化学人教版九上讲义：第5讲 氧气的制取(含答案)

氧气的制取
适用学科 初中化学 适用年级 初三
适用区域 人教版区域 课时时长（分钟） 120
知识点 实验室用高锰酸钾、氯酸钾、过氧化氢制氧气的方法和步骤 催化剂和催化作用 3．氧气的工业制法 4．分解反应
教学目标 1．掌握实验室制取气体的几种方法及注意事项 2．了解氧气的工业制法 3．掌握分解反应的定义并会判断某一反应是否是分解反应。
教学重点 1．高锰酸钾、氯酸钾、过氧化氢制氧气的方法和步骤 2．分解反应
教学难点 高锰酸钾、氯酸钾、过氧化氢制氧气的方法和步骤
氧气有哪些物理性质？氧气有哪些化学性质？氧气有哪些用途？如果我们要用纯氧怎么得到呢？
使用建议说明：本节导入要起到承上启下的作用，复习上节的内容，引出本节的内容，一般建议15到20分钟左右为宜，建议如下：
1、复习：回顾上节课的主要内容。
2、拓展引出：如何得到纯净的氧气？
使用建议说明：一定要给孩子一个直观的印象，可以先讲解，然后让孩子看视频，看完视频再引导学生总结。
（1）反应原理:
（2）实验装置：
【发生装置】：选择依据是根据反应物的状态和反应条件
本实验中由于高锰酸钾是固体,反应条件是加热,所以选择固固加热型发生装置
【收集装置】:选择依据是根据气体的密度和溶解性
若气体的密度比空气密度大 ------向上排空气法
若气体的密度比空气密度小 ------向下排空气法
若气体不易溶于水或难溶于水且不与水反应------排水法
由于本实验中氧气密度比空气密度大,所以可用向上排空气法收集;又因为氧气不易溶于水,所以也可以用排水法收集.
（3）实验步骤及注意事项
步骤 注意事项
（1）查：检查装 置的气密性 原理：根据气体热胀冷缩 操作：用带导管的单孔胶塞塞紧试管，把导管一端浸入水里，两手握住试管，如果导管口有气泡冒出，则装置的气密性良好
（2）装：将药品 装入试管 在试管中装入少量高锰酸钾，并在试管口放一团棉花，以防止加热时，生成的气体把试管内的固体带到导管中，堵塞导管，药品要斜铺在试管底部，以便均匀受热。试管内的导管稍露出胶塞即可，便于气体排出。
（3）定：将试管固定在铁架台上 铁夹夹在离试管口约1/3处; 试管口要略向下倾斜，防止在试管口冷凝的水倒流到试管底部引起试管炸裂。
（4）点：先预热，后对药品加热 先让试管均匀受热，然后对准药品部位用外焰加热
（5）收：收集氧气 等导管口有连续．均匀的气泡冒出时用排水法进行收集，收集满的集气瓶瓶口应盖上玻璃片，正放在桌面上
（6）移：收集完毕， 将导管移出水槽 （7）熄：熄灭酒精灯 实验结束时，应先将导管移出水槽，最后熄灭酒精灯 目的：防止水槽中的水倒吸入试管使试管炸裂
可以谐音记忆为：茶庄定点收利息
（4）检验方法：将带火星的木条伸入集气瓶内，木条复燃，证明是氧气。
（5）验满方法：
① 向上排空气法：将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃，说明已满。
② 排水法：当集气瓶口有较大气泡冒出时，证明已满。
使用建议说明：通过观察视频，让孩子分辨与高锰酸钾制氧气有什么不同。
（1）实验原理
（2）实验装置
【发生装置】反应物的状态为固体和液体，条件不需要加热，所以可选择固液不加热型的发生装置
A B
注意：
① 装药品时，先装固体后装液体
② 长颈漏斗的下端管口应在液面以下，形成液封。
③ 长颈漏斗可用分液漏斗代替，但分液漏斗的下端在液面以上。
【收集装置】可用向上排空气法或排水法收集
使用建议说明：通过观察视频，让孩子分辨与高锰酸钾制氧气有什么相同之处。
氯酸钾制取氧气
实验原理
使用建议说明：这一部分孩子不易理解，一定要充分举例，引导孩子的思考。
（1）催化剂：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不发生变化的物质。
KClO3 KClO3 O2
注意：① 催化剂不能改变生成物的质量，不能决定反应的进行
② 催化剂仅针对某一反应，并不是所有反应的催化剂
③ 某一反应的催化剂可能不只一种
（2）催化作用：催化剂在化学反应中所起的作用。
使用建议说明：此部分可以回顾氧气的熔沸点，然后引入。
分离液态空气法
【原理】利用液态空气中液态氧和液态氮的沸点不同
注：该变化是物理变化
使用建议说明：本部分先让孩子们找出几个化学方程式的共同特点，然后与化合反应进行对比。
分解反应：由一种物质生成两种或两种以上物质的反应
注意：分解反应的特点是“一变多”
如：A→B+C+D.......
使用建议说明：此处内容主要用于教师课堂的精讲，每个题目结合试题本身、答案和解析部分，教师有的放矢的进行讲授或与学生互动练习。
如图所示为实验室中常见的气体制备和收集装置．
请回答下列问题：
（1）用过氧化氢制取氧气，应选用发生装置_______（填字母序号），若用装置D收集氧气，验满的方法是________________________________________________________________
若用装置F收集氧气，判断收集满氧气的现象是
____________________________________（2）欲使用装置E用排空气法收集氧气，则气体应从__________（填“a”或“b”）端通入；欲使用装置E用排水法收集氧气，先将瓶中装满水，再将气体从____________（填“a”或“b”）端通入。
（3）已知一氧化氮气体难溶于水，在空气中容易与氧气发生反应，则收集一氧化氮气体时应选用图中装置_____________（填字母序号）。
【答案】（1）B或C 用带火星的木条放在集气瓶口，如果木条复燃则证明已满 集气瓶口处有大量气泡冒出时证明已经集满氧气
（2）a b
（3）F
【解析】（1）过氧化氢是液体且反应不需要加热，所以应选择B或C固液不加热型装置制取氧气，故选择BC。D是向上排空气法，若利用此法收集氧气，则要根据氧气能使带火星木条复燃的性质，把其放在集气瓶口进行检验，F是排水集气法，若用此法，则要根据集气瓶口处有大量气泡冒出时证明已经集满氧气；
（2）装置E称为成能装置，若用其收集密度比空气大的气体则要长进短出，若用其收集密度比空气小的气体则要短进长出，若用排水法收集气体，由于气体的密度都比水小，所以都应该采用短进长出的方法；
（3）因为一氧化氮在空气中容易与氧气发生反应，所以不能采用排空气法收集，又因为其难溶于水，所以可以用排水法收集。
实验室制取氧气时，必不可少的最简单的一组仪器是（ ）
A、试管、酒精灯、带导管的橡皮塞、集气瓶、铁架台
B、试管、酒精灯、水槽、集气瓶
C、集气瓶、铁架台、试管、带导管的橡皮塞
D、铁架台、烧瓶、集气瓶、玻璃片
【答案】C
【解析】解该题必须首先掌握用哪些药品和方法制取氧气，然后根据药品和仪器的性能去选答案。若用固体物质（如高锰酸钾、氯酸钾）加热制取氧气，只能选A组；若用液体（如过氧化氢）常温制取氧气，可选C组。根据题干要求，答案为C。
已知固体氯酸钾在加热条件下可以分解，生成氧气。如果用二氧化锰作催化剂则可以加快其分解速度。已知a为固体氯酸钾，b为混有少量二氧化锰的固体氯酸钾，且a和b的质量相等，当分别同时加热a和b至完全反应时，能正确表示生成氧气的质量随反应时间而变化的图象是（　　）
A、 B、 C、 D、
【答案】A
【解析】因a为固体氯酸钾，b为混有少量二氧化锰的固体氯酸钾，且a和b的质量相等，由二氧化锰作催化剂则可以加快其分解速度，则b反应快，时间短，b中混有二氧化锰，则b中氯酸钾的质量少，则生成的氧气的质量少，显然只有A符合，故选A。
使用建议说明：在对课堂知识讲解完，把握了重点突破了难点以及练习精讲了之后，再用练习马上进行课堂检测，根据学生情况建议分3个难度层次：易，中，难。
1、下图所示的装置，其中收集氧气时可选用（ ）
A、①和② B、②和③ C、①和④ D、①和⑤
2、有一瓶用排水法收集好的无色气体，如图所示方法进行暂时存放。据此，请你判断与这种气体相关的物理性质除颜色、状态外，还有：_____________________________________；____________________________。
3、根据下图所示装置，完成下列问题：
（1）写出图中标有字母的仪器的名称：a_________，b_________。
（2）实验室欲制取并收集氧气，应选用装置_________和装置_________或装置_________连接；或选用装置_________和装置_________或装置_________连接（填装置编号）。制取氧气反应的文字表达式为_________；_________。如果用向上排空气法收集氧气并检验氧气是否收集满，则应将带有火星的木条放在_________。
