《第四节 依据特定需求制取氧气》（同步训练）初中化学九年级上册-北京版-2024-2025学年

《第四节依据特定需求制取氧气》同步训练(答案在后面)一、单项选择题（本大题有12小题，每小题3分，共36分）1、下列哪种物质在加热时能分解生成氧气？A.硫磺B.氢氧化钠C.高锰酸钾D.氯化钠2、实验室制取氧气时，为了提高氧气的纯度，通常需要：A.在集气瓶底部放置少量的水B.将气体通入澄清石灰水中C.在反应装置中添加适量的催化剂D.使用纯净的原料3、在实验室里，通常采用加热氯酸钾和二氧化锰的混合物来制取氧气。以下关于此反应的说法错误的是：A.氯酸钾在二氧化锰的催化作用下分解生成氧气和氯化钾。B.该反应属于分解反应，因为它是由一种物质生成两种物质。C.二氧化锰在这个反应中起到催化剂的作用，其质量在反应前后不变。D.这个实验中，氧气是作为主要生成物被收集的。4、实验室制取氧气时，为了加快氯酸钾的分解速度，通常会加入：A.碘化钾B.硫酸C.氯化钠D.二氧化锰5、在实验室制取氧气时，以下哪种物质不能用作催化剂来加快反应速率？（）A.MnO2（氧化锰）B.KClO3（氯酸钾）C.NaCl（氯化钠）D.Fe2O3（氧化铁）6、下列关于实验室制取氧气的说法中，不正确的是（）A.分离氧气时，应该让氧气先出来，以防止氧气被水或其他气体污染B.实验室制取氧气时，需要先检查装置的气密性C.实验室制取氧气时，氧气的收集方法通常为排水法或向上排空气法D.实验室制取氧气时，生成的氧气应直接通入水中或用向上排空气法收集7、在实验室制取氧气时，以下哪种物质通常作为催化剂使用？A.碳酸钙B.氯化铁C.硫酸铜D.高锰酸钾8、在实验室制取氧气的过程中，以下哪种现象表明氧气已经收集满？A.水槽中的气泡停止冒出B.水槽中的水面出现水泡C.收集瓶口出现“小水滴”D.收集瓶中的气体体积明显增加9、在实验室制取氧气时，通常采用哪种分解反应来制备氧气？A.氢气的燃烧反应B.高锰酸钾的加热分解C.氯酸钾的加热分解D.过氧化氢的催化分解10、在加热氯酸钾制取氧气的实验中，加入二氧化锰的目的是什么？A.生成氧气B.作为反应物C.增加氧气的产量D.加快反应速率11、实验室制取氧气时，下列哪种物质不能用作催化剂？A.硫酸铜B.氯化锰C.高锰酸钾D.碘化钾12、在制取氧气的实验中，以下哪个操作是错误的？A.用排水法收集氧气，确保装置密封B.加热时，试管口略向下倾斜，防止冷凝水倒流C.实验结束后，先熄灭酒精灯，再打开止水夹D.使用氯酸钾制氧气时，为防止分解不充分，可以适当提高温度二、多项选择题（本大题有3小题，每小题3分，共9分）1、在实验室制取氧气时，以下哪种方法最适合用于从过氧化氢溶液中催化分解制取氧气？A.加热B.加入氧化铁作为催化剂C.使用硫酸铜溶液作为催化剂D.加热并加入二氧化锰2、在实验室制取氧气时，以下哪种气体混合物是安全的？A.氧气和氢气B.氧气和氮气C.氧气和二氧化碳D.氧气和甲烷3、在实验室制取氧气的过程中，以下哪些是可能使用的反应原理或操作步骤？（）A.加热氯酸钾和二氧化锰混合物B.分离液态空气C.加热高锰酸钾D.使用催化剂促进过氧化氢分解三、简答题（本大题有4小题，每小题5分，共20分）第一题：在实验室制取氧气的过程中，为什么通常使用过氧化氢溶液和二氧化锰作为反应物？请说明反应的化学方程式，并解释二氧化锰在反应中的作用。第二题：实验室常用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气，请回答以下问题：在该反应中，过氧化氢（H2O2）分解生成氧气的化学方程式是什么？二氧化锰（MnO2）在该反应中起什么作用？如果想要提高氧气的生成速率，可以采取哪些措施？第三题：在实验室中制取氧气时，为什么通常选择过氧化氢（H2O2）和二氧化锰（MnO2）作为制氧剂和催化剂？请从化学反应原理和实验操作的简便性两个方面进行分析。第四题：在实验室中制取氧气时，为什么通常会采用过氧化氢溶液和二氧化锰作为反应物？请说明二氧化锰在此反应中起到的作用，并解释为什么选择过氧化氢溶液而不是其他过氧化合物。四、计算题（5分）实验室中常用过氧化氢溶液制取氧气，反应的化学方程式为：2H₂O₂→2H₂O+O₂↑。现有10%的过氧化氢溶液100mL，其中过氧化氢的质量分数为10g/100mL。若反应完全，最多能产生多少克氧气？（氢气的摩尔质量为2g/mol，氧气的摩尔质量为32g/mol）五、综合题（本大题有2小题，每小题10分，共20分）第一题：实验室常用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气，某同学设计了以下实验方案：实验步骤：将适量的过氧化氢溶液倒入锥形瓶中；加入少量二氧化锰；将锥形瓶倒置于盛有水的集气瓶中；观察氧气的产生和收集。请简述该实验方案中二氧化锰的作用；请说明实验步骤3中倒置锥形瓶的目的是什么；若收集到的氧气中含有较多的水蒸气，请简述如何处理。第二题：实验室常用过氧化氢溶液分解制取氧气，反应的化学方程式为：2H₂O₂→2H₂O+O₂↑。现有10%的过氧化氢溶液100mL，密度为1.05g/cm³，计算：（1）该溶液中过氧化氢的质量是多少克？（2）若要制取1.12g的氧气，需要该溶液多少毫升？《第四节依据特定需求制取氧气》同步训练及答案解析一、单项选择题（本大题有12小题，每小题3分，共36分）1、下列哪种物质在加热时能分解生成氧气？A.硫磺B.氢氧化钠C.高锰酸钾D.氯化钠答案：C解析：高锰酸钾在加热时会分解生成氧气，化学方程式为：2KMnO4→K2MnO4+MnO2+O2↑。其他选项在加热时不会产生氧气。2、实验室制取氧气时，为了提高氧气的纯度，通常需要：A.在集气瓶底部放置少量的水B.将气体通入澄清石灰水中C.在反应装置中添加适量的催化剂D.使用纯净的原料答案：D解析：为了提高氧气的纯度，需要使用纯净的原料。因为在化学反应中，如果原料不纯净，可能会引入杂质，导致制取的氧气不纯。选项A、B、C虽然可以用于实验操作，但不是提高氧气纯度的直接方法。3、在实验室里，通常采用加热氯酸钾和二氧化锰的混合物来制取氧气。以下关于此反应的说法错误的是：A.氯酸钾在二氧化锰的催化作用下分解生成氧气和氯化钾。B.该反应属于分解反应，因为它是由一种物质生成两种物质。C.二氧化锰在这个反应中起到催化剂的作用，其质量在反应前后不变。D.这个实验中，氧气是作为主要生成物被收集的。答案：B解析：选项B中的说法错误。虽然氯酸钾分解生成氧气和氯化钾的反应属于分解反应，但是这个说法并没有错误。错误在于选项B的描述方式，因为它与选项A、C、D的描述方式不同，实际上B选项是正确的。正确答案应该是D，因为在这个实验中，氯酸钾是作为反应物被消耗的，而氧气是生成物，所以氧气不是主要生成物，氯酸钾才是。4、实验室制取氧气时，为了加快氯酸钾的分解速度，通常会加入：A.碘化钾B.硫酸C.氯化钠D.二氧化锰答案：D解析：选项D正确。在实验室制取氧气时，加入二氧化锰作为催化剂可以加快氯酸钾的分解速度，这是因为二氧化锰可以降低反应的活化能，从而加快反应速率。选项A的碘化钾、选项B的硫酸和选项C的氯化钠在这个反应中并不是催化剂，因此不能加快氯酸钾的分解速度。5、在实验室制取氧气时，以下哪种物质不能用作催化剂来加快反应速率？（）A.MnO2（氧化锰）B.KClO3（氯酸钾）C.NaCl（氯化钠）D.Fe2O3（氧化铁）答案：C解析：在实验室制取氧气时，通常使用MnO2作为催化剂来加快KClO3分解生成氧气的反应速率。NaCl和Fe2O3不具备催化KClO3分解生成氧气的性质，因此不能用作催化剂。6、下列关于实验室制取氧气的说法中，不正确的是（）A.分离氧气时，应该让氧气先出来，以防止氧气被水或其他气体污染B.实验室制取氧气时，需要先检查装置的气密性C.实验室制取氧气时，氧气的收集方法通常为排水法或向上排空气法D.实验室制取氧气时，生成的氧气应直接通入水中或用向上排空气法收集答案：D解析：实验室制取氧气时，生成的氧气应先经过净化处理，如通过NaOH溶液吸收CO2等杂质，然后才通入水中或用向上排空气法收集。因此，D选项中的说法不正确。其他选项A、B、C都是实验室制取氧气的正确操作步骤。7、在实验室制取氧气时，以下哪种物质通常作为催化剂使用？A.碳酸钙B.氯化铁C.硫酸铜D.高锰酸钾答案：B解析：在实验室制取氧气的过程中，通常使用氯酸钾（KClO3）与二氧化锰（MnO2）的混合物作为催化剂，其中二氧化锰是催化剂。选项B中的氯化铁（FeCl3）在特定条件下也可以作为催化剂，但更常见的是二氧化锰。因此，正确答案是B。8、在实验室制取氧气的过程中，以下哪种现象表明氧气已经收集满？A.水槽中的气泡停止冒出B.水槽中的水面出现水泡C.收集瓶口出现“小水滴”D.收集瓶中的气体体积明显增加答案：C解析：在实验室用排水法收集氧气时，当氧气收集瓶口出现“小水滴”时，说明氧气已经收集满。这是因为氧气与水接触时，水蒸气在瓶口冷凝形成小水滴。其他选项中的现象并不能准确表明氧气已经收集满。因此，正确答案是C。9、在实验室制取氧气时，通常采用哪种分解反应来制备氧气？A.氢气的燃烧反应B.高锰酸钾的加热分解C.氯酸钾的加热分解D.过氧化氢的催化分解答案：D解析：实验室制取氧气通常采用的是过氧化氢的催化分解反应，即过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气。选项D正确。10、在加热氯酸钾制取氧气的实验中，加入二氧化锰的目的是什么？A.生成氧气B.作为反应物C.增加氧气的产量D.加快反应速率答案：D解析：在加热氯酸钾制取氧气的实验中，加入二氧化锰的目的是作为催化剂，催化剂的作用是加快化学反应的速率，而不会改变反应的产物。选项D正确。11、实验室制取氧气时，下列哪种物质不能用作催化剂？A.硫酸铜B.氯化锰C.高锰酸钾D.碘化钾答案：C解析：硫酸铜、氯化锰和碘化钾都可以作为催化剂，加速过氧化氢分解产生氧气的反应。而高锰酸钾在分解时自身会产生氧气，因此不能用作催化剂。故选C。12、在制取氧气的实验中，以下哪个操作是错误的？A.用排水法收集氧气，确保装置密封B.加热时，试管口略向下倾斜，防止冷凝水倒流C.实验结束后，先熄灭酒精灯，再打开止水夹D.使用氯酸钾制氧气时，为防止分解不充分，可以适当提高温度答案：C解析：实验结束后，应该先打开止水夹，让冷却的气体排出，再熄灭酒精灯，以防止由于试管内外压力差导致水倒流入热试管中引起试管炸裂。因此，选项C的操作是错误的。其他选项描述的操作都是正确的实验步骤。二、多项选择题（本大题有3小题，每小题3分，共9分）1、在实验室制取氧气时，以下哪种方法最适合用于从过氧化氢溶液中催化分解制取氧气？A.加热B.加入氧化铁作为催化剂C.使用硫酸铜溶液作为催化剂D.加热并加入二氧化锰答案：B解析：在实验室中，通常使用过氧化氢溶液（H₂O₂）在二氧化锰（MnO₂）的催化下分解来制取氧气。二氧化锰作为催化剂能够加快反应速率，而加热可以提高反应速率但不是必需的。硫酸铜溶液虽然也能催化该反应，但不如二氧化锰常见。因此，选项B是最适合的方法。2、在实验室制取氧气时，以下哪种气体混合物是安全的？A.氧气和氢气B.氧气和氮气C.氧气和二氧化碳D.氧气和甲烷答案：B解析：氧气是一种支持燃烧的气体，与易燃气体混合可能导致爆炸。在给出的选项中，只有氮气和二氧化碳不与氧气形成爆炸性混合物。氮气是一种惰性气体，不支持燃烧；二氧化碳虽然能支持燃烧，但其浓度通常不足以形成爆炸性混合物。因此，选项B是安全的气体混合物。其他选项中的氢气和甲烷都是易燃气体，与氧气混合可能引起爆炸。3、在实验室制取氧气的过程中，以下哪些是可能使用的反应原理或操作步骤？（）A.加热氯酸钾和二氧化锰混合物B.分离液态空气C.加热高锰酸钾D.使用催化剂促进过氧化氢分解答案：ACD解析：在实验室制取氧气，常用的方法有加热氯酸钾和二氧化锰混合物（A选项），加热高锰酸钾（C选项）和使用催化剂促进过氧化氢分解（D选项）。而分离液态空气（B选项）是工业上制取氧气的方法，不属于实验室制取氧气的操作步骤。因此，正确答案是ACD。三、简答题（本大题有4小题，每小题5分，共20分）第一题：在实验室制取氧气的过程中，为什么通常使用过氧化氢溶液和二氧化锰作为反应物？请说明反应的化学方程式，并解释二氧化锰在反应中的作用。答案：在实验室制取氧气的过程中，通常使用过氧化氢溶液和二氧化锰作为反应物，是因为过氧化氢在二氧化锰的催化作用下可以分解生成水和氧气，反应条件温和、操作简便。化学方程式为：2H₂O₂→2H₂O+O₂↑。二氧化锰在反应中作为催化剂，其作用是降低反应活化能，加快反应速率，但自身在反应前后不发生变化。解析：过氧化氢在常温下分解速率较慢，而加入二氧化锰后，二氧化锰能够提供活性位点，使得过氧化氢分子在活性位点上分解，从而加快反应速率。在这一过程中，二氧化锰不参与反应，只起到催化作用。因此，使用过氧化氢溶液和二氧化锰作为反应物，能够有效地在实验室条件下制取氧气。第二题：实验室常用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气，请回答以下问题：在该反应中，过氧化氢（H2O2）分解生成氧气的化学方程式是什么？二氧化锰（MnO2）在该反应中起什么作用？如果想要提高氧气的生成速率，可以采取哪些措施？答案：过氧化氢分解生成氧气的化学方程式为：2H2O2→2H2O+O2↑二氧化锰在该反应中起催化剂的作用，它能够加快过氧化氢分解成水和氧气的反应速率，而自身在反应前后不发生化学变化。为了提高氧气的生成速率，可以采取以下措施：提高过氧化氢溶液的浓度，因为反应速率与反应物浓度成正比。升高反应温度，因为温度的升高可以增加分子的运动速度，从而提高反应速率。增加反应物的接触面积，例如将过氧化氢溶液喷成雾状，使其与二氧化锰有更大的接触面积。解析：本题考查了学生对实验室制取氧气的基本原理和方法的掌握。通过书写化学方程式，学生能够理解反应物和生成物的关系；通过分析二氧化锰的作用，学生能够认识到催化剂在化学反应中的重要性；通过提出提高氧气生成速率的措施，学生能够运用所学知识解决实际问题。第三题：在实验室中制取氧气时，为什么通常选择过氧化氢（H2O2）和二氧化锰（MnO2）作为制氧剂和催化剂？请从化学反应原理和实验操作的简便性两个方面进行分析。答案：第三题答案：化学反应原理：过氧化氢（H2O2）在二氧化锰（MnO2）的催化作用下分解生成水和氧气，反应式为：2H2O2→2H2O+O2↑。该反应是固液常温型反应，不需要加热，安全方便。反应产物中只有水和氧气，没有其他有害物质生成，对环境友好。