2.3 制取氧气 第1课时（导学案）化学新教材人教版九年级上册

该初中化学导学案聚焦“制取氧气”第1课时，核心涵盖工业制氧气（分离液态空气法）与实验室高锰酸钾制取氧气，通过医疗急救、钢铁冶炼等生活场景导入，以“想一想”问题为支架，引导学生分析制氧原理、装置选择及操作注意事项，构建气体制取知识脉络。 以科学探究为主线，设计实验装置选择、操作步骤归纳（如“茶庄定点收利息”谐音记忆）培养科学探究与实践能力，结合对比分析（工业与实验室制氧差异）和归纳总结（气体制取一般思路）发展科学思维，习题联系实际情境，强化化学观念（物质性质与用途、变化类型），助力学生掌握学科方法并提升应用能力。

课题3 制取氧气 第1课时 制取氧气 1.了解工业制氧气的原理。 2.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，学习运用简单的装置制取氧气。 3.通过探究实验活动，初步体会化学实验探究的一般思路和方法，发展科学探究能力。 重点：高锰酸钾制取氧气的原理、装置、操作步骤及注意事项。 难点：实验室气体制取的一般思路，实验装置选择的逻辑依据。 1．工业上一般采用分离空气的方法制取氧气。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。 2．高锰酸钾是一种暗紫色的固体，它受热时分解出氧气，同时还生成锰酸钾和二氧化锰。该反应的文字表达式：。 3．高锰酸钾分解制取氧气实验中，在试管口放一团棉花可以防止加热时试管内的粉末状物质进入导管。 （一）课堂导入 【想一想】观察医疗急救、钢铁冶炼、金属气割、水下潜水的生产生活场景，这些活动都离不开氧气。工业生产需要大量氧气，实验室实验需要少量纯净氧气，你知道它们分别是怎么制取的吗？ 【结论】工业上一般采用分离空气的方法制取氧气。在实验室里，常采用高锰酸钾或过氧化氢分解等方法制取氧气。 （二）工业制氧气 1. 工业制气的核心要求 【想一想】如果你是制氧工厂的工程师，适配大规模量产的需求，你选择制氧方案时会优先考虑哪些核心因素？ 【结论】 1.原料：廉价易得，空气作为原料几乎无成本，可满足大规模生产。 2.成本：生产能耗、运营成本低廉，支撑连续量产。 3.环保：生产过程对环境负面影响小，符合环保要求。 2. 工业制氧气的原理与方法 【想一想】工业选择空气作为制氧原料，空气主要成分为氮气和氧气，已知液氧沸点为−183℃，液氮沸点为−196℃，你认为可以用什么方法分离二者得到氧气？该过程有没有新物质生成，属于物理变化还是化学变化？ 【结论】 利用二者沸点不同，通过升温蒸发分离：沸点更低的液氮先蒸发出来，剩余的就是液氧；该过程没有新物质生成，属于物理变化。 【例1】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选项液氮沸点−196℃比液氧−183℃低，错误；B选项分离液态空气没有新物质生成，属于物理变化，正确；C选项沸点更低的氮气先蒸发，错误；D选项得到的液态氧还含有少量稀有气体等杂质，属于混合物，错误。 【变式】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选项空气中氧气体积分数约为21%，不是质量分数，错误；B选项属于物理变化，错误；C选项得到的氧气为混合物，错误；D选项分离原理是沸点差异，正确。 （三）实验室加热高锰酸钾制氧气 1. 实验室制氧反应的选择依据 【想一想】工业制氧适合大规模生产，但不适合实验室快速制取少量纯净氧气，结合实验室的需求，选择制氧反应需要满足哪些条件？ 【结论】 1.制取氧气的原料必须含有氧元素。 2.反应条件简单，实验室容易实现，反应速率适中。 3.生成的气体成分单一，便于收集提纯；高锰酸钾受热分解符合上述要求，因此实验室选择该反应制氧。 2. 高锰酸钾制氧的反应原理 【想一想】高锰酸钾是暗紫色固体，受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，请写出该反应的文字表达式，并标注各物质的化学符号。 【结论】， 3. 实验所需仪器 【想一想】反应物是固体，反应条件是加热，需要收集氧气，请写出本实验所需的核心仪器。 【结论】 反应仪器：试管；加热仪器：酒精灯；夹持仪器：铁架台（带铁夹）；集气仪器：集气瓶、水槽；辅助仪器：导管、单孔橡胶塞。 4. 实验装置的选择 【想一想】发生装置的选择依据是什么？高锰酸钾制氧应该选择什么类型的发生装置？收集装置的选择依据是什么？氧气可以用哪些方法收集？两种收集方法的优缺点分别是什么？ 【结论】 1.发生装置选择依据：反应物的状态和反应条件；高锰酸钾为固体，反应需要加热，因此选择固体加热型发生装置。 2.收集装置选择依据：气体的溶解性、密度，以及是否与水或空气发生反应。 （1） 排水法：氧气不易溶于水且不与水反应；优点：收集的氧气更纯净；缺点：不干燥。 （2）向上排空气法：氧气密度比空气大且不与空气反应；优点：收集的氧气更干燥；缺点：不纯净。 5. 操作步骤与注意事项 【想一想】总结高锰酸钾制氧的操作顺序，并写出各步骤的注意事项。 【结论】 操作顺序谐音记忆：茶庄定点收利息，对应：查→装→定→点→收→离→熄。 各步骤注意事项： 1.查：检查装置气密性，目的是防止装置漏气，收集不到氧气。 2.装：装药品，试管口放一团棉花，目的是防止加热时高锰酸钾粉末进入导管。 3.定：固定试管，试管口略向下倾斜，目的是防止冷凝水倒流炸裂试管。 4.点：点燃酒精灯，先预热再用外焰对准药品加热，目的是防止试管受热不均炸裂。 5.收：待气泡连续均匀放出后再收集，原因是刚开始排出的是装置内的空气，立即收集会导致氧气不纯。 6.离：实验结束先将导管移出水面。 7.熄：最后熄灭酒精灯。 注意：“离”和”熄”顺序不能颠倒，防止水倒吸炸裂试管。 6. 氧气的检验与验满 【想一想】氧气可以用什么性质检验？检验和验满操作有什么区别？写出具体操作方法。 【结论】 利用氧气的助燃性进行检验；检验是验证瓶内气体为氧气，验满是验证集气瓶已收集满，操作位置不同。 1.检验：将带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，证明气体为氧气。 2.验满： （1）排水集气法：观察到集气瓶口有较大气泡向外冒出，证明已收集满。 （2）向上排空气法：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明已收集满。 7. 装置细节的原理 【想一想】不同位置的导管长短要求不同，分别是什么要求？为什么这么设计？ 【结论】 1.发生装置中导管：只需稍露出橡皮塞，便于气体导出。 2.排水法收集时导管：只需少量伸入集气瓶或放在瓶口，便于实验结束取出导管。 3.向上排空气法收集时导管：需要伸入集气瓶底部，便于排尽瓶内空气，提高收集气体的纯度。 8. 实验室制取气体的一般思路 【想一想】结合高锰酸钾制氧的完整流程，归纳实验室制取任何气体的通用思路。 【结论】 确定反应原理→选择发生装置+收集装置→确定操作步骤与注意事项→气体检验与验满。 【例2】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选项将试管抵住实验台塞橡胶塞容易压碎试管，错误；B选项先预热再固定加热可防止试管炸裂，正确；C选项应在水下盖好玻璃片再拿出水槽，错误；D选项热试管立即用冷水洗会炸裂，错误。 【变式】实验室用KMnO4制取并用排水集气法收集较纯净的O2。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KMnO4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选项查气密性要先将导管伸入水中再握试管，错误；B选项要先查气密性再装药品，错误；C选项要等气泡连续均匀放出再将导管伸入集气瓶，错误；D选项先移导管再灭酒精灯防止倒吸，正确。 1.工业制氧气采用分离液态空气法，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．该过程属于化学变化 B．利用了氮气和氧气的沸点不同 C．也可以将其应用于实验室快速制备氧气 D．过程中有新物质氧气生成 【答案】B 【解析】分离液态空气法仅利用液氮、液氧的沸点差异分离氧气，无新物质生成，属于物理变化，故A、D错误；B选项符合该方法的核心原理，正确；工业制氧需要加压、降温的复杂工业条件，不适合实验室快速制备少量氧气，C错误。 2.实验室用高锰酸钾制取氧气的实验中，不需要使用的一组仪器是（ ） A．烧杯、玻璃棒 B．试管、集气瓶 C．酒精灯、铁架台 D．导管、单孔橡胶塞 【答案】A 【解析】高锰酸钾制氧为固体加热型实验，需要试管作为反应容器、酒精灯加热、铁架台夹持、集气瓶收集气体、导管和单孔橡胶塞导气，实验无溶解、搅拌操作，不需要烧杯和玻璃棒，故选A。 3.实验室用高锰酸钾制纯净氧气时，下列做法错误的是（ ） A．在试管口放一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管 B．把试管口略向下倾斜固定在铁架台上 C．导管口开始有气泡放出时就立即收集，防止生成的气体跑掉 D．停止加热时，先把导管移出水面，再熄灭酒精灯 【答案】C 【解析】刚开始排出的气泡是装置内残留的空气，立即收集会导致氧气不纯，应待气泡连续均匀冒出时再收集，C错误；其余选项均为高锰酸钾制氧的正确操作规范。故选C。 4.以下是实验室用高锰酸钾制取氧气并用排水法收集的主要操作步骤：①将试管固定在铁架台上；②检查装置的气密性；③点燃酒精灯，先使试管受热均匀，然后对准试管中盛放试剂的部位加热；④将试剂装入试管，用带导管的单孔橡胶塞塞紧试管；⑤收集完毕，将导管从水槽中取出；⑥用排水法收集氧气；⑦熄灭酒精灯。请回答下列问题。 （1）该实验正确的操作顺序是 （填序号）。 （2）可以用排水法收集氧气，体现了氧气 的性质。 （3）验证一瓶无色气体是氧气的简单方法是 。 【答案】（1）②④①③⑥⑤⑦ （2）不易溶于水且不与水发生反应 （3）将带火星的木条伸入集气瓶中，若木条复燃，证明该气体是氧气 【解析】（1）操作遵循“查、装、定、点、收、离、熄”的逻辑，先查气密性再装药品，结束先移导管后熄灯，因此顺序为②④①③⑥⑤⑦； （2） 排水法要求气体不溶于水、不与水反应，对应氧气的性质； （3） 利用氧气的助燃性，用带火星木条检验。 一、工业制氧气 1.制取原则：原料廉价、成本低、环保，适配大规模生产 2.主流方法：分离液态空气法 3.原理：利用液态氮（沸点-196℃）和液态氧（沸点-183℃）的沸点差异分离 4.变化类型：物理变化（无新物质生成） （补充：新型工艺——膜分离法，同样属于物理变化） 二、实验室加热高锰酸钾制氧气 1.反应原理：高锰酸钾锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气 2.实验装置 （1）发生装置：固体加热型（依据：反应物为固体、反应条件为加热） （2）收集装置： ① 排水法：氧气不易溶于水且不与水反应，收集的气体较纯净 ② 向上排空气法：氧气密度略大于空气且不与空气反应，收集的气体较干燥 3.操作步骤（谐音记忆：茶庄定点收利息）：查→装→定→点→收→离→熄 4.检验与验满 （1）检验：带火星木条伸入集气瓶内，复燃则为氧气 （2）验满：排水法观察到集气瓶口冒大气泡；向上排空气法将带火星木条放在瓶口，复燃则满 三、实验室气体制取一般思路 确定反应原理→选择发生、收集装置→确定操作流程→气体检验与验满 考点01 工业制取氧气 1．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。 2．工业制取氧气主要有以下步骤，下列有关说法不正确的是（ ） A．液态空气是混合物 B．氮气先被蒸发出来，说明氮气沸点比氧气低 C．步骤②属于化学变化 D．得到的剩余液体大部分为液氧，颜色为淡蓝色 【答案】C 【解析】A、液态空气中含有液态氧气、液态氮气、液态二氧化碳等，属于混合物，故A不符合题意； B、氮气的沸点比氧气的沸点低，蒸发液态空气首先的到的是氮气，故B不符合题意； C、步骤②中是从液态空气中蒸发出氮气，没有新物质生成，属于物理变化，故C符合题意； D、得到的剩余液体大部分为液氧，液氧呈淡蓝色，故D不符合题意。 故选C。 3．工业制氧气有分离液态空气法、膜分离技术、分子筛制氧法（吸附法）等。如图是采用膜分离技术制取氧气的简易流程，该过程根据颗粒大小不同实现氧气制取。下列说法错误的是（ ） A．空气预处理一般为空气除尘、除水蒸气等 B．膜分离技术制取氧气采用的是物理变化 C．分离液态空气法制取氧气的原理是空气各成分的沸点不同 D．氧气能通过膜上的微孔而氮气不能，说明氧气分子的直径更大 【答案】D 【解析】A、空气预处理一般为空气除尘、除水蒸气等操作，故A选项不符合题意； B、膜分离技术制取氧气，只是根据颗粒大小不同，将其分离，无新物质生成，属于物理变化，故B选项不符合题意； C、分离液态空气法制取氧气的原理是：利用液氮和液氧的沸点不同，将其分离，液氮沸点低，蒸发过程中，氮气先分离出来，故C选项不符合题意； D、氧气能通过膜上的微孔而氮气不能，说明分子直径氮气大于氧气，故D选项符合题意。 故选D。 4．工业上制取氧气主要有下列步骤： （1）从步骤②可以得出液态氮的沸点比液态氧的沸点 ______（填“高”或“低”）。 （2）贮存在蓝色钢瓶里的“工业液氧”是 ______（填“纯净物”或“混合物”）。 （3）工业上采用该方法制氧气，这一变化属于______变化（填“物理”或“化学”）。 【答案】（1）低 （2）混合物 （3）物理 【解析】（1）步骤②中，首先蒸发出的是氮气，说明氮气的沸点比氧气的沸点低。 （2）由图示知，储存在蓝色钢瓶里的“工业液氧”中含有氧气、稀有气体、二氧化碳等，属于混合物。 （3）工业上制取氧气采用的分离液态空气法，是利用液态氧与液态氮的沸点不同，将氮气分离出来，由于分离过程中没有生成其他物质，属于物理变化。 5．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。 考点02 用高锰酸钾制取氧气 6．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（ ） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】A、用加热高锰酸钾的方法制取氧气，在生成氧气的同时，还有锰酸钾和二氧化锰生成，由于反应需要加热，所以发生装置应选A；实验室用高锰酸钾制取氧气时，固体粉末会随着氧气流顺着导管进入水槽，使水槽内的水变成紫红色（由于高锰酸钾溶于水显紫红色），为防止这种现象的发生，通常要在试管口放一棉花团，故正确； B、属于固液常温型，故错误； C、属于固液常温型，故错误； D、属于固液常温型，故错误。 故选A。 7．氧气的制取和性质实验如图。下列说法正确的是（ ） A．发生装置仅由药品状态决定 B．该装置能收集到纯净的氧气 C．红热木炭应迅速伸入集气瓶瓶底 D．制取氧气的原料一定含有氧元素 【答案】D 【解析】A、发生装置由反应物状态和反应条件共同决定，故选项说法错误； B、该装置只能收集到较为纯净的氧气，收集的氧气中会混入水蒸气等杂质，故选项说法错误； C、木炭在氧气中燃烧实验中，要把红热的木炭缓慢放入集气瓶中，以利于木炭与氧气充分接触，防止氧气受热逸出，实验现象不明显，故选项说法错误； D、由质量守恒定律可知，化学反应前后元素的种类不变，则制取氧气的原料一定含有氧元素，故选项说法正确； 故选D。 8．在做用高锰酸钾制取氧气（排水法收集）及用收集的氧气进行铁丝燃烧的实验中，有时会出现一些“出乎意料”的现象或结果，下列对出现这些现象或结果解释不合理的是（ ） A．加热很长时间集气瓶内只有少量气体——制气装置气密性不好 B．停止加热后试管底部破裂——先撤酒精灯，后从水中抽出导管 C．水槽中的水变红——试管口没有加一团棉花 D．做铁丝燃烧的实验时未观察到铁丝燃烧——集气瓶内没有氧气 【答案】D 【解析】A、装置气密性不好，会造成气体沿漏气处逸出，造成气体收集较少，选项解释合理； B、实验室制取氧气结束时，先撤酒精灯后将导管从水中取出，会导致水槽中的水被倒吸进入灼热的试管，引起试管破裂，选项解释合理； C、用高锰酸钾制取氧气时，水槽中的水变红了是因为试管口未塞棉花，高锰酸钾粉末进入水槽，选项解释合理； D、做铁丝燃烧的实验时未观察到铁丝燃烧，可能是铁丝未经过打磨处理，表面存在锈迹，或使用的氧气不纯，选项解释不合理。 故选D。 9．实验是学习化学的重要途径。氧气的实验室制取与性质 （1）反应原理：用高锰酸钾制取氧气的文字表达式为 。 （2）注意事项：用装置A和装置B制取氧气，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”）。 （3）气体收集：用装置C收集氧气，是利用了氧气的密度比空气 的性质；检验氧气集满的操作为 。 （4）性质验证：将装置A中产生的氧气通向D中红热的木炭，木炭燃烧变旺，说明氧气具有的化学性质为 。 【答案】（1）高锰酸钾锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气加热 （2）气密性 将导管移出水面 （3）大 将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，说明氧气已收集满 （4）助燃性 【解析】（1）用高锰酸钾制取氧气的原理是高锰酸钾在加热条件下分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，文字表达式为高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气；加热 （2）用装置A和装置B制取氧气，为确保装置不漏气，应先检查装置的气密性； 集满氧气后，为防止水倒吸，应先将导管移出水面，再熄灭酒精灯； （3）用装置C收集氧气，是利用了氧气的密度比空气大的性质； 检验氧气集满的操作：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，说明氧气已收集满； （4）将装置A中产生的氧气通向D中红热的木炭，木炭燃烧变旺，说明氧气具有的化学性质为助燃性。 10．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。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 课题3 制取氧气 第1课时 制取氧气 1.了解工业制氧气的原理。 2.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，学习运用简单的装置制取氧气。 3.通过探究实验活动，初步体会化学实验探究的一般思路和方法，发展科学探究能力。 重点：高锰酸钾制取氧气的原理、装置、操作步骤及注意事项。 难点：实验室气体制取的一般思路，实验装置选择的逻辑依据。 1．工业上一般采用 的方法制取氧气。由于液态氮的沸点比液态氧的沸点 ，所以 首先从液态空气中分离出来，剩下的主要是 。 2．高锰酸钾是一种 的固体，它受热时分解出氧气，同时还生成 和 。该反应的文字表达式： 。 3．高锰酸钾分解制取氧气实验中，在试管口放一团棉花可以防止 。 （一）课堂导入 【想一想】观察医疗急救、钢铁冶炼、金属气割、水下潜水的生产生活场景，这些活动都离不开氧气。工业生产需要大量氧气，实验室实验需要少量纯净氧气，你知道它们分别是怎么制取的吗？ 【结论】工业上一般采用 的方法制取氧气。在实验室里，常采用 或过氧化氢分解等方法制取氧气。 （二）工业制氧气 1. 工业制气的核心要求 【想一想】如果你是制氧工厂的工程师，适配大规模量产的需求，你选择制氧方案时会优先考虑哪些核心因素？ 【结论】 1.原料： 易得，空气作为原料几乎无成本，可满足大规模生产。 2.成本：生产 、运营 低廉，支撑连续量产。 3.环保：生产过程对环境负面影响 ，符合 要求。 2. 工业制氧气的原理与方法 【想一想】工业选择空气作为制氧原料，空气主要成分为氮气和氧气，已知液氧沸点为−183℃，液氮沸点为−196℃，你认为可以用什么方法分离二者得到氧气？该过程有没有新物质生成，属于物理变化还是化学变化？ 【结论】 利用二者 不同，通过升温蒸发分离：沸点更低的 先蒸发出来，剩余的就是 ；该过程没有新物质生成，属于 变化。 【例1】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 【变式】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 （三）实验室加热高锰酸钾制氧气 1. 实验室制氧反应的选择依据 【想一想】工业制氧适合大规模生产，但不适合实验室快速制取少量纯净氧气，结合实验室的需求，选择制氧反应需要满足哪些条件？ 【结论】 1.制取氧气的原料必须含有 元素。 2.反应条件 ，实验室容易实现，反应速率 。 3.生成的气体成分 ，便于收集提纯；高锰酸钾受热分解符合上述要求，因此实验室选择该反应制氧。 2. 高锰酸钾制氧的反应原理 【想一想】高锰酸钾是暗紫色固体，受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，请写出该反应的文字表达式，并标注各物质的化学符号。 【结论】 ， 。 3. 实验所需仪器 【想一想】反应物是固体，反应条件是加热，需要收集氧气，请写出本实验所需的核心仪器。 【结论】 反应仪器： ；加热仪器： ；夹持仪器： ；集气仪器： 、水槽；辅助仪器：导管、单孔橡胶塞。 4. 实验装置的选择 【想一想】发生装置的选择依据是什么？高锰酸钾制氧应该选择什么类型的发生装置？收集装置的选择依据是什么？氧气可以用哪些方法收集？两种收集方法的优缺点分别是什么？ 【结论】 1.发生装置选择依据：反应物的 和反应 ；高锰酸钾为 ，反应需要 ，因此选择 发生装置。 2.收集装置选择依据：气体的 、 ，以及是否与水或空气发生反应。 （1） 排水法：氧气 且 ；优点：收集的氧气 ；缺点： 。 （2）向上排空气法：氧气 且 ；优点：收集的氧气 ；缺点： 。 5. 操作步骤与注意事项 【想一想】总结高锰酸钾制氧的操作顺序，并写出各步骤的注意事项。 【结论】 操作顺序谐音记忆：茶庄定点收利息，对应：查→装→定→点→收→离→熄。 各步骤注意事项： 1.查：检查装置气密性，目的是防止 ，收集不到氧气。 2.装：装药品，试管口放一团棉花，目的是防止 。 3.定：固定试管，试管口略向下倾斜，目的是防止 。 4.点：点燃酒精灯，先预热再用外焰对准药品加热，目的是防止 。 5.收：待气泡连续均匀放出后再收集，原因是刚开始排出的是 ，立即收集会导致氧气不纯。 6.离：实验结束先 。 7.熄：最后熄灭酒精灯。 注意：“离”和”熄”顺序不能颠倒，防止 。 6. 氧气的检验与验满 【想一想】氧气可以用什么性质检验？检验和验满操作有什么区别？写出具体操作方法。 【结论】 利用氧气的 进行检验；检验是验证 ，验满是验证 ，操作位置不同。 1.检验：将带火星的木条 ，若木条复燃，证明气体为氧气。 2.验满： （1）排水集气法：观察到 ，证明已收集满。 （2）向上排空气法：将带火星的木条 ，若木条复燃，证明已收集满。 7. 装置细节的原理 【想一想】不同位置的导管长短要求不同，分别是什么要求？为什么这么设计？ 【结论】 1.发生装置中导管：只需稍露出橡皮塞，便于 。 2.排水法收集时导管：只需少量伸入集气瓶或放在瓶口，便于 。 3.向上排空气法收集时导管：需要伸入集气瓶底部，便于 。 8. 实验室制取气体的一般思路 【想一想】结合高锰酸钾制氧的完整流程，归纳实验室制取任何气体的通用思路。 【结论】 确定反应 →选择 装置+ 装置→确定操作 与注意事项→气体检验与验满。 【例2】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 【变式】实验室用KMnO4制取并用排水集气法收集较纯净的O2。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KMnO4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 1.工业制氧气采用分离液态空气法，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．该过程属于化学变化 B．利用了氮气和氧气的沸点不同 C．也可以将其应用于实验室快速制备氧气 D．过程中有新物质氧气生成 2.实验室用高锰酸钾制取氧气的实验中，不需要使用的一组仪器是（ ） A．烧杯、玻璃棒 B．试管、集气瓶 C．酒精灯、铁架台 D．导管、单孔橡胶塞 3.实验室用高锰酸钾制纯净氧气时，下列做法错误的是（ ） A．在试管口放一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管 B．把试管口略向下倾斜固定在铁架台上 C．导管口开始有气泡放出时就立即收集，防止生成的气体跑掉 D．停止加热时，先把导管移出水面，再熄灭酒精灯 4.以下是实验室用高锰酸钾制取氧气并用排水法收集的主要操作步骤：①将试管固定在铁架台上；②检查装置的气密性；③点燃酒精灯，先使试管受热均匀，然后对准试管中盛放试剂的部位加热；④将试剂装入试管，用带导管的单孔橡胶塞塞紧试管；⑤收集完毕，将导管从水槽中取出；⑥用排水法收集氧气；⑦熄灭酒精灯。请回答下列问题。 （1）该实验正确的操作顺序是 （填序号）。 （2）可以用排水法收集氧气，体现了氧气 的性质。 （3）验证一瓶无色气体是氧气的简单方法是 。 一、工业制氧气 1.制取原则：原料 、成本低、环保，适配大规模生产 2.主流方法： 法 3.原理：利用液态氮（沸点-196℃）和液态氧（沸点-183℃）的 差异分离 4.变化类型： 变化（无新物质生成） （补充：新型工艺——膜分离法，同样属于物理变化） 二、实验室加热高锰酸钾制氧气 1.反应原理： 。 2.实验装置 （1）发生装置： 型（依据：反应物为固体、反应条件为加热） （2）收集装置： ① 排水法：氧气 ，收集的气体 。 ② 向上排空气法：氧气 ，收集的气体 。 3.操作步骤（谐音记忆：茶庄定点收利息）：查→装→定→点→收→离→熄 4.检验与验满 （1）检验： ，复燃则为氧气 （2）验满：排水法观察到 ；向上排空气法 ，复燃则满 三、实验室气体制取一般思路 确定反应原理→选择发生、收集装置→确定操作流程→气体检验与验满 考点01 工业制取氧气 1．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 2．工业制取氧气主要有以下步骤，下列有关说法不正确的是（ ） A．液态空气是混合物 B．氮气先被蒸发出来，说明氮气沸点比氧气低 C．步骤②属于化学变化 D．得到的剩余液体大部分为液氧，颜色为淡蓝色 3．工业制氧气有分离液态空气法、膜分离技术、分子筛制氧法（吸附法）等。如图是采用膜分离技术制取氧气的简易流程，该过程根据颗粒大小不同实现氧气制取。下列说法错误的是（ ） A．空气预处理一般为空气除尘、除水蒸气等 B．膜分离技术制取氧气采用的是物理变化 C．分离液态空气法制取氧气的原理是空气各成分的沸点不同 D．氧气能通过膜上的微孔而氮气不能，说明氧气分子的直径更大 4．工业上制取氧气主要有下列步骤： （1）从步骤②可以得出液态氮的沸点比液态氧的沸点 ______（填“高”或“低”）。 （2）贮存在蓝色钢瓶里的“工业液氧”是 ______（填“纯净物”或“混合物”）。 （3）工业上采用该方法制氧气，这一变化属于______变化（填“物理”或“化学”）。 5．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_______________。 考点02 用高锰酸钾制取氧气 6．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（ ） A． B． C． D． 7．氧气的制取和性质实验如图。下列说法正确的是（ ） A．发生装置仅由药品状态决定 B．该装置能收集到纯净的氧气 C．红热木炭应迅速伸入集气瓶瓶底 D．制取氧气的原料一定含有氧元素 8．在做用高锰酸钾制取氧气（排水法收集）及用收集的氧气进行铁丝燃烧的实验中，有时会出现一些“出乎意料”的现象或结果，下列对出现这些现象或结果解释不合理的是（ ） A．加热很长时间集气瓶内只有少量气体——制气装置气密性不好 B．停止加热后试管底部破裂——先撤酒精灯，后从水中抽出导管 C．水槽中的水变红——试管口没有加一团棉花 D．做铁丝燃烧的实验时未观察到铁丝燃烧——集气瓶内没有氧气 9．实验是学习化学的重要途径。氧气的实验室制取与性质 （1）反应原理：用高锰酸钾制取氧气的文字表达式为 。 （2）注意事项：用装置A和装置B制取氧气，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”）。 （3）气体收集：用装置C收集氧气，是利用了氧气的密度比空气 的性质；检验氧气集满的操作为 。 （4）性质验证：将装置A中产生的氧气通向D中红热的木炭，木炭燃烧变旺，说明氧气具有的化学性质为 。 10．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。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $