实验05 氧气的实验室制取与性质-中考化学实验精讲精练（解析版）

人教版2024上册/第二单元空气和氧气/实验活动1实验05氧气的实验室制取与性质【实验目的】1．学习实验室制取氧气的方法。2．加深对氧气性质的认识。【实验仪器】大试管、集气瓶、水槽、单孔橡胶塞、乳胶管、玻璃导管、铁架台（带铁夹）、升降台、酒精灯、玻璃片、坩埚钳、火柴【实验试剂】高锰酸钾、木炭、澄清石灰水、细铁丝、木条、棉花【实验过程】制取氧气操作步骤（谐音记忆为“茶庄定点收利息”）实验图示①查连接装置并检查装置气密性②装把少量高锰酸钾用药匙(或纸槽)装入试管中，在试管口放一团棉花③定把试管口略向下倾斜固定在铁架台上；准备好两个集气瓶，装满水后倒置在水槽里④点点燃酒精灯，先让试管均匀受热，然后对高锰酸钾所在的部位加热⑤收当导管口气泡连续并比较均匀地放出时，开始收集气体（收集两瓶，其中一瓶留有少量水）⑥离把导管撤离水面⑦熄熄灭酒精灯2．氧气的性质实验反应物木炭和氧气铁丝和氧气实验图示实验操作用坩埚钳夹取一小块木炭，在酒精灯火焰上加热到发红，然后由瓶口向下缓慢插入盛有氧气的集气瓶中。燃烧停止后，取出坩埚钳，向集气瓶中加入少量澄清石灰水，振荡把铁丝盘成螺旋状，在下端系一根火柴，点燃火柴，待火柴快燃尽时，插入盛有氧气的集气瓶中（瓶中预留少量水）1.实验室加热高锰酸钾制取氧气（1）反应原理=1\*GB3①文字表达式：高锰酸钾加热锰酸钾+二氧化锰+氧气加热=2\*GB3②符号表达式：KMnO4加热K2MnO4+MnO2+O2加热（2）发生装置与收集装置分析发生装置收集装置反应物状态：固体反应的条件：加热氧气不易溶于水，且不与水反应。收集到的氧气相比排空气法较为纯净氧气的密度比空气大（3）检验：把带有火星的木条插入集气瓶中，若木条复燃，说明是氧气。【注意事项】①试管内的导管应稍稍伸出橡胶塞，便于气体导出；②棉花的作用是防止加热时试管内的粉末状物质进入导管；③试管口应略向下倾斜，防止冷凝水流至热的试管底部，避免试管炸裂；④集气瓶装满水后，用玻璃片先盖住瓶口的一小部分，然后推动玻璃片将瓶口全部盖住；⑤加热时，先将酒精灯火焰在试管下方来回移动，让试管均匀受热，然后对高锰酸钾所在的部位加热；⑥导管口开始有气泡放出时，不宜立即收集，因为开始加热时导管口的气泡主要是装置内的空气，此时收集，会导致收集到的氧气不纯；⑦当集气瓶口有大气泡冒出时，证明氧气已集满；⑧集满后，若先熄灭酒精灯，再把导管撤离水面，易导致水槽中的水倒吸入试管，使试管因骤然冷却而炸裂。2.氧气的性质实验（1）木炭和氧气=1\*GB3①现象：木炭燃烧，发出白光，放热；澄清石灰水变浑浊=2\*GB3②符号表达式：C+O2eq\o\ac(\s\up5(点燃),\s\do0(→),\s\do5())CO2（2）铁丝和氧气=1\*GB3①现象：铁丝剧烈燃烧，火星四射，放热，生成黑色固体=2\*GB3②符号表达式：Fe+O2eq\o\ac(\s\up5(点燃),\s\do0(→),\s\do5())Fe3O4【注意事项】=1\*GB3①铁丝绕成螺旋状的目的：增大受热面积；=2\*GB3②铁丝下端火柴的目的：引燃铁丝；=3\*GB3③集气瓶底预先放一些水目的：防止高温熔融物溅落炸裂瓶底。【问题与交流】1．检验装置气密性时，除了用手紧握的方法外，还可以用什么方法？用热毛巾捂住或用酒精灯微热。如果某同学制得的氧气不纯，你认为可能的原因有哪些？收集前集气瓶内未盛满水（或没有等气泡连续并比较均匀地放出就开始收集等）。把燃着的木炭插入盛有氧气的集气瓶时，为什么要由瓶口向下缓慢插入？使木炭与氧气充分接触，充分发生反应。【典例1】（2024·湖南·中考真题）下列发生装置中，可用于实验室加热高锰酸钾制取氧气的是（）A．B．C．D．【答案】A【解析】A、用加热高锰酸钾的方法制取氧气，在生成氧气的同时，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氧气时，固体粉末会随着氧气流顺着导管进入水槽，使水槽内的水变成紫红色（由于高锰酸钾溶于水显紫红色），为防止这种现象的发生，通常要在试管口放一棉花团，故正确；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。故选A。【典例2】（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】D【解析】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；C、实验时，先点燃酒精灯，待导管口气泡连续均匀冒出时，再将导管伸入集气瓶中开始收集氧气，因为一开始排出的是空气，不符合题意；D、气体收集完毕后，先将导管移出水面，再熄灭酒精灯，防止水倒流，炸裂试管，符合题意。故选D。【典例3】（2024·河南·中考真题）氧气性质活泼，能支持燃烧。下列物质在氧气中燃烧，能生成无色、无味气体的是（）A．铁丝 B．硫粉 C．红磷 D．木炭【答案】D【解析】A、铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成一种黑色固体，故选项A错误；B、硫粉在氧气中燃烧生成一种具有刺激性气味的气体，故选项B错误；C、红磷在氧气中燃烧，生成一种白色固体，故选项C错误；D、木炭在氧气中燃烧，发出白光，生成能使澄清石灰水变浑浊的无色无味的气体，故选D项正确。故选D。1．（2024·广东·中考真题）实验室制取O2，下列操作、药品和装置选择不合理的是（）A．选择药品 B．检查气密性C．发生装置 D．收集装置【答案】C【解析】A、实验室可以通过加热高锰酸钾生成氧气，故A正确；B、有气体生成或参与的反应需要进行气密性检查，用手捂住试管，导管口放水中，如果导管口有气泡生成，松手后，导管内形成一段水柱，说明气密性良好，故B正确；C、加热固体制取氧气时，试管口应略向下倾斜，防止冷凝水倒流，使试管炸裂，故C错误；D、氧气密度比空气大，可以用向上排空气法，多功能瓶收集氧气时，氧气应从长管通入，空气由短管排出，故D正确；故选C。2．实验室用高锰酸钾制取氧气不需要用到的仪器是（）A．烧杯 B．集气瓶 C．导管 D．酒精灯【答案】A【解析】加热高锰酸钾的方法制取氧气时，要用到酒精灯、铁架台、试管、集气瓶、橡胶塞、导管等仪器，用不到烧杯。故选A。3．如图是铁丝在氧气中燃烧的实验，下列说法正确的是A．铁丝直接伸入集气瓶中即可燃烧B．铁丝剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体氧化铁C．该反应的化学方程式为D．集气瓶底部放少量水的作用是防止其炸裂【答案】D【解析】A、铁丝直接伸到集气瓶中不能燃烧，因为温度没有达到着火点，故错误；B、铁丝燃烧的现象是剧烈燃烧、火星四射、放出热量，生成黑色固体，黑色固体是四氧化三铁，故错误；C、该反应是铁和氧气在点燃条件下反应生成四氧化三铁，化学方程式为，故错误；D、集气瓶底部放少量水的作用是防止防止生成的高温熔融物溅落下来，炸裂瓶底，故正确；故选D。4．实验室用高锰酸钾加热制取氧气有以下步骤：①加热药品②停止加热③将导管从水槽中取出④检查装置的气密性⑤将药品装入试管中并把装置安装好⑥收集气体正确的操作顺序为（）A．④⑤①⑥②③ B．④⑤①⑥③②C．⑤④①⑥②③ D．⑤④①⑥③②【答案】B【解析】实验室加热高锰酸钾制取氧气的操作步骤和注意点分别是：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（收集氧气）→移（把导管移出水面）→熄（熄灭酒精灯），可得正确的操作顺序是：④⑤①⑥③②。故选B。5．（2024·河北石家庄·二模）高锰酸钾制取氧气实验中，下图所示的仪器在一定不需要使用的是（）A．集气瓶 B．试管C．水槽 D．长颈漏斗【答案】D【分析】实验室中用加热高锰酸钾的方法制取氧气，发生装置为固固加热型，收集装置可采用向上排空气法或排水法。【解析】A、集气瓶用于收集氧气，一定需要，选项正确；B、试管用于盛装高锰酸钾，作为反应容器、且能直接加热的试管一定需要，选项正确；C、若用排水法收集氧气，需要用水槽盛水，选项正确；D、长颈漏斗是用于添加液体的仪器，显然该实验中没有需要添加的液体，选项错误。故选D。6．如图所示是实验室制备、收集、验满、验证氧气性质的操作，其中操作正确的是（）A．B．C．D．【答案】A【解析】A、用高锰酸钾制取氧气，应在试管口塞一团棉花，防止加热时试管内粉末状物质进入导管，且试管口应略向下倾斜，防止冷凝水倒流，炸裂试管，图中操作正确，符合题意；B、氧气的密度比空气略大，应用向上排空气法收集，且导管应伸到集气瓶底部，才能将集气瓶内空气排尽，图中操作不正确，不符合题意；C、氧气具有助燃性，氧气验满的方法为：将带火星的木条放在集气瓶口（而不能伸入集气瓶内部），若木条复燃，说明已经集满，图中操作不正确，不符合题意；D、铁丝在氧气中燃烧，放出大量的热，应在集气瓶底部放少量水或铺一层细沙，防止高温熔融物溅落，炸裂瓶底，图中操作不正确，不符合题意。故选A。7．如图所示为实验室制取氧气的部分操作，其中错误的是（）A．检查气密性 B．加热固体C．收集氧气 D．熄灭酒精灯【答案】C【解析】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，操作正确，不符合题意；B、加热固体时，试管口应略向下倾斜，防止冷凝水回流使试管炸裂，放一团棉花可以防止加热时试管内的粉末状物质进入导管，图中操作正确，不符合题意；C、用向上排空气法收集氧气时，导管应伸到集气瓶底部，图中操作错误，符合题意；D、熄灭酒精灯应用灯帽盖灭，不能用嘴吹灭，图中操作正确，不符合题意。故选C。8．用该装置来制取并收集氧气(装置不做任何改动)，收集完气体后，测得氧气的纯度明显偏低，原因可能是（）A．装置气密性不好B．高锰酸钾中混有氯酸钾C．收集完成时，集气瓶中仍有少量水D．未待导管口气泡连续均匀冒出时就开始收集【答案】D【解析】A、装置气密性不好会导致收集不到氧气，不会导致氧气不纯，不符合题意；B、加热氯酸钾也会产生氧气，不会产生其他气体，故不会导致氧气不纯，不符合题意；C、收集完成时，集气瓶中仍有少量水，也不会影响氧气的纯度，不符合题意；D、未待导管口气泡连续均匀冒出时就开始收集，此时收集的气体中会混有装置内的空气，导致所收集的氧气不纯，符合题意；故选D。9．基础实验1《氧气的实验室制取与性质》。本实验以高锰酸钾为原料，并采用排水法收集从视频中看到的下列实验操作不规范的是（）A．查气密性：先将导管伸入水中，再用双手紧握试管外壁B．固定装置：将试管口略向下倾斜，固定在铁架台上C．加热药品：先让试管底部均匀受热，再对高锰酸钾所在部位加热D．收集气体：导管口刚有气泡冒出就开始收集气体【答案】D【解析】A、查气密性：先将导管伸入水中，再用双手紧握试管外壁，若导管口有气泡冒出，则说明装置气密性良好，不符合题意；B、高锰酸钾为固体，加热固体时试管口略向下倾斜，防止冷凝水倒流使试管炸裂，再固定在铁架台上，不符合题意；C、加热固体药品时，应先预热使试管底部受热均匀，再对高锰酸钾所在部位集中加热，不符合题意；D、利用排水法收集气体要等到气泡连续均匀冒出时开始收集，因为一开始排出的是空气，符合题意。故选D。10．下图是氧气的实验室制取与性质的有关实验示意图。

（1）图一中仪器①的名称是。（2）实验室用装置A制取氧气加热药品前使试管均匀受热的具体操作是。（3）欲收集一瓶干燥的氧气，可从图一中选择的收集装置是（填序号）。（4）图二为木炭在氧气中燃烧的实验。为检验产物二氧化碳，Ⅳ中倒入的试剂为。【答案】（1）铁架台（2）来回移动酒精灯（3）C（4）澄清石灰水【解析】（1）①为铁架台；（2）为了防止试管受热不均匀而炸裂，开始加热时，要让试管均匀受热，具体操作是来回移动酒精灯；（3）由于氧气密度比空气大，可选择C向上排空气法收集，由于氧气不易溶于水，可选择B排水法收集，而排空气法收集到的气体较排水法干燥，故欲收集一瓶干燥的氧气，可选择的收集装置是C；（4）根据二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，所以为检验产物二氧化碳，Ⅳ中倒入的试剂为澄清石灰水。11．九年级化学兴趣小组的同学针对铁丝在氧气中燃烧的实验发表了以下观点，你认为不正确的是（）A．实验中铁丝下端系一根火柴的目的是引燃铁丝B．该实验中观察到的现象是铁丝剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体C．集气瓶中放少量水的作用是防止燃烧时溅落下来的高温熔融物炸裂瓶底D．实验时为节省时间，点燃火柴后应立即将铁丝伸入集气瓶中【答案】D【解析】A、铁丝下端系一根火柴，利用火柴燃烧加热铁丝，进而引燃铁丝，该选项正确；B、铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，该选项正确；C、集气瓶底放少量的水或细沙，能防止燃烧时溅落下来的高温熔融物炸裂瓶底，该选项正确；D、点燃火柴后立即伸入，火柴会消耗过多的氧气，从而使反应不明显，该选项不正确。故选D。12．如图是验证氧气性质的实验（1）图甲实验中的铁丝绕成螺旋状的目的是。（2）图甲所示实验有一处错误，它是，该错误可能会导致的后果是。（3）小明同学做铁丝在氧气中燃烧的实验时，实验成功率最高的是。(填字母)（4）某同学做木炭在氧气中燃烧实验的步骤如下：Ⅰ.用坩埚钳夹取一小块木炭，在酒精灯上加热到发红，插入盛满氧气的集气瓶中，燃烧停止后，取出坩埚钳。Ⅱ.向集气瓶中加入少量澄清石灰水，振荡。①步骤Ⅰ中，最好是将烧红的木炭由瓶口缓慢插入盛满氧气的集气瓶中，这一实验操作的主要目的是。②步骤Ⅱ中可观察到。【答案】（1）增大铁丝的受热面积（2）集气瓶底部没有加少量水或铺一层细沙集气瓶底部炸裂（3）C（4）使木炭与氧气充分反应澄清石灰水变浑浊【解析】（1）图甲实验中的铁丝绕成螺旋状的目的是：增大铁丝的受热面积；（2）铁丝在氧气中燃烧放出大量的热，应在集气瓶底部放少量水或铺一层细沙，防止高温熔融物溅落，炸裂瓶底，故图甲中的错误是：集气瓶底部没有加少量水或铺一层细沙，该错误可能会导致的后果是：集气瓶底部炸裂；（3）做铁丝在氧气中燃烧的实验时，火柴头向下燃烧，能使铁丝充分受热，更易达到铁丝的着火点，成功率最高。故选C；（4）Ⅱ、①步骤Ⅰ中，最好是将烧红的木炭由瓶口缓慢插入盛满氧气的集气瓶中，这一实验操作的主要目的是：使木炭与氧气充分反应，现象更明显；②木炭燃烧生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，故步骤Ⅱ中可观察到：澄清石灰水变浑浊。13．小丽和她的兴趣小组探究“排水法收集氧气时机的选择”，用加热高锰酸钾进行了相关实验。（1）装置中试管口放一团棉花的作用是。【提出问题】“气泡连续、均匀冒出时排出的氧气比较纯净”，事实如此吗？【设计并实验】采用高锰酸钾加热分解产生氧气，测定不同时刻从试管排出的气体中氧气的浓度。时段氧气浓度变化特点氧气浓度变化范围加热时间气泡特征①逐渐增大21.2%~1~11s11~16s不持续、不均匀②快速增大28.7%-66.7%16~34s持续、均匀、快速③逐渐变缓66.7%-86.3%34~80s④趋于稳定86.3%~88.7%80~135s（2）在加热药品的第①时期(11~16s)，气泡已经连续、均匀且快速冒出，此时排出气