3.3 氧气和二氧化碳的制备 第1课时（导学案）化学新教材沪科版五四学制八年级全一册

该初中化学导学案聚焦氧气的制备，涵盖工业分离液态空气法和实验室过氧化氢分解、加热高锰酸钾制取氧气等核心内容。课堂导入从生活问题“空气中有氧气为何需专门制取”切入，联系粗盐提纯的混合物分离思路，引导学生通过性质差异（如沸点）理解工业制氧原理，再过渡到实验室制氧的化学反应与装置选择，最终总结制取气体的一般思路，构建连贯知识支架。 资料特色鲜明，结合生活情境（医院、工业需求）和实验视频增强直观性，通过对比实验（如过氧化氢加与不加二氧化锰）培养科学探究能力，催化剂“一变二不变”的分析体现科学思维，习题设计有梯度（例题、变式）巩固知识，帮助学生建立“物质性质决定制备方法”的化学观念，提升实验操作与问题解决能力。

3.3 氧气和二氧化碳的制备 第1课时 氧气的制备 1.通过了解工业分离氧气的方法与原理，能说出该方法的原料、步骤和依据的原理，形成“物质的性质决定分离提纯方法”的基本观念。 2.通过过氧化氢分解制取氧气、加热高锰酸钾制取氧气的实验，能初步学会实验室制取氧气的装置搭建、操作步骤和注意事项，能用文字表达式表示反应的原理，体验科学探究的基本过程，提升实验操作与观察分析能力。 3.通过了解膜分离、分子筛等制氧新技术，能认识化学科学与技术进步对社会发展的推动作用，增强学习化学的兴趣和创新意识。 重点：制取氧气的反应原理、装置与操作要点。 难点：初步建立实验室制取气体的一般思路。 1. 为什么需要专门制取氧气 （1）空气中氧气不纯净——含有氮气、稀有气体、CO₂等多种成分，不能满足特定需求。 （2）不同场景需求不同——工业生产需大量氧气，医疗卫生需高纯度氧气，实验室只需少量氧气。 （3）方便使用和运输——将氧气分离出来压缩贮存，便于随时随地使用。 2. 工业获取氧气的方法——分离液态空气法 （1）原理：利用氮气和氧气的沸点不同。液氮沸点为-196℃，液氧沸点为-183℃，升温时氮气先汽化逸出，剩下的主要是液态氧。 （2）变化类型：物理变化（无新物质生成）。 （3）产物：混合物（含少量稀有气体等杂质）。 （4）优缺点：原料廉价、易得，可大规模生产；但需消耗大量能量（低温和高压）。 3. 催化剂 （1）定义：在化学反应中能够改变化学反应的速率，而本身的质量和化学性质在化学反应前后均不发生变化 的物质。 （2）特点（“一变二不变”）： 特点 具体含义 一变 改变反应速率（能加快或减慢） 二不变 质量不变（反应前后本身的质量不变） 化学性质不变（反应前后的化学性质不变） （3）催化剂不是反应物，也不是生成物，且不改变生成物的质量。 4. 过氧化氢分解制取氧气 （1）反应原理（文字表达式）：过氧化氢 水 + 氧气 （2）发生装置类型：固液不加热型 （3）收集方法：排水法（氧气不易溶于水，收集的气体纯度高）或向上排空气法（氧气密度比空气大，收集的气体较干燥）。 （4）验满方法： 排水法：观察到集气瓶中的水被排光，瓶口有大气泡向外冒出。 向上排空气法：将带火星的木条放在集气瓶口处，若木条复燃，则证明已收集满。 5. 加热高锰酸钾制取氧气 （1）反应原理（文字表达式）：高锰酸钾 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气 （2）发生装置类型：固体加热型 （3）操作口诀（“查装定点收利息”）： 谐音 操作 说明 查 检查装置的气密性 实验前必须先检查，保证装置不漏气 装 将高锰酸钾固体装入试管中 装药后试管口放一团棉花 定 将试管固定在铁架台上 试管口略向下倾斜 点 点燃酒精灯，开始加热 先来回移动使受热均匀，再集中加热 收 收集氧气 待连续均匀气泡冒出时再收集 利 先将导管移出水槽 防止水倒吸炸裂试管 息 熄灭酒精灯，停止加热 最后熄灭酒精灯 （4）注意事项： 试管口放一团棉花——防止高锰酸钾粉末随气流进入导管，造成导管堵塞或污染水槽。 试管口略向下倾斜——防止加热时产生的冷凝水倒流至试管底部，导致试管受热不均而炸裂。 连续均匀气泡冒出时开始收集——先排出的气体中含有装置内的空气，过早收集会使氧气不纯。 实验结束时先移导管，后熄灯——防止水槽中的水倒吸入热的试管，导致试管炸裂。 6. 实验室制取气体的一般思路 确定反应原理 → 选择发生装置 → 选择收集装置 → 气体检验与验满 （一）课堂导入 问题一：空气中含有丰富的氧气，为什么还需要专门制取氧气？ 【想一想】同学们，我们周围的空气里明明就含有约21%的氧气，为什么医院给患者供氧、登山运动员背氧气瓶、钢铁厂炼钢还需要专门制取氧气呢？ 【学生回答】（1）因为空气不纯，里面有氮气、二氧化碳等，很多场景需要高纯度的氧气。 （2）工业上需要大量的氧气，直接从空气里取不方便。 （3）把氧气分离出来压缩储存，方便随时使用。 【教师总结】空气中虽然含有氧气，但存在三个问题：①空气中氧气不纯净；②不同场景需求不同；③方便使用和运输。因此需要专门制取氧气。 问题二：有哪些获取氧气的方法呢？ 【想一想】根据氧气的来源，我们可以从哪两类原料中获得氧气？ 【学生回答】（1）从空气中分离氧气——适合工业大规模生产。 （2）从含氧元素的化合物中制取氧气——适合实验室少量制备。 【教师总结】获取氧气主要有两条途径： 途径一：从空气中分离氧气——原料：空气（廉价、取之不尽），适合工业大规模生产。 途径二：从含氧元素的化合物中制取氧气——原料：过氧化氢（H₂O₂）、高锰酸钾（KMnO₄）、氯酸钾（KClO₃）、水（H₂O） 等，适合实验室少量制备。 （二）工业获取氧气的方法 温故知新：粗盐提纯实验 【想一想】同学们，在分离混合物之前，我们先回顾一个熟悉的实验——粗盐提纯。 【教师提问】粗盐的主要成分是什么？含有什么杂质？ 【学生回答】粗盐的主要成分是氯化钠（NaCl），含有泥沙等难溶性杂质。 【教师提问】我们是如何将氯化钠与泥沙分离的？核心思路是什么？ 【学生回答】利用氯化钠易溶于水、泥沙难溶于水的溶解性差异——加水溶解→过滤分离→蒸发得到精盐。 【教师总结】非常好！我们来提炼一下混合物分离的通用方法： 两种物质混在一起 → 找到它们的性质差异 → 利用这种差异设计分离方案 → 实现分离 【教师追问】粗盐提纯利用的是溶解性差异。那现在我们要分离空气中的氮气和氧气，应该找什么性质的差异呢？带着这个问题，我们进入工业制氧的学习。 问题三：如何分离空气中的氮气与氧气呢？ 【想一想】工业上要从空气中获取氧气，核心问题就是——如何把空气中的氮气和氧气分离开？运用刚才总结的混合物分离思路： 两种物质（N₂和O₂）混在一起 → 找到它们的性质差异 → 利用差异设计分离方案 → 实现分离 【教师提问】请观察氮气和氧气的性质对比表，找出最明显的性质差异： 性质 氮气(N₂) 氧气(O₂) 是否构成差异 能否用于分离 颜色 无色 无色 无差异 ✗ 不能 气味 无味 无味 无差异 ✗ 不能 密度 1.25 g/L 1.429 g/L 有差异（但较小） 较难利用 沸点 -196℃ -183℃ 差异明显！ 可以利用 溶解性 难溶于水 不易溶于水 差异不大 不易利用 【学生回答】氮气和氧气最明显的性质差异是沸点不同！ 【教师总结】沸点差异就是我们分离氮气和氧气的“突破口”。 问题四：如何利用沸点差异，将氮气与氧气分离开呢？ 【观看视频】《工业制氧气——分离液态空气法》 【想一想】工业上分离液态空气的步骤是什么？升温时哪种气体先汽化？变化类型属于什么？ 【学生回答】（1）步骤：净化空气→降温加压使空气变成液态→缓慢升温分离。 （2）升温时氮气先汽化，因为氮气的沸点（-196℃）比氧气的沸点（-183℃）低。 （3）属于物理变化，因为没有新物质生成。 【教师总结】 工业制氧方法：分离液态空气法 原理：利用液氮（沸点-196℃）和液氧（沸点-183℃）的沸点不同，升温时氮气先汽化。 变化类型：物理变化（无新物质生成） 产物：混合物（含少量稀有气体等杂质） 优缺点：原料廉价、易得，可大规模生产；但需消耗大量能量。 【例1】分离液态空气制取氧气。 （1）液态空气汽化时首先分离出氮气，原理是 。 （2）此分离空气法属于物理变化，判断的依据是 。 【答案】（1）沸点低于沸点（合理即可） （2）没有新物质生成（或分子的种类没有变化） 【解析】（1）工业制氧是利用氧气和氮气的沸点不同，在低温条件下加压，使空气转变为液态空气，然后升温，由于液态氮的沸点比液态氧的沸点低，氮气首先从液态空气中分离出来，剩下的主要是液态氧。 （2）工业上采用分离液态空气的方法制取氧气，没有新物质生成，属于物理变化。 【变式】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。 （三）过氧化氢在二氧化锰存在下的分解 【过渡】同学们，刚才我们学习了工业上如何从空气中分离氧气——利用氮气和氧气沸点不同，通过分离液态空气法大规模生产氧气。但是，工业制氧需要大型设备和大量能源，适合工厂大规模生产。 【教师提问】那如果我们在实验室里只需要几瓶氧气做实验，能不能也用分离液态空气法呢？ 【学生回答】不能！实验室没有大型设备，无法将空气变成液态。 【教师追问】对！那我们实验室里该怎么制取少量氧气呢？ 【教师讲解】在实验室中，我们可以利用某些含有氧元素的物质，在一定条件下发生化学反应来制备氧气。 （呈现课件图片：水、过氧化氢、高锰酸钾、氯酸钾 → 一定条件 → 氧气） 【教师提问】请同学们观察这四种物质，它们有什么共同特点？ 【学生回答】它们都含有氧元素！ 【教师总结】实验室制氧的思路就是——利用含有氧元素的物质，在一定条件下发生化学反应，将氧元素转化为氧气。 【教师讲解】我们来看这四种含氧物质在特定条件下都能产生氧气： 物质 化学式 反应条件 生成物 水 H₂O 通电 氢气 + 氧气 过氧化氢 H₂O₂ 二氧化锰催化（常温） 水 + 氧气 高锰酸钾 KMnO₄ 加热 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气 氯酸钾 KClO₃ 加热（二氧化锰催化） 氯化钾 + 氧气 【教师强调】其中，分解过氧化氢和加热高锰酸钾是实验室最常用的两种方法。今天我们就来重点学习这两种方法。 实验探究：过氧化氢在二氧化锰存在下的分解 【操作步骤】 （1）用量筒量取5 mL 5%的过氧化氢溶液，加入试管中，将带火星的木条伸入试管。观察并记录实验现象。 （2）向上述试管中加入少量二氧化锰，然后将带火星的木条伸入试管。观察并记录实验现象。 （3）待反应停止后，向试管中重新加入过氧化氢溶液，再次将带火星的木条伸入试管。观察并记录实验现象。 【观看视频】《过氧化氢在二氧化锰存在下的分解》 【现象记录】 实验编号 现象 原因 实验(1) 带火星的木条不复燃 常温下，过氧化氢溶液分解缓慢，放出氧气的量很少，不足以使带火星的木条复燃 实验(2) 加入少量二氧化锰后，产生大量气泡，带火星的木条复燃 二氧化锰加快了过氧化氢的分解，快速产生大量氧气，氧气有助燃性，使带火星的木条复燃 实验(3) 重新加入过氧化氢溶液后，继续产生大量气泡，带火星的木条再次复燃 过氧化氢被消耗，二氧化锰未被消耗，继续加入过氧化氢溶液后反应继续进行，快速产生的大量氧气使带火星的木条再次复燃 【想一想】实验(1)中带火星的木条不复燃，说明什么？ 【学生回答】常温下过氧化氢分解很慢，产生的氧气量很少。 【想一想】实验(2)中加入二氧化锰后带火星的木条复燃，说明什么？ 【学生回答】二氧化锰加快了过氧化氢的分解，快速产生了大量氧气。 【想一想】实验(3)中重新加入过氧化氢溶液后带火星的木条再次复燃，说明二氧化锰有什么特点？ 【学生回答】二氧化锰没有被消耗，还能继续发挥作用。 问题五：二氧化锰在反应中起什么作用呢？ 【教师总结】像二氧化锰这样，在化学反应中能够改变化学反应的速率，而本身的质量和化学性质在化学反应前后均不发生变化的物质，叫做催化剂。催化剂在化学反应中所起的作用叫做催化作用。 【教师强调】催化剂的特点——“一变二不变”： 特点 具体含义 一变 改变反应速率（能加快或减慢） 二不变 质量不变（反应前后本身的质量不变） 化学性质不变（反应前后的化学性质不变） 【教师强调】催化剂不是反应物，也不是生成物；催化剂不改变生成物的质量。 问题六：如何制取并收集一瓶氧气？ 【教师讲解】过氧化氢制取氧气的实验装置如图所示（固液不加热型）。 【反应原理】文字表达式：过氧化氢 → 水 + 氧气 【想一想】过氧化氢是液体，二氧化锰是固体。这种“液体+固体”在常温下反应的装置，称之为什么类型？ 【学生回答】固液不加热型。 问题七：如何将玻璃导管、橡胶塞、乳胶管等各实验仪器连接起来？ 【教师讲解】仪器连接有三个关键操作： （1）把玻璃管插入橡胶塞：将玻璃管一端用水润湿，然后转动插入——润湿起润滑作用，防止玻璃管折断或橡胶塞破损。 （2）在玻璃管上套上乳胶管：玻璃管一端用水润湿，转动套入——保证连接紧密，防止漏气。 （3）用橡胶塞塞住试管：旋转塞入——使仪器均匀受力、紧密贴合，保证装置气密性良好。 【教师强调】两个关键词——“润湿”和“转动”。 问题八：如何检查装置的气密性？ 【想一想】检查装置气密性的操作步骤是什么？如果装置气密性良好，会观察到什么现象？ 【学生回答】步骤：①将导管末端浸入盛有水的水槽中（液面下约1-2cm）；②用手心紧握试管外壁；③观察导管口是否有气泡冒出；④松开手，观察导管内是否形成一段水柱。 气密性良好时：握紧试管时导管口有气泡冒出；松开手后导管内形成一段水柱。 【教师总结】“冒气泡→形成水柱”——这是气密性良好的标志！ 【教师强调】检查装置气密性一定要在加入药品之前进行！ 问题九：如何收集一瓶氧气？依据是什么？ 【想一想】氧气的密度比空气大还是小？氧气易溶于水吗？根据这两个性质，氧气可以用哪些方法收集？ 【学生回答】氧气密度比空气略大，不易溶于水。可以用排水法（不易溶于水）和向上排空气法（密度比空气大）。 【教师总结】 方法 适用条件 依据 优点 排水法 气体难溶或微溶于水，且不与水反应 O₂不易溶于水 收集的气体纯度高 向上排空气法 气体密度大于空气，且不与空气反应 O₂密度>空气 收集的气体较干燥 向下排空气法 气体密度小于空气 ✗ 不适用 — 问题十：如何证明氧气已收集满（验满）呢？ 【想一想】排水法和向上排空气法分别怎么判断氧气已经收集满？ 【学生回答】（1）排水法：观察到集气瓶中的水被排光，瓶口有大气泡向外冒出。 （2）向上排空气法：将带火星的木条放在集气瓶口处，若木条复燃，则证明已收集满。 【教师强调】验满和检验是不同的概念——验满在瓶口操作，判断是否收集满；检验在瓶内操作，判断是否是氧气。 【例2】用H2O2溶液和MnO2来制氧气，为了证明MnO2的催化作用，甲同学通过以下装置来进行实验探究： 图1中加入amLH2O2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bgMnO2，如图3所示，此时观察到的现象是 ，说明MnO2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MnO2是催化剂。 