带火星的木条没有复燃 称得氧化铜的质量为__________ __________ 氧化铜是过氧化氢分解反应的催化剂 （3）写出该反应的符号表达式______________。 任务三：探究催化剂的催化效果 【进行实验】 在两支试管中分别加入的过氧化氢溶液，一支加入二氧化锰，另一支加入氧化铜按图1所示装置分别进行实验、实验时倾斜锥形瓶使过氧化氢溶液与催化剂完全接触，测得相同条件下瓶内气压随时间的变化如图2所示。 【反思评价】 （4）对比分析图2中的______________(填字母)点，可知化学反应速率与催化剂的种类有关。 （5）上述实验得到的结论是______________。 （6）请从催化剂的角度解释在实验过程中，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______________。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $