2.3.1-氧气的制取（含培优竞赛试题）（原卷版）

2.3.1氧气的性质和用途学习目标重难点1.掌握实验室制取氧气的原理2.掌握实验室制取氧气的实验步骤3.了解工业制取氧气的方法重点：1.制取氧气的原理、装置选择、步骤；2.制取氧气的注意事项难点：催化剂概念的理解和运用知识01氧气的实验室制取方法1．加热高锰酸钾制取氧气【反应原理】2KMnO4eq\o\ac(\s\up6(△),\o(==,===))K2MnO4+MnO2+O2↑【发生装置】由于反应物是固体，反应需要加热，所以选择固固加热制气体的装置。【收集装置】由于氧气不易溶于水，且不与水发生化学反应，所以可以选择排水法收集气体的装置。

由于氧气的密度比空气大，且不与空气中的成分发生化学反应，所以还可以选择向上排空气法收集气体的装置。排水法向上排空气法【实验步骤】①查：检查装置的气密性。②装：将高锰酸钾装入干燥的试管，并在试管口放一团棉花，并用带导管的橡皮塞塞紧试管。③定：将试管固定在铁架台上。④点：点燃酒精灯，试管均匀受热后，就使酒精灯固定在试管底部加热。⑤收：根据所选的收集装置来确定气体的收集方法。⑥移：把导管移出水槽。⑦灭：熄灭酒精灯。【检验】将带火星的木条伸入到集气瓶内，如果带火星的木条复燃，说明是氧气。【验满】（用排水法收集）如果集气瓶口有气泡出现，说明气体收集满了。

