第1课时 高锰酸钾分解制取氧气 工业制取氧气
实验剖析
实验 高锰酸钾分解制取氧气
1.制取方法
高锰酸钾制取氧气
反应原理 高锰酸钾锰酸钾＋二氧化锰＋氧气
发生装置 的选择依据 固体反应且需加热
发生装置
收集装置
2.验满方法
排水法：当集气瓶口有大气泡冒出时，说明已满。
3.高锰酸钾分解制取氧气的步骤（简记为：茶庄定点收利息）
(1)查：检查装置的气密性。
(2)装：将试剂装入试管中，试管口放一团棉花，用带导管的单孔橡胶塞塞紧试管。
(3)定：将试管固定在铁架台上，试管口略向下倾斜。
(4)点：点燃酒精灯，先均匀受热后固定加热。
(5)收：用排水法收集氧气。
(6)离：收集完毕，将导管撤离水槽。
(7)熄：熄灭酒精灯。
工业上一般采用分离空气的方法制取氧气，利用液态氧和液态氮的沸点不同，采用低温蒸发的方法，此方法属于物理变化。
【对点训练】
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)标号仪器①的名称是 。
(2)实验室收集一瓶较纯净的氧气，选择装置 （填字母）。
(3)若用A装置加热高锰酸钾制取氧气，该装置需要改进的地方是 ，其反应的文字表达式为 。
〈问题拓展〉
(4)若用右图中的装置收集氧气，应从 （填“a”或“b”）端通入气体，检验氧气是否集满的操作方法是 。
(5)甲烷在实验室里可用排水法或向下排空气法收集，请你根据甲烷的收集方法，推测甲烷具有的性质是 （填字母）。
a.无色、无臭 B．密度比空气的小
c．可燃性 D．难溶于水
知识点1 高锰酸钾制取氧气
1.实验室用高锰酸钾制取氧气的过程中，不需要使用的仪器是( )
A.漏斗 B．酒精灯
C．大试管 D．集气瓶
2.如图是实验室利用高锰酸钾制取氧气的装置图，下列有关该实验的说法不合理的是( )
A．试管口的棉花能防止固体堵塞导管
B．试管口朝下是为了防止冷凝水倒流
C．导管口刚有气泡冒出时就开始收集
D．反应完毕后应将导管及时从水中撤出
3.实验是学习化学的重要途径。回答下列问题：
(1)仪器①的名称是 。
(2)检查装置气密性是在添加试剂 （填“前”或“后”）。
(3)实验室用高锰酸钾制取氧气，其反应的文字表达式是 ，可选用的发生装置是 （填装置序号）。若用D装置收集氧气，验满的方法是 。
(4)用A、C装置制取并收集氧气，得到的气体中除氧气外，还含有 ；实验完毕后，先将导管移出水槽，再熄灭酒精灯，目的是 。
4.某小组用高锰酸钾制取氧气。如图是实验室中常见仪器，回答下列问题。
(1)仪器①的名称是 。
(2)高锰酸钾制氧气的文字表达式为 。组装氧气的收集装置，可选用 （填序号）。
(3)某同学用排水法收集氧气时，发现水槽中的水变红了，可能是未使用 （填实验用品名称）。若该同学收集的氧气不纯，原因可能是 （写出1点即可）。
知识点2 氧气的工业制法
5.工业上制取氧气主要有下列步骤：
(1)从步骤②可以得出氮气的沸点比氧气的沸点 （填“高”或“低”）。
(2)贮存在蓝色钢瓶里的“工业液氧”是 （填“纯净物”或“混合物”）。
6.工业上用分离液态空气的方法制取氧气。
空气液态空气
(1)工业制氧气属于 （填“物理”或“化学”）变化。
(2)工业制取氧气利用的原理是氧气和氮气的 不同，先分离出的气体是 。
7.根据下列实验装置图，回答问题：
图1
图2
(1)仪器①的名称是 。
(2)实验室用高锰酸钾制取氧气，选用A为发生装置，需要在试管口放一小团棉花，其目的是 ，该反应的文字表达式是 。
(3)若要收集到较纯净的氧气，应选用图1中的 （填字母）装置，当 时，开始收集氧气；若用C装置收集氧气，验满的方法是 。
(4)化学兴趣小组开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。图2中甲为供氧器的工作原理，下列说法正确的是 （填字母序号）。
A．制氧剂可能是高锰酸钾
B．反应仓相当于实验室制取氧气的发生装置
C．加湿过滤仓中水的作用之一是加快生成氧气的速率
D．图乙用作加湿过滤仓时，b管与病人相连
8.（科学态度与责任）2023年5月30日，神舟十六号载人飞船发射成功，航天员将在中国空间站完成各项任务，因此，保障航天员的氧气需求至关重要。那么，空间站的氧气从哪里来？
Ⅰ.从地球带上去
(1)实验室用过氧化氢等原料制氧，写出过氧化氢制氧气的文字表达式： ；航天工业以空气为原料制氧，工业上选择空气的主要原因是 。
(2)工业上采用分离液态空气法获得氧气，其过程可用如图1所示实验模拟。
图1
①浸入液氮3 min后，试管内产生约占其容积的液态空气。取出试管，液态空气沸腾，伸入燃着的木条，木条熄灭；1 min后伸入带火星的木条，观察到木条复燃。导致木条熄灭的原因是 。
②上述实验利用氮气与氧气的沸点不同实现分离，由实验现象可知，两种气体中沸点比较高的气体是 。
图2
(3)利用分子筛可将氧分子从空气中“筛”出去，从而获得高浓度的氧气。其原理示意图如图2所示：
由此可知两种分子的大小：氮气 （填“＞”或“＜”）氧气。
Ⅱ.在天宫制出来
(4)早期空间站利用过氧化钠(Na2O2)、超氧化钾(KO2)等物质制氧，其原理表示如下：二氧化碳氧气，空间站内二氧化碳的主要来源是 。
(5)空间站是一个相对封闭的场所，解决“气体从哪里来”的问题必然伴生着“气体往哪里去”的问题。为此，科学家设计了生物再生生命保障系统，实现了“水—氧—碳”的循环转化。下列叙述正确的是 （填字母）。
a．“水—氧—碳”的循环转化，减少了氧气的携带量，减轻了火箭和飞船的载重
b．目前已实现了电解水制氧，同时产生氢气，系统需要对氢气进行转化
c．人体代谢产物中的水既有气态又有液态，设计系统时应考虑水的冷凝与净化第1课时 高锰酸钾分解制取氧气 工业制取氧气
实验剖析
实验 高锰酸钾分解制取氧气
1.制取方法
高锰酸钾制取氧气
反应原理 高锰酸钾锰酸钾＋二氧化锰＋氧气
发生装置 的选择依据 固体反应且需加热
发生装置
收集装置
2.验满方法
排水法：当集气瓶口有大气泡冒出时，说明已满。
3.高锰酸钾分解制取氧气的步骤（简记为：茶庄定点收利息）
(1)查：检查装置的气密性。
(2)装：将试剂装入试管中，试管口放一团棉花，用带导管的单孔橡胶塞塞紧试管。
(3)定：将试管固定在铁架台上，试管口略向下倾斜。
(4)点：点燃酒精灯，先均匀受热后固定加热。
(5)收：用排水法收集氧气。
(6)离：收集完毕，将导管撤离水槽。
(7)熄：熄灭酒精灯。
工业上一般采用分离空气的方法制取氧气，利用液态氧和液态氮的沸点不同，采用低温蒸发的方法，此方法属于物理变化。
【对点训练】
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)标号仪器①的名称是 集气瓶 。
(2)实验室收集一瓶较纯净的氧气，选择装置 E （填字母）。
(3)若用A装置加热高锰酸钾制取氧气，该装置需要改进的地方是 在试管口塞一团棉花 ，其反应的文字表达式为 高锰酸钾锰酸钾＋二氧化锰＋氧气 。
〈问题拓展〉
(4)若用右图中的装置收集氧气，应从 a （填“a”或“b”）端通入气体，检验氧气是否集满的操作方法是 把带火星的木条靠近b端，若木条复燃，证明收集满 。
(5)甲烷在实验室里可用排水法或向下排空气法收集，请你根据甲烷的收集方法，推测甲烷具有的性质是 bd （填字母）。
a.无色、无臭 B．密度比空气的小
c．可燃性 D．难溶于水
知识点1 高锰酸钾制取氧气
1.实验室用高锰酸钾制取氧气的过程中，不需要使用的仪器是( A )
A.漏斗 B．酒精灯
C．大试管 D．集气瓶
2.如图是实验室利用高锰酸钾制取氧气的装置图，下列有关该实验的说法不合理的是( C )
A．试管口的棉花能防止固体堵塞导管
B．试管口朝下是为了防止冷凝水倒流
C．导管口刚有气泡冒出时就开始收集
D．反应完毕后应将导管及时从水中撤出
3.实验是学习化学的重要途径。回答下列问题：
(1)仪器①的名称是 锥形瓶 。
(2)检查装置气密性是在添加试剂 前 （填“前”或“后”）。
(3)实验室用高锰酸钾制取氧气，其反应的文字表达式是 高锰酸钾锰酸钾＋二氧化锰＋氧气 ，可选用的发生装置是 B （填装置序号）。若用D装置收集氧气，验满的方法是 将带火星的木条伸到集气瓶口，若木条复燃，证明已满 。
(4)用A、C装置制取并收集氧气，得到的气体中除氧气外，还含有 水蒸气 ；实验完毕后，先将导管移出水槽，再熄灭酒精灯，目的是 防止水倒吸入试管，使试管炸裂 。
4.某小组用高锰酸钾制取氧气。如图是实验室中常见仪器，回答下列问题。
(1)仪器①的名称是 烧杯 。
(2)高锰酸钾制氧气的文字表达式为 高锰酸钾锰酸钾＋二氧化锰＋氧气 。组装氧气的收集装置，可选用 ②④⑤或③⑤ （填序号）。
(3)某同学用排水法收集氧气时，发现水槽中的水变红了，可能是未使用 棉花 （填实验用品名称）。若该同学收集的氧气不纯，原因可能是 收集气体前集气瓶中未装满水（或没有等气泡连续均匀冒出时开始收集等） （写出1点即可）。
知识点2 氧气的工业制法
5.工业上制取氧气主要有下列步骤：
(1)从步骤②可以得出氮气的沸点比氧气的沸点 低 （填“高”或“低”）。
(2)贮存在蓝色钢瓶里的“工业液氧”是 混合物 （填“纯净物”或“混合物”）。
6.工业上用分离液态空气的方法制取氧气。
空气液态空气
(1)工业制氧气属于 物理 （填“物理”或“化学”）变化。
(2)工业制取氧气利用的原理是氧气和氮气的 沸点 不同，先分离出的气体是 氮气 。
7.根据下列实验装置图，回答问题：
图1
图2
(1)仪器①的名称是 试管 。
(2)实验室用高锰酸钾制取氧气，选用A为发生装置，需要在试管口放一小团棉花，其目的是 防止加热时固体粉末进入导管 ，该反应的文字表达式是 高锰酸钾锰酸钾＋二氧化锰＋氧气 。
(3)若要收集到较纯净的氧气，应选用图1中的 D （填字母）装置，当 导管口处有均匀连续的气泡冒出 时，开始收集氧气；若用C装置收集氧气，验满的方法是 将带火星的木条靠近集气瓶瓶口，若木条复燃，则证明氧气已集满 。
(4)化学兴趣小组开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。图2中甲为供氧器的工作原理，下列说法正确的是 B （填字母序号）。
A．制氧剂可能是高锰酸钾
B．反应仓相当于实验室制取氧气的发生装置
C．加湿过滤仓中水的作用之一是加快生成氧气的速率
D．图乙用作加湿过滤仓时，b管与病人相连
(1)仪器①的名称是试管。(2)实验室用高锰酸钾制取氧气，选用A为发生装置，需要在试管口放一小团棉花，其目的是防止加热时固体粉末进入导管。高锰酸钾在加热条件下反应生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，该反应的文字表达式为高锰酸钾锰酸钾＋二氧化锰＋氧气。(3)氧气密度比空气大，可采用向上排空气法收集，此方法收集的氧气较干燥；氧气不易溶于水，可采用排水法收集，此方法收集的氧气较纯净，故若要收集到较纯净的氧气，应选用图1中的D装置，选用排水法收集氧气时，当导管口处有均匀连续的气泡冒出时，开始收集氧气；若用C装置收集氧气，即向上排空气法收集氧气，验满的方法是将带火星的木条靠近集气瓶瓶口，若木条复燃，则证明氧气已集满。(4)A.高锰酸钾制氧气需要加热，根据图甲可知，该反应在常温下就可以进行，所以制氧剂不可能是高锰酸钾，不符合题意；B.反应仓产生氧气，相当于实验室制取氧气的发生装置，符合题意；C.水不能加快生成氧气的速率，但可根据加湿过滤仓水中气泡的快慢，观察氧气的输出速率，不符合题意；D.氧气不易溶于水，为方便将氧气排出，氧气应从b导管进入，a导管流出，所以与病人相连的是a管，不符合题意。
8.（科学态度与责任）2023年5月30日，神舟十六号载人飞船发射成功，航天员将在中国空间站完成各项任务，因此，保障航天员的氧气需求至关重要。那么，空间站的氧气从哪里来？
Ⅰ.从地球带上去
(1)实验室用过氧化氢等原料制氧，写出过氧化氢制氧气的文字表达式： 过氧化氢水＋氧气 ；航天工业以空气为原料制氧，工业上选择空气的主要原因是 成本低 。
(2)工业上采用分离液态空气法获得氧气，其过程可用如图1所示实验模拟。
图1
①浸入液氮3 min后，试管内产生约占其容积的液态空气。取出试管，液态空气沸腾，伸入燃着的木条，木条熄灭；1 min后伸入带火星的木条，观察到木条复燃。导致木条熄灭的原因是 液氮沸点低 。
②上述实验利用氮气与氧气的沸点不同实现分离，由实验现象可知，两种气体中沸点比较高的气体是 氧气 。
图2
(3)利用分子筛可将氧分子从空气中“筛”出去，从而获得高浓度的氧气。其原理示意图如图2所示：
由此可知两种分子的大小：氮气 ＞ （填“＞”或“＜”）氧气。
Ⅱ.在天宫制出来
(4)早期空间站利用过氧化钠(Na2O2)、超氧化钾(KO2)等物质制氧，其原理表示如下：二氧化碳氧气，空间站内二氧化碳的主要来源是 呼吸作用 。
(5)空间站是一个相对封闭的场所，解决“气体从哪里来”的问题必然伴生着“气体往哪里去”的问题。为此，科学家设计了生物再生生命保障系统，实现了“水—氧—碳”的循环转化。下列叙述正确的是 abc （填字母）。
a．“水—氧—碳”的循环转化，减少了氧气的携带量，减轻了火箭和飞船的载重
b．目前已实现了电解水制氧，同时产生氢气，系统需要对氢气进行转化
c．人体代谢产物中的水既有气态又有液态，设计系统时应考虑水的冷凝与净化
(1)过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水与氧气；空气随处可见，成本低，所以航天工业以空气为原料制氧。(2)氮气的沸点比氧气低，刚开始气化的气体为氮气，氮气会使燃着的木条熄灭。(3)氧气能透过分子筛，但氮气不能，说明氮气的分子比氧气大。(4)呼吸作用能产生二氧化碳，则空间站内二氧化碳的主要来源是呼吸作用。(5)“水—氧—碳”的循环转化，可减少氧气的携带量，减轻火箭和飞船的载重；电解水生成氢气和氧气，生成的氢气需要进行转化；人体代谢产物中的水既有气态又有液态，则设计系统时应考虑水的冷凝与净化。
