九年级化学上册课题3 制取氧气 讲义

课题6 制取氧气
1.反应原理及制取装置
药品 高锰酸钾 氯酸钾、二氧化锰 过氧化氢、二氧化锰
反应原理 2KMnO4 K2MnO4＋MnO2＋O2↑ 2KClO3 2KCl＋3O2↑ 2H2O2 2H2O＋O2↑
发生装置
固体加热型 固液常温型
操作步骤 检查装置气密性→装入药品→将试管固定在铁架台上→点燃酒精灯加热→收集氧气→将导气管撤离水槽→熄灭酒精灯 检查装置气密性→装入药品→固定装置→收集氧气
注意：（1）用KMnO4，或KCIO3制取O2时应注意：
①试管口应略向 下 倾斜，目的是防止产生的冷凝水倒流，使试管炸裂；
②用KMnO4，制取氧气时，试管口要 塞一团棉花 目的是防止高锰酸钾粉末随气流进入导管，堵塞导管；
③用排水法收集氧气，结束时应先移出导管，后撤酒精灯，目的是 防止水槽中的水倒吸入试管，使试管炸裂 ；
④用排水法收集氧气时，水的作用是排尽集气瓶中的空气，应待导管口气泡连续均匀冒出时再开始收集，目的是防止集气瓶中混有未排尽的空气；
⑤用向上排空气法收集氧气时，导管应伸入集气瓶底部，目的是排尽集气瓶中的空气。
（2）用H2O2制取O2时应注意：长颈漏斗必须伸入液面以下，防止产生的气体从长颈漏斗口逸出。
2.装置的改进与评价
①将固液常温型装置中的长颈漏斗分别换成分液漏斗和注射器（如图A.图B所示），改进后装置的优点是通过控制液体的滴加速度，从而 控制反应速率 。
②C装置的优点是 能随时控制反应的发生和停止 。
总结：相比于高锰酸钾或氯酸钾，实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气的优点是 可随时添加液体、反应不需要加热、操作简便等 。
3.收集装置
方法 排水法 向上排空气法
收集装置
选取依据 气体的密度及在水中的溶解性
不易溶于水且不与水反应 密度比空气大
优缺点 优点：①收集的气体较纯净，②易判断是否收集满；缺点：收集的气体不干燥 优点：收集的气体较干燥；缺点：收集的气体纯度不高
注意事项 当观察到 瓶口有气泡冒出 时，证明氧气已收集满 导气管应伸至集气瓶底部，目的是 排尽集气瓶中的空气 .
4.检验和验满
检验 将带火星的木条伸入集气瓶瓶内，如果木条复燃，证明收集的气体是氧气
验满 向上排空气法：将带火星的木条放在集气瓶瓶口，如果木条复燃，说明氧气已集满
排水法：当有大量气泡从集气瓶瓶口冒出时，说明氧气已集满
（4）操作步骤
以加热高锰酸钾制取氧气为例：查、装、定、点、收、离、熄。
①查：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定：把试管固定在铁架台上；
④点：点燃酒精灯加热；
⑤收：收集气体；
⑥离：将导管撤离水槽；
⑦熄：熄灭酒精灯。
拓展：无法收集到较纯净氧气的可能原因：
（1）装置气密性不好。
（2）用向上排空气法收集时导管未伸到集气瓶底部。
（3）用排水法收集时，未等导管口有连续、均匀地气泡冒出时就开始收集。
5.“多功能瓶”的应用
装置 功能 气体进出方向
排空气法收集气体 密度大于空气的气体 b进a出
密度小于空气的气体 a进b出
排水法收集气体 a进b出
检验、除杂、干燥气体 b进a出
6.干燥剂及干燥装置：
（1）常见气体的干燥剂及适用范围：
①浓硫酸——干燥酸性气体和中性气体，如氧气、二氧化碳、氮气等。
②氢氧化钠固体、碱石灰（CaO与NaOH的固体混合物）——干燥碱性气体和中性气体，如氨气、氮气等。
（2）干燥装置如图所示：
1．实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，一定不需要用到的仪器是
A．酒精灯 B．水槽 C．集气瓶 D．分液漏斗
【答案】A
【解析】实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气，是固液常温型反应，不需要加热，故不需要酒精灯。故选A。
2．氧气的制取及有关性质实验，图示正确的是
A．制氧气 B．收集氧气
C．铁丝燃烧 D．测定空气中氧气的体积分数
【答案】C
【解析】A.为防止加热时产生的冷凝水倒流，加热固体制取气体时试管口应低于试管底部，图示操作错误；
B.利用向上排空气法收集氧气，试管口不能放塞子，应放玻璃片，便于排空气，图示操作错误；
C.铁丝在氧气中燃烧，集气瓶底要放一些水或沙子，防止燃烧后的高温熔融物溅落炸裂瓶底，图示操作正确；
D.木炭燃烧消耗氧气，但又生成二氧化碳，使瓶内气压变化不大，水不能倒流，无法测出氧气的体积分数，图示操作错误。故选C。
3．下列有关加热高锰酸钾制取氧气并用排水法收集的实验操作的“先”与“后”的说法正确的是
A．组装装置时，要先固定试管，再放置酒精灯
B．加入药品时，要先加入药品，再检查装置的气密性
C．开始加热时，要先移动酒精灯给试管预热，再固定在药品下方加热
D．实验结束时，要先熄灭酒精灯，再将导气管从水槽中拿出
【答案】C
【解析】A.组装装置时，要先放置酒精灯，再固定试管，A错误，不符合题意；
B.加入药品时，先检查装置的气密性再加入药品，B错误，不符合题意；
C.开始加热时，要先移动酒精灯给试管预热，再固定在药品下方加热，操作正确，符合题意；
D.实验结束时，要先将导气管从水槽中拿出，再熄灭酒精灯，D错误，不符合题意；
故选：C。
4．实验室用加热高锰酸钾制取氧气的主要操作有：①点燃酒精灯，加热；②检查装置的气密性；③装药品；④熄灭酒精灯；⑤收集气体；⑥把试管固定在铁架台上；⑦将导管撤离水槽。正确的顺序是
A．②③⑥①⑤⑦④ B．②③⑥①⑤④⑦
C．③②①⑥⑤⑦④ D．①②③⑤⑥④⑦
【答案】A
【解析】其操作顺序正确的是：检查装置的气密性，装入高锰酸钾，并在试管口放一团棉花，用带导管的胶塞塞紧，并将试管固定在铁架台上，点燃酒精灯给试管加热，用排水法收集氧气，从水槽中取出导管，熄灭酒精灯。
故填：A。
5．下列关于O2的实验室制法及性质实验的说法不正确的是
A制O2的药品 B发生装置 C收集装置 D验证O2的可燃性
【答案】D
【解析】A.实验室中用过氧化氢和二氧化锰制氧气，选项正确；
B.过氧化氢和二氧化锰制氧气属于固液常温型，可以采用B中装置制取，选项正确；
C.氧气密度比空气大，可以采用向上排空气法收集，选项正确；
D.氧气具有助燃性，不具可燃性，选项错误。
故选：D。
6．如图所示四种途径都可以得到O2(反应条件已省略)，下列说法错误的是
A．根据绿色化学理念，甲途径是实验室制O2的最佳方案
B．为了使甲、乙两种途径更快地得到O2，还需要加入催化剂
C．甲、乙和丙途径中发生化学变化的基本反应类型都是分解反应
D．工业上采用途径丁制取大量O2，主要是利用了N2和O2的密度不同
【答案】D
【解析】A.乙途径和丙途径需要加热，丁途径需要让空气液化，需要外界提供能量，根据绿色化学理念，甲途径是实验室制O2的最佳方案，A选项说法正确，不符合题意；
B.为了使甲、乙两种途径更快地得到O2，还需要加入催化剂，B选项说法正确，不符合题意；
C.甲、乙和丙途径中发生化学变化的基本反应类型都是分解反应，C选项说法正确，不符合题意；
D.工业上采用途径丁制取大量O2，主要是利用了N2和O2的沸点不同，D选项说法错误，符合题意。故选D。
7．某同学误将少量KMnO4当成MnO2加入KClO3中进行加热制取氧气，部分物质质量随时间变化如图所示。下列关于该过程的说法正确的是:
A．c代表氧气
B．t1时刻，O2 开始产生
C．t2时刻，KMnO4 开始分解
D．KMnO4是催化剂
【答案】B
【解析】根据题干所给信息可知，b物质的质量少，b是高锰酸钾，a是氯酸钾，在t1时刻高锰酸钾开始分解，有氧气生成，随着高锰酸钾的分解，二氧化锰的质量也在不断的增加，故A.C.D错误，B正确。故选B。
8．分析下列实验中出现的异常现象，并从给定的选择项中把可能的原因用字母填入括号内。
（1）实验室用高锰酸钾制氧气时试管破裂_______________；
（2）用高锰酸钾制氧气时水槽中的水变为紫红色_______________；
（3）将细铁丝伸入氧气瓶中却未能看到细铁丝发生燃烧______________；
（4）制氧气时加热后却发现管口没有气泡产生________________。
A．试管口未放棉花 B．试管外壁有水 C．装置漏气 D．氧气不纯
【答案】B A D C
【解析】（1）实验室用高锰酸钾制氧气时试管破裂，可能是试管外壁有水，使试管受热不均匀发生破裂；（2）用高锰酸钾制氧气时水槽中的水变为紫红色，可能是试管口未放棉花，高锰酸钾颗粒通过导气管进入水中；（3）将细铁丝伸入氧气瓶中却未能看到细铁丝发生燃烧可能是氧气不纯；（4）制氧气时加热后却发现管口没有气泡产生可能是装置漏气。
9．氧气是空气的主要成分，是一种化学性质比较活泼的物质。如图是工业上利用分离液态空气的方法得到氧气的流程示意图：
① 分离液态空气制氧气的过程主要发生_____（填“物理”或“化学”）变化。
② 已知：液氮的沸点为﹣196℃，液氧的沸点为﹣183℃，液态空气在蒸发时，首先蒸发出来的是_____（填化学式）。
③ 这样制得的氧气属_____（填“纯净物”或“混合物”）。
【答案】物理 N2 混合物
【解析】① 分离液态空气制氧气，是利用液态氮和液态氧的沸点不同，没有新物质生成，属于物理变化。
② 液氮的沸点为﹣196℃，液氧的沸点为﹣183℃，液氮的沸点比液氧的低，故液态空气在蒸发时，首先蒸发出来的是氮气，其化学式为：N2。
③ 剩余的液体为液态氧和液态稀有气体等，这样制得的氧气属于混合物。
故答案为
① 物理；② N2；③ 混合物。
10．如图是实验室制取气体常用装置，请根据题意回答下列问题：
（1）写出图中仪器①的名称：_____。
（2）实验室选用高锰酸钾制取氧气的文字表达式为_____，若选用A作为其发生装置，还缺少棉花，加棉花的目的是_____。若选用F装置收集氧气，气体应从_____（填a或b）端通入，通入一段时间后，要证明氧气已经收集满的操作是：_____，若木条复燃，则氧气已集满。
（3）某同学用B装置制取氧气，该反应的文字表达式为_____。B装置中长颈漏斗下端要形成液封，目的是_____。实验过程中该同学观察到B中反应太快，不利于气体收集，他可选择下列措施中的_____（填序号）解决该问题。
A 将长颈漏斗换成注射器
B 向装置中加入适量蒸馏水
C 将锥形瓶换成试管
该同学要收集一瓶较纯净的氧气，他应选择上图中的_____（填装置序号）装置进行收集。收集时该同学看到B中液体里有大量气泡产生，但最终收集的氧气还不够纯净，原因可能是：
I、装置漏气；
II、_____。
（4）甲烷是一种无色无味密度小于空气的气体，它难溶于水，是一种常用的燃料。实验室中常加热醋酸钠固体和氢氧化钠固体混合物的方法制备甲烷，如果要制取并收集一瓶甲烷气体，可选择上图中的_____（填装置序号）装置。收集满甲烷气体的集气瓶盖上玻璃片后，要_____（填选“正放”或“倒放”）在试验台上。
【答案】锥形瓶 高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气 防止高锰酸钾进入导管 b 将带火星的木条放在a导管口 过氧化氢水+氧气 防止生成的气体从长颈漏斗逸出 AB D 刚出现气泡就开始收集 AD或AE或AF 倒放
【解析】（1）图中仪器①的名称：锥形瓶；
(2)实验室选用高锰酸钾制取氧气的文字表达式为：高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气；
若选用A作为其发生装置，还缺少棉花，加棉花的目的是防止高锰酸钾进入导管堵塞导管；
氧气的密度比空气大，用F装置收集氧气，气体应从b端通入；
通入一段时间后，要证明氧气已经收集满的操作是：将带火星的木条放在a导管口，若木条复燃，则氧气已集满；
(3) B装置属于固液常温型装置适用于双氧水和二氧化锰制氧气，文字表达式为：过氧化氢水+氧气。液封的目的是：防止生成的气体从长颈漏斗下端逸出；
实验过程中该同学观察到B中反应太快，不利于气体收集，可以选择减慢反应速度进行改进：
A.用注射器可以控制添加药品的速率故可以控制反应速率，正确；
B.加入蒸馏水以后过氧化氢浓度变低反应速率减慢，正确；
C.将锥形瓶换成试管不会影响反应速率，错误。故选AB；
题中要求收集的气体较纯净，排水法收集的氧气较纯净，故选D；
过早收集，没有等导管口有连续均匀的气泡冒出就开始收集，导致收集到了部分空气；
（4）制取甲烷时反应物为固体且需要加热，所以发生装置选择A装置；应为甲烷难溶于水，密度小于空气可选D.排水法收集、E向下排空气法收集。也可用F万用瓶进行收集。
因为甲烷密度比空气小所以放置时应该倒放。
1