【暑期衔接】新九年级化学暑假课程讲义：第五讲 制取氧气

第五讲制取氧气【学习目标】1．初步学习氧气的实验室制取方法。2．知道催化剂对化学反应的重要作用。3．初步认识分解反应。【基础知识】一、氧气的实验室制法（化学变化）1.用高锰酸钾制取氧气（1）药品：高锰酸钾（暗紫色固体）（2）原理：①加热高锰酸钾：②表达式：高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气（3）装置：加热固体制气体（加热氯酸钾的为一类）（4）操作步骤：（连）查、装、定、点、收、离、熄。①连接装置：先下后上，从左到右的顺序。②检查装置的气密性：将导管的一端浸入水槽中，用手紧握试管外壁，若水中导管口有气泡冒出，证明装置不漏气。松开手后，导管口出现一段水柱。③装入药品：按粉末状固体取用的方法（药匙或纸槽）④固定装置：固定试管时，试管口应略向下倾斜；铁夹应夹在试管的中上部⑤加热药品：先使试管均匀受热，后在反应物部位用酒精灯外焰由前向后加热。⑥收集气体：a.若用排水集气法收集气体，当气泡均匀冒出时再收集，刚排出的是空气；水排完后，应用玻璃片盖住瓶口，小心移出水槽，正放在桌面上(密度比空气大，防止气体逸出）b.用向上排空法。收集时导管应伸入集气瓶底部（排尽瓶内空气）用排水法收集时，导管放在集气瓶口⑦先将导管移出水面⑧再停止加热（5）易错事项：a)试管口要略微向下倾斜：防止生成的水回流，使试管底部破裂。药品应平铺在试管底部b)导气管伸入发生装置内要稍露出橡皮塞：有利于产生的气体排出。c)高锰酸钾制取氧气，试管口塞一团棉花：防止高锰酸钾粉末进入导气管，污染制取的气体和水槽中的水。d)排气法收集气体时，导气管要伸入接近集气瓶底部：有利于集气瓶内空气排出，使收集的气体更纯。e)实验结束后，先将导气管移出水面，然后熄灭酒精灯：防止水槽中的水倒流，炸裂试管。（6）收集方法：①排水法（不易溶于水）②向上排空法（密度比空气大）（7）检验、验满检验：用带火星的木条伸入集气瓶内，发现木条复燃，说明是氧气；验满：用带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明已满。2.氯酸钾制取氧气(1)药品：氯酸钾（白色固体）与二氧化锰(固体)(2)原理：

MnO2MnO2△表达式：氯酸钾（KClO3）氯化钾（KCl）+氧气（O2）△注意：MnO2在该反应中是催化剂，起催化作用2.过氧化氢制取氧气(1)药品：过氧化氢（H2O2）和二氧化锰（黑色粉末MnO2）(2)实验原理：表达式：过氧化氢（H2O2）MnO2水（H2O）+氧气（OMnO2(3)装置：固体与液体反应，不需加热(4)步骤:组、查、装（二氧化锰）、定、倒（过氧化氢溶液）、收（1）组：组装仪器。（2）查：检查装置的气密性。（3）装：向反应容器中装入固体药品。（4）塞：塞紧双孔胶塞。（5）滴：向反应容器中滴加过氧化氢溶液。（6）收：收集气体。注意事项：①分液漏斗可用长颈漏斗代替，但其下端应该伸入液面以下，防止生成的气体从长颈漏斗中逸出，形成液封②导管只需略微伸入试管塞③气密性检查：用止水夹关闭，打开分液漏斗活塞，向漏斗中加入水，水面不持续下降，说明气密性良好。④装药品时，先装固体后装液体⑤该装置的优点：可以控制反应的开始与结束，可以随时添加液体。3.实验装置设计①发生装置的选择：依据反应物的状态及反应条件，分为固固加热型（高锰酸钾制氧气、氯酸钾与二氧化锰制氧气）和固液不加热型（过氧化氢制氧气）。反应物特点：固体反应物特点：固体和液体反应条件：不需要加热反应条件：加热②收集装置的选择：依据生成气体的密度分为向上排气法和向下排空气法，依据气体在水中的溶解性可选择使用排水集气法。排水法不易溶于水或者难溶于水且不与水反应收到气体比较纯净，但湿润向上排空气法密度比空气大气体干燥，但不纯向下排空气法密度比空气小气体干燥，但不纯“→”表示通入气体的方向。二、催化剂1.概念：在化学反应中能改变其他物质的反应速率（加快或变慢），但本身的化学性质和质量在反应前后没有发生变化的物质。2.特点：两不变（质量、化学性质）、一改变（反应速率）注意：①催化剂不能改变生成物的质量，不能决定反应的进行②催化剂不是反应物、也不是生成物③催化剂仅针对某一反应，并不是所有反应的催化剂④一种物质可能是多个反应的催化剂，一个化学反应也可能有多种催化剂。3.验证物质是催化剂（1）将反应后的混合物过滤、洗净、干燥、称量，会发现反应后的物质与反应前的物质质量相等。（2）将称量后的物质进行重复原实验，发现实验仍然能进行，化学性质不变。三、工业制法（分离液态空气法）原理：利用液态氧和液态氮的沸点不同。——物理变化（蒸馏）具体过程（2）注意：该过程是物理变化优点：（1）反应物含氧元素且廉价易得。(2)反应条件简单容易达到。（3）生成氧气纯净便于收集。（4）对环境无污染，操作简单。四、分解反应1.概念：由一种物质反应生成两种及以上物质的反应2.特点：一变多3.表达式:A→B+C+···分解反应化合反应特点一变多多变一判断方法a.是化学反应b.反应物是一种c.生成物是两种或两种以上a.是化学反应b.反应物是两种或两种以上c.生成物只有一种【考点剖析】 考点一：实验室制取氧气例1.实验室用过氧化氢制取氧气时，必不可少的最简单的一组仪器是（）A.试管、酒精灯、带导管的橡皮塞、集气瓶、铁架台 B.试管、酒精灯、水槽、集气瓶C.集气瓶、铁架台、试管、带导管的橡皮塞 D.铁架台、烧瓶、集气瓶、玻璃片【答案】C【解答】解：实验室制取氧气若用加热高锰酸钾、氯酸钾的方法，发生装置需要装药品的试管、固定试管的铁架台、加热的酒精灯，要收集氧气还需要集气瓶、带导管的橡皮塞；若用过氧化氢制取氧气发生装置需要装药品的试管、固定试管的铁架台，收集则需要带导管的橡皮塞、集气瓶；根据上述分析可知：实验室制取氧气必不可少的最简单的仪器是试管、铁架台、带导管的橡皮塞、集气瓶；故选：C。例2．实验室里用排水法收集氧气，依据的氧气性质是（）A．无色 B．无味 C．不易溶于水 D．支持燃烧【答案】C【解答】解：实验室里用排水法收集氧气，依据的氧气性质是不易溶于水或难溶于水的气体。故选：C。例3．实验室加热高锰酸钾制取氧气的主要步骤有：①检验装置的气密性②装药品③加热④把集气瓶灌满水倒置在水槽中⑤将盛有药品的试管固定在铁架台上⑥熄灭酒精灯⑦收集气体⑧将导管从水槽中取出，下列操作顺序正确的是（）。A．①②⑤④⑥⑦③⑧B．②①⑤④③⑦⑧⑥C．①②⑤④③⑦⑧⑥D．②①⑤③④⑦⑥⑧【答案】B【解答】解：实验室制取氧气的正确步骤：检查装置的气密性、装入药品、固定装置、加热、用排水法收集、将导管移出水面、熄灭酒精灯，所以操作顺序正确的是①②⑤④③⑦⑧⑥。故选：B。例4．实验室用加热高锰酸钾的方法制取氧气并用排水法收集，下列操作正确的是（）。A．先装入药品，然后检查装置的气密性B．导管口开始有气泡放出时，就立即收集C．收集满氧气的集气瓶，应倒放在桌面上D．停止加热时，应先将导管移出水面，然后熄灭酒精灯【答案】B【解答】解：A.加热高锰酸钾等制取氧气，并用排水法收集氧气的实验结束时，为防止水进入试管，引起试管炸裂，要先从水槽中撤出导气管，再熄灭酒精灯，故该操作错误。B.实验室制取气体时，组装好装置后，应在装入药品前检查装置气密性，然后再装入药品；以避免装入药品后发现装置气密性不好，更换部分仪器而浪费药品，故该操作正确。C.见导管口开始有气泡冒出时，不宜立即收集，因为开始排出的气体是空气，待导管口气泡连续、均匀冒出时再开始收集，故该操作错误。D.氧气的密度比空气大，收集满气体的集气瓶，应正放在桌面上，故该操作错误。故选：B。例5.．对用排水法收集氧气后的集气瓶，以下处理正确的是（）。A．将集气瓶从水中提起后，用玻璃片盖住瓶口，瓶口向上正放在桌上B．在水面下用玻璃片盖住瓶口，一起拿出水面，然后正放在桌上C．将集气瓶子从水中提取，倒立在桌上D．将集气瓶仍然留在水槽中，用时再取出来【答案】B【解答】解：解答本题必须熟知氧气的收集方法。选取玻璃片的作用，避免拿出集气瓶时与空气相混。放置的选取决定于氧气的密度大于空气的密度，所以应正放集气瓶。一般实验室中氧气现用现制取的原则，因此选项D不对。综上所述，故应选B。例6．某气体既能用排水法又能用向下排空气法收集，则该气体应具有的性质是（）。A．易溶于水，密度比空气小 B．难溶于水，密度比空气小C．易溶于水，密度比空气大 D．难溶于水，密度比空气大【答案】B【解答】解：因为气体能用排水法收集，说明该气体难溶于水，因为能用向下排空气法收集，说明该气体密度比空气的密度小，所以这种气体既难溶于水，密度又比空气的密度小，观察选项，故选：B。例7．如图所示的四个装置图及其使用方法的说明中，正确的一项是（）A．用排空气法收集二氧化碳，则二氧化碳从b管道通入 B．用排空气法收集氧气，则氧气从a管道通入 C．除去空气中二氧化碳，则空气从b管通入 D．用排水法收集氧气，则氧气从a管通入【答案】B【解答】解：A.用排空气法收集CO2，因为二氧化碳的密度比空气的密度大，则CO2从a管通入，不能从b管通入，错误；B.用排空气法收集O2，因为氧气的密度比空气的密度大，则O2从a管通入，正确；C.除去空气中的CO2，可以用氢氧化钠溶液吸收，则空气从a管通入，错误；D.用排水法收集O2，则O2应该从b管通入，这样可以把水彻底的排出，否则会导致氧气从b跑出，不能收集到氧气，错误；故选：B。例8.右图是某同学设计的实验室制取氧气的装置图。(1)写出有标号的仪器名称：①____________，②____________，③____________，④____________。(2)改正图中的错误：①____________________________________________________________。②____________________________________________________________。③____________________________________________________________。④____________________________________________________________。⑤____________________________________________________________。【答案】（1）酒精灯；试管；铁架台；集气瓶．（2）①试管口略向下倾斜；②导管伸入试管刚露出橡皮塞；③铁夹夹在离试管口约三分之一处；④导管应该接近集气瓶底部；⑤集气瓶口放上玻璃片．【解答】解：（1）①是酒精灯，常用作热；②是试管，常用作反应容器；③是铁架台，常用于固定、支持实验装置；④是集气瓶，常用来收集气体．故填：酒精灯；试管；铁架台；集气瓶．（2）图中的错误及其改正方法为：错误：试管口向上倾斜；改正：试管口略向下倾斜；错误：导管伸入试管太长；改正：导管伸入试管刚露出橡皮塞；错误：铁夹离试管口太远；改正：铁夹夹在离试管口约三分之一处；错误：导管伸入集气瓶太短；改正：导管应该接近集气瓶底部；错误：集气瓶口没有玻璃片；改正：集气瓶口放上玻璃片．故填：错误：试管口向上倾斜；改正：试管口略向下倾斜；错误：导管伸入试管太长；改正：导管伸入试管刚露出橡皮塞；错误：铁夹离试管口太远；改正：铁夹夹在离试管口约三分之一处；错误：导管伸入集气瓶太短；改正：导管应该接近集气瓶底部；错误：集气瓶口没有玻璃片；改正：集气瓶口放上玻璃片．例9.用加热高锰酸钾的方法制取氧气时要在试管口放一团棉花，其主要作用是（）。防止试管炸裂B．调节放出氧气的气流C．吸收其他气体杂质D．防止高锰酸钾粉末进入导管【答案】D【解答】解：用加热高锰酸钾制氧气，试管口要有一团棉花，其作用是防止高锰酸钾粉末进入导管。故选：D。考点二：工业制取氧气例10.以下哪个过程能正确地表示工业中大规模生产氧气的过程（）A.二氧化碳氧气 B.空气液态空气氧气C.高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气 D.过氧化氢水+氧气【答案】A【解答】解：A.工业制氧气的原理是分离液态空气，有液态变成气态时由于氧气与氮气沸点不同，然后升温沸点低的先汽化溢出，故选项正确；B.二氧化碳通过光合作用制取氧气，故选项错误；C.实验室可以使用加热分解高锰酸钾制取氧气，故选项错误；D.实验室分解过氧化氢的方法制取氧气，故选项错误；故选：A。实验所用仪器集气瓶、坩埚钳玻璃片。（2）反应现象剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，放出热量。（3）注意事项：要在瓶底放水或细沙，这是为了防止防止高温熔融物炸裂瓶底。（4）该反应的文字表达铁+氧气四氧化三铁。答案：（1）集气瓶、坩埚钳、玻璃片；（2）剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，放出热量；（3）水或细沙；防止高温熔融物炸裂瓶底；（4）铁+氧气四氧化三铁。【解答】解：（1）实验所用仪器：集气瓶、坩埚钳；（2）对化学实验不仅要认真观察，还应掌握观察实验现象的方法；故答案为：剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，放出热量；（3）铁丝在氧气中燃烧，生成了四氧化三铁，生成物如果直接落到瓶底，会炸裂瓶底；故要在瓶底放水或细沙；（4）根据反应物和生成物，准确书写文字表达式，故答案为：铁+氧气四氧化三铁。考点三：催化剂例11.下列关于催化剂的叙述中，正确的是（）。A．催化剂能改变其他物质的化学反应速率B．同一反应的催化剂只有特定的一种C．不使用二氧化锰作催化剂，加热过氧化氢溶液不会放出氧气D．使用二氧化锰作催化剂，可以增加过氧化氢溶液分解放出氧气的质量【答案】A【解答】解：A.根据催化剂的定义可知A说法正确。B.催化剂在反应前后本身的质量和化学性质都不改变，故B错误。C.使用催化剂只是改变化学反应速率，不使用催化剂不一定就不能发生化学反应，故C错误。D.使用催化剂只能改变化学反应速率，不能改变生成物的质量，故D错误。故选：A。例12．氯酸钾分解制氧气的反应中，用到了二氧化锰做催化剂，下列有关催化剂说法不正确的是（）。A．反应前后化学性质不发生改变 B．反应前后质量发生了改变C．某些反应可使用不同的催化剂 D．某些催化剂可催化不同的反应【答案】B【解答】解：A.催化剂在反应前后化学性质不发生变化。故A选项正确；B.催化剂在反应前后质量不发生变化；故B选项错误；C.某些化学反应并非只有唯一的催化剂，例如氯酸钾受热分解中能起催化作用的还有氧化镁、氧化铁和氧化铜等等；故C选项正确；D.某些催化剂可催化不同的反应，例如二氧化锰可以在氯酸钾和高锰酸钾受热分解中起到催化作用；故D选项正确。故选：B。例13.实验室用过氧化氢制氧气的实验中，应加入少量二氧化锰。下列说法中正确的是（）A．只有二氧化锰能作过氧化氢分解的催化剂B．二氧化锰只能作过氧化氢分解的催化剂C．加入二氧化锰可以增加过氧化氢分解产生氧气的质量D．二氧化锰能加快过氧化氢分解【答案】D【解答】解：A.二氧化锰不是在任何反应中都可以作催化剂，催化剂不一定就是二氧化锰，其它的物质也可以作催化剂，如硫酸铜溶液、氧化铁也能作过氧化氢分解的催化剂，故选项说法错误。B.二氧化锰也可以作其它物质反应的催化剂，如氯酸钾分解制取氧气，故选项说法错误。C.催化剂只能改变化学反应速率，但对生成物的质量无影响，使用催化剂不能增加生成物的量，加入二氧化锰不能增大过氧化氢分解的氧气的质量，故选项说法错误。D.用过氧化氢制氧气的实验中二氧化锰作催化剂，二氧化锰加快过氧化氢分解的化学反应速率，故选项说法正确。故选：D。例14.飘尘是物质燃烧时产生的粒状飘浮物，颗粒很小，不易沉降。它与空气中的二氧化硫、氧气接触时，二氧化硫会部分转化为三氧化硫，使空气的酸度增加。飘尘所起的作用可能是（）氧化剂B.还原剂C.催化剂D.吸附剂【答案】C【解答】解：飘尘在二氧化硫和氧气生成三氧化硫的过程中，起到了加快反应速率，而本身的质量和化学性质并没有改变，因此飘尘是该反应的催化剂。故选：C。例15学了实验室制取氧气，你应该能够解决如下问题．（1）写出标号仪器的名称：a是 ，b是 ．（2）如果使用B装置制取氧气，b中应放 ，锥形瓶中应放 ．（3）初中阶段，若是加热固体制取气体，发生装置选用 （填字母，下同）；固液常温下反应放出气体，发生装置选．