3.1 空气与氧气 氧气性质与制备 导学案（含答案）

氧气性质与制备
课前一练
1、下列说法中，不正确的是（　A　）
A. 如果不加入催化剂，过氧化氢就不会分解 B. 自然界中的物质都在不断运动
C. 增大氧气的浓度能促进可燃物的燃烧 D. 任何纯净物都有固定的组成
2、在进行“氧气的实验室制取与性质”实验时，某同学制得的氧气不纯．你认为可能的原因是（　C　）
A．用排水法收集时O2 ，集气瓶装满水
B．用向上排空气法收集O2 时，导管伸入到集气瓶的底部
C．用排水法收集O2 时，导管口冒出气泡，立即收集
D．用排水法收集O2 ，收集满后，在水下盖上玻璃片
3、如图是实验室制取气体的常用装置
（1）仪器①的名称是　　．
（2）用高锰酸钾制取氧气，实验时应在试管口放一团棉花，其作用是　　；选用的发生装置是　　 （填序号）用排水法收集氧气的合适时间是　　．
（3）乙炔又称电石气，是一种无色、无味、密度比空气小，不溶于水的气体；工业上常用它燃烧产生的高温来切割和焊接金属；实验室用电石（固体）与水反应制取乙炔．你认为制取乙炔应选择的发生装置是　　；收集装置是　　．
【答案】（1）长颈漏斗；（2）A、防止高锰酸钾粉末进入导管、导管口气泡均匀连续的放出时；（3）B；D或E．
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一、氧气的性质1、物理性质：密度略大于空气的密度，不易溶于水。气态的氧是无色无味的，液态氧和固态氧是淡蓝色的。2、氧气化学性质比较活泼。氧气具有助燃性和氧化性。
3、氧气的检验方法：把一根带火星的木条伸入集气瓶中，如果带火星的木条复燃，证明是氧气。
4、氧气与常见物质发生的反应
物质
反应现象
化学方程式（表达式）
磷
产生大量白烟、放热
4P+5O22P2O5
木炭
① 木炭在空气中燃烧时持续红热，无烟无焰；木炭在氧气中剧烈燃烧，并发出白光
② 放热、生成能使澄清石灰水变浑浊的气体
C+O2CO2
硫
① 在空气中燃烧发出淡蓝色火焰，在氧气中燃烧发出蓝紫色火焰
② 放热、生成有刺激性气味的气体
S+ O2SO2
氢气
① 纯净的氢气在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰
② 放热、生成能使无水硫酸铜变蓝的液体
2H2+O22H2O
铁
铁在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放热，生成黑色固体
3Fe+2O2Fe3O4
铝
铝在氧气中燃烧，发出耀眼的白光，放热，生成白色固体
4Al+3O22Al2O3
铝在空气中与氧气反应，表面形成致密的氧化膜
4Al+3O2=2Al2O3
镁
镁在空气中燃烧，发出耀眼的白光、放热、生成白色粉末
2Mg+O22MgO
蜡烛
火焰发出白光，放热，产生能使无水硫酸铜变蓝的液体，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体
石蜡＋氧气水＋二氧化碳
二、探究实验--细铁丝在氧气中燃烧
1、实验装置如图：
2、实验操作：把光亮的细铁丝盘成螺旋状，下端系一根火柴，点燃火柴，待火柴快燃尽时，由上向下缓慢插入盛有氧气的集气瓶中（集气瓶底部要先放少量水或铺一薄层细沙）。3、实验现象：细铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成一种黑色固体。4、化学方程式：3Fe+2O2Fe3O45、注意事项（1）用砂纸把细铁丝磨成光亮的银白色，是为了除去细铁丝表面的杂质。（2）将细铁丝盘成螺旋状，是为了增大细铁丝与氧气的接触面积。（3）把细铁丝绕在火柴上，是为了引燃细铁丝，使细铁丝的温度达到着火点。（4）待火柴快燃尽时才缓慢插入盛有氧气的集气瓶中，是为了防止火柴燃烧时消耗氧气，保证有充足的氧气与细铁丝反应。（5）由上向下缓慢伸进盛有氧气的集气瓶中是为了防止细铁丝燃烧时放热使氧气从集气瓶口逸出，保证有充足的氧气与细铁丝反应。（6）集气瓶里要预先装少量水或在瓶底铺上一薄层细沙，是为了防止灼热的生成物溅落使集气瓶瓶底炸裂。
氧气的制备
氧气的制取--实验室制法
（1）实验原理：
（2）实验装置图：加热分解高锰酸钾 (KMnO4) 或氯酸钾 (KClO3)（固体+固体）
（3）实验器材：大试管、单孔橡皮塞、橡皮管、玻璃导管、集气瓶、水槽、铁架台 ( 带铁夹 )、坩埚钳、酒精灯、玻璃片、木条、火柴、粗铁丝、木炭、铝箔、棉花、澄清石灰水、高锰酸钾
（4）实验步骤:
①仪器组装好，检查装置的气密性
②将高锰酸钾加入试管，并在试管口塞一小团棉花，用带导管的塞子塞紧
③用铁夹把试管固定在铁架台上，并使试管口略向下倾斜
④给试管加热，排出试管内空气
⑤用排水法(或向上排空气法)收集氧气
⑥将导管从水槽中取出
⑦熄灭酒精灯
⑧从铁架台上拆下仪器
⑨清洗仪器并放回指定位置
（5）注意事项：停止加热时，先要把导管移出水面，然后再熄灭酒精灯仔细观察收集到的氧气的颜色。
①试管口略向下倾斜：防止冷凝水倒流引起试管破裂
②药品平铺在试管的底部：均匀受热
③铁夹夹在离管口约1/3处
④导管应稍露出橡皮塞：便于气体排出
⑤试管口应放一团棉花：防止高锰酸钾粉末进入导管
⑥排水法收集时，待气泡均匀连续冒出时再收集（刚开始排出的是试管中的空气）
⑦实验结束时，先移导管再熄灭酒精灯：防止水倒吸引起试管破裂
思考：实验中如何检验装置的气密性？试管口塞一小团棉花，其作用是什么？导气管不能伸入试管太长,其原因是什么？实验结束后，为什么要先导管移出水面，然后再熄灭酒精灯？若有向上排空气法收集氧气，如何验满？
2、分解过氧化氢溶液（加入二氧化锰）（固体+液体）
（1）实验步骤：
①连接仪器，检查装置的气密性；
②在锥形瓶中加入少量二氧化锰粉末，旋紧胶塞，在分液漏斗中加入双氧水；
③等气泡连续均匀冒出时，开始收集；
④等集气瓶中液面下降至瓶口，瓶外有气泡产生时，实验结束。
注意：二氧化锰 (MnO2) 只起改变 ( 加速 ) 反应速度的作用，本身的质量和化学性质在反应前后都没有改变。这种物质叫做催化剂，工业上又叫做触媒。催化剂在反应中起催化作用。
3、工业氧气制取法--分离空气法
四、化合反应和分解反应
1、化合反应：由两种或两种以上的物质生成一种物质的反应。
2、分解反应：由一种物质生成两种或两种以上的物质的反应。
[同步练习
1、实验室制取氧气的装置如图所示，下列有关叙述合理的是（　A　）
A．锥形瓶里加入少量MnO2粉末，分液漏斗里盛放6%双氧水
B．锥形瓶里加入高锰酸钾固体，分液漏斗里盛放蒸馏水
C．集满氧气的集气瓶从水槽里取出后倒放在桌面上
D．当发生装置中液体与固体一接触产生了气泡即可收集
2、下列关于实验室制氧气并用排水法收集的实验操作先后顺序中不正确的是（　D　）
A．先检查制氧装置的气密性，再装药品
B．先给试管均匀加热，再对着药品集中的部位加热
C．等导管口排出的气泡均匀后，再将导管伸入盛水的集气瓶中
D．先熄灭酒精灯，再将导管从水槽中取出
3、小张用足量的双氧水和二氧化锰反应，并尝试利用下图所示装置制取和收集一瓶O2。你认为小张( C )
A．不可能收集到一瓶O2，因为O2可溶于水
B．选择B、C两种装置，导管b接导管d可收集到一瓶O2
C．选择B、C两种装置，导管c接导管d可收集到一瓶O2
D．选择A、B两种装置，导管a接导管b可收集到一瓶O2
4、如图表示一定质量的KClO3和MnO2固体混合物受热过程中，某变量y随时间的变化趋势，纵坐标表示的是（　A　）
A．固体中氧元素的质量 B．生成O2的质量
C．固体中MnO2的质量 D．固体中钾元素的质量
5、为研究铁丝的粗、细对铁丝在氧气中燃烧的影响，下列实验能达到目的是（　C　）
A．在同一瓶氧气中，先后进行粗、细不同铁丝的燃烧实验
B．在两瓶不同浓度的氧气中，分别进行粗、细不同铁丝的燃烧实验
C．在两瓶相同浓度的氧气中，分别进行粗、细不同铁丝的燃烧实验
D．在两瓶不同浓度的氧气中，分别进行粗、细相同铁丝的燃烧实验
6、为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解反应的催化效果，甲乙两组同学分别设计了如图1、图2所示的实验．下列叙述中不正确的是（　B　）
A．图1实验可通过观察产生气泡快慢来比较反应速率的大小
B．若图1所示实验中反应速率为①＞②，则一定说明Fe3+比Cu2+对H2O2分解催化效果好
C．用图2装置测定反应速率，可测定反应产生的气体体积及反应时间
D．为检查图2装置的气密性，可关闭A处活塞，将注射器的活塞拉出一定距离，过一段时间后再松开活塞，观察活塞是否回到原位
7、一位同学在用高锰酸钾制取并用排水法收集氧气的实验中，有下面的几个操作，其中错误的是（　A　）
A．将盛有高锰酸钾的试管底略向下倾斜
B．将药品平铺在试管底部，以增大受热面积
C．当导管口有气泡连续均匀放出时再收集氧气
D．实验结束时，先将导管移出水面，再停止加热
8、15%的H2O2溶液在二氧化锰催化作用下会剧烈反应产生O2。实验室欲利用15%的H2O2溶液制取O2，则下列装置中，仪器选择和药品放置最合理的是（ D ）
9、有一位同学暑假去西藏发生了严重的高原反应，医生让他吸氧后症状缓解。吸氧可以帮助人缓解高原反应的原因是（ C ）
A．氧气是无色无味的气体?? B．氧气可以支持燃烧
C．吸氧为人体呼吸提供了适量的氧气?? D．氧气可以燃烧
10、某化学兴趣小组用下图所示的装置来制取干燥的氧气，并测定H2O2溶液中溶质的质量分数。装置气密性良好，图I中的锥形瓶内盛有质量为m的H2O2溶液，燃烧匙内装有二氧化锰，燃烧匙可以上下移动，干燥管内装有碱石灰(CaO和NaOH的混合物，能够吸收水分，起到干燥气体作用)。下列说法正确的是（ B ）
A. 将装置I分别与装置II、III、IV、V连接，均能达到实验目的
B. 称量装置I反应前及完全反应冷却后的质量可计算出H2O2溶液中溶质的质量分数
C. 若用装置IV收集氧气，可将带火星的木条放置在b导管口处验满
D. 若用装置V测量生成氧气的体积，集气瓶上方原有的空气会使测量结果偏大
12、小君和小英同学发现：带火星的竹签在空气中不会复燃，若用装有60%水的集气瓶倒置在水槽中收集氧气，得到的气体能使带火星的竹签复燃，为了找到能使带火星竹签复燃的氧气含量最小值，他们进行了如下探究：
【设计实验】小君设计了如图的装置，该装置的圆底烧瓶中放入25毫升水的目的是 。
【实验研究】第一组实验：取3只集气瓶，编号为①②③，分别装入15%、30%和45%的水，盖上盖玻片倒置在水槽中。当气泡 放出后，导管口伸入集气瓶把其中的水全部排出，将相同的3支带火星竹签分别插入①～③号瓶中，记录实验现象。
获得第一组实验现象后，小君又做了第二组实验，并记录实验现象，两组实验数据和现象见下表：
实验分组
第一组
第二组
实验序号
⑥
集气瓶装水的体积分数/%
15
30
45
34
38
42
带火星竹签状况
亮
很亮
复燃
很亮
复燃
复燃
得出上述两组实验现象后，小英认为还不能确定能使带火星竹签复燃的氧气含量最小值，需继续进行实验。则实验序号⑦的集气瓶装水的体积分数应该是 %。
【实验结论】再经过数次实验并计算后得出：能使带火星竹签复燃的氧气含量最小值为48.7%。
【继续探究】小君认为采用该方法收集的氧气中含有一定量的水蒸气，请你提出实验改进的措施 。
【答案】【设计实验】稀释过氧化氢溶液，减缓过氧化氢的分解速度
【实验研究】连续、均匀 36
【继续探究】收集氧气前增加气体的干燥装置，再用排油法收集氧气