第08讲 制取氧气（暑假预习讲义）新九年级化学新教材人教版

第8讲 制取氧气 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.初步学习氧气的实验室制法，了解制取氧气的实验原理和实验方法。 2.初步建立催化剂和分解反应的概念。 3.了解工业制氧气的原理。 预习重点 氧气的实验室制法。 预习难点 制取氧气的步骤和注意事项。 情｜境｜启｜思 同学们，我们的呼吸离不开氧气，燃烧、动植物生长也都需要它。空气中氧气含量不少，但很难直接收集使用。实验室里该如何制取纯净的氧气呢？ 深｜研｜精｜炼 知识点01 实验室制取氧气 1. 用高锰酸钾制取氧气 （1）反应原理及装置的选择 试剂 高锰酸钾（暗紫色固体） 反应原理 高锰酸钾锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气加热 KMnO4 K2MnO4 MnO2 O2 实验装置 固体加热型发生装置 （反应物是固体，反应条件需要加热） 排水法收集装置 （氧气不易溶于水且不与水反应） 【特别提醒】氧气密度比空气略大且不与空气中的成分反应，也可用向上排空气法收集。 （2）实验操作步骤和注意事项 实验步骤 注意事项 查 连接装置并检查装置的气密性 ①导管只需刚刚露出橡胶塞，便于氧气排出。 ②试管口应放一团棉花，防止加热时高锰酸钾粉末进入导管。 ③试管口应略向下倾斜，防止冷凝水回流到试管底部，使试管炸裂。 ④加热时，先将酒精灯在试管下来回移动，使试管均匀受热，再集中对药品部位加热。 ⑤要等到气泡连续均匀冒出时，再进行收集。因为开始加热时导管口冒出的气泡主要是装置内的空气，此时收集，会导致收集的氧气不纯。 ⑥停止反应时，应先将导管移出水面，再熄灭酒精灯，否则易使水槽内的水倒吸回试管，引起试管炸裂。 装 用药匙将药品装入试管 定 将试管固定在铁架台上 点 点燃酒精灯加热 收 收集气体 离 从水槽中撤离导管 熄 熄灭酒精灯 谐音记忆“茶庄定点收利息” 【特别提醒】氧气的验满方法：①排水法——集气瓶口处有大气泡冒出时，证明已集满。②向上排空气法——将带火星的木条放在集气瓶口处，木条复燃，证明已集满。 2. 分解过氧化氢制取氧气 （1）实验试剂：过氧化氢溶液（无色透明液体）、二氧化锰（黑色粉末） （2）实验原理：过氧化氢水 + 氧气二氧化锰 H2O2 H2O O2 （3）过氧化氢分解制取氧气的反应中二氧化锰的作用 实验编号 现象 分析 （1） 木条不复燃 常温下，过氧化氢分解缓慢 （2） 产生大量气泡，木条复燃 二氧化锰能加快过氧化氢的分解 （3） 产生大量气泡，木条复燃 二氧化锰能继续加快过氧化氢的分解 结论 二氧化锰能加快过氧化氢的分解速率，且反应前后的化学性质不改变 【例1】实验室用高锰酸钾制取氧气，下列操作规范且安全的是 A．连接仪器：将试管抵住实验台、塞紧橡胶塞 B．加热试管：先预热，再对准试剂固定加热 C．结束实验：先把集气瓶拿出水槽，再盖上玻璃片 D．清洗整理：加热后的试管，立即用冷水清洗 【答案】B 【解析】A、将试管抵住实验台塞橡胶塞，易导致试管受压破裂，正确操作是手持试管、远离桌面塞塞子，操作错误； B、加热试管时先预热可使试管均匀受热，避免局部温差过大炸裂，再对准试剂部位固定加热，操作规范安全； C、排水法收集氧气结束，应先在水下盖上玻璃片，再将集气瓶拿出水槽，否则氧气会逸散，操作错误； D、加热后的试管立即用冷水清洗，会因冷热骤变导致试管炸裂，需冷却至室温后再清洗，操作错误。 故选B。 【即练1】如图是实验室用高锰酸钾制取并收集氧气的装置图。有关说法正确的是 A．装入高锰酸钾后检查装置的气密性 B．导管口有气泡冒出时开始收集氧气 C．实验结束后水槽中的水会变为紫红色 D．用酒精灯外焰直接对准试剂部位加热 【答案】C 【解析】A、制取气体的操作顺序是先检查装置气密性，确认气密性良好后再装入药品，A操作顺序错误； B、排水法收集氧气时，导管口刚开始冒出的气泡是装置内的空气，需等气泡连续均匀冒出时再收集，否则收集的氧气不纯，B错误； C、图示装置试管口没有放置棉花，加热时高锰酸钾粉末会随气流通过导管进入水槽，高锰酸钾溶于水呈紫红色，因此水槽中的水会变为紫红色，C正确； D、加热试管时需先对试管整体预热，再对准试剂部位加热，直接局部加热会导致试管受热不均发生炸裂，D错误。 故选C。 【即练2】向一定浓度的过氧化氢溶液中加一些二氧化锰，立即产生氧气。下列说法正确的是 A．过氧化氢中含有水和氧气 B．过氧化氢使二氧化锰分解产生氧气 C．反应物有过氧化氢和二氧化锰，不属于分解反应 D．二氧化锰促进过氧化氢分解出氧气和水 【答案】D 【解析】A、过氧化氢是纯净物，仅由过氧化氢一种物质组成，不含水和氧气，错误； B、二氧化锰是该反应的催化剂，本身不会分解，是过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解产生氧气，错误； C、二氧化锰是反应的催化剂，不属于反应物，该反应反应物只有过氧化氢一种，生成水和氧气两种物质，符合分解反应“一变多”的特征，属于分解反应，错误； D、二氧化锰是过氧化氢分解反应的催化剂，能够加快过氧化氢分解生成水和氧气的速率，正确。 故选D。 知识点02 催化剂和催化作用 1．催化剂 （1）定义：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作催化剂。 （2）特点：“一变两不变” 一变：其他物质的化学反应速率；（可以加快也可以减慢） 两不变：本身的质量和化学性质。（物理性质可以改变） 【特别提醒】催化剂不能决定反应能否发生，不能影响生成物（量）的多少；同一个化学反应可能有多种不同的催化剂。 1. 催化作用：催化剂在化学反应中所起的作用。 3．验证某物质可作某反应的催化剂的方法 （1）称量一定量的某物质，记录质量为m1。 （2）取两套实验装置装入相同质量的反应物，向其中一套装置内加入该物质，比较反应速率。 （3）从反应后所得混合物中提取该物质（过滤、洗涤、烘干），再称量质量，记录为m2，比较m1和m2是否相等。 （4）再取该反应的反应物（量的多少同前），加入提取出的该物质，记录产生同样结果所需时间。 【例2】“中国催化剂之父”——闵恩泽院士，为我国炼制石油催化剂制造技术作出了巨大贡献。下列关于催化剂的说法正确的是 A．催化剂一定加快反应速率 B．没有催化剂反应无法发生 C．催化剂可增加生成物质量 D．反应前后催化剂的质量和化学性质不变 【答案】D 【解析】A、催化剂可能加快或减慢反应速率，错误； B、反应没有催化剂也能发生，只是反应速率不同，错误； C、催化剂只改变反应速率，不改变生成物质量，错误； D、反应前后催化剂的质量和化学性质不变符合催化剂定义，正确。 故选D。 【即练3】下列关于实验室用一定质量的过氧化氢溶液制取氧气的图像中，不正确的是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】A、二氧化锰作为过氧化氢分解反应的催化剂，反应过程中质量不变，故选项正确； B、过氧化氢在二氧化锰催化的作用下生成氧气和和水，氧气是生成物，随着反应的进行，氧气的质量不断增加，当过氧化氢反应完全，不再变化，故选项正确； C、二氧化锰作为过氧化氢分解反应的催化剂，反应过程中质量不变，故选项不正确； D、过氧化氢是反应物，随着反应进行质量逐渐减少，直到反应停止，过氧化氢质量为0，故选项正确； 故选C。 【即练4】下列有关催化剂的说法正确的是 A．没有催化剂，化学反应就不能发生 B．一种物质可以作为多个化学反应的催化剂 C．化学反应前后，催化剂的质量和性质都不变 D．用过氧化氢溶液制氧气时，加入催化剂可以使生成氧气的质量增加 【答案】B 【解析】A、催化剂仅影响反应速率，不决定反应是否能发生，例如过氧化氢无催化剂时也能缓慢分解，错误； B、一种物质可作为多个反应的催化剂，例如二氧化锰既可以催化过氧化氢分解制氧气，也可以催化氯酸钾受热分解制氧气。正确； C、反应前后催化剂的化学性质不变，物理性质（如形状、状态）可能发生改变，错误； D、生成物的质量由反应物的质量决定，催化剂不改变生成物产量，加入催化剂不会增加生成氧气的质量。错误。 故选B。 知识点03 工业上制取氧气 1．工业制取氧气的方法：分离液态空气法。 2．过程： 3．原理：利用液态空气中液态氮和液态氧的沸点不同，属于物理变化。 【特别提醒】膜分离技术法也是工业上制取氧气的方法，其原理是利用压力让空气通过具有富氧功能的薄膜，得到氧气。 【例3】已知液氧的沸点为-183℃，液氮的沸点为-196℃，工业上利用分离液态空气法制取氧气的流程如图所示，下列说法正确的是 A．液氮的沸点比液氧的沸点高 B．工业制氧属于物理变化 C．最先从液态空气中蒸发出来的气体是氧气 D．此方法得到的“液态氧”是纯净物 【答案】B 【解析】A、液氧的沸点为-183℃，液氮的沸点为-196℃，由于-183＞-196，所以液氧的沸点大于液氮的沸点，该选项说法错误，不符合题意； B、工业制氧气利用的是氮气和氧气沸点不同，过程中无新物质生成，所以是物理变化，该选项说法正确，符合题意； C、由于液氮的沸点比液氧的沸点低，所以先蒸发出来的是氮气，该选项说法错误，不符合题意； D、此方法得到的“液态氧”不是纯净物，仍然含有稀有气体、二氧化碳等，该选项说法错误，不符合题意； 故选B。 【即练5】利用分离液态空气的方法得到氧气是工业上制取氧气的重要途径，下图为工业制氧气的流程图，关于工业制取氧气的说法正确的是： A．空气中氧气的质量分数约为21% B．上述工艺得到氧气的过程属于化学变化 C．此种方法得到的氧气为纯净物 D．