某气体不溶于水且密度比空气小，收集装置选 ；某气体能与水反应且密度比空气大，收集装置选 ．【答案】（1）酒精灯；分液漏斗；（2）过氧化氢溶液；二氧化锰；（3）A；B；DE；C．【解答】解：（1）a是酒精灯，b是分液漏斗；（2）使用B装置制取氧气，分液漏斗中盛放液体过氧化氢溶液，锥形瓶中盛放固体二氧化锰；（3）若是加热固体制取气体，发生装置选用A；固液常温下反应放出气体，发生装置选B；某气体不溶于水且密度比空气小，收集装置选排水法或向下排空气法收集；某气体能与水反应且密度比空气大，应用向上排空气法收集【过关检测】1．“新冠肺炎”患者呼吸功能受阻时，可用于医疗急救的气体是（）A．氮气 B．氧气 C．二氧化碳 D．稀有气体【答案】B【解析】解：A.氮气不能供给呼吸，故选项错误；B.“新冠肺炎”患者呼吸功能受阻时，可用于医疗急救的气体是氧气；故选项正确；C.二氧化碳不能供给呼吸，故选项错误；D.稀有气体不能供给呼吸，故选项错误；故选：B。2．下列物质在氧气中燃烧，产生大量白烟的是（）A．红磷 B．甲烷 C．铁丝 D．木炭【答案】A【解析】解：A.红磷在氧气中燃烧，产生大量的白烟，故选项正确。B.甲烷在氧气中燃烧，产生蓝色火焰，故选项错误。C.铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成一种黑色固体，故选项错误。D.木炭在氧气中燃烧，发出白光，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体，故选项错误。故选：A。3．木炭在氧气中燃烧并检验产物的实验如图，下列说法不正确的是（）A．反应放热 B．燃烧发红光 C．生成无色气体 D．集气瓶内液体变浑浊【答案】B【解析】解：木炭在氧气中燃烧发出白光，放热，生成的二氧化碳是无色气体，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊。故选：B。4．下列有关氧气的用途或操作中主要利用氧气物理性质的是（）A．可供给呼吸 B．可用于切割金属 C．可用排水法收集 D．可使带火星的木条复燃【答案】C【解析】解：A.氧气可以供给呼吸，属于化学性质。故A错误；B.氧气用于气焊、气割，是由于氧气有氧化性，属于化学性质。故B错误；C.可用向上排空气法收集氧气，是由于氧气的密度比空气略大，属于物理性质，故C正确；D.氧气能使带火星的木条复燃，是由于氧气有助燃性，属于化学性质，故D错误。故选：C。5．下列物质在空气中燃烧的实验现象描述正确的是（）A．蜡烛在空气中燃烧，生成水和二氧化碳 B．红磷在空气中燃烧产生大量的白雾 C．硫在空气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰 D．镁条在空气中燃烧，发出耀眼白光，生成白色粉末【答案】D【解析】解：A.蜡烛在空气中燃烧，生成水和二氧化碳是实验结论，不是实验现象，选项不符合题意；B.红磷在空气中燃烧产生大量的白烟，不是白雾，选项不符合题意；C.硫在空气中燃烧，发出淡蓝色火焰，选项不符合题意；D.镁条在空气中燃烧，发出耀眼白光，生成白色粉末，选项符合题意；故选：D。6．下列有关氧气的说法中，正确的是（）A．氧气可用作燃料 B．氧气在空气中的质量分数为21% C．氧气可以跟所有物质发生反应 D．食物腐败是氧气造成的【答案】D【解析】解：A.氧气不具有可燃性，不可用作燃料，故A说法不正确；B.氧气在空气中的体积分数为21%，故B说法不正确；C.氧气的化学性质比较活泼，能与很多种物质发生反应，但不是与所有物质发生反应，故C说法不正确；D.食物腐败是氧气造成的，故D说法正确。故选：D。7．下列有关氧气的说法正确的是（）A．能供给呼吸 B．化学性质比较稳定 C．具有可燃性 D．氧气易溶于水【答案】A【解析】解：A.氧气能供给呼吸，故选项说法正确。B.氧气的化学性质比较活泼，故选项说法错误。C.氧气能支持燃烧，但不具有可燃性，故选项说法错误。D.氧气不易溶于水，故选项说法错误。故选：A。8．下列物质在空气中燃烧，产生黄色火焰的是（）A．木炭 B．红磷 C．氢气 D．