5第五讲 氧气的制取.docx

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5第五讲氧气的制取

第五讲氧气的制取

一、教学目标：

知识与技能：

了解实验室制取氧气的主要方法和原理，初步了解通过化学实验制取气体的方法。

过程与方法：

1.能够根据反应物的性质和反应条件来选择制备气体的实验装置与操作方法，会据生成物的性质选择收集方法。

2.学会边实验、边讨论、边探究的方法，在活动中激发学习兴趣，在兴趣中提出问题、分析问题、解决问题。

2、教学重点：

1.实验室制取氧气的反应原理。

2.实验室制取氧气的发生装置及收集装置的探讨。

3、教学难点：

实验室制取氧气的反应原理及仪器、装置的探讨。

教学过程

一、实验室制法

1、高锰酸钾制取氧气

a.实验原理：

_________________________________

—————————————————

b.实验装置

发生装置收集装置

c.实验步骤：

a）.查：

___________________________________________________________

b）.装：

___________________________________________________________。

c）.定：

___________________________________________________________。

d）.点：

___________________________________________________________。

e）.收：

___________________________________________________________。

f）.离：

___________________________________________________________。

g）.熄：

____________________________________________________________

d.注意事项：

a）.试管口要略微向下倾斜：

__________________________________________。

b）.导气管伸入发生装置内要稍露出橡皮塞：

_____________________________。

c）.试管口塞一团棉花：

______________________________________________。

d）.排气法收集气体时，导气管要伸入接近集气瓶底部：

___________________________________________________________________。

e）.实验结束后，先将导气管移出水面，然后熄灭酒精灯：

___________________________________________________________________。

2、双氧水（过氧化氢）制取氧气

a.实验原理：

________________________________________________________

b.注意事项：

a）.分液漏斗可以用长颈漏斗代替，但其下端应该深入液面以下，___________________________________________________________________；

b）.导管只需略微伸入试管塞

c）.气密性检查：

_______________________________________________________________________________________________________________________，就说明气密性良好。

d）.装药品时，先装固体后装液体

e）.该装置的优点：

__________________________________________________。

总结：

若固体（或固体+固体）加热生成气体，选用高锰酸钾制氧气装置；

若固体+液体常温下制取气体，选用双氧水制取氧气装置。

催化剂：

在化学反应中能改变其他物质的反应速率，但本身的化学性质和质量在反应前后没有发生变化的物质。

二、工业制法（分离液态空气法）

（1）具体过程

（2）注意：

该过程是物理变化

补充练习测试题：

（1）从液态空气分离氮气和氧气，为什么得到的是气态氮和液态氧？

（2）用氧炔焰焊接和切割金属时，发生三种变化：

乙炔在氧气中燃烧；焊接处金属与金属焊条熔化、冷却后凝固在一起；切割处的金属在高温下被氧气氧化除去。

这三种变化哪些是物理变化？

哪些是化学变化？

（3）从液态空气、高锰酸钾、双氧水三种物质制氧气时，各物质发生的是物理变化还是化学变化？

为什么？

（4）空气中有氧气，带余烬的木条伸入装有空气的集气瓶，木条是否会复燃？

为什么？

例题精析

【例题1】

【题干】下列关于实验室制取氧气的叙述中，正确的是（）

A．用高锰酸钾制取氧气的大试管管口应向上倾斜，便于气体排出

B．插入水槽中的导气管管口刚有气泡冒出时，就要立即收集气体，否则会造成不必要的浪费

C．用排水法收集氧气结束时，应先撤去酒精灯，后从水槽中拿出导管

D．收集氧气可以用向上排空气法和排水法

【例题2】

【题干】已知固体氯酸钾在加热条件下可以分解，生成氧气．如果用二氧化锰作催化剂则可以加快其分解速度．已知a为固体氯酸钾，b为混有少量二氧化锰的固体氯酸钾，且a和b的质量相等，当分别同时加热a和b至完全反应时，能正确表示生成氧气的质量随反应时间而变化的图象是（　　）

A．

B．

C．

D．

【例题3】

【题干】下列有关化合反应和氧化反应的说法中正确的是（）

A.化合反应一定是氧化反应

B.有氧气参加的反应一定是化合反应

C.糖和水混合制成糖水是化合反应

D.有些化学反应既是化合反应又是氧化反应

【例题4】

【题干】如图所示为实验室中常见的气体制备和收集装置．

请回答下列问题：

（1）用过氧化氢制取氧气，应选用发生装置_______（填字母序号），若用装置D收集氧气，验满的方法是________________________________________________________________

．若用装置F收集氧气，判断收集满氧气的现象是____________________________________

（2）欲使用装置E用排空气法收集氧气，则气体应从___（填“a”或“b”）端通入；欲使用装置E用排水法收集氧气，先将瓶中装满水，再将气体从_____（填“a”或“b”）端通入．

（3）已知一氧化氮气体难溶于水，在空气中容易与氧气发生反应，则收集一氧化氮气体时应选用图中装置______（填字母序号）．

课堂运用

【基础】

1.下列变化属于分解反应的是（　　）

A.蒸发食盐水得到食盐

B.从空气中分离出氧气

C.加热高锰酸钾制氧气

D.蜡烛燃烧生成水和二氧化碳

2.现有甲、乙两份质量相等的氯酸钾，向甲中加入适量的二氧化锰，对两份加热至不再产生气体，下列图象正确的是（　　）

A．

B．

C．

D．

3.用高锰酸钾制取并收集氧气使用如下图的装置，请回答下列问题． 

（1）写出有标号仪器的名称：

a　　　　；b　　　　；c　　　　；d　　　　．

（2）指出图中的三处错误，并对应说明改正的方法．

　　错误：

①　　　　　　　　；②　　　　　　　　；③　　　　　　　　．

　　改正：

①　　　　　　　　；②　　　　　　　　；③　　　　　　　　．

　　（3）当导管口开始有气泡产生时，不宜立即收集，原因是　　　　　　　　．

　　（4）待集气瓶收集满后，将它取出并放置的方法是　　　　　　　　．

4.如图所示，过氧化氢（H2O2）在二氧化锰的作用下，迅速分解放出大量的氧气，反应的文字表达式是__________________________________________

，反应类型是_________，其中二氧化锰所起的作用是__________，此实验还会出现

的现象是：

气球_______（填胀大或缩小），红墨水_______（填左移或右移）．

5.某学习小组在探究活动中要制取一定量的氨气．该小组查阅资料后，得知有以下两个反应可以生成氨气:

a.氮气与氢气在高温高压下，有铁触媒（催化剂）的条件下产生氨气；

b.氯化铵固体和生石灰粉末在加热条件下生成氨气．

（1）请你帮该小组同学选择制取氨气的方法：

　　　　　　　　　　．

（2）氨气极易溶于水，密度比空气小．根据以上信息和如下图所示装置完成下列空白．

　①制取氨气的发生装置是　　　　　，理由　　　　　　　　　　　　　；

　②制取氨气的收集装置是　　　　　，理由　　　　　　　　　　　　　．

　　A　　　　　　　　　　B　　　　　　　C　　　　　　　D　　　　　E

【巩固】

1.一氧化氮在常温下是一种难溶于水的气体，密度比空气略大；它能跟空气里的氧气迅速反应，生成二氧化氮．现要收集一氧化氮气体，可采用的方法是（）

A.向上排空气法B.排水法

C.排水法或向上排空气法D.排水法或向下排空气法

2.现代化学对催化剂的作用机理还没有完全弄清楚．大多数情况下，人们认为催化剂与反应物一起参加了化学反应，生成了易分解的中间产物，中间产物分解时，又生成了催化剂本身．已知A、B、C三种不同的物质，将它们混合后产生的两步反应为A+C→AC；B+AC→A+BC，接照上述理论推断该反应物的催化剂是（）

A.BB.AC.BCD.C

3.高锰酸钾和氯酸钾的混合物充分加热，直到无气体放出后停止加热，则剩余固体中有几种物质（）

A．2种　　　　　B.3种　　　　　C.4种　　　　　D.5种

4.质量相等的两份氯酸钾固体，在其中一份中加入少量高锰酸钾，然后分别放在酒精灯上均匀受热，放出氧气的质量（m）随反应时间（t）变化的函数图象（如图），正确的是（a为纯净的氯酸钾，b为加入了高锰酸钾的氯酸钾）（　　）

ABCD

5.下列收集装置，可以用来收集氧气的是（　　）

A．①③B．①②③⑥C．①⑤⑥D．①②③④

6.如图是实验室制取气体的一些装置，据图回答有关问题．

（1）与出指定仪器的名称：

①______；②________；

（2）写出一个用C装置制取氧气的文字表达式

______________________________________________________-

你选择收集氧气的方法是E，因为氧气_______________；还可以用__________

法收集，因为氧气________________________；

（3）实验室加热高锰酸钾制取氧气（用排水法收集）的主要步骤有：

①．装入药品②检查气密性；③收集气体④加热；⑤停止加热⑥取出导气管．正确的操作顺序为_____________-

A．①②③④⑤⑥B．②①③④⑥⑤C．②①④③⑤⑥D．②①④③⑥⑤

（4）如果用双氧水制氧气，可用装置B做发生装置，为了能方便地添加双氧水，应增加的一种仪器是________________________-．其制取氧气的文字表达式

_________________________________________________________________----

（5）实验室在常温下用块状的电石与水反应制取不溶于水的乙炔气体，该反应必须严格控制加水的速度，以免剧烈反应放热发生装置炸裂．你认为图中最适合制取乙炔气体的发生装置是____________；如果用图中装置收集乙炔，气体应从_________（填“a”或“b”）进入．

【拔高】

1.医院给病人输氧时用到类似右图所示的装置．关于该装置，下列说法中不正确的是（）

A．b导管连接供给氧气的钢瓶

B．b导管连接病人吸氧气的塑料管

C．使用该装置用来观察是否有氧气输出

D．使用该装置用来观察氧气输出的速率

2.用高锰酸钾制氧气，实验中发现试管破裂，可能原因有：

①试管外壁有水没擦干；②加热时试管底部触及灯芯；③试管口没放一小团棉花；④高锰酸钾的量太多；⑤加热过程中不时移动酒精灯；⑥加热时直接对准药品部分加热；⑦停止加热后即将试管直立起来，等冷却后洗涤．其中与之不相关的是（　　）

A．②④⑦B．③④⑤C．③⑤⑦D．①②⑥⑦

3.下列检查装置气密性实验设计不能达到实验目的是（　　）

A．

B．

C．

D．

4.如图有多种功能，如收集气体、洗涤气体、贮存气体等．回答下列问题：

（1）气体从a端进入集气，该气体必须具有的性质是____________________．

（2）气体从b端进入集气，该气体必须具有的性质是_________________________．

（3）将此装置倒置后，气体从a端进入集气，该气体必须具有的性质是________________．

（4）将此装置倒置后，气体从b端进入集气，该气体必须具有的性质是_________________．

（5）装置中预先盛满水，将水排出贮气，气体从_______端进入．

（6）用水将瓶中贮有的气体排出使用，水从______端进入．

5.催化剂在生产、生活和科研中有着重要作用．实验室用分解过氧化氢制氧气，常用二氧化锰作催化剂．

【提出问题】其它物质能作过氧化氢分解的催化剂吗？

【猜想】甲同学认为CuO、Fe2O3可以代替MnO2，因为按物质的简单分类，CuO、Fe2O3、MnO2都属于__________________________---

【设计实验】甲同学按下面步骤进行实验：

（1）在试管中加入5ml5%的过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入试管；

（2）用精密的天平准确称量0、5gFe2O3红色粉末，并将其加入一试管中；

（3）在步骤

（2）的试管中加入5ml5%的过氧化氢溶液，将带火星的木条伸入试管；

（4）待步骤（3）的试管中没有气泡后，进行过滤操作将固体洗净，干燥、称量，得红色固体的质量仍为0、5g．

【现象】甲同学观察到步骤

（1）中的现象为

_______________________________________________________--

步骤（3）中带火星的木条复燃．

【反思】

乙同学认为步骤（4）后还应增加一个实验请写出该实验的步骤和现象

_____________________________________________________________________________

【结论】_____________________________________________________________________

四、课程小结

本节课主要学习了①氧气的几种实验室制法，以及实验过程中的一些注意事项，尤其是高锰酸钾制氧气的注意事项较多，这也是中考的重点内容．还有高锰酸钾制氧气的实验步骤，氧气的检验及验满都是中考的重点．我们还总结了发生装置和收集装置的选择依据，同学们要会根据反应物的状态和反应条件选择装置②过氧化氢制氧气中，除了要掌握实验装置还要掌握催化剂的定义及特点，这类题型也会出现在实验探究题中③氧气的工业制法名称是分离液态空气法，属于物理变化，这点考的比较多④分解反应的特点是“一变多”同学们要能根据文字表达式判断某一反应是什么反应类型．

五、课后作业

【基础】

1.下列关于空气的说法中，错误的是（　　）

A．工业上利用液氧、液氮的沸点不同，从液态空气中分离出氧气，该过程属于物理变化

B．空气是一种十分重要的自然资源

C．按体积分数计，空气中约含有氮气78%、氧气21%、其他气体和杂质1%

D．若大量有害物质进入空气中，仅靠大自然的自净能力，大气还是能保持洁净

2.实验室用加热高锰酸钾制取氧气大致有以下步骤：

a、点燃酒精灯，加热试管；b、检查装置的气密性；c、将高锰酸钾装入试管中，塞上一小团棉花，塞好后固定在铁架台上；d、用排水法收集氧气；e、熄灭酒精灯；f、将导管从水槽中取出．正确的操作顺序是（　　）

A．b、c、a、d、e、fB．c、b、a、d、e、f

C．b、c、a、d、f、eD．c、b、a、d、f、e

3.下列关于产生氧气方法的叙述中，错误的是（　　）

A．空气中的氧气主要来自于植物的光合作用

B．工业上用分离液态空气的方法制取氧气是分解反应

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

4.下列关于催化剂的说法正确的是（　　）

A．不使用催化剂化学反应就不能发生

B．催化剂是加快化学反应速率的物质

C．二氧化锰是所有反应的催化剂

D．催化剂反应前后化学性质和质量都不变

5.实验室用高锰酸钾制取氧气的装置中，有关几个“口”的位置错误的是（　　）

A．用排空气法收集时，导管口应插入瓶口

B．用向上排空气法收集时，集气瓶口应向上

C．试管内的导管口应稍露出胶塞即可

D．装药品的试管口应略向下倾斜

6.氧气是我们身边常见的物质，以下有关氧气的叙述正确的是（　　）

A．物质与氧气发生的反应都是氧化反应

B．鱼、虾等能在水中生存．是由于氧气易溶于水

C．木炭能在氧气中燃烧,所以氧气具有可燃性

D．物质在氧气中燃烧的反应一定是化合反应

7.被称为“绿色氧化剂”的过氧化氢（H2O2）俗称双氧水，是一种无色液体，常用做氧化剂、消毒剂和漂白剂．过氧化氢溶液在二氧化锰做催化剂的条件下能迅速分解，生成氧气．

回答下列问题：

（1）写出编号所指仪器的名称：

①________；②__________．

（2）选用B装置制取氧气，长颈漏斗中应加入的物质是_________（填名称，下同）；锥形瓶中应放入的物质是____________．

（3）写出利用该方法制取氧气的反应的符号表达式：

_____________________________________________________

；在该反应中二氧化锰所起的作用是催化作用．验满的方法是

______________________________________________________

（4）某同学在观察到锥形瓶内有大量气泡时，开始用C装置收集氧气，过了一段时间后，将带火星的木条伸入瓶口、瓶中和瓶底，都未见木条复燃．其原因可能是

___________________________________________________

（5）有一名同学欲用图F装置收集O2，则O2应从导管口______通入．

（6）通过查阅资料得知：

①氨气（NH3）是一种密度比空气小且极易溶于水的气体，其水溶液称为氨水；②氨气在加热条件下能与氧化铜反应生成铜、水和空气中含量最多的气体．小芳同学加热氯化铵和氢氧化钙的固体混合物制取氨气，她应选择的反应的发生装置是

