第08講 氧氣的制取 教師版

第8講制取氧氣△一、氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法△1.高錳酸鉀制氧氣：高錳酸鉀錳酸鉀+二氧化錳+氧氣紫黑色粉末（KMnO4）墨綠色粉末（K2MnO4）黑色粉末(MnO2)2.操作步驟：查裝定點(diǎn)收離熄滅a.組裝好儀器并檢查裝置的氣密性；b.將藥品裝入試管并在試管口堵上一團(tuán)棉花，用帶導(dǎo)管的單孔橡皮塞塞緊試管；c.將試管固定在鐵架臺(tái)上；d.集氣瓶里裝滿水并倒放在水槽中；e.點(diǎn)燃酒精燈燈，先預(yù)熱試管，再對(duì)準(zhǔn)藥品處加熱；f.用排水法收集氧氣；g.收集完畢，將導(dǎo)管撤管撤離水槽；（導(dǎo)管遲到早退）h.熄滅酒精燈(酒精燈早出晚歸)3.注意事項(xiàng)：a.試管口微向略向下傾斜；防止藥品中的水分受熱后變成水蒸氣冷凝成水珠倒流回試管底部(冷凝水回流)，使試管炸裂b.藥品平鋪鋪在試管底部；以增大受熱面積c.試管口塞一團(tuán)棉花；以免試管內(nèi)的粉末隨氣流進(jìn)入導(dǎo)管，使導(dǎo)管堵塞，d.鐵夾夾在距試管口的1/3處；e.伸入試管內(nèi)的導(dǎo)管略出橡皮塞即可；便于氣體排出f.用外焰對(duì)準(zhǔn)藥品處加熱；加熱時(shí)要先將酒精燈在試管下方來回移動(dòng)（預(yù)熱），讓試管均勻受熱，然后對(duì)準(zhǔn)放藥品部位加熱g.用排水法時(shí)，應(yīng)注意當(dāng)氣泡從導(dǎo)管口連續(xù)、均勻地放出時(shí)再收集，否則收集的氣體中混有空氣。當(dāng)集氣瓶瓶口有氣泡冒出時(shí)，證明氣體已集滿h．停止反應(yīng)時(shí)，應(yīng)先把導(dǎo)管從再熄水槽里拿出，滅酒精燈(防止水倒流到試管中導(dǎo)致試管炸裂)。4.檢查裝置的氣密性：先連接好儀器，然后把導(dǎo)管的一端浸入水里，兩手緊貼容器的外壁，如果裝置不漏氣，里面的空氣受熱膨脹，導(dǎo)管口有氣泡冒出。松開兩手，冷卻后，導(dǎo)管中形成一段水柱。檢查裝置的氣密性一般思路：先形成一個(gè)密閉系統(tǒng)，然后制造壓強(qiáng)差，在觀察能否有相應(yīng)預(yù)習(xí)現(xiàn)象。5.氯酸鉀制氧氣：氯酸鉀二氧化錳氯化鉀+氧氣白色粉末（KClO3）白色粉末（KCl）6.雙氧水制氧氣：雙氧水二氧化錳水+氧氣無色透明溶液（H2O2）7.水通電制氧氣：水通電氫氣+氧氣8.氧氣的收集：a.由于氧氣不易溶于水，且不與水反應(yīng)，所以可以用排水法收集；又由于氧氣的密度比空氣略大，且不與空氣中任何成分發(fā)生反應(yīng)，因而還可以用向上排空氣法收集。用排水法收集的氧氣比較純凈，而用向上排空氣法收集的氧氣比較干燥。b.檢驗(yàn)：將帶火星的木條伸人集氣瓶中,若木條復(fù)燃,證明該氣體是氧氣.c.驗(yàn)滿和存放：用排水法收集氣體時(shí)，當(dāng)有氣泡從集氣瓶口邊緣冒出時(shí)，表明氣體已收集滿。用向上排空氣法收集氧氣時(shí)，將帶火星的木條放在集氣瓶瓶瓶口，若木條復(fù)燃，表明氣體已收集滿。收集滿氧氣的集氣瓶要用玻璃片蓋住并正放在桌面上。例1（海珠區(qū)20年秋季學(xué)期期末卷）請(qǐng)根據(jù)下列實(shí)驗(yàn)裝置回答問題例1（1）儀器①②的名稱是∶①_鐵架臺(tái)_；②__長頸漏斗_。（2）用高錳酸鉀制氧氣，應(yīng)選用的發(fā)生裝置是__A__（填標(biāo)號(hào)），該反應(yīng)的化學(xué)方程式為___2KMnO4?K2MnO4+MnO2+O2↑__，其中轉(zhuǎn)化為氧氣的氧元素與高錳酸鉀中氧元素的質(zhì)量之比是4：1。（3）若用高錳酸鉀制取氧氣，并用排水法收集，實(shí)驗(yàn)操作如下∶①點(diǎn)燃酒精燈并收集氣體；②熄滅酒精燈；③加入藥品并固定儀器；④檢查裝置的氣密性；⑤從水槽中撤出導(dǎo)管。正確的操作順序是_B__（填標(biāo)號(hào)）。A.③④①②⑤B.④③①②⑤C.④③①⑤②D.①②④④（4）用過氧化氫和二氧化錳制取氧氣，當(dāng)用C裝置收集氧氣時(shí)，導(dǎo)管要伸至接近集氣瓶底部，原因是便于排出空氣，使收集的氣體更純_。（5）檢查裝置B的氣密性的方法是∶連接好裝置，先用彈簧夾夾緊膠皮管，再__從長頸漏斗上端注入水至浸沒長頸漏斗下端__，靜置，若觀察到_有一段穩(wěn)定的水柱__說明氣密性良好。二、工業(yè)制氧：分離液態(tài)空氣實(shí)驗(yàn)室制取氧氣，要求反應(yīng)快、操作簡(jiǎn)便、便于收集等，但成本高，無法大量生產(chǎn)。工業(yè)制取氧氣，要求原料廉價(jià)易得、成本低廉、能夠大量生產(chǎn)、對(duì)環(huán)境無污染等。①方法：分離液態(tài)空氣法②原料：空氣③原理：根據(jù)氧氣、氮?dú)獾姆悬c(diǎn)不同，將空氣降溫加壓，使其液化，然后升溫，得到氮?dú)夂鸵簯B(tài)氧。在該變化前后，沒有新物質(zhì)生成，屬于物理變化。④貯存：加壓到1．5×104kPa,并貯存在藍(lán)色的鋼瓶中。除分離液態(tài)空氣外，工業(yè)上還可以用膜分離技術(shù)得到含氧90％以上的富氧空氣，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、發(fā)酵工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、富氧燃燒等。自然界中氧氣的主要來源——綠色植物的光合作用二氧化碳+水葡萄糖+氧氣（CO2）（H2O）（C6H12O6）（O2）綠色植物的光合作用維持著自然界中氧氣的平衡。三、催化劑及催化作用1.催化劑：在化學(xué)反應(yīng)里，能改變其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后都沒有發(fā)生改變的物質(zhì)（又叫做觸媒）a.能改變其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率，“加快”或“減慢”；b.化學(xué)反應(yīng)前后催化劑本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變，不是化學(xué)反應(yīng)中c.催化劑有專一性，也就是說某一催化劑只對(duì)某個(gè)特定的反應(yīng)起作用；d.催化劑的種類繁多，其中酶就是日常生活中常見的一種；(生物催化酶)e.催化劑的化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后不變，其物理性質(zhì)可能發(fā)生變化；f.對(duì)于某些特定的化學(xué)反應(yīng)，沒有催化劑并不意味著該反應(yīng)不能進(jìn)行，只是速度較慢,(KClO3)g.一個(gè)反應(yīng)的催化劑不一定只有一種(H2O2中MnO2可以用CuSO4)2.催化劑在化學(xué)反應(yīng)中起催化作用四、分解反應(yīng)：由一種物質(zhì)生成兩種或兩種以上其他物質(zhì)的反應(yīng)AB+C(一變多)例1（花都區(qū)20年秋季學(xué)期期末卷）．（14例1【探究一】探究影響過氧化氫分解速率的因素：分別取5mLH2O2溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)定產(chǎn)生4mLO2所需時(shí)間，實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄如表：實(shí)驗(yàn)序號(hào)H2O2溶液的濃度（%）溫度（℃）MnO2粉末用量（g）反應(yīng)時(shí)間（t）①30350t1②30550t2③5200.1t3④15200.1t4（1）對(duì)比①②兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，若t1＞t2，則可得出的結(jié)論是：其它條件相同時(shí)，溫度越高，過氧化氫分解越快。（2）能證明過氧化氫分解速率與其濃度有關(guān)的實(shí)驗(yàn)組合是③④（填實(shí)驗(yàn)序號(hào)）。【探究二】探究氧化鐵（Fe2O3）能否用作過氧化氫分解的催化劑實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象如下：實(shí)驗(yàn)步驟預(yù)期實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象Ⅰ．往A、B兩支試管中分別加入5mL5%的H2O2溶液，向A試管中加入0.5g氧化鐵粉末，將帶火星的木條分別伸入兩支試管中。A試管中產(chǎn)生大量氣泡，帶火星的木條復(fù)燃；B試管中①產(chǎn)生氣泡較少，帶火星的木條不能復(fù)燃Ⅱ．待A試管中不再產(chǎn)生氣泡時(shí)，重新加入過氧化氫溶液，并把帶火星的木條伸入試管中。試管中產(chǎn)生大量氣泡，帶火星的木條復(fù)燃。Ⅲ．待實(shí)驗(yàn)Ⅱ中不再產(chǎn)生氣泡時(shí)，將試管中的固體剩余物過濾，洗滌、干燥、稱量。所得固體質(zhì)量為②0.5g（3）請(qǐng)將上面表格中①②兩空格的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象補(bǔ)充完整。（4）實(shí)驗(yàn)Ⅱ和Ⅲ的目的是證明反應(yīng)前后氧化鐵的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)都不變。（5）寫出氧化鐵催化作用下，過氧化氫分解的化學(xué)方程式2H2O22H2O+O2↑。【探究三】比較探究二氧化錳和氧化鐵的催化效果（6）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：對(duì)比實(shí)驗(yàn)需控制變量。在探究二氧化錳和氧化鐵的催化效果時(shí)，除了控制過氧化氫溶液的體積和濃度保持相同外，還需控制相同的變量為（填寫兩項(xiàng)）二氧化錳和氧化鐵的質(zhì)量相等，二氧化錳和氧化鐵的形狀相同。（7）分析與結(jié)論：實(shí)驗(yàn)小組根掘?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)繪制了兩種催化劑的實(shí)驗(yàn)時(shí)間與氧氣體積關(guān)系圖（如圖）。依圖分析，兩種物質(zhì)的催化效果是B（填序號(hào)）。A．催化效果基本相同B．二氧化錳催化效果好C．氧化鐵催化效果好D．