专题02 氧气的实验室制取-中考化学实验精讲精练

专题02氧气的实验室制取一、氧气的实验室制取1．实验室常用高锰酸钾、氯酸钾和二氧化锰或过氧化氢和二氧化锰为原料制取氧气，三种方法比较如下：制取方法高锰酸钾制取氧气氯酸钾制取氧气过氧化氢制取氧气所用药品高锰酸钾（紫色固体）氯酸钾（白色粉末）、二氧化锰（黑色粉末）过氧化氢（无色液体）、二氧化锰（黑色粉末）反应原理____________________________________________________________________发生装置固体加热型固固加热型固液不加热型收集装置排水法选择依据：氧气不易溶于水且不与水反应向上排空气法（左侧进气）向下排空气法（左侧进气）选择依据：氧气的密度比空气大，且不与空气各成分反应检验方法将一根带火星的木条伸入瓶内，如果木条复燃，证明集气瓶内的气体是氧气。验满方法①用向上排空气法收集时，将一根带火星的木条放在瓶口，如果木条复燃，证明集气瓶内氧气已收集满。验满验满②用排水法收集时，集气瓶口出现大气泡时，说明已收集满氧气。2.加热高锰酸钾制氧气步骤：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上。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.分解双氧水制氧气步骤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装入药品：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收气体：收集气体。4.制取氧气实验中的问题①利用固体加热制取氧气，试管口为什么要略向下倾斜？答：目的是防止冷凝成水滴倒流，使试管炸裂。②反应物全是固体物质并且加热制取气体时，试管口都要略向下倾斜吗？答：对！目的是防止冷凝成水滴倒流，使试管炸裂。③实验前，为什么要先给试管预热？答：为了使试管底部均匀受热，防止破裂。④伸入试管中的导气管为什么刚刚露出橡皮塞即可呢？答：导气管太长，不利于气体排出。⑤加热高锰酸钾制取氧气，试管口为什么要放一团棉花？答：防止加热时高锰酸钾颗粒随气流进入导气管。⑥加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制氧气，试管口为何不放一团棉花？答：氯酸钾是一种强氧化剂，加热时不能混入易燃物质，否则会引起爆炸。⑦用排水法收集氧气刚开始出现气泡时，为什么不能立即收集？答：刚开始出现的气泡中，混有空气，此时氧气不纯净。⑧实验完毕为什么先把导气管从水槽中移出，然后熄灭酒精灯呢？答：如果先熄灭酒精灯，试管中的温度降低，压强减小，水沿着导气管进入试管，使试管炸裂。⑨检验氧气为什么用带火星的木条以及检验氧气时要伸入瓶内，验满时却放在瓶口呢？答：氧气具有支持燃烧的化学性质，能使带火星的木条复燃，所以用带火星的木条检验；检验氧气时伸入瓶内是因为集气瓶内不一定盛满氧气；验满时只有放在瓶口，观察木条是否复燃才能确定是否收集满。⑩如果用高锰酸钾和氯酸钾混合加热制氧气，能否加快氯酸钾的分解速率？答：能！高锰酸钾在加热过程中，分解后的产物中的二氧化锰，可以加为氯酸钾分解的。⑪用高锰酸钾和氯酸钾混合加热制氧气，高锰酸钾是催化剂吗？答：不是！催化剂包括三个条件：一变，二不变。即改变化学反应的速率；本身的质量不变；化学性质不变。高锰酸钾化学性质发生改变，生成了新物质，因此它不是该反应的催化剂，只有高锰酸钾在较低的温度下首先分解，生成的二氧化锰起了催化作用。1.教材实验装置的评价实验室常用高锰酸钾、氯酸钾和二氧化锰或过氧化氢和二氧化锰为原料制取氧气，三种方法比较如下：制取方法高锰酸钾制取氧气氯酸钾制取氧气过氧化氢制取氧气发生装置固体加热型固固加热型固液不加热型优点稍加热就分解，不用催化剂；反应速度适中，便于收集反应速度适中，便于收集；相同质量的KClO3和KMnO4，KClO3生成的氧气多不用加热，节约能源；生成物只有水，环保；二氧化锰容易回收缺点需要加热，操作麻烦、浪费能源；高锰酸钾属于管制化学品，普通家庭购买高锰酸钾不方便需要加热，操作麻烦、浪费能源；反应中生成刺激性气味、污染空气的氯气作为反应物的过氧化氢不宜长时间保存且浓度太大时反应速度太快，不宜控制总之，从是否节约能源、是否利于环保、操作是否简单等方面综合比较，最适合在实验室制取氧气的方法是用过氧化氢制取氧气的方法。在不同应用场合，选择合适的物质制氧气：过氧化钙：固体，与水反应缓慢、持续释放氧气（适合鱼浮灵）氯酸钠：固体，在催化剂的作用下，加热分解持续快速释放氧气（更适合氧烛）过氧化钠Na2O2：是常用的供氧剂，其供氧原理是Na2O2与人体呼出的CO2反应生成氧气。（宇航员所需氧气的主要来源）2.装置改进拓展改变药品（或催化剂）KO2和水蒸气反应能产生氧气，装置类似氢气还原氧化铜。Na2O2和水、茶垢清洁剂，均能产生氧气。装置类似过氧化氢和二氧化锰的反应。改变粉末状催化剂为块状或金属丝，可控制反应的发生和停止简化或整合装置发生装置和性质验证整合为一个装置，能持续提供氧气，方便观察实验现象。通过观察A中气泡产生的快慢判断氧气的产生速率。改变装置组合方式试管改为直立，粉末不易进入导管。数字化装置数字化实验通过与计算机连接的传感器实时采集数据，记录数据，实现了时间上细微过程的实验过程数据自动记录，实现了数据记录的时间连续性，实现了瞬间变化“可视化”。增加实验功能制取氧气，还能测定生成氧气的体积微型化实验装置将发生装置微型化，优点是节约药品，实验时间短，现象明显。改进气体收集装置或方法适合在空间站失重状态下收集O2【例1】（2023年山西省中考）实验室用加热氯酸钾和二氧化锰混合物的方法制取氧气，有关操作如下，正确的一项是A.试管口应该倾斜 B.用酒精灯火焰加热C.气泡连续放出时开始收集 D.收集前集气瓶应装满水【例2】（2023年山东省滨州市中考）化学是一门以实验为基础的学科。根据下列实验装置图，回答问题：

(1)仪器①的名称是___________；(2)若小滨同学在实验室中用过氧化氢溶液和二氧化锰制取并收集一瓶干燥的氧气，应选用的装置组合是___________(填字母序号)。该反应中二氧化锰起___________作用，发生反应的化学方程式为___________。【例3】（2023年山东省烟台市中考化学真题）某兴趣小组在跨学科实践课上制作了一台简易化学“制氧机”，如图1所示，该制氧机通过A、B两种物质产生氧气，其中是过碳酸钠白色固体，是二氧化锰黑色粉末。过碳酸钠加水溶解会分解生成和。

用该制氧机制氧时，在反应仓中加入适量水，再先后加入过碳酸钠和二氧化锰，反应仓内有黑色粉末翻腾，变得浑浊，仓壁变得温热，过滤仓底部导气管口有气泡冒出。(1)反应仓中生成氧气的化学方程式是，过滤仓中的水除了有过滤杂质提纯氧气的作用外，还可以起到的作用是（填序号）。A．可以通过气泡观察氧气生成的速率

B．降低氧气温度

C．加快氧气的生成(2)验证过滤仓导出的气体是氧气的方法：。(3)如果在实验室用过碳酸钠、二氧化锰、水制取氧气，从图2中可选用的气体发生装置是（填装置序号，下同），收集装置是。【变式1】（2023年四川省广安市中考）下图是实验室制取气体常用的发生装置和收集装置，结合图示，回答下列问题：

(1)图中仪器甲的名称是______。(2)若实验室用高锰酸钾制氧气，应在装置A的试管口______。(3)若实验室用装置B、D组合制取氧气，其反应的化学方程式为______。若用装置E收集氧气，验满时，应将带火星的木条置于装置E的______处。（选填“a”或“b”）(4)装置B、C均可用作实验室制取二氧化碳和氢气的发生装置，两者相比，装置C的优点是______。【变式2】（2023·辽宁抚顺·统考三模）实验室用下图仪器组装来制取氧气，请回答下列问题。

(1)小光同学准备用过氧化氢溶液和二氧化锰制取并收集一瓶氧气，他应选择的仪器有____（填字母序号），该反应的化学方程式为________。(2)小明同学要完成用高锰酸钾制取氧气的实验，除图中仪器外，还需补充的一种仪器是______（填仪器名称），当观察到________现象时，说明氧气已经收集满。实验结束时出现了水槽中的水倒流的现象，则该实验操作中的错误是_______。【变式3】（2023春·山东德州·校考期中）小明参观某养鱼池时，好奇地发现农民向养鱼池中撒一种叫过氧化钙的淡黄色固体，用来增加鱼池中的含氧量。小明刚学完氧气的实验室制法，于是他想可否用过氧化钙制取氧气。〖提出问题〗过氧化钙可否用于制取氧气。〖查阅资料〗部分内容如下：过氧化钙(CaO2)室温下稳定，在300℃时分解生成氧气。可做增氧剂、杀菌剂等。〖猜想与验证〗(1)小明提出猜想Ⅰ：_____可制取氧气。实验装置实验主要过程

①_____。操作如下：先将导管伸入液面下用手紧握试管，观察到_____，松手后，有液体进入导管。②加入过氧化钙，加热，导管口有大量的气泡冒出。③收集满一瓶气体。④停止加热。熄灭酒精灯前，应_____。⑤检验气体。方法是_____。实验结论：加热过氧化钙可制取氧气。(2)猜想Ⅱ：用过氧化钙与水反应可制取氧气。实验装置实验主要过程

①检验装置的气密性。②加入过氧化钙和水后，有少量细小气泡缓慢放出在导管口几乎收集不到气体。该装置放置到第二天集气瓶中只收集到极少量气体，振荡试管后仍有少量的细小气泡缓慢放出。实验结论：不能用过氧化钙与水反应快速制取氧气。分析与反思：①虽然没有快速收集到大量的氧气，但由此实验现象，小明认为农民用过氧化钙做增氧剂的主要原因是_____②小明希望对此实验进行改进，使该反应加快，你能帮他提出建议吗？你的合理的建议是：_____以上建议是否可行，还需进一步通过实验验证。1．（2023·河南·一模）现有下列反应：①，②，③。其中适用于实验室制取氧气的是A．①② B．①③ C．②③ D．①②③2．（2023·广东广州·统考一模）下列关于氧气的性质、制取说法不正确的是A．细铁丝在氧气里燃烧时，火星四射，生成黑色固体B．排空气法收集氧气，验满方法是将带火星的木条放在集气瓶口C．排水法收集氧气完毕后，先把导管移出水面，再熄灭酒精灯D．实验室可用加热分解氧化汞的方法制取氧气3．（2023上·黑龙江齐齐哈尔·九年级统考期末）实验室用高锰酸钾加热制取氧气，有如下操作步骤：①加热；②检查装置的气密性；③装入高锰酸钾，并在试管口放一团棉花；④用排水法收集氧气；⑤从水槽中取出导管；⑥熄灭酒精灯，其操作顺序正确的是（）A．②③①④⑤⑥ B．①③②⑤④⑥ C．⑤③②①④⑥ D．③①②④⑥⑤4．（安徽省淮南市潘集区2023-2024上学期校考）下列加热高锰酸钾制取氧气的部分操作示意图中，错误的是A．

手握试管，检查气密性B．待气体连续均匀冒出时，收集氧气C．

收满后移出集气瓶，盖玻璃片D．

结束时先移出导管，再熄灭酒精灯5．（2024上·河北沧州·九年级统考期末）实现“低碳经济”的一种策略是节约能源。如右图所示的四种制取氧气的方法中最节能的是

A．① B．② C．③ D．④6．（2023上·湖南益阳·九年级校联考期末）实验室制取氧气可以采用加热氯酸钾(白色固体)和二氧化锰混合物的方法，现加热质量相等的两份氯酸钾，一份中混入少量的二氧化锰(b曲线)，分别同时加热，放出氧气的质量(m)与反应时间(t)的关系图象正确的是A．

B．

C．

D．7．（2023·北京海淀·统考二模）根据下图回答问题。

(1)A中，加热KMnO4分解的化学方程式为______。(2)可选择B收集O2的原因是______。(3)若用C收集O2，检验O2是否收集满的方法为______。8.（2023年四川省内江市中考）下图是实验室制取气体常用的发生和收集装置，请回答有关问题。（1）写出图中标注仪器的名称：①_______；②_______。（2）实验室选用装置BD组合制取并收集氧气，其反应的化学方程式为_______，当D中集气瓶里的水排完后，在水里用玻璃片_______（填“磨砂”或“光滑”）一面盖住集气瓶口，将集气瓶移出水面，_______（填“正放”或“倒放”）在桌面上。（3）用加热高锰酸钾固体的方法制取并收集氧气，可选_______装置和E装置，验满的方法是_______。（4）实验室若用装置C制取二氧化碳，加盐酸时液面高度至少应该在_______（填“a”或“b”）处以上：检验二氧化碳时，将气体通入澄清石灰水变浑浊的化学方程式为_______。9．（2023年江西省中考）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制取氧气的化学方程式为_______。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_______。对比步骤Ⅰ和Ⅱ的木炭燃烧情况，得出可燃物燃烧的条件之一是_______。10．（2023年吉林省中考化学真题）实验室制取氧气的方法有三种：加热高锰酸钾，在二氧化锰作催化剂的条件下分解过氧化氢，在加热和二氧化锰作催化剂的条件下分解氯酸钾。(1)任选一种方法，写出发生反应的化学方程式；(2)实验室用高锰酸钾制取氧气，明在图1中选用的发生装置和收集装置是；

(3)图2是学生制作的简易供氧器。在供氧使用时，左瓶中可放置的药品是_______；A．高锰酸钾 B．氯酸钾和二氧化锰C．大理石和稀盐酸 D．过氧化氢溶液和二氧化猛(4)简易供氧器的右瓶中需加入适量的水，水的一种作用是。11．（2023·湖南邵阳·校联考模拟预测）小明通过实验发现氧化铜也能作过氧化氢分解的催化剂，为比较氧化铜和二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果，某研究小组进行了如下探究：

【定性探究】如图甲，可通过观察___________来定性比较二者的催化效果。【定量探究】为了定量比较二者的催化效果，实验时小明用图乙所示装置做对照实验，以生成40mL气体为标准(其他可能影响实验的因素均已忽略)设计了下列三组实验：实验序号5%过氧化氢溶液体积/mL其他物质质量待测数据①10-②10氧化铜0.5g③10二氧化锰0.5g（1）实验前检查图乙装置气密性的方法是_________。（2）上述实验应测量的“待测数据”是_______。（3）要比较氧化铜和二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果，还可以测量_____。12．（2023·广东汕头·统考一模）实验室有如图所示实验装置，请回答下列问题：(1)仪器a的名称是_______。(2)实验室用加热氯酸钾和二氧化锰混合物来制取并用排空气法收集氧气，选用的装置是____(填编号)。若选择C装置来制取氧气，则注射器中盛放的药品是_____(填化学式)。用如图来收集氧气，验满时带火星的木条应放在_____(选填“a”或“b”)处。(3)实验室制取并收集二氧化碳，为了使实验过程中控制反应速率，应选择如图的装置组合是___(选填装置序号)。(4)为了研究用向上排空气法和排水法收集的氧气浓度是否有差异，某化学学习小组做了如下实验：加热高锰酸钾固体，分别用两种方法各收集三瓶氧气，并使用传感器测定收集到的氧气浓度，数据见下表：收集方法向上排空气法排水法O2浓度/%79.679.779.890.089.889.3O2平均浓度/%79.789.7Ⅰ.若要收集到较纯净的气体时，较好的收集方法是_________。Ⅱ.向上排空气法收集到的氧气浓度只有80%左右，下列说法正确的是____(填序号)。A．加热高锰酸钾固体产生氧气的浓度只有80%左右B．氧气的密度略大于空气的密度，无法将空气排尽C．验满时使带火星木条复燃的是较高浓度的氧气，集气瓶内的氧气还含有少量空气13．（2023·广东·中考真题）回答下列问题。(1)实验室制取O2及性质检验i.上图中仪器a的名称是__________。ii.用高锰酸钾制取O2，应选择上图中的发生装置_______（填字母）。化学方程式为__________。iii.收集一瓶O2并进行性质检验。操作现象结论

硫燃烧时，_____(填字母)，生成刺激性气味的气体a.产生大量白烟b.生成黑色固体c.发出蓝紫色火焰O2具有氧化性集气瓶中NaOH溶液的作用是_________________(2)制作氧自救呼吸器查阅资料，超氧化钾(KO2)为黄色固体，分别与CO2、H2O反应生成O2和白色固体、产氧效率高，适合作生氧剂。①原理分析:、则X的化学式为__________。②动手实践:设计并制作氧自救呼吸器，如图所示，使用一段时间后，观察到生氧剂由______（填颜色变化），则基本失效。14．（2023年江苏省苏州市中考）在实验室和生活中选择合适的药品和装置可以制取氧气。Ⅰ、实验室用图-1所示装置制取并收集氧气。

(1)用作催化剂，加热分解得到和KCl。该反应的化学方程式为______。(2)装置中仪器X的名称为______。收集干燥氧气应选取的收集装置为______（选填字母）。(3)搭建如图-2所示装置时，需要调整试管的倾斜角度，可松开______（选填“”、“”或“”）处的螺丝，待调整后再拧紧。(4)实验结束时，下列两步操作中先进行的是______（填序号）。a．移走并熄灭仪器X

b．断开试管与洗气瓶之间的连接Ⅱ、某款家用制氧机利用过碳酸钠（）和二氧化锰同时加入水中制取氧气。已知：①过碳酸钠易溶于水，遇水分解为和。②可以将KI转化为I2。(5)制氧机制氧说明（部分）见下表，其中A、B剂的成分是过碳酸钠或二氧化锰。A剂B剂平均供氧量（毫升/分钟）供氧时间（分钟）配方一1袋1袋≥320≥15配方二2袋1袋≥500≥25配方三3袋2袋≥1000≥15①A剂的成分是______。②若突发缺氧性疾病，在呼叫救护的同时进行吸氧，应选择的最佳配方是______。(6)按配方一在水中反应6小时后，无明显气泡产生。取反应后混合物进行下列实验：①将反应后混合物过滤，得到滤液和黑色滤渣。滤渣的成分为______。②取少量滤液，向其中滴加足量盐酸有大量气体产生。该反应的化学方程式为______。③另取少量滤液，滴加KI溶液，再滴加______溶液。溶液变为蓝色，证明滤液中仍含有。15．（2023年山东省枣庄市中考）某兴趣小组对某市售“简易供氧器”工作原理开展探究活动。(一)知识回顾：实验室制取氧气①实验室常用过氧化氢溶液与二氧化锰混合制取氧气，该反应的化学方程式为______。②若用该方法制取并收集一瓶干燥的氧气，图一装置接口的正确连接顺序依次为a→______(填字母序号)。

(二)实物探究：“简易供氧器”初探某市售“简易供氧器”主要由“初期生氧器"和“生氧罐”两部分组成，如图二所示：兴趣小组的同学启动“初期生氧器”一段时间后，用磁铁靠近“初期生氧器”中的剩余固体，有黑色固体物质被吸引。于是，他们针对被吸引的黑色固体物质的成分开展探究。【查阅资料】①“简易供氧器”在工作初期，内部独立的“初期生氧器”首先启动，以解决初期供氧不足的问题，“初期生氧器”内有氯酸钾、二氧化锰、铁粉等物质。②氯酸钾制取氧气的化学方程式为：2KClO32KCl+3O2↑；③Fe3O4与硫酸反应的化