第09讲 制取氧气（解析版）

第09讲制取氧气1．比较实验室制取氧气的三种方法。2．掌握分解反应。3．了解氧气的工业制法。一、实验室制取氧气的三种方法比较1．实验室制氧气的三种方法药品高锰酸钾氯酸钾和二氧化锰过氧化氢和二氧化锰反应原理（符号表达式）KMnO4加热K2MnO4+MnO2+O2加热KClO3MnO2加热MnO2加热H2O2MnO2H2O+OMnO2药品状态固体固体+固体固体+液体反应条件加热加热、催化剂催化剂发生装置【知识补充】发生装置的评价发生装置评价操作简便便于添加液体（长颈漏斗下端要伸到液面以下，形成液封）可以控制反应的速率，得到平稳的氧气流可以控制反应的速率，得到平稳的氧气流检查装置气密性的操作方法实验装置操作方法将导管伸入水中，用手紧握试管（或用酒精灯微热试管，或用热毛巾捂住试管），若导管口有气泡冒出，手松开（或停止微热）后，观察到导管中形成一段水柱，说明装置的气密性良好夹紧弹簧夹，向长颈漏斗中加水至漏斗管中形成一段水柱，若一段时间后水柱高度不发生变化，说明装置的气密性良好二、分解反应1．定义：由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应。分解反应属于（填“属于”或“不属于”）基本反应类型之一。（2）特征：一变多，通式：A→B+C+……。三、工业上制取氧气1．工业生产需要考虑的因素：原料来源是否广泛、价格是否便宜、成本是否低廉、能否大量生产以及对环境的影响等。2．工业制取氧气的原料：空气。3．流程：下图为“分离液态空气”制取氧气的流程图，在方框内填写所分离出物质的名称。4．原理：利用了液态氮和液态氧的沸点不同，属于物理（填“物理”或“化学”）变化。考点一：实验室制取氧气例1．下图是加热高锰酸钾制取氧气的部分操作，其中错误的是（）A．检查装置气密性 B．装入高锰酸钾C．收集氧气 D．氧气验满【答案】D【详解】A、检查气密性时，先将导管插入水中，再用手握住试管外壁，如果有气泡冒出，说明装置气密性良好，故A正确；B、取用固体粉末时应先使试管倾斜，把盛有药品的药匙（或用小纸条折叠成的纸槽）小心地送至试管底部，然后缓缓直立试管，故B正确；C、氧气密度比空气大，可选用向上排空气法，收集气体时，导气管应伸到集气瓶底部，故C正确；D、氧气验满时，应将带火星的木条伸到集气瓶口，而不是集气瓶中，若木条复燃，说明氧气集满，故D错误。故选：D。例2．通过近半年的化学学习，相信你对制取气体的思路和方法有了一定的了解。下图是小亮同学对氧气制取方法的梳理，请你和小亮同学一起完成下列问题。(1)用图中A、B、C所示的方法能够制取氧气，是因为它们的反应物中都含有___________。(2)用方法D制取氧气的过程属于___________（填“物理”或“化学”）变化。(3)A和C制取氧气需要加热，B常温下就可以产生氧气；实验室制取氧气的最佳方法是___________（填字母序号）；反应的符号表达式___________。(4)小亮同学欲用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，可供选择的实验装置如下：请你帮助他选择发生装置___________（填字母序号，下同），选择该装置的依据___________；要收集较纯净的氧气应选择装置___________，用该装置收集氧气，判断已集满的方法是___________。收集满氧气的集气瓶盖上玻璃片_____放在桌面上。