浙教版2022-2023学年第二学期八年级科学“冲刺重高”培优讲义（十六）：空气与氧气（2）【word，含答案及解析】

一、氧气的制取
1、实验室制法
（1）加热高锰酸钾制取氧气：
高锰酸钾热分解的方程式存在争议，因为其在不同温度条件下的分解产物会有差异，中学阶段反应方程式：2KMnO4MnO2+K2MnO4 +O2↑
（2）二氧化锰与氯酸钾共热： （制得的氧气中含有少量Cl2、O3和微量ClO2；该反应实际上是放热反应，而不是吸热反应。2KClO32KCl + 3O2↑
（3）过氧化氢溶液催化分解（催化剂主要为二氧化锰，三氧化二铁、氧化铜也可）
2H2O22H2O + O2 ↑
2、氧气检验方法
3、氧气验满方法
用排水法收集氧气时,由于集气瓶倒扣于水槽中,当观察到集气瓶口有大气泡冒出即可证明氧气已满。
用向上排空气法收集氧气时,将带火星的木条放在集气瓶口,若木条复燃,则氧气已满。
催化剂
在化学反应里能改变反应物化学反应速率（提高或降低）而不改变化学平衡，且本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质叫催化剂（固体催化剂也叫触媒）。
注意：催化剂不能增多或减少生成物的量
特点：一变两不变
检查装置气密性
原则是，先让装置和附加的液体(一般指水)，构成封闭的整体，改变这个整体的温度，导致压强的变化，来判断气密性好坏，由于装置的不同，检验的方法也有所不同。
升高温度法
升高气体发生装置体系内气体的温度，可以临时增大其压强，从而使这个整体部分空气外逸(在液体处可观察到有气泡放出)，当温度恢复到初始温度时，这个整体压强减小，导致浸没在水中的导气管内倒吸有一段水柱。
(1)对于一些制取气体量较小的装置，可采用手握法，把导管的一端浸在水里，两手紧贴容器(试管)的外壁，如果装置不漏气，里面的空气受热膨胀，导管口有气泡放出，手移开后，导气管内水柱上升，且较长时间不回落，说明装置气密性良好。
(2)上述方法有其缺点，如果环境的温度与人体的温度接近，用手握的方法，现象就不够明显，就应该采用微热法。也就是说手的温度与环境的温度差不多时，手握改变不了这个整体的温度及压强，用酒精灯在容器底部微微加热，或把容器浸在热水中，如果水中有气泡放出，停止加热后，导管内有一段水柱，且在一段时间内不回落，说明装置气密性良好。
液面差法
抽气法
先从长颈漏斗处倒水，至淹没长颈漏斗下端。往外拉活塞发现长颈漏斗下端冒出气泡 ，则装置气密性良好；若往里推活塞，发现 长颈漏斗形成一段稳定的水柱 ，则装置气密性良好。
启普发生器
关闭导气管上的活塞，从球形漏斗中加入足量的水，使球形漏斗中出现水柱，水柱高度在一段时间内保持不变，则说明装置不漏气
分液漏斗
关闭分液漏斗上的活塞，把导气管的一端浸入水中，用双手紧握试管底部。如果观察到导气管口有气泡冒出，而且在松开手后，导管中形成一段水柱，则证明装置气密性好，不会漏气。
6、工业制备氧气
分离液态空气法——物理方法
在低温条件下加压，使空气转变为液态，然后蒸发，由于液态氮的沸点是‐196℃，比液态氧的沸点（‐183℃）低，因此氮气首先从液态空气中蒸发出来，剩下的主要是液态氧。
膜分离技术
膜分离技术得到迅速发展。利用这种技术，在一定压力下，让空气通过具有富集氧气功能的薄膜，可得到含氧量较高的富氧空气。利用这种膜进行多级分离，可以得到百分之九十以上氧气的富氧空气。
电解制氧法
把水放入电解槽中，加入氢氧化钠或氢氧化钾以提高水的电解度，然后通入直流电，水就分解为氧气和氢气。每制取一立方米氧，同时获得两立方米氢。
二、化合反应与分解反应
有两种或两种以上的物质生成一种物质的化学反应叫做化合反应。
有一种物质生成两种或两种以上物质的化学反应叫分解反应。
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、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
例3、高锰酸钾、过氧化氢和氯酸钾都可用于实验室制取氧气，下列有关这三种物质的说法正确的是(　　)
A．它们都含有三种元素，其中一种是氧元素
B．它们制取氧气的反应有两个需要加热，有一个在常温下进行
C．它们制取氧气时均需用二氧化锰作催化剂
D．它们制取氧气的发生装置相同
例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．如图所示，将过氧化氢溶液滴入瓶中可观察到的现象是(　　)
A．气球胀大，红墨水左移 B．气球缩小，红墨水右移
C．气球缩小，红墨水左移 D．气球胀大，红墨水右移
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.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
4.下面是学习“制取氧气”后进行“氧气的性质”的探究实验，请回答：
（1）连接仪器组装成如图2所示实验装置。某学生用抽拉法检查该装置的气密性，发现被拉出的注射器活塞一段时间后又回到原来的位置，你认为该装置是否漏气？　 　。
（2）实验室用高锰酸钾制取氧气，应选用的发生装置是　 　（填字母），实验时该装置的试管口应放一团棉花，其目的是　 　；该反应的文字表达式为　 　。若用E装置收集产生的氧气，实验结束，停止加热前要先将导管移出水面，再熄灭酒精灯，这是为了　 　。若用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，则用F装置收集产生的氧气，气体应从　 　（填“c”或“d”）端进入。
（3）细铁丝在氧气中燃烧会火星四射（图G）。某兴趣小组对其产生原因进行探究。下表是他们将不同含碳量的铁丝（铁丝的直径均为0.4mm）放入氧气中燃烧时的实验现象的记录。请你分析回答：
物质 含碳0.05%的铁丝 含碳0.2%的铁丝 含碳0.6%的铁丝
燃烧时的现象 剧烈燃烧、极少火星 剧烈燃烧、少量火星 （未填）
通过对表中结果分析，火星四射的现象可能与铁丝中的　 　有关，表中未填的现象可能为　 　。
5.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　 　。
6.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________
1.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．
2.小金需收集一瓶约混有四分之一体积空气的氧气，下列操作正确的是（　　）
A B C D
集气瓶中灌 的水 集气瓶中灌 的水 导管伸入到集气瓶体积的 处 导管伸入到集气瓶体积的 处
3.某同学为了探究二氧化锰对H2O2分解速率的影响，利用下图所示装置（夹持装置略去）进行实验，其中实验1、实验2加入二氧化锰，实验3不加，实验数据记录如下：
　 实验1 实验2 实验3
2%的H2O2溶液体积/毫升 20 20 20
温度/摄氏度 20 80 20
相同时间集气瓶内气体体积 较多 最多 最少
（1）三组实验中，分解速率最快的是　 　，你的判断依据是　 　。
（2）实验2中测定的反应速率往往相比真实值会偏大，其原因是　 　。
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、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。
例3、B
【解析】A、过氧化氢含有两种元素，不符合题意；
B、高锰酸钾和氯酸钾制取氧气的反应需要加热，过氧化氢在常温下进行 ，符合题意；
C、高锰酸钾制氧气不需二氧化锰作催化剂，不符合题意；
D、过氧化氢制氧气与另两个发生装置不同，不符合题意； 故选B。
例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．C
【解析】 将过氧化氢溶液滴入瓶中，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解产生氧气，使得装置内压强变大，充气气球会变小，红墨水向左移动，C正确。 故选C。
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.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。
4.（1）否
（2）A；防止高锰酸钾进入导管造成堵塞；高锰酸钾 锰酸钾+二氧化锰+氧气；防止倒吸；c
（3）含碳量；剧烈燃烧，火星四射
【解析】（1）连接仪器组装成如图2所示实验装置。某学生用抽拉法检查该装置的气密性，发现被拉出的注射器活塞一段时间后又回到原来的位置，我认为该装置不漏气，故选否。
（2）高锰酸钾为固体，且需要加热，因此氧气的发生装置应该使用“固体加热型”，即选A。实验时该装置的试管口应放一团棉花，其目的是防止高锰酸钾进入导管造成堵塞。该反应的文字表达式为： 高锰酸钾 锰酸钾+二氧化锰+氧气 。若用E装置收集产生的氧气，实验结束，停止加热前要先将导管移出水面，再熄灭酒精灯，这是为了防止倒吸。用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，则用F装置收集产生的氧气，气体应从短导管c端进入。
（3）通过对表中结果分析，火星四射的现象可能与铁丝中的含碳量有关，表中未填的现象可能为剧烈燃烧，火星四射。
5.（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。
6.（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；
1.B
【解析】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。 故选B。
2.B
【解析】使用排水法首先氧气时，瓶内水的体积就是氧气的体积。需要收集一瓶大约体积空气的氧气，即收集的氧气，所以集气瓶中应灌的水，故A错误、B正确； 用排空气法收集氧气无法收集的氧气，因为氧气密度比空气大，会聚集在下部，故C、D错误。 故选B。
3.（1）实验2；相同时间内集气瓶中气体体积最多
（2）锥形瓶内气体受热膨胀或80℃时，温度较高，水蒸发成水蒸气（合理即可）。
【解析】（1）三组实验中，分解速率最快的是实验2，判断依据是：相同时间内集气瓶中气体体积最多。 （2）实验2中测定的反应速率往往相比真实值会偏大，其原因是：锥形瓶内气体受热膨胀或80℃时，温度较高，水蒸发成水蒸气。
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。
浙教版科学八年级（下册）“冲刺重高”讲义（十六）
空气与氧气（2）