【答案】带火星的木条不复燃 带火星的木条复燃 加快H2O2溶液反应速率 干燥 【解析】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MnO2具有能加快H2O2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bg，甲同学认为MnO2是催化剂； 【变式】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MnO2，其他条件相同，可探究MnO2对H2O2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H2O2浓度和MnO2，变量不唯一，不能探究MnO2对H2O2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H2O2浓度，其他条件相同，可探究H2O2浓度对H2O2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MnO2对H2O2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H2O2分解速率的影响，则对比实验甲、丙和丁，可探究MnO2和温度对H2O2分解速率影响的程度，说法正确，符合题意。 故选：D。 （四）加热高锰酸钾制取氧气 实验探究：加热高锰酸钾制取氧气 【观看视频】《加热高锰酸钾制取氧气》 【教师讲解】操作口诀——“查装定点收利息”： 谐音 操作 说明 查 检查装置的气密性 实验前必须先检查，保证装置不漏气 装 将高锰酸钾固体装入试管中 装药后试管口放一团棉花 定 将试管固定在铁架台上 试管口略向下倾斜 点 点燃酒精灯，开始加热 先来回移动使受热均匀，再集中加热 收 收集氧气 待连续均匀气泡冒出时再收集 利 先将导管移出水槽 防止水倒吸炸裂试管 息 熄灭酒精灯，停止加热 最后熄灭酒精灯 【反应原理】文字表达式：高锰酸钾 → 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气（条件：加热） 问题十一：试管口为什么要放一团棉花？ 【想一想】高锰酸钾制氧的装置中，试管口有什么特别的地方？为什么要这样做？ 【学生回答】试管口放了一团棉花——防止高锰酸钾粉末随气流进入导管，造成导管堵塞或污染水槽。 【教师强调】过氧化氢制氧不需要放棉花；高锰酸钾制氧必须放棉花。 问题十二：为什么试管口要略向下倾斜？ 【想一想】试管口略向上倾斜会有什么后果？ 【学生回答】加热时产生的水蒸气会在试管口冷凝成水珠。如果试管口向上，冷凝水会流回试管底部，热的试管遇到冷水会炸裂。 【教师总结】“试管口略向下倾斜”是加热固体药品时的通用原则——防止冷凝水倒流炸裂试管。 问题十三：什么时候开始收集气体？ 【想一想】刚开始加热时导管口就有气泡冒出，这些气泡是氧气吗？什么时候才能开始收集？ 【学生回答】刚开始冒出的是试管内的空气，不是氧气。要等到导管口出现连续、均匀的气泡时再开始收集。 【教师总结】“连续、均匀”是关键——说明装置内的空气已排尽，冒出的气体主要是氧气。 问题十四：实验结束时，为什么要先将导管移出水槽，再熄灭酒精灯？ 【想一想】实验结束时，应该先移导管还是先熄灭酒精灯？如果顺序反了会怎样？ 【学生回答】应该先移导管，再熄灭酒精灯。如果先熄灯，水槽中的水会倒吸入热的试管，导致试管炸裂。 【教师总结】顺序绝对不能颠倒——“先移后熄”！ 问题十五：实验室制取气体需要遵循怎样的思路和方法？ 【想一想】请从“反应原理、发生装置、收集装置、检验与验满”四个角度总结实验室制取气体的通用思路。 【学生回答】（1）确定反应原理——选择原料易得、反应安全、速率适中的反应。 （2）选择发生装置——看反应物的状态（固体还是液体）和反应条件（是否需要加热）。 （3）选择收集装置——看气体的密度（比空气大还是小）和溶解性（是否溶于水）。 （4）检验与验满——利用气体的特征性质。 【教师总结】实验室制取气体的一般思路： 确定反应原理 → 选择发生装置 → 选择收集装置 → 气体检验与验满 两种制氧方法的对比： 比较项目 过氧化氢+MnO₂ 加热KMnO₄ 反应物状态 液体(+固体) 固体 反应条件 常温 加热 催化剂 有（MnO₂作催化剂） 无（MnO₂是生成物） 发生装置类型 固液不加热型 固体加热型 【例3】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。 【变式】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。 1．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。 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。 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。 4．如图是我们学过的四种制取氧气途径，以下说法不正确的是 A．途径①是比较符合环保、安全要求的方法 B．途径①②可以用二氧化锰作催化剂 C．途径②③反应属于化合反应 D．途径④发生物理变化 【答案】C 【解析】A、途径①是过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解制取氧气，该反应不需要加热，产物是水和氧气，对环境无污染，比较符合环保、安全要求，选项说法正确，不符合题意； B、途径①过氧化氢分解可用二氧化锰作催化剂，加快反应速率；途径②氯酸钾分解也可用二氧化锰作催化剂，选项说法正确，不符合题意； C、途径②氯酸钾分解生成氯化钾和氧气，是一种物质生成两种物质的反应，属于分解反应，不是化合反应；途径③高锰酸钾分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，同样是分解反应，不是化合反应，选项说法不正确，符合题意； D、途径④是分离液态空气制取氧气，利用空气中各成分沸点不同，通过控制温度使液态氮先汽化分离出来，剩下的主要是液态氧，该过程中没有新物质生成，发生的是物理变化，选项说法正确，不符合题意。 故选C。 5．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．塞棉花可防止空气进入试管 B．加热时要塞紧橡胶塞防止漏气 C．实验中用了向下排空气法收集氧气 D．将燃着的本条放在集气瓶口检验氧气是否集满 【答案】B 【解析】A、塞棉花是为了防止固体粉末进入试管，错误； B、加热时要塞紧橡胶塞防止漏气，否则无法收集气体，正确； C、氧气密度比空气大，实验中用了向上排空气法收集氧气，错误； D、将带火星的本条放在集气瓶口检验氧气是否集满，错误。 故选：B。 一、混合物分离的通用思路 两种物质混在一起 → 找到它们的性质差异 → 利用差异设计分离方案 → 实现分离 二、工业获取氧气——分离液态空气法 1.原理：利用液氮（-196℃）和液氧（-183℃）沸点不同，升温时氮气先汽化。 2.变化类型：物理变化（无新物质生成）。 3.产物：混合物。 4.优缺点：原料廉价、易得，可大规模生产；但需消耗大量能量。 三、过氧化氢在二氧化锰存在下的分解 1.反应原理：过氧化氢 水 + 氧气 2.发生装置：固液不加热型 3.催化剂：“一变二不变”——改变反应速率；质量不变、化学性质不变。 4.收集方法：排水法（纯度高）或向上排空气法（较干燥）。 5.验满：排水法——瓶口大气泡；向上排空气法——带火星木条放瓶口复燃。 四、加热高锰酸钾制取氧气 1.