【答案】(1)氧元素(2)物理(3)BH2O2MnO2H2O+OMnO2(4)A反应物是固体和液体，反应不需要加热E当集气瓶口有大气泡往外冒出时，表示氧气已集满正【详解】（1）根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，要制取氧气，反应物中必须含有氧元素，故用图中A、B、C所示的方法能够制取氧气，是因为它们的反应物中都含有氧元素；（2）用方法D即分离液态空气法制取氧气的过程，没有新物质生成，属于物理变化；（3）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，从绿色环保的角度考虑，该方法是实验室制取氧气的最佳方法，选B，反应的符号表达式：H2O2MnO2H2O+O2MnO2（4）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，反应物是固体和液体，不需要加热，该反应是固液不加热型，发生装置选：A；要收集较纯净的氧气应选择排水法，选E，用排水法收集氧气，当集气瓶口有大气泡往外冒出时，表示氧气已集满；氧气密度比空气略大，收集满氧气的集气瓶盖上玻璃片正放在桌面上。考点二：分解反应例3．下列反应属于分解反应的是（）A．碳+氧气二氧化碳 B．石蜡+氧气二氧化碳+水C．水氧气+氢气 D．铁+氧气四氧化三铁【答案】C【详解】A、该反应为多种物质生成一种物质的反应，属于化合反应，该选项不符合题意；B、该反应的反应物和生成物均有两种，不属于分解反应，该选项不符合题意；C、该反应为一种物质生成多种物质的反应，属于分解反应，该选项符合题意；D、该反应为多种物质生成一种物质的反应，属于化合反应，该选项不符合题意。故选：C。例4．下列化学反应中既不属于分解反应，也不属于化合反应的是（）A．碳＋氧气二氧化碳 B．碳酸氢钠碳酸钠＋水+二氧化碳C．氧化汞氧气＋汞 D．石灰石+盐酸→氯化钙+二氧化碳+水【答案】D【详解】A、根据题意，铁和氧气点燃生成四氧化三铁是多种物质反应生成一种物质，属于化合反应，故A不符合题意；B、根据题意，碳酸氢钠加热生成碳酸钠、水、二氧化碳，是一种物质反应生成多种物质，属于分解反应，故B不符合题意；C、根据题意，氧化汞加热生成汞和氧气，是一种物质反应生成多种物质，属于分解反应，故C不符合题意；D、根据题意，碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应物为两种，生成物为三种，即不属于分解反应，也不属于化合反应，故D符合题意；故选：D。考点三：工业上制取氧气例5．工业制氧气用分离液态空气法，先将空气液化，然后逐渐升温，关于这个过程的描述错误的是（）A．有新物质氧气生成 B．利用了物质的沸点不同C．先收集到的氮气沸点较低 D．属于物理变化【答案】A【详解】A、空气中含有氧气，所以分离液态空气法得到的氧气不是新生成的，说法错误；B、工业上是从液化空气法利用空气中氮气和氧气的沸点不同制氧气，说法正确；C、工业上是从液化空气法利用空气中各成分的沸点不同制氧气，氮气沸点较低先收集到，说法正确；D、工业制氧气用分离液态空气法制取氧气的过程中没有新物质生成，发生的属于物理变化，说法正确。故选：A。例6．下图关于工业上“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．该分离过程是化学变化C．说明液氧比液氮沸点低 D．该液体物质是纯净的氧气【答案】A【详解】A、该方法是利用分离液态空气获得氧气，空气来源广泛，符合题意；B、该分离过程，只是利用液氮和液氧沸点的不同，将其分离，无新物质生成，属于物理变化，不符合题意；C、分离液态空气时，氮气先分离出来，说明液氮比液氧的沸点低，不符合题意；D、该液体物质是由氧气、稀有气体等混合而成，属于混合物，不符合题意。故选：A。1．（2022·北京·中考真题）下列操作不正确的是（）A．检查气密性 B．倾倒液体C．加热液体 D．取用固体粉末【答案】B【详解】A、检查气密性：将导管置于水中，用手紧握试管，观察导管口是否有气泡冒出，有气泡冒出，说明装置气密性良好，不符合题意；B、倾倒液体时，瓶塞应倒放，瓶口应紧挨，标签应朝向手心处，图中瓶塞未倒放，瓶口未紧挨，符合题意；C、给试管中的液体加热时，应用外焰加热，且试管里的液体不能超过试管容积的1/3，图中操作正确，不符合题意；D、往试管里装入固体粉末时，为避免药品沾在管口和管壁上，可先使试管倾斜，把盛有药品的药匙（或用小纸条折叠成的纸槽）小心地送至试管底部，然后使试管直立起来。图中操作正确，不符合题意。故选：B。2．（2022·广西桂林·中考真题）工业上制备铝的化学方程式为2Al2O34Al+3O2↑，该反应属于（）A．化合反应 B．分解反应 C．置换反应 D．复分解反应【答案】B【详解】由化学方程式可知，该反应是一种物质生成两种新物质的反应，符合分解反应的特点，属于分解反应，故选B。3．（2022·湖南郴州·中考真题）下列反应属于分解反应的是（）A． B．C． D．【答案】C【分析】根据化合反应、置换反应、分解反应、复分解反应四种基本反应类型的定义进行判断。【详解】A、该反应是两种化合物交换成分生成另外两种化合物，属于复分解反应，不符合题意；B、该反应是单质和化合物反应生成另一种单质和化合物，属于置换反应，不符合题意；C、该反应是一种物质反应生成多种物质，属于分解反应，符合题意；D、该反应是两种物质反应生成一种物质，属于化合反应，不符合题意；故选：C。4．（2022·黑龙江牡丹江·中考真题）下列有关氧气的说法错误的是（）A．通常状况下，氧气是无色、无味的气体B．氧气能支持燃烧，是一种重要的燃料C．潜水员随身携带氧气以便在水下工作D．分离液态空气制氧气是利用液氮和液氧的沸点不同【答案】B【详解】A、氧气是一种无色、无味的气体，选项正确；B、氧气能支持燃烧，是一种重要的助燃剂，氧气本身不能燃烧不能做燃料，选项错误；C、氧气能够供给呼吸，因此潜水员随身携带氧气以便在水下工作，选项正确；D、分离液态空气制氧气是利用了液氮和液氧的沸点不同，液氮沸点低故先从液态空气中分离出来，随后液氧分离出来，选项正确；故选：B。5．（2022·四川遂宁·中考真题）根据下图实验装置，回答问题：(1)C装置中标有①的仪器名称为_______。(2)实验室某小组同学用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，根据该反应原理，从控制反应速率的角度考虑，请从上图中选择发生装置和收集装置制取一瓶干燥的氧气，所选装置接口字母连接顺序为_______(连接顺序全对才得分)。【答案】(1)长颈漏斗(2)b-g-h-e(或bghe)【详解】（1）①是长颈漏斗。（2）过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解为水和氧气，该反应不需要加热，选择固液不加热型装置。使用分液漏斗可以通过活塞控制液体滴加速度，从而控制反应速率，所以发生装置选择B，通过浓硫酸可以利用浓硫酸的吸水性干燥氧气，洗气长进短出，所以从g进，h出。氧气密度比空气大，可用向上排空气法收集氧气，排空气法收集氧气较干燥，所以使用E收集。所以连接顺序为b-g-h-e。6．（2022·四川乐山·中考真题）规范操作、细致观察和认真思考是必备的化学素养，某同学在教材实验的基础上，设计如图所示装置制备和收集O2，回答下列问题：(1)仪器a的名称为_______。(2)发生反应的符号表达式为_______。(3)证明O2已经收集满的方法是_______。(简述实验操作及现象)(4)该同学设计实验时，不选用长颈漏斗添加H2O2，而采用图中仪器的原因是_______。【答案】(1)集气瓶(2)H2O2MnO2H2O+OMnO2(3)将带火星的小木条放在瓶口，木条复燃则已满(4)便于控制液体流速，进而控制反应速率【详解】（1）仪器a的名称为集气瓶。（2）过氧化氢在二氧化锰催化条件下反应生成水和二氧化碳，对应反应的符号表达式为H2O2MnO2H2O+O2MnO2（3）证明O2已经收集满的方法是将带火星的小木条放在瓶口，木条复燃则已满。（4）不选用长颈漏斗添加H2O2，而采用图中仪器也就是分液漏斗的原因是分液漏斗便于控制液体流速，进而控制反应速率。1．实验室制取氧气的反应：，该反应属于（）A．分解反应 B．化合反应 C．复分解反应 D．置换反应【答案】A【详解】氯酸钾在以二氧化锰做催化剂的条件下反应生成氯化钾和氧气，由一种物质生成两种或两种以上其它的物质的反应叫分解反应，故选A。2．