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第三节 氧气的实验室制取
一、知识目标
1.学生能准确说出实验室制取氧气的三种方法（过氧化氢分解、高锰酸钾加热分解、氯酸钾加热分解）及相应的文字表达式。
2.掌握实验室制取氧气的实验装置选择依据，包括发生装置（固液常温型、固固加热型）和收集装置（排水法、向上排空气法、向下排空气法）的适用情况。
3.学会检验和验满氧气的方法，即使用带火星的木条检验氧气，将带火星的木条放于集气瓶口验满氧气。
二、核心素养目标
1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识实验室制取氧气的不同方法及现象，从微观角度理解化学反应的本质，如催化剂对反应速率的影响。
2.证据推理与模型认知：通过对制取氧气不同方法的实验探究，培养学生提出问题、设计实验、进行实验操作以及分析实验现象的能力，激发学生的创新思维，构建实验室制取气体的一般思路。
3.科学探究与创新意识：培养学生严谨的科学态度，让学生认识到化学实验操作规范的重要性，同时通过模拟救援任务，增强学生的社会责任感。
一、教学重点
1.实验室制取氧气的三种方法及相应的文字表达式。
2.实验室制取氧气的实验装置选择依据和操作要点。
3.催化剂的概念和作用。
二、教学难点
1.构建实验室制取气体的一般思路。
2.理解不同制取氧气方法的优缺点及适用场景。
一、过氧化氢制取氧气
1.自然界中氧气主要来源于什么过程？工业上制取大量氧气常用什么方法？
自然界中氧气主要来源于植物的光合作用；工业上制取大量氧气常用分离液态空气法。
2.实验室用过氧化氢制取氧气时，选择的药品是什么？反应需要什么条件？写出该反应的文字表达式。
药品：过氧化氢溶液（俗称双氧水）和二氧化锰（催化剂）；反应条件：常温（二氧化锰催化）；
文字表达式：过氧化氢水 + 氧气。
3.实验中二氧化锰起到什么作用？
作用：催化作用（加快过氧化氢分解的速率）。
4.过氧化氢制取氧气的反应物状态和反应条件分别是什么？据此应选择哪种类型的发生装置（固液常温型 / 固固加热型）？
反应物状态：固体（二氧化锰）和液体（过氧化氢溶液）；反应条件：常温（无需加热）；应选择固液常温型发生装置。
5.结合氧气的物理性质，过氧化氢制取氧气可选择哪些收集装置？选择的依据是什么？
可选择排水法或向上排空气法。依据：①排水法：氧气不易溶于水且不与水反应；②向上排空气法：氧气密度比空气略大且不与空气反应。
6.组装好实验装置后，第一步要做什么操作？
第一步操作：检查装置的气密性。
7.用排水法收集氧气时，为什么要等导管口产生连续、均匀的气泡时再开始收集？集满氧气的集气瓶应如何放置在实验台上？
原因：导管口刚开始冒出的气泡是装置内的空气，立即收集会导致氧气不纯；等连续、均匀气泡冒出时，装置内空气已排尽，收集的氧气更纯净。放置方法：正放在实验台上（氧气密度比空气大，正放可防止气体逸出）。
8.若用向上排空气法收集氧气，如何检验氧气已收集满？
将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明氧气已收集满。
二、高锰酸钾制取氧气
1.高锰酸钾是一种什么状态的物质？用它制取氧气需要什么反应条件？写出该反应的文字表达式。
物质状态：紫黑色固体；反应条件：加热；文字表达式：高锰酸钾锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气。
2.高锰酸钾制取氧气应选择哪种发生装置？
应选择固固加热型发生装置。
3.用高锰酸钾制取氧气时，试管口为什么要放一团棉花？试管口为什么要略向下倾斜？
试管口放棉花：防止加热时高锰酸钾粉末进入导管，堵塞导管；试管口略向下倾斜：防止加热时试管内产生的冷凝水回流到热的试管底部，导致试管炸裂。
4.高锰酸钾制取氧气的实验步骤可总结为 “茶庄定点收利息”，请分别解释每个字对应的实验操作。
“茶”（查）：检查装置的气密性；“庄”（装）：向试管中装入高锰酸钾药品；“定”（定）：将试管固定在铁架台上；“点”（点）：点燃酒精灯加热；“收”（收）：用排水法收集氧气；“利”（离）：将导管从水中撤离；“息”（息）：熄灭酒精灯。
5.实验结束后，为什么要先将导管从水中撤离，再熄灭酒精灯？若操作顺序颠倒，会产生什么后果？
原因：防止先熄灭酒精灯后，试管内温度骤降，气体体积收缩，水槽中的水倒吸入热的试管，导致试管炸裂。后果：水槽中的水倒吸，试管炸裂。
6.高锰酸钾制取氧气的收集装置与过氧化氢制取氧气的收集装置是否相同？为什么？
相同。原因：两种方法制取的气体都是氧气，氧气的物理性质（密度比空气大、不易溶于水）不变，因此收集装置（排水法或向上排空气法）相同。
三、实验室制取气体的一般思路
1.结合氧气的实验室制取，思考实验室制取一种气体时，首先要确定什么？需要考虑哪些因素（如原料、反应条件等）？
首先要确定制取气体的化学反应原理。考虑因素：
①原料：易得、价格低廉；
②反应条件：操作简便（如是否需要加热、是否需要催化剂）；
③反应速率：速率适中（过快不易收集，过慢效率低）；
④产物：制得的气体纯净，无有毒有害副产物。
2.选择气体发生装置和收集装置分别依据什么？请举例说明（可结合氧气的制取）。
①发生装置依据：反应物的状态和反应条件。
②收集装置依据：气体的物理性质（密度、水溶性）和化学性质（是否与空气、水反应）。
3.如何检验制取的气体是否为目标气体（以氧气为例说明）？如何判断气体已收集满？
检验目标气体（氧气）：将带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，证明该气体是氧气。
判断收集满（氧气）：
①排水法：当集气瓶口有大气泡冒出时，证明已收集满；
②向上排空气法：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明已收集满。
一、新课引入
活动一：新课导入
问题探究：想象在偏远山区医院因断电陷入供氧危机的场景，作为临时制氧工程师，要在实验室制取大量氧气，需要做哪些准备？比如选择什么样的药品、反应条件是什么、如何确定合适的实验装置？
答案：要考虑选择含有氧元素、反应条件合适且安全的药品，根据反应物状态和反应条件确定发生装置，依据气体性质确定收集装置。
二、过氧化氢制取氧气
活动一：实验室制取气体物质的思路分析
问题探究：给出药品清单：食盐（主要成分为）、过氧化氢（）、氧化汞 （）、高锰酸钾（）、氯酸钾（）、甲烷（）、水 ()，哪些物质可能产生氧气？
答案：含有氧元素的物质才可能产生氧气，初步筛选出过氧化氢、氧化汞、高锰酸钾、氯酸钾和水。
问题探究：根据反应条件和安全性的对比，哪些药品更适合用来制取氧气？
答案：氧化汞分解有汞蒸气有毒需处理、电解水耗能高产率低、氯酸钾分解有爆炸风险等缺点，而过氧化氢常温（催化条件下）即可反应，安全便捷；高锰酸钾操作简单，所以过氧化氢和高锰酸钾是更适合在实验室制取氧气的药品。
归纳总结：实验室制取氧气选择药品要综合考虑反应条件、安全性、是否含有所需元素等因素。优先选择过氧化氢（安全可控）或高锰酸钾（操作简单）。工业上大量制取氧气采用分离液态空气法。选择依据为：
1.必须含有相关成分；
2.无毒无害没有污染；
3.节约能源价格便宜。
活动二：分解过氧化氢制取氧气的原理
问题探究：给出几个化学反应：①汞 + 氧气氧化汞；②水氢气 + 氧气；③高锰酸钾锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气；④氯酸钾氯化钾 + 氧气；⑤过氧化氢水 + 氧气。哪种物质更适合用来在实验室制取氧气？
答案：结合前面分析的各物质制取氧气的优缺点，再次明确过氧化氢和高锰酸钾是较适合的药品，而汞蒸汽有毒无法使用，氯酸钾有爆炸风险需注意，电解水实验耗能高不适合。
问题探究：通过以下实验分析二氧化锰在此反应中起什么作用：
向 A 试管中加入 3 - 5mL 过氧化氢溶液，将带火星的木条伸入试管口。
向 B 试管中加入少量二氧化锰粉末，将带火星的木条伸入试管口。
将 A 试管中的过氧化氢溶液倒入 B 试管中，将带火星的木条伸入 B 试管口。
待 B 试管中的现象不明显后，小心将上部液体倒出，再加入 3 - 5mL 过氧化氢溶液，将带火星的木条伸入试管口。
答案：实验 1 中木条未复燃；实验 2 中产生大量气泡，木条复燃；实验 3 中产生大量气泡，木条复燃；实验 4 中产生大量气泡，木条复燃。第 4 步实验可以多次重复，反应后将试管中的二氧化锰干燥称量，发现反应前后质量没有改变，说明二氧化锰在过氧化氢分解反应中起催化作用。
归纳总结：催化剂是在化学反应中，改变反应的速率，本身的质量和化学性质反应前后保持不变。催化剂的特点：
1.一变：改变其它物质的反应速率，可能加快、也可能减慢 ；
2.二不变：本身的质量和化学性质不变。
在化学反应中，不使用催化剂时，反应仍能发生，只是有的反应很慢；使用催化剂，会影响反应速率，对生成物的总量没有影响；要说某物质是催化剂，必须指明在哪个反应中；对某一个反应能起催化作用的，不一定只有一种物质，也可能有多种物质。
活动三：过氧化氢制取氧气的装置选择
问题探究：选择实验装置的依据是什么？实验室制取气体的装置由哪两部分组成？
答案：实验室制取气体的装置由发生装置和收集装置两部分组成。发生装置由反应物的状态和反应条件决定（是否需要加热），收集装置由气体的性质决定。
问题探究：过氧化氢制取氧气应选择什么样的发生装置和收集装置？
答案：过氧化氢制取氧气，反应物状态为液体和固体，反应条件为常温，不需要加热，所以应选择固液常温型发生装置。氧气的密度比空气大，不易溶于水且不与水反应，可以选择排水法或向上排空气法收集。
归纳总结：选择实验装置要依据反应物状态、反应条件和气体性质。过氧化氢制取氧气发生装置选固液常温型，收集装置可用排水法或向上排空气法。
活动四：过氧化氢制取氧气的实验步骤
问题探究：过氧化氢制取氧气的实验步骤有哪些？
答案：实验步骤如下：
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。
先向锥形瓶中加入少量的二氧化锰，再向分液漏斗中加入约 15 mL8%的过氧化氢溶液，并将盛满水的集气瓶倒扣于水槽中。
打开分液漏斗的活塞，将过氧化氢溶液缓缓滴入锥形瓶中，待导管口产生连续、均匀的气泡时，再把导管口伸入集气瓶中集气。
当瓶口有大气泡冒出时，说明集满了，用玻璃片在水面下盖住瓶口，移出水面，正放在实验台上。
问题探究：如何检验装置的气密性？
答案：检验装置气密性的方法：
连接装置，将导管末端伸入水中，用手紧握试管，观察水中的导管口有没有气泡冒出，如果有气泡冒出，说明装置气密性良好。
连接装置，关闭分液漏斗的活塞，然后将导管一端放入烧杯的水中，再用双手紧握烧瓶的外壁，若导管口处有气泡冒出，说明装置气密性良好。
从长颈漏斗加入一定量的水，使漏斗的下端管口浸没在液面以下，夹紧弹簧夹，再加入少量的水，停止加水后，长颈漏斗中与锥形瓶中液面差（即水柱高度）且保持不变，说明装置气密性良好。
归纳总结：强调实验步骤的顺序和规范性，以及检验装置气密性和检验氧气方法的重要性。同时指出实验过程中的注意事项：
1.长颈漏斗的末端应没入液面以下，以防止气体从漏斗口逸出（分液漏斗则不必）；
2.当集气瓶口有大气泡逸出时，证明已收集满；
3.当导管口刚开始有气泡放出时，不宜立即收集，会使气体不纯；
4.排空气法导气管应该伸入接近瓶底的位置，以利于空气的排出；
向上排空气法的验满：将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃证明已满。
典例1：对“过氧化氢的分解”开展如图所示的实验探究。下列说法正确的是
A．甲和丁对比，探究Mn2是H22分解的催化剂
B．乙和丙对比，探究温度对H22分解速率的影响
C．乙和丁对比，探究H22浓度对H22分解速率的影响
D．甲能和乙、丙、丁分别形成对比实验
【答案】B
【详解】A、甲和丁对比，其他条件相同，变量为是否有Mn2，能探究Mn2对H22分解速率的影响，该对比实验不能验证反应前后的质量和化学性质是否改变，所以不能探究Mn2是H22分解的催化剂，说法错误，不符合题意；
B、乙和丙对比，温度不同，其他条件相同，能探究温度对分解速率的影响，说法正确，符合题意；
C、乙和丁对比，溶液浓度不同，乙中没有加入Mn2，丁中加入0.1gMn2，变量不唯一，不能探究溶液浓度对分解速率的影响，说法错误，不符合题意。
D、甲、乙中溶液浓度不同，其他条件相同，能形成对比实验；甲、丙中温度、溶液浓度均不同，变量不唯一，不能形成对比实验；甲、丁中其他条件相同，变量为是否有Mn2，能形成对比实验，因此甲能和乙、丁分别形成对比实验，说法错误，不符合题意；
故选B。
典例2：实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰的混合物制取氧气，有关操作如下，正确的一项是
A．先向锥形瓶内倒入过氧化氢溶液，再放二氧化锰
B．该装置的优点是可控制反应速率
C．将集满气体的集气瓶正放在桌面上
D．用带火星木条伸入集气瓶中验满
【答案】C
【详解】A、因为应先加入固体二氧化锰，再加入液体过氧化氢溶液，以避免反应过早开始导致气体逸散或失控，错误；
B、长颈漏斗不能控制反应速率，只能方便添加液体，错误；
C、氧气密度大于空气需正放，正确；
D、验满时应将带火星木条放在集气瓶口(木条复燃表示已满)，而非伸入瓶内，错误。
故选：C。
三、高锰酸钾制取氧气
活动五：高锰酸钾制取氧气的装置选择
问题探究：高锰酸钾制取氧气的实验原理是什么？
答案：高锰酸钾锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气
问题探究：选择实验装置的依据是什么？高锰酸钾制取氧气应选择什么样的发生装置和收集装置？
答案：选择实验装置依据反应物状态和反应条件确定发生装置，依据气体性质确定收集装置。高锰酸钾制取氧气，反应物为固体，反应条件需要加热，所以发生装置应选择固体加热型。氧气的密度比空气大，不易溶于水，依旧用排水法或向上排空气法收集。
归纳总结：高锰酸钾制取氧气发生装置选固体加热型，收集装置可用排水法或向上排空气法。
活动六：高锰酸钾制取氧气的实验步骤
问题探究：高锰酸钾制取氧气的实验步骤有哪些？
答案：实验步骤：①连接仪器；②检查装置的气密性；③装药品；④将试管固定在铁架台上；⑤点燃酒精灯；⑥用排水法收集一瓶氧气；⑦将导管从水中撤离；⑧熄灭酒精灯。
问题探究：能否用一个口诀来帮助记忆？
答案：口诀：茶（检查）→庄（装药）→定（固定）→点（点燃）→收（收集）→利（撤离）→息（熄灭）。
活动七：高锰酸钾制取氧气的注意事项
问题探究：高锰酸钾制取氧气有哪些注意事项？
答案：注意事项：
试管口放一团棉花，以防加热时高锰酸钾粉末进入导气管堵塞导管；
试管口应略向下倾斜，防止冷凝水回流使试管炸裂；
导管伸出胶塞少许，便于气体排出；
药品平铺在试管底部，使其受热均匀，反应充分；
给试管加热时，应先移动酒精灯使试管受热均匀，然后加热放在试管底部盛装药品的部位；
气泡连续冒出时再开始收集，此时收集的更纯净。
问题探究：为什么要先移出导管，再熄灭酒精灯？
答案：如果先熄灭酒精灯，试管内的温度会迅速下降，导致气体体积收缩，形成负压。此时，水槽中的水可能会在大气压的作用下通过导管倒吸入试管。倒吸入试管的水如果遇到试管底部仍处于高温状态，可能会导致试管因局部温度急剧变化而炸裂。
典例1：下列有关实验室制取氧气的说法正确的是
A．检查装置气密性时，先用手捂住试管，再将导管伸入水中
B．加热后导管口有气泡连续均匀逸出时，开始收集
C．高锰酸钾加热制取氧气，实验结束先熄灭酒精灯
D．用排水法收集氧气，验满时用带火星的木条放在瓶口
【答案】B
【详解】A、检查气密性时应先将导管伸入水中，再用手捂住试管。若顺序相反，可能导致空气膨胀不明显，无法准确判断气密性。选项错误；
B、导管口有连续均匀气泡冒出时才能收集，刚开始的气泡中含有原装置中的空气，若立即收集会导致氧气不纯，选项正确；
C、实验结束应先从水槽移出导管，再熄灭酒精灯，防止冷凝水倒流炸裂试管，选项错误；
D、排水法收集氧气不需要验满（观察集气瓶口有大气泡冒出即表示收集满）。带火星木条验满适用于向上排空气法。选项错误；
故选B。
典例2：高锰酸钾制取氧气的实验如图，下列操作符合安全规范的是
A．连接仪器——将试管抵住实验台，用力塞紧胶塞
B．加热试管——先预热，再对准试剂所在部位加热
C．结束实验——熄灭酒精灯后，将导管移出水面
D．整理复位——加热后的试管，立即用冷水清洗
【答案】B
【详解】A、将试管抵住实验台，用力塞紧胶塞，容易使试管底部破碎，选项错误；
B、加热试管先预热，再对准有药品的部位集中加热，以防试管炸裂，选项正确；
C、做该实验时如果先撤酒精灯，则会使导管内温度降低，压强变小而把水到吸入试管引起试管炸裂，选项错误；
D、加热后的试管，不能立即用冷水清洗，否则会引起试管炸裂，选项错误。
故选B。
一、实验室制取氧气的原理
装置类型 固固加热型 固液不加热型
反应装置
反应物的状 态、条件 固体、加热 固体和液体、不加热
反应 原理 ①高锰酸钾制氧气： 高锰酸钾锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气 ②氯酸钾制氧气： 氯酸钾氯化钾 + 氧气 ③过氧化氢溶液制氧气： 过氧化氢水 + 氧气
注意事项 A.试管口要略向略向下倾斜，以防止冷凝水倒流，造成试管炸裂； B．用KMn4制取氧气时，试管口要塞一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导气管堵塞导气管； C．实验结束后先撤离导管再 熄灭酒精灯，防止水倒吸造成试管炸裂 若使用长颈漏斗，则长颈漏斗的下端应伸入到液面以下形成液封，防止生成的气体从长颈漏斗逸出
气体制取的发生装置选择
装置图
评价 安装简便 便于添加液体药品 可控制反应速率 。
适用 范围 用于制取 少量气体 用于平稳反应并制取较多气体 用于剧烈反应并制取较多气体
气体制取的发生收集装置选择
收集方法 排水法 排空气法
装置图
适用范围 不易溶于水或难溶于水的物质，如2、H2 所收集的气体不与空气中的物质反应，且密度与空气相差较大
密度比空气大的气体，如2、C2 密度比空气小的气体，如H2、NH3
优点 收集的气体纯度较高，但不干燥 收集的气体较干燥，但纯度不高
注意 事项 A.最佳收集时间：当导管口气泡连续且均匀冒出时； B．导管不能伸入集气瓶口过长，过长不利于气体排出； C．集满2的集气瓶应正 放在桌面上 导管应伸到集气瓶的底部，防止收集的气体不纯。
四、气体的检验和验满
气体 氧气
检验方法 将带火星的木条伸入集气瓶内，木条复燃，则说明该气体为氧气
验满方法 将带火星的木条靠近集气瓶中，木条复燃，则说明已收集满
1．小高同学利用塑料瓶、注射器、饮料管等材料设计了如图所示的简易供氧器。下列分析错误的是
A．甲装置中加入二氧化锰能增加生成氧气的质量
B．乙装置中的水具有观察输出氧气速率的作用
C．用注射器加入过氧化氢溶液可控制反应速率
D．将带火星木条放在乙装置导管口，木条复燃，说明产生了氧气
【答案】A
【详解】A、过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，甲装置中加入二氧化锰能加快过氧化氢的分解速率，不能增加生成氧气的质量，故A符合题意；
B、可通过观察乙装置水中产生气泡的多少，来判断氧气的生成速率，即乙装置中的水具有观察输出氧气速率的作用，故B不符合题意；
C、通过注射器可以控制液体滴加的速度，从而控制反应速率，故C不符合题意；
D、氧气具有助燃性，则将带火星木条放在乙装置导管口，木条复燃，说明产生了氧气，故D不符合题意。
故选A。
2．加热高锰酸钾制取氧气的化学方程式为2KMn4K2Mn4+Mn2+2↑，实验装置如图所示。下列有关说法，不合理的是
A．试管口塞棉花团，目的是防止高锰酸钾粉末进入导管
B．实验前，应先检查装置气密性，后加入药品
C．导管口有气泡冒出时，立即收集氧气
D．也可以用向上排空气法收集氧气
【答案】C
【详解】A、加热高锰酸钾制取氧气时，试管口塞棉花团，目的是防止高锰酸钾粉末进入导管，选项正确；
B、实验前，应先检查装置气密性，后加入药品，避免浪费药品，选项正确；
C、导管口有气泡冒出时，此时的气体主要是装置中的空气，不可开始收集气体，当导管口气泡连续均匀冒出时，再开始收集氧气，选项错误；
D、氧气的密度比空气大，也可以用向上排空气法收集氧气，选项正确；
故选C。
考点1过氧化氢制取氧气
1.某化学兴趣小组利用课余时间探究初中某常见气体的制取方法，并检验该气体的化学性质，其装置如图所示。下列说法不正确的是
A．除了排水法以外，该气体也可以采取向上排空气法收集
B．锥形瓶内的黑色粉末是二氧化锰，用来改变化学反应速率
C．忘记检查装置气密性，可能会导致该气体实际收集的质量偏大
D．将带火星的木条的靠近集气瓶口，如果木条复燃，则该气体已收集满
【答案】C
【分析】过氧化氢溶液分解生成水和氧气。
【详解】A、氧气的密度比空气大，不易溶于水，可用排水法或向上排空气法收集，故说法正确；
B、在过氧化氢制取氧气的实验中，锥形瓶内的黑色粉末是二氧化锰，二氧化锰是该反应的催化剂，可以加快过氧化氢的分解速率，故说法正确；
C、忘记检查装置气密性，可能会导致装置漏气，使该气体实际收集的质量偏小，故说法错误；
D、氧气具有助燃性，将带火星的木条的靠近集气瓶口，如果木条复燃，说明氧气已收集满，故说法正确。
故选C。
2．如图所示，过氧化氢（H22）在催化剂二氧化锰的作用下，迅速分解放出大量的氧气，下列现象正确的是
A．气球胀大，红墨水左移 B．气球缩小，红墨水右移
C．气球胀大，红墨水右移 D．气球缩小，红墨水左移
【答案】D
【详解】过氧化氢在催化剂二氧化锰的作用下，迅速分解放出大量的氧气，气体增多，使得集气瓶内压强增大，大于外界大气压，因此可观察到气球缩小，红墨水左移，故选：D。
3．结合下图实验，下列说法不正确的是
A．该实验证明2可以支持燃烧
B．实验③带火星的木条复燃且Mn 质量不变
C．该实验说明Mn2能增大过氧化氢产生2的质量
D．该实验说明Mn2能加快过氧化氢产生2的速度
【答案】C
【详解】A、带火星的木条复燃，说明氧气可以支持燃烧，故A正确；
B、实验③中过氧化氢溶液中加入二氧化锰，加快了过氧化氢的分解，产生的氧气使带火星的木条复燃，二氧化锰作催化剂，反应前后质量不变，故B正确；
C、该实验能说明二氧化锰能加快过氧化氢分解，但无法说明Mn2能增大过氧化氢产生2的质量，故C错误；
D、实验①带火星的木条不复燃，实验③带火星的木条复燃，实验①的反应速率比实验③的慢，从而说明Mn2能加快过氧化氢产生2的速度，故D正确。
故选C。
考点2 高锰酸钾制取氧气
4．规范的实验操作才能保证实验成功。下图是用高锰酸钾制取氧气的发生装置，图中的错误共有
A．1处 B．2处 C．3处 D．4处
【答案】D
【详解】该图是用高锰酸钾制取氧气的发生装置，图中的错误有：①试管口没有略向下倾斜；②试管中导管伸得太长，应稍露出橡胶塞即可；③铁夹应夹在距试管口三分之一处，即试管中上方；④试管口没有塞一团棉花；综上可知共有4处，故选D。
5．氧气的实验室制取和性质实验如图
(1)发生装置由 决定。
(2)该装置收集氧气验满，观察到 时，气体已收集满。
(3)木炭在氧气中燃烧现象是 。
(4)实验结束时先将导气管从水槽中取出，其原因是 。
(5)用高锰酸钾制氧气的文字表达式是 。
【答案】(1)反应物的状态和反应条件；
(2)集气瓶口周围有大气泡向外冒出；
(3)发出白光，放出热量；
(4)防止水槽中的水倒吸入试管内，使试管因骤然冷却而炸裂；
(5)高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气
【详解】（1）制取气体常用的发生装置是固体加热型和固液不加热型，本实验使用的是固体加热型。选择哪种发生装置取决于反应物的状态和反应条件；
（2）本实验用的是排水集气法收集氧气，将集气瓶中装满水，导管伸到集气瓶口，由于氧气不易溶于水，氧气进入，将水排出，当水排完时，继续通入氧气，将看到瓶口周围有大气泡向外冒出；
（3）木炭在氧气中燃烧比在空气中燃烧更剧烈，会发出白光，放出热量；
（4）实验结束时应先将导管从水槽中取出，再熄灭酒精灯，以免水槽中的水倒吸入试管内，使试管因骤然冷却而炸裂；
（5）高锰酸钾在加热条件下发生分解反应，生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，故用高锰酸钾制氧气的文字表达式是：高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气。
6．实验室用高锰酸钾制取氧气时，下列做法错误的是
A．在试管口放一团棉花，防止粉末状物质进入导管
B．导管口开始有气泡放出时不要立即收集，以免收集到的气体不纯
C．用高锰酸钾制取所需氧气后，要先熄灭酒精灯，然后再把导管移出水面，防止水槽中的水沿导管倒吸，使试管骤冷破裂
D．将收集满氧气的集气瓶正放在桌面上
【答案】C
【详解】A、在试管口放一团棉花，防止加热时粉末状物质进入导管，故选项做法正确；
B、导管口开始有气泡放出时不宜立即收集，是因为刚开始冒出的气泡中混有试管中的空气，制得氧气不纯，应等待到气泡连续并比较均匀地放出时再收集，故选项做法正确；
C、用高锰酸钾制取所需氧气后，要先把导管移出水面，然后再熄灭酒精灯，防止水槽中的水沿导管倒吸，使试管骤冷破裂，故选项做法不正确；
D、氧气的密度比空气大，收集满氧气的集气瓶正放在桌面上，故选项做法正确。
故选C。
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第三节 氧气的实验室制取
一、知识目标
1.学生能准确说出实验室制取氧气的三种方法（过氧化氢分解、高锰酸钾加热分解、氯酸钾加热分解）及相应的文字表达式。
2.掌握实验室制取氧气的实验装置选择依据，包括发生装置（固液常温型、固固加热型）和收集装置（排水法、向上排空气法、向下排空气法）的适用情况。
3.学会检验和验满氧气的方法，即使用带火星的木条检验氧气，将带火星的木条放于集气瓶口验满氧气。
二、核心素养目标
1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识实验室制取氧气的不同方法及现象，从微观角度理解化学反应的本质，如催化剂对反应速率的影响。
2.证据推理与模型认知：通过对制取氧气不同方法的实验探究，培养学生提出问题、设计实验、进行实验操作以及分析实验现象的能力，激发学生的创新思维，构建实验室制取气体的一般思路。
3.科学探究与创新意识：培养学生严谨的科学态度，让学生认识到化学实验操作规范的重要性，同时通过模拟救援任务，增强学生的社会责任感。
一、教学重点
1.实验室制取氧气的三种方法及相应的文字表达式。
2.实验室制取氧气的实验装置选择依据和操作要点。
3.催化剂的概念和作用。
二、教学难点
1.构建实验室制取气体的一般思路。
2.理解不同制取氧气方法的优缺点及适用场景。
一、过氧化氢制取氧气
1.自然界中氧气主要来源于什么过程？工业上制取大量氧气常用什么方法？
自然界中氧气主要来源于植物的 ；工业上制取大量氧气常用 。
2.实验室用过氧化氢制取氧气时，选择的药品是什么？反应需要什么条件？写出该反应的文字表达式。
药品： 溶液（俗称双氧水）和 （催化剂）；反应条件： （二氧化锰催化）；
文字表达式： .
3.实验中二氧化锰起到什么作用？
作用： （加快过氧化氢分解的速率）。
4.过氧化氢制取氧气的反应物状态和反应条件分别是什么？据此应选择哪种类型的发生装置（固液常温型 / 固固加热型）？
反应物状态： （二氧化锰）和 （过氧化氢溶液）；反应条件： （无需加热）；应选择 发生装置。
5.结合氧气的物理性质，过氧化氢制取氧气可选择哪些收集装置？选择的依据是什么？
可选择 或 。依据：①排水法：氧气 溶于水且不与水反应；②向上排空气法：氧气密度比空气 且不与空气反应。
6.组装好实验装置后，第一步要做什么操作？
第一步操作：检查装置的 。
7.用排水法收集氧气时，为什么要等导管口产生连续、均匀的气泡时再开始收集？集满氧气的集气瓶应如何放置在实验台上？
原因：导管口刚开始冒出的气泡是装置内的空气，立即收集会导致氧气 ；等 气泡冒出时，装置内空气已排尽，收集的氧气更纯净。放置方法： 在实验台上（氧气密度比空气大，正放可防止气体逸出）。
8.若用向上排空气法收集氧气，如何检验氧气已收集满？
将带 放在集气 ，若木条 ，证明氧气已收集满。
二、高锰酸钾制取氧气
1.高锰酸钾是一种什么状态的物质？用它制取氧气需要什么反应条件？写出该反应的文字表达式。
物质状态：紫黑色 ；反应条件： ；文字表达式： 。
2.高锰酸钾制取氧气应选择哪种发生装置？
应选择 发生装置。
3.用高锰酸钾制取氧气时，试管口为什么要放一团棉花？试管口为什么要略向下倾斜？
试管口放棉花：防止加热时高锰酸钾粉末进入导管， ；试管口略向下倾斜：防止加热时试管内产生的
到热的试管底部，导致试管炸裂。
4.高锰酸钾制取氧气的实验步骤可总结为 “茶庄定点收利息”，请分别解释每个字对应的实验操作。
“茶”（查）： 装置的 ；“庄”（装）：向试管中装入高锰酸钾药品；“定”（定）：将试管固定在铁架台上；“点”（点）：点燃酒精灯加热；“收”（收）：用 收集氧气；“利”（离）：将导管从水中 ；“息”（息）：熄灭 。
5.实验结束后，为什么要先将导管从水中撤离，再熄灭酒精灯？若操作顺序颠倒，会产生什么后果？
原因：防止先熄灭酒精灯后，试管内温度骤降，气体体积收缩，水槽中的水倒吸入热的试管，导致 。后果：水槽中的水倒吸，试管炸裂。
6.高锰酸钾制取氧气的收集装置与过氧化氢制取氧气的收集装置是否相同？为什么？
。原因：两种方法制取的气体都是氧气，氧气的物理性质（密度比空气大、不易溶于水）不变，因此收集装置（ 或 ）相同。
三、实验室制取气体的一般思路
1.结合氧气的实验室制取，思考实验室制取一种气体时，首先要确定什么？需要考虑哪些因素（如原料、反应条件等）？
首先要确定制取气体的 。考虑因素：
①原料： 、价格低廉；
②反应条件：操作 （如是否需要加热、是否需要催化剂）；
③反应速率：速率 （过快不易收集，过慢效率低）；
④产物：制得的气体 ，无有毒有害副产物。
2.选择气体发生装置和收集装置分别依据什么？请举例说明（可结合氧气的制取）。
①发生装置依据： 和 。
②收集装置依据：气体的 （密度、水溶性）和 （是否与空气、水反应）。
3.如何检验制取的气体是否为目标气体（以氧气为例说明）？如何判断气体已收集满？
检验目标气体（氧气）：将 伸入集气 ，若木条复燃，证明该气体是氧气。
判断收集满（氧气）：
①排水法：当集气瓶口有 冒出时，证明已收集满；
②向上排空气法：将带火星的木条放在集气 ，若木条复燃，证明已收集满。
一、新课引入
活动一：新课导入
问题探究：想象在偏远山区医院因断电陷入供氧危机的场景，作为临时制氧工程师，要在实验室制取大量氧气，需要做哪些准备？比如选择什么样的药品、反应条件是什么、如何确定合适的实验装置？
二、过氧化氢制取氧气
活动一：实验室制取气体物质的思路分析
问题探究：给出药品清单：食盐（主要成分为）、过氧化氢（）、氧化汞 （）、高锰酸钾（）、氯酸钾（）、甲烷（）、水 ()，哪些物质可能产生氧气？
问题探究：根据反应条件和安全性的对比，哪些药品更适合用来制取氧气？
归纳总结：实验室制取氧气选择药品要综合考虑反应条件、安全性、是否含有所需元素等因素。优先选择过氧化氢（安全可控）或高锰酸钾（操作简单）。工业上大量制取氧气采用分离液态空气法。选择依据为：
1.必须含有相关成分；
2.无毒无害没有污染；
3.节约能源价格便宜。
活动二：分解过氧化氢制取氧气的原理
问题探究：给出几个化学反应：①汞 + 氧气氧化汞；②水氢气 + 氧气；③高锰酸钾锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气；④氯酸钾氯化钾 + 氧气；⑤过氧化氢水 + 氧气。哪种物质更适合用来在实验室制取氧气？
问题探究：通过以下实验分析二氧化锰在此反应中起什么作用：
o向 A 试管中加入 3 - 5mL 过氧化氢溶液，将带火星的木条伸入试管口。
o向 B 试管中加入少量二氧化锰粉末，将带火星的木条伸入试管口。
o将 A 试管中的过氧化氢溶液倒入 B 试管中，将带火星的木条伸入 B 试管口。
待 B 试管中的现象不明显后，小心将上部液体倒出，再加入 3 - 5mL 过氧化氢溶液，将带火星的木条伸入试管口。
归纳总结：催化剂是在化学反应中，改变反应的速率，本身的质量和化学性质反应前后保持不变。催化剂的特点：
1.一变：改变其它物质的反应速率，可能加快、也可能减慢 ；
2.二不变：本身的质量和化学性质不变。
在化学反应中，不使用催化剂时，反应仍能发生，只是有的反应很慢；使用催化剂，会影响反应速率，对生成物的总量没有影响；要说某物质是催化剂，必须指明在哪个反应中；对某一个反应能起催化作用的，不一定只有一种物质，也可能有多种物质。
活动三：过氧化氢制取氧气的装置选择
问题探究：选择实验装置的依据是什么？实验室制取气体的装置由哪两部分组成？
问题探究：过氧化氢制取氧气应选择什么样的发生装置和收集装置？
归纳总结：选择实验装置要依据反应物状态、反应条件和气体性质。过氧化氢制取氧气发生装置选固液常温型，收集装置可用排水法或向上排空气法。
活动四：过氧化氢制取氧气的实验步骤
问题探究：过氧化氢制取氧气的实验步骤有哪些？
问题探究：如何检验装置的气密性？
归纳总结：强调实验步骤的顺序和规范性，以及检验装置气密性和检验氧气方法的重要性。同时指出实验过程中的注意事项：
1.长颈漏斗的末端应没入液面以下，以防止气体从漏斗口逸出（分液漏斗则不必）；
2.当集气瓶口有大气泡逸出时，证明已收集满；
3.当导管口刚开始有气泡放出时，不宜立即收集，会使气体不纯；
4.排空气法导气管应该伸入接近瓶底的位置，以利于空气的排出；
向上排空气法的验满：将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃证明已满。
典例1：对“过氧化氢的分解”开展如图所示的实验探究。下列说法正确的是
A．甲和丁对比，探究MnO2是H2O2分解的催化剂
B．乙和丙对比，探究温度对H2O2分解速率的影响
C．乙和丁对比，探究H2O2浓度对H2O2分解速率的影响
D．甲能和乙、丙、丁分别形成对比实验
典例2：实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰的混合物制取氧气，有关操作如下，正确的一项是
A．先向锥形瓶内倒入过氧化氢溶液，再放二氧化锰
B．该装置的优点是可控制反应速率
C．将集满气体的集气瓶正放在桌面上
D．用带火星木条伸入集气瓶中验满
三、高锰酸钾制取氧气
活动五：高锰酸钾制取氧气的装置选择
问题探究：高锰酸钾制取氧气的实验原理是什么？
问题探究：选择实验装置的依据是什么？高锰酸钾制取氧气应选择什么样的发生装置和收集装置？
归纳总结：高锰酸钾制取氧气发生装置选固体加热型，收集装置可用排水法或向上排空气法。
活动六：高锰酸钾制取氧气的实验步骤
问题探究：高锰酸钾制取氧气的实验步骤有哪些？
问题探究：能否用一个口诀来帮助记忆？
活动七：高锰酸钾制取氧气的注意事项
问题探究：高锰酸钾制取氧气有哪些注意事项？
问题探究：为什么要先移出导管，再熄灭酒精灯？
典例1：下列有关实验室制取氧气的说法正确的是
A．检查装置气密性时，先用手捂住试管，再将导管伸入水中
B．加热后导管口有气泡连续均匀逸出时，开始收集
C．高锰酸钾加热制取氧气，实验结束先熄灭酒精灯
D．用排水法收集氧气，验满时用带火星的木条放在瓶口
典例2：高锰酸钾制取氧气的实验如图，下列操作符合安全规范的是
A．连接仪器——将试管抵住实验台，用力塞紧胶塞
B．加热试管——先预热，再对准试剂所在部位加热
C．结束实验——熄灭酒精灯后，将导管移出水面
D．整理复位——加热后的试管，立即用冷水清洗
一、实验室制取氧气的原理
装置类型 固固加热型 固液不加热型
反应装置
反应物的状 态、条件 固体、加热 固体和液体、不加热
反应 原理 ①高锰酸钾制氧气： 。 ②氯酸钾制氧气： 。 ③过氧化氢溶液制氧气： 。
注意事项 A.试管口要略向 倾斜，以防止冷凝水倒流，造成试管炸裂； B．用KMnO4制取氧气时，试管口要塞 ，防止高锰酸钾粉末进入导气管堵塞导气管； C．实验结束后先 再 ，防止水倒吸造成试管炸裂 若使用长颈漏斗，则长颈漏斗的下端应 ，防止生成的气体从长颈漏斗逸出
气体制取的发生装置选择
装置图
评价 安装简便 便于 药品 可控制 。
适用 范围 用于制取 少量气体 用于平稳反应并制取较多气体 用于剧烈反应并制取较多气体
气体制取的发生收集装置选择
收集方法 排水法 排空气法
装置图
适用范围 溶于水或 溶于水的物质，如O2、H2 所收集的气体不与空气中的物质反应，且密度与空气相差较大
密度比空气 的气体，如O2、CO2 密度比空气 的气体，如H2、NH3
优点 收集的气体 ，但不干燥 收集的气体较 ，但纯度不高
注意 事项 A.最佳收集时间：当导管口气泡 冒出时； B．导管不能伸入集气瓶口过长，过长不利于气体排出； C．集满O2的集气瓶应 放在桌面上 导管应伸到集气瓶的底部，防止 。
四、气体的检验和验满
气体 氧气
检验方法 将带火星的木条伸入集气瓶 ，木条 ，则说明该气体为氧气
验满方法 将带火星的木条靠近集气瓶 ，木条 ，则说明已收集满
1．小高同学利用塑料瓶、注射器、饮料管等材料设计了如图所示的简易供氧器。下列分析错误的是
A．甲装置中加入二氧化锰能增加生成氧气的质量
B．乙装置中的水具有观察输出氧气速率的作用
C．用注射器加入过氧化氢溶液可控制反应速率
D．将带火星木条放在乙装置导管口，木条复燃，说明产生了氧气
2．加热高锰酸钾制取氧气的化学方程式为2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑，实验装置如图所示。下列有关说法，不合理的是
A．试管口塞棉花团，目的是防止高锰酸钾粉末进入导管
B．实验前，应先检查装置气密性，后加入药品
C．导管口有气泡冒出时，立即收集氧气
D．也可以用向上排空气法收集氧气
考点1过氧化氢制取氧气
1.某化学兴趣小组利用课余时间探究初中某常见气体的制取方法，并检验该气体的化学性质，其装置如图所示。下列说法不正确的是
A．除了排水法以外，该气体也可以采取向上排空气法收集
B．锥形瓶内的黑色粉末是二氧化锰，用来改变化学反应速率
C．忘记检查装置气密性，可能会导致该气体实际收集的质量偏大
D．将带火星的木条的靠近集气瓶口，如果木条复燃，则该气体已收集满
2．如图所示，过氧化氢（H2O2）在催化剂二氧化锰的作用下，迅速分解放出大量的氧气，下列现象正确的是
A．气球胀大，红墨水左移 B．气球缩小，红墨水右移
C．气球胀大，红墨水右移 D．气球缩小，红墨水左移
3．结合下图实验，下列说法不正确的是
A．该实验证明O2可以支持燃烧
B．实验③带火星的木条复燃且MnO 质量不变
C．该实验说明MnO2能增大过氧化氢产生O2的质量
D．该实验说明MnO2能加快过氧化氢产生O2的速度
考点2 高锰酸钾制取氧气
4．规范的实验操作才能保证实验成功。下图是用高锰酸钾制取氧气的发生装置，图中的错误共有
A．1处 B．2处 C．3处 D．4处
5．氧气的实验室制取和性质实验如图
(1)发生装置由 决定。
(2)该装置收集氧气验满，观察到 时，气体已收集满。
(3)木炭在氧气中燃烧现象是 。
(4)实验结束时先将导气管从水槽中取出，其原因是 。
(5)用高锰酸钾制氧气的文字表达式是 。
6．实验室用高锰酸钾制取氧气时，下列做法错误的是
A．在试管口放一团棉花，防止粉末状物质进入导管
B．导管口开始有气泡放出时不要立即收集，以免收集到的气体不纯
C．用高锰酸钾制取所需氧气后，要先熄灭酒精灯，然后再把导管移出水面，防止水槽中的水沿导管倒吸，使试管骤冷破裂
D．将收集满氧气的集气瓶正放在桌面上
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