课题6氧气的制取（原卷版）

课题6氧气的制取一、氧气的工业制法1.分离液态空气法空气中含有氧气，植物的光合作用是空气中氧气的主要来源。根据氧气和氮气的沸点不同，从空气中分离出氧气，这是工业上制取大量氧气的方法——分离液态空气法（物理变化）。（1）原理：利用液态空气中液氮和液氧的沸点不同。（2）过程：氮气（首先蒸发出来）氮气（首先蒸发出来）加压蒸发除尘净化，除去加压蒸发除尘净化，除去液态氧（储存蓝色钢瓶中）低温-196°C二氧化碳和水蒸气空气洁净空气液态空气液态氧（储存蓝色钢瓶中）低温-196°C二氧化碳和水蒸气2.膜分离技术膜分离技术也是目前获取大量氧气的一种方法。在一定压力下，让空气通过具有富集氧气功能的薄膜，可得到含氧量90%以上的富氧空气。二、氧气的实验室制法1.加热高锰酸钾或氯酸钾制氧气加热（1）实验原理：氯酸钾氯化钾+氧气。符号表达式：KClO3KCl+O2加热高锰酸钾加热锰酸钾+二氧化锰+氧气。符号表达式：KMnO4K2MnO4+MnO2+O2（2）实验装置：①发生装置的选择：选择的依据是反应物的状态和反应条件。由于高锰酸钾或氯酸钾是固体，且反应需要加热，故采用大试管、铁架台（带铁夹）、酒精灯、导管等仪器装配发生装置。②收集装置的选择：选择的依据是气体的密度和溶解性。当气体难溶或不易溶于水且不与水反应时采用排水法收集，该法收集的气体较纯净。由于氧气不易溶于水且不与水反应，所以可以用排水法收集，选用水槽、集气瓶等仪器。而氧气的密度大于空气的密度且不与空气中的成分反应，所以也可以采用向上排空气法收集氧气，该法收集的气体较干燥。用排水法收集气体时，导管口应刚伸入集气瓶口处；用排空气法收集气体时导管必须伸入到接近集气瓶底部，以便排出集气瓶内的空气。（3）实验步骤：查、装、定、点、收、移、熄①查：连接装置，检查装置的气密性；②装：装药品，用单孔橡皮塞塞紧试管；注意：使用高锰酸钾制取氧气，需要在试管口放置一团棉花，防止高锰酸钾粉末受热飞溅进入导管堵塞导管。③定：将试管固定在铁架台上；④点：点燃酒精灯；注意：先用酒精灯外焰在试管下方来回移动，使试管均匀受热，然后对准试管内的药品部位集中加热。⑤收：收集气体；注意：用排水法收集时，导管口开始有气泡冒出时不要立即收集，因为此时收集的气体混有空气而不纯净。当导管口有连续均匀的气泡冒出时开始收集，当水排完后有大量气泡从集气瓶口冒出时，表示气体已经收集满，在水下用玻璃片盖住瓶口，再小心的把瓶子移出水槽，正放在桌面上（因为氧气的密度大于空气）。⑥移：将导管移出槽；⑦熄：熄灭酒精灯。注意：停止加热时，应先把导管从水槽移出，再熄灭酒精灯。如果先熄灭酒精灯，试管内气体温度降低，压强减小，水槽里的水就会被倒吸入热的试管内，使试管炸裂。（4）氧气的检验：将带有火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，则证明瓶内装的是氧气（带火星的木条在空气中不复燃）。（5）氧气的验满：将带火星的木条置于集气瓶口，若木条复燃，证明已收集满。2.过氧化氢分解制氧气（1）实验原理：过氧化氢水+氧气。符号表达式：H2O2H2O+O2（2）实验装置：①发生装置的选择：由于过氧化氢水溶液是液体，二氧化锰是固体，且反应不需要加热，故可用锥形瓶作为反应容器，配双孔胶塞，一孔插长颈漏斗，另一孔插导管。②收集装置的选择：由于氧气不易溶于水且不和水反应，故要制取较纯净的氧气可采用排水法。又由于氧气的密度比空气的密度大，故要制取较干燥的氧气可采用向上排空气法。③装置图如下：（3）实验步骤：①连接组装好仪器，检查装置的气密性；②向锥形瓶中先加入少量的二氧化锰固体；③塞好带有长颈漏斗和导管的双孔塞；④向长颈漏斗加入过量的过氧化氢溶液；⑤用向上排空气法收集气体。（4）发生装置的比较：例题1.实验室用高锰酸钾加热制取氧气，有如下操作步骤：①加热；②检查装置的气密性；③装入高锰酸钾，并在试管口放一团棉花；④用排水法收集氧气；⑤从水槽中取出导管；⑥熄灭酒精灯；⑦拆洗仪器清理实验台。其操作顺序正确的是（）A．②③①④⑤⑥⑦ B．①③②⑤④⑥⑦ C．⑤③②①④⑥⑦ D．③①②④⑥⑤⑦例题2.某校化学兴趣小组的同学利用下图所示装置进行实验．实验目的：（1）用高锰酸钾制取一瓶氧气，做细铁丝燃烧的实验．（2）粗略测定加热2g高锰酸钾所收集到的氧气体积．反应原理：（用文字表达式表示）并注明反应类型高锰酸钾制氧气：；．细铁丝在氧气中燃烧：；．装置连接：用高锰酸钾制取并收集一瓶较纯的氧气，应选用装置．（填序号）用分解过氧化氢（H2O2）的方法也能制取氧气，发生装置应选取．（填序号）问题分析：（1）实验过程发现C瓶中的水变红了，原因是．（2）用收集到的氧气做细铁丝燃烧的实验时，发现瓶底炸裂，发生失误的操作原因可能是．三、催化剂1.催化剂的定义：在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂（又叫触媒）。2.催化作用：催化剂在化学反应中所起的作用叫做催化作用。3.催化剂的性质：“一变两不变”（1）“一变”指它能改变其他物质的化学反应速率，但是不改变生成物的质量，另外不能片面地把“改变”理解为“加快”或“减慢”。（2）“两不变”是指化学反应前后催化剂本身的质量和化学性质不变。（3）催化剂有专一性，也就是说某一催化剂只对某个特定的反应起作用。例题3.据统计，约有90%以上的工业过程中使用催化剂，如化工、石化、生化、环保等。关于催化剂的叙述正确的是（）A．只能加快化学反应速率 B．在化学反应前后其质量和性质不变 C．在化学反应中起催化作用 D．用过氧化氢溶液制氧气必须使用MnO2作催化剂例题4.浓度和质量都相等的a、b两份过氧化氢溶液，往a中加入少量二氧化锰，b不加。当a、b均完全反应后，测得氧气的质量m与时间t的关系如图所示，正确的是（）A． B． C． D．四、分解反应（四大基本反应类型之一）1.概念：由一种物质生成两种或两种以上其他物质的化学反应叫做分解反应；2.特点：一变多3.表达式：AB→A+B例题5.下列化学反应属于分解反应的是()A．硫+氧气二氧化硫B．高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气C．氢气+氯气氯化氢D．二氧化碳+氢氧化钙→碳酸钙+水五、最新中考试题、最新模拟题训练一．选择题（共10小题）1．（2022春•垦利区期末）空气是一种宝贵的自然资源。下列有关空气的说法正确的是（）A．洁净的空气是由空气分子构成的是纯净物 B．分离液态空气法制氧气属于分解反应 C．空气中的稀有气体化学性质很稳定，所以常用于制造多种用途的电光源 D．空气质量报告中的空气污染指数越大，说明空气的质量越差2．（2022春•东营区校级月考）从安全、环保、节能、简便等方面考虑，实验室制取氧气的最佳方法是（）A．加热分解氧化汞 B．过氧化氢催化分解 C．高锰酸钾加热分解 D．加热氯酸钾和二氧化锰的混合物3．（2022春•东营区校级月考）下列物质不能用于实验室制取氧气的是（）A．KMnO4 B．KClO3 C．KCl D．H2O24．（2022春•东营区校级月考）如图表示一定质量的KClO3和MnO2固体混合物受热过程中，某变量y随时间的变化趋势，纵坐标表示的是（）A．固体中氧元素的质量 B．生成O2的质量 C．固体中MnO2的质量 D．固体中钾元素的质量5．（2022春•柯桥区期中）15%的H2O2溶液在二氧化锰催化作用下会剧烈反应产生O2．实验室欲利用15%的H2O2溶液制取O2，则下列装置中，仪器选择和药品放置最合理的是（）A． B． C． D．6．（2022春•余姚市校级期中）实验室需收集一瓶约含四分之一空气的氧气，下列操作正确的是（）A．集气瓶中灌的水 B．集气瓶中灌的水 C．导管伸入到集气瓶体积的处 D．导管伸入到集气瓶体积的处7．（2022春•莱州市期中）“证据推理”是化学学科核心素养的组成要素之一。如图，将带火星木条放到集气瓶口，木条复燃。由上述证据推理，不能得到的结论是（）A．该气体是氧气 B．氧气密度大于空气 C．氧气不易溶于水 D．氧气收集满了8．（2022春•垦利区期末）下列关于实验室制取氧气的说法中，正确的是（）A．选择制取气体的原理时，应考虑反应速率，且速率越快越好 B．用排水法收集氧气时，提前将导管伸入盛满水的集气瓶以便于收集气体 C．用向下排空气法收集氧气需要在瓶口处验满 D．用带火星的木条检验氧气9．（2022•怀化模拟）催化剂在生产生活中应用广泛，下列关于催化剂的说法中正确的是（）A．催化剂不能加快化学反应速率 B．实验室用过氧化氢溶液制取氧气时只能用二氧化锰做催化剂 C．催化剂在化学反应前后质量和性质都改变 D．二氧化锰能加快氯酸钾分解的反应速率，但不能增加生成氧气的质量10．（2021秋•重庆期末）实验室加热一定质量的高锰酸钾制取氧气，随着反应的进行，试管内固体的质量逐渐减少。如图中的点表示的含义错误的是（）A．a点表示高锰酸钾的质量 B．b点表示高锰酸钾、锰酸钾和二氧化锰混合物的质量 C．c点表示生成二氧化锰的质量 D．d点表示高锰酸钾完全分解了二．填空题（共2小题）11．（2021秋•开福区校级月考）在化学实验中，不规范的操作会带来不良后果。请写出下列在实验室用高锰酸钾制取氧气，并用排水法收集氧气的过程中，由于不规范操作导致的后果：（l）加热高锰酸钾时，试管口略向上倾斜。（2）收集氧气时，导管口冒出气泡，立即收集。（3）实验结束时，先熄灭酒精灯，再撤离导管。12．（2022•义乌市校级开学）小柯为了研究用向上排空气法和排水法收集的氧气浓度是否有差异，做了如下实验：加热高锰酸钾固体，分别用两种方法各收集三瓶氧气，并使用传感器测定收集到的氧气浓度，数据见表。收集方法向上排空气法排水法氧气浓度%79.679.779.990.089.889.3氧气平均浓度%79.789.7（1）以上两种方法中，法收集到的氧气更纯净。（2）小柯用向上排空气法收集氧气时，如何验满？。（3）向上排空气法收集到的氧气浓度只有80%左右的原因有（多选）。A.氧气的密度只是略大于空气的密度B.加热高锰酸钾固体产生氧气的浓度只有80%左右C.加热高锰酸钾固体还产生了其他气体D.当氧气进入集气瓶时，瓶内空气与进入的氧气相互扩散三．实验题（共2小题）13．（2022•上杭县模拟）化学是一门以实验为基础的自然科学。某化学小组利用如图仪器和装置探究气体的制取方法和性质。（1）写出图B中标号仪器名称：①；（2）实验室中用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气，选择装置时，若要控制液体滴加速率，获得平稳气流，应选择的发生装置是（填装置编号，从装置A～F中选择，下同）；若收集一瓶比较干燥的氧气，最好选用的收集装置是，用该装置收集氧气时，检验气体是否收集满的方法（包括操作、现象、结论三方面）。（3）若选择G装置用排空气法收集氧气时，气体从（填m或n）端通入。（4）甲烷是密度小于空气、难溶于水的气体，实验室用加热无水醋酸钠和碱石灰的固体混合物制取甲烷。制取甲烷的发生装置应选择（填装置编号，从装置A～F中选择，下同），收集装置应选择。（5）请从微观角度解释木炭、石蜡等可燃物在氧气中燃烧比在空气中燃烧更剧烈的原因。14．（2022•广州模拟）学习了二氧化锰对过氧化氢分解有催化作用的知识后，某同学想：氧化铜能否起到类似二氧化锰的催化作用呢？于是进行了以下探究。（猜想）（1）Ⅰ.氧化铜不是催化剂，也不参与反应，反应前后质量和化学性质不变。Ⅱ.氧化铜参与反应，反应前后质量和化学性质发生了改变。Ⅲ.氧化铜是反应的催化剂，反应前后。（实验）用天平称量0.2g氧化铜，取5mL5%的过氧化氢溶液