【快人一步】浙教版2022-2023学年寒假八（下）科学讲义（十六）：氧气的实验室制法【wrod，含答案】

一、氧气的制取
（一）氧气的实验室制法
(1)过氧化氢制氧气
①药品:过氧化氢、二氧化锰。
②反应原理:过氧化氢 二氧化锰 水 + 氧气
H2O2 H2O O2
③操作步骤:
操作步骤 操作方法及注意事项
检查装置气密性 将橡皮管用弹簧夹夹住，打开分液漏斗活塞，向分液漏斗中加入一定量水后，烧瓶与漏斗形成液面差，说明装置不漏气
装入药品 将黑色的二氧化锰加入烧瓶，另将带有分液漏斗和导管的双孔橡皮塞塞紧瓶口，放置好集气瓶。最后向分液漏斗中加入过氧化氢(俗称“双氧水”)
打开活塞进行反应 将分液漏斗活塞打开，让过氧化氢溶液从分液漏斗滴入圆底烧瓶，观察现象
向上排空气法收集氧气并验满 氧气密度比空气大，因此实验室收集氧气时可采用向上排空气法。 将带火星的木条放置于集气瓶瓶口，若复燃则氧气已经收集满
收集完毕，关闭分液漏斗活塞，回收二氧化锰 待氧气收集满后，关闭分液漏斗活塞。回收分液漏斗中剩余的过氧化氢和烧瓶中的二氧化锰固体。洗涤仪器并整理实验器
(2)高锰酸钾(或氯酸钾和二氧化锰)制氧气
①药品:高锰酸钾或氯酸钾和二氧化锰。
②原理:高锰酸钾 加热 锰酸钾+二氧化锰+氧气
KMnO4 K2MnO4 MnO2 O2
氯酸钾 二氧化锰，加热 氯化钾+氧气
KClO3 KCl O2
③装置:此处是用加热固体制取气体，所以固体加热装置。
④操作步骤
操作步骤 操作方法及注意事项
检查装置气性 将导管一端浸入水中，用手紧握试管外壁，若水中导管口有气泡冒出，或者手撒离后在导管中形成一段水柱，证明装置不漏气。否则，应塞紧或更换橡皮塞
将药品装入试管 按固体药品的取用方法，取少量高锰酸钾装入试管，平铺在试管底部，管口塞一团棉花，防止高锰酸钾颗粒随氧气进入水槽、集气瓶或堵塞导管
将试管固定在铁架台上 铁夹夹在距离试管口 1/3 处，试管口要低于试管底部(防止冷凝水倒流，致使试管破裂)
点燃酒精灯加热 先使酒精灯外焰在试管下方来回移动，让试管均匀受热，然后对准试管中的药品部位加热
排水法收集氧气 集气瓶内装满水，不留空气，当导管口产生连续均匀的气泡时开始收集，瓶中水排尽出现大气泡时，瓶中氧气集满
收集完毕，导管撤离水槽 导管不离开水槽，不能熄灭酒精灯
熄灭酒精灯 当导管撤离水槽后才能熄灭酒精灯，否则水槽中的水会倒吸入试管，引起试管炸裂
用高锰酸钾制取氧气，并用排水法收集。其实验步骤可以概括为“查一装一定一点一收一离→熄”7个字，可用谐音记忆为“茶”“庄”“定”“点”“收”“利”“息”。
（二）催化剂
(1)催化剂:在化学反应里能改变反应速度，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂(工业上也称为“触媒”)。
(2)催化作用:催化剂在化学反应中所起的作用叫做催化作用。
(3)对催化剂和催化作用的理解
①能改变反应速度，这里的“改变”包括加快和减慢两种含义；不加入催化剂，并不意味着化学反应不能发生。
②化学性质在化学反应前后没有改变，但是物理性质可能改变，如块状催化剂反应后变为粉末状。
③催化剂是针对具体的反应而言的，某一个反应的催化剂在另一个化学反应中可能成为反应物、生成物或毫无关联的物质。如MnO2是过氧化氢分解的催化剂，在KMnO4分解中是生成物。
