3.3 氧气和二氧化碳的制备（知识清单）化学新教材沪科版五四学制八年级全一册

专题3 空气、氧气、二氧化碳 课题 3 氧气和二氧化碳的制备 一、氧气的制备 1．选择制备氧气方法的依据：对氧气需求量的不同。 工业 需求量大 从空气中获得氧气 实验室 需求量小 从某些含氧元素的物质中获得氧气 2．工业制备氧气 （1）考虑因素：原料是否易得、成本是否低廉、能否大量生产以及对环境的影响等 （2）方法：分离液态空气法 （3）原理：利用液态氧和液态氮的沸点不同。 （4）过程：在低温和高压条件下，使空气转变为液态再蒸发。液态氮的沸点比液态氧的沸点低，氮气先蒸发出来，余下主要是液态氧。 （5）氧气贮存：通常将氧气压缩贮存在蓝色的钢瓶中。 3．实验室制备氧气 （1）仪器的连接和装置气密性检查 连接仪器 玻璃管一端用水湿润，转动插入胶皮管或橡胶塞； 橡胶塞旋转塞入试管（或锥形瓶和烧瓶） 检查装置气密性 先将导管的一端浸入水中，再用手握紧试管，一段时间后导管口冒出气泡，松手，导管口形成一段水柱，则装置气密性良好。 （2）实验室制备氧气的三种方法 方法 加热高锰酸钾或氯酸钾 分解过氧化氢 试剂 高锰酸钾：暗紫色固体 氯酸钾：白色固体 过氧化氢溶液：无色 二氧化锰：黑色粉末） 表达式 文字 高锰酸钾锰酸钾＋二氧化锰＋氧气二氧化锰 加热 氯酸钾 氯化钾 +氧气 过氧化氢水＋氧气 符号 KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2↑MnO2 △ KClO3 KCl + O2↑ H2O2 H2O + O2↑ 发生装置 固体加热型： 固液不加热型： 试管口有玻璃棉 试管口没有玻璃棉 收集装置 排水法：收集的气体较纯净，但不干燥 向上排空气法：收集的气体较干燥，但不纯净 检验 将带火星的木条伸入集气瓶内，如果带火星的木条复燃，说明是氧气 检验 验满 验满 将带火星的木条放在集气瓶口，如果带火星的木条复燃，说明氧气已集满 （3）加热高锰酸钾制取氧气的操作步骤 ①查：连接仪器装置，检查装置的气密性； ②装：在试管中加入少量高锰酸钾，并在试管口放一团玻璃棉； ③定：以从下到上、从左到右的顺序搭建装置，将试管固定在铁架台上； ④点：点燃酒精灯加热试管；（来回移动预热，后集中加热高锰酸钾）； ⑤收：待导管口出现稳定气流后，将导管伸入集气瓶，用排水法收集氧气； ⑥移：集气瓶中水全部排出后，用毛玻璃片盖住瓶口，取出集气瓶放于桌面，将导管移出水槽（防止水倒吸进热的试管，使试管炸裂）； ⑦熄：熄灭酒精灯。 （4）气体收集方法 4．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。 （2）特点：“一变两不变”，改变其他物质的化学反应速率；本身的质量和化学性质不变。 （3）催化作用：催化剂在化学反应中所起的作用叫作催化作用 （4）证明某物质是催化剂的实验设计 ①设计对照实验，证明该物质可以加快化学反应速率； ②反应结束后分离固体，干燥称量，质量与反应前相等； ③回收固体再次参与实验，依旧可以加快反应，化学性质不变。 二、二氧化碳的制备 1.实验室制备二氧化碳 试剂 块状石灰石（或大理石）和稀盐酸 试剂选择原则 含有碳元素和氧元素的物质。 不选其他试剂的原因 （1）不用稀H2SO4的原因：生成的CaSO4微溶于水，会覆盖在石灰石（或大理石）表面，阻止反应的进行。 （2）不用浓盐酸的原因：浓盐酸易挥发，挥发出的氯化氢（HCl）气体混入生成的CO2中，使制得的气体不纯。 （3）不能用纯的碳酸钙或碳酸钠反应的原因：反应速率太快，不易控制。 原理 文字表达式：碳酸钙+盐酸→氯化钙+水+二氧化碳 符号表达式：CaCO3 + HCl→CaCl2 + H2O+ CO2 发生装置 固液不加热型装置 （反应物为固体和液体，不需要加热） 收集方法 向上排空气法 （二氧化碳能溶于水且能与水反应，密度比空气大） 检验 将制得的气体通入澄清石灰水，若澄清石灰水变浑浊，则证明是二氧化碳。 检验 验满 验满 用燃着的木条，放在集气瓶口，木条熄灭，证明二氧化碳气体已经收集满。 2.工业制备二氧化碳：高温煅烧石灰石， CaCO3高温CaO+CO2↑ 三、实验室制备气体的思路 实验室制备气体的一般思路：确定反应原理→选择发生装置和收集装置等。 1.确定反应原理 （1）在实验室条件下（如常温、加热、使用催化剂等)，选择试剂、通过什么反应来制取这种气体。 （2）确定原理时，需要综合考虑反应速率大小，产生的气体是否易于收集、是否纯净，实验操作是否简单、安全，实验过程是否会产生污染，以及试剂的价格等因素。 2.确定发生装置 选择依据：反应物的状态（固、液、气）；反应条件（是否加热） 发生装置 固体加热型 固液常温型 适用实验 高锰酸钾制O2 氯酸钾制O2 过氧化氢溶液制O2 大理石和稀盐酸制CO2 装置 （2）收集装置 选择依据：气体的溶解性；气体的密度 收集方法 向上排空气法 向下排空气法 排水法 图示 气体性质 不与空气反应，密度比空气大且相差较大 不与空气反应，密度比空气小且相差较大 难溶于水，不与水反应 优点 气体较干燥 气体较干燥 纯度高，且容易观察气体是否已集满 缺点 纯度不高 纯度不高 气体不干燥 特别提醒： 分离液态空气制取氧气利用的是氮气和氧气的沸点不同，故为物理变化。 特别提醒： 1.连接仪器，关键“润、转”。 2.仪器组装顺序：从左到右，由下而上。 3.检查装置气密性，一定要先将导管浸入水中，再握住试管，否则导管口看不到气泡。 特别提醒： 1.高锰酸钾制备氧气时试管口要放一团玻璃棉，氯酸钾制氧气不要放玻璃棉。 特别提醒： 排水法收集的气体较纯净，但不干燥 向上排空气法收集的气体较干燥，但不纯净。 特别提醒： 试管口略向下倾斜、导管微露出橡皮塞、试管口放一团棉花、出现稳定气流开始收集、先移出导管，再熄灭酒精灯。 归纳总结： 步骤谐音：茶庄定点收利息 特别提醒： 实验室制取二氧化碳的试剂只能写“大理石（或石灰石）”和“稀盐酸”，不能写“碳酸钙”或“CaCO3”和“HCl”。 特别提醒： 检验二氧化碳不能用燃着的木条，而用澄清石灰水。 拓展提升： 1.固液常温型装置中长颈漏斗方便添加液体药品；分液漏斗可控制反应速率。 拓展提升： 气体相对分子质量与空气平均相对分子质量29相比判断，大于29，则气体密度比空气大；小于29，则气体密度比空气小。 1.加热高锰酸钾制氧气，试管口未放棉花，易造成高锰酸钾粉末进入导管。 2.固体加热制取气体，试管口向上倾斜，冷凝水倒流引发试管炸裂。 3.排水法收集氧气，未等气泡连续均匀冒出就收集，气体混有空气不纯。 4.实验结束先熄灭酒精灯再移导管，水槽中水倒吸使试管破裂。 5.向上排空气法收集氧气或二氧化碳时，导管未伸入集气瓶底部，空气无法排尽。 6.氧气验满不能将带火星木条伸入瓶内，应放在集气瓶口。 7.过氧化氢制氧气，混淆催化剂作用，催化剂不能改变生成物质量。 8.实验室制取二氧化碳选用稀硫酸，硫酸钙微溶覆盖固体阻止反应持续。 9.实验室制取二氧化碳选用浓盐酸，挥发出氯化氢导致收集气体不纯。 10.不能用排水法收集二氧化碳，二氧化碳能溶于水且与水发生反应。 11.二氧化碳验满不能将燃着木条伸入瓶中，应该置于集气瓶瓶口。 12.长颈漏斗制取气体时下端未浸入液面下，生成气体从漏斗逸出。 13.区分发生装置只看试剂状态，忽视反应是否需要加热这一条件。 14.导管伸入发生装置内过长，不利于装置内空气排出与气体导出。 15.混淆二氧化锰在两个制氧反应中的作用，它只是过氧化氢反应的催化剂。 学科网（北京）股份有限公司1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题3 空气、氧气、二氧化碳 课题 3 氧气和二氧化碳的制备 一、氧气的制备 1．选择制备氧气方法的依据：______________的不同。 工业 需求量大 从空气中获得氧气 实验室 需求量小 从某些含氧元素的物质中获得氧气 2．工业制备氧气 （1）考虑因素：原料是否____、成本是否____、能否________以及对环境的影响等 （2）方法：________________ （3）原理：利用________________不同。 （4）过程：在低温和高压条件下，使空气转变为____再蒸发。液态氮的沸点比液态氧的沸点____，____先蒸发出来，余下主要是________。 （5）氧气贮存：通常将氧气压缩贮存在____________中。 3．实验室制备氧气 （1）仪器的连接和装置气密性检查 连接仪器 玻璃管一端________，____插入胶皮管或橡胶塞； 橡胶塞____塞入试管（或锥形瓶和烧瓶） 检查装置气密性 先将导管的____________中，再用手________，一段时间后导管口________，松手，导管口形成________，则装置气密性良好。 （2）实验室制备氧气的三种方法 方法 加热高锰酸钾或氯酸钾 分解过氧化氢 试剂 高锰酸钾：____色固体 氯酸钾：____色固体 过氧化氢溶液：无色 二氧化锰：____色粉末） 表达式 文字 ____________________________ ____________________________ ________________________ 符号 ____________________________ ____________________________ ________________________ 发生装置 ________型： ________型： 试管口____玻璃棉 试管口____玻璃棉 收集装置 排水法：收集的气体较____，但不____ 向上排空气法：收集的气体较____，但不____ 检验 将带火星的木条________，如果带火星的木条复燃，说明是氧气 检验 验满 验满 将带火星的木条________，如果带火星的木条复燃，说明氧气已集满 （3）加热高锰酸钾制取氧气的操作步骤 ①查：连接仪器装置，检查________； ②装：在试管中加入少量高锰酸钾，并在试管口________； ③定：以________________的顺序搭建装置，将试管固定在铁架台上； ④点：点燃酒精灯加热试管；（来回移动____，后集中加热高锰酸钾）； ⑤收：待导管口出现________后，将导管伸入集气瓶，用排水法收集氧气； ⑥移：集气瓶中水全部排出后，用毛玻璃片盖住瓶口，取出集气瓶放于桌面，将导管移出水槽（防止____________________）； ⑦熄：熄灭酒精灯。 （4）气体收集方法 4．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________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________。 （2）特点：“一变两不变”，改变________________；本身的____和________不变。 （3）催化作用：催化剂在化学反应中所起的作用叫作________ （4）证明某物质是催化剂的实验设计 ①设计对照实验，证明该物质可以________________； ②反应结束后分离固体，干燥称量，质量与反应前____； ③回收固体再次参与实验，依旧可以____反应，________不变。 二、二氧化碳的制备 1.实验室制备二氧化碳 试剂 ____________（或大理石）和稀盐酸 试剂选择原则 含有________和________的物质。 不选其他试剂的原因 （1）不用稀H2SO4的原因：生成的CaSO4________，会覆盖在石灰石（或大理石）表面，阻止反应的进行。 （2）不用浓盐酸的原因：浓盐酸________，挥发出的氯化氢（HCl）气体混入生成的CO2中，使制得的气体________。 （3）不能用纯的碳酸钙或碳酸钠反应的原因：_________________ 原理 文字表达式：________________________________ 符号表达式：___________________________________ 发生装置 _____________法 （反应物为固体和液体，不需要加热） 收集方法 _____________法 （二氧化碳能溶于水且能与水反应，密度比空气大） 检验 将制得的气体_________________ _______，则证明是二氧化碳。 