实验07 过氧化氢制取氧气实验（解析版）

【同步实验课】过氧化氢制取氧气实验0101实验梳理02实验点拨03典例分析04对点训练05真题感悟【实验目的】1．学习实验室用过氧化氢制取氧气的方法。2．了解化学反应需要一定的条件，知道催化剂对化学反应的重要作用。【实验仪器】锥形瓶、分液漏斗、双孔橡胶塞、胶皮管、玻璃导管、集气瓶、水槽、玻璃片、弹簧夹、火柴【实验试剂】过氧化氢溶液、二氧化锰【实验步骤】（1）连接装置并检查装置的气密性。（2）向锥形瓶中加入二氧化锰固体。（3）塞好带有分液漏斗和导管的双孔塞。（4）向分液漏斗中加入过氧化氢溶液。（5）滴加液体：打开分液漏斗活塞，慢慢滴加过氧化氢溶液。（6）用排水集气法收集。1.反应原理（1）文字表达式：过氧化氢二氧化锰水+氧气二氧化锰（2）符号表达式：H2O2MnO2H2O+OMnO22.催化剂（1）定义：在化学反应中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。（2）特点：“一变两不变”①一变：其他物质的化学反应速率；（可以加快也可以减慢）②两不变：本身的质量和化学性质。（物理性质可以改变）【注意】①催化剂不能（填“能”或“不能”）改变生成物的质量；②催化剂不能（填“能”或“不能”）控制反应的发生与停止；③同一化学反应不一定（填“一定”或“不一定”）只有一种催化剂；同一物质可以在不同的化学反应中起催化作用。（3）验证某物质是催化剂的方法①改变反应速率：设计对比实验，观察加入该物质前后化学反应速率是否改变。。②反应前后质量不变：称量该物质在反应前后的质量是否发生变化。。③化学性质不变：一般进行重复实验，观察重新加入反应物的现象和原来的现象是否相同。3.分液漏斗检查装置气密性的方法方法①：连接装置后，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。方法②：连接装置后，夹紧止水夹，关闭分液漏斗活塞，向分液漏斗中加水，打开活塞，一段时间后，液面不再下降，说明装置气密性良好。发生装置的评价发生装置评价操作简便便于添加液体（长颈漏斗下端要伸到液面以下，形成液封）可以控制反应的速率，得到平稳的氧气流可以控制反应的速率，得到平稳的氧气流【典例01】硫酸铜和二氧化锰均可作过氧化氢分解的催化剂，欲比较两者的催化效果，实验过程中不需要控制的条件是（）A．反应起始时间 B．催化剂的质量C．溶液的浓度 D．溶液的起始温度【答案】A【详解】A、开始的记录时间不一定是反应开始的时间，从反应的某一时刻开始记录也可以，只要保证记录的起始时间相同即可，故A符合题意；B、催化剂越多，接触面积越大，反应越快，因此要控制催化剂的质量相等，故B不符合题意；C、溶液的浓度越大，反应越快，因此要控制溶液的浓度相同，故C不符合题意；D、溶液的温度越高，反应越快，因此要控制溶液的温度相同，故D不符合题意。故选A。【典例02】实验室中常用双氧水制备氧气，下列说法错误的是（）A．化学方程式为B．该反应属于分解反应C．用分液漏斗滴加双氧水可以控制生成氧气的速率D．可用向下排空气法收集氧气【答案】D【详解】A、实验室用双氧水在催化剂二氧化锰作用下生成水和氧气，反应的化学方程式为，正确，不符合题意；B、该反应符合“一变多”的特征，属于分解反应，正确，不符合题意；C、用分液漏斗滴加双氧水速度，可以控制生成氧气的速率，正确，不符合题意；D、氧气密度比空气略大，可用向上排空气法收集氧气，错误，符合题意。故选D。【典例03】过氧化氢在催化剂作用下可迅速分解成水和氧气，量筒中涌出柱状的泡沫，可形象地称为“大象牙膏”，下列说法正确的是（）

A．反应产生的氧气支持燃烧，可以作燃料 B．加发泡剂和催化剂后反应减缓了C．反应前后催化剂的质量不变 D．没有催化剂过氧化氢不会分解【答案】C【详解】A、反应产生的氧气能支持燃烧，但氧气不能燃烧，不可作燃料，故选项A说法错误；B、加发泡剂和催化剂后反应加快了，故选项B说法错误；C、反应后催化剂的质量和化学性质不变，故选项C说法正确；D、没有催化剂过氧化氢也会分解，只是反应速率慢一些，故选项D说法错误；故选C。【典例04】某小组用过氧化氢制取氧气，下图是实验室中常用仪器，回答下列问题。

(1)实验室用过氧化氢溶液制取氧气的化学方程式为，组装制取氧气的装置可选用（填字母序号）；(2)若用含G的装置收集氧气，当观察到时，便可开始收集。(3)用图乙装置收集一定量的氧气，装置接口连接的顺序为氧气→。（用字母和“→”连接）【答案】(1)ABED(2)气泡连续均匀冒出(3)c→b→a【详解】（1）过氧化氢溶液制取氧气，过氧化氢在二氧化锰的作用下分解生成水和氧气，反应的化学方程式为：；反应物为固体和液体，不需要加热，选择固液不加热型装置为发生装置；氧气的密度大于空气，不易溶于水，选择向上排空气法或排水法收集；故组装氧气的制取装置可选用：ABED；故填：；ABED；（2）若用含G的装置收集氧气，即用排水法收集，当观察到导管口的气泡连续均匀冒出时，便可开始收集；故填：气泡连续均匀冒出；（3）用图乙装置收集一定量的氧气，氧气收集到集气瓶中，将集气瓶中的水排出到量筒，可读出收集的氧气的体积，故装置接口连接的顺序为氧气→c→b→a；故填：c→b→a。1．（2023春·湖南永州·九年级校考期中）下列有关催化剂的说法正确的是（）A．在化学反应中催化剂只能加快其他物质的反应速率B．二氧化锰是催化剂C．催化剂只能改变化学反应速率，不能增加或减少生成物的质量D．要使过氧化氢溶液分解出氧气必须加入二氧化锰，否则就不能发生分解反应【答案】C【详解】A、催化剂是在化学反应中能改变其他物质的反应速率，而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有改变的物质，“改变”包含“加快”和“减慢”两个含义，故A错误；B、二氧化锰在反应：和中，二氧化锰是催化剂，但并不是所有反应中都是催化剂，如在反应：中，二氧化锰是生成物，故B错误；C、催化剂只能改变化学反应速率，不能增加或减少生成物的质量，故C正确；D、过氧化氢溶液分解出氧气，不加二氧化锰反应也能发生，不过反应速率较慢，故D错误。故选C。2．（2023秋·全国·九年级随堂练习）小乐利用如图所示装置和药品进行实验，下列有关该实验的分析正确的是（）

A．实验中的反应物是过氧化氢和二氧化锰B．小乐想多次重复该实验以获得普遍规律，但是实验中的二氧化锰不能重复利用C．由于反应时快速产生氧气使得集气瓶内压强不断增大，充气气球会变小，红墨水会左移D．装有过氧化氢溶液的仪器是长颈漏斗【答案】C【详解】A、反应为过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下生成水和氧气，故实验中的反应物是过氧化氢，故A错误，不符合题意；B、催化剂的特点是一变二不变，变的是化学反应速率，而本身的质量和化学性质不变，故二氧化锰能重复利用，故B错误，不符合题意；C、由于反应时快速产生氧气使得集气瓶内气体增多，压强不断增大，充气气球会变小，红墨水会左移，故C正确，符合题意；D、装有过氧化氢溶液的仪器是分液漏斗，不是长颈漏斗，故D错误，不符合题意。故选C。3．（2023春·山东滨州·九年级统考期中）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．【答案】D【详解】A、长颈漏斗不能控制液体的滴加速率，因此不能控制反应速率，错误；B、B中分液漏斗中应该盛放过氧化氢溶液，错误；C、从长颈漏斗加入的应该是过氧化氢溶液，不能将过氧化氢溶液一次性加入，否则不能控制反应速率，错误；D、过氧化氢溶液从分液漏斗中加入，可以控制液体的滴加速率，而控制反应速率，能使生成氧气的速率平稳，正确。故选D。4．（2023秋·福建泉州·九年级统考期末）如图所示，用酵母粉催化分解双氧水进行氧气的制取和检验的家庭小实验，下列说法正确的是（）A．触摸瓶身明显发烫，说明该反应放热B．塑料瓶膨胀，只是因为反应产生气体C．将燃着木条伸入瓶内检验有氧气生成D．加入酵母粉会使生成氧气的质量增多【答案】A【详解】A、瓶身明显发烫，说明该反应放热，故A正确；B、塑料瓶膨胀可能是反应产生气体，也有可能是塑料瓶受热膨胀，故B错误；C、检查有无氧气生成，应该用带火星的木条伸入瓶内，而不是用燃着的木条，故C错误；D、在该反应中酵母粉是催化剂，根据催化剂的定义可知，酵母粉与生成氧气质量多少无关，只起催化作用，故D错误；故选A。5．（2023秋·湖南岳阳·九年级校联考期末）如图是过氧化氢在催化剂的作用下，分解放出大量氧气的实验装置，下列现象正确的是（）A．气球胀大，红墨水左移 B．气球缩小，红墨水右移C．气球胀大，红墨水右移 D．气球缩小，红墨水左移【答案】D【详解】过氧化氢在催化剂二氧化锰的作用下，迅速分解放出大量氧气，则瓶内的压强变大，充气的气球缩小，红墨水向左移动。故选D。6．（2023·安徽芜湖·校考模拟预测）下图是实验室制取气体的常用装置，请回答下列问题。

(1)写出仪器③的名称：。(2)若实验室用过氧化氢溶液制取氧气，且能随时添加液体药品，则应选用的化学仪器为（填仪器序号）。(3)若实验室用高锰酸钾制取氧气，还缺少的仪器是（填仪器名称），发生反应的化学方程式为，若选择图⑥装置用排空气法收集氧气，验满的方法是。【答案】(1)锥形瓶(2)③④⑥⑦/②④⑤⑥⑦(3)酒精灯将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃，则氧气收集满【详解】（1）仪器③的名称为锥形瓶；故填：锥形瓶；（2）实验室用过氧化氢溶液制取氧气，反应为固液常温型，若要能随时添加液体药品，则选择的发生装置为③④⑦或②④⑤⑦；氧气密度比空气略大，可用向上排空气法收集，则收集装置为⑥；则应选用的化学仪器为③④⑥⑦或②④⑤⑥⑦（3）实验室用高锰酸钾制取氧气，同时生成锰酸钾和二氧化锰，反应为固体加热型，还缺少的仪器是酒精灯，发生反应的化学方程式为；若选择图⑥装置用排空气法收集氧气，验满的方法是将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃，则氧气收集满；故填：酒精灯；；将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃，则氧气收集满。7．（2023·河南开封·统考一模）根据下列装置图回答问题。

(1)在实验室里采用过氧化氢溶液制取氧气，通过控制液体流速，从而得到平稳的氧气流，应选择的发生装置是；反应的化学方程式是。(2)由于氧气不易溶于水，可以采用排水法收集纯净的氧气，若用D装置收集纯净的氧气，请简述操作步骤。【答案】(1)C(2)先将D装置装满水，再将气体从b端通入，水从a端排出【详解】（1）在实验室里采用过氧化氢溶液制取氧气，反应物为固体和液体，不需要加热，通过控制液体流速，从而得到平稳的氧气流，要选择分液漏斗，故选C为发生装置；过氧化氢在二氧化锰的作用下分解生成水和氧气，化学方程式为：；（2）若用D装置收集纯净的氧气，先要集气瓶内注满水，氧气的密度小于水，气体从b端通入，水从a端排出。8．（2023·江苏常州·统考一模）兴趣小组同学利用如图装置探究过氧化氢溶液制取氧气的实验。

(1)甲装置中仪器a的名称为，相对于长颈漏斗，其优点是。(2)甲装置中加入二氧化锰的目的是（选填“加快”或“减慢”）反应速率。(3)甲装置中开始收集气体的适宜时机是观察到，若用装置乙排空气法收集氧气，则气体应从（选填“m”或“n”）端通入。(4)如丙装置所示，将若干片土豆（含过氧化氢分解的催化剂）和一定体积、一定浓度的过氧化氢溶液放入注射器，一段时间后搜集的气体体积和时间的关系如图丁中的曲线1，则曲线2是指改变丙装置中（选填“①”、“②”或“③”）处变量后的变化情况。【答案】(1)分液漏斗能控制液体滴加的速率(2)加快(3)导管口有连续均匀气泡冒出时m(4)①【详解】（1）由图可知，甲装置中仪器a的名称为分液漏斗，相对于长颈漏斗，其优点是能控制液体滴加的速率；故填：分液漏斗；能控制液体滴加的速率；（2）二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂，能加快过氧化氢的分解速率，则甲装置中加入二氧化锰的目的是加快反应速率；故填：加快；（3）甲装置中开始排出的是装置中的空气，则收集气体的适宜时机是观察到导管口有连续均匀气泡冒出时；若用装置乙排空气法收集氧气，氧气的密度比空气大，则气体应从m端通入；故填：导管口有连续均匀气泡冒出时；m；（4）如丙装置所示，将若干片土豆(含过氧化氢分解的催化剂)和一定体积、一定浓度的过氧化氢溶液放入注射器，一段时间后搜集的气体体积和时间的关系如图丁中的曲线1，由图丁可知，曲线2最终得到的气体体积比曲线1少，而温度和土豆片只影响反应速率，不改变最终生成物的量，则曲线2是指改变丙装置中过氧化氢溶液的量后的变化情况；故选：①。9．（2023·山西晋中·统考一模）化学兴趣小组的同学们设计并在实验室合作完成了制取氧气及验证其性质的实验，请根据提示补全实验内容。【实验方案】(1)实验原理：（用化学方程式表示）。实验装置：（如图所示）。(2)实验步骤：连接仪器并用弹簧夹夹紧橡胶管，，则装置气密性良好。再装入药品发生反应。待观察到，证明气体已集满。为验证氧气的性质，他们进行的实验操作以及观察到的现象是。【问题与交流】(3)若实验过程中，发现氧气一直收集不满，可能的原因是什么？。【答案】(1)(2)向长颈漏斗中注水，长颈漏斗中形成一段水柱且不下降集气瓶口有大气泡冒出时将带火星的木条伸入集气瓶内，带火星的小木条复燃(3)装置漏气【详解】（1）根据实验装置是利用固液不加热方式制取氧气，即过氧化氢以二氧化锰作催化剂分解生成水和氧气，化学方程式为，故填：；（2）检查装置气密性是连接仪器并用弹簧夹夹紧橡胶管，向长颈漏斗中注水，长颈漏斗中形成一段水柱且不下降，装置气密性良好；用排水集气法收集气体时，当集气瓶口有大气泡冒出时，则证明气体已集满；氧气具有助燃性，验证其性质可将带火星的木条伸入集气瓶内，带火星的小木条复燃，说明氧气具有助燃性。（3）若实验过程中氧气一直收集不满，有可能是装置漏气，收集不到足够的氧气，故填：装置漏气。10．（2023·广东广州·模拟预测）如图“大象牙膏”实验中，过氧化氢分解产生的气体使锥形瓶内的起泡剂迅速涌出，形成大量柱状泡沫。【提出问题】影响“大象牙膏”实验效果的因素有哪些？【进行实验】实验：在锥形瓶中，分别加入过氧化氢溶液和洗洁精起泡剂，完成四组实验，记录如下：过氧化氢浓度洗洁精滴数实验时间现象5%55min无明显变化10%55min无明显变化15%55min无明显变化30%55min无明显变化实验序号催化剂种类催化剂浓度过氧化氢浓度温度/℃“牙膏”喷出瓶口所需时间/s①碘化钾10%10%2048②高锰酸钾10%10%205③酵母10%10%2010④酵母5%10%2042⑤酵母15%10%208⑥酵母10%5%2030⑦酵母10%15%205⑧酵母10%10%560⑨酵母10%10%403实验：在锥形瓶中，分别加入过氧化氢溶液、滴洗洁精、催化剂溶液，完成实验，记录如下：【解释与结论】（1）过氧化氢在催化剂作用下，发生反应的文字表达式为。（2）由实验1可知，在常温、无催化剂的条件下，过氧化氢（填“易”或“不易”）分解。（3）实验2中，设计①②③的目的是。（4）实验2中，通过对比③④⑤，得出的结论是。（5）实验2中，欲探究过氧化氢浓度对实验效果的影响，需对比的实验是⑥⑦和（填实验序号）。（6）“大象牙膏”实验最好选择10%的酵母溶液、10%的过氧化氢溶液和℃，才能产生速度适中、有视觉冲击力的观赏效果。【反思与评价】（7）由上述实验可知，影响化学反应速率的因素有（填序号）。A．温度

B．反应物浓度

C．生成物产量

D．催化剂种类和浓度【答案】过氧化氢二氧化锰水+氧气不易比较催化剂种类对“大象牙膏”实验效果的影响相同条件下，催化剂浓度越大，“牙膏”喷出瓶口所需时间越短③20ABD二氧化锰【详解】（1）过氧化氢在催化剂作用下，发生反应生成水、氧气，反应的文字表达式为：过氧化氢二氧化锰水+氧气。二氧化锰（2）由实验1的现象可知，在常温、无催化剂的条件下，过氧化氢不易分解。（3）实验2中，设计①②③的目的是比较催化剂种类对“大象牙膏”实验效果的影响。（4）实验2中，③④⑤这三组实验催化剂浓度不同，但其余条件均相同，由表中数据可知，催化剂浓度越大，“牙膏”喷出瓶口所需时间越短，所以通过对比③④⑤，得出的结论是：相同条件下，催化剂浓度越大，“牙膏”喷出瓶口所需时间越短。（5）欲探究过氧化氢浓度对实验效果的影响，根据单一变量原则，则只能改变过氧化氢溶液的浓度，其余条件均相同，实验2中，③⑥⑦这三组实验只有过氧化氢溶液的浓度不同，所以需对比的实验是⑥⑦和③。（6）通过对比这几组实验，可得出的结论是：“大象牙膏”实验最好选择10%的酵母溶液、10%的过氧化氢溶液和20℃，才能产生速度适中、有视觉冲击力的观赏效果。（7）由上述实验可知，影响化学反应速率的因素有温度、反应物浓度、催化剂种类和浓度，故选ABD。1．（2022·四川雅安·统考中考真题）实验室常用过氧化氢溶液制取氧气，下列说法错误的是（）A．实验前应先检查装置气密性B．MnO2在反应前后质量和性质不变C．收集氧气可用向上排空气法D．将带火星的木条置于集气瓶口，木条复燃，证明氧气已收集满【答案】B【详解】A、实验前应首先检查装置的气密性，以免装置漏气浪费药品，所以选项正确；B、MnO2是催化剂，在反应前后，其本身的质量和化学性质都没有发生变化，物理性质可能改变，所以选项错误；C、氧气密度比空气大，可用向上排空气法收集，所以选项正确；D、氧气具有助燃性，氧气的验证方法是将带火星的木条置于集气瓶口，如果木条复燃则证明氧气已满，所以选项正确。故选B。2．（2022·山东聊城·统考中考真题）化学实验是进行科学探究的重要途径。某研究性学习小组欲利用下列装置进行相关气体制取的探究，请你分析并回答问题：(1)图中标号a的仪器名称是。(2)实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气的化学方程式为。主要操作步骤有：①检查装置的气密性；②收集并验满气体；③装入药品；④组装仪器。正确的操作顺序是（填数字序号）。(3)F是密封良好充满空气的单气阀充气袋，现用F收集一袋较纯净的氧气，则导气管口b、c连接之前需进行的一项操作是。【答案】(1)分液漏斗(2)④①③②(3)排尽充气袋内的空气【详解】（1）由图可知，标号a的仪器名称是分液漏斗；（2过氧化氢在二氧化锰的催化下分解为水和氧气，该反应的化学方程式为：；用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，实验步骤为：组装仪器、检查装置的气密性，装入药品，收集并验满气体，故顺序为：④①③②；（3）现用F收集一袋较纯净的氧气，则导气管口b、c连接之前需排尽充气袋内的空气，才能收集到纯净的氧气。3．（2022·四川乐山·统考中考真题）规范操作、细致观察和认真思考是必备的化学素养，某同学在教材实验的基础上，设计如图所示装置制备和收集O2，回答下列问题：

(1)仪器a的名称为。(2)发生反应的化学方程式为。(3)证明O2已经收集满的方法是。(简述实验操作及现象)(4)该同学设计实验时，不选用长颈漏斗添加H2O2，而采用图中仪器的原因是。【答案】(1)集气瓶(2)(3)将带火星的小木条放在瓶口，木条复燃则已满(4)便于控制液体流速，进而控制反应速率【详解】（1）仪器a的名称为集气瓶。（2）过氧化氢在二氧化锰催化条件下反应生成水和二氧化碳，对应反应的化学方程式为。（3）证明O2已经收集满的方法是将带火星的小木条放在瓶口，木条复燃则已满。（4）不选用长颈漏斗添加H2O2，而采用图中仪器也就是分液漏斗的原因是分液漏斗便于控制液体流速，进而控制反应速率。4．（2023·四川广安·统考中考真题）下图是实验室制取气体常用的发生装置和收集