人教版初中化学九年级上同步学案：课题3 制取氧气

第二单元 我们周围的空气
课题3 制取氧气
知识
一、氧气的实验室制法
1．加热高锰酸钾或氯酸钾法
（1）反应原理： 。
（2）实验装置：（若药品为氯酸钾，则试管口不用放棉花）
（3）收集方法：由于氧气不易溶于水，制取较纯净的氧气，可采用 收集。又因氧气的密度比空气的密度大，故制取较干燥的氧气，可用 收集。
（4）操作步骤：①查——组装仪器，检查装置的气密性；②装——向试管中装入药品；③定——将试管固定在铁架台上；④点——点燃酒精灯，进行加热；⑤收——收集氧气；⑥离——将导气管撤离水槽；⑦熄——熄灭酒精灯，冷却后拆除装置。
妙语巧记：以上制氧的实验步骤可概括为“查”“装”“定”“点”“收”“离”“熄”，谐音记忆为“茶”“庄”“定”“点”“收”“利”“息”。
（5）检验方法：将 伸入集气瓶中，若木条立即 ，证明是氧气。
（6）验满方法：
①用向上排空气法收集氧气时：把一根带火星的木条放在 ，如果木条复燃，证明氧气已集满了。
②用排水法收集氧气时：如果集气瓶口有大量 逸出，证明瓶中没有水了，即氧气已集满。
2．分解过氧化氢法
（1）反应原理： 。
（2）实验装置：
（3）实验步骤：“组、查、装、塞、滴、收”。①组→组装仪器；②查→检查装置的气密性；③装→向反应容器中装入固体药品(二氧化锰)；④塞→塞紧双孔胶塞；⑤滴→向反应容器中滴加过氧化氢溶液；(因过氧化氢和二氧化锰反应较剧烈，常将长颈漏斗换为分液漏斗，并注意滴加过氧化氢溶液的速率)；⑥收→收集气体。
二、催化剂及催化作用
在化学反应中能改变其他物质的 ，而本身的 和 在化学反应前后没有改变的物质叫催化剂（又叫触媒）。催化剂在化学反应中所起的作用叫 。
三、分解反应
1．分解反应：由 物质生成 或 以上其他物质的反应。
2．特点： 。
四、氧气的工业制法——分离液态空气法
1．原理：利用液态空气中液氮(-196℃)和液氧(-183℃) 的不同，采用 的方法将二者分离开来。
2．过程：
注意：实验室制取氧气，有新物质生成，属于化学变化；工业上制取氧气，将空气成分分离，不产生新物质，属于物理变化。
【答案】一、1．（1）高锰酸钾锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气（或氯酸钾氯化钾+氧气）
（3）排水法 向上排空气法
（5）带火星的木条 复燃
（6）①集气瓶口 ②气泡
2．（1）过氧化氢水+氧气
二、化学反应速率 质量 化学性质 催化作用
三、1．一种 两种 两种
2．一变多
四、1．沸点 蒸发
重点
一、实验室制氧气实验中的注意事项
1．加热高锰酸钾（或氯酸钾）制氧气注意事项：
①药品要平铺在试管底部，使其均匀受热。
②铁夹要在距离试管口1/3处。
③导管不宜伸入试管过长，不利于气体导出。
④试管口应略向下倾斜，防止冷凝水倒流，炸裂试管。
⑤如果实验所用药品为高锰酸钾，通常要在试管口塞上一团棉花，以防止加热时高锰酸钾随氧气进入导气管。
⑥排水法集气时，当气泡连续且均匀放出时再收集，否则收集的气体混有空气；氧气收集后，集气瓶应正放在桌面上。
⑦排水法集气时，实验结束后，应先移出导气管，后撤离酒精灯，以防止水倒流造成试管炸裂。
2．分解过氧化氢制氧气注意事项：
①反应容器口的导管应刚过橡胶塞。
②若用长颈漏斗添加过氧化氢溶液，其下端管口应伸到液面以下，以防止制得的氧气沿长颈漏斗逸出。
③用向上排空气法收集氧气时，导管要伸入集气瓶的底部，有利于把里面的空气排干净。
④用排水法收集氧气时，导管口刚有气泡放出不宜立即收集，因为刚开始放出的气体中混有空气，要等气泡连续且均匀地放出时再收集。
典例1 实验室用氯酸钾和二氧化锰制取氧气，有关该实验的说法错误的是
A．二氧化锰是反应物
B．与高锰酸钾制取氧气发生的反应类型相同
C．可用向上排空气法收集
D．可用带火星木条检验氧气
【答案】A
二、催化剂的理解及注意事项
1．催化剂的特点：“一变两不变”。“一变”是指“能改变化学反应速率”；包括加快和减慢两个方面。“两不变”是指“催化剂的质量和化学性质”在化学变化前后不发生改变；是“化学性质”而不是“性质”。
2．催化作用的结果只影响反应速率，并不能增加或减少生成物的质量，生成物的质量只与反应物的质量有关。
3．催化剂是参加化学反应的，催化剂的质量和化学性质在化学变化前后不发生改变，但在化学反应过程中可能会改变。催化剂虽然可以参加化学反应过程，但催化剂不是反应物。
4．催化剂是针对某反应而言的。如二氧化锰在过氧化氢分解制取氧气的过程中，能够起催化作用；但二氧化锰不是所有化学反应的催化剂。
5．催化剂不是万能的，也不是唯一的。对某一反应，可以选择不同的物质作为催化剂。如过氧化氢分解制取氧气时，既可以选择二氧化锰做催化剂，也可以选择氧化铁等做催化剂。
典例2 下列关于催化剂的说法正确的是
A．催化剂必定加快反应速率
B．反应前后催化剂的化学性质通常会发生改变
C．在酿造工业和制药工业，一般都要用酶作催化剂
D．用氯酸钾制氧气时，加入催化剂可使生成氧气的质量增加
【答案】C
典例3 为了探究二氧化锰是否对氯酸钾的分解起了催化作用，经查阅资料得知；氯酸钾的熔点为356 ℃，加热到400 ℃可观察到缓慢放出气泡。实验仪器如下：
（1）①实验设计如下，请你补充完成实验报告。
实验步骤
加热时间（分钟）
实验现象
1．将二氧化锰单独放入试管中加热，将带火星的木条放在试管口
10
木条无变化
2．将氯酸钾单独放入试管中加热，将带火星的木条放在试管口
5
木条复燃
3．将____________________________，将带火星的木条放在试管口
1
木条复燃
②该实验方法称为______________________，第2步实验中，某同学选用装置乙加热，你认为是否正确？理由是__________________________________________。
③写出第3步实验中发生的化学反应的文字表达式___________________________。
（2）“丙”中除导管外，另两个玻璃仪器的名称为____________、_____________；若用装置“丁”收集氧气，则导出气体的导管口是______（填写编号“a”或“b”）。
（3）实验室制取氧气还可用双氧水作为原料，比较用氯酸钾为原料的制取方法，用双氧水作原料的方案突出的优点是______（填写选项编号）。
A．不需要加热，操作简单
B．通过分液漏斗加液体，有利于连续操作
C．节约药品
【答案】（1）①二氧化锰和氯酸钾混合均匀后放入试管中加热
②对照（或对比、控制变量法） 合理，因为氯酸钾的熔点比其分解的温度低，防止倒流（或氯酸钾分解时已经是液态，合理即可）
③氯酸钾氯化钾+氧气
（2）集气瓶 水槽 b
（3）AB
基础训练
1．下列有关工业法制取氧气的说法中正确的是
A．液化蒸发空气制取氧气属于分解反应
B．液化蒸发空气制取氧气的过程属于物理变化
C．液氧是无色的
D．液化蒸发空气所得的氧气贮存在银灰色钢瓶中
2．某极难溶于水的无毒气体，它的密度约是空气密度的4/9，那么在实验室中收集这种气体的方法可以是①向上排空气法 ②向下排空气法 ③排水法
A．②③ B．①③ C．①② D．①②③
3．下列变化，既不属于分解反应，又不属于化合反应的是
A．碳酸水+二氧化碳
B．铁+氧气四氧化三铁
C．甲烷+氧气二氧化碳+水
D．高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气
4．下列关于产生氧气的方法的叙述中，错误的是
A．工业上用分离液态空气的方法制取氧气是分解反应
B．空气中的氧气主要来自于植物的光合作用
C．用含有氧元素的物质反应才有可能产生氧气
D．实验室常用加热高锰酸钾的方法制取氧气
5．实验室用双氧水制取氧气，下列措施可使反应速率减慢的是
A．向双氧水中加入二氧化锰
B．向双氧水中加水
C．增大双氧水的浓度
D．升高反应温度
6．下图所示的用高锰酸钾制取氧气的实验操作中，正确的是
A．取用高锰酸钾 B．加热高锰酸钾
C．检验氧气是否集满 D．熄灭酒精灯
7．氯酸钾和二氧化锰的混合物加热制取氧气时，有关二氧化锰说法正确的是
A．增加氧气的产量
B．加快产生氧气的速率，增加氧气的产量
C．加快产生氧气的速率，氧气的产量不变
D．不加二氧化锰，加热氯酸钾不能产生氧气
8．如图所示，过氧化氢在催化剂二氧化锰的作用下，迅速分解放出大量氧气。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
能力提升
9．实验室用高锰酸钾加热制取氧气，有如下操作步骤：①点燃酒精灯，加热；②检查装置的气密性；③装药品，固定装置；④用排水法收集氧气；⑤从水槽中取出导管；⑥熄灭酒精灯。其操作顺序正确的是
A．②③①④⑤⑥
B．①③②⑤④⑥
C．⑤③②①④⑥
D．③①②④⑥⑤
10．在一定质量的氯酸钾中加入少量的二氧化锰并加热到不再产生气体为止，下图中能正确表示反应前后各物质的质量变化与反应时间关系的是
11．实验室常用下列装置来制取、收集气体，仪器b是分液漏斗，可通过旋转活塞分次滴加液体。请回答下列问题：
（1）请写出装置图B中标号a的仪器名称：__________。
（2）实验室用高锰酸钾制取氧气，应选用的发生装置和收集装置的组合为_______（填字母代号），该发生装置的不足之处是______________________________________________________________。
（3）收集装置的选择是由气体的性质决定的，既能用排水法也能用向下排空气法收集的气体一定具有的性质是______________________________________________________________。
12．下图是实验室制取气体的部分装置，请回答下列问题：
（1）仪器②的名称是_____________。
（2）实验室用氯酸钾和二氧化锰的固体混合物制氧气应该选择的气体发生装置是________（填写编号）。
（3）如果用C装置收集氧气，实验结束时的操作方法是________________________________________________________________。
真题练习
13．（2019·泰安）实验室制取气体选择收集方法时，下列气体性质不需考虑的是
A．密度 B．可燃性
C．溶解性 D．能否与水反应
14．[2019·襄阳] 下列关于催化剂的说法正确的是
A．化学反应前后催化剂的质量不变
B．化学反应前后催化剂的性质不变
C．催化剂只能加快化学反应速率
D．没有催化剂化学反应不能发生
15．[2019·安徽] 实验室可通过加热高锰酸钾固体制取氧气，下列实验操作正确的是
A．组装好装置后，检查装置的气密性
B．加入药品后，直接将酒精灯火焰对准药品加热
C．水槽中有气泡冒出时，立即收集气体
D．实验结束时，先移走酒精灯再从水槽中移出导管
参考答案
基础训练
1．【答案】B
2．【答案】A
【解析】气体极难溶于水，故气体可以用排水法收集；它的密度约是空气密度的4/9，可以用向下排空气法收集。故选A。
3．【答案】C
【解析】分解反应的特点是“一变多”，化合反应的特点是“多变一”，那么“多生成多”既不属于分解反应，又不属于化合反应。故选C。
4．【答案】A
【解析】A、工业上用分离液态空气的方法制取氧气属于物理过程，故不是分解反应，错误；B、光合作用将二氧化碳和水转化为有机物和氧气，空气中的氧气主要来自于植物的光合作用，正确；C、用含有氧元素的物质反应才有可能产生氧气，正确；D、实验室常用加热高锰酸钾的方法制取氧气，正确。故选A。
5．【答案】B
【解析】A、向双氧水中加入二氧化锰，二氧化锰是催化剂，能加快双氧水的分解，错误；B、向双氧水中加水，降低了溶液的浓度，可使反应速率减慢，正确；C、增大双氧水的浓度，可使反应速率加快，错误；D、升高反应温度，可使反应速率加快，故错误。故选B。
6．【答案】B
【解析】A、不能用手接触药品，错误；B、加热高锰酸钾时，试管略向下倾斜，试管口塞一团棉花，试管夹夹在离管口三分之一处，正确；C、氧气验满时，将带火星的木条放到集气瓶口，而不是伸入瓶内，错误；D、熄灭酒精灯不能用嘴吹，应该用灯帽盖灭，错误。故选B。
7．【答案】C
【解析】A、催化剂对生成物的质量没有影响，氯酸钾和二氧化锰的混合物加热制取氧气时，放出氧气的质量不变，故选项说法错误；B、催化剂对生成物的质量没有影响，氯酸钾和二氧化锰的混合物加热制取氧气时，加快产生氧气的速率，放出氧气的质量不变，故选项说法错误；C、氯酸钾和二氧化锰的混合物加热制取氧气时，加快产生氧气的速率，放出氧气的质量不变，故选项说法正确；D、不加二氧化锰，加热氯酸钾能产生氧气，只是速率较慢，故选项说法错误。故选C。
8．【答案】D
【解析】过氧化氢在催化剂二氧化锰的作用下，迅速分解放出大量氧气，那么瓶内的压强变大，气球缩小，红墨水左移。故选D。
能力提升
9．【答案】A
10．【答案】B
【解析】A、氯酸钾在二氧化锰并加热的条件下生成氯化钾和氧气，氧气的质量由零开始增加，错误；B、二氧化锰是催化剂，反应中质量不变，正确；C、氯酸钾反应完氯化钾的质量不再改变，错误；D、完全反应后氯酸钾的质量减少为零，错误。故选B。
11．【答案】（1）长颈漏斗
（2）AF或AH 试管口没有棉花团
（3）密度小于空气且不易溶于水
【解析】（1）根据实验室常用仪器可知：a是长颈漏斗。（2）如果用高锰酸钾制氧气就需要加热，故发生装置选A，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，向上排空气法收集的氧气比较干燥；加热高锰酸钾时，试管口要放一团棉花，是为了防止高锰酸钾粉末进入导管。（3）既能用排水法收集，又能用向下排空气法收集，该气体一定是难溶于水，密度比空气小。
点睛：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。
12．【答案】（1）集气瓶
（2）A
（3）应先把导管从水里撤出，再撤掉酒精灯
【解析】（1）仪器②的名称是集气瓶。（2）实验室用氯酸钾和二氧化锰制备氧气，该反应是固体加热型，应该选择的气体发生装置是A。（3）为防止水槽中水倒流，用C装置收集氧气，实验结束时的操作方法是：先把导管从水里撤出，再撤掉酒精灯。
真题练习
13．【答案】B
14．【答案】A
【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。A、化学反应前后，催化剂的质量不变，正确；B、化学反应前后，催化剂的化学性质不变，物理性质可能改变，错误；C、催化剂能加快反应速度也能减慢反应速度，错误；D、并不是所有的化学反应都需要催化剂，如磷的燃烧的反应，不需要使用催化剂，错误。故选A。
15．【答案】A