④催化剂不是万能的，也不是唯一的， 在某个化学反应中，可选择不同的物质作为催化剂。
⑤催化剂只能改变化学反应的速度，不能增加或减少生成物的质量。
催化剂具有“一变"和“两不变”的特点:
①“一变”:改变其他物质的化学反应速度。
②“两不变”:a.在化学反应前后，催化剂本身质量不变；b.在化学反应前后，催化剂本身的化学性质不变。
（三）氧气的工业制法
(1)空气冷冻分离法
①原理:利用液氧的沸点( -183 ℃ )和液氮的沸点( -196 ℃ )不同，说明通过分离液态空气获得氧气。
工业制氧气过程中无新物质生成，属于物理变化。
②过程:
空气 净化 洁净的空气 多次压缩降温 液态空气 -196 ℃低温蒸发 氮气(沸点-196℃)+液氧(沸点-183℃，贮存在蓝色钢瓶中)
(2)膜分离技术制取氧气
利用膜分离技术，在一定压力下让空气通过具有富集氧气功能的薄膜，得到含氧量较高的富集氧气。
【能力拓展】
①用过氧化氢制取氧气属于放热反应，且该反应不需要加热即可进行。
②二氧化锰在该反应中起加快过氧化氢分解的作用，但不改变过氧化氢产生氧气的总量，且二氧化锰在反应前后质量和化学性质都保持不变。
③该反应不加入二氧化锰也能够发生，只是发生反应的速度较慢。
二、氧气的制取和性质研究
（一）实验目标要求
(1)初步学会实验室制取氧气装置的装配、连接方法和气密性检查。
(2)初步学会实验室制取氧气的方法，学习用排水法收集氧气，学习粉末状固体试剂的使用方法。
(3)学习研究氧气性质的方法。
（二）实验内容详解
(1)实验器材：大试管、单孔橡皮塞、橡皮管、玻璃导管、集气瓶、水槽铁架台(带铁夹)、坩埚钳、酒精灯、玻璃片、木条、火柴、粗铁丝、木炭、铝箔、棉花、澄清石灰水、高锰酸钾。
(2)实验过程：
①检查装置的气密性：先将导管的一端浸入水中，用手紧握试管外壁。若水中导管口有气泡冒出(或手撤离后浸入水中的导管出现一段水柱，且一段时间内水柱高度不变 )，则表明装置不漏气，如果无气泡产生，导管中也无水柱生成，应重新组装并检查，直到装置气密性良好。
②加入药品：组装装置。取检查过气密性的试管，将试管横放，用纸槽盛约7克高锰酸钾粉末伸入试管底部，然后将试管竖直，让粉末状药品进入试管底部。
③装配：在试管口放一团棉花，是为了防止加热时高锰酸钾粉末随气体进入导管或水槽。用带导管的塞子塞紧试管口，铁夹夹在距离试管口1/3处，试管口略向下倾斜，目的是防止冷凝水倒流，使试管破裂。
④加热：加热时，要先使酒精灯火焰在试管下方来回移动，目的是使试管受热均匀，防止试管因受热不均匀而破裂。
⑤收集气体：集气时，当气泡连续、均匀地放出后，再把导管口伸入盛满水的集气瓶里。这是因为开始放出的气体是试管里受热膨胀的空气，不是纯净的氧气。
a.收集气体的原理和方法:氧气的密度比空气大，且不易溶于水，因此实验室收集氧气时采用向上排空气法或排水法，为了使收集的气体更纯，一般采用排水法。
b.盛放氧气的集气瓶正确放置:当集气瓶内的水全部排出后，用玻璃片盖住集气瓶口，正放在桌面上。
⑥实验结束后整理仪器的正确顺序
停止加热时，先把导管移出水面，再熄灭酒精灯，这样可以防止因水槽内的水倒流入试管而引起试管炸裂。
⑦观察收集到的气体，是一种无色的气体。
⑧木炭在氧气中燃烧的实验
用坩埚钳夹取一小块木炭，在酒精灯上灼烧至发红，然后将木炭插入集气瓶内，出现剧烈燃烧的现象，说明集气瓶中有氧气。反应完全后，向集气瓶内加入澄清石灰水，振荡后，出现澄清石灰水变浑浊的现象。反应的文字表达式为:碳+氧气点燃二氧化碳
C O2 CO2
二氧化碳+氢氧化钙 → 碳酸钙 + 水
CO2 Ca(OH)2 CaCO3 H20
⑨铝在氧气中燃烧的实验
把2厘米x 5厘米铝箔片的一端固定在粗铁丝上，另一端裏一根火柴。点燃火柴，待火柴燃烧尽时，立即把铝箔伸入留有水、充满氧气的集气瓶中，产生剧烈燃烧、发出白光、生成白色固体的现象。
反应的文字表达式为:铝+氧气 点燃 氧化铝
Al O2 Al2O3
此实验中要求集气瓶底部放少量水或铺一层细沙，是因为铝在燃烧过程中放出大量的热，生成温度很高的固体，溅落到瓶底，会使集气瓶炸裂。
三、化合反应和分解反应
（一）化合反应
(1)定义:由两种或两种以上物质生成一种物质的反应，叫做化合反应，它属于化学反应的基本类型之-。
(2)特点:反应物有多种，生成物只有一-种， 即“多变一” 。
(3)表示式: A+B+...→C
(4)举例:磷+氧气 点燃 五氧化二磷
（二）分解反应
(1)定义:由一种物质生成两种或两种以上物质反应叫做分解反应，分解反应也属于化学反应基本类型之一。
(2)特点:反应物只有一种，生成物有多种，即“一变多”。
(3)表达式:A → B+C+...
(4)举例:过氧化氢 二氧化锰 水+氧气。
【能力拓展】
①化合反应和分解反应都属于化学反应的基本反应类型，是从反应物和生成物的种类变化上分类的。
②化合反应是原子利用率最高的一种化学反应类型，所有的原料都转化到一种物质中。
例1、下列关于催化剂的叙述中正确的是（　　）
A．化学反应都需要催化剂
B．不使用二氧化产生氧气锰作催化剂，过氧化氢就不能产生氧气
C．催化剂在化学反应前后，其质量和化学性质均不变
D．二氧化锰只能作催化剂，催化剂只有二氧化锰
例2、某化学兴趣小组用如图所示的装置来制取干燥的氧气，并测定实验中生成的氧气体积。装置气密性良好，图Ⅰ中的燃烧匙内装有二氧化锰，燃烧匙可以上下移动，干燥管内装有足量碱石灰（可以吸收水蒸气）。下列说法正确的是（　　）
A．将装置Ⅰ分别与装置Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V连接，均能达到测定氧气体积的目的
B．若用装置V测量生成氧气的体积，集气瓶上方原有的空气会使测量结果偏大
C．若用装置Ⅳ收集氧气，可将带火星的木条放置在b处导管口验满
D．若用装置Ⅰ与装置V量组合测量生成氧气体积，实验时先连接装置Ⅰ和V，后将燃烧匙伸到液面以下
例3、下图是实验室用氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气装置，结合所学知识回答下列问题：
（1）请写出图中带有标号仪器的名称：①　 　。
（2）实验中制取的氧气可以用上图中的　 　(填字母)装置来收集。
（3）用制得的氧气完成D装置所示实验，该实验的现象是　 　。
1.实验室用加热高锰酸钾和排水法制取氧气实验中，下列操作说法正确的是(　　)
A．应向试管中加入大量药品，以产生更多氧气
B．应先给试管均匀预热，后集中药品部位加热
C．导管冒出气泡时应立即收集，以免氧气浪费
D．结束时应先熄灭酒精灯，后将导管移出水面
2.小科加热氯酸钾和二氧化锰的混合物来制取氧气。在加热过程中，该固体混合物中氧元素质量随时间变化关系正确的是(　　)
A． B． C． D．
3.实验室制取氧气的过程巾，可以利用右图装置进行干燥、收集、测量等操作。下列对应的处理方式不合理的是( )
A.方式①：瓶内装浓硫酸干燥氧气，氧气由b进a出
B.方式②：向上排空气法收集氧气，由a进气收集氧气
C.方式③：排出瓶中原来储存的氧气，由b通入水，氧气从a排出
D.方式④：瓶内装满水后用排水法测量通入氧气的体积，由a进氧气，b接量筒
4.实验室里的氧气可以通过加热分解高锰酸钾的方法来制取。
（1）上图为实验室制取气体的装置，为收集较为纯净的氧气应选择的装置是　 　。（填字母）
（2）实验室加热高锰酸钾实验的步骤正确排序为　 　。
①组装装置，加入药品，固定在铁架台上 ②加热药品
③检查装置的气密性 ④停止加热 ⑤收集气体
（3）在实验中，在试管口放一团棉花的目的是　 　。
（4）点燃酒精灯后，加热不久后试管发生破裂的原因是　 　。（写出一点即可）
1.有关氧气的收集、检验、验满，下列叙述正确的是（ ）
A.甲装置为向下排空气法，可用于收集氧气
B.利用乙装置收集氧气，气体从a通入
C.用燃着的木条伸入丙中，若木条熄灭表明该气体是氧气
D.将带火星的木条放置于丁装置 d 处可检验氧气是否集满
2.如图是小珂和小琦各自设计的实验室用于制取、干燥和收集气体的装置图（本题的所有夹持仪器均已省略）。小珂同学用过氧化氢溶液和二氧化锰制取并收集氧气（浓硫酸具有吸水性，不溶解氧且不与氧气反应），请回答问题：
（1）小珂同学制取氧气的发生装置应选择（填装置编号）________。
（2）现要收集一瓶干燥的氧气，请按气体的流向，用装置导管的编号将装置连接好：①→ ________。
（3）小琦同学设计了图C 的装置，并用仪器乙收集氧气。仪器甲叫________，收集氧气的方法为________。
3.请根据下列装置图回答问题：
（1）写出图中仪器①、②的名称：①________；②________。
（2）实验室用高锰酸钾制取氧气，可选用的气体发生装置为________ (填字母，下同)，气体收集装置为________或________；该装置中，固定仪器时的一条主要注意事项是________。
（3）实验室用高锰酸钾制取氧气时，试管口处要________ 。
（4）实验室加热高锰酸钾制取氧气(用排水法收集)的主要步骤有：①装入药品；②检查装置气密性；③收集气体；④加热；⑤停止加热；⑥移出导气管。正确的操作顺序为
A.①②③④⑤⑥ B.②①③④⑥⑤ C.②①④③⑤⑥ D.②①④③⑥⑤
（5）若使用B装置来进行二氧化锰和过氧化氢制取氧气的实验，在该反应中二氧化锰是________；该反应的文字表达式为________。
（6）经查资料可知，NH3的密度比空气小，极易溶于水，有刺激性气味。实验室常用加热氯化铵和氢氧化钙固体的方法来制取NH3，选用________装置作制取氨气的发生装置，最好选用________装置来收集NH3，理由是________
4．下图是实验室制取气体的常用装置，请回答下列问题：
（1）仪器a的名称是　 　。
（2）选用双氧水和二氧化锰制取氧气时，应选用　 　(选填*A"或“B")作为气体发生装置。
（3）选用D装置作为氧气收集装置，氧气从　 　(选填“a"或“b")管进入。
答案及解析
例1、C
【解析】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没有发生变化的物质叫做催化剂（又叫触媒）．催化剂的特点可以概括为“一变二不变”，一变是能够改变化学反应速率，二不变是指质量和化学性质在化学反应前后保持不变．
A、并不是所有的化学反应都需要催化剂，如人的呼吸作用，不需要使用催化剂，故选项说法错误．
B、不使用二氧化产生氧气锰作催化剂，过氧化氢能产生氧气，只是速率较慢，故选项说法错误．
C、催化剂在化学反应前后，其质量和化学性质均不变，故选项说法正确．
D、二氧化锰不是只能作催化剂，也可以作反应物，催化剂也不是只有二氧化锰，其它物质也可以作催化剂，故选项说法错误．
例2、D
【解析】A.将装置Ⅰ分别与装置Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ连接，由于集气瓶上没有刻度，因此无法测定氧气的体积，故A错误；
B.用装置V测量生成氧气的体积，依靠的是生成气体对液体产生的压强，将液体压入量筒中，因此进入量筒中液体的体积，只与生成氧气的体积大小有关，而与是否存在空气无关，即测量结果不变，故B错误；
C.若用装置Ⅳ收集氧气，则应该使氧气从长导管b进入，其中的空气从短导管a排出，因此可将带火星的木条放置在a处导管口验满，故C错误；
D.若用装置Ⅰ与装置V量组合测量生成氧气的体积，为了防止生成的氧气外溢到空气中，因此实验时先连接装置Ⅰ和V，后将燃烧匙伸到液面以下，故D正确。
例3、（1）铁架台 （2）C （3）剧烈燃烧、火星四射、生成黑色固体、放出大量的热
【解析】（1）仪器①的名称叫铁架台；
（2）氧气的密度大于空气，因此用向上排空气法收集，故选C；
（3）用制得的氧气完成D装置所示实验，该实验的现象是：剧烈燃烧、火星四射、生成黑色固体、放出大量的热。
1.B
【解析】A.应向试管中加入适量药品，将试管底部铺满即可，故A错误；
B.应先给试管均匀预热，后集中药品部位加热，防止试管炸裂，故B正确；
C.导管冒出气泡时不应该立即收集，这时气泡中存在空气，故C错误；
D.结束时应先将导管移出水面，再熄灭酒精灯，防止水被倒吸进试管造成炸裂，故D错误。
2.B
【解析】氯酸钾在二氧化锰的催化作用下受热分解，生成氯化钾和氧气，据此分析即可。
【解答】随着氯酸钾的分解，生成的氧气越来越多，而混合物中的氧元素越来越少。当氯酸钾完全分解后，因为二氧化锰的质量不变，所以混合物中氧元素的质量不再发生改变，故B正确，而A、C、D错误。
3.B
【解析】A、方式①：瓶内装浓硫酸干燥氧气，氧气由b进a出 ，气体在通过浓硫酸的过程中水蒸气被吸收，处理合理，A错误；
B、方式②：向上排空气法收集氧气，氧气进来将空气向上逐渐排出，所以应该是从b进入，处理不合理，B正确；
C、方式③：排出瓶中原来储存的氧气，由b通入水，氧气从a排出。通入的水会将长导管的下部封住，所以氧气要从a排出，处理合理，C错误；
D、方式④：瓶内装满水后用排水法测量通入氧气的体积，由a进氧气，气体在瓶内积累，气压增大将液化由b压出，所以b接量筒处理合理，D错误。
4.（1）e （2）③①②⑤④ （3）防止高锰酸钾粉末进入导管
（4）没有预热﹑试管外壁有水﹑试管口未向下倾斜等
【解析】（1）氧气的密度大于空气，可以使用向上排空气法收集；氧气难溶于水，也可以用排水法收集。二者比较可知，由于排空气法中多少都会混有空气，因此排水法收集的氧气比较纯净。
（2）根据实验室制取氧气的实验分析解答；
（3）加热时，高锰酸钾的粉末很容易被生成的氧气带入导气管，从而引起导气管堵塞，严重的话可能引起爆炸。
（4）在对试管进行加热时，如果试管受热不均匀、外壁有水或者药品里面的水倒流进试管底部，都可能造成试管破裂。
【解答】（1）图为实验室制取气体的装置，因为排水法比向上排空气法收集的氧气更纯净，因此收集较为纯净的氧气应选择的装置是e。
（2）实验室加热高锰酸钾实验的步骤正确排序为：
③检查装置的气密性； ①组装装置，加入药品，固定在铁架台上；
②加热药品； ⑤收集气体； ④停止加热 。 正确的顺序为③①②⑤④。
（3）在实验中，在试管口放一团棉花的目的是：防止高锰酸钾粉末进入导管 。
（4）点燃酒精灯后，加热不久后试管发生破裂的原因是：没有预热﹑试管外壁有水﹑试管口未向下倾斜等。
1.D
【解析】A.氧气的密度大于空气，收集氧气应使用向上排空气法，故A错误；
B.利用乙装置收集氧气，气体从b通入 ，故B错误；
C.用燃着的木条伸入丙中，若木条剧烈燃烧，发出白光，表明该气体是氧气，故C错误；
D.将带火星的木条放置于丁装置 d 处可检验氧气是否集满，故D正确。
2.（1）A （2）②→③→⑤（或②→③→⑤→④） （3）分液漏斗；排水法
【解析】（1）小珂同学制取氧气选择过氧化氢溶液和二氧化锰常温反应，发生装置应选择A；
（2）现要收集一瓶干燥的氧气， 则要先制取氧气，再干燥，再收集，连接顺序为 ①→②→③→⑤；
（3）仪器甲名称为分液漏斗，收集装置的方法是排水法。
3.（1）酒精灯；锥形瓶 （2）A；E；F；试管口要略向下倾斜
（3）放一团棉花 （4）D （5）催化剂；过氧化氢 水＋氧气
（6）A；G；氨气有刺激性气味，会污染空气，且极易溶于水，G装置可处理尾气
【解析】（1）对于实验器材的认识；故答案为：酒精灯，锥形瓶；
（2）选择A|G|发生装置条件应考虑反应物的状态和反应条件，如A适用于固＋固 气，B适用于固＋液 气。收集装置应考虑气体的密度、气体的溶解性等，D是向下排空气法，E是向上排空气法，根据题意氧气的收集装置应是E或F。故答案为：A,E,F，试管口向下倾斜；
（3）为了防止固体高锰酸钾粉末进入水槽中，所以要在试管口放一团棉花；故答案为：放一团棉花；
（4）实验的主要步骤是：先检查装置气密性，然后装药品、连接实验装置，开始实验，最后整理实验器材；故答案为：D；
（5）双氧水自身分解较慢，所以要加入催化剂让其分解的更快；故答案为：催化剂；过氧化氢 ---二氧化锰--->水+ 氧气；
（6）制取NH3的物质的状态和反应条件是固＋固 气，所以发生装置是选A，由于NH3具有刺激性气味，且极易溶于水，所以用G来收集较好。故答案为：A，G，氨气有刺激性气味，会污染空气，且极易溶于水，G装置可处理尾气；
4．（1）长颈漏斗 （2）A （3）a
【解析】（1）仪器a的名称是长颈漏斗；
（2）选用双氧水和二氧化锰制取氧气时，应该选择“固液常温型”，即选用A。
（3）D装置为“向上排空气法”，因为氧气的密度大于空气，所以氧气从长导管a进入集气瓶，而空气从短导管b排出去。
浙教版寒假“快人一步”八（下）科学讲义（十六）
氧气的制取