第05讲氧气的制取-2022年新九年级化学暑假课

第05讲氧气的制取【学习目标】1．学习实验室制备氧气的反应原理、实验装置和操作方法。2．了解氧气的工业制法。【基础知识】氧气的实验室制法加热高锰酸钾制氧气（1）药品：高锰酸钾（暗紫色固体）（2）原理：高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气（3）装置：（4）步骤：查、装、定、点、收、离、熄①检查装置的气密性：连接好装置，将导管末端放入水中，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。②装入药品：将药品平铺在试管底部，并在试管口放一团棉花，用单孔塞塞紧。③固定装置：将试管固定在铁架台上。④点燃酒精灯加热：先使试管均匀受热，后对准药品部位加热。⑤收集气体：若用排水集气法收集气体，当气泡连续均匀冒出时再收集（刚开始排出的是空气）；水排完后，应用玻璃片盖住瓶口，移出水槽，正放在桌面上。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。⑥将导管移出水槽。⑦再熄灭酒精灯。（5）注意事项：①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管。②试管内的导管略露出橡皮塞即可：利于产生的气体排出。③试管口要略向下倾斜：防止冷凝水回流使试管炸裂。④用排水集气法收集氧气时，当气泡连续均匀冒出时再收集，否则收集的氧气中混有空气。⑤实验结束后，先将导管移出水面，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：氧气不易溶于水。②向上排空法：氧气密度比空气大。（7）检验和验满①检验：将带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，说明是氧气。②验满：排水法：当集气瓶口有大气泡冒出时，证明已满。向上排空气法：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明已满。分解双氧水制氧气（1）药品：过氧化氢溶液、二氧化锰（2）原理：过氧化氢MnO2MnO2（3）装置：（4）步骤：查、装、滴、收①检查装置的气密性：连接装置后，塞紧橡皮塞。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。②装入药品：先向锥形瓶中加入二氧化锰固体，塞好带有分液漏斗和导管的双孔橡皮塞，向分液漏斗中加入过氧化氢溶液。③滴：打开分液漏斗活塞，慢慢滴加过氧化氢溶液。④收：收集气体。3.加热氯酸钾和二氧化锰的固体混合物制氧气（1）药品：氯酸钾、二氧化锰△（2）原理：氯酸钾MnO2△MnO2（3）装置：与高锰酸钾制氧气装置相似，区别在于试管口不用放棉花。（4）步骤：查、装、定、点、收、离、熄（同高锰酸钾制氧气）二、催化剂1.概念：在化学反应中能增大化学反应速率，但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（增大反应速率）、两不变（本身的质量、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。三、氧气的工业制法1.方法：分离液态空气法，属于物理变化。2.原理：利用液态氧和液态氮的沸点不同，氮气沸点低于氧气，先分离出来。【考点剖析】考点一：实验室制取氧气例1．下列示意图分别是实验室制备、收集、验满氧气和验证氧气性质的装置或操作，其中正确的是（）A．B．C．D．【答案】A【解析】A、试管口向下倾斜，试管口塞一团棉花，正确；B、向上排空气法应该将导气管插到集气瓶底部，图中仅在瓶口，错误；C、验满应该在集气瓶口部进行，而不是集气瓶内，错误；D、铁丝燃烧实验应该在集气瓶底部预留水或者加上沙子保护集气瓶，错误。故选：A。考点二：氧气的工业制法例2．工业上制取氧气主要有下列步骤：（1）从步骤②可以得出液态氮的沸点比液态氧的沸点（填“高”或“低”）。（2）贮存在蓝色钢瓶里的“工业液氧”是（填“纯净物”或“混合物”）。（3）工业上采用该方法制氧气，这一变化属于变化；而实验室可在二氧化锰存在下加热制氧气，这种变化属于变化。【答案】（1）低（2）混合物（3）物理；氯酸钾；化学【解析】（1）由步骤②，首先蒸发出的是氮气，从步骤②可以得出液态氮的沸点比液态氧的沸点低。（2）贮存在蓝色钢瓶里的“工业液氧”中含有液态氧、液态的二氧化碳等，属于混合物。（3）由于空气中大约含有21%的氧气，所以这是工业制取氧气的既廉价又易得的最好原料；工业上制取氧气采用的是分离液态空气法，是利用液态氧与液态氮的沸点的不同；由于分离过程中没有新物质生成，属于物理变化。而实验室可在二氧化锰存在下加热氯酸钾制氧气，有新物质氯化钾、氧气生成，属于化学变化。考点三：催化剂例3．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【答案】D【解析】A、催化剂能够加快反应速率，该选项不正确；B、二氧化锰、氧化铜、氧化铁都可以用作过氧化氢分解的催化剂，该选项不正确；C、催化剂在反应前后质量和化学性质都不变，该选项不正确；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，该选项正确。故选：D。【真题演练】1．实验室用高锰酸钾制取氧气的实验中，不需要使用的一组仪器是（）A．大试管、铁架台 B．烧杯、玻璃棒 C．集气瓶、酒精灯 D．导管、单孔塞【答案】B【解析】实验室用高锰酸钾制取氧气，属于固体加热反应，发生装置需要大试管（反应容器）、酒精灯（加热容器）、铁架台（固定）、单孔塞、导管，收集装置需要集气瓶、水槽等。不需要烧杯和玻璃棒。故选：B。2．下列关于工业制取氧气说法不正确的是（）A．工业制氧的方法是分离液态空气B．该过程属于物理变化C．该方法利用的是氧气和氮气的沸点不同D．经过净化除尘后的空气属于纯净物【答案】D【解析】A、工业上制氧气采用的是分离液态空气法：在低温条件下加压，使空气转变为液态空气，然后蒸发；由于液态氮的沸点比液态氧的沸点低，因此氮气首先从液态空气中蒸发出来，剩下的主要是液态氧，故说法正确；B、整个过程中没有生成其它物质，没有新物质生成，属于物理变化，故说法正确；C、该方法利用的是氧气和氮气的沸点不同进行分离，故说法正确；D、经过净化除尘后的空气中含有氮气、氧气等多种物质，属于混合物，故说法错误。故选：D。3．实验室用高锰酸钾制取氧气时有如下操作步骤：①加热②检查装置的气密性③装药品④用排水集气法收集⑤从水槽中取出导气管⑥熄灭酒精灯⑦连接仪器，其中操作顺序正确的是（）A．①⑦③②⑤④⑥B．⑦②③①④⑤⑥C．⑤⑦③②①④⑥D．⑦③①②④⑥⑤【答案】B【解析】根据实验室用高锰酸钾制取氧气时操作步骤：连→查→装→定→点→收→移→熄，可知操作顺序正确的是⑦②③①④⑤⑥。故选：B。4．实验室用氯酸钾固体（二氧化锰作催化剂）制取氧气，下列装置组合正确的是（）A．①③B．①⑤C．②③D．②④【答案】A【解析】实验室用氯酸钾固体（二氧化锰作催化剂）制取氧气，属于固、固加热型，适合用装置①作发生装置；氧气的密度比空气略大，不易溶于水，可用装置③或④收集氧气。故选：A。5．O2是人类生活不可缺少的物质，制取O2的方法很多。请回答下列问题：（1）KMnO4分解法：该反应的文字表达式为。（2）KClO3分解法：应选用上图中的_______（填图中装置对应的字母）作发生装置；（3）H2O2分解法：常温下H2O2分解缓慢，通常加入少量MnO2，则MnO2的作用为___________；（4）可以用C所示装置来收集O2，体现了O2___________的性质；（5）已知N2的沸点为196℃，O2的沸点为183℃。工业上在低温下加压，先使空气液化，然后蒸发，则O2为_____（填“先”或“后”）蒸发出来的气体。【答案】（1）高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气（2）A（3）催化作用（4）不易溶于水（5）后【解析】（1）高锰酸钾分解制取氧气，生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的文字表达式为：高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气。（2）氯酸钾分解制取氧气，反应物为固体，反应条件需要加热，故选择A作为发生装置。（3）过氧化氢分解制取氧气，加少量二氧化锰作为催化剂，加快反应速率，起催化作用。（4）能用排水法收集气体，说明气体不溶于水，故体现了氧气不易溶于水的性质。（5）因氮气的沸点低，液化空气后蒸发时沸点低的物质会先分离出，故氧气比氮气后蒸发出来。【过关检测】1．在进行“氧气的实验室制取与性质”实验时，某同学制得的氧气不纯。你认为可能的原因是（）A．用排水法收集O2时，集满氧气的集气瓶正放在桌面上B．用向上排空气法收集O2时，导管伸入到集气瓶的底部C．用排水法收集O2时，导管口连续均匀地冒出气泡，再开始收集D．用向上排空气法收集O2，验满时，将带火星的木条伸入到集气瓶中【答案】D【解析】A、氧气的密度比空气大，所以用排水法收集O2时，集满氧气的集气瓶正放在桌面上，操作正确，不合题意；为排净集气瓶内的空气，使收集到的氧气较纯净，在用向上排空气法收集O2时，导管伸入到集气瓶的底部，操作正确，不合题意；C、导管口刚开始排出的气体是装置内的空气，所以用排水法收集O2时，导管口连续均匀地冒出气泡，再开始收集，操作正确，不合题意；D、用向上排空气法收集O2，验满时，将带火星的木条不能伸入到集气瓶中，应放在瓶口，带火星的木条伸入集气瓶中，木条复燃并不能证明氧气已满，可能导致收到的氧气不纯，操作错误，符合题意。故选：D。2．关于高锰酸钾和氯酸钾制氧气，下列说法正确的是（）①都需要催化剂②都需要加热③都需要在试管口塞一团棉花④可用相同发生装置⑤可用相同收集装置A．②④⑤ B．①③④ C．②③④ D．①②③【答案】A【解析】①用高锰酸钾制氧气不用二氧化锰作催化剂，故错误；②都需要加热，故正确；③氯酸钾制取氧气不需要在试管口塞一团棉花，故错误；④都属于加热固体制取气体，可用相同发生装置，故正确；

⑤都是制取氧气，可用相同收集装置，故正确。故选：A。3．下列有关催化剂的说法正确的是（）A．MnO2只能作为过氧化氢溶液分解的催化剂B．同一个化学反应可以有多种催化剂C．催化剂能使原本不发生的反应也能快速进行D．催化剂在反应前后质量和性质都不变【答案】B【解析】A、MnO2也能作为其它反应的催化剂，如可以作氯酸钾分解的催化剂，故选项说法错误；B、马铃薯可代替二氧化锰作过氧化氢溶液分解的催化剂，说明同一个化学反应可以有多种催化剂，故选项说法正确；C、催化剂只是改变反应的速率，不能使原本不发生的反应进行，故选项说法错误；D、催化剂在反应前后质量和化学性质都不变，故选项说法错误。故选：B。4．某同学采用加热氯酸钾的方法制取氧气，错把高锰酸钾当作二氧化锰放入氯酸钾内，其结果与只加氯酸钾相比，正确的是（）A．反应速率不变，生成氧气的质量不变B．反应速率加快，生成氧气的质量不变C．反应速率加快，生成氧气的质量增加D．高锰酸钾在反应中起催化剂的作用【答案】C【解析】A、高锰酸钾在加热条件下分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，生成的二氧化锰可作氯酸钾反应的催化剂，可加快化学反应速率；生成氧气的质量与单纯加热氯酸钾相比，质量增加，故选项说法错误；B、高锰酸钾分解可生成氧气，生成氧气的质量与单纯加热氯酸钾相比，质量要增加，故选项说法错误；C、生成的二氧化锰可作氯酸钾反应的催化剂，可加快化学反应速率，所以反应速率加快，生成氧气质量增加，故选项说法正确；D、高锰酸钾分解生成的二氧化锰可作氯酸钾反应的催化剂，可加快化学反应速率，故选项说法错误。故选：C。5．实验室用稀的过氧化氢溶液、二氧化锰为药品制取氧气，下列图象能正确反应对应关系的是（）A．B．C．D．【答案】AC【解析】A、过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，图象纵坐标从0开始，至完全反应，不再增加，故选项正确；B、过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，由于原过氧化氢溶液在含有水，图象纵坐标不能从0开始，故选项错误；C、过氧化氢是反应物，随着反应进行质量不断减少一直到零为止，故选项正确；D、二氧化锰作催化剂，反应前后质量不变，图象应呈一条水平直线，故选项错误。故选：AC。6．实验室制取氧气的装置中，有关几个“口”的位置的说法错误的是（）A．用排空气法收集氧气验满时，应用带火星的木条置于集气瓶口B．装高锰酸钾的试管口应略向下倾斜C．用排空气法收集氧气时，集气瓶瓶口应朝上D．用排水法收集氧气时，导气管口应伸至集气瓶底【答案】D【解析】A、用排空气法收集氧气验满时，应用带火星的木条置于集气瓶口，观察木条是否复燃，故正确；B、实验室制取气体时，加热固体时，试管口要稍微向下倾斜，因为防止生成的水或固体中所含的水分倒流入试管，使试管炸裂，故正确；C、因氧气比空气的密度大，所以应用向上排气法收集，故正确；D、用排水法收集氧气时，导气管口应伸至集气瓶口处即可，故错误。故选：D。7．根据下图回答问题。（1）仪器a的名称是。（2）加热KMnO4制取O2的文字表达式为