此工艺利用了液氮和液氧的沸点不同 【答案】D 【解析】A、空气中氧气的体积分数约为21%，不是质量分数，不符合题意； B、工业制取氧气是利用液氮和液氧沸点的不同将其分离，只是状态的改变，无新物质生成，属于物理变化，不符合题意； C、此种方法得到的氧气中除了氧气，还含有稀有气体等，属于混合物，不符合题意； D、工业制取氧气是利用液氮和液氧沸点的不同将其分离，氮气的沸点低，蒸发过程中，氮气先分离出来，从而得到液氧，符合题意。 故选D。 【即练6】工业制取氧气有多种方法。下面是一种常见的制取氧气的过程，有关分析正确的是 A．操作1满足的条件是加热、加压 B．操作2利用了各物质的熔点不同 C．该方法所用原料廉价、易得 D．物质Y是无色、纯净的液氧 【答案】C 【解析】A、操作1是将空气液化，使空气液化的方法是降温、加压，不是加热、加压，该选项错误； B、操作2是分离液态空气，利用的是液态氮和液态氧的沸点不同（液氮沸点低，先蒸发），不是熔点，该选项错误； C、工业制氧的原料是空气，空气来源广泛、廉价易得，该选项正确； D、分离液态空气得到的氧气中还含有少量稀有气体等其他成分，是混合物，不是纯净物，该选项错误。 故选C。 知识点04 分解反应 1．定义：由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应叫作分解反应。 2．特征：一变多，通式：A→B+C+……。 【特别提醒】分解反应和化合反应都是化学反应的基本类型，二者属于并列关系。 【例4】．下列变化中属于分解反应的是 A．氢气+氧化铜铜+水 B．氧气+镁氧化镁 C．氧化铝铝+氧气 D．镁+硫酸→硫酸镁+氢气 【答案】C 【解析】A、分解反应是一种物质反应生成多种物质的反应，特点是“一变多”；，由一种单质（氢气）和化合物（氧化铜）反应生成另一种单质（铜）和另一种化合物（水），不是分解反应，不符合题意； B、，由两种物质生成一种物质，属于化合反应（“多变一”），不是分解反应，不符合题意； C、，由一种物质生成两种物质，符合 “一变多” 的分解反应特征，属于分解反应，符合题意； D、，由一种单质（镁）和化合物（硫酸）反应生成另一种单质（氢气）和另一种化合物（硫酸镁），不是分解反应，不符合题意。 故选C。 【即练7】下列反应既不是化合反应，又不是分解反应的是 A．氧化钙+水氢氧化钙 B．氢气+氧气水 C．甲烷+氧气二氧化碳+水 D．氧化汞汞+氧气 【答案】C 【解析】A、该反应符合“多变一”的特点，属于化合反应，不符合题意； B、该反应符合“多变一”的特点，属于化合反应，不符合题意； C、该反应的反应物和生成物均有两种，既不符合“多变一”的特点，也不符合“一变多”的特点，既不是化合反应，又不是分解反应，符合题意； D、该反应符合“一变多”的特点，属于分解反应，不符合题意。 故选C。 1．我国科研工作者在人工合成淀粉方面取得突破性进展，最关键步骤是二氧化碳和氢气在无机催化剂（ZnO-ZrO2）的作用下转化为甲醇和水。下列有关该无机催化剂的说法正确的是 A．能改变反应速率 B．反应后其化学性质发生改变 C．反应后其质量增加 D．能作所有反应的催化剂 【答案】A 【解析】A、催化剂是指能改变某些物质的化学反应速率，而自身的质量和化学性质在化学反应前后不变的物质，故A正确； B、催化剂的化学性质在化学反应前后不发生改变，故B错误； C、催化剂的质量在化学反应前后不发生改变，故C错误； D、催化剂是特定化学反应中加速或减慢化学反应的物质，而且在不同的化学反应中所使用的催化剂是不同的，故该无机催化剂并不能作所有反应的催化剂，故D错误。 故选A。 2．下列关于工业制取氧气的说法不正确的是 A．经过净化除尘后的空气属于纯净物 B．该过程属于物理变化 C．该方法利用的是氧气和氮气的沸点不同 D．工业制氧气的方法是分离液态空气 【答案】A 【解析】A、经过净化除尘后的空气是由氮气、氧气等混合而成，属于混合物，符合题意； B、工业制氧气是利用液氮和液氧沸点的不同，将其分离，无新物质生成，属于物理变化，不符合题意； C、工业制取氧气是利用液氮和液氧沸点的不同，不符合题意； D、工业制氧气的方法是分离液态空气，不符合题意。 故选A。 3．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：甲烷+氧气→水+二氧化碳 B．b区：碳+氧气二氧化碳 C．c区：氧化汞汞+氧气 D．d区：大理石+盐酸→氯化钙+二氧化碳+水 【答案】B 【解析】A、如图a区是化合反应即多变一的反应，甲烷和氧气点燃后生成物是两种，因此不属于化合反应，选项错误； B、如图b区表示既是化合反应又是氧化反应，碳和氧气反应属于氧化反应，生成物是二氧化碳即多变一属于化合反应，选项正确； C、如图c区是氧化反应，氧化汞加热分解，没有氧气参加反应，不属于氧化反应，选项错误； D、如图d区是分解反应即一变多，大理石和盐酸反应，反应物不是一种，不属于分解反应，选项错误； 故选B。 4．为了探究影响过氧化氢分解速率的因素，设计了如下几组实验。