实验室常用过氧化氢和加热氯酸钾制取氧气，两者不相同的是（）A．实验装置 B．都使用二氧化锰做催化剂C．都发生分解反应 D．都生成了两种物质【答案】A【详解】A、过氧化氢在二氧化锰催化剂条件下制氧气，选用固液常温型装置，加热氯酸钾制取氧气，选用固固加热型装置，故A符合题意；B、两种制法都使用二氧化锰做催化剂，故B不符合题意；C、过氧化氢在二氧化锰催化剂条件下分解生成水和氧气，氯酸钾在二氧化锰催化剂条件下分解生成氯化钾和氧气，反应都是一种物质生成两种物质，符合分解反应的特征，都发生分解反应，故C不符合题意；D、过氧化氢在二氧化锰催化剂条件下分解生成水和氧气，氯酸钾在二氧化锰催化剂条件下分解生成氯化钾和氧气，都生成了两种物质，故D不符合题意。故选：A。3．关于分解反应，说法错误的是（）A．反应物一定是化合物 B．生成物中至少有一种单质C．各元素存在的形态一定发生变化 D．各元素的化合价可能发生改变【答案】BC【分析】分解反应是一种物质反应后生成两种或两种以上的物质，其特点可总结为“一变多”；据此进行分析判断。【详解】A、分解反应是一种物质反应后生成两种或两种以上的物质，反应物一定是化合物，故选项说法正确；B、分解反应的生成物中不一定有单质，如碳酸分解生成水和二氧化碳，故选项说法错误；C、元素存在形态不是一定不变，也可能会发生改变，如过氧化氢分解生成水和氧气，氧元素由化合态变为游离态，故选项说法错误；D、分解反应是一种物质反应后生成两种或两种以上的物质，如水电解生成氢气和氧气，氢元素和氧元素的化合价均发生改变，故选项说法正确。故选：BC。4．下列变化属于分解反应的是_____，属于氧化反应的是_____，属于化合反应的是_____。A．氢气+氯气氯化氢B．硫+氧气二氧化硫C．石蜡+氧气二氧化碳+水D．高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气【答案】DBC/CBAB/BA【详解】A、氢气+氯气氯化氢，反应特点为“多变一”，为化合反应；B、硫+氧气二氧化硫，反应特点为“多变一”，为化合反应，又因为有氧气参加反应，也为氧化反应；C、石蜡+氧气水+二氧化碳，反应特点为有氧气参加反应，为氧化反应；D、高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气，反应特点为“一变多”，为分解反应；综上分析可知：属于分解反应的是D，属于氧化反应的是BC，属于化合反应的是AB。5．在学习中我们了解到常用制取氧气的方法有如图所示的四种：请回答问题：(1)工业上常采用途径丁来制取氧气，根据氮气和氧气的______不同，这种方法是________(填“物理”或“化学”)变化。(2)以绿色化学的理念，你认为甲、乙、丙三种制取氧气的途径中，___________(填“甲”、“乙”或“丙”)途径更能体现化学实验的绿色化追求。写出该反应的符号表达式___________。【答案】(1)沸点物理(2)乙H2O2MnO2H2O+OMnO2【详解】（1）工业上分离液态空气制取氧气，根据液态氧和液态氮的沸点不同而分离出氧气，所以是物理变化；（2）以绿色化学的理念，甲、乙、丙三种制取氧气的途径中乙途径更能体现化学实验的绿色化追求，因为不需要加热，节约能源，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，反应的符号表达式为：H2O2MnO2H2O+O2MnO26．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（填“物理”或“化学”）；而实验室可用过氧化氢分解制氧气，请写出有关符号表达式：______，其基本反应类型是______。【答案】(1)低(2)混合物(3)物理H2O2MnO2H2O+O2MnO2【详解】（1）步骤②中，首先蒸发出的是氮气，说明氮气的沸点比氧气的沸点低。（2）由图示知，储存在蓝色钢瓶里的“工业液氧”中含有氧气、稀有气体、二氧化碳等，属于混合物。（3）工业上制取氧气采用的分离液态空气法，是利用液态氧与液态氮的沸点不同，将氮气分离出来，由于分离过程中没有生成其他物质，属于物理变化。实验室可用过氧化氢在二氧化锰的催化下分解为水和氧气，符号表达式为H2O2MnO2H2O+O2MnO27．如图是实验室制取并收集气体的实验装置图。请回答下列问题：

