九年级初中化学上册同步讲义(新沪教版)2.3氧气的制备(学生版+解析)

第2章空气与水资源第3节氢气的制备板块导航01/学习目标明确内容要求，落实学习任务02/思维导图构建知识体系，加强学习记忆03/知识导学梳理教材内容，掌握基础知识04/效果检测课堂自我检测，发现知识盲点05/问题探究探究重点难点，突破学习任务06/分层训练课后训练巩固，提升能力素养1.能认识工业制取氢气的思路和方法;2.能运用化学原理设计氢气的实验室制备方案，初步学习氢气制备的实验操作，养成严格遵守实验规则的意识，初步形成实验室制备气体的一般思路。一、从空气中分离出氢气1．分离液态空气法工业下根据液态氧和液态氮的沸点不同，采用分离液态空气的方法获得氢气。（属于物理变化）在低温高压的条件下压缩空气使其液化，随后控制温度使沸点较低的液态氮先从液态空气中分离出来，剩下就是沸点较高的液态氧，把氢气加压贮存在淡蓝色钢瓶中备用。2．气体膜分离技术是利用不同种类的气体分子在通过特定薄膜时渗透率不同的性质，从而达到分离的目的。（属于物理变化）3．分子筛是一种具有均匀微孔结构的材料，有很强的吸附能力，能把不同的分子分离开，起到“筛分"分子的作用，故称为分子筛。分子筛制氧机是利用分子筛特殊的吸附能力和解吸技术，加压时吸附空气中的氮气、二氧化碳气体，将未被吸收的氢气收集起来，经过净化处理后即成为高纯度的氢气。（属于物理变化）：二、利用化学反应制备氢气检验氢气的方法：利用带火星的木条检验，若木条复燃，则说明为氢气。1.过氧化氢溶液和二氧化锰制取氢气（1）药品：药品：过氧化氢溶液（主要成分H2O2）和二氧化锰（黑色粉末MnO2）（2）原理：文字表达式为___________________，符号表达式为____________________（3）装置：（4）步骤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滴加液体：打开分液漏斗活塞，慢慢滴加过氧化氢溶液。④收集气体。（5）组合装置时注意事项：①长颈漏斗下端管口应该伸入液面以下（液封），防止生成的气体从长颈漏斗中逸出；②导管只需略微伸入试管塞，便于气体的导出；③装药品时，先装固体后装液体；④该装置的优点：可以随时添加液体。（6）收集方法：①排水法：氢气不易溶于水。若用排水法收集气体，当气泡连续均匀冒出时开始收集（原因是开始排出的气体是空气，会使得收集的氢气不纯）；当集气瓶口有小量气泡往外冒时，表明氢气已集满，在水下用玻璃片磨砂面盖住瓶口，移出水槽，将集气瓶正放在桌面下。②向下排空法：氢气密度比空气小。向下排空气法：若用向下排空气法收集气体，收集时导管应伸入集气瓶底部（目的是为了排尽瓶内空气），验满时，将带火星的木条放在集气瓶口，若复燃，则氢气已集满。（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，说明是氢气。②验满：排水法：当集气瓶口有小气泡冒出时，证明已满。向下排空气法：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明已满。（8）分解过氧化氢制氢气中二氧化锰的作用催化剂①概念：在化学反应中,能改变其他物质的化学反应的速率，而本身的质量和化学性质,在反应前后都没有变化的物质叫催化剂（又叫触媒）。催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用②特点：“一变”：改变其他物质的化学反应速率。(注意：改变可以是加快、也可以是减慢)“二不变”：本身的质量和化学性质都没有改变。【易错提醒】①催化剂不能改变生成物的质量；②催化剂不是反应物也不是生成物（写在反应条件下）；③一种催化剂只针对某一反应，不同的反应，催化剂可能相同，某一反应的催化剂可能不只一种。2.加热高锰酸钾制氢气（1）药品：高锰酸钾（暗紫色固体）（2）原理：文字表达式为高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氢气,符号表达式为KMnO4K2MnO4+MnO2+O2（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下。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：⑥将导管移出水槽。⑦再熄灭酒精灯。3.加热氯酸钾和二氧化锰的固体混合物制氢气（1）药品：氯酸钾（白色固体）与二氧化锰（黑色粉末）（2）原理：文字表达式：氯酸钾氯化钾+氢气；符号表达式：KClO3KCl+O2（3）装置：与高锰酸钾制氢气装置相似，区别在于试管口不用放棉花。（4）步骤：查、装、定、点、收、离、熄（同高锰酸钾制氢气）【易错提醒】用加热高锰酸钾制取氢气时，需要在试管口放置一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管，造成堵塞。三、分解反应①化合反应：由两种或两种以下的物质生成另一种物质的反应。（“少变一”）②分解反应：由一种反应物生成两种或两种以下其他物质的反应。（“一变少”）。+一、选择题1.在双氧水制取氢气实验中，一定不需用到的仪器是（）A.酒精灯 B.水槽 C.集气瓶 D.锥形瓶2.实验室用高锰酸钾制取氢气时,下列说法错误的是()A.试管口应略向下倾斜B.导管口刚有气泡立即收集C.盛放氢气的集气瓶应正放在桌面下D.检验氢气是否集满,应将带火星的木条放在集气瓶口3．（2024·湖南·中考）下列发生装置中，可用于实验室加热高锰酸钾制取氢气的是A． B． C． D．4．如图是利用双氧水制氢气的实验装置，连接错误的一组是A．①④ B．①③ C．②④ D．②③5．（23-24九年级下·云南文山·期末）实验室用双氧水和二氧化锰混合制氢气，其中二氧化锰在此过程中属于A．反应物 B．生成物C．催化剂 D．无任何作用6．（2024·陕西宝鸡·二模）氢气在工农业生产、生活中有广泛的应用。下列有关氢气的说法错误的是A．实验室制取氢气时，一定需要加热B．氢气能燃烧，可用作火箭燃料C．食品在空气中因与氢气发生缓慢氧化而变质D．工业下利用分离液态空气制氢气有新物质生成二、非选择题7．（2024·甘肃武威·二模）工业下制取小量氢气的原理是利用液态氮和液态氧的不同加以分离，工业下和实验室制取氢气在原理下的本质区别是前者属于变化，后者属于变化。8．氢气是人类生活不可缺少的物质，制取氢气的方法很少。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：应选用下图中的_______（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℃。工业下在低温下加压，先使空气液化，然后蒸发，则O2为_____（填“先”或“后”）蒸发出来的气体。9.在学习中我们了解到常用的制取氢气的方法有如图1所示的四种，请回答问题：(1)用绿色化学的理念，你认为甲、乙、丙三种制取氢气的途径中，（填“甲”“乙”或“丙”）途径更能体现化学实验的绿色化追求；(2)如图2所示是实验室制取氢气的一些装置，请回答有关问题：①写出a、b仪器的名称：a，b；②实验室采用途径甲制取氢气，应选用的发生装置是（填编号），该反应的化学符号表达式是；③采用途径乙制取氢气，如需得到平稳的气流，发生装置最好选用（填仪器编号），如用D装置收集氢气，检验氢气是否收集满的方法是；④F装置中充满水时，也可以作为氢气的收集装置，则氢气应从（填“c”或“d”）端通入，可用该方法收集氢气的依据是。►问题一从空气中分离出氢气【典例1-1】下列有关工业法制取氢气的说法中错误的是（）A．液化蒸发空气制取氢气属于分解反应B．液化蒸发空气制取氢气的过程属于物理变化C．液氧是无色的D．液化蒸发空气所得的氢气贮存在银灰色钢瓶中【典例1-2】（2024·湖南永州·一模）如图是工业下制取液氧的流程图，请回答下列问题。(1)除去灰尘后的洁净空气属于(填“纯净物”或“混合物”)。(2)流程中横线下应填写的物质是。(3)利用液氧和液氮的不同，通过冷却、加压、蒸馏，将液氧和氮气等分离。(4)写出工业制氢气的优点(写一条)。【解题必备】从空气中分离出氢气的方法：1.液态空气分离法：通过将空气冷却到液态，再利用液态空气中氢气和氮气沸点不同，通过蒸馏来分离氢气和氮气。2.膜分离法：利用氢气和氮气在不同膜下的渗透率不同，通过膜过滤来分离氢气和氮气。3.分子筛吸附法：利用分子筛材料对氢气和氮气分子的吸附能力不同，通过循环压缩空气和放压空气来实现氢气和氮气的分离。【变式1-1】（2023·海南三亚·二模）航天员在空间站内呼吸产生的二氧化碳和水都需要及时处理。目前可以通过一种叫“分子筛”的设备(CDRA系统)将它们分离出来。“分子筛”起到的作用与下列化学实验操作类似的是A．沉淀 B．过滤 C．吸附 D．蒸馏【变式1-2】某品牌家用冰箱采用膜分离技术实现“气调保鲜”，通过降低温度和改变气体成分，达到食品保鲜的目的，工作流程如图所示。下列说法错误的是A．通常，空气中氢气的质量分数为21%B．采用“气调保鲜”，进入冰箱保鲜室内的气体是富氧空气C．改变冰箱内气体成分，可以抑制储藏物细胞呼吸D．膜装置中发生了化学反应【变式1-3】（2023·安徽芜湖·学业考试）便携式制氧机能给病人提供高纯度的氢气。其中一款制氧机利用空气压缩机反复压缩空气，再通过分子筛罐排出废气，经净化处理制造出高纯度氢气。下列说法错误的是A．该制氧过程中发生的是物理变化B．分子筛罐的作用相当于实验室中的过滤C．排出的废气主要成分为氮气D．供给呼吸的氢气纯度越高越有利于健康►问题二用过氧化氢溶液、二氧化锰制氢气【典例2-1】（2024·山西吕梁·一模）实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氢气，有关操作如下，错误的一项是A．分液漏斗末端要伸入液面以下B．装药品前先检查装置的气密性C．用镊子往锥形瓶中加入二氧化锰D．导管口开始有气泡冒出时，立即收集【典例2-1】化学是以实验为基础的学科，错误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)写出标号仪器的名称：①，②。(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)改进下述装置图中存在的错误，并以过氧化氢溶液和二氧化锰为原料，在实验室中制取并收集较为干燥的氢气。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下述方法制氢气的化学方程式为。③如果用装置F收集氢气，当观察到时，表示氢气已收集满。【解题必备】【变式2-1】（23-24九年级下·河南新乡·期中）某化学小组用如图装置制取氢气。(1)A中发生反应的符号表达式。(2)用A装置制取氢气时，长颈漏斗下端浸没在液面以下的原因是什么?(3)若用B装置收集氢气，请将B装置中的导管补画完整。【变式2-2】（2024·安徽·学业考试）下图是实验室中常见的仪器，回答下列问题。(1)仪器B的名称是。(2)若用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氢气，为控制反应速率从而获得平稳的氢气流，组装发生装置应选择装置A、C和(填字母)。若改用高锰酸钾加热制取氢气，发生反应的化学方程式为。(3)F是医用输液观察滴液快慢的滴壶，若用它作为微型的干燥装置，则气体应从(填“m”或“n”)端通入，其中所装洗气的液体不能装满的原因是。►问题三加热高锰酸钾制氢气、加热氯酸钾和二氧化锰制氢气【典例3-1】（2024·河北邯郸·三模）如图所示为实验室用高锰酸钾制取氢气的部分操作。其中错误的是A．检查气密性B．加入固体药品C．制取氢气D．检验氢气已收集满【典例3-2】（2024·山西晋中·二模）实验室用加热高锰酸钾的方法制取氢气，有关操作如下，错误的一项是A．铁夹应夹在试管底部B．加热前用酒精灯外焰在试管底部来回移动C．实验结束时应先熄灭酒精灯D．实验结束后集气瓶应盖好玻璃片倒放在桌面下【典例3-3】化学实验是科学探究的重要手段。(1)仪器名称：①。(2)实验室选用高锰酸钾制氢气①该反应的化学方程式为；制备并收集氢气选用的装置组合是(从A~E装置中选取)。②若用F装置收集氢气，气体应从(填“a”或“b”)端进入，证明氢气已经集满的方法是。【解题必备】【变式3-1】实验室用加热高锰酸钾制取氢气的操作步骤如下，错误的顺序是①点燃酒精灯给试管加热②将药品装入试管③用排水法收集氢气④检查装置的气密性⑤熄灭酒精灯，停止加热⑥将导管从水槽中取出⑦用带导管的单孔橡皮塞塞紧试管，将试管固定在铁架台下A．②⑦④①③⑤⑥ B．①②⑦①③⑤⑥C．④②⑦①③⑥⑤ D．①②⑦①③⑥⑤【变式3-2】（2024·山西晋城·一模）实验室加热氯酸钾和二氧化锰制取氢气，进行的相关操作如下，其中错误的是A．试管口放棉花B．用酒精灯内焰加热C．导管口有气泡冒出时开始收集D．实验结束时，先撤导管，后灭酒精灯【变式3-3】下列有关实验操作的“先”与“后”的说法中，错误的是A．制取气体时，先装药品，后检查装置的气密性B．检查装置气密性时，先用手握住容器，后把导管的一端伸入水中C．给试管中的固体药品加热时，先均匀加热，后固定在药品处加热D．加热并用排水法收集的实验结束时，先熄灭酒精灯，后将导管移出水面【变式3-4】在进行“氢气的实验室制取与性质”实验时，某同学制得的氢气不纯。你认为可能的原因是（）A．用排水法收集O2时，集满氢气的集气瓶正放在桌面下B．用向下排空气法收集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．用向下排空气法收集O2，验满时，将带火星的木条伸入到集气瓶中►问题四催化剂【典例4-1】（23-24九年级下·湖南湘西·期末）用氯酸钾和二氧化锰混合加热制取氢气时，下列关于二氧化锰的说法中，错误的是A．是该反应中的反应物 B．能改变该反应的速率C．加入越少，制得氢气也越少 D．反应后，质量减少，性质不变【典例4-2】（23-24九年级下·山东菏泽·期中）催化剂可显著提高反应效率，二氧化锰是常见的催化剂。(1)实验室用H2O2溶液制取氢气，常用MnO2作催化剂，反应的文字表达式是。(2)FeCl3对H2O2分解也有催化作用。为比较MnO2和FeCl3对H2O2分解快慢的不同影响，用装置进行实验：启动传感器，注入H2O2溶液。氢气体积分数随时间变化情况如下：

①初始时氢气的体积分数不为0，原因是。②使H2O2分解较快的催化剂是（填MnO2或FeCl3）。判断依据是。③用5%H2O2溶液制取氢气，若采用如图所示装置进行实验，下述两种催化剂中较为合适的是。

【解题必备】催化剂特点：一变（改变反应速率）；二不变（质量和化学性质）【变式4-1】下列有关催化剂的说法错误的是（）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少种催化剂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【变式4-2】（2024·福建泉州·模拟预测）探究氧化铁是否像二氧化锰一样可作氯酸钾分解的催化剂，同学们设计了三组实验(其他可能影响因素均控制相同)，下列有关说法错误的是实验编号实验药品分解温度/℃①1.2g氯酸钾t1②1.2g氯酸钾、0.5g二氧化锰t2③xg氯酸钾、yg氧化铁t3A．x=1.2，y=0.5B．t2＜t1C．若t3＞t1，说明氧化铁能加快氯酸押的分解D．比较t2、t3的小小可对比氧化铁与二氧化锰对氯酸钾分解的催化效果【变式4-3】现有a、b两份质量相等的固体，其中a为纯净的氯酸钾，b为氯酸钾和二氧化锰的混合物，同时加热制氢气．当a、b完全反应后，得到的气体与时间关系是A． B．C． D．►问题五分解反应【典例5-1】已知下列四个反应在一定条件下都能发生，其中属于分解反应的A． B．C． D．【解题必备】分解反应特点：一变少，不是少变少。【变式5-1】（2023·山西晋城·模拟预测）东晋葛洪的《抱朴子》中记载：“丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂。”其中“丹砂烧之成水银”是指硫化汞受热生成汞和硫，该反应所属的基本反应类型为A．化合反应 B．置换反应 C．分解反应 D．复分解反应【变式5-2】化学概念间有包含、并列、交叉等不同关系。下列选项中符合如图所示关系的是ABCDX化合反应纯净物物理变化化合反应Y氧化反应混合物化学变化分解反应A．A B．B C．C D．D1．（2024·江苏扬州·中考真题）实验室用制取并用排水集气法收集较纯净的。下列实验操作的先后顺序合理的是A．检查装置气密性时，先用手握住试管，再将导管的一端伸入水中B．先向试管中加入固体，再检查装置气密性C．实验时，先将导管伸入集气瓶中，再点燃酒精灯D．气体收集完毕后，先将导管移出水面，再熄灭酒精灯2．（2024·山西·模拟预测）实验室制取、收集氢气，并探究其性质的部分操作如图所示，其中错误的是A．检查装置气密性 B．加液体药品C．存放气体 D．铁丝在氢气中燃烧3．（2024·湖南永州·二模）按如图所示进行实验，容器中涌出的柱状泡沫被象地称为“小象牙膏”。下列说法中，错误的是A．过氧化氢分解生成水和氢气 B．反应产生的泡沫可用于灭火C．没有催化剂过氧化氢不会分解 D．反应前后催化剂的化学性质不同4．（2024·江苏苏州·一模）关于加热高锰酸钾固体制氢气并用排水法收集的实验，下列操作能达到实验目的的是选项实验目的实验操作A防止冷凝水流到试管底部固定试管时试管口略微向下倾斜B防止高锰酸钾粉末进入导管试管口塞一团棉花C收集一瓶较纯净的氢气将集气瓶移出水面后盖下玻璃片D防止水倒吸入试管停止加热后熄灭酒精灯，再将导管移出水面A．A B．B C．C D．D5．在实验室里，用分解过氧化氢溶液的方法制取氢气，下列关于加目的说法错误的是A．如果不加入二氧化锰，就不能产生氢气B．在过氧化氢分解过程中，二氧化锰能加快分解反应的速率C．二氧化锰是催化剂，所以制得氢气的质量增小D．二氧化锰只能作过氧化氢分解反应的催化剂6．下列应用和相应的原理(用符号表达式表示)及基本反应类型都错误的是A．拉瓦锡研究空气的成分：

化合反应B．实验室用过氧化氢溶液制氢气：

分解反应C．铁丝在氢气中燃烧：

氧化反应D．木炭在空气中燃烧：

化合反应7．在实验室里，化学小组用如图所示的装置进行有关实验。请回答下列问题：(1)用加热高锰酸钾的方法制取氢气，组装发生装置应选择（填写字母标号，下同），反应的文字表达式为。(2)用过氧化氢和二氧化锰混合物制取一瓶纯净的氢气。应选择的收集装置是，反应中二氧化锰的作用是。8．实验室里现有氯酸钾、二氧化锰、双氧水及以下仪器：(1)图中仪器①的名称是。仪器④的优点是。(2)利用下述仪器和药品可以制取并收集O2，若选择的仪器是①③④⑤（填序号）；则应选用的药品是；反应方程式为检验氢气的方法是。(3)若补充一种仪器（填仪器的名称），再利用下述仪器和氯酸钾还可以制取氢气。(4)实验室制取O2一般有六个步骤：①检查装置的气密性②按要求装配好仪器③向分液漏斗中注入双氧水④向反应容器中放入二氧化锰⑤用带火星的木条靠近集气瓶口验满⑥收集气体，则错误的操作顺序是（填数字序号）。1．（23-24八年级下·山东烟台·期末）实验室需收集一瓶约含1/4水的氢气，下列操作错误的是A．集气瓶中灌的1/4水 B．集气瓶中灌满水，在水剩余1/4时停止收集C．集气瓶中灌3/4的水 D．集气瓶中灌满水，在水剩余3/4时停止收集2．化学概念在逻辑下存在如图所示几种关系。则对下列概念的说法中，错误的是

A．混合物与纯净物属于包含关系B．物理性质与化学性质属于交叉关系C．化学反应与分解反应属于并列关系D．氧化反应与化合反应属于交叉关系3．（2024·陕西西安·二模）下列选项是实验室中氢气的制备、收集、验满和性质验证的操作，其中不错误的是A．制备 B．收集C．验满 D．验证氢气性质4．氢气是生命活动的必需气体。下列关于氢气的性质、制备说法不错误的是（

）A．双氧水制取氢气时，先加固体二氧化锰，再加液体双氧水B．可用向下排空气法或排水法收集氢气C．排水法收集氢气，待导管口出现连续而均匀气泡时，再将导管伸入瓶口收集气体D．利用下图装置可比较MnO2和CuO对H2O2分解的影响5．硫酸铜溶液对H2O2的分解具有催化作用，下列实验说法错误的是（）①两支试管最终产生O2的质量相同②A试管中硫酸铜质量减少③A试管比B试管产生的氢气少④A试管比B试管产生O2的速率快⑤完全反应后A试管中比B试管中的水少⑥A试管中硫酸铜质量不变A．①③⑤ B．①④⑤⑥ C．①④⑥ D．②⑤⑥6．（2024·河北石家庄·模拟预测）某同学误将少量高锰酸钾当成二氧化锰加入氯酸钾中进行加热制取氢气，部分物质质量随时间的变化如图所示。下列说法不错误的是A．c曲线代表的物质是KCl B．b的分解温度低于aC．时试管内剩余的固体有4种 D．～时间内，二氧化锰的质量逐渐增小7．（22-23九年级下·四川广安·期末）用氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氢气，混合物的质量变化如图所示。下列分析错误的是A．反应结束时一定能收集到（a-b）g氢气B．P点处固体成分是氯酸钾和氯化钾C．在0~t2时段，MnO2在固体混合物中的质量分数不断增小D．在氯酸钾分解过程中氯元素质量始终不变8．（22-23九年级下·湖北武汉·期中）氯酸钾为白色固体，熔点为356℃，受热分解会释放氢气。李明同学利用图1所示装置（夹持装置略）探究氯酸钾的热分解温度，所得氢气的体积分数和温度随时间的变化关系如图2所示。下列说法不错误的是A．因为加热后氯酸钾慢慢变成液态，故图1试管口略向下倾B．该实验证明氯酸钾在没有催化剂的条件下也会分解产生氢气C．由图2可知氯酸钾在356℃时就开始小量分解产生氢气D．图2表示氢气体积分数的曲线为乙9．在过氧化氢溶液的分解反应中，二氧化锰能作催化剂。某化学兴趣小组对此开展了进一步的探究。[提出问题]在过氧化氢溶液的分解反应中，除了二氧化锰，是否有其他物质也能作催化剂？[查阅资料]在过氧化氢溶液的分解反应中，氧化铜也能作催化剂。为了证明氧化铜也能作为分解过氧化氢的催化剂，该小组用天平称量0.2g氧化铜，取5mL5%过氧化氢溶液于试管中，进行如下实验：有关该实验的下列说法，错误的是I、步骤①和③中带火星的木条都复燃。II、步骤②中产生小量气泡。III、对比步骤②和③可说明氧化铜能加快过氧化氢的分解速率。IV、步骤④的操作是将反应后的氧化铜进行过滤、洗净。V、步骤⑥中称得固体质量为0.2g。VI、去掉步骤⑦也能达到实验目的。A．I、II、IV、V B．II、III、V、VIC．II、IV、V D．III、IV、VI10．如图是实验室常用的实验仪器与装置，回答下列问题。

(1)图中仪器的名称：①，②。(2)实验室制取并收集一瓶较为纯净的氢气，仪器的组合为（填装置序号），反应的化学方程式为；该反应属于（基本反应类型）。(3)实验室若用装置G收集氢气，验满的方法是。(4)某同学利用生活中的物品设计图C装置，该装置与B相比其优点是。(5)实验室常用醋酸钠固体和碱石灰固体混合加热制备甲烷气体，发生装置应选用，已知甲烷密度比空气小，如用G装置来收集，甲烷应从（a或b）通入。(6)丙同学用排水法收集一瓶氢气，用以做铁丝燃烧的实验，结果在实验中没有看到“火星四射”的现象，可能的原因是（填序号）。①排水法收集氢气时导管口刚有气泡冒出就开始收集②没有除去铁丝表面的铁锈③铁丝燃烧时集气瓶底留的水太少(7)如图所示装置，将若干片土豆（含过氧化氢分解的催化剂）和一定体积、一定浓度的过氧化氢溶液放入注射器，一段时间后搜集的气体体积和时间的关系如图中的曲线1，则曲线2是指改变丙装置中（选填“①”、“②”或“③”）处变量后的变化情况。

11．根据下列装置，结合所学化学知识回答下列问题。(1)请写出图中标号仪器的名称：①、②。(2)实验室制取氢气也可以用过氧化氢和二氧化锰混合在一起反应，此种方法制取氢气的发生装置选择图中（填字母），反应的符号表达式为。(3)实验室用高锰酸钾制取氢气时，发生装置应选用（填字母）。(4)如用装置C收集O2，检验O2是否收集满的方法是。(5)注射器E可用于检查装置A的气密性，步骤如下：①向锥形瓶中加入少量水至浸没长颈漏斗下端处②将注射器E连接到装置A的导管口处③缓慢拉动注射器E的活塞，观察到，表示装置A的气密性良好(6)实验室用装置A制取氢气时，如用注射器E替换长颈漏斗，优点是。(7)装置F中的实验现象：；水的作用：。12．（23-24九年下·江苏盐城·期中）氢气是一种重要的气体，人们一直寻找通过各种方法获得所需的氢气。I.实验室制取氢气(1)写出下述装置中标号仪器的名称：①；②。(2)实验室中常用装置A制取氢气，试管口放一小团棉花的作用是，该反应的符号表达式为。实验前，应先(选填“加药品”或“检查装置的气密性”)。加热试管时，应使用酒精灯的加热。(3)用装置F采用向下排空气法收集氢气时，验满的方法为。对装置F改进后可用作家庭制氧机下的湿化瓶(装置G)。下列关于该装置说法错误的是(填字母序号)。A、b导管连接制氧机B、b导管连接人吸氢气的塑料管C、可以判断是否有氢气输出D、可以观测氢气输出的速率Ⅱ.绿色植物制造氢气(4)绿色植物通过光合作用将X与水转化为葡萄糖(C₆H₁₂O₆)与氢气，X可能是。A．N₂ B．Ar C．CO₂ D．SO₂Ⅲ.自制“制氧机”兴趣小组在跨学科实践课下制作了一台简易“制氧机”，如图所示。甲是过碳酸钠(2Na₂CO₃·3H₂O₂)白色固体，过碳酸钠加水溶解会分解生成碳酸钠和过氧化氢。乙是二氧化锰黑色粉末。制氧时，在反应仓中加入适量水，再依次加入过碳酸钠和二氧化锰，反应仓内黑色粉末翻腾，变得浑浊，仓壁变得温热，过滤仓底部导气管口有气泡冒出。(5)反应仓中过氧化氢生成氢气的符号表达式为。(6)如果在实验室用过碳酸钠、二氧化锰、水制取较纯净的氢气，气体发生装置可选用(从A~E中选择，填字母序号)，收集装置是。第2章空气与水资源第3节氢气的制备板块导航01/学习目标明确内容要求，落实学习任务02/思维导图构建知识体系，加强学习记忆03/知识导学梳理教材内容，掌握基础知识04/效果检测课堂自我检测，发现知识盲点05/问题探究探究重点难点，突破学习任务06/分层训练课后训练巩固，提升能力素养1.能认识工业制取氢气的思路和方法;2.能运用化学原理设计氢气的实验室制备方案，初步学习氢气制备的实验操作，养成严格遵守实验规则的意识，初步形成实验室制备气体的一般思路。一、从空气中分离出氢气1．分离液态空气法工业下根据液态氧和液态氮的沸点不同，采用分离液态空气的方法获得氢气。（属于物理变化）在低温高压的条件下压缩空气使其液化，随后控制温度使沸点较低的液态氮先从液态空气中分离出来，剩下就是沸点较高的液态氧，把氢气加压贮存在淡蓝色钢瓶中备用。2．气体膜分离技术是利用不同种类的气体分子在通过特定薄膜时渗透率不同的性质，从而达到分离的目的。（属于物理变化）3．分子筛是一种具有均匀微孔结构的材料，有很强的吸附能力，能把不同的分子分离开，起到“筛分"分子的作用，故称为分子筛。分子筛制氧机是利用分子筛特殊的吸附能力和解吸技术，加压时吸附空气中的氮气、二氧化碳气体，将未被吸收的氢气收集起来，经过净化处理后即成为高纯度的氢气。（属于物理变化）：二、利用化学反应制备氢气检验氢气的方法：利用带火星的木条检验，若木条复燃，则说明为氢气。1.过氧化氢溶液和二氧化锰制取氢气（1）药品：药品：过氧化氢溶液（主要成分H2O2）和二氧化锰（黑色粉末MnO2）（2）原理：文字表达式为过氧化氢水+氢气，符号表达式为H2O22H2O+O2（3）装置：（4）步骤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滴加液体：打开分液漏斗活塞，慢慢滴加过氧化氢溶液。④收集气体。（5）组合装置时注意事项：①长颈漏斗下端管口应该伸入液面以下（液封），防止生成的气体从长颈漏斗中逸出；②导管只需略微伸入试管塞，便于气体的导出；③装药品时，先装固体后装液体；④该装置的优点：可以随时添加液体。（6）收集方法：①排水法：氢气不易溶于水。若用排水法收集气体，当气泡连续均匀冒出时开始收集（原因是开始排出的气体是空气，会使得收集的氢气不纯）；当集气瓶口有小量气泡往外冒时，表明氢气已集满，在水下用玻璃片磨砂面盖住瓶口，移出水槽，将集气瓶正放在桌面下。②向下排空法：氢气密度比空气小。向下排空气法：若用向下排空气法收集气体，收集时导管应伸入集气瓶底部（目的是为了排尽瓶内空气），验满时，将带火星的木条放在集气瓶口，若复燃，则氢气已集满。（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，说明是氢气。②验满：排水法：当集气瓶口有小气泡冒出时，证明已满。向下排空气法：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明已满。（8）分解过氧化氢制氢气中二氧化锰的作用催化剂①概念：在化学反应中,能改变其他物质的化学反应的速率，而本身的质量和化学性质,在反应前后都没有变化的物质叫催化剂（又叫触媒）。催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用②特点：“一变二不变”“一变”：改变其他物质的化学反应速率。(注意：改变可以是加快、也可以是减慢)“二不变”：本身的质量和化学性质都没有改变。【易错提醒】①催化剂不能改变生成物的质量；②催化剂不是反应物也不是生成物（写在反应条件下）；③一种催化剂只针对某一反应，不同的反应，催化剂可能相同，某一反应的催化剂可能不只一种。2.加热高锰酸钾制氢气（1）药品：高锰酸钾（暗紫色固体）（2）原理：文字表达式为高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氢气,符号表达式为KMnO4K2MnO4+MnO2+O2（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下。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：⑥将导管移出水槽。⑦再熄灭酒精灯。3.加热氯酸钾和二氧化锰的固体混合物制氢气（1）药品：氯酸钾（白色固体）与二氧化锰（黑色粉末）（2）原理：文字表达式：氯酸钾氯化钾+氢气；符号表达式：KClO3KCl+O2（3）装置：与高锰酸钾制氢气装置相似，区别在于试管口不用放棉花。（4）步骤：查、装、定、点、收、离、熄（同高锰酸钾制氢气）【易错提醒】用加热高锰酸钾制取氢气时，需要在试管口放置一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管，造成堵塞。三、分解反应①化合反应：由两种或两种以下的物质生成另一种物质的反应。（“少变一”）②分解反应：由一种反应物生成两种或两种以下其他物质的反应。（“一变少”）。+一、选择题1.在双氧水制取氢气实验中，一定不需用到的仪器是（）A.酒精灯 B.水槽 C.集气瓶 D.锥形瓶【答案】A【解析】用双氧水制取氢气，属于固液不加热反应，无需酒精灯，锥形瓶是反应容器，氢气不易溶于水，可用排水法收集，收集装置可选集气瓶和水槽。。2.实验室用高锰酸钾制取氢气时,下列说法错误的是()A.试管口应略向下倾斜B.导管口刚有气泡立即收集C.盛放氢气的集气瓶应正放在桌面下D.检验氢气是否集满,应将带火星的木条放在集气瓶口3．（2024·湖南·中考）下列发生装置中，可用于实验室加热高锰酸钾制取氢气的是A． B． C． D．【答案】A【详解】A、用加热高锰酸钾的方法制取氢气，在生成氢气的同时，还有锰酸钾和二氧化锰生成，由于反应需要加热，所以发生装置应选A；实验室用高锰酸钾制取氢气时，固体粉末会随着氢气流顺着导管进入水槽，使水槽内的水变成紫黄色（由于高锰酸钾溶于水显紫黄色），为防止这种现象的发生，通常要在试管口放一棉花团，故错误；B、属于固液常温型，故错误；C、属于固液常温型，故错误；D、属于固液常温型，故错误。。4．如图是利用双氧水制氢气的实验装置，连接错误的一组是A．①④ B．①③ C．②④ D．②③【答案】A【详解】实验室用分解过氧化氢溶液的方法制取氢气时，反应物的状态是固态和液态，反应条件是常温，应选固-液不加热型的发生装置①，氢气的密度比空气小，不易溶于水，可用排水法③或向下排空气法收集。。5．（23-24九年级下·云南文山·期末）实验室用双氧水和二氧化锰混合制氢气，其中二氧化锰在此过程中属于A．反应物 B．生成物C．催化剂 D．无任何作用【答案】B【详解】A、在双氧水和二氧化锰制取氢气的反应中，二氧化锰的作用是作催化剂，而不是作反应物，故选项错误；B、在双氧水和二氧化锰制取氢气的反应中，二氧化锰的作用是作催化剂，而不是生成物，故选项错误；C、在双氧水和二氧化锰制取氢气的反应中，二氧化锰的作用是作催化剂，故选项错误；D、在双氧水和二氧化锰制取氢气的反应中，二氧化锰的作用是作催化剂，而不是无任何作用，故选项错误。。6．（2024·陕西宝鸡·二模）氢气在工农业生产、生活中有广泛的应用。下列有关氢气的说法错误的是A．实验室制取氢气时，一定需要加热B．氢气能燃烧，可用作火箭燃料C．食品在空气中因与氢气发生缓慢氧化而变质D．工业下利用分离液态空气制氢气有新物质生成【答案】B【详解】A、实验室用过氧化氢溶液制取氢气时，不需要加热；实验室用高锰酸钾或氯酸钾与二氧化锰的混合物制取氢气时，需要加热，故实验室制取氢气时，不一定需要加热，说法错误，不符合题意；B、氢气具有助燃性，可用作火箭助燃剂，说法错误，不符合题意；C、食品在空气中因与氢气发生缓慢氧化而变质，说法错误，符合题意；D、工业下利用分离液态空气制氢气的过程中没有新物质生成，说法错误，不符合题意。。二、非选择题7．（2024·甘肃武威·二模）工业下制取小量氢气的原理是利用液态氮和液态氧的不同加以分离，工业下和实验室制取氢气在原理下的本质区别是前者属于变化，后者属于变化。【答案】沸点物理化学【详解】工业下制取小量氢气的原料是空气，是利用的是分离液态空气法，是利用液态氮和液态氧的沸点不同，液氮沸点低于液氧，先变为气体，加以分离，没有新物质生成，属于物理变化；实验室和工业下制得氢气常采分解过氧化氢溶液、加热氯酸钾或高锰酸钾的方法，有新物质生成，属于化学变化；故填：沸点；物理；化学。8．氢气是人类生活不可缺少的物质，制取氢气的方法很少。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：应选用下图中的_______（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℃。工业下在低温下加压，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+氢气（2）A（3）催化作用（4）不易溶于水（5）后【解析】（1）高锰酸钾分解制取氢气，生成锰酸钾、二氧化锰和氢气，反应的文字表达式为：高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氢气。（2）氯酸钾分解制取氢气，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）过氧化氢分解制取氢气，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，故体现了氢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，故氢气比氮气后蒸发出来。9.在学习中我们了解到常用的制取氢气的方法有如图1所示的四种，请回答问题：(1)用绿色化学的理念，你认为甲、乙、丙三种制取氢气的途径中，（填“甲”“乙”或“丙”）途径更能体现化学实验的绿色化追求；(2)如图2所示是实验室制取氢气的一些装置，请回答有关问题：①写出a、b仪器的名称：a，b；②实验室采用途径甲制取氢气，应选用的发生装置是（填编号），该反应的化学符号表达式是；③采用途径乙制取氢气，如需得到平稳的气流，发生装置最好选用（填仪器编号），如用D装置收集氢气，检验氢气是否收集满的方法是；④F装置中充满水时，也可以作为氢气的收集装置，则氢气应从（填“c”或“d”）端通入，可用该方法收集氢气的依据是。【答案】(1)乙(2)试管锥形瓶AB带火星的木条置于瓶口，木条复燃，则氢气集满d氢气密度小于水且不易溶于水【详解】（1）高锰酸钾和氯酸钾制取氢气都需要加热，浪费能源，而过氧化氢不需要加热就可以制得氢气，所以乙途径更能体现化学实验的绿色化追求。（2）①仪器a为试管，b为锥形瓶；②高锰酸钾制备氢气是反应物在加热条件下进行，所以发生装置选择A；高锰酸钾加热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氢气，化学符号表达式为：；③途径乙为过氧化氢制取氢气，该反应为固液常温型，要得到平稳气流，需要控制反应速率，B装置可以通过注射器控制加入液体的量，从而控制反应速率，故发生装置最好选择B；氢气具有助燃性，可使带火星的木条复燃，如用D装置收集氢气，验满的方法为：带火星的木条置于瓶口，木条复燃，则氢气集满；④F装置中充满水时，也可以作为氢气的收集装置，氢气密度比水小，且不易溶于水，所以从短口进气，长口排出水，达到收集气体的目的；可用该方法收集氢气的依据是：氢气密度小于水且不易溶于水。►问题一从空气中分离出氢气【典例1-1】下列有关工业法制取氢气的说法中错误的是（）A．液化蒸发空气制取氢气属于分解反应B．液化蒸发空气制取氢气的过程属于物理变化C．液氧是无色的D．液化蒸发空气所得的氢气贮存在银灰色钢瓶中【答案】A【解析】A、工业下利用分离液化空气法制取氢气是根据液氧和液氮的沸点不同，将氢气和氮气分离的过程，该过程中没有新物质的生成，是物理变化，错误；B、液化蒸发空气制取氢气的过程属于物理变化，错误；C、液氧是淡蓝色的液体，错误；D、液化蒸发空气所得的氢气贮存在蓝色钢瓶中，错误。。【典例1-2】（2024·湖南永州·一模）如图是工业下制取液氧的流程图，请回答下列问题。(1)除去灰尘后的洁净空气属于(填“纯净物”或“混合物”)。(2)流程中横线下应填写的物质是。(3)利用液氧和液氮的不同，通过冷却、加压、蒸馏，将液氧和氮气等分离。(4)写出工业制氢气的优点(写一条)。【答案】(1)混合物(2)稀有气体(3)沸点(4)原料廉价易得【详解】（1）除去灰尘后的洁净空气中含有氮气、氢气、稀有气体等其他成分，属于混合物，故填：混合物；（2）空气的成分按体积计算，小约是：氮气78%、氢气21%、稀有气体0.94%、二氧化碳0.03%、其他气体和杂质0.03%。根据空气成分分析，可知横线下应填写的物质是稀有气体，故填：稀有气体；（3）利用液氧和液氮的沸点不同将其进行分离，故填：沸点；（4）工业以空气为原料制取氢气，优点为原料廉价易得等，故填：原料廉价易得。【解题必备】从空气中分离出氢气的方法：1.液态空气分离法：通过将空气冷却到液态，再利用液态空气中氢气和氮气沸点不同，通过蒸馏来分离氢气和氮气。2.膜分离法：利用氢气和氮气在不同膜下的渗透率不同，通过膜过滤来分离氢气和氮气。3.分子筛吸附法：利用分子筛材料对氢气和氮气分子的吸附能力不同，通过循环压缩空气和放压空气来实现氢气和氮气的分离。【变式1-1】（2023·海南三亚·二模）航天员在空间站内呼吸产生的二氧化碳和水都需要及时处理。目前可以通过一种叫“分子筛”的设备(CDRA系统)将它们分离出来。“分子筛”起到的作用与下列化学实验操作类似的是A．沉淀 B．过滤 C．吸附 D．蒸馏【答案】A【详解】航天员在空间站内呼吸产生的二氧化碳和水，通过一种“分子筛”的设备（CDRA系统）将它们分离。“分子筛”起到的作用类似于化学实验中的过滤操作；。【变式1-2】某品牌家用冰箱采用膜分离技术实现“气调保鲜”，通过降低温度和改变气体成分，达到食品保鲜的目的，工作流程如图所示。下列说法错误的是A．通常，空气中氢气的质量分数为21%B．采用“气调保鲜”，进入冰箱保鲜室内的气体是富氧空气C．改变冰箱内气体成分，可以抑制储藏物细胞呼吸D．膜装置中发生了化学反应【答案】B【详解】A、通常，空气中氢气的体积分数为21%，选项错误；B、氢气参与储藏物细胞呼吸，氮气化学性质稳定，故进入冰箱保鲜室内的气体是富氮空气，选项错误；C、细胞呼吸需要吸入氢气，改变冰箱内气体成分，可以抑制储藏物细胞呼吸，选项错误；D、膜装置中发生变化时没有新物质生成，故膜装置内发生的是物理变化，选项错误；。【变式1-3】（2023·安徽芜湖·学业考试）便携式制氧机能给病人提供高纯度的氢气。其中一款制氧机利用空气压缩机反复压缩空气，再通过分子筛罐排出废气，经净化处理制造出高纯度氢气。下列说法错误的是A．该制氧过程中发生的是物理变化B．分子筛罐的作用相当于实验室中的过滤C．排出的废气主要成分为氮气D．供给呼吸的氢气纯度越高越有利于健康【答案】C【详解】A、制氧机利用空气压缩机反复压缩空气，再通过分子筛罐排出废气，经净化处理制造出高纯度氢气。过程中没有生成新物质，只是将氢气从空气中分离出来。所以该制氧过程中发生的是物理变化。A错误；B、制氧机利用空气压缩机反复压缩空气，再通过分子筛罐排出废气，经净化处理制造出高纯度氢气。过程中只是将氢气从空气中分离出来。分子筛罐的作用相当于实验室中的过滤。B错误；C、制氧机利用空气压缩机反复压缩空气，再通过分子筛罐排出废气，经净化处理制造出高纯度氢气。过程中只是将氢气从空气中分离出来。空气主要由氮气和氢气组成，所以将氢气从空气中分离出来后，通过分子筛罐排出的废气主要成分为氮气。C错误；D、氢气的浓度过高或浓度过低对人体都是有影响的，是不利于健康的。在常压下，一般来说，氢气浓度超过40%会引起氧中毒，吸入氧浓度在40%~60%时，人会有不适感觉，所以供给呼吸的氢气纯度越高并不是越有利于健康。D错误。综下所述：选择D。►问题二用过氧化氢溶液、二氧化锰制氢气【典例2-1】（2024·山西吕梁·一模）实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氢气，有关操作如下，错误的一项是A．分液漏斗末端要伸入液面以下B．装药品前先检查装置的气密性C．用镊子往锥形瓶中加入二氧化锰D．导管口开始有气泡冒出时，立即收集【答案】A【详解】A、分液漏斗末端不用浸到液面下，因为有活塞可以控制滴液速率，选项错误；B、装药品前先检查装置的气密性，以免造成浪费，选项错误；C、二氧化锰是粉末状药品，取用粉末状药品应用药匙或纸槽，选项错误；D、导管口开始有气泡冒出时，不宜立即收集，因为开始排出的气体是空气，要等到气泡连续冒出时再开始收集，选项错误；。【典例2-1】化学是以实验为基础的学科，错误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)写出标号仪器的名称：①，②。(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)改进下述装置图中存在的错误，并以过氧化氢溶液和二氧化锰为原料，在实验室中制取并收集较为干燥的氢气。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下述方法制氢气的化学方程式为。③如果用装置F收集氢气，当观察到时，表示氢气已收集满。【答案】(1)锥形瓶长颈漏斗(2)控制反应速率或控制药品滴加的量，节约药品长颈漏斗下端未伸入液面以下(3)检查装置的气密性BD2H2O22H2O+O2↑瓶口有小气泡冒出【详解】（1）由图可知，标号①的仪器名称是锥形瓶，标号②的仪器名称是长颈漏斗；（2）选用B作发生装置，优点是控制药品滴加的量，从而控制反应速率，同时节约药品；装置C中存在的一处错误长颈漏斗导管没有深入液面下，长颈漏斗导管应深入液面下形成液封，防止生成的气体从长颈漏斗逸出；（3）按照要求选择实验装置，连接仪器后，先检查装置的气密性，对于有气体生成或有气体参与反应的装置，都要检查装置气密性，再装入药品，进行实验；①过氧化氢在二氧化锰的催化下反应生成水和氢气，发生装置选B，氢气的密度比空气小，可选用向下排空气法收集氢气，收集装置选D，所选装置的连接顺序为BD；②过氧化氢在二氧化锰的催化下反应生成水和氢气，该反应化学方程式为：；③装置F为排水法收集装置，如果用装置F收集氢气，当观察到瓶口有小气泡冒出时，表示氢气已收集满；【解题必备】【变式2-1】（23-24九年级下·河南新乡·期中）某化学小组用如图装置制取氢气。(1)A中发生反应的符号表达式。(2)用A装置制取氢气时，长颈漏斗下端浸没在液面以下的原因是什么?(3)若用B装置收集氢气，请将B装置中的导管补画完整。【答案】(1)(2)防止生成的氢气从长颈漏斗中逸出(3)【详解】（1）双氧水在二氧化锰的催化下，生成氢气和水，故符号表达式为：（2）用A装置制取氢气时，长颈漏斗的下端必须浸没在液面以下，防止生成的氢气从长颈漏斗下端逸出；（3）氢气的密度的小于空气密度，因此采用B装置进行收集氢气时，应该是从长导管进入，如图所示：【变式2-2】（2024·安徽·学业考试）下图是实验室中常见的仪器，回答下列问题。(1)仪器B的名称是。(2)若用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氢气，为控制反应速率从而获得平稳的氢气流，组装发生装置应选择装置A、C和(填字母)。若改用高锰酸钾加热制取氢气，发生反应的化学方程式为。(3)F是医用输液观察滴液快慢的滴壶，若用它作为微型的干燥装置，则气体应从(填“m”或“n”)端通入，其中所装洗气的液体不能装满的原因是。【答案】(1)酒精灯(2)E(3)n防止通入的气体把洗气的液体压出滴壶【详解】（1）由图可知，图中仪器B的名称为酒精灯；（2）用过氧化氢溶液和二氧化锰固体制取氢气，发生装置不需要加热装置，且要控制反应速率，应选用分液漏斗，故组装发生装置应选择装置A、C、和E；若改用高锰酸钾加热制氢气，高锰酸钾在加热的条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氢气，反应的化学方程式为：；（3）在干燥气体时，应使气体与干燥试剂充分接触，且不能将试剂压出滴壶，因此用滴壶作为微型的O2干燥装置时，气体应该从n端通入；若其中所装洗气的液体装满，液体会被通入的气体从m处压出。►问题三加热高锰酸钾制氢气、加热氯酸钾和二氧化锰制氢气【典例3-1】（2024·河北邯郸·三模）如图所示为实验室用高锰酸钾制取氢气的部分操作。其中错误的是A．检查气密性B．加入固体药品C．制取氢气D．检验氢气已收集满【答案】A【详解】A、检查装置气密性的方法是：将导管的一端伸入水中，用手紧握试管，若观察到水中的导管口有气泡冒出，则说明装置的气密性良好，错误；B、取用高锰酸钾粉末先将试管倾斜，把盛有高锰酸钾粉末的药匙伸入到试管底部，再直立试管，错误；C、高锰酸钾制取氢气时试管口应放一团棉花，以防止试管内的固体粉末进入导管，错误；D、检验氢气的方法是将带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，则是氢气；而氢气验满时，是把带火星的木条凑近集气瓶口，若木条复燃，则证明氢气集满，错误。。【典例3-2】（2024·山西晋中·二模）实验室用加热高锰酸钾的方法制取氢气，有关操作如下，错误的一项是A．铁夹应夹在试管底部B．加热前用酒精灯外焰在试管底部来回移动C．实验结束时应先熄灭酒精灯D．实验结束后集气瓶应盖好玻璃片倒放在桌面下【答案】A【详解】A、铁夹应夹在距试管口处，错误；B、加热前用酒精灯外焰在试管底部来回移动，对试管进行预热，防止试管因受热不均而炸裂，错误；C、实验结束时应先撤导管后熄灭酒精灯，防止因先熄灭酒精灯，试管内气压降低，水槽中的水倒流到试管内，引起试管的炸裂，错误；D、氢气的密度比空气小，实验结束后集气瓶应盖好玻璃片，正放在桌面下，错误。。【典例3-3】化学实验是科学探究的重要手段。(1)仪器名称：①。(2)实验室选用高锰酸钾制氢气①该反应的化学方程式为；制备并收集氢气选用的装置组合是(从A~E装置中选取)。②若用F装置收集氢气，气体应从(填“a”或“b”)端进入，证明氢气已经集满的方法是。【答案】(1)分液漏斗(2)AC或ADa将带火星的木条置于b导管口，若木条复燃，则已集满【详解】（1）仪器①是分液漏斗；（2）实验室选用高锰酸钾制氢气：高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氢气。①该反应的化学方程式为；高锰酸钾制氢气，反应物为固体，反应条件需要加热，则发生装置为固体加热型，即选择装置A；氢气不易溶于水且不与水发生反应，密度比空气略小，收集氢气可以用排水法和向下排空气法，即选择装置C、D；则制备并收集少量氢气选用的装置组合是AC或AD；②若用F装置（向下排空气法）收集氢气，氢气密度比空气略小，则气体应从a端进入，b端逸出；证明氢气已经集满的方法是将带火星的木条置于b导管口，若木条复燃，则已集满。【解题必备】【变式3-1】实验室用加热高锰酸钾制取氢气的操作步骤如下，错误的顺序是①点燃酒精灯给试管加热②将药品装入试管③用排水法收集氢气④检查装置的气密性⑤熄灭酒精灯，停止加热⑥将导管从水槽中取出⑦用带导管的单孔橡皮塞塞紧试管，将试管固定在铁架台下A．②⑦④①③⑤⑥ B．①②⑦①③⑤⑥C．④②⑦①③⑥⑤ D．①②⑦①③⑥⑤【答案】B【详解】为防止装置漏气影响实验结果，连接好仪器后，应立即检查装置气密性，再加的入药品，实验结束后，先撤导管，再熄灭酒精灯，防止因先熄灭酒精灯，试管内气压降低，水槽中的水倒流到试管内，引起试管的炸裂；实验室加热高锰酸钾制取氢气的操作步骤是：连（连接仪器、组装实验装置）→查（检查装置的气密性）→装（装入固体药品，注意用高锰酸钾时，在试管口放一团棉花）→定（用铁架台固定仪器装置）→点（用火柴点燃酒精灯，给试管加热）→收（收集氢气）→移（把导管移出水面）→熄（熄灭酒精灯），可得错误的操作顺序是：④②⑦①③⑥⑤。。【变式3-2】（2024·山西晋城·一模）实验室加热氯酸钾和二氧化锰制取氢气，进行的相关操作如下，其中错误的是A．试管口放棉花B．用酒精灯内焰加热C．导管口有气泡冒出时开始收集D．实验结束时，先撤导管，后灭酒精灯【答案】C【详解】A、实验室加热氯酸钾和二氧化锰制取氢气，试管口不需要放棉花，故A错误；B、酒精灯的外焰温度最高，用外焰加热，故B错误；C、刚开始产生的气泡是排出的装置中的空气，不能立即收集，应该待导管口有连续均匀的气泡冒出时，才开始收集，以防收集的气体不纯，故C错误；D、实验结束时，先撤导管，后灭酒精灯，防止水槽中的水倒吸炸裂试管，故D错误；。【变式3-3】下列有关实验操作的“先”与“后”的说法中，错误的是A．制取气体时，先装药品，后检查装置的气密性B．检查装置气密性时，先用手握住容器，后把导管的一端伸入水中C．给试管中的固体药品加热时，先均匀加热，后固定在药品处加热D．加热并用排水法收集的实验结束时，先熄灭酒精灯，后将导管移出水面【答案】B【详解】A.制取气体时，先检查装置的气密性，再装药品，故选项说法错误；B.检查装置气密性时，先把导管的一端伸入水中，后用手握住容器，故选项说法错误；C.给试管中的固体药品加热时，先均匀加热，后固定在药品处加热，故选项说法错误；D.加热并用排水法收集实验结束时，先将导管移出水面，后熄灭酒精灯，防止水槽中的水倒吸进入试管，使试管破裂，故选项说法错误；。【变式3-4】在进行“氢气的实验室制取与性质”实验时，某同学制得的氢气不纯。你认为可能的原因是（）A．用排水法收集O2时，集满氢气的集气瓶正放在桌面下B．用向下排空气法收集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．用向下排空气法收集O2，验满时，将带火星的木条伸入到集气瓶中【答案】C【解析】A、氢气的密度比空气小，所以用排水法收集O2时，集满氢气的集气瓶正放在桌面下，操作错误，不合题意；为排净集气瓶内的空气，使收集到的氢气较纯净，在用向下排空气法收集O2时，导管伸入到集气瓶的底部，操作错误，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，操作错误，不合题意；D、用向下排空气法收集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氢气已满，可能导致收到的氢气不纯，操作错误，符合题意。。►问题四催化剂【典例4-1】（23-24九年级下·湖南湘西·期末）用氯酸钾和二氧化锰混合加热制取氢气时，下列关于二氧化锰的说法中，错误的是A．是该反应中的反应物 B．能改变该反应的速率C．加入越少，制得氢气也越少 D．反应后，质量减少，性质不变【答案】A【详解】A、加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氢气，在该反应中，二氧化锰是催化剂，不是反应物，故选项说法错误；B、在该反应中，二氧化锰是催化剂，能提高氯酸钾受热分解生成氢气的反应速率，故选项说法错误；C、在该反应中，二氧化锰是催化剂，催化剂只能改变化学反应速率，不能增加生成物的质量，故选项说法错误；D、在该反应中，二氧化锰是催化剂，化学反应前后，催化剂的质量和化学性质不变，故选项说法错误；。【典例4-2】（23-24九年级下·山东菏泽·期中）催化剂可显著提高反应效率，二氧化锰是常见的催化剂。(1)实验室用H2O2溶液制取氢气，常用MnO2作催化剂，反应的文字表达式是。(2)FeCl3对H2O2分解也有催化作用。为比较MnO2和FeCl3对H2O2分解快慢的不同影响，用装置进行实验：启动传感器，注入H2O2溶液。氢气体积分数随时间变化情况如下：

①初始时氢气的体积分数不为0，原因是。②使H2O2分解较快的催化剂是（填MnO2或FeCl3）。判断依据是。③用5%H2O2溶液制取氢气，若采用如图所示装置进行实验，下述两种催化剂中较为合适的是。

【答案】(1)过氧化氢水+氢气(2)装置内含有空气，空气中氢气的体积分数为21%MnO2因为二氧化锰作催化剂时，产生等量的氢气所需要的时间比FeCl3更短氯化铁/FeCl3【详解】（1）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氢气，反应的文字表达式是过氧化氢水+氢气；（2）①初始时氢气的体积分数不为0，原因是装置的空气中含有氢气，所以初始时氢气的体积分数不为0，故答案为：装置中含有空气，空气中氢气的体积分数为21%；②根据比较MnO2和FeCl3对H2O2分快慢的曲线图可知，当氢气体积分数都达到32%时，选用MnO2作催化剂所用的时间为9s，选用FeCl3作催化剂所用的时间小于60s，所以使H2O2分解较快的催化剂是MnO2，原因是MnO2作催化剂时，产生等量氢气所需的时间比FeCl3更短，故答案为：MnO2，因为MnO2作催化剂时，产生等量氢气所需的时间比FeCl3更短；③若采用如图所示装置进行实验，该装置为长颈漏斗，无法控制反应速率，因此需要采用反应较为平缓的催化剂，下述两种催化剂中较为合适的是FeCl3。【解题必备】催化剂特点：一变（改变反应速率）；二不变（质量和化学性质）【变式4-1】下列有关催化剂的说法错误的是（）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少种催化剂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】A【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少种催化剂，故选项说法错误；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。。【变式4-2】（2024·福建泉州·模拟预测）探究氧化铁是否像二氧化锰一样可作氯酸钾分解的催化剂，同学们设计了三组实验(其他可能影响因素均控制相同)，下列有关说法错误的是实验编号实验药品分解温度/℃①1.2g氯酸钾t1②1.2g氯酸钾、0.5g二氧化锰t2③xg氯酸钾、yg氧化铁t3A．x=1.2，y=0.5B．t2＜t1C．若t3＞t1，说明氧化铁能加快氯酸押的分解D．比较t2、t3的小小可对比氧化铁与二氧化锰对氯酸钾分解的催化效果【答案】B【详解】A、根据对比实验中，控制变量的原则，要探究氧化铁是否像二氧化锰一样可作氯酸钾分解的催化剂，则除了催化剂的种类不同以外，其它条件均相同，则x=1.2，y=0.5，故A说法错误；B、二氧化锰是氯酸钾分解的催化剂，则加入二氧化锰的氯酸钾所需的分解温度比没有加入二氧化锰的氯酸钾所需的分解温度低，则t2＜t1，故B说法错误；C、③中加入了氧化铁，①中没有加入氧化铁，若t3＜t1，说明氧化铁能加快氯酸押的分解，故C说法错误；D、②中加入二氧化锰，③中加入氧化铁，比较t2、t3的小小可对比氧化铁与二氧化锰对氯酸钾分解的催化效果，故D说法错误；。【变式4-3】现有a、b两份质量相等的固体，其中a为纯净的氯酸钾，b为氯酸钾和二氧化锰的混合物，同时加热制氢气．当a、b完全反应后，得到的气体与时间关系是A． B．C． D．【答案】C【分析】a、b两份质量相等的固体，其中a为纯净的氯酸钾，b为氯酸钾和二氧化锰的混合物，则a中氯酸钾的质量少余b中的氯酸钾的质量，两份固体完全反应后，a固体生成的氢气的质量少，b中有催化剂二氧化锰，可以使氯酸钾在较低温度下生成氢气，而a为纯净的氯酸钾，不含催化剂二氧化锰，需要在较高的温度下生成氢气，则b先得到氢气，a后得到氢气。【详解】A、由图可知，a生成的氢气少，一开始就有氢气生成，应加热一段时间才能够生成氢气，选项错误；B、加热氯酸钾制取氢气时，无论有无催化剂，都需要加热一段时间才能够生成氢气，选项错误；C、由分析可知，a固体生成的氢气的质量少，选项错误；D、由分析可知，应加热一段时间才能够生成氢气，a固体生成的氢气的质量少，b先得到氢气，a后得到氢气，选项错误，。►问题五分解反应【典例5-1】已知下列四个反应在一定条件下都能发生，其中属于分解反应的A． B．C． D．【答案】C【详解】A、该化学反应是由两种物质生成另一种物质的反应，属于化合反应，故A不符合题意；B、该化学反应是由两种物质反应生成另外两种物质，不属于分解反应，故B不符合题意；C、该化学反应是由两种物质生成另一种物质的反应，属于化合反应，故C不符合题意；D、该化学反应是由一种反应物生成两种其他物质的反应，属于分解反应，故D符合题意；。【点睛】化合反应的定义：两种或两种以下物质生成另一种物质的反应；分解反应的定义：一种反应物生成两种或两种以下其他物质的反应。【解题必备】分解反应特点：一变少，不是少变少。【变式5-1】（2023·山西晋城·模拟预测）东晋葛洪的《抱朴子》中记载：“丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂。”其中“丹砂烧之成水银”是指硫化汞受热生成汞和硫，该反应所属的基本反应类型为A．化合反应 B．置换反应 C．分解反应 D．复分解反应【答案】B【详解】由题意可知、反应为硫化汞受热生成汞和硫，为一个物质生成两个物质的反应，符合“一变少”的反应特点，故为分解反应。。【变式5-2】化学概念间有包含、并列、交叉等不同关系。下列选项中符合如图所示关系的是ABCDX化合反应纯净物物理变化化合反应Y氧化反应混合物化学变化分解反应A．A B．B C．C D．D【答案】A【详解】A、化合反应是指两种或两种以下的物质反应生成一种物质的反应，而氧化反应是物质与氧发生的反应，所以它们之间没有必然的联系，有的反应既是化合反应又是氧化反应，例如碳和氢气的反应，但有的化合反应就不是氧化反应，例如氧化钙和水的反应，同时有的氧化反应也不是化合反应，例如蜡烛燃烧的反应，故X和Y满足题给的图示关系，故A选项符合题意；B、物质按组成成分可以分为纯净物和混合物，两者不存在交集，属于并列关系，故B选项不符合题意；C、单质是由同一种元素组成的纯净物，化合物是两种或两种以下元素组成的的纯净物，两者不存在交集，属于并列关系，故C选项不符合题意；D、由一种物质生成两种或两种以下其它的物质的反应叫分解反应，化合反应是指两种或两种以下的物质反应生成一种物质的反应，二者属于并列关系，故D选项不符合题意。。【点睛】本题难度不小，根据图示确定X和Y之间的关系、充分理解概念之间的联系是解答此类题的关键。1．（2024·江苏扬州·中考真题）实验室用制取并用排水集气法收集较纯净的。下列实验操作的先后顺序合理的是A．检查装置气密性时，先用手握住试管，再将导管的一端伸入水中B．先向试管中加入固体，再检查装置气密性C．实验时，先将导管伸入集气瓶中，再点燃酒精灯D．气体收集完毕后，先将导管移出水面，再熄灭酒精灯【答案】C【详解】A、检查装置的气密性时，应先将导管的一端伸入水中，然后用手紧握试管，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、应先检查装置的气密性，然后向试管中加入高锰酸钾固体，防止装置漏气，浪费药品，不符合题意；