下列说法不正确的是 序号 过氧化氢溶液 MnO2质量 反应温度 体积 溶质质量分数 ① 10mL 5% 0.1g 25℃ ② 10mL 10% 0.1g 25℃ ③ 10mL 5% 0.1g 40℃ ④ 10mL 5% 0.3g 25℃ A．对比①与②，可以探究过氧化氢溶液浓度对反应速率的影响 B．对比②与③，可以探究温度对反应速率的影响 C．对比①与④，可以探究MnO2的质量对反应速率的影响 D．实验①与实验③最终收集到的氧气质量基本相同 【答案】B 【解析】A、根据表格信息，①与②的溶质质量分数不同，其它条件相同，则①与②的变量是溶质质量分数，而溶质质量分数越大，过氧化氢溶液浓度越大。对比①与②，可以探究过氧化氢溶液浓度对反应速率的影响，A选项正确； B、②与③的溶质质量分数不同、反应温度也不同，存在两个变量，对比②与③，无法探究温度对反应速率的影响，B选项错误； C、①与④的MnO2质量不同，其它条件相同，则①与④的变量是MnO2的质量，对比①与④，可以探究MnO2的质量对反应速率的影响，C选项正确； D、①与③的变量是反应温度，反应温度可以影响反应速率，但不能改变最终产物的质量，因此实验①与实验③最终收集到的氧气质量基本相同，D选项正确。 故选B。 5．实验室用制取并用排水集气法收集较纯净的。下列实验操作的先后顺序合理的是 A．检查装置气密性时，先用手握住试管，再将导管的一端伸入水中 B．先向试管中加入固体，再检查装置气密性 C．实验时，先将导管伸入集气瓶中，再点燃酒精灯 D．气体收集完毕后，先将导管移出水面，再熄灭酒精灯 【答案】D 【解析】A、检查装置的气密性时，应先将导管的一端伸入水中，然后用手紧握试管，观察导管口是否有气泡冒出，有气泡冒出，说明装置气密性良好，不符合题意； B、应先检查装置的气密性，然后向试管中加入高锰酸钾固体，防止装置漏气，浪费药品，不符合题意； C、实验时，先点燃酒精灯，待导管口气泡连续均匀冒出时，再将导管伸入集气瓶中开始收集氧气，因为一开始排出的是空气，不符合题意； D、气体收集完毕后，先将导管移出水面，再熄灭酒精灯，防止水倒流，炸裂试管，符合题意。 故选D。 6．小张同学在实验室里用高锰酸钾固体制取氧气，请回答下列问题： （1）写出仪器①的名称________。 （2）收集氧气，可选择的收集装置是________（填字母）。 （3）为了防止加热时试管内的粉末状物质进入导管，应在试管口放一团________。 （4）验满时，将带火星的木条放在集气瓶口，发现木条________，说明氧气已经集满。 【答案】（1）酒精灯 （2）/ （3）棉花等 （4）复燃或重新燃烧等 【解析】（1）仪器①的名称酒精灯； （2）氧气密度略大于空气，不易溶于水，可用向上排空气法收集或排水法收集，收集氧气，可选择的收集装置是C或D； （3）为了防止加热时试管内的粉末状物质进入导管，应在试管口放一团棉花； （4）氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，验满时，将带火星的木条放在集气瓶口，发现木条复燃（或重新燃烧），说明氧气已经集满。 7．如图实验装置常用于实验室制取氧气，回答下列问题： （1）装置A中仪器a的名称是_______；装置B中仪器b的名称是________。 （2）加热高锰酸钾制取氧气，发生装置应选择_______(填序号)，收集一瓶干燥的氧气应该选择的收集装置是________(填序号)，该反应的文字表达式是________；对该发生装置还需做的一点改动是________。 （3）装置B用于制取氧气，通过仪器b添加的试剂名称是_______；装置C中的注射器相当于________(填“长颈漏斗”或“分液漏斗”)。与装置B比较，装置C的优点是________。 （4）用装置G(开始里面装满了水)来收集氧气，氧气应该从导管_____(填“a”或“b”)端通入。 【答案】（1）酒精灯 长颈漏斗 （2）A D 在试管口放一团棉花 （3）过氧化氢溶液 分液漏斗 能控制反应速率 （4）a 【解析】（1）根据图像，装置A中仪器a是酒精灯，装置B中仪器b是长颈漏斗。 （2）加热高锰酸钾属于 “固体加热型” 反应，故发生装置选A； 氧气密度比空气大、不易溶于水，可用向上排空气法或排水法收集，要收集干燥的氧气需用向上排空气法，选D； 高锰酸钾在加热条件下分解生成锰酸钾、二氧化锰、氧气，文字表达式为：； 为防止加热时试管内固体粉末进入导管，需在试管口放一团棉花。 （3）装置B是固液常温型发生装置，可用于过氧化氢分解制氧气，通过长颈漏斗添加的试剂是过氧化氢溶液； 装置C中的注射器可控制液体滴加速度，从而控制反应速率，相当于分液漏斗； 装置B中的长颈漏斗无法控制滴加液体的速率，与装置B相比，装置C的优点是能控制反应速率。 （4）氧气密度比水小，用装置G（装满水）收集氧气时，氧气应从a端通入，水从b端排出。 8．我们学习了氧气的实验室制法，知道了制取气体的一般思路和方法。 （1）A中用于加热的热源装置的名称是______。 （2）以高锰酸钾（其化学符号为______）为原料制取氧气，应选用______装置（填字母符号）作为发生装置反应产生氧气；应选择______（“C”、“D”、“E”）装置收集较纯净的氧气。 （3）判断 C 装置收集满氧气的方法是______。 （4）用 B、E 连接制取氧气时，发现 B 中产生大量气泡，可 E 中无气泡，最有可能的原因是______。 （5）若用装满水的 F 装置通过排出水来收集氧气，气体应该从______（填“a”或“b”）端管口通入才能收集到氧气。 【答案】（1）酒精灯 （2） A E （3）带火星木条伸到集气瓶口，如木条复燃，则氧气收集满 （4）装置漏气或双孔橡皮塞没有塞紧（答案合理即可） （5）b 【解析】（1）A中酒精灯是实验室常用的加热热源，故填：酒精灯； （2）高锰酸钾的化学式为，加热高锰酸钾制取氧气，属于加热固体制取气体，可选用装置A；氧气不易溶于水，可用排水法收集，密度比空气大，可用向上排空气法收集，但E排水法收集的比较纯净； （3）氧气具有助燃性，能使带火星木条复燃，用C装置收集氧气，检验氧气是否收集满的操作方法是将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，则氧气收集满； （4）发现 B 中产生大量气泡，可 E 中无气泡，说明有氧气产生，但是无法收集到氧气，可能原因是装置漏气，氧气无法排到集气瓶中，也有可能是因为双孔橡皮塞没有塞紧导致装置漏气； （5）用装满水的 F 装置通过排出水来收集氧气，因为氧气不易溶于水，氧气从b端管口通入，装置内气压增大，将水从a端导管口排出达到收集气体的目的。 9．工业分离液态空气制取氧气主要有下列步骤，根据流程回答下列问题： （1）工业上这种制取氧气的方法属于_______（选填“物理变化”或“化学变化”），依据是_______。 （2）经过步骤A处理后的空气属于________（选填“纯净物”或“混合物”）。 （3）步骤C的原理是利用液态氮和液态氧的________不同，将氮气和氧气分离开来。 （4）洁净的空气对于人类和其他动植物都是非常重要的。目前计入空气质量评价的主要污染物为______、一氧化碳、二氧化氮、PM10、PM2.5、臭氧等；空气质量指数级别数值越大，空气质量越____（选填“好”或“差”）。 （5）根据下表数据判断：工业上制取氧气时，控制温度在______范围内，可以将液态空气内的氮气分离出来。 物质 H2O CO2 N2 O2 沸点/℃ 0 －56.6 －196 －183 （6）任何物质我们都要辩证地看待。氧气既有有利的一面，如供给呼吸、支持燃烧等，也有有害的一面，如_______________。 【答案】（1）物理变化 没有新物质生成 （2）混合物 （3）沸点 （4）二氧化硫/SO2 差 （5）-196℃~-183℃ （6）金属生锈（合理即可） 【解析】（1）工业上利用液氮和液氧的沸点不同，将它们进行分离，没有新物质生成，属于物理变化。 （2）除尘净化过程中，空气中含有氮气和氧气等，属于混合物。 （3）结合前面分析可知，步骤C的原理是利用液态氮和液态氧的沸点不同，将氮气和沸点分离开来。 （4）目前计入空气质量评价的有一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、臭氧和PM10、PM2.5等； 空气质量指数级别数值越大，空气质量越差。 （5）由图可知，氮气的沸点为-196℃，氧气的沸点为-183℃时，则应将温度控制在-196℃~-183℃范围内，可将液态空气内的氮气分离出来。 （6）铁生锈消耗氧气，且食物腐蚀也是物质与氧气的反应。 10．某探究小组进行了“催化剂等因素对过氧化氢分解的影响”的系列探究，该小组分别取不同的催化剂，再加入溶质质量分数为的过氧化氢溶液，进行了如下实验： 序号 催化剂 温度 实验现象 甲 粉末 常温 持续产生气泡，速率适中，气流平稳 乙 红砖粉末 60°C 持续产生气泡，速率适中，气流平稳 丙 红砖小颗粒 常温 缓慢，有少量气泡逸出 丁 块状红砖 常温 十分缓慢，几乎看不到气泡 （1）写出实验甲中发生反应的文字表达式_______。 （2）粉末与红砖粉末对过氧化氢溶液分解具有相同的催化效果，你认为此结论是否科学？_______（填“是”或“否”）。 （3）能说明催化剂的催化效果与其形态有关的实验组合是_______（填实验序号）。 （4）在一定温度下，另取红砖小颗粒，向其中加入的过氧化氢溶液继续实验，发现产生气泡的速率明显比实验丙快。请分析可能的原因（写出两点）_______、_______。 （5）兴趣小组用图甲所示装置探究不同催化剂对过氧化氢分解的催化效果。取大小相同的新鲜土豆块和新鲜猪肝块作催化剂，分别加入相同浓度的过氧化氢稀溶液后，用传感器测量装置中气压的变化，如图乙中曲线、所示 ①结合实验和曲线a、b分析，两种催化剂中催化效率更高的是_______。 ②从曲线、的变化可以看出，过氧化氢分解的反应是_______（填“放热”或“吸热”）反应，加猪肝块催化的过氧化氢完全反应所用的时间大约是_______（填“30”“65”或“120”）s。 ③曲线a、b最终达到相同的压强，说明：_______。 【答案】（1） （2）否 （3）丙丁 （4）催化剂质量增大 过氧化氢溶液浓度增大 （5）猪肝块 放热 30 催化剂只改变反应速率，不改变生成物质量 【解析】（1）过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成水和氧气，文字表达式为。 （2）对比实验甲、乙，不仅催化剂种类不同，反应温度也不同，则不能得出“粉末与红砖粉末对过氧化氢溶液分解具有相同的催化效果”的结论。 （3）对比丙、丁可知，催化剂种类、温度均相同，但催化剂的状态不同，两个实验的反应快慢不同，则说明催化剂的催化效果与其形态有关。 （4）在一定温度下，另取红砖小颗粒，向其中加入的过氧化氢溶液继续实验，发现产生气泡的速率明显比实验丙快，由于催化剂的质量增加了，且过氧化氢溶液的浓度也增大了，则可能原因为催化剂的质量和过氧化氢溶液的浓度均增大。 （5）①根据图乙可知，相同情况下，加入猪肝块的反应更快，则说明猪肝块的催化效果更高。 ②根据图乙可知，反应过程中压强先增大后减小，则说明过氧化氢分解的反应为放热反应，反应过程中，气体增多、温度升高，压强增大，反应结束时，温度降低，压强又有略微降低； 由图可知，30s时，加猪肝块催化的过氧化氢的反应的压强达到最大，此时说明完全反应。 ③最终a、b最终达到相同的压强，说明最终产生的氧气质量相同，则说明催化剂只能改变反应速率，不能改变生成物质量。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第8讲 制取氧气 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.初步学习氧气的实验室制法，了解制取氧气的实验原理和实验方法。 2.初步建立催化剂和分解反应的概念。 3.了解工业制氧气的原理。 预习重点 氧气的实验室制法。 预习难点 制取氧气的步骤和注意事项。 情｜境｜启｜思 同学们，我们的呼吸离不开氧气，燃烧、动植物生长也都需要它。空气中氧气含量不少，但很难直接收集使用。实验室里该如何制取纯净的氧气呢？ 深｜研｜精｜炼 知识点01 实验室制取氧气 1. 用高锰酸钾制取氧气 （1）反应原理及装置的选择 试剂 高锰酸钾（ 色固体） 反应原理 高锰酸钾 加热 KMnO4 K2MnO4 MnO2 O2 实验装置 固体加热型发生装置 （反应物是 ，反应条件需要 ） 排水法收集装置 （氧气 溶于水且不与水反应） 【特别提醒】氧气密度比空气略大且不与空气中的成分反应，也可用向上排空气法收集。 （2）实验操作步骤和注意事项 实验步骤 注意事项 查 连接装置并 ①导管只需刚刚露出橡胶塞，便于 。 ②试管口应放一团棉花，防止 。 ③试管口应略 倾斜，防止 ，使试管炸裂。 ④加热时，先将酒精灯在试管下来回移动，使试管 ，再集中对药品部位加热。 ⑤要等到气泡 冒出时，再进行收集。因为开始加热时导管口冒出的气泡主要是装置内的 ，此时收集，会导致收集的氧气 。 ⑥停止反应时，应先 ，再 ，否则易使水槽内的水倒吸回试管，引起试管炸裂。 装 用 将药品装入试管 定 将试管固定在 点 点燃酒精灯加热 收 收集气体 离 从水槽中撤离 熄 熄灭 谐音记忆“茶庄定点收利息” 【特别提醒】氧气的验满方法：①排水法——集气瓶口处有大气泡冒出时，证明已集满。②向上排空气法——将带火星的木条放在集气瓶口处，木条复燃，证明已集满。 2. 分解过氧化氢制取氧气 （1）实验试剂：过氧化氢溶液（ 液体）、二氧化锰（ 粉末） （2）实验原理：过氧化氢 二氧化锰 H2O2 H2O O2 （3）过氧化氢分解制取氧气的反应中二氧化锰的作用 实验编号 现象 分析 （1） 木条 常温下，过氧化氢分解 （2） 产生 ，木条 二氧化锰能 过氧化氢的分解 （3） 产生 ，木条 二氧化锰能继续 过氧化氢的分解 结论 二氧化锰能 过氧化氢的分解速率，且反应前后的 不改变 【例1】实验室用高锰酸钾制取氧气，下列操作规范且安全的是 A．连接仪器：将试管抵住实验台、塞紧橡胶塞 B．加热试管：先预热，再对准试剂固定加热 C．结束实验：先把集气瓶拿出水槽，再盖上玻璃片 D．清洗整理：加热后的试管，立即用冷水清洗 【即练1】如图是实验室用高锰酸钾制取并收集氧气的装置图。有关说法正确的是 A．装入高锰酸钾后检查装置的气密性 B．导管口有气泡冒出时开始收集氧气 C．实验结束后水槽中的水会变为紫红色 D．用酒精灯外焰直接对准试剂部位加热 【即练2】向一定浓度的过氧化氢溶液中加一些二氧化锰，立即产生氧气。