2.3 制取氧气 (学案) 2022-2023人教版九年级化学

2.3氧气的制取 学案
教学目标
1．掌握实验室制取气体的几种方法及注意事项
2．了解氧气的工业制法
3．掌握分解反应的定义并会判断某一反应是否是分解反应
知识讲解
知识点一 用高锰酸钾制备氧气
（1）反应原理:
(2)实验装置:
【发生装置】：选择依据是根据反应物的状态和反应条件
本实验中由于高锰酸钾是固体,反应条件是加热,所以选择固固加热型发生装置
【收集装置】:选择依据是根据气体的密度和溶解性
若气体的密度比空气密度大 ------向上排空气法
若气体的密度比空气密度小 ------向下排空气法
若气体不易溶于水或难溶于水且不与水反应------排水法
由于本实验中氧气密度比空气密度大,所以可用向上排空气法收集;又因为氧气不易溶于水,所以也可以用排水法收集.
(3)实验步骤及注意事项
步骤 注意事项
（1）查：检查装置的气密性 原理：根据气体热胀冷缩操作：用带导管的单孔胶塞塞紧试管，把导管一端浸入水里，两手握住试管，如果导管口有气泡冒出，则装置的气密性良好
（2）装：将药品装入试管 在试管中装入少量高锰酸钾，并在试管口放一团棉花，以防止加热时，生成的气体把试管内的固体带到导管中，堵塞导管，药品要斜铺在试管底部，以便均匀受热。试管内的导管稍露出胶塞即可，便于气体排出。
（3）定：将试管固定在铁架台上 铁夹夹在离试管口约1/3处; 试管口要略向下倾斜，防止在试管口冷凝的水倒流到试管底部引起试管炸裂。
（4）点：先预热，后对药品加热 先让试管均匀受热，然后对准药品部位用外焰加热
（5）收：收集氧气 等导管口有连续．均匀的气泡冒出时用排水法进行收集，收集满的集气瓶瓶口应盖上玻璃片，正放在桌面上
（6）移：收集完毕，将导管移出水槽（7）熄：熄灭酒精灯 实验结束时，应先将导管移出水槽，最后熄灭酒精灯目的：防止水槽中的水倒吸入试管使试管炸裂
可以谐音记忆为:茶庄定点收利息
(4)检验方法：将带火星的木条伸入集气瓶内，木条复燃，证明是氧气。
(5)验满方法：
①向上排空气法：将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃，说明已满。
②排水法：当集气瓶口有较大气泡冒出时，证明已满。
例题1、下图所示的装置，其中收集氧气时可选用（ D ）
①和② B.②和③ C.①和④ D.①和⑤
例题2、有一瓶用排水法收集好的无色气体，如图所示方法进行暂时存放。据此，请你判断与这种气体相关的物理性质除颜色、状态外，还有：_____________________________________；____________________________。
知识点二 用过氧化氢制备氧气
（1）实验原理
（2）实验装置
【发生装置】反应物的状态为固体和液体，条件不需要加热，所以可选择固液不加热型的发生装置
A B
注意：
①装药品时，先装固体后装液体
②长颈漏斗的下端管口应在液面以下，形成液封。
③长颈漏斗可用分液漏斗代替，但分液漏斗的下端在液面以上。
【收集装置】可用向上排空气法或排水法收集
例题1、如图所示为实验室中常见的气体制备和收集装置．
请回答下列问题：
（1）用过氧化氢制取氧气，应选用发生装置_______（填字母序号），若用装置D收集氧气，验满的方法是________________________________________________________________
若用装置F收集氧气，判断收集满氧气的现象是
____________________________________（2）欲使用装置E用排空气法收集氧气，则气体应从__________（填“a”或“b”）端通入；欲使用装置E用排水法收集氧气，先将瓶中装满水，再将气体从____________（填“a”或“b”）端通入．
（3）已知一氧化氮气体难溶于水，在空气中容易与氧气发生反应，则收集一氧化氮气体时应选用图中装置_____________（填字母序号）．
【答案】（1）B或C 用带火星的木条放在集气瓶口，如果木条复燃则证明已满 集气瓶口处有大量气泡冒出时证明已经集满氧气
（2）a b
（3）F
知识点三 用氯酸钾制备氧气
氯酸钾制取氧气
实验原理
KClO3 KCl O2
例题1、实验室制取氧气时，必不可少的最简单的一组仪器是（ C ）
A.试管、酒精灯、带导管的橡皮塞、集气瓶、铁架台
B.试管、酒精灯、水槽、集气瓶
C.集气瓶、铁架台、试管、带导管的橡皮塞
D.铁架台、烧瓶、集气瓶、玻璃片
例题2、根据下图所示装置，完成下列问题：
（1）写出图中标有字母的仪器的名称：a_________，b_________。
（2）实验室欲制取并收集氧气，应选用装置_________和装置_________或装置_________连接；或选用装置_________和装置_________或装置_________连接（填装置编号）。制取氧气反应的文字表达式为______________________________________________________________________________________；__________________________________________________________________________________________。如果用向上排空气法收集氧气并检验氧气是否收集满，则应将带有火星的木条放在_________。
【答案】
2、（1）密度比空气小 (2)难溶于水
3、（1）酒精灯 试管 （2）A C D B C D
高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气 过氧化氢水+氧气 D瓶口处
变式1、可用推拉注射器活塞的方法检查图2-14装置的气密性。当缓慢拉活塞时，如果装置气密性良好，可观察到（ ）
图2-14
A.长颈漏斗下端口产生气泡 B.瓶中液面上升
C.长颈漏斗内有液面上升 D.注射器内有液体
5、实验室常用加热无水醋酸钠和碱石灰固体的方法制取甲烷气体，已知甲烷难溶于水，比空气的密度小，制备甲烷气体需要_________装置，要想收集更纯净的甲烷气体，最好用_________法收集。
6、为保证长时间潜航，在潜水艇里要配备氧气再生装置，有以下几种制氧气的方法：①加热高锰酸钾，②电解水，③在常温下过氧化钠固体与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气。
（1）写出方法③的文字表达式__________________。
（2）你认为最适合在潜水艇里制氧气的方法是（填序号）__________，与其他两种方法相比，这种方法的两条优点是____________________。
【答案】
4、A 5、加热高锰酸钾制取氧气的 排水集气
6、（1）过氧化钠+二氧化碳→碳酸钠+氧气
（2）③ 不需要消耗能源，在制得氧气的同时处理掉了人呼吸产生的二氧化碳。
知识点四 催化剂及催化作用
（1）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反应前后都不发生变化的物质。
注意：①催化剂不能改变生成物的质量，不能决定反应的进行
②催化剂仅针对某一反应，并不是所有反应的催化剂
③某一反应的催化剂可能不只一种
（2）催化作用：催化剂在化学反应中所起的作用。
例题1、许多金属氧化物对氯酸钾的分解有催化作用。分别用下列金属氧化物作催化剂，氯酸钾开始反应和反应剧烈时的温度如下表所示：
实验室用氯酸钾制取氧气，如果不用二氧化锰作催化剂，最好选用( C )
A．Fe2O3 B．Al2O3 C．CuO D．MgO
知识点五 氧气的工业制法
。
分离液态空气法
【原理】利用液态空气中液态氧和液态氮的沸点不同
注：该变化是物理变化
例题1、如图所示是从空气中分离氧气的示意图。请你写出从图中所获得的有关物质组成、结构、性质、变化等信息各一条。
组成：_____________________________________________
性质：_____________________________________________
变化：_____________________________________________
答案：组成：空气主要由氮气和氧气组成
性质：氮气的沸点比氧气低
变化：液态空气制氧气是物理变化
知识点六 分解反应
分解反应：由一种物质生成两种或两种以上物质的反应
注意：分解反应的特点是“一变多”
如：A→B+C+D.......
当堂检练
1．关于用氯酸钾制氧气，下列说法正确的是（　　）
A．必须使用二氧化锰作催化剂，否则制不出氧气
B．二氧化锰在反应前后质量和性质不变
C．加大二氧化锰的用量，可以增加氧气的量
D．用适量高锰酸钾代替二氧化锰，也可加快反应速率
2．如图所示，向盛有少量二氧化锰的试管中加入一定量的过氧化氢溶液其中纵坐标（y）表示正确的是（　　）
A．溶液的质量 B．溶液中水的质量
C．生成氧气的质量 D．二氧化锰的质量
3．若从安全、节能、简便等方面考虑，实验室制取氧气可选用（　　）
A．通电使水分解 B．催化分解过氧化氢
C．高锰酸钾受热分解 D．氯酸钾受热分解
4．实验室里用双氧水溶液制取氧气，所选发生装置最合适的是（　　）
A． B． C． D．
5．如图所示的装置是化学实验中常用的装置，有关此装置的说法正确的是（　　）
A．可用于实验室制取O2气体的各种方法
B．气体导出过程中容器内外气压相等
C．长颈漏斗伸到液面以下，主要原因是防止添加液体时液体飞溅
D．长颈漏斗伸到液面以下是防止气体从漏斗逸出
6．如图是小科完成O2的制取、收集和验满的主要操作过程，其中需要纠正的是（　　）
A B C D
7．在进行“氧气的实验室制取与性质”实验时，某同学制得的氧气不纯。你认为可能的原因是（　　）
A．用排水法收集O2时，集气瓶先装满水
B．用排水法收集O2，收集满后，在水下盖上玻璃片
C．用排水法收集O2时，导管口刚冒出气泡，立即收集
D．用向上排空气法收集O2时，导管伸入到集气瓶的底部
8．下列制取氧气的操作，先后顺序不规范的是（　　）
A．先检查装置气密性，再加入高锰酸钾
B．先将导管从水中取出，再熄灭酒精灯
C．先在铁架台上固定发生装置，再放置酒精灯
D．先盖上玻璃片，再从水中取出集气瓶正放在桌面上
9．实验室用加热高锰酸钾的方法制取氧气，主要操作包括：①点燃酒精灯给试管加热；②熄灭酒精灯；③检查装置的气密性；④将高锰酸钾装入试管里，试管口放一小团棉花，用带导管的胶塞紧，并将试管固定在铁架上；⑤用排水法收集氧气；⑥将导气管从水面取出．正确的实验操作顺序是（　　）
A．③④①⑤⑥② B．③④①⑤②⑥ C．④①③⑤②⑥ D．④①③⑤⑥②
10．用推注射器活塞的方法可检查如图装置的气密性，若装置气密性良好，下列说法不正确的是（　　）
A．长颈漏斗下端管口有气泡产生
B．瓶内气体分子的间隔变小
C．长颈漏斗内液面上升
D．该装置可用于实验室制备氢气
11．下列关于催化剂的说法不正确的是（　　）
A．化学反应前后，催化剂的质量和化学性质都不变
B．催化剂可以提高某些化学反应的速率
C．催化剂可以降低某些化学反应的速率
D．制氧气时加入催化剂可获得更多的产物
12．瑞典化学家采里乌斯发现，铂金粉能加快“美酒变酸醋”的反应，且铂金粉自身的质量不变，又可重复使用，据此推断铂金粉在此反应中是（　　）
A．催化剂 B．反应物 C．生成物 D．供氧剂
课后作业
1、实验室制取氧气时，如果用排水法集气时，当气泡________放出时就可以收集。当停止反应时，如果先熄灭酒精灯，再把水管从水槽里撤出，造成的后果是________。如果用向上排气法收集时，如何证明该瓶内的气体已满：________。如何证明一瓶无色气体是氧气： ______________ 。
2、一氧化氮在常温下是一种难溶于水的气体，密度比空气略大；它能跟空气里的氧气迅速反应，生成二氧化氮。现要收集一氧化氮气体，可采用的方法是( )
A．向上排空气法 B．排水法
C．排水法或向上排空气法 D．排水法或向下排空气法
3、催化剂在化学反应前后：①质量变少；②质量不变；③化学性质改变；④化学性质不变；⑤二氧化锰可以作为各种化学反应的催化剂。在上述说法中正确的是( )
A．①③ B．②④
C．②④⑤ D．②③
4、下列变化中属于分解反应的是( )
A．铁在氧气中燃烧 B．红磷燃烧
C．蜡烛燃烧 D．加热高锰酸钾
5、用向上排空气法收集氧气时，验满的方法是( )
A．看集气瓶周围是否有气泡冒出
B．用带火星的木条伸入集气瓶中，看是否燃烧
C．用燃着的木条伸入集气瓶中，看燃烧是否更旺
D．用带火星的木条放在集气瓶口，看是否复燃
6、工业上用液化空气法制氧气与实验室常用的制氧气的方法在原理上有什么本质区别？
7、下列关于实验室制取氧气的叙述中，正确的是（ ）
A．制取氧气的大试管管口应向上倾斜，便于气体排出
B．插入水槽中的导气管管口刚有气泡冒出时，就要立即收集气体，否则会造成不必要的浪费
C．用排水法收集氧气结束时，应先撤去酒精灯，后从水槽中拿出导管
D．收集氧气可以用向上排空气法和排水法
8、小明同学加热氯酸钾制氧气，错把高锰酸钾当作二氧化锰放入氯酸钾内，其结果与只加氯酸钾相比，正确的是（ ）
A． 反应速率不变
B． 生成氧气的质量不变
C． 反应速率加快，生成氧气的质量不变
D． 反应速率加快，生成氧气的质量增加
9、某学习小组在探究活动中要制取一定量的氨气。该小组查阅资料后，得知有以下两个反应可以生成氨气:
a．氮气与氢气在高温高压下，有铁触媒（催化剂）的条件下产生氨气；
b．氯化铵固体和生石灰粉末在加热条件下生成氨气。
　　（1）请你帮该小组同学选择制取氨气的方法：　　　　　　　　　　。
　　（2）氨气极易溶于水，密度比空气小。根据以上信息和如下图所示装置完成下列空白。
　 　 ①制取氨气的发生装置是　　　　　，理由　　　　　　　　　　　　　；
　　 ②制取氨气的收集装置是　　　　　，理由　　　　　　　　　　　　　。
　　 A　　　　　　　　　　B　　　　　　　C　　　　　　　D　　　　　E
被称为“绿色氧化剂”的过氧化氢（H2O2）俗称双氧水，是一种无色液体，常用做氧化剂．消毒剂和漂白剂．过氧化氢溶液在二氧化锰做催化剂的条件下能迅速分解，生成氧气．
回答下列问题：
（1）写出编号所指仪器的名称：①_______________；②_________________．
（2）选用B装置制取氧气，长颈漏斗中应加入的物质是________________（填名称，下同）；锥形瓶中应放入的物质是__________________________．
（3）写出利用该方法制取氧气的反应的符号表达式：_________________________________；在该反应中二氧化锰所起的作用是催化作用．验满的方法______________________________________________________
（4）某同学在观察到锥形瓶内有大量气泡时，开始用C装置收集氧气，过了一段时间后，将带火星的木条伸入瓶口．瓶中和瓶底，都未见木条复燃．其原因可能是_______
_________________（5）有一名同学欲用图F装置收集O2，则O2应从_______导管口______通入．
（6）通过查阅资料得知：①氨气（NH3）是一种密度比空气小且极易溶于水的气体，其水溶液称为氨水；②氨气在加热条件下能与氧化铜反应生成铜．水和空气中含量最多的气体．小芳同学加热氯化铵和氢氧化钙的固体混合物制取氨气，她应选择的反应的发生装置是___________（填字母编号，下同），收集装置是______________（填字母编号）
11、小雨阅读课外资料得知：双氧水分解除了用二氧化锰还可用氧化铜等物质作催化剂，于是他对氧化铜产生了探究兴趣。
【提出问题】氧化铜是否也能作氯酸钾分解的催化剂？它是否比二氧化锰催化效果更好？
【设计实验】小雨以生成等体积的氧气为标准，设计了下列三组实验（其它可能影响实验的因素均忽略）。
(1)上述实验应测量的“待测数据”是 。
(2)若实验②比实验①的“待测数据”更 (填“大”或“小”)，说明氧化铜能加快氯酸钾的分解速率。
(3)将实验②反应后的固体加水溶解．过滤．洗涤．干燥，若衡量得到0.5g黑色粉末，再将黑色粉末放入试管中， 。(简述操作和现象)
【预期结论】氧化铜还能作氯酸钾的催化剂。
【评价设计】你认为小雨设计实验③和实验②对比的目的是 。
【答案】
1、连续均匀 水倒流到试管中引起试管炸裂 将带火星的木条放在集气瓶口，如果木条复燃证明氧气已集满 将带火星的木条放入集气瓶中如果带火星的木条复燃证明瓶中气体为氧气
2、B 3、B 4、D
5、D 6、工业上制取氧气发生的是物理变化，而实验室制取氧气发生的是化学变化。7、D 8、D
9、（1）b
（2）① A 该反应是加热固体
②D 氨气易溶于水，不能用排水法收集，又因其密度比空气小，因此用向下排空气法收集氨气。
10、（1）①是试管，②是集气瓶；（2）过氧化氢，二氧化锰；
（3）过氧化氢二氧化锰→水+氧气
；催化；将带火星的木条放在集气瓶口看是否复燃；（4）装置漏气；（5）a；（6）A；D．
11、【设计实验】（1）所需时间 （2）小 （3）向其中倒入适量双氧水（或稀硫酸），观察到大量气泡（或溶液变蓝色）
【评价设计】探究氧化铜是否比二氧化锰的催化效果更好
考点1 氧气的实验室制法----加热高锰酸钾制取氧气
加热
高锰酸钾
锰酸钾＋二氧化锰＋氧气
KMnO4 K2MnO4 MnO2 O2
发生装置
收集装置
二氧化锰
过氧化氢
水 + 氧气
H2O2 H2O O2
氯酸钾 氯化钾 + 氧气
二氧化锰
加热
{
一变：加快和减慢
两不变：质量和化学性质
特点
空 气
降温加压
液态空气
蒸发
液态氧
氮气
沸点低（—196℃），先蒸发出来
装入天蓝色钢瓶中
沸点较高（—183℃）