無法判斷夯實(shí)基礎(chǔ)夯實(shí)基礎(chǔ)1.下列物質(zhì)里含有氧氣的是（C）A.二氧化錳 B.氯酸鉀C.空氣D.高錳酸鉀2.用雙氧水制取氧氣時(shí)，若忘記加二氧化錳，其結(jié)果是（B）A.不放出氧氣 B.放出氧氣速率慢 C.放出氧氣總量會(huì)減少 D.放出的氧氣不純3.檢驗(yàn)集氣瓶里的氧氣是否收集滿，應(yīng)將帶火星的木條（C）A.插入集氣瓶中B.插入集氣瓶底 C.放在集氣瓶口 D.都可以4.實(shí)驗(yàn)室用高錳酸鉀制取氧氣分為下列幾個(gè)步驟：①點(diǎn)燃酒精燈，加熱試管；②檢驗(yàn)裝置的氣密性；③將高錳酸鉀裝入試管，試管口塞入一團(tuán)棉花，用帶導(dǎo)管的橡皮塞塞緊試管，并把試管固定在鐵架臺(tái)上；④用排水法收集氧氣；⑤熄滅酒精燈；⑥將導(dǎo)管從水槽中取出。正確的操作順序是（D）A.②①③④⑤⑥ B.③②①④⑥⑤C.②③①④⑤⑥ D.②③①④⑥⑤5.用如圖所示的裝置制取氣體，需滿足的條件是（D）①反應(yīng)物是固體②反應(yīng)需要加熱③制取的氣體不易溶于水④制取的氣體密度比空氣大⑤制取的氣體能與空氣中的氧氣反應(yīng)。A.①②③④⑤B.②④⑤C.①②D.①②③6.工業(yè)上制取大量氧氣的方法是（C）A.加熱氯酸鉀B.加熱高錳酸鉀C.分離液態(tài)空氣D.加熱二氧化錳7.催化劑在化學(xué)反應(yīng)中所起的作用是（C）A.加快化學(xué)反應(yīng)速率B.使生成物質(zhì)量增加C.改變化學(xué)反應(yīng)速率D.減慢化學(xué)反應(yīng)速率8.實(shí)驗(yàn)室制取氧氣時(shí)，裝藥品的大試管口應(yīng)（C）A朝下B朝上C略向下傾斜D略向上傾斜9.實(shí)驗(yàn)室中利用過氧化氫、氯酸鉀、高錳酸鉀都可以制取氧氣，其原因是（

D）A.都屬于氧化物B.都含有氧氣C.都含有氧氣分子D.都含有氧元素10.實(shí)驗(yàn)室采用排水法收集氧氣時(shí)，需將導(dǎo)氣管伸入盛滿水的集氣瓶口，這個(gè)操作應(yīng)在(D)A.加熱固體藥品前B.與加熱固體藥品同時(shí)C.開始有氣泡放出時(shí)D.氣泡連續(xù)并均勻放出時(shí)11.某同學(xué)設(shè)計(jì)了用高錳酸鉀制取并收集氧氣的裝置，如下圖所示。（1）寫出圖中標(biāo)有序號(hào)的儀器名稱：①酒精燈；②試管；③鐵架臺(tái)；④水槽；⑤集氣瓶；⑥試管夾。（2）指出該發(fā)生裝置（左邊）中的兩處明顯錯(cuò)誤：①試管口向上傾斜；②加熱前導(dǎo)管深入集氣瓶。12.實(shí)驗(yàn)室常用于制取氧氣的方法有：a.加熱氯酸鉀晶體和二氧化錳粉末；b.加熱高錳酸鉀固體；c.用二氧化錳粉末作催化劑使過氧化氫（H2O2）溶液分解產(chǎn)生水和氧氣。（1）寫出指定的儀器名稱。①試管；②酒精燈；③集氣瓶。（2）請(qǐng)仔細(xì)分析裝置A的特點(diǎn)，推測(cè)其所用的制氧氣的方法是___b___（填“a”、“b”或“c”）。（3）采用方法c制取氧氣應(yīng)該選用裝置__B__（填“A”或“B”）。為檢驗(yàn)裝置B中氧氣是否收集滿，可用帶火星的木條放在集氣瓶的瓶口_，這是利用了氧氣_支持燃燒_的性質(zhì)。（4）利用裝置B制氧氣時(shí)，長頸漏斗的下端要插入液面以下，其目的是液封，以免氧氣從長頸漏斗溢出。（5）用高錳酸鉀制氧氣結(jié)束時(shí)發(fā)現(xiàn)水槽中的水變紅了，可能的原因是_試管口未塞棉花，高錳酸鉀粉末進(jìn)入水槽_。拓展能力拓展能力1.將混有少量高錳酸鉀的氯酸鉀晶體，放入試管中加熱，完全反應(yīng)后，試管中剩余物共有(B)A.2種B.3種C.4種D.5種2.某無毒氣體的密度約是空氣的5/9，且極難溶于水，那么收集該氣體所有的方法是（C）①向上排空氣法；②向下排空氣法；③排水法。A.①或② B.①或③ C.②或③ D.①②③均可3.三份質(zhì)量相等的氯酸鉀固體。第一份中加入少量二氧化錳，第二份中加入少量高錳酸鉀，第三份不加任何物質(zhì)。給它們分別加熱完全分解，放出氧氣的質(zhì)量（B）A.第一份最多B.第二份最多C.第三份最多D.一樣多4.下列關(guān)于催化劑的敘述正確的是（D）A．能加快物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率的是催化劑，減慢化學(xué)反應(yīng)速率的不是催化劑B．加入二氧化錳可以使過氧化氫產(chǎn)生更多的氧氣C．催化劑在催化過程中所有的性質(zhì)不變D．同一個(gè)反應(yīng)可以選用不同的催化劑5.下列反應(yīng)不屬于化合反應(yīng)，也不屬于分解反應(yīng)，但屬于氧化反應(yīng)的是（B）。A．碳＋氧氣二氧化碳B．酒精＋氧氣水＋二氧化碳C．氯酸鉀氯化鉀＋氧氣D．硫酸銅＋氫氧化鈉氫氧化銅＋硫酸鈉6.下列變化，其中不屬于分解反應(yīng)的是（A）A.液態(tài)空氣氮?dú)?氧氣B.氯酸鉀 氯化鉀+氧氣C.碳酸鈣 氧化鈣+二氧化碳D.碳酸氫鈉 碳酸鈉+水+二氧化碳7.在實(shí)驗(yàn)室中也可以用高錳酸鉀來制取氧氣。（1）原理：KMnO4=Δ=K2MnO4+MnO2+O2↑（2）實(shí)驗(yàn)裝置（發(fā)生裝置、收集裝置）如圖：（3）實(shí)驗(yàn)室用高錳酸鉀制取氧氣并用排水法收集的步驟可總結(jié)為“三先三后”：即先檢查裝置氣密性，后裝入_實(shí)驗(yàn)藥品；先預(yù)熱，后集中在_有藥品__的部位加熱；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，先將導(dǎo)管從__水槽撤離導(dǎo)管__，后熄滅酒精燈。8.在高錳酸鉀分解制氧氣的反應(yīng)中，二氧化錳是生成物。在氯酸鉀與二氧化錳混合加熱制氧氣時(shí)，氯酸鉀是反應(yīng)物,二氧化錳是催化劑，若不加二氧化錳，則氯酸鉀分解反應(yīng)將變慢，若將高錳酸鉀加入氯酸鉀，則反應(yīng)迅速進(jìn)行，這是因?yàn)楦咤i酸鉀分解產(chǎn)生二氧化錳，起到催化劑作用。真題演練真題演練1.（14年廣州卷8）不能從以下兩個(gè)化學(xué)方程式中獲取的信息是（C）反應(yīng)①：2H2O22H2O+O2↑反應(yīng)②：2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑A．反應(yīng)①和反應(yīng)②都有氣體生成 B．反應(yīng)①和反應(yīng)②是在不同條件下進(jìn)行的C．反應(yīng)①和反應(yīng)②都放出熱量 D．反應(yīng)①和反應(yīng)②的反應(yīng)物中都含氧元素2.（14年廣州卷18）實(shí)驗(yàn)室用如圖所示裝置制取氧氣，下列實(shí)驗(yàn)操作正確的是（A）A．加熱前，將集氣瓶注滿水，用玻璃片蓋著倒立在盛水的水槽中B．先將導(dǎo)管口移入集氣瓶，再開始加熱C．收集O2后，將集氣瓶移出水槽，然后蓋上玻璃片D．停止加熱時(shí)，先熄滅酒精燈，再移出導(dǎo)氣管3（20年廣州卷27.）（8分）大多數(shù)化工生產(chǎn)都有催化