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第1节 空气与氧气
考点一、空气中氧气含量的测定
(1)测定原理：在一个密闭容器中，用一种足量的易燃物质(如红磷或白磷)与容器中的氧气反应，生成一种固体，使密闭容器内压强减小。在大气压的作用下，水被压入密团容器中，被压入的水的体积，即为空气中氧气的体积。
(2)实验装置
(3)实验步骤(易燃物质以红磷为例，下同)
①先在集气瓶内加入少量水，将集气瓶内水面上的容积分成五等份并做上记号。
②连接装置，并检查装置的气密性。
③用止水夹夹紧橡皮管，点燃红磷，迅速伸入集气瓶内，塞紧橡皮塞。
④待红磷熄灭并冷却至室温后，振荡集气瓶，打开止水夹。
(4)实验现象：红磷剧烈燃烧，放出大量的热，有大量白烟产生；待集气瓶冷却后，打开止水夹，水经导管进入集气瓶，消耗的气体跟剩下的气体的体积比约为1:4。
(5)实验结论：空气中氧气的体积约占空气总体积的1/5。
(6)反应的文字表达式：磷+氧气 点燃 五氧化二磷
(7)实验注意事项
①在实验前，导管应预先注满水，否则在燃烧完毕，装置冷却后打开止水夹时，进入的水会有一部分留在导管中，使得进入集气瓶内水的体积减少，导致测量结果偏小。
②实验过程中要确保装置的气密性良好。如果气密性不好，当集气瓶内氧气耗尽时，瓶内压强减小，瓶外空气会进入集气瓶内，导致进入水的体积减少，测得氧气的体积分数偏小。
③实验过程中红磷应过量，燃烧时才能完全消耗掉瓶内空气中的氧气。如果红磷的量不足，则不能把集气瓶内空气中的氧气完全反应掉，导致测得空气中氧气的体积分数偏小。
④实验结束后 ，待装置冷却至室温后才能打开止水夹，否则会因为集气瓶内气体温度较高，气体压强较大，从烧杯进入集气瓶中的水的体积减少，导致测量结果偏小。
⑤可用来反应的物质必须是易与氧气反应而不与空气中其他气体反应，且没有气体生成的物质。不能采用硫、木炭、铁丝等物质代替红磷完成空气中氧气含量测定的实验。硫和木炭燃烧后的生成物分别为二氧化硫和二氧化碳，均为气体，这些气体的体积会弥补反应所消耗的氧气的体积，导致测量结果不准确；而铁丝在空气中难以燃烧，瓶内空气体积几乎不会变化，因而集气瓶内的水面几乎不上升。
【能力拓展】
改进教材实验的弱点，使实验结果更精确，使实验更环保：
如这些装置，图①可以通过凸透镜聚光点燃集气瓶内的白磷，避免空气污染；图②～⑥都是在装置内点燃红磷或白磷，且容器有精确的刻度，能更精确测得空气中氧气的体积。(注：图⑥中，金属梯由不活泼金属丝制成，在凸起的部分放上小块白磷，依靠凸透镜聚光加热使得白磷从下到上依次燃烧，该方法相对大块白磷的优点是缓慢燃烧，能充分消耗试管内的氧气)
实验结果 原因分析
测得氧气减少的体积小于1/5 装置漏气
红磷量不足
未冷却至室温就打开止水夹
测得氧气减少的体积大于1/5 点燃红磷后，塞紧瓶塞太慢
实验开始时，没有夹成没夹紧止水夹
典例1：（2022八下·诸暨期末）小敏用图甲装置测定空气中氧气含量。
（1）红磷点燃后立即伸入瓶中并塞紧瓶塞，此时能观察到的现象是 。
（2）火焰熄灭后振荡集气瓶，等装置冷却至室温，打开止水夹，烧杯内的部分水通过导管进入集气瓶，集气瓶中消耗的氧气体积可用 表示。
（3）小敏将装置改成图乙所示，点燃红磷前先塞紧瓶塞，再用电热棒给红磷加热。请分析改进后的优势： 。
【答案】（1）红磷剧烈燃烧，产生大量白烟，放出大量热量
（2）进入集气瓶的水的体积
（3）能避免甲实验中将燃烧匙伸入时因受热导致部分空气逸出而形成误差，从而使实验结果更准确。
【解析】（1）根据红磷在空气中燃烧的现象解答；
（2）烧杯中的水进入集气瓶后，集气瓶内的气压会逐渐增大。当进入集气瓶内水的体积等于消耗氧气的体积时，集气瓶内的气压等于外界的大气压强，此时水会停止流动。
（3）从是否需要打开瓶塞对红磷进行加热点燃的角度分析。
【解答】（1）红磷点燃后立即伸入瓶中并塞紧瓶塞，此时能观察到的现象是：红磷剧烈燃烧，产生大量白烟，放出大量热量。
（2）火焰熄灭后振荡集气瓶，等装置冷却至室温，打开止水夹，烧杯内的部分水通过导管进入集气瓶，集气瓶中消耗的氧气体积可用进入集气瓶的水的体积表示。
（3）小敏将装置改成图乙所示，点燃红磷前先塞紧瓶塞，再用电热棒给红磷加热，改进后的优势为：能避免甲实验中将燃烧匙伸入时因受热导致部分空气逸出而形成的误差，从而使实验结果更准确。
变式1：（2022八下·温州期末）小明利用如图实验测定空气中氧气的体积分数，下列操作中不会造成测量结果偏小的是（ ）
A．燃烧匙中的红磷不足
B．红磷熄灭时瓶内还有氧气剩余
C．点燃红磷后塞紧瓶塞时瓶内有部分气体逸出
D．红磷熄灭后未冷却至室温便立即打开止水夹读数
【答案】C
【解析】根据对测定空气中氧气体积分数的实验的认识判断即可。
【解答】A.燃烧匙中的红磷不足，则集气瓶中的氧气不能被完全消耗，那么会导致测量结果偏小，故A不合题意；
B.红磷熄灭时瓶内还有氧气剩余，也会导致测量结果偏小，故B不合题意；
C.点燃红磷后塞紧瓶塞时瓶内有部分气体逸出，会导致集气瓶内气体体积变小，集气瓶内外的气压差增大，从而导致进入集气瓶内水的体积偏大，即导致测量结果偏大，故C符合题意；
D.红磷熄灭后未冷却至室温便立即打开止水夹读数，由于集气瓶内温度较高，则气压较大，导致集气瓶内外气压差减小，即测量结果偏小，故D不合题意。
变式2：（2021八下·丽水期末）为探究空气中氧气的体积分数，小科同学设计了如图所示的装置，容器A．B间用一软管相连。
①往敞口容器A中加水，使容器B的液面至15厘米处：
②将过量的白磷平铺在电热板上，盖紧容器B使其密封：
③通电加热，充分反应后，冷却到原来的温度；
④调节A的高度使容器A、B中的液面相平，记录液面刻度。
（1）写出容器B中发生反应的化学方程式 ；
（2）实验结束时，装置B中的液面最接近的刻度是 厘米。
【答案】（1）4P+5O2 点燃 2P2O5 （2）12
【解析】（1）确定反应物、反应条件和生成物，然后写出反应的方程式；
（2）空气中氧气体积约占20%，据此计算出氧气的体积，然后用装置B中原来空气的体积减去氧气体积得到后来液面所对的刻度即可。
【解答】（1）白磷在空气中点燃，与氧气反应生成五氧化二磷固体，方程式为： 4P+5O2 点燃 2P2O5 ；
（2）装置B中氧气的体积：15cm×20%=3cm；
则实验结束后，装置B中液面最接近的刻度是：15cm-3cm=12cm。
变式3：（2022八下·丽水期末）某科学兴趣小组对“测定空气中氧气含量”的实验进行了改进：
①按图甲所示组装仪器，检查装置气密性后，调节右边敞口容器和集气瓶的水面相平，此时集气瓶内气体的体积为V1；
②关闭活塞，点燃燃烧匙内的红磷，立即塞紧瓶塞，火焰熄灭后，冷却至室温，打开活塞，观察到集气瓶中的水面上升。待水面不再上升时，集气瓶内的气体体积为V2；
③向敞口容器内加入一定量的水至两边水面再次相平，此时集气瓶内的气体体积为V3。
整个实验过程中，压强传感器测得的压强随时间的变化关系如图乙。请回答：
（1）点燃燃烧匙内紅磷，立即塞紧瓶塞，观察到红磷剧烈燃烧，产生 并放出热量；
（2）根据图乙中压强变化曲线，de段压强增大对应的操作是 ；
（3）根据上述实验结果，集气瓶中氧气体积分数的表达式为 。(用字母表示)
【答案】（1）大量白烟（2）打开活塞（3）
【解析】（1）根据红磷燃烧的现象解答；
（2）当红磷完全燃烧后且恢复到室温时，打开活塞，此时右边容器内的水进入集气瓶，从而使集气瓶内气体体积缩小而压强增大。当左右两个液面上方的压强相同时，水面保持不变。
（3）空气的氧气的体积分数=。
【解答】（1）点燃燃烧匙内紅磷，立即塞紧瓶塞，观察到红磷剧烈燃烧，产生大量白烟并放出热量；
（2）根据图乙可知，de段气压增大的操作应该为：打开活塞；
（3）根据描述可知，集气瓶内空气的体积为V1，氧气的体积为：V1-V3；则空气中氧气的体积分数为：。
考点二、氧气的性质
（一）氧气的物理性质
(1)颜色和气味:通常状况下为无色、无味的气体。
(2)密度:比空气密度略大(标准状况下氧气的密度为1.429克1升，而空气的密度为1.293克1升)。
(3)溶解性: 不易溶解于水(常温下1升水中大约能溶解30毫升的氧气，这些氧气是水生生物得以生存的必要条件之一)。
(4)氧气的三态变化:氧气 -183℃（101千帕） 淡蓝色液体 -218℃（101千帕） 蓝色雪花状固体
【说明】
(1)观察氧气的颜色时，可以在集气瓶后放上一张白纸，这样便于显示氧气是一种没有颜色的气体。
(2)闻气味的正确方法:用手轻轻地在瓶口扇动，使极少量氧气飘进鼻孔，闻一闻氧气的气味，发现氧气是一种没有气味的气体。
（二）氧气的化学性质
一些物质与氧气发生化学反应的现象、反应表达式及注意事项如下所示:
物质(颜色、状态) 反应现象 反应表达式 注意事项
木炭(灰黑色固体) ①在空气中持续红热②在氧气中发出白光，放出热量④生成气体使澄清石灰水变浑浊 碳+氧气 点燃 二氧化碳C O2 CO2 盛有灰黑色木炭的燃烧匙应由上而下慢慢伸入瓶中
硫(淡黄色固体) ①在空气中发出淡蓝色火焰②在氧气中发出蓝紫色火焰③放出热量④生成有刺激性气味的气体 硫+氧气 点燃 二氧化硫S O2 SO2 ①硫的用量不能过多②瓶内装少量水，目的是吸收生成的二氧化硫，防止对空气造成污染
红磷(红色固体) ①有浓厚的白烟②放出热量③在氧气中发出白光 磷+氧气 点燃 五氧化二磷P O2 P2O5 此反应生成是P2O5固体小颗粒，现象描述为白烟，而不是白雾(指小液滴)
光亮铁丝(银白色固体) 在空气中持续红热；在氧气中燃烧①剧烈燃烧 ②火星四射③放出大量的热④生成黑色固体 铁+氧气 点燃 氧化三铁Fe O2 Fe2O3 预先在瓶底留少量水或铺一层细沙的目的是防止高温熔融的溅落物炸裂集气瓶瓶底
在化学反应中原子发生了重新组合，生成物中的原子组合形式与反应物中不同
（三）氧化物
(1)定义:由两种元素组成，其中一种元素是氧元素的化合物。
(2)常见的氧化物:水(H2O)、二氧化碳(CO2)、二氧化硫(SO2)和五氧化二磷(P205)等。
(3)氧化物的一般分类:金属氧化物(另一种组成元素为金属元素的氧化物，如FeO、CuO、CaO和Al2O3等)和非金属氧化物(另一种组成元素为非金属元素的氧化物，如H2O、SiO2、CO和P2O5等)。
注意：
①含有两种元素，其中一种元素为氧元素的物质不一定都是氧化物，如在密闭容器内含有氧气和金属铜的混合物就不属于氧化物。
②含氧化合物指的是含氧元素的化合物，但不一定就是氧化物；而氧化物一定属于含氧化合物。如二氧化硫是氧化物，也是含氧化合物；氯酸钾(KClO3)是含氧化合物，含3有三种元素，但不是氧化物。
【能力拓展】
1.氧气具有帮助其他可燃物燃烧的化学性质(具有助燃性)，但氧气本身不能燃烧(不具有可燃性)。
2.铁丝燃烧实验时：将铁丝盘成螺旋状可以增大铁丝的受热面积，有利于铁丝持续燃烧。铁丝下端系一根火柴，可以利用火柴燃烧放出的热量使铁丝的温度升高，引燃铁丝。点燃火柴后，要待火柴快燃尽时，再插入充满氧气的集气瓶中，以免火柴燃烧消耗氧气过多而使现象不明显。
典例1：（2022八下·杭州期末）下列有关物质燃烧时观察到的现象的叙述中，正确的是( )
A．硫在氧气中燃烧，发出淡蓝色火焰，生成有刺激性气味的气体
B．木炭在氧气中燃烧，发出白光，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体
C．红磷在氧气中燃烧，放出大量热，产生大量白雾
D．铁丝在氧气中燃烧，火星四射，生成四氧化三铁
【答案】B
【解析】A.硫在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，生成有刺激性气味的气体，故A错误；
B.木炭在氧气中燃烧，发出白光，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体，故B正确；
C.红磷在氧气中燃烧，放出大量热，产生大量白烟，故C错误；
D.铁丝在氧气中燃烧，火星四射，生成黑色的固体，故D错误。
变式1：如图所示装置，有洗气、储气等用途，在医院给病人输氧气时，也利用了类似的装置，并在装置中盛放大约半瓶蒸馏水。以下说法正确的是（ ）
A.b导管连接供给氧气的钢瓶 B.a导管连接病人吸氧气的塑胶管
C.该装置可用来观察是否有氧气输出 D.该装置不能用来观察输出氧气的速度
【答案】C
【解析】该装置洗气除杂时不管密度大小，都是长进短出；排水法收集气体时，短进长出；排空气法收集气体时，密度大则长进短出，密度小则短进长出。
a导管连接供氧气的钢瓶，A错误；b导管连接病人吸氧气的塑胶管，B错误；若有氧气输出，瓶内水中有气泡，C正确；该装置可以通过气泡的快慢来观察输出氧气的速度，D错误。
变式2：下列关于实验现象的描述，正确的是 （ ）
A.红磷在空气中燃烧产生白色的烟雾 B.铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁
C.木炭在氧气中燃烧生成黑色固体 D.硫在氧气中燃烧发出蓝紫色的火焰
【答案】D
【解析】红磷在空气中燃烧产生白烟，“烟”为固态，而“雾”为液态，A不正确；.铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁，是结论的叙述，B不正确；.木炭在氧气中燃烧生成无色气体，C不正确；硫在氧气中燃烧发出蓝紫色的火焰，D正确。
变式3：（2021八下·长兴期末）下列关于物质的燃烧现象描述正确的是（ ）
A．铝箔在氧气中燃烧发出耀眼的白光，生成白色固体物质
B．硫在氧气中燃烧发出淡蓝色火焰，生成有刺激性气味的气体
C．磷在氧气中剧烈燃烧放出热量，产生大量的白色烟雾
D．铁在氧气中燃烧火星四射，生成红褐色固体物质
【答案】A
【解析】A.铝箔在氧气中燃烧发出耀眼的白光，生成白色固体物质，故A正确；
B.硫在氧气中燃烧发出明亮的蓝紫色火焰，生成有刺激性气味的气体，故B错误；
C.磷在氧气中剧烈燃烧放出热量，产生大量的白烟，故C错误；
D.铁在氧气中燃烧火星四射，生成黑色的固体物质，故D错误。
考点三、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 氯酸钾 二氧化锰，加热 氯化钾+氧气
KMnO4 K2MnO4 MnO2 O2 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。
典例1：（2022八下·南浔期末）某校科学兴趣小组的同学利用如图所示的装置进行实验。
（1）实验目的：
①用高锰酸钾制取一瓶氧气；
②粗略测定加热一定质量的高锰酸钾所收集到的氧气体积。
反应原理：加热高锰酸钾制取氧气，其化学反应方程式为_ 。
（2）装置连接：为达到实验目的②，各装置的正确连接顺序是(填接口的字母)：a → →d。
（3）问题分析：实验过程中发现瓶中的水变红了，原因是_
【答案】（1）2KMnO4 K2MnO4+MnO2＋O2↑ （2）c；b （3）试管口没有放棉花
【解析】（1）确定反应物、反应条件和生成物，据此写出反应的方程式；
（2）根据氧气体积的测量原理分析解答；
（3）在用高锰酸钾制取氧气的实验中，要在试管口放一团棉花，防止生成的氧气气流将高锰酸钾粉末带入试管，这样可能发生爆炸。高锰酸钾溶于水时呈红色，据此分析解答。
【解答】（1）高锰酸钾在加热的条件下反应，生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，则反应的方程式为：2KMnO4 K2MnO4+MnO2＋O2↑。
（2）A中产生的氧气，通入B中，利用生成氧气产生的压强将水排出，从而流入量筒。当水不再流入时，进入量筒内水的体积等于生成氧气的体积，则正确连接顺序为：a→c→b→d。
（3）问题分析：实验过程中发现瓶中的水变红了，原因是试管口没有放棉花。
变式1：（2022八下·柯桥期末）实验室若直接用30%的过氧化氢制取氧气，反应速率太快。为获得平稳的气流，下列装置能实现的是( )
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】根据各个装置的特点和功能分析判断。
【解答】在C中，使用分液漏斗盛放过氧化氢溶液，可以控制滴入锥形瓶中过氧化氢的速度，从而控制反应速度，从而获得平稳的气流，故C正确，而A、B、D错误。
变式2：（2021八下·上虞期末）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）
【答案】（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。
变式3：（2022八下·仙居期末）在学习了氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气后，小明查阅资料发现除了二氧化锰外，氧化铜、氧化铁也可以作为氯酸钾分解的催化剂。这三种物质中，哪种物质对氯酸钾分解的催化效果最好 小明用如图甲装置，以及实验所需药品和器材进行实验。
（1）请你补充完成以下实验步骤：
①检查装置的气密性；
②取三支相同的试管，各加入相同质量的氯酸钾；
③ ；
④ ；
⑤重复多次实验；
⑥比较数据，得出结论。
（2）实验结果发现二氧化锰对氯酸钾分解的催化效果比氧化铁要好，图乙为氯酸钾和氧化铁混合物制取氧气时，生成氧气质量随反应时间变化的图像。小妍同学画出下列等质量的氯酸钾和二氧化锰混合物制取氧气时，生成氧气质量随反应时间变化的图像。你认为正确的是 。
【答案】（1）分别与相同质量的二氧化锰、氧化铜、氧化铁均匀混合；；连接装置，开始加热试管，分别用秒表记录量筒收集一定体积氧气所用的时间；（或“连接装置，开始加热试管，记录相同时间内量筒收集的氧气的体积”）。
（2）B
【解析】（1）根据题目要求设计实验步骤，然后对③④进行补充；
（2）根据催化剂对化学反应的影响分析解答。
【解答】（1）根据题意，设计实验步骤如下：
①检查装置的气密性；
②取三支相同的试管，各加入相同质量的氯酸钾；
③分别与相同质量的二氧化锰、氧化铜、氧化铁均匀混合；
④连接装置，开始加热试管，分别用秒表记录量筒收集一定体积氧气所用的时间；（或“连接装置，开始加热试管，记录相同时间内量筒收集的氧气的体积”）；
⑤重复多次实验；⑥比较数据，得出结论。
（2）催化剂只会改变化学反应的速率，而不能改变反应产物的种类和数量，因此当用二氧化锰为催化剂时生成氧气的质量与用氧化铁为催化剂时生成氧气的质量相等。由于前者的催化作用更好，因此反应速率更快，即生成氧气的速度更快，故选B。
考点四、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，它属于化学反应基本类型之一。
(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。
典例1：（2021八下·丽水期末）分类是学习科学的重要方法，下列反应与CO2+H2O=H2CO3化学反应类型相同的是( )
A．2H2+O2 2H2O B．CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
C．2H2O2 2H2O+O2↑ D．2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑
【答案】A
【解析】根据反应物的种数和种类确定化学反应的基本类型。
根据方程式CO2+H2O=H2CO3可知，反应物有两种，而生成物只有一种，该反应为化合反应。
A.反应物有两种，而生成物只有一种，为化合反应，故A符合题意；
BCD.三个反应的生成物都不是一种，肯定不是化合反应，故B、C、D不合题意。
变式1：下列反应中既不属于分解反应，也不属于化合反应的是( )
A．氧化汞 汞+氧气 B．石蜡+氧气 水+二氧化碳
C．碳+氧气 二氧化碳 D．磷+氧气 五氧化二磷
【答案】B
【解析】根据分解反应符合“一变多”的特点，化合反应符合“多变一”的特点分析。
A、所给反应为“一变多”的分解反应，不符合题意；
B、所给反应反应物和生成物都两种物质，不属于分解或化合，符合题意；
C、所给反应是“多变一”的化合反应，不符合题意；
D、所给反应是“多变一”的化合反应，不符合题意；
变式2：（2022八下·南浔期末）氧气是一种化学性质比较活泼的气体，它可以和许多物质发生反应：
（1）上述甲、乙、丙三个反应的相同点是 (多选，填序号)。
A.都是化合反应 B.都是氧化反应
C.生成物都是固体 D.都需要点燃 E.都是非金属与氧气反应
（2）将装置乙改装为如图丁所示装置还可用于测定空气中氧气的体积分数：经测定，集气瓶的容积为250mL，在此实验中，观察到量筒中减少的水的体积为50mL，则空气中氧气的体积分数为 ；在保证整个装置不漏气的前提下，如果未冷却到室温便打开弹簧夹观察量筒内减少的水的体积，则实验结果将 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】（1）A、B、D （2）20%；偏小
【解析】（1）根据不同物质在氧气中燃烧的现象、过程和生成物解答。
（2）氧气的体积分数=。如果集气瓶内温度没有达到室温，那么瓶内气压会偏大，导致瓶内外气压差减小，那么量筒内流入瓶内的水体积偏小，即测出氧气的体积偏小，据此分析解答。
【解答】（1）铁和氧气反应生成四氧化三铁，磷和氧气反应生成五氧化二磷，硫和氧气反应生成二氧化硫，则三者的生成物只有一种，都是化合反应，故A正确；
三者都是物质与氧气发生的化学反应，都是氧化反应，故B正确；
二氧化硫为气体，故C错误；
三个反应都需要点燃，故D正确；
铁为金属，故E错误。故选ABD。
（2）在此实验中，观察到量筒中减少的水的体积为50mL，则空气中氧气的体积为50mL，那么空气中氧气的体积分数为：。在保证整个装置不漏气的前提下，如果未冷却到室温便打开弹簧夹观察量筒内减少的水的体积，则实验结果将偏小。
1．（2022八下·温岭期末）如图为空气各成分体积分数示意图，则甲代表的是 ( )
A．二氧化碳 B．氧气 C．氮气 D．稀有气体
【答案】C
【解析】根据空气中组成成分的知识判断。
【解答】在空气中，氮气体积约占总体积的78%，氧气约占总体积的21%，二氧化碳、稀有气体等约占1%，则甲为氮气，故C正确，A、B、D错误。
2．（2022八下·金东期末）下列反应中属于化合反应的是( )
A．H2O+CO CO2+H2 B．H2CO3=H2O+CO2↑
C．2SO2+O2 2SO3 D．Cu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2
【答案】C
【解析】根据化合反应的定义判断。
【解答】如果反应物有多种，而生成物只有一种，那么该反应为化合反应。
A、B、D中，生成物都不是一种，只有C中生成物只有一种，那么C反应为化合反应。
3．（2022八下·临海月考）暖宝宝贴(主要成分为铁粉)的热量来源于铁粉的缓慢氧化，如图为小柯设计的测定空气中氧气含量的装置，下列说法正确的是（ ）
A．若装置漏气，会使测量结果偏大
B．若铁粉太少，会使测量结果偏小
C．在温度计示数升高到最高值时，才能打开止水夹
D．实验结束后，量筒内的液面降至约80 mL刻度线
【答案】B
【解析】根据图片分析该装置测定空气中氧气含量的原理，据此对各个选项进行分析判断。
【解答】根据图片可知，暖宝贴缓慢氧化时消耗其中的氧气，并放出热量。当反应结束且恢复到室温时，打开止水夹，由于集气瓶内气压减小，因此量筒内的水被压入集气瓶内，直至内外气压相同为止。此时量筒内减少水的体积就是瓶内氧气的体积，最后与瓶子的容积作比得到空气中氧气的体积分数。
A.若装置漏气，则外面的空气会进入瓶内，从而使瓶内气压增大，进入瓶内水的体积变小，即测量结果偏小，故A错误；
B.若铁粉太少，那么集气瓶中氧气不能被完全消耗，即测量结果会偏小，故B正确；
C.温度计升高到最高值时，此时反应刚好结束，需要等瓶内温度恢复到室温才行，故C错误；
D.集气瓶内氧气的体积为：200mL×20%=40mL，则量筒内水的体积的减小量为40mL，那么液面对准刻度：100mL-40mL=60mL，故D错误。
4．（2022八下·丽水期末）向a、b两试管中加入等体积、等质量分数的过氧化氢溶液，a试管中加有少量二氧化锰固体。下列关于两试管产生氧气的质量与反应时间的关系图正确的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】根据催化剂的性质和作用分析判断。
【解答】生成氧气的质量由过氧化氢溶液的质量决定，因为a、b两个试管中溶液的体积和质量分数相同，那么生成氧气的质量是相同的。催化剂只会加快生成氧气的速度，而不会改变生成物的种类和质量大小，因此a试管生成氧气的速度大于b试管。
5．（2022八下·婺城期末）将质量相等的两份药品a和b（其中a为纯净的氯酸钾，b为氯酸钾与少量二氧化锰的混合物）分别放在酒精灯上均匀加热，收集到氧气的总量随加热时间变化的函数图象正确的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】催化剂能够改变反应速率，反应前后质量和化学性质都不变。
【解答】氯酸钾受热分解生成氯化钾和氧气，因此需要加热一段时间后产生氧气。利用催化剂时反应速率较快，则b反应速率比a快；由于a中氯酸钾的质量小于b中氯酸钾的质量，因此最终a产生氧气比b多，故C正确，而A、B、D错误。
6.（2019八下·台州期末）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
【答案】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。
7.（2021·温州模拟）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
【答案】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。
8．（2021八下·杭州月考）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
【答案】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。
9．（2022八下·婺城期末）在一个密闭容器中，有a、b、c、d四种物质，反应前各物质的质量关系如图刻度纸所示（例如：a的质量为5g，d的质量为2g）。在一定条件下发生反应，反应结束后，再次测得各物质的质量变化，并通过刻度的移动来表示，且记录在同一张刻度纸上：刻度线Ⅰ向右移动9格；刻度线Ⅱ向左移动8格；刻度线Ⅲ向左移动8格。请回答：
（1）该反应的类型是 。
（2）a、b变化的质量比为 。
【答案】（1）分解反应 （2）9：17
【解析】（1）根据反应物和生成物的种类和种数，确定反应的基本类型。
（2）根据图像数据计算a、b变化的质量之比。
【解答】由图可知，开始时，a=5g、b=22g-5g=17g、c=28g-22g=6g、d=30g-28g=2g。反应后，刻度线Ⅰ向右移动9格，刻度线Ⅱ向左移动8格，刻度线Ⅲ向左移动8格，故a=5g+9g=14g、b=22g-14g-8g=0g、c=28g-8g-14g=6g、d=2g+8g=10g，故反应后，a质量增加，是生成物；b质量减小，是反应物；c质量不变，可能是催化剂，也可能是不参与反应的杂质；d质量增加，是生成物。
（1）a、d是生成物，b是反应物，该反应符合“一变多”的特点，则该反应属于分解反应；
（2）a、b变化的质量比为：(14g-5g)：(17g-0g)=9：17。
10．（2022八下·浦江期末）如图是实验室加热高锰酸钾制氧气常用的气体收集装置，据图回答下列问题。
（1）图甲装置收集氧气，操作的正确顺序为 （填编号）
①当气泡连续均匀地冒出时，将导管伸入集气瓶口
②将装满水的集气瓶倒置在水槽中
③当气体收集满时，用毛玻璃片盖上瓶口，将集气瓶移出水面放置
④熄灭酒精灯 ⑤导管移出水面
（2）若用乙装置进行排空气法收集氧气，气体应从 （填“a”或“b”）端通入。
【答案】（1）②①③⑤④ （2）b
【解析】（1）根据实验室利用高锰酸钾制取氧气的实验分析解答；（2）根据排空气法收集氧气的原理解答。
【解答】（1）图甲装置收集氧气，操作的正确顺序为：
②将装满水的集气瓶倒置在水槽中；
①当气泡连续均匀地冒出时，将导管伸入集气瓶口；
③当气体收集满时，用毛玻璃片盖上瓶口，将集气瓶移出水面放置 ；
⑤导管移出水面；
④熄灭酒精灯。
即正确顺序为：②①③⑤④。
（2）氧气的密度大于空气，进入集气瓶后会沉积在瓶底，因此氧气应该从长导管b进入，而空气从短导管a排出。
11．（2021八下·仙居期末）小嘉用H2O2溶液制取氧气时，在烧瓶中加入50毫升水及0.5克MnO2，再往分液漏斗中加入30毫升15%的H2O2溶液。为什么要加入50毫升水呢？查阅资料发现：在不加入水时，若注入H2O2溶液速度过快，反应会过于剧烈而引发事故。
[提出问题]水是如何减缓该反应速度的呢？
[建立假设]水可以降低H2O2溶液浓度，从而减缓反应速度
[实验方案]他利用如图装置，在相同条件下，分别用30毫升的1%、3%和7%的H2O2溶液进行实验，观察并比较。
[实验结论]加水降低了H2O2溶液的浓度，使反应速度变慢。
[交流反思]
（1）为了更好地比较反应的快慢，在三次实验中滴加等量H2O2溶液时，需控制 相同。
（2）判断产生氧气的速度时，可以通过观察产生气泡的快慢，还可以比较 。
（3）为了探究H2O2溶液分解快慢还与哪些因素有关，他又利用如图装置，用3%的H2O2溶液分别在0°C、20℃和60℃的条件下进行实验。进行该实验所基于的假设是 。
【答案】（1）速度（或时间）
（2）相同时间内收集的氧气体积（或收集相同体积氧气所需的时间或量筒内液面下降的快慢） [继续探究]
（3）H2O2溶液分解快慢可能与温度有关。
【解析】（1）实验中滴加H2O2溶液的速度越大，化学反应的速度越大，即滴入溶液的速度也会影响反应的快慢，根据控制变量法的要求解答。
（2）生成氧气的速度，与氧气的体积和时间有关，可以利用控制时间相同比较氧气体积或氧气体积相同比较时间的方法比较即可；
（3）H2O2溶液的浓度相同但是温度不同，肯定小嘉认为H2O2溶液的分解快慢与溶液的温度有关，据此分析解答。
【解答】（1）为了更好比较反应的快慢，在三次实验中滴加等量H2O2溶液时，需控制速度（或时间）相同。
（2）判断产生氧气的速度时，可以通过观察产生气泡的快慢，还可以比较相同时间内收集的氧气体积（或收集相同体积氧气所需的时间或量筒内液面下降的快慢）。
（3）为了探究H2O2溶液分解快慢还与哪些因素有关，他又利用如图装置，用3%的H2O2溶液分别在0°C、20℃和60℃的条件下进行实验。进行该实验所基于的假设是：H2O2溶液分解快慢可能与温度有关。
12．（2022八下·丽水期末）某研究小组以过氧化氢溶液为原料，探究制取氧气的适宜催化剂。实验方案如下：在锥形瓶中加入20毫升5%H2O2溶液，分别取等质量的重铬酸钾(K2Cr2O7)、氧化铜(CuO)、氧化铁(Fe2O3)三种物质作为催化剂，采用如图甲装置进行实验，记录锥形瓶内压强随时间变化的曲线，如图乙。
（1）本实验可以通过观察 判断过氧化氢分 解的快慢；
（2）为证明氧化铜是催化剂，反应结束后收集、过滤、烘干得到黑色固体，除了检验其化学性质是否变化，还需要进行的实验是 ；
（3）用重铬酸钾进行实验时，在60秒左右压强瞬间回落，其原因是 。
【答案】（1）锥形瓶内气压的变化
（2）用天平测量氧化铜反应前后的质量大小
（3）锥形瓶内气压太大，将橡皮塞推出，从而使瓶内气压降低。
【解析】（1）锥形瓶内是封闭的，则生成氧气的质量越大，里面气体的压强越大；
（2）在反应前后，催化剂的质量和化学性质保持不变。
（3）根据乙图可知，重铬酸钾进行实验时生成氧气的速度很快，锥形瓶内气压增长很快。当气压达到一定程度时，瓶塞被推出，从而时锥形瓶内气压迅速降低到与外界大气压强相同。
【解答】（1）本实验可以通过观察锥形瓶内气压的变化判断过氧化氢分 解的快慢；
（2）为证明氧化铜是催化剂，反应结束后收集、过滤、烘干得到黑色固体，除了检验其化学性质是否变化，还需要进行的实验是：用天平测量氧化铜反应前后的质量大小。
（3）用重铬酸钾进行实验时，在60秒左右压强瞬间回落，其原因是：锥形瓶内气压太大，将橡皮塞推出，从而使瓶内气压降低。
13．（2022八下·杭州期末）小应为了比较3种催化剂对分解H2O2催化作用的强弱，进行了如下实验：
①选用海藻酸钠制成大小相同的微球90粒(在本实验中不参与反应，忽略温度对其体积的影响)作为催化剂支架，按下表所示负载等量催化剂；
组别 a b c
海藻酸钠微球/粒 30 30 30
催化剂 MnO2 CuO Fe2O3
②连接如图甲所示装置3套，注射器内盛入5%的H2O2溶液20mL；将不同组别的30粒海藻酸钠微球分别放入3套装置的锥形瓶中：
③推动每套装置的注射器活塞，向锥形瓶中注入5%的H2O2溶液20mL；待全部注入后，用压强传感器采集200s内压强数据。
已知：H2O2分解反应为放热反应，不同组别锥形瓶内压强数据如图乙所示。回答问题：
（1）请写出以MnO2为催化剂分解过氧化氢的化学方程式 。
（2）上述实验可通过比较 ，判断3种催化剂对分解H2O2的催化作用的强弱。根据图乙信息可知，前50s内，3种催化剂中， 对分解H2O2的催化作用最弱。
（3）a组在60s左右时压强突然恢复至常压，最可能的原因是瓶内气压过大导致 。
【答案】（1）
（2）锥形瓶内气压增长速度；Fe2O3
（3）瓶塞跳出
【解析】（1）确定反应物、反应条件和生成物，据此写出反应的化学方程式；
（2）反应中锥形瓶内气压增长越快，说明氧气的生成速度越快，即过氧化氢的分解速度越快。根据图乙分析解答；
（3）当锥形瓶内气压过大时，瓶塞被冲出，里面的气压迅速减小到与外界大气压强相同。
【解答】（1）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解，生成水和氧气，则反应的方程式为：
；
（2）上述实验可通过比较锥形瓶内气压增长速度，判断3种催化剂对分解H2O2的催化作用的强弱。根据图乙信息可知，前50s内，3种催化剂中，加入氧化铁的瓶内气压增幅最小，则 Fe2O3 对分解H2O2的催化作用最弱。
（3）a组在60s左右时压强突然恢复至常压，最可能的原因是瓶内气压过大导致瓶塞跳出。
14．（2022八下·仙居期末）为测定空气中氧气的含量，某兴趣小组设计了如图装置进行实验。装置是由注射器、硬质玻璃管和干瘪气球组成的密闭系统，其中注射器中存有15mL空气，玻璃管的容积是40mL。(铜粉能与氧气发生反应，生成氧化铜固体)
（1）连接好装置后，需要先检查 ，再加入足量铜粉。
（2）实验过程中需要来回缓慢推拉注射器，其目的是 。
（3）待反应结束后，停止加热，冷却至室温，挤出气球内的气体，发现注射器中的气体体积约为4mL，根据实验数据，计算空气中氧气的体积分数约为 。
【答案】（1）装置气密性
（2）使氧气与铜充分反应，将装置中的氧气耗尽
（3）20%
【解析】（1）只要有气体生成的装置，在实验前都要检查装置的气密性；
（2）根据图片可知，注射器和玻璃管内会残留部分氧气，通过注射器活塞的推动，可以使氧气与铜充分反应，从而减小测量误差。
（3）注射器内减少的空气体积就是整个装置内氧气的体积，而注射器的容积和玻璃管的容积之和就是空气的体积，最后作比即可。
【解答】（1）连接好装置后，需要先检查装置气密性，再加入足量铜粉。
（2）实验过程中需要来回缓慢推拉注射器，其目的是：使氧气与铜充分反应，将装置中的氧气耗尽，
（3）消耗氧气的体积：15mL-4mL=11mL；
空气的总体积：15mL+40mL=55mL；
则空气中氧气的体积分数为：。
15．（2022八下·杭州期末）小应对“测定空气中氧气含量”的实验进行了改进：将数显设备、气体压强传感器和空气中氧气含量测量装置如图甲连接。装置气密性良好，调节右边敞口容器和集气瓶里的水面相平，此时集气瓶内气体的体积为V1。关闭活塞，点燃燃烧匙内的红磷，立即塞紧瓶塞，待火焰熄灭后一段时间，在t3时打开活塞，观察到集气瓶中的水位上升。待集气瓶内的水面不再上升时，集气瓶内的气体体积为V2，然后向右边容器内加入一定量的水至两边水面再次相平，此时集气瓶内的气体体积为V3。在点燃红磷至打开活塞这一过程中，观察到数显设备显示集气瓶内的气体压强变化如乙图所示。
（1）写出红磷在空气中燃烧的化学方程式 。
（2）基于数显设备显示，在t1时因为温度升高导致的气压变化量 (选填“大于”、“等于”或“小于”)氧气量减少导致的气压变化量。
（3）基于数显设备显示，在t2到t3期间的瓶内气压小于标准大气压的原因是 。（4）若实验测得空气中氧气的体积分数小于1/5，原因可能是 (写出一条即可)。
【答案】（1）
（2）大于
（3）集气瓶内的氧气被消耗
（4）红磷的数量较少或装置漏气
【解析】（1）确定反应物、反应条件和生成物，据此写出反应的化学方程式；
（2）根据t1时刻时集气瓶内的气压变化情况解答；
（3）根据集气瓶内的氧气被消耗分析解答；
（4）如果红磷的数量较少，那么集气瓶中的氧气不能被完全消耗，则会导致测出的氧气体积偏小。如果实验过程中装置漏气，导致外面的空气进入，也会使测定氧气的体积偏小，据此解答。
【解答】（1）红磷在空气中点燃，与氧气反应，生成五氧化二磷，则反应的方程式为：
；
（2）根据图乙可知，t1时刻集气瓶内的气压是升高的，则：在t1时因为温度升高导致的气压变化量大于氧气量减少导致的气压变化量。
（3）基于数显设备显示，在t2到t3期间的瓶内气压小于标准大气压的原因是：集气瓶内的氧气被消耗了。
（4）若实验测得空气中氧气的体积分数小于1/5，原因可能是：红磷的数量较少或装置漏气。
16．（2022八下·滨江期末）小滨设计如图所示的实验装置，同时完成燃烧条件的探究和空气中氧气含量的测定。装置中注射器的活塞与内壁间摩擦忽略不计。实验操作步骤如下：
①检查装置的气密性；
②将盛有足量白磷的燃烧匙放入空集气瓶中，塞进塞子，白磷不能燃烧；
③打开集气瓶塞子，往瓶中倒满80℃的热水，并塞紧塞子，白磷仍然不能燃烧；
④打开K1和K2，用注射器从b管抽水，当集气瓶中液面刚低于燃烧匙底部时，立即同时关闭K1和K2，发现集气瓶中白磷燃烧，此时读出注射器中的水量为V1 ；
⑤待整个装置冷却至室温时，打开K2，发现注射器中的水剩余V2。
回答下列问题：
（1）结合步骤③④可知，白磷燃烧需要的条件是 。
（2）该实验测得空气中氧气的含量为 (用V1、V2来表示)。
（3）小滨多次重复上述实验，测得空气中氧气的体积分数远大于21%，同学们帮助分析，认为实验步骤⑤不严谨，原因可能是 。
【答案】（1）需要氧气
（2）
（3）80℃的热水冷却至室温时体积缩小，导致测定的氧气体积偏大，从而导致测得空气中氧气的体积分数远大于21%
【解析】（1）可燃物燃烧条件：与氧气接触，温度达到着火点，比较步骤③④中哪个因素不同即可；
（2）磷燃烧能够消耗空气中的氧气，氧气消耗后，容器中的气压减小，在外界大气压作用下，水进入容器，进入容器中的水的体积即为容器中空气中的氧气体积，进一步可以计算出空气中氧气的含量。
（3）集气瓶内热水的温度为80℃，当温度达到室温时，它们的体积缩小，从而导致测出氧气的体积偏大，据此分析解答。
【解答】（1）步骤3中的白磷没有与氧气接触，所以没有燃烧；步骤4中的白磷与氧气接触，发生了燃烧。结合步骤3、4可知，白磷燃烧需要的条件是需要氧气。
（2）此时读出注射器中水量为V1mL，说明集气瓶中的空气体积是V1mL，
发现注射器中的水剩余V2mL，
则集气瓶中氧气体积：V1mL-V2mL，
该实验测得空气中氧气的含量为：。
（3）小明多次重复上述实验，测得空气中氧气的体积分数远小于21%，原因是：80℃的热水冷却至室温时体积缩小，导致测定的氧气体积偏大，从而导致测得空气中氧气的体积分数远大于21% 。
17．（2022八下·婺城期末）科学兴趣小组同学在月饼包装袋中发现了脱氧剂，于是对“测定空气中氧气含量”的实验进行了改进，利用食品脱氧剂中的铁粉与氧气缓慢氧化消耗氧气，如图甲。实验步骤如下：①检查装置气密性；②用排水法测出锥形瓶的体积V1；③在量筒中加入V2的红墨水，将导管的一端浸入量筒液面以下；④将食品脱氧剂平铺在拱型支架上，放入锥形瓶中，并迅速塞紧塞子，使瓶中导管末端伸入锥形瓶底部；⑤数小时后，待量筒液面不再下降，运用正确的方法，读出量筒读数为V3；⑥计算空气中氧气的体积分数。
（1）步骤①中，检查装置气密性的具体方法是 。（2）该兴趣小组测得的空气中氧气体积分数可用题目中的字母表示为 （拱型支架和导管体积忽略不计）。
（3）图乙为教材上“测量空气中氧气含量”的实验，该实验需要用到止水夹，而图甲实验一般不需要止水夹，其原因是 。
【答案】（1）将导管的一端浸入水中，微热锥形瓶，导管口有气泡冒出，说明装置气密性良好
（2）
（3）图乙中红磷燃烧放热，集气瓶内气压变大，不用止水夹气体会从烧杯内导管口逸出；图甲中铁粉缓慢氧化常温反应，气体不逸出
【解析】（1）根据装置气密性检验方法进行分析；
（2）根据流进锥形瓶水的体积等于氧气的体积进行分析；
（3）根据两实验的反应原理不同进行分析。
【解答】（1）该装置气密性检验方法是：将导管的一端浸入水中，微热锥形瓶，导管口有气泡冒出，说明装置气密性良好；
（2）铁粉缓慢氧化消耗氧气，装置内气压减小，流入水的体积就是氧气的体积，即为：V2-V3，
锥形瓶内空气的体积为：V1，
则氧气的体积分数为：。
（3）图乙中反应的原理是：红磷燃烧消耗氧气，冷却到室温后与外界大气压产生压差，水流入集气瓶。但由于红磷燃烧放热，集气瓶内气压变大，不用止水夹气体会从烧杯内导管口逸出；图甲中铁粉缓慢氧化，反应在常温下进行，气体不会逸出，不需要止水夹。
18．（2022八下·柯桥期末）如图1是“空气中氧气体积分数测定”实验的改进装置。主要操作是：在实际容积为150mL的集气瓶里，先装进50mL的水，再按图1连好仪器，按下热的玻璃棒，白磷立即被点燃。(白磷40℃即燃烧，燃烧产物与红磷相同)
（1）白磷从燃烧到熄灭冷却的过程中，瓶内水面的变化是 ；若实验成功，最终集气瓶中水的体积约为 mL；
（2）集气瓶里预先装进的50mL水，在实验过程中起到哪些作用？ (填写序号)
A．加快集气瓶内气体冷却 B．液封导气管末端以防气体逸出 C．吸收五氧化二磷
（3）图2是另一实验小组设计的两套测定空气中氧气含量的实验装置，其不同在于气球的位置。请你判断哪个更合理，并说明理由。(已知2铜和氧气在加热的条件下反应生成氧化铜固体)
【答案】（1）先下降后上升；70
（2）A；B；C
（3）15%；装置二，装置二中的气球在玻璃管的后部，更易让空气流通，氧气与铜能充分反应
【解析】（1）白磷燃烧生成五氧化二磷，消耗氧气，放出热量，据此分析集气瓶内的气压变化，进而确定瓶内水面的高度变化即可。用集气瓶的容积减去水的体积得到空气的体积，用空气的体积×氧气的体积分数得到氧气的体积，也就是进入集气瓶内水的体积，最后再与原来瓶内水的体积相加即可。
（2）根据实验过程，分析集气瓶内水在实验过程中的用途即可；
（3）从两种装置的区别来分析。
【解答】（1）白磷从燃烧到熄灭冷却的过程中，瓶内的压强先增大，后又降低，因此瓶内水面的变化是先下降，后上升；由于空气中氧气约占空气体积的五分之一，容积为150mL的集气瓶里，先装进50mL的水，所以空气体积是100mL，所以氧气占着20mL，所以最后集气瓶中水的体积约为50mL+20mL=70mL；
（2）集气瓶内预先装入适量的水，使白磷燃烧时集气瓶内气压不会过度增大，不至于使集气瓶中气体受热膨胀而逸出。同时还可以加快集气瓶冷却，缓冲集气瓶内气压的骤然升高，故选ABC。
（3）装置二与装置一装置比较，装置二中的气球在玻璃管的后部，更易让空气流通，氧气与铜能充分反应。
19．（2022八下·温州期末）小明发现实验室中部分双氧水保存过程中会因自行分解而失效，为探究双氧水自行分解的影响因素，小明利用图甲所示装置进行了30分钟的实验，并将所得数据记录在表格中。
组别 温度(℃) 双氧水分解生成氧气的体积(升)
5% 10% 15% 20% 25% 30%
1 20 0 2 4 7 13 21
2 30 1 5 18 39 75 110
（1）实验前应检查发生装置的气密性，具体操作是： 。（2）小明的实验，所基于的假设是 。
（3）资料显示，某些化合物对双氧水分解有一定的影响。于是小明用双氧水、氯化铜、氯化锌在相同条件下进行实验，测得双氧水的浓度变化如图乙所示，小明据此提出加入少量氯化锌以减缓双氧水分解的保存方案，你认为此方案是否合理，并说明理由.
【答案】（1）关闭分液漏斗的活塞，打开止水夹，用手捂住锥形瓶，若导管口有气泡冒出，则气密性良好。(关闭止水夹，分液漏斗中加水后打开活塞，部分水滴下后，分液漏斗中形成稳定水柱)
（2）双氧水自行分解可能和温度和双氧水溶液质量分数有关。
（3）理由充分支持观点即可
示例：合理，加入少量氯化锌可有效减缓双氧水的分解
不合理，加入氯化锌，对双氧水浓度变化影响不大，但引入了其它杂质
【解析】（1）根据检查装置气密性的方法解答；
（2）根据表格数据分析其中变化的因素即可；
（3）根据图像，结合自己对催化剂的认识分析解答。
【解答】（1）实验前应检查发生装置的气密性，具体操作是：关闭分液漏斗的活塞，打开止水夹，用手捂住锥形瓶，若导管口有气泡冒出，则气密性良好。(关闭止水夹，分液漏斗中加水后打开活塞，部分水滴下后，分液漏斗中形成稳定水柱)。
（2）根据表格可知，其中变化的因素为双氧水溶液的浓度和溶液的温度，因此基于的假设为：双氧水自行分解可能和温度和双氧水溶液质量分数有关。
（3）①我认为合理，理由是：加入少量氯化锌可有效减缓双氧水的分解；
②我认为不合理，理由是：加入氯化锌，对双氧水浓度变化影响不大，但引入了其它杂质。
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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第1节 空气与氧气
考点一、空气中氧气含量的测定
(1)测定原理：在一个密闭容器中，用一种足量的易燃物质(如红磷或白磷)与容器中的氧气反应，生成一种固体，使密闭容器内压强减小。在大气压的作用下，水被压入密团容器中，被压入的水的体积，即为空气中氧气的体积。
(2)实验装置
(3)实验步骤(易燃物质以红磷为例，下同)
①先在集气瓶内加入少量水，将集气瓶内水面上的容积分成五等份并做上记号。
②连接装置，并检查装置的气密性。
③用止水夹夹紧橡皮管，点燃红磷，迅速伸入集气瓶内，塞紧橡皮塞。
④待红磷熄灭并冷却至室温后，振荡集气瓶，打开止水夹。
(4)实验现象：红磷剧烈燃烧，放出大量的热，有大量白烟产生；待集气瓶冷却后，打开止水夹，水经导管进入集气瓶，消耗的气体跟剩下的气体的体积比约为1:4。
(5)实验结论：空气中氧气的体积约占空气总体积的1/5。
(6)反应的文字表达式：磷+氧气 点燃 五氧化二磷
(7)实验注意事项
①在实验前，导管应预先注满水，否则在燃烧完毕，装置冷却后打开止水夹时，进入的水会有一部分留在导管中，使得进入集气瓶内水的体积减少，导致测量结果偏小。
②实验过程中要确保装置的气密性良好。如果气密性不好，当集气瓶内氧气耗尽时，瓶内压强减小，瓶外空气会进入集气瓶内，导致进入水的体积减少，测得氧气的体积分数偏小。
③实验过程中红磷应过量，燃烧时才能完全消耗掉瓶内空气中的氧气。如果红磷的量不足，则不能把集气瓶内空气中的氧气完全反应掉，导致测得空气中氧气的体积分数偏小。
④实验结束后 ，待装置冷却至室温后才能打开止水夹，否则会因为集气瓶内气体温度较高，气体压强较大，从烧杯进入集气瓶中的水的体积减少，导致测量结果偏小。
⑤可用来反应的物质必须是易与氧气反应而不与空气中其他气体反应，且没有气体生成的物质。不能采用硫、木炭、铁丝等物质代替红磷完成空气中氧气含量测定的实验。硫和木炭燃烧后的生成物分别为二氧化硫和二氧化碳，均为气体，这些气体的体积会弥补反应所消耗的氧气的体积，导致测量结果不准确；而铁丝在空气中难以燃烧，瓶内空气体积几乎不会变化，因而集气瓶内的水面几乎不上升。
【能力拓展】
改进教材实验的弱点，使实验结果更精确，使实验更环保：
如这些装置，图①可以通过凸透镜聚光点燃集气瓶内的白磷，避免空气污染；图②～⑥都是在装置内点燃红磷或白磷，且容器有精确的刻度，能更精确测得空气中氧气的体积。(注：图⑥中，金属梯由不活泼金属丝制成，在凸起的部分放上小块白磷，依靠凸透镜聚光加热使得白磷从下到上依次燃烧，该方法相对大块白磷的优点是缓慢燃烧，能充分消耗试管内的氧气)
实验结果 原因分析
测得氧气减少的体积小于1/5 装置漏气
红磷量不足
未冷却至室温就打开止水夹
测得氧气减少的体积大于1/5 点燃红磷后，塞紧瓶塞太慢
实验开始时，没有夹成没夹紧止水夹
典例1：（2022八下·诸暨期末）小敏用图甲装置测定空气中氧气含量。
（1）红磷点燃后立即伸入瓶中并塞紧瓶塞，此时能观察到的现象是 。
（2）火焰熄灭后振荡集气瓶，等装置冷却至室温，打开止水夹，烧杯内的部分水通过导管进入集气瓶，集气瓶中消耗的氧气体积可用 表示。
（3）小敏将装置改成图乙所示，点燃红磷前先塞紧瓶塞，再用电热棒给红磷加热。请分析改进后的优势： 。
变式1：（2022八下·温州期末）小明利用如图实验测定空气中氧气的体积分数，下列操作中不会造成测量结果偏小的是（ ）
A．燃烧匙中的红磷不足
B．红磷熄灭时瓶内还有氧气剩余
C．点燃红磷后塞紧瓶塞时瓶内有部分气体逸出
D．红磷熄灭后未冷却至室温便立即打开止水夹读数
变式2：（2021八下·丽水期末）为探究空气中氧气的体积分数，小科同学设计了如图所示的装置，容器A．B间用一软管相连。
①往敞口容器A中加水，使容器B的液面至15厘米处：
②将过量的白磷平铺在电热板上，盖紧容器B使其密封：
③通电加热，充分反应后，冷却到原来的温度；
④调节A的高度使容器A、B中的液面相平，记录液面刻度。
（1）写出容器B中发生反应的化学方程式 ；
（2）实验结束时，装置B中的液面最接近的刻度是 厘米。
变式3：（2022八下·丽水期末）某科学兴趣小组对“测定空气中氧气含量”的实验进行了改进：
①按图甲所示组装仪器，检查装置气密性后，调节右边敞口容器和集气瓶的水面相平，此时集气瓶内气体的体积为V1；
②关闭活塞，点燃燃烧匙内的红磷，立即塞紧瓶塞，火焰熄灭后，冷却至室温，打开活塞，观察到集气瓶中的水面上升。待水面不再上升时，集气瓶内的气体体积为V2；
③向敞口容器内加入一定量的水至两边水面再次相平，此时集气瓶内的气体体积为V3。
整个实验过程中，压强传感器测得的压强随时间的变化关系如图乙。请回答：
（1）点燃燃烧匙内紅磷，立即塞紧瓶塞，观察到红磷剧烈燃烧，产生 并放出热量；
（2）根据图乙中压强变化曲线，de段压强增大对应的操作是 ；
（3）根据上述实验结果，集气瓶中氧气体积分数的表达式为 。(用字母表示)
考点二、氧气的性质
（一）氧气的物理性质
(1)颜色和气味:通常状况下为无色、无味的气体。
(2)密度:比空气密度略大(标准状况下氧气的密度为1.429克1升，而空气的密度为1.293克1升)。
(3)溶解性: 不易溶解于水(常温下1升水中大约能溶解30毫升的氧气，这些氧气是水生生物得以生存的必要条件之一)。
(4)氧气的三态变化:氧气 -183℃（101千帕） 淡蓝色液体 -218℃（101千帕） 蓝色雪花状固体
【说明】
(1)观察氧气的颜色时，可以在集气瓶后放上一张白纸，这样便于显示氧气是一种没有颜色的气体。
(2)闻气味的正确方法:用手轻轻地在瓶口扇动，使极少量氧气飘进鼻孔，闻一闻氧气的气味，发现氧气是一种没有气味的气体。
（二）氧气的化学性质
一些物质与氧气发生化学反应的现象、反应表达式及注意事项如下所示:
物质(颜色、状态) 反应现象 反应表达式 注意事项
木炭(灰黑色固体) ①在空气中持续红热②在氧气中发出白光，放出热量④生成气体使澄清石灰水变浑浊 碳+氧气 点燃 二氧化碳C O2 CO2 盛有灰黑色木炭的燃烧匙应由上而下慢慢伸入瓶中
硫(淡黄色固体) ①在空气中发出淡蓝色火焰②在氧气中发出蓝紫色火焰③放出热量④生成有刺激性气味的气体 硫+氧气 点燃 二氧化硫S O2 SO2 ①硫的用量不能过多②瓶内装少量水，目的是吸收生成的二氧化硫，防止对空气造成污染
红磷(红色固体) ①有浓厚的白烟②放出热量③在氧气中发出白光 磷+氧气 点燃 五氧化二磷P O2 P2O5 此反应生成是P2O5固体小颗粒，现象描述为白烟，而不是白雾(指小液滴)
光亮铁丝(银白色固体) 在空气中持续红热；在氧气中燃烧①剧烈燃烧 ②火星四射③放出大量的热④生成黑色固体 铁+氧气 点燃 氧化三铁Fe O2 Fe2O3 预先在瓶底留少量水或铺一层细沙的目的是防止高温熔融的溅落物炸裂集气瓶瓶底
在化学反应中原子发生了重新组合，生成物中的原子组合形式与反应物中不同
（三）氧化物
(1)定义:由两种元素组成，其中一种元素是氧元素的化合物。
(2)常见的氧化物:水(H2O)、二氧化碳(CO2)、二氧化硫(SO2)和五氧化二磷(P205)等。
(3)氧化物的一般分类:金属氧化物(另一种组成元素为金属元素的氧化物，如FeO、CuO、CaO和Al2O3等)和非金属氧化物(另一种组成元素为非金属元素的氧化物，如H2O、SiO2、CO和P2O5等)。
注意：
①含有两种元素，其中一种元素为氧元素的物质不一定都是氧化物，如在密闭容器内含有氧气和金属铜的混合物就不属于氧化物。
②含氧化合物指的是含氧元素的化合物，但不一定就是氧化物；而氧化物一定属于含氧化合物。如二氧化硫是氧化物，也是含氧化合物；氯酸钾(KClO3)是含氧化合物，含3有三种元素，但不是氧化物。
【能力拓展】
1.氧气具有帮助其他可燃物燃烧的化学性质(具有助燃性)，但氧气本身不能燃烧(不具有可燃性)。
2.铁丝燃烧实验时：将铁丝盘成螺旋状可以增大铁丝的受热面积，有利于铁丝持续燃烧。铁丝下端系一根火柴，可以利用火柴燃烧放出的热量使铁丝的温度升高，引燃铁丝。点燃火柴后，要待火柴快燃尽时，再插入充满氧气的集气瓶中，以免火柴燃烧消耗氧气过多而使现象不明显。
典例1：（2022八下·杭州期末）下列有关物质燃烧时观察到的现象的叙述中，正确的是( )
A．硫在氧气中燃烧，发出淡蓝色火焰，生成有刺激性气味的气体
B．木炭在氧气中燃烧，发出白光，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体
C．红磷在氧气中燃烧，放出大量热，产生大量白雾
D．铁丝在氧气中燃烧，火星四射，生成四氧化三铁
变式1：如图所示装置，有洗气、储气等用途，在医院给病人输氧气时，也利用了类似的装置，并在装置中盛放大约半瓶蒸馏水。以下说法正确的是（ ）
A.b导管连接供给氧气的钢瓶 B.a导管连接病人吸氧气的塑胶管
C.该装置可用来观察是否有氧气输出 D.该装置不能用来观察输出氧气的速度
变式2：下列关于实验现象的描述，正确的是 （ ）
A.红磷在空气中燃烧产生白色的烟雾 B.铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁
C.木炭在氧气中燃烧生成黑色固体 D.硫在氧气中燃烧发出蓝紫色的火焰
变式3：（2021八下·长兴期末）下列关于物质的燃烧现象描述正确的是（ ）
A．铝箔在氧气中燃烧发出耀眼的白光，生成白色固体物质
B．硫在氧气中燃烧发出淡蓝色火焰，生成有刺激性气味的气体
C．磷在氧气中剧烈燃烧放出热量，产生大量的白色烟雾
D．铁在氧气中燃烧火星四射，生成红褐色固体物质
考点三、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 氯酸钾 二氧化锰，加热 氯化钾+氧气
KMnO4 K2MnO4 MnO2 O2 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。
典例1：（2022八下·南浔期末）某校科学兴趣小组的同学利用如图所示的装置进行实验。
（1）实验目的：
①用高锰酸钾制取一瓶氧气；
②粗略测定加热一定质量的高锰酸钾所收集到的氧气体积。
反应原理：加热高锰酸钾制取氧气，其化学反应方程式为_ 。
（2）装置连接：为达到实验目的②，各装置的正确连接顺序是(填接口的字母)：a → →d。
（3）问题分析：实验过程中发现瓶中的水变红了，原因是_
变式1：（2022八下·柯桥期末）实验室若直接用30%的过氧化氢制取氧气，反应速率太快。为获得平稳的气流，下列装置能实现的是( )
A． B． C． D．
变式2：（2021八下·上虞期末）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）
变式3：（2022八下·仙居期末）在学习了氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气后，小明查阅资料发现除了二氧化锰外，氧化铜、氧化铁也可以作为氯酸钾分解的催化剂。这三种物质中，哪种物质对氯酸钾分解的催化效果最好 小明用如图甲装置，以及实验所需药品和器材进行实验。
（1）请你补充完成以下实验步骤：
①检查装置的气密性；
②取三支相同的试管，各加入相同质量的氯酸钾；
③ ；
④ ；
⑤重复多次实验；
⑥比较数据，得出结论。
（2）实验结果发现二氧化锰对氯酸钾分解的催化效果比氧化铁要好，图乙为氯酸钾和氧化铁混合物制取氧气时，生成氧气质量随反应时间变化的图像。小妍同学画出下列等质量的氯酸钾和二氧化锰混合物制取氧气时，生成氧气质量随反应时间变化的图像。你认为正确的是 。
考点四、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，它属于化学反应基本类型之一。
(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。
典例1：（2021八下·丽水期末）分类是学习科学的重要方法，下列反应与CO2+H2O=H2CO3化学反应类型相同的是( )
A．2H2+O2 2H2O B．CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
C．2H2O2 2H2O+O2↑ D．2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑
变式1：下列反应中既不属于分解反应，也不属于化合反应的是( )
A．氧化汞 汞+氧气 B．石蜡+氧气 水+二氧化碳
C．碳+氧气 二氧化碳 D．磷+氧气 五氧化二磷
变式2：（2022八下·南浔期末）氧气是一种化学性质比较活泼的气体，它可以和许多物质发生反应：
（1）上述甲、乙、丙三个反应的相同点是 (多选，填序号)。
A.都是化合反应 B.都是氧化反应
C.生成物都是固体 D.都需要点燃 E.都是非金属与氧气反应
（2）将装置乙改装为如图丁所示装置还可用于测定空气中氧气的体积分数：经测定，集气瓶的容积为250mL，在此实验中，观察到量筒中减少的水的体积为50mL，则空气中氧气的体积分数为 ；在保证整个装置不漏气的前提下，如果未冷却到室温便打开弹簧夹观察量筒内减少的水的体积，则实验结果将 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
1．（2022八下·温岭期末）如图为空气各成分体积分数示意图，则甲代表的是 ( )
A．二氧化碳 B．氧气 C．氮气 D．稀有气体
2．（2022八下·金东期末）下列反应中属于化合反应的是( )
A．H2O+CO CO2+H2 B．H2CO3=H2O+CO2↑
C．2SO2+O2 2SO3 D．Cu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2
3．（2022八下·临海月考）暖宝宝贴(主要成分为铁粉)的热量来源于铁粉的缓慢氧化，如图为小柯设计的测定空气中氧气含量的装置，下列说法正确的是（ ）
A．若装置漏气，会使测量结果偏大
B．若铁粉太少，会使测量结果偏小
C．在温度计示数升高到最高值时，才能打开止水夹
D．实验结束后，量筒内的液面降至约80 mL刻度线
4．（2022八下·丽水期末）向a、b两试管中加入等体积、等质量分数的过氧化氢溶液，a试管中加有少量二氧化锰固体。下列关于两试管产生氧气的质量与反应时间的关系图正确的是（ ）
A． B． C． D．
5．（2022八下·婺城期末）将质量相等的两份药品a和b（其中a为纯净的氯酸钾，b为氯酸钾与少量二氧化锰的混合物）分别放在酒精灯上均匀加热，收集到氧气的总量随加热时间变化的函数图象正确的是（ ）
A． B． C． D．
6.（2019八下·台州期末）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
7.（2021·温州模拟）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
8．（2021八下·杭州月考）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
9．（2022八下·婺城期末）在一个密闭容器中，有a、b、c、d四种物质，反应前各物质的质量关系如图刻度纸所示（例如：a的质量为5g，d的质量为2g）。在一定条件下发生反应，反应结束后，再次测得各物质的质量变化，并通过刻度的移动来表示，且记录在同一张刻度纸上：刻度线Ⅰ向右移动9格；刻度线Ⅱ向左移动8格；刻度线Ⅲ向左移动8格。请回答：
（1）该反应的类型是 。
（2）a、b变化的质量比为 。
10．（2022八下·浦江期末）如图是实验室加热高锰酸钾制氧气常用的气体收集装置，据图回答下列问题。
（1）图甲装置收集氧气，操作的正确顺序为 （填编号）
①当气泡连续均匀地冒出时，将导管伸入集气瓶口
②将装满水的集气瓶倒置在水槽中
③当气体收集满时，用毛玻璃片盖上瓶口，将集气瓶移出水面放置
④熄灭酒精灯 ⑤导管移出水面
（2）若用乙装置进行排空气法收集氧气，气体应从 （填“a”或“b”）端通入。
11．（2021八下·仙居期末）小嘉用H2O2溶液制取氧气时，在烧瓶中加入50毫升水及0.5克MnO2，再往分液漏斗中加入30毫升15%的H2O2溶液。为什么要加入50毫升水呢？查阅资料发现：在不加入水时，若注入H2O2溶液速度过快，反应会过于剧烈而引发事故。
[提出问题]水是如何减缓该反应速度的呢？
[建立假设]水可以降低H2O2溶液浓度，从而减缓反应速度
[实验方案]他利用如图装置，在相同条件下，分别用30毫升的1%、3%和7%的H2O2溶液进行实验，观察并比较。
[实验结论]加水降低了H2O2溶液的浓度，使反应速度变慢。
[交流反思]
（1）为了更好地比较反应的快慢，在三次实验中滴加等量H2O2溶液时，需控制 相同。
（2）判断产生氧气的速度时，可以通过观察产生气泡的快慢，还可以比较 。
（3）为了探究H2O2溶液分解快慢还与哪些因素有关，他又利用如图装置，用3%的H2O2溶液分别在0°C、20℃和60℃的条件下进行实验。进行该实验所基于的假设是 。
12．（2022八下·丽水期末）某研究小组以过氧化氢溶液为原料，探究制取氧气的适宜催化剂。实验方案如下：在锥形瓶中加入20毫升5%H2O2溶液，分别取等质量的重铬酸钾(K2Cr2O7)、氧化铜(CuO)、氧化铁(Fe2O3)三种物质作为催化剂，采用如图甲装置进行实验，记录锥形瓶内压强随时间变化的曲线，如图乙。
（1）本实验可以通过观察 判断过氧化氢分 解的快慢；
（2）为证明氧化铜是催化剂，反应结束后收集、过滤、烘干得到黑色固体，除了检验其化学性质是否变化，还需要进行的实验是 ；
（3）用重铬酸钾进行实验时，在60秒左右压强瞬间回落，其原因是 。
13．（2022八下·杭州期末）小应为了比较3种催化剂对分解H2O2催化作用的强弱，进行了如下实验：
①选用海藻酸钠制成大小相同的微球90粒(在本实验中不参与反应，忽略温度对其体积的影响)作为催化剂支架，按下表所示负载等量催化剂；
组别 a b c
海藻酸钠微球/粒 30 30 30
催化剂 MnO2 CuO Fe2O3
②连接如图甲所示装置3套，注射器内盛入5%的H2O2溶液20mL；将不同组别的30粒海藻酸钠微球分别放入3套装置的锥形瓶中：
③推动每套装置的注射器活塞，向锥形瓶中注入5%的H2O2溶液20mL；待全部注入后，用压强传感器采集200s内压强数据。
已知：H2O2分解反应为放热反应，不同组别锥形瓶内压强数据如图乙所示。回答问题：
（1）请写出以MnO2为催化剂分解过氧化氢的化学方程式 。
（2）上述实验可通过比较 ，判断3种催化剂对分解H2O2的催化作用的强弱。根据图乙信息可知，前50s内，3种催化剂中， 对分解H2O2的催化作用最弱。
（3）a组在60s左右时压强突然恢复至常压，最可能的原因是瓶内气压过大导致 。
14．（2022八下·仙居期末）为测定空气中氧气的含量，某兴趣小组设计了如图装置进行实验。装置是由注射器、硬质玻璃管和干瘪气球组成的密闭系统，其中注射器中存有15mL空气，玻璃管的容积是40mL。(铜粉能与氧气发生反应，生成氧化铜固体)
（1）连接好装置后，需要先检查 ，再加入足量铜粉。
（2）实验过程中需要来回缓慢推拉注射器，其目的是 。
（3）待反应结束后，停止加热，冷却至室温，挤出气球内的气体，发现注射器中的气体体积约为4mL，根据实验数据，计算空气中氧气的体积分数约为 。
15．（2022八下·杭州期末）小应对“测定空气中氧气含量”的实验进行了改进：将数显设备、气体压强传感器和空气中氧气含量测量装置如图甲连接。装置气密性良好，调节右边敞口容器和集气瓶里的水面相平，此时集气瓶内气体的体积为V1。关闭活塞，点燃燃烧匙内的红磷，立即塞紧瓶塞，待火焰熄灭后一段时间，在t3时打开活塞，观察到集气瓶中的水位上升。待集气瓶内的水面不再上升时，集气瓶内的气体体积为V2，然后向右边容器内加入一定量的水至两边水面再次相平，此时集气瓶内的气体体积为V3。在点燃红磷至打开活塞这一过程中，观察到数显设备显示集气瓶内的气体压强变化如乙图所示。
（1）写出红磷在空气中燃烧的化学方程式 。
（2）基于数显设备显示，在t1时因为温度升高导致的气压变化量 (选填“大于”、“等于”或“小于”)氧气量减少导致的气压变化量。
（3）基于数显设备显示，在t2到t3期间的瓶内气压小于标准大气压的原因是 。（4）若实验测得空气中氧气的体积分数小于1/5，原因可能是 (写出一条即可)。
16．（2022八下·滨江期末）小滨设计如图所示的实验装置，同时完成燃烧条件的探究和空气中氧气含量的测定。装置中注射器的活塞与内壁间摩擦忽略不计。实验操作步骤如下：
①检查装置的气密性；
②将盛有足量白磷的燃烧匙放入空集气瓶中，塞进塞子，白磷不能燃烧；
③打开集气瓶塞子，往瓶中倒满80℃的热水，并塞紧塞子，白磷仍然不能燃烧；
④打开K1和K2，用注射器从b管抽水，当集气瓶中液面刚低于燃烧匙底部时，立即同时关闭K1和K2，发现集气瓶中白磷燃烧，此时读出注射器中的水量为V1 ；
⑤待整个装置冷却至室温时，打开K2，发现注射器中的水剩余V2。
回答下列问题：
（1）结合步骤③④可知，白磷燃烧需要的条件是 。
（2）该实验测得空气中氧气的含量为 (用V1、V2来表示)。
（3）小滨多次重复上述实验，测得空气中氧气的体积分数远大于21%，同学们帮助分析，认为实验步骤⑤不严谨，原因可能是 。
17．（2022八下·婺城期末）科学兴趣小组同学在月饼包装袋中发现了脱氧剂，于是对“测定空气中氧气含量”的实验进行了改进，利用食品脱氧剂中的铁粉与氧气缓慢氧化消耗氧气，如图甲。实验步骤如下：①检查装置气密性；②用排水法测出锥形瓶的体积V1；③在量筒中加入V2的红墨水，将导管的一端浸入量筒液面以下；④将食品脱氧剂平铺在拱型支架上，放入锥形瓶中，并迅速塞紧塞子，使瓶中导管末端伸入锥形瓶底部；⑤数小时后，待量筒液面不再下降，运用正确的方法，读出量筒读数为V3；⑥计算空气中氧气的体积分数。
（1）步骤①中，检查装置气密性的具体方法是 。（2）该兴趣小组测得的空气中氧气体积分数可用题目中的字母表示为 （拱型支架和导管体积忽略不计）。
（3）图乙为教材上“测量空气中氧气含量”的实验，该实验需要用到止水夹，而图甲实验一般不需要止水夹，其原因是 。
18．（2022八下·柯桥期末）如图1是“空气中氧气体积分数测定”实验的改进装置。主要操作是：在实际容积为150mL的集气瓶里，先装进50mL的水，再按图1连好仪器，按下热的玻璃棒，白磷立即被点燃。(白磷40℃即燃烧，燃烧产物与红磷相同)
（1）白磷从燃烧到熄灭冷却的过程中，瓶内水面的变化是 ；若实验成功，最终集气瓶中水的体积约为 mL；
（2）集气瓶里预先装进的50mL水，在实验过程中起到哪些作用？ (填写序号)
A．加快集气瓶内气体冷却 B．液封导气管末端以防气体逸出 C．吸收五氧化二磷
（3）图2是另一实验小组设计的两套测定空气中氧气含量的实验装置，其不同在于气球的位置。请你判断哪个更合理，并说明理由。(已知2铜和氧气在加热的条件下反应生成氧化铜固体)
19．（2022八下·温州期末）小明发现实验室中部分双氧水保存过程中会因自行分解而失效，为探究双氧水自行分解的影响因素，小明利用图甲所示装置进行了30分钟的实验，并将所得数据记录在表格中。
组别 温度(℃) 双氧水分解生成氧气的体积(升)
5% 10% 15% 20% 25% 30%
1 20 0 2 4 7 13 21
2 30 1 5 18 39 75 110
（1）实验前应检查发生装置的气密性，具体操作是： 。（2）小明的实验，所基于的假设是 。
（3）资料显示，某些化合物对双氧水分解有一定的影响。于是小明用双氧水、氯化铜、氯化锌在相同条件下进行实验，测得双氧水的浓度变化如图乙所示，小明据此提出加入少量氯化锌以减缓双氧水分解的保存方案，你认为此方案是否合理，并说明理由.
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
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典例分析
举一反三
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课后巩固
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