检验 验满 验满 用____________________________ ___，证明二氧化碳气体已经收集满。 2.工业制备二氧化碳：高温煅烧石灰石，________________________ 三、实验室制备气体的思路 实验室制备气体的一般思路：确定反应原理→选择发生装置和收集装置等。 1.确定反应原理 （1）在实验室条件下（如_____、_____、__________等)，选择试剂、通过什么反应来制取这种气体。 （2）确定原理时，需要综合考虑________大小，产生的气体是否________、是否________，实验操作是否简单、安全，实验过程是否会产生污染，以及试剂的价格等因素。 2.确定发生装置 选择依据：________________（固、液、气）；________（是否加热） 发生装置 固体加热型 固液常温型 适用实验 高锰酸钾制O2 氯酸钾制O2 ________________制O2 大理石和稀盐酸制CO2 装置 （2）收集装置 选择依据：气体的________；气体的________ 收集方法 向上排空气法 向下排空气法 排水法 图示 气体性质 不与空气反应，密度比空气__且相差较大 不与空气反应，密度比空气__且相差较大 __溶于水，不与水反应 优点 气体较________ 气体较干燥 纯度______，且容易观察气体是否已______ 缺点 纯度________ 纯度________ 气体________ 特别提醒： 分离液态空气制取氧气利用的是氮气和氧气的沸点不同，故为物理变化。 特别提醒： 1.连接仪器，关键“润、转”。 2.仪器组装顺序：从左到右，由下而上。 3.检查装置气密性，一定要先将导管浸入水中，再握住试管，否则导管口看不到气泡。 特别提醒： 1.高锰酸钾制备氧气时试管口要放一团玻璃棉，氯酸钾制氧气不要放玻璃棉。 特别提醒： 排水法收集的气体较纯净，但不干燥 向上排空气法收集的气体较干燥，但不纯净。 特别提醒： 试管口略向下倾斜、导管微露出橡皮塞、试管口放一团棉花、出现稳定气流开始收集、先移出导管，再熄灭酒精灯。 归纳总结： 步骤谐音：茶庄定点收利息 特别提醒： 实验室制取二氧化碳的试剂只能写“大理石（或石灰石）”和“稀盐酸”，不能写“碳酸钙”或“CaCO3”和“HCl”。 特别提醒： 检验二氧化碳不能用燃着的木条，而用澄清石灰水。 拓展提升： 1.固液常温型装置中长颈漏斗方便添加液体药品；分液漏斗可控制反应速率。 拓展提升： 气体相对分子质量与空气平均相对分子质量29相比判断，大于29，则气体密度比空气大；小于29，则气体密度比空气小。 1.加热高锰酸钾制氧气，试管口未放棉花，易造成高锰酸钾粉末进入导管。 2.固体加热制取气体，试管口向上倾斜，冷凝水倒流引发试管炸裂。 3.排水法收集氧气，未等气泡连续均匀冒出就收集，气体混有空气不纯。 4.实验结束先熄灭酒精灯再移导管，水槽中水倒吸使试管破裂。 5.向上排空气法收集氧气或二氧化碳时，导管未伸入集气瓶底部，空气无法排尽。 6.氧气验满不能将带火星木条伸入瓶内，应放在集气瓶口。 7.过氧化氢制氧气，混淆催化剂作用，催化剂不能改变生成物质量。 8.实验室制取二氧化碳选用稀硫酸，硫酸钙微溶覆盖固体阻止反应持续。 9.实验室制取二氧化碳选用浓盐酸，挥发出氯化氢导致收集气体不纯。 10.不能用排水法收集二氧化碳，二氧化碳能溶于水且与水发生反应。 11.二氧化碳验满不能将燃着木条伸入瓶中，应该置于集气瓶瓶口。 12.长颈漏斗制取气体时下端未浸入液面下，生成气体从漏斗逸出。 13.区分发生装置只看试剂状态，忽视反应是否需要加热这一条件。 14.导管伸入发生装置内过长，不利于装置内空气排出与气体导出。 15.混淆二氧化锰在两个制氧反应中的作用，它只是过氧化氢反应的催化剂。 学科网（北京）股份有限公司1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $