2.3 氧气的制备（知识清单）化学新教材沪教版九年级上册

该初中化学知识清单系统梳理了氧气制备的知识体系。从空气中分离氧气的物理方法（分离液态空气、膜分离、分子筛）出发，过渡到实验室化学制备（过氧化氢分解、加热高锰酸钾、氯酸钾与二氧化锰），进而深入理解催化剂的“一变两不变”及验证方法。 知识链路按物理制备到化学制备再到催化剂原理递进，实验步骤含装置要点、操作规范及易错提醒。通过对比物理与化学变化培养科学思维，实验探究环节强化科学探究与实践能力，帮助学生构建完整的氧气制备认知框架。

第二章 空气与水资源 第三节 氧气的制备 一、从空气中分离出氧气 分离液态空气法 原理：利用液态氧气和液态氮气的沸点不同。该方法是物理变化。 具体过程:首先将空气净化除去杂质等，然后在高压低温的条件下，使空气液化，控制温度蒸发液态氮气，沸点较低的氮气先蒸发出来，余下的便是沸点较高的淡蓝色液态氧气，将其加压贮存在钢瓶中备用即可 膜分离制氧（物理变化） 指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过特定薄膜时，实现选择性分离的技术。 分子筛制氧（物理变化） 分子筛是一种具有均匀微孔结构的材料，有很强的吸附能力，能把不同的分子分离开，起到“筛分"分子的作用，故称为分子筛。分子筛制氧机是利用分子筛特殊的吸附能力和解吸技术，加压时吸附空气中的氮气、二氧化碳气体，将未被吸收的氧气收集起来，经过净化处理后即成为高纯度的氧气。 二、利用化学反应制备氧气 观察思考：过氧化氢分解制备氧气 基础实验：加热高锰酸钾制氧气 学以致用：加热氯酸钾和二氧化锰的固体制氧气 实验药品 过氧化氢溶液（主要成分H2O2）和二氧化锰（黑色粉末 MnO2） 高锰酸钾（暗紫色固体） 氯酸钾（白色固体）与二氧化锰（黑色粉末） 实验原理 文字表达式为过氧化氢水+氧气 ，符号表达式为H2O2 2H2O+O2 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KMnO4 K2MnO4+MnO2 + O2 文字表达式：氯酸钾氯化钾+氧气；符号表达式：KClO3 KCl + O2 实验装置 实验步骤 ①检查装置的气密性：连接装置后，塞紧橡皮塞。先关闭分液漏斗活塞，再将导管的末端放入水中，双手紧握锥形瓶，若导管口有气泡冒出，松开手后导管中形成一段水柱，说明装置气密性良好。 ②装药品：利用图示的实验装置，将少量的二氧化锰加入锥形瓶中，再将适量的双氧水（ 约 5% 的过氧化氢溶液 ）装入分液漏斗，将双氧水滴入锥形瓶中，观察实验现象。 ③收集气体：收集一瓶气体，将带火星的木条伸入集气瓶中，观察实验现象；待气体不再产生时，再滴加适量的双氧水至锥形瓶中，观察实验现象。 步骤：查、装、定、点、收、离、熄 ① 连接仪器并检查装置气密性：先将导管一端放入水中，后用手紧握试管外壁，若导管口有气泡冒出，说明气密性良好。 ② 装入药品：药品要平铺，增大受热面积。同时试管口放置一小团棉花，目的是防止高锰酸钾粉末进入导管造成堵塞或污染水槽。 ③ 固定装置：自下而上，从左到右的顺序。导气管只要稍露出橡皮塞的目的是便于气体的导出。试管口略向下倾斜的目的是防止冷凝水倒流，使试管破裂。 ④ 点燃酒精灯加热：先预热，再用外焰对准药品所在部位集中加热目的是防止受热不均匀使试管破裂。 ⑤ 收集气体 导管口气泡连续均匀冒出时开始收集，集气瓶口有较大气泡冒出时，说明已经收集满，在水下盖好玻璃片取出正放 ⑥将导管撤离出水槽 ⑦ 熄灭酒精灯 收集方法 排水法：氧气不易溶于水。 若用排水法收集气体，当气泡连续均匀冒出时开始收集（原因是开始排出的气体是空气，会使得收集的氧气不纯）；当集气瓶口有大量气泡往外冒时，表明氧气已集满，在水下用玻璃片磨砂面盖住瓶口，移出水槽，将集气瓶正放在桌面上。 向上排空法：氧气密度比空气大。 向上排空气法：若用向上排空气法收集气体，收集时导管应伸入集气瓶底部（目的是为了排尽瓶内空气），验满时，将带火星的木条放在集气瓶口，若复燃，则氧气已集满。 检验和验满 检验：将带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，说明是氧气。 验满： a. 排水法：当集气瓶口有大气泡冒出时，证明已满。 b. 向上排空气法：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明已满。 三、催化剂和催化作用 1．催化剂概念 在化学反应中,能改变其他物质的化学反应的速率，而本身的质量和化学性质, 在反应前后都没有变化的物质叫催化剂（又叫触媒）。催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用 2．催化剂特点 （1）“一变，两不变”，即能改变化学反应的速率（加快或减慢），本身的质量和化学性质不变。 （2）“针对性”，即催化剂针对某个化学反应来说，才有意义。例如，不能笼统地说：二氧化锰是催化剂，或者催化剂是二氧化锰等；而应该表达为：二氧化锰是过氧化氢（或氯酸钾）分解的催化剂。 （3）“多样性”，即某个化学反应的催化剂可能有多种。例如，在过氧化氢分解的反应中，二氧化锰、红砖粉末、土豆片、沸石、硫酸铜溶液等都可作催化剂。 而催化作用是指催化剂在化学反应中所起作用（即能改变化学反应的速率）。它包括加快和减慢化学反应的速率两种情况。 3．对催化剂的理解 （1）催化剂不能改变生成物的质量 （2）催化剂不是反应物也不是生成物（写在反应条件上） （3）一种催化剂只针对某一反应，不同的反应，催化剂可能相同，某一反应的催化剂可能不只一种 4．证明某物质是催化剂（同时满足即为催化剂）： （1）证明是否改变反应速率：相同条件下，加或者不加药品对比实验； （2）证明质量是否改变：实验前称量一次，实验后分离出来再称量一次； （3）证明化学性质是否改变：将分离出来的物质再进行（1）中的操作，观察是否还能改变反应速率。 5．影响某反应的反应速率的因素 反应物浓度、反应温度、反应物接触面积、是否有催化剂、催化剂种类、催化剂质量等。 【易错提醒】①催化剂不能改变生成物的质量；②催化剂不是反应物也不是生成物（写在反应条件上）；③一种催化剂只针对某一反应，不同的反应，催化剂可能相同，某一反应的催化剂可能不只一种。 一、从空气中分离出氧气 1. 分离液态空气法利用液态氮（沸点-196℃）和液态氧（沸点-183℃）的沸点不同，控制温度使沸点较低的氮气先蒸发出来，余下液态氧；过程中没有新物质生成，属于物理变化；氧气加压贮存在淡蓝色钢瓶中。膜分离制氧、分子筛制氧也属于物理变化。 二、利用化学反应制备氧气 2. 实验室两种制法都是分解反应，符号表达式分别为：H2O2H2O+O2；KMnO4K2MnO4+MnO2+O2；两种方法中二氧化锰分别是生成物和催化剂，作用不同，不能混淆。 3. 加热高锰酸钾制氧气的注意要点：试管口放一小团棉花（防止高锰酸钾粉末进入导管）；试管口略向下倾斜（防止冷凝水倒流使试管破裂）；先预热再集中加热；实验结束先把导管移出水面、再熄灭酒精灯（防止水倒吸使试管炸裂）。 4. 排水法收集氧气要待导管口气泡连续均匀冒出时再收集（开始排出的是装置内的空气）；收集的氧气不纯的可能原因：收集过早、集气瓶未装满水等。 5. 检验与验满的区别：检验是把带火星的木条伸入集气瓶内，复燃则是氧气；验满是把带火星的木条放在集气瓶口，复燃则已集满；排水法验满看集气瓶口有大气泡冒出。 三、催化剂和催化作用 6. 催化剂"一变两不变"：能改变化学反应速率（加快或减慢），本身的质量和化学性质在反应前后都不变；催化剂不能改变生成物的质量，也不是反应物或生成物，要写在反应条件上。 7. 催化剂具有针对性，必须指明具体反应，如"二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂"，不能笼统说"二氧化锰是催化剂"；同一反应可能有多种催化剂，不同反应的催化剂也可能相同。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 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装入药品：药品要平铺，增大受热面积。同时试管口放置一小团棉花，目的是防止高锰酸钾粉末进入导管造成堵塞或污染水槽。 ③ 固定装置：自下而上，从左到右的顺序。导气管只要稍露出橡皮塞的目的是便于气体的导出。试管口略向下倾斜的目的是防止冷凝水倒流，使试管破裂。 ④ 点燃酒精灯加热：先预热，再用外焰对准药品所在部位集中加热目的是防止受热不均匀使试管破裂。 ⑤ 收集气体 导管口气泡连续均匀冒出时开始收集，集气瓶口有较大气泡冒出时，说明已经收集满，在水下盖好玻璃片取出正放 ⑥将导管撤离出水槽 ⑦ 熄灭酒精灯 收集方法 排水法：氧气不易溶于。 若用排水法收集气体，当气泡连续均匀冒出时开始收集（原因是开始排出的气体是空气，会使得收集的氧气不纯）；当集气瓶口有大量气泡往外冒时，表明氧气已集满，在水下用玻璃片磨砂面盖住瓶口，移出水槽，将集气瓶正放在桌面上。 向上排空法：氧气密度比空气。 向上排空气法：若用向上排空气法收集气体，收集时导管应伸入集气瓶底部（目的是为了排尽瓶内空气），验满时，将带火星的木条放在集气瓶口，若复燃，则氧气已集满。 检验和验满 检验：将带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，说明是氧气。 验满： a. 排水法：当集气瓶口有大气泡冒出时，证明已满。 b. 向上排空气法：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明已满。 三、催化剂和催化作用 1．催化剂概念 在化学反应中,能改变其他物质的化学反应的速率，而本身的质量和化学性质, 在反应前后都没有变化的物质叫催化剂（又叫触媒）。催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用 2．催化剂特点 （1）“一变，两不变”，即能改变化学反应的速率（加快或减慢），本身的质量和化学性质不变。 （2）“针对性”，即催化剂针对某个化学反应来说，才有意义。例如，不能笼统地说：二氧化锰是催化剂，或者催化剂是二氧化锰等；而应该表达为：二氧化锰是过氧化氢（或氯酸钾）分解的催化剂。 （3）“多样性”，即某个化学反应的催化剂可能有多种。例如，在过氧化氢分解的反应中，二氧化锰、红砖粉末、土豆片、沸石、硫酸铜溶液等都可作催化剂。 而催化作用是指催化剂在化学反应中所起作用（即能改变化学反应的速率）。它包括加快和减慢化学反应的速率两种情况。 3．对催化剂的理解 （1）催化剂不能改变生成物的质量 （2）催化剂不是反应物也不是生成物（写在反应条件上） （3）一种催化剂只针对某一反应，不同的反应，催化剂可能相同，某一反应的催化剂可能不只一种 4．证明某物质是催化剂（同时满足即为催化剂）： （1）证明是否改变反应速率：相同条件下，加或者不加药品对比实验； （2）证明质量是否改变：实验前称量一次，实验后分离出来再称量一次； （3）证明化学性质是否改变：将分离出来的物质再进行（1）中的操作，观察是否还能改变反应速率。 5．影响某反应的反应速率的因素 反应物浓度、反应温度、反应物接触面积、是否有催化剂、催化剂种类、催化剂质量等。 【易错提醒】①催化剂不能改变生成物的质量；②催化剂不是反应物也不是生成物（写在反应条件上）；③一种催化剂只针对某一反应，不同的反应，催化剂可能相同，某一反应的催化剂可能不只一种。 一、从空气中分离出氧气 1. 分离液态空气法利用液态氮（沸点-196℃）和液态氧（沸点-183℃）的沸点不同，控制温度使沸点较低的氮气先蒸发出来，余下液态氧；过程中没有新物质生成，属于物理变化；氧气加压贮存在淡蓝色钢瓶中。膜分离制氧、分子筛制氧也属于物理变化。 二、利用化学反应制备氧气 2. 实验室两种制法都是分解反应，符号表达式分别为：H2O2H2O+O2；KMnO4K2MnO4+MnO2+O2；两种方法中二氧化锰分别是生成物和催化剂，作用不同，不能混淆。 3. 加热高锰酸钾制氧气的注意要点：试管口放一小团棉花（防止高锰酸钾粉末进入导管）；试管口略向下倾斜（防止冷凝水倒流使试管破裂）；先预热再集中加热；实验结束先把导管移出水面、再熄灭酒精灯（防止水倒吸使试管炸裂）。 4. 排水法收集氧气要待导管口气泡连续均匀冒出时再收集（开始排出的是装置内的空气）；收集的氧气不纯的可能原因：收集过早、集气瓶未装满水等。 5. 检验与验满的区别：检验是把带火星的木条伸入集气瓶内，复燃则是氧气；验满是把带火星的木条放在集气瓶口，复燃则已集满；排水法验满看集气瓶口有大气泡冒出。 三、催化剂和催化作用 6. 催化剂"一变两不变"：能改变化学反应速率（加快或减慢），本身的质量和化学性质在反应前后都不变；催化剂不能改变生成物的质量，也不是反应物或生成物，要写在反应条件上。 7. 催化剂具有针对性，必须指明具体反应，如"二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂"，不能笼统说"二氧化锰是催化剂"；同一反应可能有多种催化剂，不同反应的催化剂也可能相同。 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