反应原理：高锰酸钾 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气 2.发生装置：固体加热型 3.操作口诀：“查装定点收利息” 4.注意事项： ★ 试管口放棉花——防止粉末进入导管。 ★ 试管口略向下倾斜——防止冷凝水倒流炸裂试管。 ★ 连续均匀气泡时开始收集——排尽空气。 ★ 先移导管后熄灯——防止水倒吸炸裂试管。 五、实验室制取气体的一般思路 确定反应原理 → 选择发生装置 → 选择收集装置 → 气体检验与验满 考点01 氧气的工业制法 1．工业上制取氧气主要有下列步骤： （1）从步骤②可以得出氮气的沸点比氧气的沸点 （选填“高”或“低”）。 （2）用 可以区分空气、氧气和二氧化碳。 【答案】（1）低 （2）燃着的木条 【解析】（1）工业制取氧气是利用液态氮和液态氧沸点的不同，通过分离液态空气的方法制取；步骤②中，先蒸发出氮气，剩下液态氧，说明氮气先达到沸点变为气态逸出，所以氮气的沸点比氧气的沸点低； （2）氧气能支持燃烧，二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧，空气含有氧气等多种成分。 可以用燃着的木条区分空气、氧气和二氧化碳。将燃着的木条分别伸入三种气体中： 如果木条燃烧更旺，该气体是氧气； 如果木条正常燃烧，该气体是空气； 如果木条熄灭，该气体是二氧化碳。 2．尿素是种植农作物的主要化肥，如图是生产尿素的流程图，图中以空气（经过除尘、除二氧化碳、除水）为原料生产尿素（部分生成物已省略），请回答有关问题： （1）步骤①利用各组分的 不同进行分离，从分子角度分析该变化是物理变化的原因是 。 （2）①液态空气分离后可得到氧气，氧气属于 （填标号）。 a.混合物  b.纯净物   c.单质   d.化合物 ②氧气具有助燃性，写出铁丝在氧气中燃烧的文字表达式 。 （3）该生产流程中可以循环利用的物质是 。 （4）氮气和氢气在合成塔中利用高温高压条件下反应生成氨气，写出此反应的文字表达式 ，此反应的基本类型是 。 【答案】（1） 沸点 分子的种类没有发生改变 （2） bc 铁+氧气四氧化三铁 （3）氮气、氢气 （4） 化合反应 【解析】（1）步骤①分离液态空气法是利用氮气和氧气的沸点不同，将二者进行分离，从分子角度分析该变化的过程中分子的种类没有发生改变，故该变化是物理变化。 （2）①氧气是由氧气一种物质组成的，氧气属于纯净物，氧气是由氧元素一种元素组成的纯净物，属于单质，故填：bc。 ②铁和氧气在点燃条件下反应生成四氧化三铁，该反应的文字表达式为铁+氧气四氧化三铁。 （3）氮气和氢气既是生成物，又是上一步反应的反应物，可以循环利用。 （4）氮气和氢气在高温高压条件下反应生成氨气，该反应的文字表达式为N2+H2NH3，该反应的反应物为两种，生成物为一种，符合“多变一”的特点，属于化合反应。 3．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。 考点02 氧气的实验室制法——高锰酸钾（或氯酸钾）制取氧气 4．在实验室用高锰酸钾分解制取并收集氧气的实验中，不需要使用的实验仪器是 A．酒精灯 B．长颈漏斗 C．试管 D．集气瓶 【答案】B 【解析】A、实验室用高锰酸钾分解制取氧气，反应条件是加热，酒精灯用于提供加热条件，是需要的仪器，A 不符合题意； B、长颈漏斗一般用于固-液不加热型反应装置中添加液体试剂。高锰酸钾制取氧气是固体加热型反应，不需要用长颈漏斗添加试剂，B 符合题意； C、试管可作为高锰酸钾受热分解的反应容器，是该实验需要的仪器，C 不符合题意； D、集气瓶用于收集产生的氧气，是收集氧气时必需的仪器，D 不符合题意。 故选B。 5．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。 6．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。 7．某学习小组完成“实验活动：氧气的实验室制取与性质"进行了研讨，请你参与完成下面的问题。 （1）实验室利用高锰酸钾制取氧气，选用装置A进行该实验时。需要进行的改进是 。若用E装置装满水后收集氧气，气体应从 端进入(填“a”或“b”)。 （2）化学兴趣小组进行制取氧气的实验研究。他们加热高锰酸钾，先后用两种方法各收集三瓶氧气，分别测定了收集到的氧气浓度。数据如表。 收集方法 向上排空气法 排水集气法 氧气浓度% 79.6 79.7 79.9 90.0 89.8 89.3 氧气平均浓度% 79.7 89.7 ①用排水法收集氧气时，以观察到 为氧气集满的标准。 A．集气瓶中无水 B．集气瓶口有气泡胃出 C．集气瓶中有气泡冒出 ②以上两种方法中，用 法收集到的氧气更纯。 ③不考虑操作因素，排水集气法获得的氧气体积分数不能达到100%的主要原因是 。 （3）二氧化碳是一种无色无味味的气体，密度比空气大，可溶于水。实验室常用块状石灰石和稀盐酸液体混合物来制得。实验室制取二氧化碳应选用上图中 (填序号)装置作为发生装置。 【答案】（1） 试管口放一团棉花 b （2） B 排水 氧气中混有少量水蒸气 （3）B 【解析】（1）实验室利用高锰酸钾制取氧气，选用装置A进行该实验时，需要进行的改进是试管口应放一团棉花，防止加热时试管中的粉末状物质进入导管，故填试管口放一团棉花； 氧气的密度小于水，且氧气不易溶于水，用E装置装满水后收集氧气，气体应从短管，即b端进入，故填b。 （2）①用排水集气法收集氧气时，以观察到集气瓶口有气泡冒出时为氧气集满的标准，故填B。 ②根据表中数据对比，排水集气法收集到的氧气纯度更高，故填排水。 ③不考虑操作因素时，排水集气法得到的氧气体积分数无法达到100％的主要原因是氧气中混有少量的水蒸气，故填氧气中混有少量水蒸气。 （3）实验室用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳，是固液常温反应，应选用固液常温发生装置，即B装置，故填B。 考点03 氧气的实验室制法——过氧化氢制取氧气 8．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。 9．下列示意图分别是实验室氧气制备、收集、验满、验证性质的操作，其中不正确的是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】A、图示装置为固液常温型发生装置，可用于实验室分解过氧化氢溶液制取氧气，长颈漏斗应插入液面以下进行液封，防止气体沿长颈漏斗逸出，图示操作正确，不符合题意； B、氧气密度比空气略大，可采用向上排空气法收集，图示操作正确，不符合题意； C、氧气的验满：将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃，说明氧气已收集满，图示操作正确，不符合题意； D、做铁丝在氧气中燃烧的实验时，为防止高温熔融物溅落炸裂瓶底，应在集气瓶底部放少量水或铺一层细沙，图示操作错误，符合题意。 故选：D。 10．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。 11．化学兴趣小组的同学为了比较氧化铜和二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果。用如图所示的装置先后进行了两次实验。 （1）实验1：取10mL、4%过氧化氢溶液与0.2g粉末状二氧化锰反应。 实验2：取10mL、4%过氧化氢溶液与 g粉末状氧化铜反应。 （2）在检查装置的气密性后， （填“快速”或“缓慢”）推动注射器活塞，分别将过氧化氢溶液一次性注入盛有催化剂的小试管中。 （3）依据 ，得出结论：二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果比氧化铜好。 （4）写出氧化铜作为催化剂加速过氧化氢分解的符号表达式 。 （5）实验过程中发现U形管内右侧液面上升，原因是该反应 （填“放热”或“吸热”）。 【答案】（1）0.2 （2）快速 （3）相同时间内用二氧化锰作催化剂的反应比用氧化铜作催化剂的反应收集的氧气体积较大 （4） （5）放热 【解析】（1）根据实验目的：比较氧化铜和二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果可知，需作对比实验，根据控制变量唯一的原则，在保证其它条件相同时，不同催化剂对反应速度的影响，因此实验2：取10mL、4%过氧化氢溶液与0.2g粉末状氧化铜反应； （2）开始实验时注入双氧水的方法是快速推注射器活塞，防止反应放热且生成气体，试管内气压过大，注射器液体压不进去。故在检查装置的气密性后，快速推动注射器活塞，分别将过氧化氢溶液一次性注入盛有催化剂的小试管中； （3）要比较两种催化剂的催化效果，主要比较相同时间内收集的氧气体积，相同时间收集的氧气体积越大，说明催化效果越好；依据相同时间内用二氧化锰比用氧化铜作催化剂的反应收集的氧气体积大，可得出结论：二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果比氧化铜好； （4）过氧化氢在氧化铜催化作用下分解生成水和氧气，反应的符号表达式为； （5）实验过程中发现U形管内右侧液面上升，说明具支试管内气压增大，原因是该反应是放热反应。 12．学校化学兴趣小组知道二氧化锰作过氧化氢的催化剂后，在想探究其它一些物质如氧化铝(Al2O3)是否也可作过氧化氢分解的催化剂。请你一起参与他们的探究过程，并填写下列空白。 【提出问题】氧化铝能不能作过氧化氢分解的催化剂呢？ 【作出猜想】氧化铝能作过氧化氢分解的催化剂。 【实验验证】 （1） 实验步骤 实验现象 实验结论 实验一    有少量气泡，木条不复燃 常温下过氧化氢溶液分解速率很慢 实验二 在装有过氧化氢溶液的试管中加入少量氧化铝，然后将带火星的木条伸入试管中 氧化铝可以加快过氧化氢的分解速率 【讨论与反思】 （2）经过讨论，有的同学认为只有上述两个论据，不能证明氧化铝能作过氧化氢分解的催化剂，还要补充一个探究实验，探究 。 【实验步骤】 （3）①准确称量氧化铝(少量)的质量；②完成实验二；③待反应结束，将实验二试管里的物质进行过滤，洗涤，干燥， ；④对比反应前后氧化铝的质量。 【交流讨论】 如果氧化铝在反应前后质量不变，则说明氧化铝可以作过氧化氢分解的催化剂。 【提出新的问题】 （4）但小华同学认为，要证明猜想，上述三个实验还不足够，还需要再增加一个探究实验：探究 ；请写出具体操作及现象 。 【答案】（1） 将带火星的木条伸入装有氧化氢溶液的试管中 有较多气泡产生，木条复燃 （2）氧化铝在反应前后质量是否改变 （3）称量 （4） 氧化铝的化学性质是否改变 取回收得到的固体于试管中，加入过氧化氢溶液，深入到火星的木条，木条复燃 【解析】（1）常温下过氧化氢溶液分解速率很慢，说明过氧化氢中没有加入催化剂，故实验一的实验步骤是将带火星的木条伸入装有氧化氢溶液的试管中；实验二结论是氧化铝可以加快过氧化氢的分解速率，故实验的现象是有较多气泡产生，木条复燃； （2）根据实验步骤，对比反应前后氧化铝的质量，可知故还要补充一个探究实验来探究氧化铝在反应前后质量是否改变； （3）待反应结束，将实验二试管里的物质进行过滤，洗涤，干燥，称量，然后对比反应前后氧化铝的质量； （4）催化剂在化学反应前后的质量和化学性质不变，故要证明猜想，上述三个实验还不足够，还需要再增加一个探究实验来探究氧化铝的化学性质是否改变，具体操作是取回收得到的固体于试管中，加入过氧化氢溶液，深入到火星的木条，现象是木条复燃； 13．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。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.3 氧气和二氧化碳的制备 第1课时 氧气的制备 1.通过了解工业分离氧气的方法与原理，能说出该方法的原料、步骤和依据的原理，形成“物质的性质决定分离提纯方法”的基本观念。 2.通过过氧化氢分解制取氧气、加热高锰酸钾制取氧气的实验，能初步学会实验室制取氧气的装置搭建、操作步骤和注意事项，能用文字表达式表示反应的原理，体验科学探究的基本过程，提升实验操作与观察分析能力。 3.通过了解膜分离、分子筛等制氧新技术，能认识化学科学与技术进步对社会发展的推动作用，增强学习化学的兴趣和创新意识。 重点：制取氧气的反应原理、装置与操作要点。 难点：初步建立实验室制取气体的一般思路。 1. 为什么需要专门制取氧气 （1）空气中氧气____________——含有氮气、稀有气体、CO₂等多种成分，不能满足特定需求。 （2）不同场景需求不同——工业生产需大量氧气，医疗卫生需高纯度氧气，实验室只需少量氧气。 （3）方便使用和运输——将氧气分离出来压缩贮存，便于随时随地使用。 2. 工业获取氧气的方法——分离液态空气法 （1）原理：利用氮气和氧气的____________不同。液氮沸点为-196℃，液氧沸点为-183℃，升温时____________先汽化逸出，剩下的主要是____________。 （2）变化类型：____________变化（无新物质生成）。 （3）产物：____________（含少量稀有气体等杂质）。 （4）优缺点：原料____________、____________，可大规模生产；但需消耗大量____________（低温和高压）。 3. 催化剂 （1）定义：在化学反应中能够____________化学反应的速率，而本身的____________和化____________在化学反应前后均不发生变化 的物质。 （2）特点（“一变二不变”）： 特点 具体含义 一变 ____________ 二不变 ____________ ____________ （3）催化剂不是反应物，也不是生成物，且不改变生成物的质量。 4. 过氧化氢分解制取氧气 （1）反应原理（文字表达式）：____________ （2）发生装置类型：固液不加热型 （3）收集方法：排水法（氧气____________，收集的气体纯度高）或向上排空气法（氧气密度____________，收集的气体较干燥）。 （4）验满方法： 排水法：____________。 向上排空气法：____________。 5. 加热高锰酸钾制取氧气 （1）反应原理（文字表达式）：____________ （2）发生装置类型：固体加热型 （3）操作口诀（“查装定点收利息”）： 谐音 操作 说明 查 ____________ 实验前必须先检查，保证装置不漏气 装 ____________ 装药后试管口放一团棉花 定 ____________ 试管口略向下倾斜 点 ____________ 先来回移动使受热均匀，再集中加热 收 ____________ 待连续均匀气泡冒出时再收集 利 ____________ 防止水倒吸炸裂试管 息 ____________ 最后熄灭酒精灯 （4）注意事项： 试管口放____________——防止高锰酸钾粉末随气流进入导管，造成导管堵塞或污染水槽。 试管口____________——防止加热时产生的冷凝水倒流至试管底部，导致试管受热不均而炸裂。 ____________时开始收集——先排出的气体中含有装置内的空气，过早收集会使氧气不纯。 实验结束时先____________，后____________——防止水槽中的水倒吸入热的试管，导致试管炸裂。 6. 实验室制取气体的一般思路 确定____________ → 选择____________装置 → 选择____________装置 → 气体____________与____________ （一）课堂导入 问题一：空气中含有丰富的氧气，为什么还需要专门制取氧气？ 【想一想】同学们，我们周围的空气里明明就含有约21%的氧气，为什么医院给患者供氧、登山运动员背氧气瓶、钢铁厂炼钢还需要专门制取氧气呢？ 【学生回答】（1）因为空气____________，里面有氮气、二氧化碳等，很多场景需要高纯度的氧气。 （2）工业上需要大量的氧气，直接从空气里取不方便。 （3）把氧气分离出来压缩储存，方便随时使用。 【教师总结】空气中虽然含有氧气，但存在三个问题：①空气中氧气不纯净；②不同场景需求不同；③方便使用和运输。因此需要专门制取氧气。 问题二：有哪些获取氧气的方法呢？ 【想一想】根据氧气的来源，我们可以从哪两类原料中获得氧气？ 【学生回答】（1）从____________中分离氧气——适合工业大规模生产。 （2）从____________中制取氧气——适合实验室少量制备。 【教师总结】获取氧气主要有两条途径： 途径一：从空气中分离氧气——原料：空气（廉价、取之不尽），适合工业大规模生产。 途径二：从含氧元素的化合物中制取氧气——原料：过氧化氢（H₂O₂）、高锰酸钾（KMnO₄）、氯酸钾（KClO₃）、水（H₂O） 等，适合实验室少量制备。 （二）工业获取氧气的方法 温故知新：粗盐提纯实验 【想一想】同学们，在分离混合物之前，我们先回顾一个熟悉的实验——粗盐提纯。 【教师提问】粗盐的主要成分是什么？含有什么杂质？ 【学生回答】粗盐的主要成分是____________，含有____________等难溶性杂质。 【教师提问】我们是如何将氯化钠与泥沙分离的？核心思路是什么？ 【学生回答】利用氯化钠____________、泥沙____________的溶解性差异——加水____________→____________分离→____________得到精盐。 【教师总结】非常好！我们来提炼一下混合物分离的通用方法： 两种物质混在一起 → 找到它们的____________ → 利用这种差异设计分离方案 → 实现分离 【教师追问】粗盐提纯利用的是____________差异。那现在我们要分离空气中的氮气和氧气，应该找什么性质的差异呢？带着这个问题，我们进入工业制氧的学习。 问题三：如何分离空气中的氮气与氧气呢？ 【想一想】工业上要从空气中获取氧气，核心问题就是——如何把空气中的氮气和氧气分离开？运用刚才总结的混合物分离思路： 两种物质（N₂和O₂）混在一起 → 找到它们的性质差异 → 利用差异设计分离方案 → 实现分离 【教师提问】请观察氮气和氧气的性质对比表，找出最明显的性质差异： 性质 氮气(N₂) 氧气(O₂) 是否构成差异 能否用于分离 颜色 无色 无色 ____________ ____________ 气味 无味 无味 ____________ ____________ 密度 1.25 g/L 1.429 g/L ____________ ____________ 沸点 -196℃ -183℃ ____________ ____________ 溶解性 难溶于水 不易溶于水 ____________ ____________ 【学生回答】氮气和氧气最明显的性质差异是____________不同！ 【教师总结】沸点差异就是我们分离氮气和氧气的“突破口”。 问题四：如何利用沸点差异，将氮气与氧气分离开呢？ 【观看视频】《工业制氧气——分离液态空气法》 【想一想】工业上分离液态空气的步骤是什么？升温时哪种气体先汽化？变化类型属于什么？ 【学生回答】（1）步骤：净化空气→降温加压使空气变成液态→缓慢升温分离。 （2）升温时____________先汽化，因为氮气的沸点（-196℃）比氧气的沸点（-183℃）低。 （3）属于____________变化，因为没有新物质生成。 【教师总结】 工业制氧方法：分离液态空气法 原理：利用液氮（沸点-196℃）和液氧（沸点-183℃）的沸点不同，升温时氮气先汽化。 变化类型：物理变化（无新物质生成） 产物：混合物（含少量稀有气体等杂质） 优缺点：原料廉价、易得，可大规模生产；但需消耗大量能量。 【例1】分离液态空气制取氧气。 （1）液态空气汽化时首先分离出氮气，原理是 。 （2）此分离空气法属于物理变化，判断的依据是 。 ____________【变式】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”）。 （三）过氧化氢在二氧化锰存在下的分解 【过渡】同学们，刚才我们学习了工业上如何从空气中分离氧气——利用氮气和氧气沸点不同，通过分离液态空气法大规模生产氧气。但是，工业制氧需要大型设备和大量能源，适合工厂大规模生产。 【教师提问】那如果我们在实验室里只需要几瓶氧气做实验，能不能也用分离液态空气法呢？ 【学生回答】____________。 【教师追问】对！那我们实验室里该怎么制取少量氧气呢？ 【教师讲解】在实验室中，我们可以利用某些含有氧元素的物质，在一定条件下发生化学反应来制备氧气。 （呈现课件图片：水、过氧化氢、高锰酸钾、氯酸钾 → 一定条件 → 氧气） 【教师提问】请同学们观察这四种物质，它们有什么共同特点？ 【学生回答】____________！ 【教师总结】实验室制氧的思路就是——利用含有氧元素的物质，在一定条件下发生化学反应，将氧元素转化为氧气。 【教师讲解】我们来看这四种含氧物质在特定条件下都能产生氧气： 物质 化学式 反应条件 生成物 水 H₂O 通电 氢气 + 氧气 过氧化氢 H₂O₂ 二氧化锰催化（常温） 水 + 氧气 高锰酸钾 KMnO₄ 加热 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气 氯酸钾 KClO₃ 加热（二氧化锰催化） 氯化钾 + 氧气 【教师强调】其中，分解过氧化氢和加热高锰酸钾是实验室最常用的两种方法。今天我们就来重点学习这两种方法。 实验探究：过氧化氢在二氧化锰存在下的分解 【操作步骤】 （1）用量筒量取5 mL 5%的过氧化氢溶液，加入试管中，将带火星的木条伸入试管。观察并记录实验现象。 （2）向上述试管中加入少量二氧化锰，然后将带火星的木条伸入试管。观察并记录实验现象。 （3）待反应停止后，向试管中重新加入过氧化氢溶液，再次将带火星的木条伸入试管。观察并记录实验现象。 【观看视频】《过氧化氢在二氧化锰存在下的分解》 【现象记录】 实验编号 现象 原因 实验(1) 带火星的木条不复燃 常温下，过氧化氢溶液分解缓慢，放出氧气的量很少，不足以使带火星的木条复燃 实验(2) 加入少量二氧化锰后，产生大量气泡，带火星的木条复燃 二氧化锰加快了过氧化氢的分解，快速产生大量氧气，氧气有助燃性，使带火星的木条复燃 实验(3) 重新加入过氧化氢溶液后，继续产生大量气泡，带火星的木条再次复燃 过氧化氢被消耗，二氧化锰未被消耗，继续加入过氧化氢溶液后反应继续进行，快速产生的大量氧气使带火星的木条再次复燃 【想一想】实验(1)中带火星的木条不复燃，说明什么？ 