第二单元 课题3 第2课时 实验室制取氧气 氧气的工业制法-【通成学典】2026-2027学年九年级上册化学拔尖特训(人教版·新教材)

拔尖特训·化学（人教版）九年级上 第2课时实验室制取氧气 氧气的工业制法 边一阶·基础通关 融通新授知识，夯实双基 1.[2025梅州丰顺质检]下列有关用高锰酸钾制取氧气的实验操作中，正确的是 () 盖上 玻璃片 今带有火星 的木条 理 A.检查气密性 B.移出集气瓶 C.氧气验满 D.存放氧气 2.进行“氧气的实验室制取与性质”实验时，某同学制得的氧气不纯。你认为可能的原因是() A.用排水法收集氧气时，集气瓶先装满水 B.用排水法收集氧气时，收集满后，在水下盖上玻璃片 C.用排水法收集氧气时，导管口刚冒出气泡，立即收集 D.用向上排空气法收集氧气时，导管伸入集气瓶的底部 3.工业上制取氧气的流程如图所示。已知液态氧的沸点是一183℃，液态氮的沸点是一196℃。 [警苗帝的解款药约 操作1 氮气 充入氧气钢瓶 (第3题图) (1)操作1的名称是蒸发，要将氨气与氧气分离，则温度应控制在 (填范围)。 (2)如果将燃着的木条置于盛满液态空气的容器口，那么观察到的现象是木条 (填“熄灭”或“燃烧得更旺”)。 (3)工业制氧气属于 (填“物理”或“化学”)变化。 (4)储存在蓝色钢瓶中的“工业液氧”是 (填“纯净物”或“混合物”)。 扫二阶·素能攀升 强化运用能力：提升素能 4.[2024遂宁期中]某兴趣小组的同学发现某市售高锰酸钾试剂的纯度高达99.5%，含水量可忽略 不计。小组同学设计了直立型装置来制取氧气，并与传统型装置进行比较（如图所示）。分别放 入5g高锰酸钾，用同一酒精灯分别加热，每组进行五次实验后取平均值记录在下表中，关于此实 验，下列说法中错误的是 () 装置类型 收集一瓶气体 反应生成 棉花 所需时间 氧气的总体积 直立型 39.3s 552mL 直立型 传统型 传统型 52.2s 456mL (第4题图) A.直立型装置不需要放棉花的原因是冷凝水不会回流 B.直立型装置比传统型装置效率更高 C.用排水法收集氧气，选用直立型装置进行实验，结束后应先将导管从水槽中移出 D.传统型装置反应生成氧气的总体积小，是因为部分高锰酸钾被吹到试管口，未发生分解 20 第二单元空气和氧气 5.[2025贵阳期中]某化学兴趣小组用如图所示的装置来制取干燥的氧气，并测定产生氧气的体积， 装置气密性均良好，燃烧匙可以上下移动。下列说法中，正确的是 () A.将装置甲分别与装置乙、丙、丁连接，均能达到实验目的 B.实验中，只需将装有二氧化锰的燃烧匙向上提，使其离开过氧化氢溶液，反应即可停止 C.若用装置丙收集氧气，可将带有火星的木条伸入瓶中验满 D.若用装置丁测量生成氧气的体积，集气瓶上方原有的空气对测量结果无影响 干燥管 雷一▣ 燃烧匙 A C 过氧 D →D 化氢 二氧化锰 (2 B 溶液露 E (第5题图) (第6题图) 6.[2025日照段考]A~H这八种常见物质有如图所示的反应关系或转化关系，反应条件均已略去， 其中A是暗紫色固体，D为黑色粉末，E为液体混合物，通常状况下F为无色液体。请回答下列 问题： (1)写出物质C的名称： 。 (2)物质D在反应②中所起的作用是 (3)若反应③火焰呈蓝紫色，则反应③的文字表达式是 ,在 该实验过程中，集气瓶底部的水的作用是 (4)若G是一种金属，H是一种黑色固体，则反应③的文字表达式是 ,实验时集气瓶底部的水 (填“能”或“不能”)用细沙代替。 三阶·思维拓展 深度探究创新，拓展思维▲ 7.