2.3 制取氧气 讲义
核心素养 学习目标
1.学习反应原理决定实验装置，气体的性质决定气体的收集方法和验满方法。 2.学会边实验、边讨论的方法，在活动中激发学习兴趣，在兴趣中提出问题、分析问题、解决问题。 3.学习运用观察、实验等方法获取信息，从而提高对实验进行分析、思考的能力。 1.了解实验室制取氧气的主要方法和原理。 2.初步了解通过化学实验制取气体的方法。 3.了解催化剂、催化作用的概念。 4.建立分解反应的概念并能应用。
1.工业上用分离液态空气法的方法制取氧气，这一方法属于_______变化。实验室制氧气方法：常温分解_________（常用二氧化锰做催化剂)或在二氧化锰存在的条件下加热_______制取氧气或加热_________制取氧气。这三种方法都是_______变化，其基本反应类型________。（药品填化学式）
【答案】物理 H2O2 KClO3 KMnO4 化学 分解反应
2.由于氧气的密度比空气____，收集氧气时，可用_________法，又因为氧气______溶于水，收集它时可用______法，欲得到较纯净的氧气（尽可能不含空气）最好选用_____法收集。
【答案】大 向上排空气 不易 排水 排水
3.（1）用如图收集氧气时气体应该从哪端进 ________（填字母），原因________。[中%国（2）若将如图的装置倒立过来，这时收集氧气时气体应该从哪端进 ________（填字母），检验收集满的办法是________。
（3）若给如图中集气瓶将水装满，此刻收集氧气时气体应该从哪端进 ________（填字母），原因是_____。
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【答案】a 氧气密度比空气密度大 b 将带火星的木条放在a端，木条复燃则已满 b 气体密度比水的密度小
4.工业上利用液态氧和液态氮的_____不同，通过分离液态空气的方法来制取氧气，这个过程属于_____变化。
【答案】沸点 物理
5.空气中各种成分的分离
空气液态空气①____（沸点是-196℃）②____（沸点是-186℃）③____（沸点是-183℃）。
原理：利用空气中各成分的______的不同进行分离，是______变化。
【答案】氮气 氩气 氧气 沸点 物理
知识点1 制取氧气
实验药品 高锰酸钾或氯酸钾 过氧化氢
实验原理 文字表达式 (
加热
) 高锰酸钾 锰酸钾+二氧化锰+氧气 氯酸钾 氯化钾+氧气 (
二氧化锰
) 过氧化氢 水+氧气
发生装置 固体加热型 固液常温型
实验步骤 （1）检查装置的气密性（2）装入药品 （3）固定试管（4）点燃酒精灯 （5）收集氧气（6）撤离导管 （7）熄灭酒精灯 （1）检查装置的气密性 （2）装入固体药品 （3）倒入过氧化氢 （4）收集氧气
收集方法 向上排空气法排水法
检验方法 将带火星木条伸入集气瓶中，如果木条复燃，表明是氧气
验满方法 1.用向上排空气法收集氧气时，将带火星的木条平放在集气瓶口，如果木条复燃，表明氧气已收集满 2.用排水法收集氧气时，当有大气泡从瓶口冒出时，表明氧气已收集满
典型例题1：实验室制取某些气体的装置如图，下列说法错误的是（ ）
A.装置①和④组合可以用来制取氧气
B.装置②和⑤组合可以用来制取氢气
C.装置②和③组合可以用来制取二氧化碳
D.装置②可以随时添加液体药品
【答案】A
【解析】A.实验室制取氧气可用加热氯酸钾和二氧化锰混合物的方法，属于固体加热型，应选用的发生装置是①；氧气密度比空气的大，应用向上排空气法收集，错误；
B.实验室制取氢气常采用锌与稀硫酸反应来制取，属于固液常温型，应选用的发生装置是②；氢气难溶于水，所以可以用排水集气法收集氢气，正确；
C.实验室制取氢气常采用大理石与稀盐酸反应来制取，属于固液常温型，应选用的发生装置是②；但二氧化碳密度比空气的大，应用向上排空气法收集，正确；
D.装置②中的长颈漏斗可以随时添加液体药品，正确。
典型例题2：掌握常用仪器的特征和用途，积极动手实验，是化学学习和研究的基础。图甲为实验室用高锰酸钾制取氧气的装置。
（1）取一定量的高锰酸钾粉末装入试管中，应选择的仪器是 （填字母）。
A.药匙 B.镊子 C.玻璃棒
（2）图甲中收集氧气所采用的方法是 法。
（3）加热试管时，先使酒精灯火焰在试管下方 ，让试管均匀受热，然后对准高锰酸钾所在部位加热。
（4）检验氧气是否集满的正确操作是图乙中的 （填字母）。
【答案】（1）A（2）向上排空气 （3）来回移动 （4）B
【解析】（1）取一定量的高锰酸钾粉末装入试管中，应选择的仪器是药匙或纸槽。
（2）图甲中收集氧气所采用的方法是向上排空气法。
（3）加热试管时，先使酒精灯火焰在试管下方来回移动，让试管均匀受热，然后对准高锰酸钾所在部位加热。
（4）氧气验满的方法是：将带火星的木条平放在集气瓶口，木条复燃，证明氧气满了。
【方法与技巧】
1.制取装置（发生装置）的选择依据；根据反应物、生成物的状态和反应条件选择。如果选用过氧化氢和二氧化锰制取氧气，应用固体与液体反应且不需要加热型的装置。
如果选用加热高锰酸钾（加热氯酸钾与二氧化锰的混合物）制取氧气，应用固体加热型装置。
2.收集装置选择依据：根据生成气体的性质，如水溶性、密度等。收集的方法具体分为三种：排水法：适合收集难溶于水或不易溶于水且不与水发生反应的气体。
向上排空气法，适合收集密度比空气大且不与空气中的物质发生反应的气体。
向下排空气法，适合收集密度比空气小且不与空气中的物质发生反应的气体。
知识点2 催化剂
（1）实验
①在试管中加入5 mL5%的过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入试管，观察现象；
②向上述试管中加入少量二氧化锰，把带火星的木条伸入试管，观察现象；
③待上述试管中没有现象发生时，重新加入过氧化氢溶液，并把带火星的木条伸入试管，观察现象。待试管中又没有现象发生时，再重复上述操作，观察现象。
（2）实验分析与讨论
实验编号 现 象 分 析
① 带火星的木条不复燃 放出的氧气很少
② 带火星的木条复燃 过氧化氢溶液中加入少量的二氧化锰时分解加速
③ 带火星的木条复燃 二氧化锰能使重新加入的过氧化氢溶液分解加速
（3）实验结论
二氧化锰能加快过氧化氢制取氧气的反应速率，二氧化锰是分解过氧化氢的催化剂。用过氧化氢制氧气，还可以用硫酸铜、氧化铜、红砖粉末作为该反应的催化剂，所以同一个反应不是只有一种催化剂。
（4）催化剂定义及特点
①定义：在化学反应中能改变其他物质的反应速率，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）。催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用
②催化剂的特点
一变：化学反应速率变，是指的加快或减慢
二不变：质量不变、化学性质不变
典型例题3：下列关于催化剂的说法正确的是（ ）
A.用过氧化氢制氧气时，加入催化剂可使生成氧气的质量增加
B.必须能加快其他反应速率的物质才是催化剂
C.二氧化锰只能用作催化剂
D.加入催化剂，过氧化氢发生分解的温度降低并且放出氧气的速率加快
【答案】D
【解析】催化剂是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都不变的物质。改变不只是加快也可能减慢；加入催化剂能改变反应速率，但不能增加生成物的质量；一个反应的催化剂在其他反应中不一定是催化剂，二氧化锰在过氧化氢分解时是催化剂，而在高锰酸钾分解时是生成物。过氧化氢中加入催化剂可以使分解的温度降低并且放出氧气的速率加快。故D是正确的。
知识点3 分解反应
由一种物质生成两种或两种以上其他物质生成的反应（基本反应类型）。
特点：一变多表示式：AB→A+B
典型例题4：下列不属于化合反应，也不属于分解反应，但属于氧化反应的是（ ）
A.磷+氧气五氧化二磷 B.酒精+氧气水+二氧化碳
C.碳酸钙氧化钙+二氧化碳 D.硫酸铜+氢氧化钠氢氧化铜+硫酸钠
【答案】 B
【解析】A.磷+氧气五氧化二磷，该反应符合“多变一”的特征，属于化合反应，故选项错误；
B.酒精+氧气水+二氧化碳，该反应的生成物是两种，不符合“多变一”的特征，不属于化合反应；反应物是两种，不符合“一变多”的特征，不属于分解反应；是物质与氧气发生的化学反应，属于氧化反应；故选项正确；
C.碳酸钙氧化钙+二氧化碳，该反应符合“一变多”的特征，属于分解反应，故选项错误；
D.硫酸铜+氢氧化钠→氢氧化铜+硫酸钠，该反应的生成物是两种，不符合“多变一”的特征，不属于化合反应；反应物是两种，不符合“一变多”的特征，不属于分解反应；但该反应不是物质与氧发生的化学反应，不属于氧化反应；故选项错误。
【方法与技巧】
1.化合反应和分解反应都属于基本反应类型，而氧化反应不属于基本反应类型。
2.判断时要抓住其特点：化合反应是“多变一”，分解反应是“一变多”。
知识点4 工业制取氧气
①把空气在低温条件下加压，使空气变为液态，然后蒸发，利用氧气和氮气的沸点不同，先蒸发出来的是氮气，剩下的主要是液氧 。通常把氧气贮存在蓝色的钢瓶中。
②膜分离技术制取氧气是在一定压力下，让空气通过具有富集氧气功能的薄膜，可以得到含氧量较高的富氧空气，利用进行多级分离，可以得到含90%以上氧气的富氧空气。
工业制氧是物理变化，原理是利用氧气和氮气的沸点不同。实验室制氧气是化学变化。
典型例题5：工业制氧气，利用分离液态空气的方法，此方法利用了（ ）
A．分解反应 B．化合反应 C．氧化反应 D．液态氧和液态氮的沸点不同
【答案】D
【解析】氧气的工业制法是分离液态空气法，即主要利用氧气和氮气的沸点不同得到液氧。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℃要低，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。故D选项正确。
1.实验室中利用过氧化氢、氯酸钾、高锰酸钾都可以制取氧气，其原因是（ ）
A.都属于氧化物 B.都含有氧气
C.都含有氧气分子 D.都含有氧元素
【答案】D
【解析】A.氧化物是由两种元素组成，并且一种元素为氧元素的纯净物，氯酸钾和高锰酸钾中都有氧元素，但它们由三种元素组成，故A不对；
B.过氧化氢、氯酸钾、高锰酸钾三物质都是纯净物，都含有氧元素，不含氧气，故B不对；
C.氧气由氧分子构成，三物质不含氧气，故不含氧分子，所以C不对；
D.三物质都含氧元素，故D对。
故选D。
2.实验室可通过加热高锰酸钾固体制取氧气，下列实验操作正确的是（ ）
A.组装好装置后，检查装置的气密性
B.加入药品后，直接将酒精灯火焰对准药品加热
C.水槽中有气泡冒出时，立即收集气体
D.实验结束时，先移走酒精灯再从水槽中移出导管
【答案】A
【解析】A.用高锰酸钾制取氧气时，组装好装置后，检查装置的气密性，故正确；
B.加入药品后，要先预热，后对准药品加热，故错误；
C.收集气体时，待气泡连续均匀冒出时，开始收集，故错误；
D.实验结束时，要先将导管从水中移出，后停止加热，故错误。故选A。
3.实验室用一定质量的氯酸钾和二氧化锰混合物加热制氧气，反应前后二氧化锰的质量（ ）
A. 变小 B. 变大
C. 不变 D. 不能确定
【答案】C
【解析】因在用一定质量的氯酸钾和二氧化锰混合物加热制氧气时，二氧化锰作催化剂，
则在不考虑实验操作造成的误差时，二氧化锰不参加反应，也没有反应生成，理论上反应前后二氧化锰的质量不变。
故选C。
4.下列反应属于分解反应的是（ ）
A. 硫 + 氧气二氧化硫 B. 高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气
C. 铁+氧气四氧化三铁 D. 蜡烛+氧气二氧化碳+水
【答案】B
【解析】A.硫、氧气两种物质反应生成一种物质二氧化硫，属于“多变一”的化合反应，故错误；
B.一种物质水生成氢气、氧气两种物质，符合“一变多”的分解反应特点，故正确；
C.铁和氧气两种物质生成一种物质四氧化三铁的反应，属于“多变一”的化合反应，故错误；
D.蜡烛与氧气两种物质生成两种物质二氧化碳、水，不符合“一变多”的分解反应特点，故错误。
故选B。
5.在进行实验室制取和收集O2的过程中，有关做法不正确的是（ ）
A.选择装置①或②作为O2的发生装置
B.选择装置③或④作O2的收集装置
C.装置④有气泡冒出时立即收集气体
D.将装置①中的长颈漏斗下端管口插入液面以下
【答案】C
【解析】A.用过氧化氢制取氧气可选用装置①制取；用氯酸钾或高锰酸钾制取氧气可用装置②制取，故A正确；
B.因为氧气的密度比空气大，不易溶于水，可用向上排空气法和排水法收集，故B正确；
C.用排水法收集气体时，防止收集的气体不纯，要等到导管口气泡均匀连续冒出时再收集，故C错误；
D.为了防止生成的气体从长颈漏斗下端逸出，要把长颈漏斗下端伸入液面以下，故D正确。
故选：C。
6.下图是实验室用高锰酸钾制取氧气的装置。请回答问题。
（1）仪器a的名称______________。
（2）用高锰酸钾制取O2的文字表达式是____________________。
（3）实验室收集氧气的方法是__________________________。
（4）将高锰酸钾粉末装入试管的操作是__________________________。
（5）试管口放一团棉花的作用是__________________________。
【答案】（1）铁架台；（2）高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气；（3）向上排空气法（或排水法）；（4）将试管倾斜（或横放），把盛有药品的药匙（或纸槽）送至试管底部，然后使试管直立起来；（5）防止加热时高锰酸钾粉末进入导管（或防止高锰酸钾粉末进入水槽使水变红（合理即可）。
【解析】（1）仪器a的名称是铁架台；
高锰酸钾在加热的条件下分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的文字表达式为高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气；
氧气的密度比空气大，可以用向上排空气法收集（氧气不易溶于水，可以用排水法收集）；
将高锰酸钾粉末装入试管的操作是将试管倾斜（或横放），把盛有药品的药匙（或纸槽）送至试管底部，然后使试管直立起来；
（5）试管口放一团棉花的作用是防止加热时高锰像钾粉末进入导管（或防止高猛配钾粉末进入水槽使水变红）。2.3 制取氧气 讲义
核心素养 学习目标
1.学习反应原理决定实验装置，气体的性质决定气体的收集方法和验满方法。 2.学会边实验、边讨论的方法，在活动中激发学习兴趣，在兴趣中提出问题、分析问题、解决问题。 3.学习运用观察、实验等方法获取信息，从而提高对实验进行分析、思考的能力。 1.了解实验室制取氧气的主要方法和原理。 2.初步了解通过化学实验制取气体的方法。 3.了解催化剂、催化作用的概念。 4.建立分解反应的概念并能应用。
1.工业上用分离液态空气法的方法制取氧气，这一方法属于_______变化。实验室制氧气方法：常温分解_________（常用二氧化锰做催化剂)或在二氧化锰存在的条件下加热_______制取氧气或加热_________制取氧气。这三种方法都是_______变化，其基本反应类型________。（药品填化学式）
2.由于氧气的密度比空气____，收集氧气时，可用_________法，又因为氧气______溶于水，收集它时可用______法，欲得到较纯净的氧气（尽可能不含空气）最好选用_____法收集。
3.（1）用如图收集氧气时气体应该从哪端进 ________（填字母），原因________。[中%国（2）若将如图的装置倒立过来，这时收集氧气时气体应该从哪端进 ________（填字母），检验收集满的办法是________。
（3）若给如图中集气瓶将水装满，此刻收集氧气时气体应该从哪端进 ________（填字母），原因是_____。
[来@#源:中国教~&育出*版网]
4.工业上利用液态氧和液态氮的_____不同，通过分离液态空气的方法来制取氧气，这个过程属于_____变化。
5.空气中各种成分的分离
空气液态空气①____（沸点是-196℃）②____（沸点是-186℃）③____（沸点是-183℃）。
原理：利用空气中各成分的______的不同进行分离，是______变化。
知识点1 制取氧气
实验药品 高锰酸钾或氯酸钾 过氧化氢
实验原理 文字表达式 (
加热
) 高锰酸钾 锰酸钾+二氧化锰+氧气 氯酸钾 氯化钾+氧气 (
二氧化锰
) 过氧化氢 水+氧气
发生装置 固体加热型 固液常温型
实验步骤 （1）检查装置的气密性（2）装入药品 （3）固定试管（4）点燃酒精灯 （5）收集氧气（6）撤离导管 （7）熄灭酒精灯 （1）检查装置的气密性 （2）装入固体药品 （3）倒入过氧化氢 （4）收集氧气
收集方法 向上排空气法排水法
检验方法 将带火星木条伸入集气瓶中，如果木条复燃，表明是氧气
验满方法 1.用向上排空气法收集氧气时，将带火星的木条平放在集气瓶口，如果木条复燃，表明氧气已收集满 2.用排水法收集氧气时，当有大气泡从瓶口冒出时，表明氧气已收集满
典型例题1：实验室制取某些气体的装置如图，下列说法错误的是（ ）
A.装置①和④组合可以用来制取氧气
B.装置②和⑤组合可以用来制取氢气
C.装置②和③组合可以用来制取二氧化碳
D.装置②可以随时添加液体药品
典型例题2：掌握常用仪器的特征和用途，积极动手实验，是化学学习和研究的基础。图甲为实验室用高锰酸钾制取氧气的装置。
（1）取一定量的高锰酸钾粉末装入试管中，应选择的仪器是 （填字母）。
A.药匙 B.镊子 C.玻璃棒
（2）图甲中收集氧气所采用的方法是 法。
（3）加热试管时，先使酒精灯火焰在试管下方 ，让试管均匀受热，然后对准高锰酸钾所在部位加热。
（4）检验氧气是否集满的正确操作是图乙中的 （填字母）。
知识点2 催化剂
（1）实验
①在试管中加入5 mL5%的过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入试管，观察现象；
②向上述试管中加入少量二氧化锰，把带火星的木条伸入试管，观察现象；
③待上述试管中没有现象发生时，重新加入过氧化氢溶液，并把带火星的木条伸入试管，观察现象。待试管中又没有现象发生时，再重复上述操作，观察现象。
（2）实验分析与讨论
实验编号 现 象 分 析
① 带火星的木条不复燃 放出的氧气很少
② 带火星的木条复燃 过氧化氢溶液中加入少量的二氧化锰时分解加速
③ 带火星的木条复燃 二氧化锰能使重新加入的过氧化氢溶液分解加速
（3）实验结论
二氧化锰能加快过氧化氢制取氧气的反应速率，二氧化锰是分解过氧化氢的催化剂。用过氧化氢制氧气，还可以用硫酸铜、氧化铜、红砖粉末作为该反应的催化剂，所以同一个反应不是只有一种催化剂。
（4）催化剂定义及特点
①定义：在化学反应中能改变其他物质的反应速率，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）。催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用
②催化剂的特点
一变：化学反应速率变，是指的加快或减慢
二不变：质量不变、化学性质不变
典型例题3：下列关于催化剂的说法正确的是（ ）
A.用过氧化氢制氧气时，加入催化剂可使生成氧气的质量增加
B.必须能加快其他反应速率的物质才是催化剂
C.二氧化锰只能用作催化剂
D.加入催化剂，过氧化氢发生分解的温度降低并且放出氧气的速率加快
知识点3 分解反应
由一种物质生成两种或两种以上其他物质生成的反应（基本反应类型）。
特点：一变多表示式：AB→A+B
典型例题4：下列不属于化合反应，也不属于分解反应，但属于氧化反应的是（ ）
A.磷+氧气五氧化二磷 B.酒精+氧气水+二氧化碳
C.碳酸钙氧化钙+二氧化碳 D.硫酸铜+氢氧化钠氢氧化铜+硫酸钠
知识点4 工业制取氧气
①把空气在低温条件下加压，使空气变为液态，然后蒸发，利用氧气和氮气的沸点不同，先蒸发出来的是氮气，剩下的主要是液氧 。通常把氧气贮存在蓝色的钢瓶中。
②膜分离技术制取氧气是在一定压力下，让空气通过具有富集氧气功能的薄膜，可以得到含氧量较高的富氧空气，利用进行多级分离，可以得到含90%以上氧气的富氧空气。
工业制氧是物理变化，原理是利用氧气和氮气的沸点不同。实验室制氧气是化学变化。
典型例题5：工业制氧气，利用分离液态空气的方法，此方法利用了（ ）
A．分解反应 B．化合反应 C．氧化反应 D．液态氧和液态氮的沸点不同
1.实验室中利用过氧化氢、氯酸钾、高锰酸钾都可以制取氧气，其原因是（ ）
A.都属于氧化物 B.都含有氧气
C.都含有氧气分子 D.都含有氧元素
2.实验室可通过加热高锰酸钾固体制取氧气，下列实验操作正确的是（ ）
A.组装好装置后，检查装置的气密性
B.加入药品后，直接将酒精灯火焰对准药品加热
C.水槽中有气泡冒出时，立即收集气体
D.实验结束时，先移走酒精灯再从水槽中移出导管
3.实验室用一定质量的氯酸钾和二氧化锰混合物加热制氧气，反应前后二氧化锰的质量（ ）
A. 变小 B. 变大
C. 不变 D. 不能确定
4.下列反应属于分解反应的是（ ）
A. 硫 + 氧气二氧化硫 B. 高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气
C. 铁+氧气四氧化三铁 D. 蜡烛+氧气二氧化碳+水
5.在进行实验室制取和收集O2的过程中，有关做法不正确的是（ ）
A.选择装置①或②作为O2的发生装置
B.选择装置③或④作O2的收集装置
C.装置④有气泡冒出时立即收集气体
D.将装置①中的长颈漏斗下端管口插入液面以下
6.下图是实验室用高锰酸钾制取氧气的装置。请回答问题。
（1）仪器a的名称______________。
（2）用高锰酸钾制取O2的文字表达式是____________________。
（3）实验室收集氧气的方法是__________________________。
（4）将高锰酸钾粉末装入试管的操作是__________________________。
（5）试管口放一团棉花的作用是__________________________。