【学生回答】____________。 【想一想】实验(2)中加入二氧化锰后带火星的木条复燃，说明什么？ 【学生回答】____________。 【想一想】实验(3)中重新加入过氧化氢溶液后带火星的木条再次复燃，说明二氧化锰有什么特点？ 【学生回答】____________。 问题五：二氧化锰在反应中起什么作用呢？ 【教师总结】像二氧化锰这样，在化学反应中能够改变化学反应的速率，而本身的质量和化学性质在化学反应前后均不发生变化的物质，叫做催化剂。催化剂在化学反应中所起的作用叫做催化作用。 【教师强调】催化剂的特点——“一变二不变”： 特点 具体含义 一变 ____________ 二不变 ____________ ____________ 【教师强调】催化剂不是反应物，也不是生成物；催化剂不改变生成物的质量。 问题六：如何制取并收集一瓶氧气？ 【教师讲解】过氧化氢制取氧气的实验装置如图所示（固液不加热型）。 【反应原理】文字表达式：____________ 【想一想】过氧化氢是液体，二氧化锰是固体。这种“液体+固体”在常温下反应的装置，称之为什么类型？ 【学生回答】____________。 问题七：如何将玻璃导管、橡胶塞、乳胶管等各实验仪器连接起来？ 【教师讲解】仪器连接有三个关键操作： （1）把玻璃管插入橡胶塞：将玻璃管一端用水润湿，然后转动插入——润湿起润滑作用，防止玻璃管折断或橡胶塞破损。 （2）在玻璃管上套上乳胶管：玻璃管一端用水润湿，转动套入——保证连接紧密，防止漏气。 （3）用橡胶塞塞住试管：旋转塞入——使仪器均匀受力、紧密贴合，保证装置气密性良好。 【教师强调】两个关键词——“润湿”和“转动”。 问题八：如何检查装置的气密性？ 【想一想】检查装置气密性的操作步骤是什么？如果装置气密性良好，会观察到什么现象？ 【学生回答】步骤：①将导管末端浸入盛有水的水槽中（液面下约1-2cm）；②用手心____________试管外壁；③观察导管口是否有____________冒出；④松开手，观察导管内是否形成一段____________。 气密性良好时：握紧试管时导管口有气泡冒出；松开手后导管内形成一段水柱。 【教师总结】“冒气泡→形成水柱”——这是气密性良好的标志！ 【教师强调】检查装置气密性一定要在加入药品之前进行！ 问题九：如何收集一瓶氧气？依据是什么？ 【想一想】氧气的密度比空气大还是小？氧气易溶于水吗？根据这两个性质，氧气可以用哪些方法收集？ 【学生回答】氧气密度比空气略大，不易溶于水。可以用____________法（不易溶于水）和____________法（密度比空气大）。 【教师总结】 方法 适用条件 依据 优点 排水法 ____________ O₂不易溶于水 收集的气体纯度高 向上排空气法 ____________ O₂密度>空气 收集的气体较干燥 向下排空气法 ____________ ✗ 不适用 — 问题十：如何证明氧气已收集满（验满）呢？ 【想一想】排水法和向上排空气法分别怎么判断氧气已经收集满？ 【学生回答】（1）排水法：____________。 （2）向上排空气法：____________。 【教师强调】验满和检验是不同的概念——验满在瓶口操作，判断是否收集满；检验在瓶内操作，判断是否是氧气。 【例2】用H2O2溶液和MnO2来制氧气，为了证明MnO2的催化作用，甲同学通过以下装置来进行实验探究： 图1中加入amLH2O2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bgMnO2，如图3所示，此时观察到的现象是 ，说明MnO2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MnO2是催化剂。 【变式】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 （四）加热高锰酸钾制取氧气 实验探究：加热高锰酸钾制取氧气 【观看视频】《加热高锰酸钾制取氧气》 【教师讲解】操作口诀——“查装定点收利息”： 谐音 操作 说明 查 ____________ 实验前必须先检查，保证装置不漏气 装 ____________ 装药后试管口放一团棉花 定 ____________ 试管口略向下倾斜 点 ____________ 先来回移动使受热均匀，再集中加热 收 ____________ 待连续均匀气泡冒出时再收集 利 ____________ 防止水倒吸炸裂试管 息 ____________ 最后熄灭酒精灯 【反应原理】文字表达式：高锰酸钾 → 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气（条件：加热） 问题十一：试管口为什么要放一团棉花？ 【想一想】高锰酸钾制氧的装置中，试管口有什么特别的地方？为什么要这样做？ 【学生回答】试管口放了一团棉花——____________。 【教师强调】过氧化氢制氧不需要放棉花；高锰酸钾制氧必须放棉花。 问题十二：为什么试管口要略向下倾斜？ 【想一想】试管口略向上倾斜会有什么后果？ 【学生回答】____________。 【教师总结】“试管口略向下倾斜”是加热固体药品时的通用原则——防止冷凝水倒流炸裂试管。 问题十三：什么时候开始收集气体？ 【想一想】刚开始加热时导管口就有气泡冒出，这些气泡是氧气吗？什么时候才能开始收集？ 【学生回答】____________。 【教师总结】“连续、均匀”是关键——说明装置内的空气已排尽，冒出的气体主要是氧气。 问题十四：实验结束时，为什么要先将导管移出水槽，再熄灭酒精灯？ 【想一想】实验结束时，应该先移导管还是先熄灭酒精灯？如果顺序反了会怎样？ 【学生回答】____________。 【教师总结】顺序绝对不能颠倒——“先移后熄”！ 问题十五：实验室制取气体需要遵循怎样的思路和方法？ 【想一想】请从“反应原理、发生装置、收集装置、检验与验满”四个角度总结实验室制取气体的通用思路。 【学生回答】（1）确定____________——选择原料易得、反应安全、速率适中的反应。 （2）选择____________装置——看反应物的状态（固体还是液体）和反应条件（是否需要加热）。 （3）选择____________装置——看气体的密度（比空气大还是小）和溶解性（是否溶于水）。 （4）____________与____________——利用气体的特征性质。 【教师总结】实验室制取气体的一般思路： 确定反应原理 → 选择发生装置 → 选择收集装置 → 气体检验与验满 两种制氧方法的对比： 比较项目 过氧化氢+MnO₂ 加热KMnO₄ 反应物状态 ____________ ____________ 反应条件 ____________ ____________ 催化剂 ____________ ____________ 发生装置类型 ____________ ____________ 【例3】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 【变式】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 1．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 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 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 4．