主题二 专题3课题3氧气和二氧化碳的制备 课件(共29张PPT)-2025-2026学年八年级 全一册《化学》沪科版（五·四学制）

(共29张PPT)
专题3　空气、氧气、二氧化碳
课题3　氧气和二氧化碳的制备
义务教育教科书（五·四学制） 化学 八年级 全一册
在生产生活和科学研究中需要使用纯净的氧气，人们是如何获得纯净的氧气的呢？你不禁会问，空气中就含有丰富的氧气，为什么还要制取氧气？那是因为空气中的氧气并不纯净。同样的，若要制取二氧化碳气体，又该通过什么方法呢？
氧气和二氧化碳的制备
课题3
学习聚焦
通过实验探究，初步学习氧气和二氧化碳的实验室制法。
对比氧气、二氧化碳的制法，了解实验室制取气体的一般思路和方法。
怎样获得氧气
在实际生产生活中，人们会根据对氧气需求量的不同选择不同的制备方法。工业生产对氧气的需求量非常大，如富氧炼钢工业，就从空气这种无处不在的原料中获得氧气；在实验室中对氧气的需求量较小，可以从某些含氧元素的物质中获得氧气。因此，氧气制备的方法通常分为工业制法和实验室制法。
图3.18　分离液态空气示意图
工业制备氧气要考虑原料是否易得、成本是否低廉、能否大量生产以及对环境的影响等。因此工业上采取分离液态空气的方法获取大量的氧气。在低温和高压条件下使空气转变为液态再蒸发。液态氮的沸点（-196℃）比液态氧的沸点（-183℃）低，氮气首先从液态空气中蒸发出来，余下的主要为液态氧。为了便于贮存、运输和使用，通常将氧气压缩贮存在蓝色的钢瓶中。
在实验室常采用分解过氧化氢（其水溶液俗称双氧水）、加热高锰酸钾或加热氯酸钾的方法制取氧气。制取时，依据不同的方法选择合适的实验装置，并正确连接装置，这是进行化学实验的重要环节。初中化学实验中，常用玻璃导管、橡胶塞、乳胶管等将各实验仪器连接起来，连接方法如图3.19所示。
图3.19　连接仪器
用橡胶塞塞住试管（旋转塞入）
在玻璃管上套上乳胶管（玻璃管一端用水润湿，转动插入）
把玻璃管插入橡胶塞（玻璃管一端用水润湿，转动插入）
为避免实验中气体的泄露而导致实验效果不佳，甚至实验不成功，装置连接好后还要检查其气密性，检查方法如图3.20所示。如装置气密性良好，用手握紧试管时，导管口会冒出气泡，且松手后，导管内会形成一段水柱。
图3.20 检查装置的气密性
为什么有气泡冒出且形成水柱，说明气密性良好？若无气泡冒出，你会怎么做？
讨论与交流
过氧化氢溶液在常温下可以分解出氧气，而实验室在利用过氧化氢溶液分解制取氧气时，通常会加入少量二氧化锰，这是为什么？
（1）用量筒量取4 mL 5%的过氧化氢溶液，加入试管中，将带火星的木条伸入试管。观察并记录实验现象。
（2）另取一支试管，加入少量二氧化锰，再量取4 mL 5%的过氧化氢溶液，加入试管中，然后将带火星的木条伸入试管。观察并记录实验现象。
过氧化氢在二氧化锰存在下的分解
实验探究
图3.21　过氧化氢分解
现象记录：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
实验结论：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
拓展思考
如何用实验探究二氧化锰在反应前后质量和化学性质有无变化？
实验表明，在二氧化锰存在的条件下，过氧化氢能更快地分解产生氧气。
过氧化氢　　　 水 + 氧气
二氧化锰
H2O2 　 H2O　 O2
实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气时，可采用如图3.22所示装置。
图3.22　过氧化氢分解制取氧气
像二氧化锰这种在化学反应中能够改变化学反应的速率，而本身的质量和化学性质在化学反应前后均不发生变化的物质叫做催化剂。催化剂在化学反应中所起的作用叫做催化作用。
实验室里也可以通过加热高锰酸钾固体制取氧气，除生成氧气外，同时还生成锰酸钾和二氧化锰。此外，加热混有二氧化锰的氯酸钾固体也能得到氧气，二氧化锰在这一反应中也是催化剂。
高锰酸钾　　　 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气
加热
KMnO4 　 K2MnO4　 MnO2 O2
氯酸钾　　　 氯化钾 + 氧气
二氧化锰
KClO3 　 KCl　 O2
加热
（1）在试管中加入少量高锰酸钾，并在试管口放一团玻璃棉，按图3.23所示，以从下到上、从左到右的顺序搭建好装置。预先准备好1～2个盛满水的集气瓶，倒扣在水槽中。
（2）点燃酒精灯并在试管底部来回移动，以使试管底部受热均匀。然后，集中加热高锰酸钾，待导管口出现稳定气流后，将导管伸入集气瓶，开始收集气体。
加热高锰酸钾制取氧气
实验探究
图3.23　加热高锰酸钾制取氧气
（3）集气瓶中水全部排出后，用毛玻璃片盖住瓶口，取出集气瓶放于桌面。将导管移出水槽，然后熄灭酒精灯。
拓展思考
结合图3.22和图3.23，指出收集氧气的方法有哪些不同，分别主要利用了氧气的什么性质。
实验结束时先将导管移出水槽，再熄灭酒精灯，若改变顺序可能有什么后果？
在实验室收集气体时，凡是不与空气发生反应，且其密度与空气密度相差较大的气体，都可采用排空气法收集。如果所要收集的气体密度比空气的密度大，可采用向上排空气法；反之，可采用向下排空气法。
集气方法
拓展阅读
图3.24　集气方法
向上排空气法
排水法
向下排空气法
当所要收集的气体难溶或微溶于水，且不与水发生化学反应时，可采用排水法。排水法的主要原理是，充满水的集气瓶内气体的压强为0，当气体进入集气瓶，气体由于浮力而上升至集气瓶顶部，增大瓶内压强，从而将水排出。排水法具有收集的气体纯度高，且容易观察气体是否已收集满等优点，其缺点是收集的气体中往往含有一定量的水分。
对比两种氧气实验室制法的异同，并思考：加热高锰酸钾和分解过氧化氢制取氧气的发生装置能否互换？选择实验室制取气体的发生装置，应该考虑哪些因素？
讨论与交流
实验室制取气体时需要确定反应原理、选择发生装置和收集装置。可以依据这个思路研究二氧化碳的实验室制法。
实验室中如何制取二氧化碳
从高锰酸钾、过氧化氢等含氧元素的物质的变化中能够获得氧气，那么制取二氧化碳也应选择含有碳元素、氧元素的物质。
实验室里常用石灰石或大理石（主要成分都是碳酸钙）与稀盐酸反应来制取少量二氧化碳气体。
碳酸钙 + 盐酸　　　 氯化钙 + 水 + 二氧化碳
CaCO3　 HCl　　 　 CaCl2　H2O　 CO2
结合氧气的制取装置，实验室用大理石和稀盐酸制取二氧化碳，应该选择怎样的实验装置？怎样证明集气瓶中的二氧化碳已经充满？
讨论与交流
（1）取几小块石灰石或大理石放入锥形瓶中，再按图3.25所示，连接装置。
（2）从长颈漏斗口往锥形瓶中加入稀盐酸，直至液体浸没长颈漏斗的下端管口。
实验室制取二氧化碳
实验探究
图3.25 实验室制取二氧化碳
（3）用向上排空气法收集一瓶二氧化碳气体，用燃着的火柴或木条放在集气瓶口处检验是否收集满二氧化碳。
（4）待集满气体后，将导管从集气瓶内移出，用毛玻璃片盖好集气瓶，以待备用。
拓展思考
制取二氧化碳和加热高锰酸钾制取氧气的装置及实验步骤中有哪些相同点和不同点？
学习指南
归纳小结
氧气的工业制法是 ，该方法主要利用的是氧气和氮气的沸点不同。
实验室里常用于制取氧气的物质是 。
在化学反应中，能够改变化学反应的速率而本身的质量和化学性质在反应前后均不发生变化的物质叫做 。例如，实验室通过分解过氧化氢制取氧气时，起到该作用的物质是 。
实验室制取二氧化碳的反应物是 。
例题导引
问题：
氢气是一种密度小于空气、难溶于水的气体，在实验室里将锌粒放入稀硫酸溶液中，即可产生氢气。请设计制取氢气的实验装置。
分析：
制取气体的装置包括发生装置和收集装置。依据反应物状态和反应条件可以确定反应的发生装置，根据气体的密度与空气密度的相对大小、气体在水中的溶解性等可确定收集装置。
制取氢气的反应物中，锌粒是固体，稀硫酸是液体，反应不需要加热。因此，发生装置与实验室制取二氧化碳的发生装置相似；氢气的密度小于空气且难溶于水，可以用向下排空气法或排水法收集（图3.26）。
图3.26 实验装置示意图
练习巩固
1. 工业上用分离液态空气的方法制备氧气，请简要绘制该方法制备氧气的流程。图下方需要注明：① 该方法依据的原理；② 氮气比氧气先汽化的原因；③ 制得的氧气是纯净物还是混合物及原因。
2. 氨气是一种密度比空气小、极易溶于水的气体。实验室常用加热氢氧化钙与氯化铵的固体混合物的方法制取氨气。请设计并绘制实验室制取氨气的实验装置。
3. 实验室制取二氧化碳的操作步骤如下，正确的顺序是 。
① 连接好装置　② 向锥形瓶中小心地放入几小块石灰石　③ 向锥形瓶中注入适量稀盐酸　④ 检查装置的气密性　⑤ 收集产生的气体　⑥ 用燃着的木条检验集气瓶内是否收集满二氧化碳
4. 查阅资料，了解中国空间站为航天员提供氧气、处理二氧化碳的方法，并说明相关原理。
5. 请应用家中的物品制取一瓶氧气或二氧化碳。
（1）查阅资料，寻找合适的可以制得氧气或二氧化碳的物质。
（2）绘制实验装置的草图，写出详细的实验步骤，并与同学交流完善。
（3）根据实验设计，进行实验并邀请家人录制实验过程的视频。
（4）与同学交流分享实验过程的视频，根据同学的意见改进实验。
感谢观看
THANK YOU