第08讲 氧气的制取 教师版

第8讲制取氧气△一、氧气的实验室制法△1.高锰酸钾制氧气：高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气紫黑色粉末（KMnO4）墨绿色粉末（K2MnO4）黑色粉末(MnO2)2.操作步骤：查装定点收离熄灭a.组装好仪器并检查装置的气密性；b.将药品装入试管并在试管口堵上一团棉花，用带导管的单孔橡皮塞塞紧试管；c.将试管固定在铁架台上；d.集气瓶里装满水并倒放在水槽中；e.点燃酒精灯灯，先预热试管，再对准药品处加热；f.用排水法收集氧气；g.收集完毕，将导管撤管撤离水槽；（导管迟到早退）h.熄灭酒精灯(酒精灯早出晚归)3.注意事项：a.试管口微向略向下倾斜；防止药品中的水分受热后变成水蒸气冷凝成水珠倒流回试管底部(冷凝水回流)，使试管炸裂b.药品平铺铺在试管底部；以增大受热面积c.试管口塞一团棉花；以免试管内的粉末随气流进入导管，使导管堵塞，d.铁夹夹在距试管口的1/3处；e.伸入试管内的导管略出橡皮塞即可；便于气体排出f.用外焰对准药品处加热；加热时要先将酒精灯在试管下方来回移动（预热），让试管均匀受热，然后对准放药品部位加热g.用排水法时，应注意当气泡从导管口连续、均匀地放出时再收集，否则收集的气体中混有空气。当集气瓶瓶口有气泡冒出时，证明气体已集满h．停止反应时，应先把导管从再熄水槽里拿出，灭酒精灯(防止水倒流到试管中导致试管炸裂)。4.检查装置的气密性：先连接好仪器，然后把导管的一端浸入水里，两手紧贴容器的外壁，如果装置不漏气，里面的空气受热膨胀，导管口有气泡冒出。松开两手，冷却后，导管中形成一段水柱。检查装置的气密性一般思路：先形成一个密闭系统，然后制造压强差，在观察能否有相应预习现象。5.氯酸钾制氧气：氯酸钾二氧化锰氯化钾+氧气白色粉末（KClO3）白色粉末（KCl）6.双氧水制氧气：双氧水二氧化锰水+氧气无色透明溶液（H2O2）7.水通电制氧气：水通电氢气+氧气8.氧气的收集：a.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；又由于氧气的密度比空气略大，且不与空气中任何成分发生反应，因而还可以用向上排空气法收集。用排水法收集的氧气比较纯净，而用向上排空气法收集的氧气比较干燥。b.检验：将带火星的木条伸人集气瓶中,若木条复燃,证明该气体是氧气.c.验满和存放：用排水法收集气体时，当有气泡从集气瓶口边缘冒出时，表明气体已收集满。用向上排空气法收集氧气时，将带火星的木条放在集气瓶瓶瓶口，若木条复燃，表明气体已收集满。收集满氧气的集气瓶要用玻璃片盖住并正放在桌面上。例1（海珠区20年秋季学期期末卷）请根据下列实验装置回答问题例1（1）仪器①②的名称是∶①_铁架台_；②__长颈漏斗_。（2）用高锰酸钾制氧气，应选用的发生装置是__A__（填标号），该反应的化学方程式为___2KMnO4≜K2MnO4+MnO2+O2↑__，其中转化为氧气的氧元素与高锰酸钾中氧元素的质量之比是4：1。（3）若用高锰酸钾制取氧气，并用排水法收集，实验操作如下∶①点燃酒精灯并收集气体；②熄灭酒精灯；③加入药品并固定仪器；④检查装置的气密性；⑤从水槽中撤出导管。正确的操作顺序是_B__（填标号）。A.③④①②⑤B.④③①②⑤C.④③①⑤②D.①②④④（4）用过氧化氢和二氧化锰制取氧气，当用C装置收集氧气时，导管要伸至接近集气瓶底部，原因是便于排出空气，使收集的气体更纯_。（5）检查装置B的气密性的方法是∶连接好装置，先用弹簧夹夹紧胶皮管，再__从长颈漏斗上端注入水至浸没长颈漏斗下端__，静置，若观察到_有一段稳定的水柱__说明气密性良好。二、工业制氧：分离液态空气实验室制取氧气，要求反应快、操作简便、便于收集等，但成本高，无法大量生产。工业制取氧气，要求原料廉价易得、成本低廉、能够大量生产、对环境无污染等。①方法：分离液态空气法②原料：空气③原理：根据氧气、氮气的沸点不同，将空气降温加压，使其液化，然后升温，得到氮气和液态氧。在该变化前后，没有新物质生成，属于物理变化。④贮存：加压到1．5×104kPa,并贮存在蓝色的钢瓶中。除分离液态空气外，工业上还可以用膜分离技术得到含氧90％以上的富氧空气，广泛应用于医疗、发酵工业、化学工业、富氧燃烧等。