（用向上排空气法收集）将带火星的木条放在集气瓶口，如果带火星的木条复燃，说明氧气收集满了。加热法制取氧气的细节①药品要平铺在试管底部，均匀受热。②试管口要略向下倾抖，防止药品中的水分或反应生成的水受热后变成水蒸气，遇冷凝结成水滴倒流回试管底部，使试管炸裂。③铁架台上的铁夹要夹在试管的中上部（或距离管口1/3处）。④试管内的导管稍伸出橡皮塞即可，便于气体导出。⑤集气瓶充满水后倒放入水槽中（瓶口要在水面下）。⑥加热时要先使试管均匀受热，然后用酒精灯外焰对准药品所在部位加热。⑦用排水法收集气体时，应注意当气泡连续均匀冒出时再收集，否则收集的气体中混有空气，当集气瓶口有大气泡冒出时，证明已收集满。⑧停止加热时，应先把导管从水里撤出，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，水槽中的水就会倒吸入热的试管内，使试管炸裂。⑨高锰酸钾制氧气时，试管口要放一小团棉花，防止加热时粉末进入导管，不利于气体的导出。⑩盛氧气的集气瓶应盖上玻璃片正放，因为氧气的密度大于空气的密度，正放可减少气体逸散。2．氯酸钾制取氧气【反应原理】2KClO3eq\o\ac(\s\up6(MnO2),\s\up1(───),\s\do1(───),\s\do6(△))2KCl+3O2↑【实验装置】和加热高锰酸钾制取氧气的装置相同（试管口无棉花团）。3．过氧化氢制氧气【反应原理】2H2O2eq\o\ac(\s\up6(MnO2),\s\up1(─────),\s\do1(─────),\s\do6())2H2O+O2↑【实验装置】或或（1）步骤①检查装置的气密性。②向锥形瓶中加入二氧化锰固体。③塞好带有长颈漏斗（或分液漏斗）和导管的双孔塞。④向长颈漏斗（或分液漏斗）中加入过氧化氢溶液。⑤用排水集气法收集。（2）注意的问题a．用过氧化氢溶液制氧气的发生装置中使用长颈漏斗便于加入液体药品；使用分液漏斗便于控制滴液速率。b．使用带有长颈漏斗的发生装置时，要注意长颈漏斗下端管口应伸到液面以下，以防止产生的气体从长颈漏斗口逸出。一、发生装置的选择依据：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(反应物的状态,反应的条件))二、收集装置的选择依据：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(气体的密度：\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(密度大于空气且不与空气成分反应向上排空气法,密度小于空气且不与空气成分反应向下排空气法)),气体溶解性：\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(难溶于水或不易溶于水排水法,易溶于水的排空气法或排油法))))1．（2023年福建省龙岩市漳平市中考一模·改编）如图A~E是实验室制取气体的常用装置。请回答下列问题。（1）写出标有字母a的仪器名称：______。（2）实验室常用B、C装置组合制取并收集O2，反应文字表达式______。检验O2已收集满的方法是_______。（3）若用A装置制取氧气，实验结束后发现试管破裂，可能原因是______（任写一点）。（4）图F是根据B装置设计的简易制氧机的示意图。推断A剂和B剂分别是_______。2．（2023年广东省东莞市东莞外国语学校中考一模·改编）如图是实验室制取气体的常用装置，试回答有关问题：v、（1）写出下列仪器的名称①______。（2）若要用氯酸钾和二氧化锰制取纯净的氧气，选择的收集装置为______（在AF中选择），反应的文字表达式为______。（3）实验室用过氧化氢溶液制取氧气的文字表达式为______，装置C控制反应停止发生的原理是：关闭活塞，______。（4）实验室里，常用加热无水醋酸钠和碱石灰固体混合物的方法来制备甲烷，选择的是发生装置为______（填字母），用装置E而不用装置D收集甲烷，原因是______。（5）用装置G和量筒组合可以用来收集并测量H2体积，在G中气体应从导管______（填“a”或“b”）端通入。3．（2023年江苏省南京市建邺区中考二模·改编）实验室制取气体的部分装置如图所示，请结合图示回答问题。（1）实验室用KClO3与MnO2混合固体制取O2的文字表达式为。若用装置A为发生装置，还缺少的仪器是。（2）实验室用过氧化氢溶液制取氧气，选择装置D收集氧气时，证明集满的方法是。（3）小明用收集到的氧气做铁丝燃烧试验，没有成功，可能的原因是（4）实验室常用块状固体电石（主要成分是CaC2）与水在常温下反应制取乙炔（C2H2）气体，该反应很剧烈，应选择的发生装置是（填字母）。可用装置F收集乙炔，据此可推测乙炔的相关性质是。知识02氧气的工业制法1．原料：原料是空气。2．原理：利用液态氮的沸点比液态氧的沸点低的原理。先将空气在低温条件下加压变为液态，再将液态空气缓缓升温至左右，氮气首先达到沸点从液态空气里蒸发出来，剩下的主要就是液态氧了。3．方法：分离液态空气，其过程可以简单地表示如下：4．贮存：氧气贮存在蓝色钢瓶中。注意：工业上以空气为原料制取氧气，原料来源广泛，所制得的氧气价格较低。工业上在制取氧气的过程中，没有新物质生成，属于物理变化。1．关于工业制取氧气说法正确的是（）A．得到的液态氧气储存在蓝色钢瓶中 B．原理是利用氧气与氮气的密度不同 C．氧气先从液态空气中逸出 D．分离液态空气后剩下约的气体不能支持燃烧2．（多选）如图关于工业上“分离液态空气法”制氧气，说法中正确的是（）A．此方法制氧气的原料来源广泛 B．该分离过程是物理变化 C．说明液氧比液氮沸点低 D．该液体物质是纯净的氧气1.加热法制取氧气，为什么试管口要略向下倾抖？防止药品中的水分或反应生成的水受热后变成水蒸气，遇冷凝结成水滴倒流回试管底部，使试管炸裂。2.用排水法收集氧气时，什么时候开始收集？当气泡连续均匀冒出时再收集，否则收集的气体中混有空气（开始冒出的气泡是加热时是空气受热膨胀，溢出的大部分是空气。）3.停止加热时，应怎样操作？先把导管从水里撤出，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，水槽中的水就会倒吸入热的试管内，使试管炸裂。4.加热高锰酸钾制取氧气时，试管口为什么要放一团棉花？防止加热时粉末进入导管，不利于气体的导出。题型一实验室制取氧气的原理例1.实验室制取氧气，既可采用分解过氧化氢的方法，也可采用分解氯酸钾的方法。上述两种方法的主要共同点有①反应都需加热②采用MnO2均可改变其反应速率③两种方法所需仪器相同④都利用含氧化合物分解来达到目的。A．①③ B．③④ C．①② D．②④变式1.（2023•淮南模拟）如图所示，将过氧化氢（H2O2）溶液滴入瓶中，下列现象描述正确的是（）A．气球缩小，红墨水左移 B．气球缩小，红墨水右移 C．气球不变，红墨水右移 D．气球胀大，红墨水左移题型二实验室制取氧气装置例1.15%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．变式1.实验室用高锰酸钾制氧气的实验中，不需要使用的一组仪器是A.烧杯、玻璃棒B.大试管、集气瓶C.酒精灯、铁架台D.导管、单孔塞例2.根据下图回答问题。(1)A中，加热KMnO4分解的符号表达式为______。(2)可选择B收集O2的原因是______。(3)若用C收集O2，检验O2是否收集满的方法为______。变式1.（2023•天心区校级二模）下列装置常用于实验室制取气体，请回答下列问题。（1）写出编号①仪器的名称。（2）实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，发生装置选择（填字母）。（3）已知氨气（NH3）极易溶于水，空气的平均相对分子质量为29，收集氨气选择的收集装置是（填字母）。（4）若用E装置收集氧气，当出现时开始收集。题型三氧气的收集及检验例1.下列装置中，最适合用来收集氧气的是（）A． B． C． D．变式1.下列操作正确的是（）A．熄灭酒精灯 B．氧气的验满 C．取固体药品 D．倾倒液体题型四制取氧气的操作步骤例1.实验室用加热高锰酸钾制取氧气，并用排水法收集时，装药品的试管破裂了，其可能原因是（）①装药品前忘了检查气密性②试管口没有略向下倾斜③试管没有均匀预热④收集完氧气，先熄灭酒精灯，后取出水中导管⑤试管外壁潮湿⑥夹试管的铁夹夹得太紧。A．①③④ B．②③④ C．②④⑤ D．②③④⑤⑥变式1.（2023春•龙口市期中）实验室用KClO3与MnO2加热、用排水法收集氧气，操作的先后顺序错误的是A．先检验装置气密性，后装药品 B．先加热一会，后将导管伸入集气瓶 C．先将导管移出水面，后停止加热 D．先将集气瓶移出水槽，后盖玻璃片题型五氧气的工业制法例1.工业制氧气采用分离液体空气法，先将空气液化，然后逐渐升温，关于这个过程的描述不正确的是A．属于物理变化 B．利用了物质的沸点不同 C．先收集到的氮气沸点较低 D．有新物质氧气生成变式1.工业上以空气为原料制备氧气的流程图如图：液态空气蒸发分离出氮气和氧气是利用它们的（“熔点”或“沸点”）不同，发生（“化学”或“物理”）变化。（2）此方法得到的A物质是（填“混合物”或“纯净物”）。基础巩固1．（2023年山西省中考）实验室用加热氯酸钾和二氧化锰混合物的方法制取氧气，有关操作如下，正确的一项是A.试管口应该倾斜 B.用酒精灯火焰加热C.气泡连续放出时开始收集 D.收集前集气瓶应装满水2．下列加热高锰酸钾制取氧气的部分操作示意图中正确的是A.

检查气密性，先将导管放入水中B.

一点燃酒精灯，立即收集气体

C.

集满气体后，按图示移出集气瓶D.

实验结束，先熄灭酒精灯3．实验室有如图所示的仪器装置。某同学准备利用这些仪器装置及相关试剂制取氧气，下列说法正确的是A.用高锰酸钾制氧气时可用I作发生装置 B.用过氧化氢溶液制取氧气时可用Ⅱ作发生装置C.可选用Ⅳ收集氧气 D.用高锰酸钾制氧气时需要二氧化锰作催化剂4．如图所示用高锰酸钾制取氧气的实验操作中，正确的是A.取用高锰酸钾B.加热高锰酸钾C.收满后移出集气瓶D.结束时停止加热5．氧气是人类活动的必需的物质之一，下列与氧气有关的实验装置图错误的是A．制取 B．干燥C．收集 D．验满6．下列示意图分别是实验室氧气制备、收集、验满、验证性质的操作，其中正确的是ABCD7．某化学兴趣小组用如图所示的装置（装置气密性良好）来制取干燥的氧气，并测定H2O2溶液中溶质的质量分数。下列说法正确的A．将装置I分别与装置II、III、IV、V连接，均能达到实验目的 B．称量装置I反应前及完全反应冷却后的质量，可计算出H2O2溶液中溶质的质量分数 C．若用装置IV收集氧气，可将带火星的木条放置在b导管口处验满 D．若用装置V测量生成氧气的体积，集气瓶上方原有的空气会使测量结果偏大8．在进行实验室制取和收集O2的过程中，有关做法不正确的是A．选择装置①或②作为O2的发生装置 B．选择装置③或④作为O2的收集装置 C．装置④有气泡冒出时立即收集气体 D．将装置①中的长颈漏斗下端管口插入液面以下9．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10．工业上主要采用分离液态空气的方法制取氧气。这种方法主要利用了氮气和氧气的A．化学性质不同 B．溶解性不同 C．沸点不同 D．密度不同11．工业制氧气与实验室制氧气相比较，下列说法正确的是A.

前者是物理变化后者是化学变化

B.

前者使用的是固体后者使用的是气体

C.

这两种方法制得的氧气的性质不同

D.

两种方法都是分解反应二、填空题12．（2023•中卫一模）如图是初中化学中常见的学生实验，请认真观察后回答有关问题。（1）仪器名称是①，②。（2）实验室利用A装置制取氧气，要得到较纯净的氧气要选择的收集装置是，试管口塞一团棉花目的是。（3）实验室利用B和E装置制取氧气，E装置验满的方法是。（4）与B装置相比，装置C的显著优点是。（5）通常情况下，氢气是一种无色、无气味、密度比空气小，难溶于水的气体；实验室里，用金属锌（固体）和稀硫酸反应取氢气，可选择的发生装置为；若选择E装置收集氢气，则氢气应从导管口（选填“a”或“b”）端通入。13．（2023•方城县模拟）如图是实验室制取气体的常用装置．（1）B装置的优点是可控制反应的发生和停止，请简述B装置中使反应停止的原理。（2）若用C装置采用排空气法收集氢气，气体从a口进，请把C装置补画完整。14．（2023·甘肃金昌·中考真题）化学是以实验为基础的学科，正确选择实验装置是实验成功的关键。下图所示装置常用于实验室制取气体，请回答下列问题。(1)标号①的仪器名称是______。(2)你认为选用B作发生装置，优点是______；请指出装置C中存在的一处错误______。(3)改进上述装置图中存在的错误，并以过氧化氢溶液为原料，在实验室中制取并收集干燥的氧气。按照要求选择实验装置，连接仪器后，先______，再装入药品，进行实验。①所选装置的连接顺序为______（从左到右填写装置序号字母）。②上述方法制氧气的化学方程式为______。③若把G装置中的浓硫酸换成水并盛满，用来收集难溶于水的气体时，气体从______（填“a”或“b”）端通入。(4)甲烷（CH4）是最简单、难溶于水的有机物类气体，实验室常用加热无水醋酸钠与氢氧化钠的固体混合物来制得。实验室制取甲烷应选用的发生、收集装置是______（填序号）。15．（2023·四川内江·中考真题）下图是实验室制取气体常用的发生和收集装置，请回答有关问题。(1)写出图中标注仪器的名称：①_______；②_______。(2)实验室选用装置BD组合制取并收集氧气，其反应的化学方程式为_______，当D中集气瓶里的水排完后，在水里用玻璃片_______（填“磨砂”或“光滑”）一面盖住集气瓶口，将集气瓶移出水面，_______（填“正放”或“倒放”）在桌面上。(3)用加热高锰酸钾固体的方法制取并收集氧气，可选_______装置和E装置，验满的方法是_______。(4)实验室若用装置C制取二氧化碳，加盐酸时液面高度至少应该在_______（填“a”或“b”）处以上：检验二氧化碳时，将气体通入澄清石灰水变浑浊的化学方程式为_______。16．（2023·湖南郴州·中考真题）下图是实验室中常见的一些装置。请根据所学知识回答下列问题：(1)仪器①的名称是_______。(2)C装置中玻璃棒的作用是_______。(3)实验室既可用于制氧气又可用于制二氧化碳的发生装置是_______（填装置编号），用此装置制氧气，其反应的化学方程式是_______。(4)装置E可用于收集_______（填“氧气”或“二氧化碳”），气体应该从_______口进入（填“a”或“b”）；(5)若选用B装置制氧气，试管口棉花的作用是_______。培优竞赛1.在医院里给病人输氧时,用到类似右图所示的装置。下列有关说法中不正确的是A．使用该装置可观测氧气输出的速率B．b导管连接病人吸入氧气的塑料管C．使用该装置可用来观测是否有氧气输出D．b导管应连接供给氧气的钢瓶2.（2022年湖南省衡阳县初三五科联赛）关于实验室用MnO2与KClO3制取氧气的说法正确的是A.不使用MnO2做催化剂该反应也能发生B.收集氧气后能直接凑到集气瓶口去闻C.MnO2参与了反应过程D.在KClO3中加入少量KMnO4也能加快该反应速度，说明KMnO4也是该反应的催化剂3．下列图象表示一定质量的氯酸钾和二氧化锰混合物受热过程中某些量随时间的变化趋势，其中正确的是A．B．C．D．4.（2021年福建省龙岩市永定区初中学科竞赛）实验室获取氮气有多种途径，常见的3种方法是：方法一：将氨气通入灼热的氧化铜粉末，得到纯净的氮气和铜：方法二：将空气通过灼热的铜，得到较纯净的氮气和氧化铜粉末；方法三：将亚硝酸钠(NaNO2)和氯化铵的混合溶液加热，氮元素全部转化为氮气。进行实验时可选择的实验仪器如下图所示(省略夹持装置与加热装置)；（1）方法一：制氮气所需的氨气可以用浓氨水滴加到生石灰中得到，此反应的发生装置最好选用________(填标号)。请写出生石灰在此反应中的两个作用：①_____________；②_____________。（2）方法二：