如图是我们学过的四种制取氧气途径，以下说法不正确的是 A．途径①是比较符合环保、安全要求的方法 B．途径①②可以用二氧化锰作催化剂 C．途径②③反应属于化合反应 D．途径④发生物理变化 5．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．塞棉花可防止空气进入试管 B．加热时要塞紧橡胶塞防止漏气 C．实验中用了向下排空气法收集氧气 D．将燃着的本条放在集气瓶口检验氧气是否集满 一、混合物分离的通用思路 两种物质混在一起 → 找到它们的____________ → 利用差异设计分离方案 → 实现分离 二、工业获取氧气——分离液态空气法 1.原理：利用液氮（-196℃）和液氧（-183℃）____________不同，升温时____________先汽化。 2.变化类型：____________变化（无新物质生成）。 3.产物：混合物。 4.优缺点：原料廉价、易得，可大规模生产；但需消耗大量能量。 三、过氧化氢在二氧化锰存在下的分解 1.反应原理：____________ 2.发生装置：固液不加热型 3.催化剂：“一变二不变”——改变反应速率；____________不变、____________不变。 4.收集方法：____________（纯度高）或____________（较干燥）。 5.验满：排水法——____________；向上排空气法——____________。 四、加热高锰酸钾制取氧气 1.反应原理：____________ 2.发生装置：固体加热型 3.操作口诀：“查装定点收利息” 4.注意事项： ★ 试管口放____________——防止粉末进入导管。 ★ 试管口略____________——防止冷凝水倒流炸裂试管。 ★ ____________时开始收集——排尽空气。 ★ 先____________后____________——防止水倒吸炸裂试管。 五、实验室制取气体的一般思路 确定____________→ 选择____________装置 → 选择____________装置 → 气体____________与____________ 考点01 氧气的工业制法 1．工业上制取氧气主要有下列步骤： （1）从步骤②可以得出氮气的沸点比氧气的沸点 （选填“高”或“低”）。 （2）用 可以区分空气、氧气和二氧化碳。 2．尿素是种植农作物的主要化肥，如图是生产尿素的流程图，图中以空气（经过除尘、除二氧化碳、除水）为原料生产尿素（部分生成物已省略），请回答有关问题： （1）步骤①利用各组分的 不同进行分离，从分子角度分析该变化是物理变化的原因是 。 （2）①液态空气分离后可得到氧气，氧气属于 （填标号）。 a.混合物  b.纯净物   c.单质   d.化合物 ②氧气具有助燃性，写出铁丝在氧气中燃烧的文字表达式 。 （3）该生产流程中可以循环利用的物质是 。 （4）氮气和氢气在合成塔中利用高温高压条件下反应生成氨气，写出此反应的文字表达式 ，此反应的基本类型是 。 3．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． 考点02 氧气的实验室制法——高锰酸钾（或氯酸钾）制取氧气 4．在实验室用高锰酸钾分解制取并收集氧气的实验中，不需要使用的实验仪器是 A．酒精灯 B．长颈漏斗 C．试管 D．集气瓶 5．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 6．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 7．某学习小组完成“实验活动：氧气的实验室制取与性质"进行了研讨，请你参与完成下面的问题。 （1）实验室利用高锰酸钾制取氧气，选用装置A进行该实验时。需要进行的改进是 。若用E装置装满水后收集氧气，气体应从 端进入(填“a”或“b”)。 （2）化学兴趣小组进行制取氧气的实验研究。他们加热高锰酸钾，先后用两种方法各收集三瓶氧气，分别测定了收集到的氧气浓度。数据如表。 收集方法 向上排空气法 排水集气法 氧气浓度% 79.6 79.7 79.9 90.0 89.8 89.3 氧气平均浓度% 79.7 89.7 ①用排水法收集氧气时，以观察到 为氧气集满的标准。 A．集气瓶中无水 B．集气瓶口有气泡胃出 C．集气瓶中有气泡冒出 ②以上两种方法中，用 法收集到的氧气更纯。 ③不考虑操作因素，排水集气法获得的氧气体积分数不能达到100%的主要原因是 。 （3）二氧化碳是一种无色无味味的气体，密度比空气大，可溶于水。实验室常用块状石灰石和稀盐酸液体混合物来制得。实验室制取二氧化碳应选用上图中 (填序号)装置作为发生装置。 考点03 氧气的实验室制法——过氧化氢制取氧气 8．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 9．下列示意图分别是实验室氧气制备、收集、验满、验证性质的操作，其中不正确的是 A． B． C． D． 10．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。 11．化学兴趣小组的同学为了比较氧化铜和二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果。用如图所示的装置先后进行了两次实验。 （1）实验1：取10mL、4%过氧化氢溶液与0.2g粉末状二氧化锰反应。 实验2：取10mL、4%过氧化氢溶液与 g粉末状氧化铜反应。 （2）在检查装置的气密性后， （填“快速”或“缓慢”）推动注射器活塞，分别将过氧化氢溶液一次性注入盛有催化剂的小试管中。 （3）依据 ，得出结论：二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果比氧化铜好。 （4）写出氧化铜作为催化剂加速过氧化氢分解的符号表达式 。 （5）实验过程中发现U形管内右侧液面上升，原因是该反应 （填“放热”或“吸热”）。 12．学校化学兴趣小组知道二氧化锰作过氧化氢的催化剂后，在想探究其它一些物质如氧化铝(Al2O3)是否也可作过氧化氢分解的催化剂。请你一起参与他们的探究过程，并填写下列空白。 【提出问题】氧化铝能不能作过氧化氢分解的催化剂呢？ 【作出猜想】氧化铝能作过氧化氢分解的催化剂。 【实验验证】 （1） 实验步骤 实验现象 实验结论 实验一    有少量气泡，木条不复燃 常温下过氧化氢溶液分解速率很慢 实验二 在装有过氧化氢溶液的试管中加入少量氧化铝，然后将带火星的木条伸入试管中 氧化铝可以加快过氧化氢的分解速率 【讨论与反思】 （2）经过讨论，有的同学认为只有上述两个论据，不能证明氧化铝能作过氧化氢分解的催化剂，还要补充一个探究实验，探究 。 【实验步骤】 （3）①准确称量氧化铝(少量)的质量；②完成实验二；③待反应结束，将实验二试管里的物质进行过滤，洗涤，干燥， ；④对比反应前后氧化铝的质量。 【交流讨论】 如果氧化铝在反应前后质量不变，则说明氧化铝可以作过氧化氢分解的催化剂。 【提出新的问题】 （4）但小华同学认为，要证明猜想，上述三个实验还不足够，还需要再增加一个探究实验：探究 ；请写出具体操作及现象 。 13．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。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $