学生实验4　氧气的实验室制取与性质 同步学案（含答案）

学生实验4　氧气的实验室制取与性质
　【实验目的】
1.用高锰酸钾或过氧化氢溶液制取氧气，并选择适当物质，验证氧气的性质。
2.初步学习用简单的装置和方法在实验室中制取气体。
　【实验原理】
在实验室中常用加热高锰酸钾或分解过氧化氢的方法制取少量氧气。氧气是一种化学性质比较活泼的气体，能与铁、碳等多种金属和非金属单质发生化学反应。
　【实验用品】
1.仪器：锥形瓶、分液漏斗、双孔橡皮塞、铁架台、试管、单孔橡皮塞、玻璃导管、胶皮管、集气瓶、水槽、酒精灯、玻璃片、量筒、坩埚钳、火柴、药匙。
2.试剂：高锰酸钾、10％的过氧化氢溶液、二氧化锰、棉花、木条、木炭、细铁丝、澄清石灰水。
　【实验过程】
1.用高锰酸钾制氧气
（1）实验装置
（2）实验步骤
①如图所示，按照自下而上、从左到右的顺序安装实验装置，并检查装置的气密性。
②将适量高锰酸钾装入试管中，使其平铺在试管底部。在试管口放一小团　　　　，用带导管的单孔橡皮塞塞紧试管口，根据酒精灯火焰高度确定试管高度，并将试管固定在铁架台上。
③将两个盛满水的集气瓶用玻璃片盖住瓶口倒扣于水槽中。
④给试管加热。当产生　　　　气泡时，再把导管口伸入集气瓶口，待瓶口有大气泡冒出时，在水面下用玻璃片盖住集气瓶口，小心地把集气瓶移出水槽，集气瓶口向上放在实验台上。收集满两瓶气体后将　　　　，再　　　　。
　2.用过氧化氢溶液制氧气
（1）实验装置
（2）实验步骤
①如图所示，按照自下而上、从左到右的顺序安装实验装置，并检查装置的　　　　性。
②先向锥形瓶中加入约0.1g　　　　，再向分液漏斗中加入约15mL10％的　　　　，并将盛满水的集气瓶倒扣于水槽中。
③打开分液漏斗的活塞，将过氧化氢溶液缓缓滴入锥形瓶中，待　　　　时，再把导管口伸入集气瓶中集气。
④当　　　　时，表明氧气已集满。在水面下用玻璃片盖住瓶口，将集气瓶移出水槽，　　　　（填“正”或“倒”）放在实验台上。
　3.氧气的化学性质
#实验 名称 #木炭在氧气中燃烧 #铁丝在氧气中燃烧
实验 操作 用坩埚钳夹取一小块木炭，在酒精灯火焰上灼烧至红热，立刻插入盛满氧气的集气瓶中；取出木炭后，在集气瓶加入少量澄清石灰水，迅速盖上玻璃片振荡 用坩埚钳夹取一端绑有火柴的打磨过的螺旋状细铁丝，在酒精灯上点燃火柴，待火柴即将燃尽时，将其伸入盛满氧气的集气瓶中（瓶底预先加入少量水或铺一层细沙）
实验 现象 木炭　　　　燃烧，发出　　　　，放出　　　　；石灰水　　　　 铁丝　　　　燃烧，　　　　，放出　　　　，生成　　　　色固体
文字 表达式 （符号 表达式） 碳＋氧气　　　　 （C＋O2CO2） 铁＋氧气　　　　 （Fe＋O2Fe3O4）
　【反思交流】
1.用高锰酸钾制取氧气时，试管口为什么要放一团棉花？实验结束时，为什么要先移出导管，再停止加热？
　
2.制取氧气操作过程中有哪些注意事项？
　
3.要保证铁丝燃烧成功需要注意哪些问题？
　
　探究　氧气的实验室制取及性质
　[2024·赤峰]气体制备和性质探究是初中化学实验的重要内容，请根据图1装置回答问题。
（1）写出标号仪器a的名称：　　　　。
图1
　（2）用装置A制氧气，反应的符号表达式为　　　　，基本反应类型是　　　　；后续探究需要较纯净的氧气，收集装置最好选择　　　　（填字母序号）。
图1
（3）实验结束，清洗试管时发现试管破裂，原因可能是　　　　。
（4）用图2装置探究氧气的性质，实验步骤如下：Ⅰ.将透明实验盒用隔板分成两部分，点燃燃烧室内的蜡烛，将倾倒室内的氧气传感器连接电脑并采集数据；Ⅱ.将氧气缓慢倒入倾倒室；Ⅲ.提起中间隔板；Ⅳ.观察并记录蜡烛燃烧的现象。
图2
①图像中P点所对应的操作是步骤　　　　（填序号）。
②结合图像分析，25s后蜡烛燃烧的变化情况是　　　　。
③该探究实验能说明氧气的性质是　　　　。
　1.下列关于氧气的制取、收集、验满的操作，正确的是（　　　）
A.加热高锰酸钾制氧气 B.收集氧气　
C.收集氧气 D.氧气的验满
2.[2024·成都]氧气的制取和性质实验如图。下列说法正确的是（　　　）
A.发生装置仅由药品状态决定
B.该装置能收集到纯净的氧气
C.红热的木炭应迅速伸入集气瓶瓶底
D.制取氧气的原料一定含有氧元素
3.根据氧气的制取和性质的相关知识，回答下列问题（已知浓硫酸具有吸水性）。
（1）图1中，二氧化锰的作用是　　　　。
图1
（2）要获得一瓶干燥的氧气，图1装置中导管的连接顺序为a→　　　　。
（3）如图2，下列关于硫燃烧实验的相关描述合理的有　　　　（填序号）。
图2
①硫在空气中燃烧产生淡蓝色火焰
②硫燃烧是剧烈氧化反应
③硫在空气和氧气中燃烧的产物不同
④集气瓶底部留有水可以减少燃烧产物对空气的污染
4.[2024·烟台节选]实验探究是学习化学的重要方法。请根据下列实验装置回答问题。
（1）装置B中仪器a的名称是　　　　。
（2）实验室加热高锰酸钾固体制取O2，应选用的发生装置是　　　　（填字母序号，下同）。
图1
（3）实验室制取CO2（密度大于空气）和O2，均不能选用的收集装置是　　　　。
（4）兴趣小组用图2所示装置探究不同催化剂对过氧化氢分解的催化效果。取大小相同的新鲜土豆块和新鲜猪肝块作催化剂，分别加入10mL相同浓度的过氧化氢稀溶液后，用传感器测量装置中压强的变化，如图3中曲线a、b所示。
图2
图3
①结合实验和曲线a、b分析，两种催化剂中催化效率更高的是　　　　。
②从曲线a、b的变化可以看出，过氧化氢分解的反应是　　　　（填“放热”或“吸热”）反应，加猪肝块催化的过氧化氢完全反应所用的时间大约是　　　　（填“30”“65”或“120”）s。
③曲线a、b最终达到相同的压强，说明　　　　。
参考答案
学生实验4　氧气的实验室制取与性质
【预习导航】
1.棉花　连续、均匀　导管从水下移出　停止加热　2.气密　二氧化锰　过氧化氢溶液　导管口有气泡连续、均匀产生　导管口有大气泡冒出　正
3.剧烈　白光　热量　变浑浊　剧烈　火星四射　大量的热　黑　二氧化碳　四氧化三铁
【反思交流】
1.答：用高锰酸钾制取氧气时，试管口略向下倾斜，试管口放一团棉花的目的是避免反应时高锰酸钾粉末随气流进入导管使导管堵塞；实验结束时，要先移出导管，再停止加热，目的是避免水倒流入试管中导致试管炸裂。
2.答：（1）用高锰酸钾制取氧气时，试管口放一团棉花；（2）产生连续均匀气泡时才开始收集；（3）收集满后先将导管从水下移出，再停止加热；（4）收集的气体正放在桌面上等。
3.答：（1）打磨铁丝，去掉铁丝表面的氧化物；（2）将铁丝绕成螺旋状，增大铁丝与氧气的接触面积；（3）下端系火柴，便于引燃铁丝；（4）待火柴即将燃尽时再伸入集气瓶，防止火柴燃烧消耗掉过多氧气等。
【归类探究】
【例题】（1）锥形瓶　（2）KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2　分解反应　E　（3）试管口略向上倾斜（或未预热，合理即可）　（4）①Ⅲ　②蜡烛燃烧得更旺　③密度比空气大，具有助燃性
【当堂测评】
1.A　2.D　3.（1）催化作用　（2）d→e→b→c　（3）①②④　4.（1）分液漏斗　（2）A　（3）D　（4）①猪肝块　②放热　30　③催化剂只改变化学反应速率，不改变生成物的质量
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