(1)仪器名称：a______；b______。(2)用高锰酸钾制取氧气的发生装置是______（填字母，下同），若要收集到较干燥的氧气可选用收集装置是______。(3)能用E装置收集氧气的原因是______，当观察到______时，说明氧气已收集满，在______用玻璃片盖住瓶口，取出______放（填“正”或“倒”）在实验桌上。【答案】(1)集气瓶水槽(2)AC(3)氧气不易溶于瓶口有大气泡向外冒出水中正【详解】（1）仪器名称：a集气瓶；b水槽。（2）加热高锰酸钾制取氧气，属于固体加热型，发生装置是A，氧气的密度比空气大，若要收集到较干燥的氧气用向上排空气法，选用收集装置是C。（3）E装置为排水法装置，收集氧气的原因是氧气不易溶于水，当观察到瓶口有大气泡向外冒出时，说明氧气已收集满，在水中用玻璃片盖住瓶口，以免收集的空气逸出到空气中，空气进入集气瓶。因氧气密度大于空气，故取出正放在实验桌上。8．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______。【答案】(1)长颈漏斗水槽(2)D防止固体粉末进入导管(3)用带火星的木条置于b管口处，若复燃则已满(4)控制反应速率【详解】（1）如图，①是长颈漏斗，②是水槽；（2）实验室用高锰酸钾制取并收集一瓶纯净的氧气，药品是高锰酸钾固体，反应条件是加热，因此选用固体加热型即装置A，排空气法收集的气体常混有空气而不纯，氧气不易溶于水因此可选用排水法收集较纯净的氧气，选择装置D，故填：D；试管口塞一团棉花目的是：防止固体粉末进入导管；（3）实验室利用B和E装置制取氧气，氧气密度比空气略大，处于空气的底层，则从长导管导入即a管口，由于氧气能使带火星的木条复燃，因此E装置验满的方法是：用带火星的木条置于b管口处，若复燃则已满；（4）与B装置相比，装置C的分液漏斗可以控制液体药品的加入从而控制反应的速率。9．根据如图实验装置，请回答：

(1)仪器a的名称是______。(2)检查装置A气密性的方法是夹紧止水夹_______则气密性良好。(3)用H2O2制取氧气，选择的发生装置为______（填字母），反应的符号表达式为_______。(4)用装置F和量筒连接可以收集并测量O2体积，在F中气体应从导管_____（选填“b”或“c”）端通入。【答案】(1)长颈漏斗(2)从长颈漏斗中倒入水至浸没长颈漏斗的下端管口，使长颈漏斗中形成一段水柱，过一会儿，水柱不下降(3)AH2O2MnO2H2O+O2MnO2(4)c【详解】（1）仪器a的名称是长颈漏斗。（2）检查装置A气密性的方法是夹紧止水夹，从长颈漏斗中倒入水至浸没长颈漏斗的下端管口，使长颈漏斗中形成一段水柱，过一会儿，水柱不下降，则气密性良好。（3）用H2O2制取氧气，选择固液常温型发生装置A，反应的符号表达式为：H2O2MnO2H2O+O2MnO2（4）用装置F和量筒连接可以收集并测量O2体积，当剩余的水较少时，水易从b端排出，则在F中气体应从导管c端通入。10．化学兴趣小组同学根据实验室制氧气的原理设计简易供氧器。

(1)图1是实验室用二氧化锰与双氧水制取氧气的发生装置。①写出仪器Ⅱ的名称：_____。②若要较好地控制产生氧气的速率，应选用装置_____(填字母)。(2)图2是家庭制氧机上湿化瓶的类似装置，人吸氧时能观察到瓶中有气泡。①该装置的_____(填“a”或“b”)端连接制氧机的导管口。②使用该装置的优点是_____。(3)图3是小组同学利用塑料瓶、吸管等生活用品设计出的简易供氧器。下列说法错误的是_____。A．使用前，过渡仓应注满水B．反应仓的药品可以是氯酸钾和二氧化锰C．过渡仓的原理类似于湿化瓶D．过渡仓利用了氧气不易溶于水的物理性质【答