下列说法正确的是 A．过氧化氢中含有水和氧气 B．过氧化氢使二氧化锰分解产生氧气 C．反应物有过氧化氢和二氧化锰，不属于分解反应 D．二氧化锰促进过氧化氢分解出氧气和水 知识点02 催化剂和催化作用 1．催化剂 （1）定义：在化学反应里能 其他物质的化学反应速率，而本身的 和 在反应前后都没有发生变化的物质叫作催化剂。 （2）特点：“一变两不变” 一变：其他物质的 ；（可以加快也可以减慢） 两不变：本身的 和 。（物理性质可以改变） 【特别提醒】催化剂不能决定反应能否发生，不能影响生成物（量）的多少；同一个化学反应可能有多种不同的催化剂。 1. 催化作用：催化剂在 中所起的作用。 3．验证某物质可作某反应的催化剂的方法 （1）称量一定量的某物质，记录质量为m1。 （2）取两套实验装置装入相同质量的反应物，向其中一套装置内加入该物质，比较 。 （3）从反应后所得混合物中提取该物质（过滤、洗涤、烘干），再称量质量，记录为m2，比较m1和m2是否 。 （4）再取该反应的反应物（量的多少同前），加入提取出的该物质，记录产生同样结果所需 。 【例2】“中国催化剂之父”——闵恩泽院士，为我国炼制石油催化剂制造技术作出了巨大贡献。下列关于催化剂的说法正确的是 A．催化剂一定加快反应速率 B．没有催化剂反应无法发生 C．催化剂可增加生成物质量 D．反应前后催化剂的质量和化学性质不变 【即练3】下列关于实验室用一定质量的过氧化氢溶液制取氧气的图像中，不正确的是 A． B． C． D． 【即练4】下列有关催化剂的说法正确的是 A．没有催化剂，化学反应就不能发生 B．一种物质可以作为多个化学反应的催化剂 C．化学反应前后，催化剂的质量和性质都不变 D．用过氧化氢溶液制氧气时，加入催化剂可以使生成氧气的质量增加 知识点03 工业上制取氧气 1．工业制取氧气的方法： 。 2．过程： 3．原理：利用液态空气中液态氮和液态氧的 不同，属于 变化。 【特别提醒】膜分离技术法也是工业上制取氧气的方法，其原理是利用压力让空气通过具有富氧功能的薄膜，得到氧气。 【例3】已知液氧的沸点为-183℃，液氮的沸点为-196℃，工业上利用分离液态空气法制取氧气的流程如图所示，下列说法正确的是 A．液氮的沸点比液氧的沸点高 B．工业制氧属于物理变化 C．最先从液态空气中蒸发出来的气体是氧气 D．此方法得到的“液态氧”是纯净物 【即练5】利用分离液态空气的方法得到氧气是工业上制取氧气的重要途径，下图为工业制氧气的流程图，关于工业制取氧气的说法正确的是： A．空气中氧气的质量分数约为21% B．上述工艺得到氧气的过程属于化学变化 C．此种方法得到的氧气为纯净物 D．此工艺利用了液氮和液氧的沸点不同 【即练6】工业制取氧气有多种方法。下面是一种常见的制取氧气的过程，有关分析正确的是 A．操作1满足的条件是加热、加压 B．操作2利用了各物质的熔点不同 C．该方法所用原料廉价、易得 D．物质Y是无色、纯净的液氧 知识点04 分解反应 1．定义：由 反应物生成 其他物质的反应叫作分解反应。 2．特征： 变 ，通式：A→B+C+……。 【特别提醒】分解反应和化合反应都是化学反应的基本类型，二者属于并列关系。 【例4】．下列变化中属于分解反应的是 A．氢气+氧化铜铜+水 B．氧气+镁氧化镁 C．氧化铝铝+氧气 D．镁+硫酸→硫酸镁+氢气 【即练7】下列反应既不是化合反应，又不是分解反应的是 A．氧化钙+水氢氧化钙 B．氢气+氧气水 C．甲烷+氧气二氧化碳+水 D．氧化汞汞+氧气 1．我国科研工作者在人工合成淀粉方面取得突破性进展，最关键步骤是二氧化碳和氢气在无机催化剂（ZnO-ZrO2）的作用下转化为甲醇和水。下列有关该无机催化剂的说法正确的是 A．能改变反应速率 B．反应后其化学性质发生改变 C．反应后其质量增加 D．能作所有反应的催化剂 2．下列关于工业制取氧气的说法不正确的是 A．经过净化除尘后的空气属于纯净物 B．该过程属于物理变化 C．该方法利用的是氧气和氮气的沸点不同 D．工业制氧气的方法是分离液态空气 3．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：甲烷+氧气→水+二氧化碳 B．b区：碳+氧气二氧化碳 C．c区：氧化汞汞+氧气 D．d区：大理石+盐酸→氯化钙+二氧化碳+水 4．为了探究影响过氧化氢分解速率的因素，设计了如下几组实验。下列说法不正确的是 序号 过氧化氢溶液 MnO2质量 反应温度 体积 溶质质量分数 ① 10mL 5% 0.1g 25℃ ② 10mL 10% 0.1g 25℃ ③ 10mL 5% 0.1g 40℃ ④ 10mL 5% 0.3g 25℃ A．对比①与②，可以探究过氧化氢溶液浓度对反应速率的影响 B．对比②与③，可以探究温度对反应速率的影响 C．对比①与④，可以探究MnO2的质量对反应速率的影响 D．实验①与实验③最终收集到的氧气质量基本相同 5．