【答案】
D
2、（1）密度比空气小 (2) 难溶于水
3、（1）酒精灯 试管 （2）A C D B C D
高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气 过氧化氢水+氧气 D瓶口处
【解析】
1、根据氧气不易溶于水，且不与水反应，可用排水法收集；在通常情况下，氧气比空气略重，且不与空气中的其他成分反应，可用向上排空气法收集，收集时，导管口应接近集气瓶瓶底，便于将集气瓶内的空气排尽。故答案为D项。
2、此题主要涉及氧气的物理性质，旨在考查识图能力以及分析问题与解决问题的能力。
3、本题主要考查氧气的实验室制法。实验室里常采用加热高锰酸钾和分解过氧化氢的方法制取氧气，根据反应物的状态和反应条件，发生装置可选用A、B，根据氧气不易溶于水，密度比空气大，收集装置可选用C、D。氧气的检验和验满不同，检验氧气时，应将带火星的木条伸入集气瓶中，用向上排空气法检验氧气是否收集满时，应将带火星的木条放在集气瓶口处。
4、可用推拉注射器活塞的方法检查图2-14装置的气密性。当缓慢拉活塞时，如果装置气密性良好，可观察到（ ）
图2-14
A、长颈漏斗下端口产生气泡 B、瓶中液面上升
C、长颈漏斗内有液面上升 D、注射器内有液体
5、实验室常用加热无水醋酸钠和碱石灰固体的方法制取甲烷气体，已知甲烷难溶于水，比空气的密度小，制备甲烷气体需要_________装置，要想收集更纯净的甲烷气体，最好用_________法收集。
6、为保证长时间潜航，在潜水艇里要配备氧气再生装置，有以下几种制氧气的方法：①加热高锰酸钾，②电解水，③在常温下过氧化钠固体与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气。
（1）写出方法③的文字表达式__________________。
（2）你认为最适合在潜水艇里制氧气的方法是（填序号）__________，与其他两种方法相比，这种方法的两条优点是____________________。
【答案】
A
5、加热高锰酸钾制取氧气的 排水集气
6、（1）过氧化钠+二氧化碳→碳酸钠+氧气
（2）③ 不需要消耗能源，在制得氧气的同时处理掉了人呼吸产生的二氧化碳。
【解析】
4、解此题的关键是理解原理，分析装置内外气压的大小变化。从而推理出可以观察到的现象：注射器缓慢拉活塞时，锥形瓶内气压将逐渐减小，小于外界大气压强，外界空气就将由长颈漏斗进入锥形瓶内，锥形瓶底部注有水，长颈漏斗下端口产生气泡，现象非常明显。
5、此题是确定气体发生装置以及收集方法的信息题。选择气体发生装置，主要考虑制备气体的反应物状态及反应条件。由题中所给信息，我们不难看出制取甲烷与用高锰酸钾制氧气在某些方面（如反应物状态、条件）具有相似性，即反应物为固体，反应条件为“加热”。因此可选类似装置。选择气体收集方法，主要考虑气体的某些物理性质（如水溶性、密度），题目中给出的甲烷难溶于水，密度比空气小的信息可帮助我们选择排水集气和向下排空气的方法来收集甲烷。由于气体的散逸性，要想收集到较纯的气体，最好采用排水集气法。
6、本题是探索型信息迁移题。做此类题时，要注意寻找题目所给出的相同和不同点，从而找到答案。分析三种方法可找出这三种方法的不同在于：①条件不同；②反应物不同。三个变化中，只有方法③是在常温进行的，而①需要加热，②需要通电，它们都要消耗能源。为能保证长时间潜航，在潜水艇这个特定的环境中，节约能源显然是极其重要的。在这三个变化中，方法③是以空气中的二氧化碳为原料制取氧气的，它能保证潜水艇中二氧化碳和氧气的循环，在长时间潜航时，能保证艇上人员的安全。
7、如图所示是从空气中分离氧气的示意图。请你写出从图中所获得的有关物质组成、结构、性质、变化等信息各一条。
组成：_____________________________________________
性质：_____________________________________________
变化：_____________________________________________
8、许多金属氧化物对氯酸钾的分解有催化作用。分别用下列金属氧化物作催化剂，氯酸钾开始反应和反应剧烈时的温度如下表所示：
实验室用氯酸钾制取氧气，如果不用二氧化锰作催化剂，最好选用( )
A、Fe2O3 B、Al2O3 C、CuO D、MgO
【答案】 7、组成：空气主要由氮气和氧气组成
性质：氮气的沸点比氧气低
变化：液态空气制氧气是物理变化
8、C
【解析】
7、此类试题通过实物图示或模拟图示的方式将微观粒子在物理变化过程中的“运动状态”较为直观地展示给我们，使试卷图文并茂、充满生气。既有利于考生加深对物理变化过程实质的理解，又有利于考查我们的抽象概括能力。
8、本题是催化剂在化学反应中所起催化作用的具体运用。氯酸钾用二氧化锰作催化剂，加热时，所需温度很低就迅速放出氧气。而表中提供信息中CuO在开始反应和剧烈反应时温度较低。故选C。
使用建议说明：此处内容主要用于教师对本节课重点内容进行总结，一方面是对本节课的重点难点内容的回顾，更重要的是针对这节课学生出现的问题再次进行复习提问等，以达到让学生课上掌握的目的，同时可以对下节课内容进行简单的铺垫，以体现出本节课内容与下节课内容之间的关系。
1、高锰酸钾制氧气和过氧化氢制氧气在仪器选择上需要注意什么事项？
2、什么叫催化剂？
3、分解反应的特点是什么？
使用建议说明：此处内容主要用于教师根据学生掌握情况有针对性的进行课后作业的布置，掌握好的同学可以适当的布置难度大一些的作业，成绩一般的同学可以以基础题和巩固题目为主，但是一定要控制作业的数量，给学生布置的作业一般不要超过5题，这样学生才能保证做题的质量。
实验室制取氧气时，如果用排水法集气时，当气泡________放出时就可以收集。当停止反应时，如果先
熄灭酒精灯，再把水管从水槽里撤出，造成的后果是________。如果用向上排气法收集时，如何证明该瓶内
的气体已满：________。如何证明一瓶无色气体是氧气： ______________ 。
一氧化氮在常温下是一种难溶于水的气体，密度比空气略大；它能跟空气里的氧气迅速反应，生成二氧
化氮。现要收集一氧化氮气体，可采用的方法是( )
A、向上排空气法 B、排水法
C、排水法或向上排空气法 D、排水法或向下排空气法
3、催化剂在化学反应前后：①质量变少；②质量不变；③化学性质改变；④化学性质不变；⑤二氧化锰可
以作为各种化学反应的催化剂。在上述说法中正确的是( )
A、①③ B、②④
C、②④⑤ D、②③
4、下列变化中属于分解反应的是( )
A、铁在氧气中燃烧 B、红磷燃烧
C、蜡烛燃烧 D、加热高锰酸钾
【答案】
连续均匀 水倒流到试管中引起试管炸裂 将带火星的木条放在集气瓶口，如果木条复燃证明氧气已集
满 将带火星的木条放入集气瓶中如果带火星的木条复燃证明瓶中气体为氧气
2、B 3、B 4、D
5、用向上排空气法收集氧气时，验满的方法是( )
A、看集气瓶周围是否有气泡冒出
B、用带火星的木条伸入集气瓶中，看是否燃烧
C、用燃着的木条伸入集气瓶中，看燃烧是否更旺
D、用带火星的木条放在集气瓶口，看是否复燃
6、工业上用液化空气法制氧气与实验室常用的制氧气的方法在原理上有什么本质区别？
7、下列关于实验室制取氧气的叙述中，正确的是（ ）
A、制取氧气的大试管管口应向上倾斜，便于气体排出
B、插入水槽中的导气管管口刚有气泡冒出时，就要立即收集气体，否则会造成不必要的浪费
C、用排水法收集氧气结束时，应先撤去酒精灯，后从水槽中拿出导管
D、收集氧气可以用向上排空气法和排水法
8、小明同学加热氯酸钾制氧气，错把高锰酸钾当作二氧化锰放入氯酸钾内，其结果与只加氯酸钾相比，正确的是（ ）
A、 反应速率不变
B、 生成氧气的质量不变
C、 反应速率加快，生成氧气的质量不变
D、 反应速率加快，生成氧气的质量增加
【答案】
D
工业上制取氧气发生的是物理变化，而实验室制取氧气发生的是化学变化
D
8、D
9、某学习小组在探究活动中要制取一定量的氨气。该小组查阅资料后，得知有以下两个反应可以生成氨气：
A、氮气与氢气在高温高压下，有铁触媒（催化剂）的条件下产生氨气；
B、氯化铵固体和生石灰粉末在加热条件下生成氨气。
　　（1）请你帮该小组同学选择制取氨气的方法：　　　　　　　　　　。
　　（2）氨气极易溶于水，密度比空气小。根据以上信息和如下图所示装置完成下列空白。
　 　 ①制取氨气的发生装置是　　　　　，理由　　　　　　　　　　　　　；
　　 ②制取氨气的收集装置是　　　　　，理由　　　　　　　　　　　　　。
　　 A　　　　　　　　　　B　　　　　　　C　　　　　　　D　　　　　E
被称为“绿色氧化剂”的过氧化氢（H2O2）俗称双氧水，是一种无色液体，常用做氧化剂。消毒剂和漂白剂。过氧化氢溶液在二氧化锰做催化剂的条件下能迅速分解，生成氧气。
回答下列问题：
（1）写出编号所指仪器的名称：①_______________；②_______。。。。
（2）选用B装置制取氧气，长颈漏斗中应加入的物质是________________（填名称，下同）；锥形瓶中应放入的物质是______________。。。
（3）写出利用该方法制取氧气的反应的符号表达式：_________________________________；在该反应中二氧化锰所起的作用是催化作用．验满的方法______________________________________________________。
（4）某同学在观察到锥形瓶内有大量气泡时，开始用C装置收集氧气，过了一段时间后，将带火星的木条伸入瓶口．瓶中和瓶底，都未见木条复燃．其原因可能是_______。
_________________（5）有一名同学欲用图F装置收集O2，则O2应从_______导管口______通入。
（6）通过查阅资料得知：① 氨气（NH3）是一种密度比空气小且极易溶于水的气体，其水溶液称为氨
水；② 氨气在加热条件下能与氧化铜反应生成铜。水和空气中含量最多的气体。小芳同学加热氯化铵和氢氧化钙的固体混合物制取氨气，她应选择的反应的发生装置是___________（填字母编号，下同），收集装置是______________（填字母编号）。
11、小雨阅读课外资料得知：双氧水分解除了用二氧化锰还可用氧化铜等物质作催化剂，于是他对氧化铜产生了探究兴趣。
【提出问题】氧化铜是否也能作氯酸钾分解的催化剂？它是否比二氧化锰催化效果更好？
【设计实验】小雨以生成等体积的氧气为标准，设计了下列三组实验（其它可能影响实验的因素均忽略）。
上述实验应测量的“待测数据”是 。
若实验②比实验①的“待测数据”更 (填“大”或“小”)，说明氧化铜能加快氯酸钾
的分解速率。
将实验②反应后的固体加水溶解。过滤，洗涤，干燥，若衡量得到0.5g黑色粉末，再将黑色粉末放入试管中， 。(简述操作和现象)
【预期结论】氧化铜还能作氯酸钾的催化剂。
【评价设计】你认为小雨设计实验③和实验②对比的目的是 。
【答案】
9、（1）b
（2）① A 该反应是加热固体
② D 氨气易溶于水，不能用排水法收集，又因其密度比空气小，因此用向下排空气法收集氨气。
10、（1）①是试管，②是集气瓶；（2）过氧化氢，二氧化锰；
（3）过氧化氢二氧化锰→水+氧气；催化；将带火星的木条放在集气瓶口看是否复燃；
（4）装置漏气；
（5）a；
（6）A；D．
11、【设计实验】（1）所需时间 （2）小 （3）向其中倒入适量双氧水（或稀硫酸），观察到大量气泡（或溶液变蓝色）
【评价设计】探究氧化铜是否比二氧化锰的催化效果更好
此处内容主要是针对教师在这节课上的比较成功的地方和比较失败的地方进行反思总结，同时也可以利用问卷星或调研表等对学生进行调研，以便于更好的总结和反思自己的教学。
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