人教版九年级上化学教学讲义，复习补习资料（含知识讲解，巩固练习）：08【基础】制取氧气

制取氧气（基础）

【学习目标】
1.掌握实验室制取氧气的药品、反应原理、仪器装置、收集方法、验满、检验及注意事项。 2.认识分解反应，能区别分解反应和化合反应。 3.认识催化剂和催化作用。
【要点梳理】
要点一、实验室制取氧气
1.反应原理和实验装置：
（1）分解过氧化氢溶液制取氧气（实验装置如图B或C所示）
过氧化氢 水＋氧气（2）加热高锰酸钾（紫黑色固体）制取氧气
高锰酸钾 锰酸钾＋二氧化锰＋氧气
（3）加热氯酸钾（白色固体）制取氧气（实验装置如图A所示）
　 分解过氧化氢制取氧气的发生装置也可以使用如图D所示装置，这样就可以通过调节分液漏斗的活塞来控制液体的滴加速度，从而可以控制反应速率，得到比较稳定的氧气流。　
　　　　　　
2.收集方法： （1）排水集气法：如图E（因为氧气不易溶于水） （2）向上排空气集气法：如图F（因为氧气密度比空气大） 3.验满方法：　(1)排水集气法：当有气泡从集气瓶口冒出来，说明氧气已收集满。　(2)向上排空气集气法：把带火星的木条靠近集气瓶口，如果木条复燃，说明氧气已收集满。
4.检验方法：将带火星的小木条伸入集气瓶内，如果木条复燃，说明该瓶内气体是氧气。　5.加热高锰酸钾制取氧气的操作步骤：
可归纳为“查、装、定、点、收、离、熄”，用谐音“茶庄定点收利息”来记。　(1)查：检查装置的气密性。
(2)装：把药品装入试管内，塞好带导管的橡皮塞。　(3)定：把试管固定在铁架台上，使试管口稍向下倾斜。集气瓶装满水，倒扣在水槽中。
(4)点：点燃酒精灯，均匀预热后再集中在药品部位加热。　(5)收：导管口有连续气泡产生时再收集氧气。
(6)离：实验结束，先将导气管从水槽中取出。
(7)熄：最后熄灭酒精灯。【要点诠释】　1.实验室（高锰酸钾加热）制取氧气应注意的事项　(1)药品要平铺在试管底部，使其均匀受热。　(2)铁夹要夹在距离试管口1/3处。　(3)试管内的导管稍伸出胶塞即可，便于气体导出。　(4)试管口应略向下倾斜，防止加热时产生的冷凝水倒流，使试管受热不均匀而炸裂。　(5)试管口处要放一小团棉花，防止加热时高锰酸钾粉末进入导气管。　(6)加热前导管不能伸入集气瓶口内，当导管口产生连续气泡时才能开始收集，因开始排出的气体含有装置内的空气。
(7)收集完毕，先将导管移出水面，然后再熄灭酒精灯，防止水沿导管倒流入热的试管中而使试管炸裂。
(8)盛氧气的集气瓶应盖上玻璃片，正放，因为氧气的密度大于空气的密度，正放可减少气体的逸散。
2.制取气体时反应装置的选择
气体的反应装置包括发生装置和收集装置两部分：
(1)发生装置的选择：选择的依据是反应物的状态和反应条件（如下图所示）。
①固体反应物加热制取气体（如高锰酸钾制氧气）：固体+固体（加热型）；
②液体反应物不加热制取气体（如过氧化氢制氧气）：固体+液体（不加热型）。

(2)收集装置的选择：选择的依据是气体的密度和溶解性。
①当气体不与水反应且难溶于水或不易溶于水时（如氧气），采用排水法收集（如下图丙所示）；
②当气体不与空气中的成分反应且密度大于空气（如氧气），采用向上排空气法收集（如下图甲所示）；
③当气体不与空气中的成分反应且密度小于空气（如氢气），采用向下排空气法收集（如下图乙所示）。
要点二、催化剂和催化作用
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没有发生变化的物质叫做催化剂（又叫触媒）。
2.催化作用：催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。【要点诠释】 1.“改变”包括“加快”和“减慢”两种含义，不只包括“加快”。 2.在化学反应前后，催化剂的“质量”和“化学性质”不变，其物理性质可能改变。 3.在化学反应前后，催化剂的质量和化学性质不变，并不是说反应过程中也不变。 4.催化剂不能增多或减少生成物的质量。
5.用过氧化氢或者氯酸钾制氧气时常加入催化剂二氧化锰（黑色粉末），但能用作催化剂的物质不仅仅是二氧化锰一种。
6.在有些反应中，二氧化锰不是催化剂。如高锰酸钾分解的反应中，二氧化锰是生成物。　
7.催化剂的特点：“一变二不变”，“一变”是改变反应速率，“二不变”是反应前后质量不变，化学性质不变。　　
要点三、化合反应与分解反应
化合反应
分解反应
概念
由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应
由一种物质生成两种或两种以上其它物质的反应
形式
A ﹢ B → AB
AB → A + B
实例
磷﹢氧气五氧化二磷
过氧化氢 水＋氧气
【要点诠释】　 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”。
要点四、氧气的工业制法
工业上采用分离液态空气法制取氧气。具体做法是：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（-196 ℃）比液态氧的沸点（-183 ℃）低，因此氮气首先从液态空气中蒸发出来，剩下的主要就是液态氧了。 【要点诠释】　 1.实验室制取氧气发生了化学变化，工业制取氧气发生的是物理变化。　 2.实验室制取氧气具有反应快、操作简便、便于收集等优点，但成本高，无法大量生产；而氧气的工业制法是利用廉价、易得的空气为原料，成本低,可以大量生产。
【典型例题】
类型一、考查实验室制取氧气
1.（2019?成都市模拟）如图所示是实验室常用的气体制取装置，在用双氧水和二氧化锰制取氧气的实验中，可选用的发生装置是和收集装置最合适的是（　　）
A. a、c B. a、d C. b、c D. b、d
【思路点拨】制取装置包括加热和不需加热两种，如果用双氧水和二氧化锰制氧气就不需要加热，其中二氧化锰起催化作用；如果用高锰酸钾或氯酸钾制氧气就需要加热。氧气的密度比空气的密度大，不易溶于水，因此能用向上排空气法和排水法收集。
【答案】D
【解析】如果用双氧水和二氧化锰制氧气就不需要加热，其中二氧化锰起催化作用；氧气的密度比空气的密度大，不易溶于水，因此能用向上排空气法和排水法收集。故答案为D。
【总结升华】气体的制取装置的选择与反应物的状态和反应的条件有关；气体的收集装置的选择与气体的密度和溶解性有关。本考点是中考的重要考点之一，主要出现在实验题中。
2.下图是实验室制取气体的常用装置。
(1)写出带有序号仪器的名称① ，② 。
(2)用过氧化氢制取氧气的文字表达式为 ；选择的发生装置是 （填序号）；选择该发生装置的依据是 。
【思路点拨】本题考查氧气的实验室制法。学生平时要对制取氧气及其他基本实验熟练掌握和实践，这样就会很容易解答。
【答案与解析】
（1）长颈漏斗 集气瓶
（2）过氧化氢水+氧气 B 反应物是液体与固体且反应不需加热
【总结升华】依据反应物的状态和反应条件选择气体发生装置，依据气体的密度和溶解性选择气体收集装置。
　举一反三：
【变式】（2019?上海模拟）用向上排空气法收集氧气，检验氧气是否集满的最简便的方法是（　　）
A．看集气瓶口是否有气体冒出B．将带火星的木条伸入集气瓶中，看木条是否复燃C．将带火星的木条伸到集气瓶口，看木条是否复燃D．倒入澄清的石灰水，看是否变浑浊
【答案】C
【解析】氧气能使带火星的木条复燃，验满时应将带火星的木条放在集气瓶口部，木条复燃，说明已满。
类型二、考查分解反应和化合反应
3. （2019?茂名模拟）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
【思路点拨】两种或两种以上物质反应后生成一种物质的反应称为化合反应，其特点可总结为“多变一”；一种物质反应后生成两种或两种以上的物质称为分解反应，其特点可总结为“一变多”；物质与氧发生的化学反应是氧化反应，据此进行分析判断。
【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。
【总结升华】掌握化合反应（“多变一”）、分解反应（“一变多”）、氧化反应的特征是正确解答本题的关键。
举一反三：
【变式】下列反应中，属于化合反应的是 。　　①高锰酸钾 锰酸钾＋二氧化锰＋氧气　　②铁+氧气四氧化三铁
　　③碳+氧气二氧化碳
④过氧化氢 水+氧气
【答案】②③
类型三、考查催化剂和催化作用
4．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【思路点拨】正确理解催化剂的概念。
【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。【总结升华】催化剂的特点：“一变二不变”，一变是改变反应速率，二不变是反应前后质量不变，化学性质不变。　　
举一反三：
【变式】实验室用双氧水制取氧气时常加入少量二氧化锰，而二氧化锰本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化。你认为二氧化锰在这一反应中是作（　 ）　　A．反应物 　 B．生成物　　 C．催化剂　 D．消毒剂【答案】C
制取氧气（基础）

【巩固练习】
一、选择题 (每小题只有一个选项符合题意)
1．以下对氧气的描述中，错误的是（　 ）　A．氧气可供给呼吸　　B．氧气难溶于水　C．氧气可支持燃烧　D．氧气的密度比空气大
2．（2019?荆州中考）关于催化剂的下列说法中，正确的是（　　）
A．化学反应后催化剂本身的质量减少
B．化学反应后催化剂本身的质量增加
C．催化剂可改变化学反应速率
D．化学反应后催化剂的化学性质发生变化
3．下列有关制取氧气的说法正确的是（　 ）　A．加热二氧化锰固体可以制取氧气　　B．用高锰酸钾制取氧气时要加入催化剂
C．常温下高锰酸钾能分解产生氧气　 D．高锰酸钾在加热条件下分解产生氧气
4．可以鉴别出氧气和氮气两瓶气体的简单的方法是（ ）　A．闻气味　 B．看颜色　　
C．倒入澄清的石灰水 　D．用带火星的木条分别伸入瓶中
5．实验室用高锰酸钾制取氧气的实验中，需要使用的一组仪器是（　 ）　A．酒精灯、大试管 B．大试管、玻璃棒　
C．酒精灯、烧杯 D．铁架台、烧杯6.工业上大量制取氧气的方法是( ??)
A.加热氯酸钾 B.加热高锰酸钾
C.加热二氧化锰 D.分离液态空气
7.（2019?福建中考）下列对催化剂描述正确的是（　　）
A．任何化学反应都需要催化剂B．催化剂在反应前后本身的质量发生了变化C．只有分解反应才需要催化剂
D．某些化学反应可以有多种催化剂
8.实验室制取氧气时，必须满足的条件是(　　)
A.必须使用催化剂
B.必须用含氧元素的物质作为反应物
C.必须用排水法收集
D.必须用燃着的火柴检验是否收集满
9.实验室制取氧气实验中，用排水法收集氧气可选用的仪器是（　 ）
A．烧杯　 B．酒精灯 C．漏斗 D．水槽
10.（2019?南京模拟）下列说法正确的是（　　）
A．工业上常采用分离液态空气法制氧气，该原理是利用氮气和氧气的密度不同进行分离B．实验室制取气体的原料必须是纯净物C．氧气的化学性质比较活泼，属于可燃物
D．空气质量报告中所列的空气质量级别越小，空气质量越好
11.加热氯酸钾制取氧气时，忘记加入二氧化锰，其结果是（ ??）
A.不能产生氧气
B.生成氧气的速率慢
C.产生氧气的总量减少
D.没有氯化钾生成
二、填空题
12.实验室中收集氧气可采用 和 。
13.分解过氧化氢溶液制取氧气时，加入少量 （填物质名称），能加快氧气的生成速度。
14.（2019?四川中考）如图是实验室的部分仪器或实验装置，回答有关问题．
（1）实验室要用KClO3和MnO2制取氧气，应选用发生装置是（填编号）　　　　　　；若用排水法收集氧气，收集完毕后，应先　　　　　　，再移开酒精灯。
（2）装满氧气的集气瓶应盖上玻璃片后，　　　　　　（填“正放”或“倒放”）在桌面上，其验满的操作方法是　　　　　　。
　　　　　　　　　　
15.（2019?大连模拟）实验室部分装置如图所示，请回答下列问题。
（1）实验室中我们可以通过多种反应原理制取氧气，选择的装置也有所不同，请填写：
药品选择
发生装置
收集装置
H2O2溶液、MnO2
_______
③_______
KMnO4
_______
（2）选用F装置收集气体时，下列实验操作正确的是__________（填序号）。
①反应前，将集气瓶注满水，用玻璃片盖着瓶口，倒立在盛水的水槽中
②开始反应后，等到气泡连续且均匀时，再将导管口移入集气瓶
③集气体后，将集气瓶盖上玻璃片再移出水槽
【答案与解析】1．【答案】B　 【解析】氧气不易溶于水，而不是难溶于水。2．【答案】C
【解析】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没有发生变化的物质叫做催化剂（又叫触媒）。催化剂的特点可以概括为“一变二不变”，一变是能够改变化学反应速率，二不变是指质量和化学性质在化学反应前后保持不变。　　3．【答案】D　 【解析】加热二氧化锰固体不能产生氧气；用高锰酸钾制取氧气时不需要加入催化剂。
4．【答案】D 【解析】氧气、氮气都没有颜色和气味；二者都不和石灰水反应；氧气可以使带火星的木条复燃，而氮气不能使带火星的木条复燃。5．【答案】A　 【解析】用高锰酸钾制取氧气的实验中，用不到烧杯和玻璃棒。6．【答案】D　 【解析】工业上采用分离液态空气的方法大量制取氧气。7.【答案】D
【解析】催化剂的作用是改变化学反应速度，可使反应变快或变慢，本身化学性质及质量不会改变。并不是任何反应都需要催化剂，但有的化学反应可以有多种催化剂。
8.【答案】B
【解析】根据质量守恒定律，若反应物中没有氧元素，产物中不可能含有氧元素。
9.【答案】D
【解析】排水法收集氧气用不到烧杯、酒精灯、漏斗。
10.【答案】D
【解析】工业上常采用分离液态空气法制氧气，该原理是利用氮气和氧气的沸点不同进行分离；实验室制取气体的原料不一定纯净物，例如制取氧气使用过氧化氢溶液和二氧化锰的混合物；氧气的化学性质比较活泼，不具有可燃性，不属于可燃物；空气质量报告中所列的空气质量级别越小，空气质量越好。
11.【答案】B
【解析】本题主要考查催化剂的应用和理解。氯酸钾分解时，没有使用催化剂只是反应速率慢，但加热时反应仍能发生；只要一定质量的氯酸钾完全分解，产生氧气的质量是一定值，故本题的正确答案为B。
12.【答案】 排水法 向上排空气法
【解析】因氧气不易溶于水，可采用排水法收集；氧气的密度比空气大，可采用向上排空气法收集。
13.【答案】二氧化锰
【解析】二氧化锰是过氧化氢制取氧气反应的催化剂，能加快氧气的生成速度。
14.【答案】
（1）A　　把导管移出水面
（2）正放　　将带火星的木条放在集气瓶口，观察木条是否复燃
【解析】
（1）实验室要用KClO3和MnO2制取氧气，属于固体加热型制取气体，应选用发生装置是A；用排水法收集氧气结束时，先把导管移出水面，再熄灭酒精灯，以防止水槽中的水倒吸入试管，使试管因骤然冷却而炸裂。
（2）氧气的密度比空气的大，装满氧气的集气瓶应盖上玻璃片后，应正放在桌面上；检验氧气是否收集满时，应将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明收集满了氧气。
15.【答案】（1）
药品选择
发生装置
收集装置
H2O2溶液、MnO2
B
D或F
KMnO4
A
（2）①②③
【解析】
（1）实验室用过氧化氢制取氧气的反应物是固体和液体，反应条件是常温，用高锰酸钾制取氧气的反应物是固体，反应条件是加热，氧气密度比空气大，不易溶于水，所以
药品选择
发生装置
收集装置
H2O2溶液、MnO2
B
D或F
KMnO4
A
(2）根据实验室用排水法收集氧气的正确操作进行分析。