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2022华师大版九上科学 1.3用分解反应制取氧气 学案
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[学习目标]:
1、了解分解反应制取氧气的主要方法和原理。
2、初步了解实验室制取氧气的方法和催化剂的作用。
3、懂得怎么判断气体的收集方法。
4、知道怎么根据反应物的性质和反应条件来选择实验装置和操作方法。
一、知识点梳理:
知识点1、 工业上制取氧气的方法:
空气的主要组成成分为 和 ;且液态氧和液态氮的 不同,所以工业上需要获取大量氧气时,一般可用 法来获取氧气。这种方法属于 变化,成本低、产量高、还无污染。但是这种方法需要很大的 和很低的 ,在实验室内一般无法实现。
知识点2、实验室制取氧气的方法
1、实验室制取少量氧气时,一般可以采用分解 等含 高的物质的方法。
2、实验探究1:选择双氧水分解的方法:
(1)取第一支洁净的试管,加入少量过氧化氢溶液,你观察到的现象是 ;
(2)取第二支洁净的试管,先加入少量二氧化锰(MnO2)粉末,再加入少量过氧化氢溶液,你观察到的现象是 ;然后伸入带火星的木条,现象是 ;
(3)取第三支洁净的试管,先加入一小块猪肝,再加入少量过氧化氢溶液,你观察到的现象是 。
然后伸入带火星的木条,可以观察到 。推测二氧化锰和猪肝的作用是 。
结论:比较上述三种方法,其中更适合于在实验室制取氧气的方法是 。
实验探究2:双氧水与二氧化锰制取氧气
(1)按教材中实验装置(气密性良好),锥形瓶中加入少量黑色的 粉末, 塞紧瓶塞。
(2)把集气瓶装满水,盖上玻片, 在水槽中,取走玻片。
(3)向分液漏斗中加入一定量的 ,将使入缓缓地滴入锥形瓶中;
(4)当导气管口有 的气泡冒出时,将导气管口伸入集气瓶口,用 法收集所产生的气体。当集气瓶中的 全部被气体排出后,用玻片盖住瓶口后放置在桌上( 放)。
(5)用带火星的木条伸入瓶中,可以观察到 ,证明该气体是 。
3、双氧水制氧气的化学方程式: ;其中二氧化锰称为 剂;
4、实验中收集氧气的方法是 法,这是一种常用的集气方法,适合 于收集 的气体。
其实收集氧气还可用 法,因为 ;
5、实验室还可用氯酸钾和二氧化锰共热制取氧气,化学方程式: 。
二、例题讲解:
例题1、加热氯酸钾制氧气时,忘记加入二氧化锰,其结果是( )
A. 不能产生氧气 B. 放出氧气的速率慢
C. 产生氧气的总量减少 D. 没有氯化钾生成
例题2、15%的H2O2溶液在二氧化锰催化作用下会剧烈反应产生O2,实验室欲利用15%的H2O2溶液制取O2,则下列装置中,仪器选择和药品放置最合理的是( )
例题3、实验室制取氧气,下列说法错误的是( )
A.装置①可用于高锰酸钾制取氧气 B.装置②可用于过氧化氢溶液制取氧气
C.装置③可用于收集氧气 D.装置④可用于收集氧气
例题4、如图是实验室加热高锰酸钾制取氧气的装置图,下列有关实验操作的分析错误的是( )
A.气密性检查:用手握紧试管,观察到水中导气管有气泡冒出,说明装置不漏气
B.试管口略向下倾斜:防止试管壁上的水流入试管底部,导致试管炸裂
C.加热:直接用酒精灯的火焰对准药品所在位置加热,可节能
D.停止加热:先把导管移出水面,再熄灭酒精灯,防水倒流
例题5、从安全、方便、环保和节能的角度考虑,实验室选取制氧原理是( )
A.2KMnO4ΔK2MnO4+MnO2+O2↑ B.2KClO3 2KCl+3O2↑
C.2H2O通电 2H2↑+O2↑ D.2H2O2MnO22H2O+O2↑
例题6、下图是创新实验小组对“MnO2催化H2O2分解实验装置的创新设计”,实验过程如下:
①将一支球形干燥管水平放置,用滴管吸取3mlH2O2溶液加入干燥管的球泡内,再用药匙取0.2gMnO2粉末,加在干燥的进气管的管壁上。
②点燃橡胶塞上固定的棒香后,塞紧干燥管并将其竖立,观察现象。
(1)可观察带到火星的棒香立即 ;
(2)MnO2催化H2O2分解的化学反应方程式是 ;
(3)下列各项是同学们对该创新实验的评价,为评价不合理的是 。(填序号)
A.实验中所用的仪器、材料及药品均易得到
B.实验使用的药品用量太大
C.反应速度太慢,耽误时间
D.该实验现象明显,整个装置好似点燃的灯塔,趣味性强
三、随堂练习:
1、某同学在实验室用加热氯酸钾和二氧化锰的混合物的方法制取氧气,这个反应属( )
A. 化合反应 B. 置换反应 C. 复分解反应 D. 分解反应
2、下列最适宜供给潜水艇里驾驶人员呼吸的反应是( )
A. 电解水制取氧气
B. 常温下用过氧化钠与二氧化碳反应制碳酸钠和氧气
C. 氧化汞受热分解制氧气
D. 加热高锰酸钾制氧气
3、实验室用过氧化氢制氧气,常常加入二氧化锰作催化剂.下列有关说法正确的是( )
A. 如果不加二氧化锰,就不会放出氧气
B. 如果不加二氧化锰,放出氧气的速度会变慢
C. 如果不加二氧化锰,放出氧气的质量会减少
D. 如果不加二氧化锰,放出氧气的质量会减少
4、实验室用二氧化锰作催化剂分解过氧化氢制取氧气的实验中,下列操作或说法错误的是( )
A. 实验前必须检查装置的气密性
B. 集气瓶在收集氧气前要装满水,然后倒置在水槽中
C. 本实验不需要加热
D. 收集满氧气后集气瓶应倒置于桌面上
5、有关催化剂在化学反应时以及反应前后的情况有以下说法,其中正确的是( )
①质量变小 ②质量不变 ③化学性质改变④化学性质保持不变 ⑤能加快反应速率 ⑥若用双氧水制氧气时忘记添加二氧化锰,会使氧气的生成量减少 ⑦二氧化锰可以作为各种化学反应的催化剂
A.①③ B.②④⑤⑥ C.②④ D.②③⑤⑦
6、实验室用加热高锰酸钾的方法制取氧气,并用排水法收集,主要有以下步骤:①将药品装入试管,在试管口塞上一团棉花后,用带导管的橡皮塞塞紧试管口;②检查装置的气密性;③给试管加热;④将装置固定在铁架台上;⑤熄灭酒精灯;⑥收集气体;⑦将导管从水槽中取出.正确的操作顺序是( )
A.①②④③⑥⑤⑦ B.②①④③⑥⑦⑤ C.②①④③⑥⑤⑦ D.②①④③⑦⑥⑤
7、实验室制取氧气的下列操作中,正确的是( )
A.为防止加热时高锰酸钾粉末进入导管,装高锰酸钾的试管口应略向上倾斜
B.为了防止氧气浪费,导管口开始有气泡冒出时,立即收集气体
C.检验收集的气体是否是氧气,应把带火星的木条放在集气瓶口
D.加热时,应先预热试管,然后再将火焰固定在药品部位加热
8、下图是实验室加热KClO3与MnO2制取氧气的装置图,请回答以下问题:
(1)写出各标号的仪器名称:② ,⑤ ,⑥ ;
(2)瓶口下倾的原因是: 。
(3)下列操作顺序合理的是 (填序号)
①先检验装置的气密性,再添加药品 ②先添加药品,再检验装置气密性
③边添加药品边检查装置气密性
(4)实验结束后,若要回收MnO2,则可将试管内剩余物经溶解、 、洗涤、干燥等加以回收。
世纪
四、课后巩固:
1、如图1是实验室制取氧气的装置图。
(1)写出标号仪器的名称:① ,② ,③ , ④ ,⑤ 。
(2)图中的气体收集方法叫 法,适合于收集 或 于水的气体。
(3)刚开始滴入过氧化氢溶液,就马上收集气体,此时收集到的氧气不纯净,这是因为 。
图1 图2
2、一氧化氮在常温下是一种无色、难溶于水的气体,密度比空气的略大,能跟氧气迅速反应生成二氧化氮气体,但能与氢气、氮气、氯化氢、二氧化碳等气体共存。现要利用如图2所示装置收集一瓶一氧化氮气体,则在该装置中可盛放的气体或液体可以是( )
A.水 B.氢气 C.空气 D.氧气
3、下列关于催化剂的说法中,正确的是( )
A. 催化剂在化学反应后性质不会发生改变 B. 催化剂能改变化学反应速率
C. 任意一个化学反应都需要催化剂 D .催化剂在化学反应后质量会减少
4、正确检验氧气的方法是( )
A. 将带火星的木条放在集气瓶口,观察是否能复燃B. 用鼻子闻,观察是否无味
C. 用火柴点,观察是否能助燃 D. 用带火星的木条接近气体,观察是否能复燃
5、实验室用过氧化氢制氧气,常常加入二氧化锰作催化剂。下列有关说法正确的是( )
A. 如果不加二氧化锰,就不会放出氧气 B. 如果不加二氧化锰,放出氧气的速度会变慢
C. 如果不加二氧化锰,放出氧气的速度会增加 D. 如果不加二氧化锰,放出氧气的质量会减少 教
6、某科学兴趣小组为了研究物质燃烧的剧烈程度与氧气浓度的关系,需要收集一瓶大约含1/4空气的氧气,下列操作正确的是( )
7、用氯酸钾和过氧化氢分别制取氧气的实验,共同点有( )
A. 都必须加热 B. 反应物都是氧化物 C. 都是分解反应 D. 都是同一装置
8、医务人员用3%的过氧化氢溶液为伤员处理伤口时,伤口上会看到大量的气泡。下列有关说法中正确的是( )
A.伤口处的生物酶可能对过氧化氢的分解起到了催化的作用
B. 生成的气体一定是过氧化氢产生的氢气
C.只有二氧化锰能使过氧化氢在常温下迅速分解
D.过氧化氢和水的分子构成不同,所以它们的性质完全不同
9、取4份等质量的KClO3,向其中3份中分别加入少量等质量的KMnO4、MnO2和Mn,分别在某温度下加热至质量不再改变,测定产生氧气的质量。然后将剩余固体溶于足量水中,添加过少量物质的组别中均有相同组成的不溶物。测定结果如下:
组别 ① ② ③ ④
加入物质 无 KMnO4 MnO2 Mn
产生氧气的质量/g 0 ml m2 m3
不溶物的质量/g 0 wl w2 w3
已知ml>m2>m3,下列关于此实验的说法一定正确的是( )
A.KMnO4是KClO3分解制氧气的最佳催化剂 B.残留不溶性物质的质量关系为w1>w2>w3
C.不加入其他物质,KClO3不会发生分解反应 D.3种物质的加入都有利于KClO3分解制氧气
10、对下列实验中出现的异常现象分析不合理的是( )
A.制取O2时,始终收集不到O2:装置漏气 B.量筒量取液体时,所得液体偏少:俯视读数
C.双氧水制氧气时,氧气产生缓慢:催化剂太多D.给固体加热时,试管炸裂:试管口未略向下倾斜
11、已知FeCl3与CuCl2对H2O2分解都有催化作用,为测定并比较二者的催化效率,需要控制的条件包括( )
①实验温度 ②H2O2溶液的浓度 ③催化剂质量 ④FeCl3与CuCl2的颗粒大小
A.①② B.②③ C.全部 D.①②④
12、以下是实验室常用的制取气体的发生装置:
(1)写出C 装置中任意两种仪器的名称 、 ;
(2)若选用氯酸钾为药品制取氧气,应选择的发生装置是 (填写字母),若用双氧水为原料,除用C装置外,还可用A作为发生装置,其中采用A时应注意要将该长颈漏斗的下端 ,以形成液封,防止气体逸出;若采用B装置来制取气体,则除反应不加热外,反应物应是 ;
(3)选用3%的H2O2溶液和粉末状的MnO2混合制取氧气,你认为最理想的发生装置是 (填写字母),可采用的收集方法是 ,写出反应的化学方程式 。
参考答案:
一、知识点梳理:
知识点1、
氮气 氧气 沸点 冷冻空气分离 压强 温度
知识点2、
1、氯酸钾 高锰酸钾 双氧水 氧
实验探究1:
(1)无明显现象 (2)迅速产生大量气泡 带火星木条复燃
(3)迅速产生大量气泡 带火星木条复燃
推测:加快双氧水的分解 (改变双氧水的分解速度)
结论:利用双氧水和二氧化锰制氧气
实验探究2、
(1)二氧化锰 (2) 倒置 (3)双氧水(过氧化氢溶液)
(4)均匀连续 排水 水 正 (5)带火星的木条复燃 氧气
3、 催化
4、 排水 难溶或微溶于水 向上排空气 氧气的密度比空气大
5、
二、 例题讲解:
例题1、B 分析:二氧化锰在这个反应中起催化作用,可以改变(加快)氯酸钾 的分解,但对于生成物的质量并不影响。
例题2、D
分析:实验室用15%的双氧水制取氧气,反应速度太快,所以应该选择能控制反应速度的装置。A图中装置不能控制反应速度,不符合题意;B与C 图中双氧水与二氧化锰已混合,反应速度较快,不能通过滴水的方法来控制反应速度,不符合题意;D装置中有水与二氧化锰,滴加双氧水时才反应,滴加快慢可控制反应速度,故D符合题意。
例题3、C
分析:A、高锰酸钾制取氧气采用的固体加热装置;故A正确;B、过氧化氢制取氧气采用固液不加热装置,故B正确;C、氧气的密度比空气大,应采用向上排空气法;故C错误;D、氧气难溶于水,可以采用排水法收集;故D正确。
例题4、C
分析:A、气密性检查:用手握紧试管,观察到水中导气管有气泡冒出,说明装置不漏气,故A正确;B、试管口略向下倾斜:防止试管壁上的水流入试管底部,导致试管炸裂,故B正确;C、加热:直接用酒精灯的火焰对准药品所在位置加热,试管受热不均,引起试管炸裂,故C错误;D、停止加热:先把导管移出水面,再熄灭酒精灯,防止水会倒流,可能引起试管炸裂,故D正确。
例题5、D
分析:A、反应需要加热,要消耗能量,操作相对比较麻烦,故A错;B、反应需要加热,要消耗能量,操作相对比较麻烦,故B错;C、反应需要消耗大量的电能,不节能,故C错;D、反应适合实验室制取氧气的最佳方法,生成物环保、操作也很简单,故D符合题意。
例题6、(1)复燃 (2)2H2O2MnO22H2O+O2 (3)B;C
分析:(1)1)过氧化氢溶液在二氧化锰的催化作用下能快速放出氧气,因为氧气具有支持燃烧的性质,所以能使带到火星的棒香立即复燃。 (2)MnO2催化H2O2分解的化学反应中反应物是双氧水,二氧化锰是催化剂,生成物是水和氧气,在常温条件下进行,故方程式为:2H2O22H2O+O2 ↑
(3)A、球形干燥管、滴管、橡皮塞好、双氧水、二氧化锰都是常见 的实验时药品和仪器,均交易得到,说法正确,不符合题意;B、3mlH2O2和0.2gMnO2,从用量来讲都比较少,说法错误,符合题意;C、由二氧化锰做催化剂后,双氧水分解反应发生较快,说法错误,符合题意;D、该实验能使带火星的棒香立即复燃,整个装置好似点燃的灯塔,现象明显,趣味性强,说法正确,不符合题意。
三、随堂练习:
1、D 2、B 3、B 4、D 5、C 6、B 7、D
8、(1)酒精灯 集气瓶 水槽 (2)以防冷凝水倒流引起试管破裂 (3)① (4)过滤
四、练习巩固
1、(1)分液漏斗 锥形瓶 集气瓶 水槽 导气管
(2)排水 难溶 微溶
(3)刚排出的气体中空气较多、氧气含量较低
2、A 3、B 4、D 5、B 6、B 7、C 8、A
9、D 10、C 11、C
12、(1)锥形瓶(带橡皮塞)、导气管、分液漏斗等 (2)D 插入液面下 大颗粒(块状)固体与液体反应 (3)C 排水法或向上排空气法 2H2O2MnO2 2H2O +O2↑
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21清风明月