实验室用制取并用排水集气法收集较纯净的。下列实验操作的先后顺序合理的是 A．检查装置气密性时，先用手握住试管，再将导管的一端伸入水中 B．先向试管中加入固体，再检查装置气密性 C．实验时，先将导管伸入集气瓶中，再点燃酒精灯 D．气体收集完毕后，先将导管移出水面，再熄灭酒精灯 6．小张同学在实验室里用高锰酸钾固体制取氧气，请回答下列问题： （1）写出仪器①的名称________。 （2）收集氧气，可选择的收集装置是________（填字母）。 （3）为了防止加热时试管内的粉末状物质进入导管，应在试管口放一团________。 （4）验满时，将带火星的木条放在集气瓶口，发现木条________，说明氧气已经集满。 7．如图实验装置常用于实验室制取氧气，回答下列问题： （1）装置A中仪器a的名称是_______；装置B中仪器b的名称是________。 （2）加热高锰酸钾制取氧气，发生装置应选择_______(填序号)，收集一瓶干燥的氧气应该选择的收集装置是________(填序号)，该反应的文字表达式是________；对该发生装置还需做的一点改动是________。 （3）装置B用于制取氧气，通过仪器b添加的试剂名称是_______；装置C中的注射器相当于________(填“长颈漏斗”或“分液漏斗”)。与装置B比较，装置C的优点是________。 （4）用装置G(开始里面装满了水)来收集氧气，氧气应该从导管_____(填“a”或“b”)端通入。 8．我们学习了氧气的实验室制法，知道了制取气体的一般思路和方法。 （1）A中用于加热的热源装置的名称是______。 （2）以高锰酸钾（其化学符号为______）为原料制取氧气，应选用______装置（填字母符号）作为发生装置反应产生氧气；应选择______（“C”、“D”、“E”）装置收集较纯净的氧气。 （3）判断 C 装置收集满氧气的方法是______。 （4）用 B、E 连接制取氧气时，发现 B 中产生大量气泡，可 E 中无气泡，最有可能的原因是______。 （5）若用装满水的 F 装置通过排出水来收集氧气，气体应该从______（填“a”或“b”）端管口通入才能收集到氧气。 9．工业分离液态空气制取氧气主要有下列步骤，根据流程回答下列问题： （1）工业上这种制取氧气的方法属于_______（选填“物理变化”或“化学变化”），依据是_______。 （2）经过步骤A处理后的空气属于________（选填“纯净物”或“混合物”）。 （3）步骤C的原理是利用液态氮和液态氧的________不同，将氮气和氧气分离开来。 （4）洁净的空气对于人类和其他动植物都是非常重要的。目前计入空气质量评价的主要污染物为______、一氧化碳、二氧化氮、PM10、PM2.5、臭氧等；空气质量指数级别数值越大，空气质量越____（选填“好”或“差”）。 （5）根据下表数据判断：工业上制取氧气时，控制温度在______范围内，可以将液态空气内的氮气分离出来。 物质 H2O CO2 N2 O2 沸点/℃ 0 －56.6 －196 －183 （6）任何物质我们都要辩证地看待。氧气既有有利的一面，如供给呼吸、支持燃烧等，也有有害的一面，如_______________。 10．某探究小组进行了“催化剂等因素对过氧化氢分解的影响”的系列探究，该小组分别取不同的催化剂，再加入溶质质量分数为的过氧化氢溶液，进行了如下实验： 序号 催化剂 温度 实验现象 甲 粉末 常温 持续产生气泡，速率适中，气流平稳 乙 红砖粉末 60°C 持续产生气泡，速率适中，气流平稳 丙 红砖小颗粒 常温 缓慢，有少量气泡逸出 丁 块状红砖 常温 十分缓慢，几乎看不到气泡 （1）写出实验甲中发生反应的文字表达式_______。 （2）粉末与红砖粉末对过氧化氢溶液分解具有相同的催化效果，你认为此结论是否科学？_______（填“是”或“否”）。 （3）能说明催化剂的催化效果与其形态有关的实验组合是_______（填实验序号）。 （4）在一定温度下，另取红砖小颗粒，向其中加入的过氧化氢溶液继续实验，发现产生气泡的速率明显比实验丙快。请分析可能的原因（写出两点）_______、_______。 （5）兴趣小组用图甲所示装置探究不同催化剂对过氧化氢分解的催化效果。取大小相同的新鲜土豆块和新鲜猪肝块作催化剂，分别加入相同浓度的过氧化氢稀溶液后，用传感器测量装置中气压的变化，如图乙中曲线、所示 ①结合实验和曲线a、b分析，两种催化剂中催化效率更高的是_______。 ②从曲线、的变化可以看出，过氧化氢分解的反应是_______（填“放热”或“吸热”）反应，加猪肝块催化的过氧化氢完全反应所用的时间大约是_______（填“30”“65”或“120”）s。 ③曲线a、b最终达到相同的压强，说明：_______。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $