科粤版九年级上册化学教案 3

第三章维持生命之气——氧气

3.2制取氧气

"藜学❽©

一、知识与技能

1.了解催化剂的概念，知道二氧化镒在分解过氧化氢反应中的催化作用。

2.理解分解反应的定义及其与化合反应的区别。

3.掌握实验室制取氧气的反应原理、仪器装置、收集方法、检验及操作注意

事项，了解工业上制取氧气的方法和原理。

4.掌握根据已知的化学式，计算物质的相对分子质量、元素的质量分数。

二、过程和方法

初步培养学生的实验操作能力、观察能力和思维能力。初步培养学生分析、

对比和迁移知识的能力。

三、情感、态度与价值观

初步懂得用实验来探究物质性质和制备的科学方法，培养学生对化学的好奇

心和探究欲，发展学习化学的兴趣。

建学陶

实验室制取氧气的反应原理和操作方法，分解反应。

蓼学斜图

对催化剂和二氧化镒在分解过氧化氢反应中所起催化作用的理解。

邀课®Q

上一节课，我们探究了氧气的化学性质，氧气有哪些化学性质？（引导学生回

答）。我们在探究氧气的化学性质时，使用了许多瓶氧气，有谁能告诉老师，这

些氧气是怎样制得的呢？（停顿一会儿，让学生回答）下面我们就来探究氧气的实

验室制法，并学习一些相关的化学知识。

过超

i.实验室制氧气

百

这些氧气用什么来制取呢？

制取氧气首先要选择含氧的物质。

1.实验室常用过氧化氢溶液或加热高镒酸钾制取氧气。

2.工业上常用分离液态空气的方法制取大量氧气。

(1)实验室用过氧化氢溶液制取氧气

一氧化镒»..

过氧化氢----------水+氧气

H()H,()(为

①反应原理:22

实验探究：

实验编号观察到的现象结论

出现少量气泡，带火星木条没有明显现

A缓慢产生氧气

象

B出现大量气泡，带火星木条复燃快速产生氧气

C出现大量气泡，带火星木条复燃快速产生氧气

过氧化氢溶液在通常条件下能非常缓慢地放出氧气，在加热或加入二氧化镒

等物质后会迅速地放出氧气。

②用过氧化氢溶液制取氧气的装置

甲乙丙

实验室制取氧气的装置包括：气体的发生装置(如图甲所示)和气体的收集装

置(如图乙和丙所示)。用过氧化氢溶液和二氧化镒制取氧气，是固体与液体不需

加热就能进行反应，选图甲作发生装置；收集装置选择乙(排水法)、丙(向上排

空气法)。

③操作步骤

操作步骤可简记为：查一装一定一收。也可用谐音“茶庄订售”来协助记忆。

“查”：连接装置，检查其气密性；

“装”：将少量二氧化镒一适量过氧化氢溶液依次装入试管，用带导管的单

孔橡皮塞塞紧试管；

“定”：将试管固定在铁架台上；

“收”：收集氧气。

(2)实验室用高镒酸钾、氯酸钾制取氧气

①反应原理

高镒酸钾=*镒酸钾+二氧化镒+氧气

KMn(%K2Mn().Mn()2()2

一氢W

氯酸钾二氯化钾+氧气

加热

KC1()3KC1()2

②用高镒酸钾制取氧气的装置

甲乙丙

实验室用高镒酸钾制取氧气，是固体在加热条件下才能发生反应，选图甲作

发生装置（与用过氧化氢溶液和二氧化镒制取氧气选取装置不同）；收集装置选择

乙（排水法）或丙（向上排空气法）。

③操作步骤

用高镒酸钾制取氧气，并用排水法收集，其实验操作步骤可简记为：查一装

一定一点一收一离一熄。也可用谐音“茶庄定点收利息”来协助记忆。

“查”：连接装置，检查其气密性；

“装”：将适量高镒酸钾装入试管，在试管口放一团棉花，用带导管的单孔

橡皮塞塞紧试管；

“定”：将试管口略向下倾斜，试管固定在铁架台上，铁夹夹在距试管口

1/3左右处；

“点”：点燃酒精灯一预热一对药品进行加热；

“收”：在导气管口冒出的气泡均匀且连续时，收集氧气；

“离”：收集完氧气后，将导气管从水槽中移出；

“熄”：熄灭酒精灯。

棉花作用：防止药品被冲入导管内，阻塞导管。

2.催化剂与催化作用

（1）催化剂的概念：在化学反应里，能改变其他物质的反应速率，而本身的

质量和化学性质在化学反应前后没有发生变化的物质。

（2）催化作用：催化剂在化学反应中所起的作用。

实验探究：

bib2b3b4b5

B

A

过氧化氢

溶液

c

带有火星重新加入

氧化的木条it嘉化:a

C1c2C3C4C5

实验编号观察到的现象结论

出现少量气泡，带火星木条没有

A缓慢产生氧气

明显现象

bl—b2一

出现大量气泡，带火星木条复燃快速产生氧气

Bb3

b4-b5出现大量气泡，带火星木条复燃快速产生氧气

cl_fc2f

出现大量气泡，带火星木条复燃快速产生氧气

Cc3

c4一c5出现大量气泡，带火星木条复燃快速产生氧气

很有趣哦！若不断地向试管中加入过氧化氢溶液，反应会不断地进行下去,

发像二氧化镒永远用不完。而且如果在实验前准确地称出二氧化镒的质量，实验

后将二氧化镒回收、干燥、再称量，会发现它的质量没有改变。

①催化剂可简单地理解为“一变二不变"。“一变”是指能改变其他物质的

化学反应速率，这里的“改变”包括“加快”或“减慢”两种含义；“二不变”

是指本身的“质量”和“化学性质”在化学反应前后都没有改变，但是物理性质

可能改变。

②催化剂是针对具体的反应而言的，如二氧化镒在过氧化氢分解制取氧气时,

能够起催化作用，是催化剂；但二氧化镒不是所有化学反应的催化剂，如二氧化

镒在高镒酸钾制取氧气的反应中是生成物。

③在某个化学反应中，可以选择不同的物质作为催化剂。如利用过氧化氢分

解制取氧气时，既可以选择二氧化镒作为催化剂，也可以选择氧化铁、硫酸铜溶

液及红砖粉末等作催化剂。

④催化剂只能改变化学反应速率，并不能增加生成物的质量。

⑤在化学反应前后催化剂的物理性质可能发生了变化，但可以重复使用。

⑥催化剂参加了化学反应，既不是反应物也不是生成物，应算作反应条件，

故写反应表达式时放在箭头的上方，如过氧化氢加维水+氧气。

3.分解反应

(1)定义：由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应叫做分解反应。

(2)特征：“多变一”，可用通式：AB-A+B表示。

4.工业制氧气

(1)分离液态空气制取氧气

①操作过程：

二苑上氮气

空气液态空气(约—200。。升温医萋＜

-183℃

②分离液态空气制取氧气的微观解释

••氮气

小贴士：液氮的沸点一196℃,液氧的沸点一183液氧存放于蓝色钢瓶

里。

(2)膜分离技术制取氧气

操作过程：空气富氧廛含氧气较多的富氧空气笠级至邕含氧90%以上的富

氧空气。

空气是一种混合物，工业上以空气为原料制取氧气的本质就是将氧气与空气

中的其他成分分离开来，并没有生成新的物质，发生的是物理变化，不是分解反

应。

5.装置气密性的检查

装置的连接和装置气密性的检查是保证成功制取气体的前提。

检查装置气密性的原理是：通过气体发生器与附设的液体构成封闭体系，依

据改变体系内的压强所产生的现象(如气泡的产生、水柱的形成或上升、液面的

下降与升高等)来判断气密性的好坏。根据制取气体装置的不同，检查装置气密

性的方法主要有：

(1)空气热胀冷缩法：如下图所示，此装置的检验方法是：连接好装置，把

导管的一端浸入水中，用手紧握试管外壁，导管口若有气泡冒出，并且当松开手

后，水又回升到导管中形成一段水柱，则证明该装置的气密性是良好的。

导气管刚露出橡皮塞

(2)注水法：如下图所示，连接好装置，将止水夹夹在胶皮管处，从长颈漏

斗注水，一段时间后，液面不下降，说明装置气密性好。

刚露出

橡皮塞

6.氧气的检验和验满

(1)氧气的检验就是根据氧气的特性，把带火星的木条插入集气瓶中，根据

带火星的木条复燃来进行确定。

(2)氧气的验满是判断集气瓶内是否已经收集满氧气。收集方法不同验满的

方法也不同：用排水法收集氧气验满方法把集气瓶扶正，瓶口逸出气泡一已收集

满；向上排空气法收集氧气验满方法把带火星的木条放在集气瓶口，带火星木条

复燃一已收集满。

氧气的检验和验满都用带火星的木条,但放到的位置不同:检验一插入瓶中;

验满一放在瓶口。

7.分解反应与化合反应的关系

分解反应和化合反应都属于基本反应类型，它们是一对相反的过程。判断、

区分抓特征。

区别联系

化合反应“多变一”，一种生成物都属于反应基本类型，两者是

分解反应“一变多”，一种反应物并列的关系，互不从属

明确化学反应的分类依据，理解化合反应、分解反应、氧化反应的概念，明

晰它们之间的关系。

8.实验室制取氧气时如何选择装置

实验室通常用过氧化氢溶液、加热高镒酸钾的方法来制取氧气。由于反应物

状态的不同和反应条件的不同，就决定了反应发生装置不同。

（1）实验室常用制取氧气的发生装置有两类：固液（或液液）常温（不加热）型

装置（如图AB所示）和固体加热型装置（如图C所示）。

棉花

选择装置方法:

反应物状态决定

装置类型

反应条件

高镒酸钾'氧气选择固体加热型

二氧

蠹化氧化镒氧气选择固液常温型

解答有关制取气体装置问题时，首先分清反应物状态和反应条件，然后选择

适当的装置。

9.控制变量，探究化学反应中催化剂性质

当研究多个因素之间的关系时，往往先控制其他几个因素不变，集中研究其

中一个因素的变化所产生的影响，这种方法叫控制变量法。通过控制变量可以对

影响实验结果的多个因素逐一进行探究，然后再总结出结论。

催化剂不是化学反应的必要条件，它只改变化学反应的速率，而不能决定能

否发生化学反应。在化学反应前后，催化剂的物理性质(如形状)在化学变化前后

往往会发生改变，但是催化剂的质量和化学性质在化学变化前后是不变的。

逑堂

探究化学反应中催化剂性质，需要证明该物质的三点：(1)能改变某一反应

的速率；(2)在化学反应前后质量保持不变；(3)在化学反应前后化学性质保持不

变。影响化学反应快慢的因素除催化剂的种类外，还有温度、浓度等，要想证明

某一种因素的影响，要依据控制变量法，在同样条件下，设计对比实验来验证。

懑书❽©

一、催化剂

过氧化氢**水+氧气“

(H2O2)(HzO)《CM，

催化剂：在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化

学性质在化学反应前后都没有变化的物质叫做催化剂，如在实验室用过氧化氢制

备氧气时所用的二氧化镒。

二、实验室制氧气

1.反应原理

加热或加入二氧化镒,

(1)过氧化氢------------------►水+氧气”，

(H2O2)(H20)(02).

加热~

(2)高镒酸钾-------►镒酸钾+二氧化毓+氧气；*，

(KMn04)(K2M11O4)(MnO:)烦O2%

二氧化铺“

(3)氯酸钾-------►绿化钾+氧气“

(KCLOs)加热(KCL)(01).

2.装置要点

(1)试管口应稍向下倾斜；

(2)导管不宜伸入试管内过长；

(3)铁夹要夹在距试管口1/3处；

(4)药品要平铺在试管底部。

3.操作步骤

(1)检：检查装置的气密性；

(2)装：把药品装入试管内，使之平铺在试管底部；

(3)固：把试管固定在铁架台上；

(4)点：点燃酒精灯加热；

(5)集：收集气体；

(6)移：将导气管移出水面；

(7)熄：熄灭酒精灯。

4.收集方法

(1)排水法：因为氧气不易溶于水；

(2)向上排空气法：因为氧气的密度比空气稍大。

5.验满的方法

取一带火星木条，放在集气瓶口，若木条复燃，则证明氧气已集满。

6.操作要点

(1)实验结束，应先移去导气管，后移酒精灯，以防水倒流造成试管炸裂；

(2)如果所用药品为高镒酸钾，通常要在试管口塞一团玻璃棉，防止加热时

高镒酸钾随氧气溅入导管；

(3)制备出的氧气应瓶口向上正立放置在桌面上。

咨学/

催化剂的作用非常大，它可以改变化学反应的速度，而本身的质量和化学性

质在化学反应前后没有发生变化的物质。从今天的实验中，我们发现二氧化镒参

加了反应，形成易分解的中间产物，反应后二氧化镒又恢复原先的组成，性质及

质量都没有改变，但加快了氯酸钾的分解速度。加热氯酸钾与二氧化镒的混合物

时，用排水法收集，反应中可能有少量氯气逸出，因而使制得的氧气带有刺激性

气味。

3题国国

例1下列有关实验室用过氧化氢溶液制取氧气的说法中，正确的是(B)

A.过氧化氢中含有水和氧气

B.过氧化氢可以在二氧化镒催化下快速发生化学反应生成氧气

C.过氧化氢溶液只有加入二氧化镒才会产生氧气

D.加热能使过氧化氢迅速产生氧气，所以用过氧化氢溶液制取氧气时，必

须用酒精灯加热

例2下列变化中不属于分解反应的是(A)

A.分离液态空气制氧气

B.加热高镒酸钾制氧气

C.加热过氧化氢制取氧气

D.加热氯酸钾和二氧化镒的混合物制取氧气

例3下列有关工业制取氧气的叙述中，错误的是(B)

A.分离液态空气制取氧气是利用液氧和液氮沸点的不同，控制温度使其分

离

B.发生的是分解反应

C.制取过程中没有生成新物质

D.工业制得的氧气加压储存在蓝色的钢瓶里

例4用如图所示装置制取氧气，回答下列问题：

(1)向试管中装入固体粉末时,可先使试管平放,用纸槽(或药匙)把药品小

心地送至试管底部。

⑵组装该装置时,下列仪器与用品的组装顺序是②④③①(填序号)。

①试管②铁架台③酒精灯④木块

解析:将粉末状固体加入试管时,可利用药匙或纸槽；组装装置时,一般从下

到上,铁架台可固定仪器,先放好,然后将木块放在铁架台上,放上酒精灯，以利用

酒精灯外焰加热为标准，固定试管。

述后电。

1.实验室用过氧化氢和二氧化镒制取氧气。下列说法正确的是(D)

A.反应物是过氧化氢和二氧化镒

B.过氧化氢和二氧化镒发生化合反应

C不加二氧化镒过氧化氢就不能分解生成氧气

D.二氧化镒能使过氧化氢在较低温度下迅速分解放出氧气

2.下列关于催化剂的说法错误的是(D)

A.在化学反应中改变其他物质的化学反应速率

B.化学反应前后其化学性质不变

C.化学反应前后其质量不变

D.使用催化剂可增加产物的质量

3.实验室用过氧化氢和二氧化镒制取氧气。实验前取2g二氧化镒，实验结

束后，从剩余物中能回收二氧化镒的质量为(C)

A.大于2gB.小、于2gC等于2gD.无法判断

4.下面是某同学探究二氧化镒对过氧化氢分解制氧气的催化