自然界中氧气的主要来源——绿色植物的光合作用二氧化碳+水葡萄糖+氧气（CO2）（H2O）（C6H12O6）（O2）绿色植物的光合作用维持着自然界中氧气的平衡。三、催化剂及催化作用1.催化剂：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改变的物质（又叫做触媒）a.能改变其他物质的化学反应速率，“加快”或“减慢”；b.化学反应前后催化剂本身的质量和化学性质不变，不是化学反应中c.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；d.催化剂的种类繁多，其中酶就是日常生活中常见的一种；(生物催化酶)e.催化剂的化学性质在反应前后不变，其物理性质可能发生变化；f.对于某些特定的化学反应，没有催化剂并不意味着该反应不能进行，只是速度较慢,(KClO3)g.一个反应的催化剂不一定只有一种(H2O2中MnO2可以用CuSO4)2.催化剂在化学反应中起催化作用四、分解反应：由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应AB+C(一变多)例1（花都区20年秋季学期期末卷）．（14例1【探究一】探究影响过氧化氢分解速率的因素：分别取5mLH2O2溶液进行实验，测定产生4mLO2所需时间，实验结果记录如表：实验序号H2O2溶液的浓度（%）温度（℃）MnO2粉末用量（g）反应时间（t）①30350t1②30550t2③5200.1t3④15200.1t4（1）对比①②两个实验，若t1＞t2，则可得出的结论是：其它条件相同时，温度越高，过氧化氢分解越快。（2）能证明过氧化氢分解速率与其浓度有关的实验组合是③④（填实验序号）。【探究二】探究氧化铁（Fe2O3）能否用作过氧化氢分解的催化剂实验步骤及现象如下：实验步骤预期实验现象Ⅰ．往A、B两支试管中分别加入5mL5%的H2O2溶液，向A试管中加入0.5g氧化铁粉末，将带火星的木条分别伸入两支试管中。A试管中产生大量气泡，带火星的木条复燃；B试管中①产生气泡较少，带火星的木条不能复燃Ⅱ．待A试管中不再产生气泡时，重新加入过氧化氢溶液，并把带火星的木条伸入试管中。试管中产生大量气泡，带火星的木条复燃。Ⅲ．待实验Ⅱ中不再产生气泡时，将试管中的固体剩余物过滤，洗涤、干燥、称量。所得固体质量为②0.5g（3）请将上面表格中①②两空格的实验现象补充完整。（4）实验Ⅱ和Ⅲ的目的是证明反应前后氧化铁的质量和化学性质都不变。（5）写出氧化铁催化作用下，过氧化氢分解的化学方程式2H2O22H2O+O2↑。【探究三】比较探究二氧化锰和氧化铁的催化效果（6）实验设计：对比实验需控制变量。在探究二氧化锰和氧化铁的催化效果时，除了控制过氧化氢溶液的体积和浓度保持相同外，还需控制相同的变量为（填写两项）二氧化锰和氧化铁的质量相等，二氧化锰和氧化铁的形状相同。（7）分析与结论：实验小组根掘实验数据绘制了两种催化剂的实验时间与氧气体积关系图（如图）。依图分析，两种物质的催化效果是B（填序号）。A．催化效果基本相同B．二氧化锰催化效果好C．氧化铁催化效果好D．无法判断夯实基础夯实基础1.下列物质里含有氧气的是（C）A.二氧化锰 B.氯酸钾C.空气D.高锰酸钾2.用双氧水制取氧气时，若忘记加二氧化锰，其结果是（B）A.不放出氧气 B.放出氧气速率慢 C.放出氧气总量会减少 D.放出的氧气不纯3.检验集气瓶里的氧气是否收集满，应将带火星的木条（C）A.插入集气瓶中B.插入集气瓶底 C.放在集气瓶口 D.都可以4.实验室用高锰酸钾制取氧气分为下列几个步骤：①点燃酒精灯，加热试管；②检验装置的气密性；③将高锰酸钾装入试管，试管口塞入一团棉花，用带导管的橡皮塞塞紧试管，并把试管固定在铁架台上；④用排水法收集氧气；⑤熄灭酒精灯；⑥将导管从水槽中取出。正确的操作顺序是（D）A.②①③④⑤⑥ B.③②①④⑥⑤C.②③①④⑤⑥ D.②③①④⑥⑤5.用如图所示的装置制取气体，需满足的条件是（D）①反应物是固体②反应需要加热③制取的气体不易溶于水④制取的气体密度比空气大⑤制取的气体能与空气中的氧气反应。A.①②③④⑤B.②④⑤C.①②D.①②③6.工业上制取大量氧气的方法是（C）A.加热氯酸钾B.加热高锰酸钾C.分离液态空气D.加热二氧化锰7.催化剂在化学反应中所起的作用是（C）A.加快化学反应速率B.使生成物质量增加C.改变化学反应速率D.减慢化学反应速率8.实验室制取氧气时，装药品的大试管口应（C）A朝下B朝上C略向下倾斜D略向上倾斜9.实验室中利用过氧化氢、氯酸钾、高锰酸钾都可以制取氧气，其原因是（

D）A.都属于氧化物B.都含有氧气C.都含有氧气分子D.都含有氧元素10.实验室采用排水法收集氧气时，需将导气管伸入盛满水的集气瓶口，这个操作应在(D)A.加热固体药品前B.与加热固体药品同时C.开始有气泡放出时D.气泡连续并均匀放出时11.某同学设计了用高锰酸钾制取并收集氧气的装置，如下图所示。（1）写出图中标有序号的仪器名称：①酒精灯；②试管；③铁架台；④水槽；⑤集气瓶；⑥试管夹。（2）指出该发生装置（左边）中的两处明显错误：①试管口向上倾斜；②加热前导管深入集气瓶。12.实验室常用于制取氧气的方法有：a.加热氯酸钾晶体和二氧化锰粉末；b.加热高锰酸钾固体；c.用二氧化锰粉末作催化剂使过氧化氢（H2O2）溶液分解产生水和氧气。（1）写出指定的仪器名称。①试管；②酒精灯；③集气瓶。（2）请仔细分析装置A的特点，推测其所用的制氧气的方法是___b___（填“a”、“b”或“c”）。（3）采用方法c制取氧气应该选用装置__B__（填“A”或“B”）。为检验装置B中氧气是否收集满，可用带火星的木条放在集气瓶的瓶口_，这是利用了氧气_支持燃烧_的性质。（4）利用装置B制氧气时，长颈漏斗的下端要插入液面以下，其目的是液封，以免氧气从长颈漏斗溢出。（5）用高锰酸钾制氧气结束时发现水槽中的水变红了，可能的原因是_试管口未塞棉花，高锰酸钾粉末进入水槽_。拓展能力拓展能力1.将混有少量高锰酸钾的氯酸钾晶体，放入试管中加热，完全反应后，试管中剩余物共有(B)A.2种B.3种C.4种D.5种2.某无毒气体的密度约是空气的5/9，且极难溶于水，那么收集该气体所有的方法是（C）①向上排空气法；②向下排空气法；③排水法。A.①或② B.①或③ C.②或③ D.①②③均可3.三份质量相等的氯酸钾固体。第一份中加入少量二氧化锰，第二份中加入少量高锰酸钾，第三份不加任何物质。给它们分别加热完全分解，放出氧气的质量（B）A.第一份最多B.第二份最多C.第三份最多D.一样多4.下列关于催化剂的叙述正确的是（D）A．能加快物质的化学反应速率的是催化剂，减慢化学反应速率的不是催化剂B．加入二氧化锰可以使过氧化氢产生更多的氧气C．催化剂在催化过程中所有的性质不变D．同一个反应可以选用不同的催化剂5.下列反应不属于化合反应，也不属于分解反应，但属于氧化反应的是（B）。A．碳＋氧气二氧化碳B．酒精＋氧气水＋二氧化碳C．氯酸钾氯化钾＋氧气D．硫酸铜＋氢氧化钠氢氧化铜＋硫酸钠6.下列变化，其中不属于分解反应的是（A）A.液态空气氮气+氧气B.氯酸钾 氯化钾+氧气C.碳酸钙 氧化钙+二氧化碳D.碳酸氢钠 碳酸钠+水+二氧化碳7.在实验室中也可以用高锰酸钾来制取氧气。（1）原理：KMnO4=Δ=K2MnO4+MnO2+O2↑（2）实验装置（发生装置、收集装置）如图：（3）实验室用高锰酸钾制取氧气并用排水法收集的步骤可总结为“三先三后”：即先检查装置气密性，后装入_实验药品；先预热，后集中在_有药品__的部位加热；实验结束后，先将导管从__水槽撤离导管__，后熄灭酒精灯。8.在高锰酸钾分解制氧气的反应中，二氧化锰是生成物。在氯酸钾与二氧化锰混合加热制氧气时，氯酸钾是反应物,二氧化锰是催化剂，若不加二氧化锰，则氯酸钾分解反应将变慢，若将高锰酸钾加入氯酸钾，则反应迅速进行，这是因为高锰酸钾分解产生二氧化锰，起到催化剂作用。真题演练真题演练1.（14年广州卷8）不能从以下两个化学方程式中获取的信息是（C）反应①：2H2O22H2O+O2↑反应②：2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑A．反应①和反应②都有气体生成 B．反应①和反应②是在不同条件下进行的C．反应①和反应②都放出热量 D．反应①和反应②的反应物中都含氧元素2.（14年广州卷18）实验室用如图所示装置制取氧气，下列实验操作正确的是（A）A．加热前，将集气瓶注满水，用玻璃片盖着倒立在盛水的水槽中B．先将导管口移入集气瓶，再开始加热C．收集O2后，将集气瓶移出水槽，然后盖上玻璃片D．停止加热时，先熄灭酒精灯，再移出导气管3（20年广州卷27.）（8分）大多数化工生产都有催化