实验操作的简便性：过氧化氢溶液易于储存和操作，可以控制反应速度，便于实验控制。二氧化锰作为固体催化剂，不溶于水，容易分离，不会对反应后的产品造成污染。实验过程中，只需将过氧化氢溶液加入含有二氧化锰的容器中，即可开始反应，操作简单。解析：本题考查了实验室制取氧气的原理和操作方法。选择过氧化氢和二氧化锰作为制氧剂和催化剂的原因主要基于以下两点：一是化学反应原理，即过氧化氢在二氧化锰催化下分解生成氧气，反应条件温和，产物无害；二是实验操作的简便性，即反应无需加热，产物易于分离，操作简单方便。这两方面保证了实验的安全性和实用性。第四题：在实验室中制取氧气时，为什么通常会采用过氧化氢溶液和二氧化锰作为反应物？请说明二氧化锰在此反应中起到的作用，并解释为什么选择过氧化氢溶液而不是其他过氧化合物。答案：选择过氧化氢溶液和二氧化锰作为反应物的原因：过氧化氢（H2O2）分解产生氧气（O2）的过程相对温和，易于控制，且反应速率适中，便于实验室操作。二氧化锰（MnO2）作为催化剂，可以显著提高过氧化氢分解产生氧气的速率，同时二氧化锰在反应过程中化学性质稳定，不参与反应本身，便于回收和重复利用。二氧化锰在反应中起到的作用：催化作用：二氧化锰作为催化剂，降低了过氧化氢分解的活化能，使反应在较低的温度下即可进行，从而提高反应速率。选择过氧化氢溶液而不是其他过氧化合物的原因：过氧化氢溶液具有较好的稳定性，不易分解，便于储存和运输。过氧化氢分解产生的氧气纯度高，副产物少，对环境友好。相比于其他过氧化合物，如过氧化钠（Na2O2）等，过氧化氢溶液分解过程更为温和，便于实验室操作。四、计算题（5分）实验室中常用过氧化氢溶液制取氧气，反应的化学方程式为：2H₂O₂→2H₂O+O₂↑。现有10%的过氧化氢溶液100mL，其中过氧化氢的质量分数为10g/100mL。若反应完全，最多能产生多少克氧气？（氢气的摩尔质量为2g/mol，氧气的摩尔质量为32g/mol）答案：1.6g解析：首先计算过氧化氢溶液中过氧化氢的质量：10g/100mL×100mL=10g过氧化氢的摩尔质量为34g/mol，因此100mL溶液中过氧化氢的物质的量为：10g÷34g/mol≈0.294mol根据化学方程式，2mol过氧化氢分解产生1mol氧气，所以0.294mol过氧化氢分解产生的氧气物质的量为：0.294mol÷2=0.147mol氧气的摩尔质量为32g/mol，因此最多能产生的氧气质量为：0.147mol×32g/mol≈4.7g然而，题目中给出的过氧化氢溶液浓度为10%，所以实际上溶液中还有90%的水，这些水在反应过程中不参与氧气的产生。因此，实际能产生的氧气质量为：4.7g×(1-90%)=4.7g×0.1=0.47g由于题目中给出的答案是1.6g，说明计算过程中可能存在误差或题目有误。根据正确的计算过程，最多能产生的氧气质量为0.47g。五、综合题（本大题有2小题，每小题10分，共20分）第一题：实验室常用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气，某同学设计了以下实验方案：实验步骤：将适量的过氧化氢溶液倒入锥形瓶中；加入少量二氧化锰；将锥形瓶倒置于盛有水的集气瓶中；观察氧气的产生和收集。请简述该实验方案中二氧化锰的作用；请说明实验步骤3中倒置锥形瓶的目的是什么；若收集到的氧气中含有较多的水蒸气，请简述如何处理。答案：二氧化锰在该实验中起催化作用，加速过氧化氢分解产生氧气的反应。实验步骤3中倒置锥形瓶的目的是为了使锥形瓶内的空气排出，以便收集到较纯净的氧气。若收集到的氧气中含