____（填字母编号，下同），收集装置是_______（填字母编号）

【巩固】

1.某同学用加热高锰酸钾的方法制取氧气，并用排水法收集氧气，发现水槽内液体呈紫红色，请分析其中主要原因是（　　）

A．没有预热B．试管口忘了放一团棉花C．导管太粗D．装置的气密性不好

2.小明同学加热氯酸钾制氧气，错把高锰酸钾当作二氧化锰放入氯酸钾内，其结果与只加氯酸钾相比，正确的是（   ）

A.反应速率不变                     B.生成氧气的质量不变   

C.反应速率加快，生成氧气的质量不变 D.反应速率加快，生成氧气的质量增加

3.加热高锰酸钾制取氧气，当气体刚刚产生时，试管内剩余固体的种类为（　　）

A．2种B．3种C．4种D．5种

4.如图，将过氧化氢溶液滴入瓶中可观察到的现象是（　　）

A．气球胀大，红墨水左移B．气球缩小，红墨水右移

C．气球缩小，红墨水左移D．气球胀大，红墨水右移

5.某兴趣小组利用下列装置进行实验室制取和收集气体并验证气体的性质的实验，请回答：

（1）指出仪器名称：

①_______②_______．

（2）若用高锰酸钾制取氧气，应选用的发生装置是_______（填字母）．你认为该装置中还缺少___________________________．写出该反应的文字表达式________________________

（3）若用过氧化氢制取氧气，还需要用到_________（填物质名称），写出用过氧化氢制氧气的反应的文字表达式______________________________________________

（4）用向上排空气法收集氧气，验满的方法是

_______________________________________________________，若用F装置收集该气体，则气体从_______端进入（填“b”或“c”）．

（5）完成细铁丝在氧气中燃烧的探究活动报告．操作步骤：

①先用砂纸将铁丝磨成光亮的银白色；

②将铁丝绕成螺旋状是为了____________________________________在铁丝下端系一根火柴的目的是_________________________-，

③点燃火柴杆、将铁丝伸入盛有氧气的集气瓶中．观察到的反应现象是

__________________________________-

问题分析：

用收集到的氧气做细铁丝燃烧的实验时，发现瓶底炸裂，发生失误的操作原因可能是________________________________-．

【拔高】

1.可用推拉注射器活塞的方法检查图中装置的气密性．如果装置气密性良好，可观察到（　　）

A．拉活塞时长颈漏斗下端口产生气泡

B．推活塞时长颈漏斗下端口产生气泡

C．拉活塞时长颈漏斗内有液面上升

D．无法判断

2.对资料或实验证据的分析是否正确，直接关系到科学探究是否符合客观事实．如图为实验室用等质量的高锰酸钾和氯酸钾（另加少量的二氧化锰），分别制取氧气的数据分析示意图．下列依据图示信息所得出的分析正确的是（　　）

A．同时开始加热，先收集到氧气的是氯酸钾

B．用相同容积的试管制取较多量的氧气时，宜选择氯酸钾为原料

C．加入少量的二氧化锰使氯酸钾产生的氧气质量增加

D．反应时间较长的是高锰酸钾

3.跟据实验装置图，回答下列问题：

（1）实验室若用排空气法收集氧气可选用____装置（用编号回答，下同）；用双氧水制氧气的文字表达式为__________________________________________________

（2）用高锰酸钾制氧气的实验可选A装置；实验时发现水槽中的水变红了，分析其中原因可能是__________________________________________________

（3）实验室用无水醋酸钠固体和固体碱石灰加热制取甲烷气体．甲烷的密度比空气小，不溶于水．选用____________装置制备甲烷，收集气体时可选用___________．

（4）右图是某学生设计的一种有洗气、贮气等用途的装置．氢气是难溶于水的气体，当用排水集气法收集氢气时，瓶内先装满水，气体从____________（填“a”或“b”，下同）处导管通入．若要用水将瓶中氢气排出使用，水应从_________处导管进入．