[2024珠海期中]现有如图甲所示的实验装置，结合该图回答下列问题： ① ②u (第？题图甲) (1)写出图甲中标号仪器的名称：① ;② ;③ (2)实验室若用分解过氧化氢溶液的方法来制取氧气，则可选用的发生装置为 (填字 母)；若用F装置装满水来收集氧气，则氧气应该从 (填“a”或“b”)端通入。 (3)若用加热高锰酸钾的方法制取氧气，则可选用的发生和收集装置组合为 (填字母)。 (4)查阅资料得知：氨气是一种无色、有刺激性气味的气体，密度比空气的小，极易溶于水，其水溶 液称为氨水。实验室用加热氯化铵和氢氧化钙两种固体混合物的方法来制备氨气，则实验室制 取氨气的装置组合可以选用 (填字母)。 (5)若用图乙所示的方法收集氧气：图I的集气瓶中装有 空气 占集气瓶容积80%的水，用排水法收集氧气后，集气瓶中占集气瓶容积 80%的水 占集气瓶容积 仍留有占集气瓶容积15%的水（如图Ⅱ所示），图Ⅱ集气 15%的水 瓶内气体中氧气的体积分数约为 (结果精确至 (第7题图乙) 0.1%,空气中氧气的体积分数约为21%)。 ●“答案与解析”见P10 21方法归纳 某物质是否为某反应催化剂的确定 探究某种物质是否为某反应的催化剂，首先要通过 实验证明该物质能否增大（或减小）该反应的化学反应 速率，其次要分别通过实验验证反应前后该物质的质量 和化学性质有无改变。能增大（或减小）其他物质的化 学反应速率，且其本身质量和化学性质在化学反应前后 都没有改变的物质才是该反应的催化剂」 第2课时实验室制取氧气氧气的工业制法 1.C高锰酸钾制氧气时应选择固体加热型发生装置，不 需要用长颈漏斗，且图示检查装置气密性的方法中长颈漏 斗与外界相通，没有形成密闭体系，A错误：用排水法收集 氧气时，当观察到集气瓶口有大气泡向外冒出时，应先在 水面下用玻璃片盖上集气瓶，再将集气瓶移出水面，B错 误：氧气具有助燃性，氧气验满时应将带有火星的木条放 在集气瓶口，若观察到木条复燃，证明氧气已集满，C正确； 氧气的密度比空气大，收集满氧气的集气瓶应瓶口向上放 置于桌面上，且瓶口用玻璃片盖住，D错误。 2.C用排水法收集氧气时，导管口刚冒出气泡就开始收 集，会使收集的氧气中含有原试管内的空气，从而导致制 得的氧气不纯 3.(1)一196℃-183℃(2)熄灭(3)物理 (4)混合物 〔解析)(1)液氧的沸点是一183℃，液氮的沸点是 一196℃，操作1的名称是蒸发，要达到将氮气与氧气分离 的目的，温度应控制的范围为一196℃~一183℃。(2)由 于液氮的沸点低于液氧的沸点，因此氮气首先汽化，氮气 不支持燃烧，如果将燃着的木条置于盛满液态空气的容器 口，那么观察到的现象是木条熄灭。(3)工业制氧气的过 程中没有新物质生成，属于物理变化。(4)储存在蓝色钢 瓶中的“工业液氧”中含有液氧、液态稀有气体等多种物 质，属于混合物。 4.A试管中棉花的作用为防止加热时粉末状物质进入 导管，堵塞导管，直立型装置中试管直立，粉末不易进人 导管中，与冷凝水回流无关，A错误；由表格中收集一瓶 气体所需时间可知，直立型装置比传统型装置效率更高， B正确；用排水法收集氧气，选用直立型装置进行实验，结 束后应先将导管从水槽中移出，以防水槽中的水倒吸，使 试管炸裂，C正确；在传统型装置中，由于部分高锰酸钾粉 末被吹到了试管口，未发生分解，因此反应生成氧气的总 体积小，D正确。 5.D制取干燥的氧气，并测定产生氧气的体积，应该将装 置甲与装置丁连接，A错误：没有二氧化锰时，过氧化氢仍 然能够分解生成水和氧气，只是反应速率慢一些，B错误； 若用装置丙收集氧气，验满的方法是把带有火星的木条放 在集气瓶口，若带有火星的木条复燃，则说明已经收集满， C错误；若用装置丁测量生成氧气的体积，集气瓶上方原有 的空气对测量结果无影响，则排入量简中的水的体积即为 收集的氧气体积，D正确。 6.()锰酸钾(2)催化作用(3)硫+氧气点然二氧化 硫 吸收二氧化硫，防止空气污染(4)铁十氧气点燃四 氧化三铁能 〔解析)有A~H八种常见物质，D为黑色粉末，E为液体 混合物，通常状况下F为无色液体，反应②前后都有D,则 D为反应的催化剂，反应为过氧化氢在二氧化锰作催化剂 的条件下分解，生成水和氧气，则E为过氧化氢溶液，F为 水，B为氧气，D为二氧化锰；A是暗紫色固体，能生成氧 气和二氧化锰，高锰酸钾加热分解生成锰酸钾、二氧化锰 和氧气，故A为高锰酸钾，C为锰酸钾。(1)由分析可知， C为锰酸钾。(2)D为二氧化锰，反应②为过氧化氢在二 氧化锰作催化剂的条件下分解产生水和氧气，二氧化锰 是反应的催化剂，起催化作用。(3)若反应③火焰呈蓝紫 色，则为硫在氧气中燃烧，硫在氧气中燃烧产生蓝紫色火 焰，生成二氧化硫，文字表达式为硫十氧气点燃二氧化硫： 二氧化硫有毒，集气瓶底部放水，能吸收二氧化硫，防止 其污染空气。(4)若G是一种金属，H是一种黑色固体， 则该反应为铁在氧气中燃烧生成黑色固体四氧化三铁， 反应的文字表达式是铁+氧气点燃四氧化三铁：实验时集 气瓶底部的水是为了防止生成的高温熔融物溅落炸裂瓶 底，能用细沙代替。 7.(1)①铁架台②水槽③集气瓶(2)Aa (3)BD(或BE;或BF)(4)BC(或BF)(5)81.4% 〔解析)(1)题图甲中标号仪器的名称：①为铁架台；②为 水槽；③为集气瓶。(2)发生装置是由反应物状态和是否 需要加热决定的。过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件 下常温分解，故选固液常温型发生装置A;氧气密度比水的 小且不易溶于水，若用装置F装满水来收集氧气，则氧气 应该从a端通人。(3)加热高锰酸钾制取氧气要用固体加 热型发生装置，故选B;氧气密度比空气的大且不易溶于 水，收集装置可选D,E或F。(4)实验室用加热氯化铵和 氢氧化钙两种固体混合物的方法来制备氨气，发生装置选 用固体加热型装置B:氨气密度比空气的小，极易溶于水， 收集装置选用C或F。(5)设集气瓶的容积为V,开始时 集气瓶中装有占集气瓶容积80%的水，此时集气瓶中装有 占集气瓶容积20%的空气，则其中含有空气的体积为 0.2V,含有水的体积为0.8V;用排水法收集氧气后，集气 瓶中仍留有占集气瓶容积15%的水，现有水的体积为 0.15V,则此时其中含有的气体总体积为0.85V,排水收集 氧气的体积为0.65V,故此时气体中氧气的体积分数为 0.2V×21%+0.65y×100%≈81.4%。 0.85V 专题特训三有关催化剂的探究 1.B实验甲和乙中除了过氧化氢溶液的浓度不同外， 其他条件均相同，可探究HO2溶液浓度对HO2分解 速率的影响，A说法正确。实验乙和丁中二氧化锰的量 不同，过氧化氢溶液的浓度也不同，不能进行对比，B说 法错误。实验甲和丙中除了温度不同外，其他条件均相 同，可探究温度对HO2分解速率的影响，C说法正确。 对比实验甲和丁，可探究MnO2对HO2分解速率的影 响；对比实验甲和丙，可探究温度对H2O2分解速率的 影响，D说法正确 2.(1)B(2)复燃0.2g(3)证明反应前后氧化铜的 化学性质不变(4)a、c(或b、d)(5)催化剂能改变反 应速率，但不能改变生成物质量，则最终生成氧气的质量 相同，体积相同 〔解析)(2)氧气能使带火星的木条复燃，则步骤③中可 观察到带火星的木条复燃。结论为氧化铜是过氧化氢分 解反应的催化剂，反应前后氧化铜的质量不变，则步骤⑥ 中，氧化铜的质量仍为0.2g。(3)将烘干后的氧化铜再 加入过氧化氢溶液中，可证明反应前后氧化铜的化学性 质不变。(4)若想比较催化剂种类能影响反应速率，既可 比较产生等体积的氧气所需时间长短，也可比较相同时 间产生氧气的体积多少，则可比较a、c点或b、d点。 (5)催化剂能改变反应速率，但不能改变生成物的质量， 则最终生成氧气的质量相同，体积相同，故完全反应后两 个装置内压强相同。 专题特训四氧气的性质及制取 1,A鱼类能在水中生活，只能说明水中溶解有一定量的 氧气，但实际上氧气是不易溶于水的，并非易溶于水，A错 误。氧气能供给呼吸，而潜水过程中人需要氧气来维持呼 吸，所以氧气可用于潜水，B正确。将氧气通过低温加压可 变为液氧，液氧呈淡蓝色，C正确。氧化反应是物质与氧发 生的化学反应：自然界中发生的燃烧是物质与氧气发生的 剧烈氧化反应；动植物的呼吸、金属的锈蚀是物质与氧气 发生的缓慢氧化反应，它们都属于氧化反应，D正确 2.C纳米铁粉和氧气反应生成四氧化三铁，该反应由两 种物质生成一种物质，属于化合反应，A正确。铁燃烧时放 出大量的热，温度较高，锥形瓶中的水可防止生成的高温 熔融物溅落炸裂瓶底，B正确。纳米铁粉燃烧是剧烈的氧 化反应，而缓慢氧化是进行得很慢，甚至不容易被察觉的 氧化反应，所以纳米铁粉燃烧不是缓慢氧化，C错误。纳米 铁粉燃烧放热，使装置内气体受热膨胀，气球变大；反应结 束后，温度降低，且氧气被消耗，装置内压强减小，气球又变 小，所以可观察到气球先变大后又变小，D正确。 3.C将导管伸入液面以下，双手紧握U形管，由于A管 口与装置外相通，因此无论装置是否严密，导管口都无气 泡冒出，无法检查装置气密性，A错误：步骤1中，硫粉熔化 是状态改变，没有新物质生成，属于物理变化，B错误：实验 结束后，停止加热，继续通气体，一段时间后再把导管移出 液面，防止残留在U形管内的二氧化硫逸出污染空气， C正确；由于A管口与外界相通，因此实验结束后可先熄 灭酒精灯，不会出现冷水倒流，D错误。 4(1)二氧化硫四氧化三铁(2)红磷十氧气点袋五氧 化二磷属于(3)化合(4)活泼 〔解析)(1)硫和氧气在点燃条件下反应生成的X是二氧 化硫：铁和氧气在点燃条件下反应生成的Z是四氧化三 铁。(2)反应④为红磷和氧气在点燃条件下反应生成五氧 化二礴，该反应的文字表达式为红磷十氧气点五氧化二 磷，该反应是物质与氧气发生的反应，属于氧化反应。 (3)反应③为铁和氧气在点燃条件下反应生成四氧化三 铁，该反应符合“多变一”的特点，属于化合反应。(4)由图 可知，氧气可以与多种物质发生反应，所以氧气的化学性 质比较活泼。 5.D检查装置气密性时，要先将导管的另一端伸入水中， 后用手握住试管，A项错误；先检查装置气密性，后装人试 剂，B项错误；开始排出的气体为装置内的空气，实验时，要 先点燃酒精灯，待气泡连续、均匀冒出时再将导管伸人集 气瓶中，C项错误；气体收集完毕后，应先将导管移出水面， 后熄灭酒精灯，以防止水槽中的水倒吸进入热的试管中而 造成试管炸裂，D项正确 6.D实验甲、乙中，唯一的不同点是实验乙将生成的氧气 用冰水共存物对气体进行了冷却，由实验甲中木条未复 燃，而实验乙中的木条复燃对比可知，甲中未复燃是因为