实验室制氧气知识点与练习.docx
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实验室制氧气知识点与练习
实验室制取氧气
知识点1：
气体制取装置
装置气密性的检验方法：
先将导管一端伸入水中，然后用手紧握试管，观察导管口有没有气泡冒出或冷却后导管内能否形成一段水柱。
1.气体发生装置
（1）加热固体制备气体的装置（见上图①）
①反应物和反应条件的特征：
反应物都是固体，反应需要加热。
②装置气密性的检查方法：
将导气管的出口浸没在水中，双手紧握试管。
如果水中出现气泡，说明装置气密性良好。
（原理：
气体的热胀冷缩）
③加热时的注意事项：
●铁夹应夹在试管的中上部，大约是距试管口1/3处。
●药品要斜铺在在试管底部，便于均匀受热。
●试管口要略向下倾斜，防止冷凝水回流热的试管底部使试管炸裂。
●试管内导管应稍露出胶塞即可。
如果太长，不利于气体排出。
●停止反应时，应先把导管从水槽中移出，再熄灭酒精灯，防止水槽中的水被倒吸入热的试管中，使试管炸裂。
●选择装置时，要选择带有橡皮塞的弯管。
（2）固液混合在常温下反应制备气体的装置（见上图②）
①反应物和反应条件的特征：
反应物中有固体和液体，反应不需要加热。
②装置气密性的检查方法：
在导管出口处套上橡皮塞，用弹簧夹夹紧橡皮塞，从漏斗中加水。
如果液面稳定后水面不下降，则表明装置气密性良好。
③要根据实际情况选择（a）（b）（c）（d）四种装置。
●装置（a）的特点：
装置简单，适用于制取少量的气体；容易造成气体泄漏，增加药品不太方便。
●装置（b）的特点：
便于随时添加药品。
●装置（c）的特点：
可以控制反应速率。
●装置（d）的特点：
可以控制反应的发生和停止。
（希望停止反应时，用弹簧夹夹住橡皮管。
这时由于试管内的气压大于外界大气压，试管内的液面会下降）如果使用长颈漏斗，注意长颈漏斗的下端管口应插入液面以下，形成液封，防止生成的气体从长颈漏斗逸出。
使用分液漏斗时无需考虑这个问题。
●选择装置时，要选择带有橡皮塞的直管。
（a）装置使用单孔橡皮塞，（b）（c）（d）装置使用双孔橡皮塞。
固体药品通过锥形瓶口加入，液体药品通过分液漏斗加入。
④优点：
●简单，易操作；
●不用加热，较安全；
●节约药品（可根据需要随时补充）
●分液漏斗可控制反应速率；
2.气体收集装置
（1）排水法收集气体的装置（见右图）
①适用情况：
收集的气体不溶或难溶于水，且不与水反应。
②注意事项：
集气瓶中不能留有气泡，否则收集到的气体不纯。
应当等到气泡连续均匀地放出后再收集气体，否则收集到的气体不纯。
如果瓶口出现气泡，说明气体收集满。
如果需要较干燥的气体，请不要使用排水法。
气体收集完毕后，要在水下把玻璃片盖在集气瓶口上，否则收集到的气体不纯。
③收集完毕后，如果收集的气体的密度比空气大，集气瓶口应该朝上；如果收集的气体的密度比空气小，集气瓶口应该朝下。
④优缺点
●优点：
（1）易于收集到较纯净的气体
（2）便于观察气体是否已经收集满
●缺点：
（1）收集的气体较潮湿
（2）不如排空气法方便
（2）向上排空气法收集气体的装置（见右图）
①适用情况：
气体密度大于空气（相对分子质量大于29），且不与空气中的成分反应。
②要求：
导管伸入集气瓶底，以利于排净空气。
密度和空气接近的气体，不宜用排空气法收集。
暂存气体时，只需将集气瓶正放在桌面上，盖上毛玻璃片就可以了。
（3）向下排空气法收集气体的装置（见右图）
①
适用情况：
气体密度小于空气（相对分子质量小于29），且不与空气中的成分反应。
②要求：
导管伸入集气瓶底，以利于排净空气。
密度和空气接近的气体，不宜用排空气法收集。
暂存气体时，需要盖上毛玻璃片并将集气瓶倒放在桌面上。
3排空气法优缺点：
●优点：
（1）收集的气体较干燥
（2）操作较为方便
●缺点
（1）较难判断气体是否已经收集满
（2）收集到的气体可能不纯净
一、实验室制取氧气
1.加热高锰酸钾制取氧气
（1）反应原理：
2KMnO4
K2MnO4+MnO2+O2↑
文字表达式：
高锰酸钾
锰酸钾+二氧化锰+氧气
（2）制取装置
①发生装置：
由于反应物是固体，反应需要加热，所以选择加热固体制备气体的装置。
②收集装置：
●由于氧气不易溶于水，且不与水发生化学反应，可选择排水法收集气体的装置。
●由于氧气的密度比空气大，且不与空气中的成分发生化学反应，选择向上排空气法的装置。
（3）实验步骤：
按要求连接仪器
①查：
检查装置的气密性。
②装：
将高锰酸钾装入干燥的试管，并在试管口放一团棉花，并用带导管的橡皮塞塞紧试管。
③定：
将试管固定在铁架台上。
④点：
点燃酒精灯，试管均匀受热后，就使酒精灯固定在试管底部加热。
⑤收：
根据所选的收集装置来确定气体的收集方法。
⑥移：
把导管移出水槽。
⑦熄：
熄灭酒精灯。
（4）验满：
（用排水法收集）如果集气瓶口有气泡出现，说明气体收集满了。
（用向上排空气法收集）将带火星的木条放在集气瓶口，如果带火星的木条复燃，说明氧气收集满了。
（5）检验：
将带火星的木条伸入到集气瓶内，如果带火星的木条复燃，说明是氧气。
（6）注意事项：
●试管口要略微向下倾斜：
防止冷凝水倒流至试管底部,炸裂试管。
●导气管伸入发生装置内要稍露出橡皮塞：
有利于产生的气体排出。
●加热高锰酸钾时，试管口要放一团棉花，防止高锰酸钾被吹入导管，使导管堵塞。
棉花不要离高锰酸钾太近，否则会导致发生装置爆炸。
●排气法收集气体时，导气管要伸入到接近集气瓶底部，原因：
有利于集气瓶内空气排出，使收集的气体更纯
●停止反应时，应先把导管从水槽中移出，再熄灭酒精灯，防止水槽中的水被倒吸入热的试管中，使试管炸裂。
●等有连续的气泡产生时再收集。
原因：
刚加热时产生的气泡中混有空气,这时的气体不纯。
●排水法收集时，等瓶子里的水排完以后，在水面下用玻璃片盖住瓶口。
小心地把瓶子移出水槽，正放在桌子上。
玻璃片磨沙面靠瓶口（氧气密度比空气略大。
）
2.分解过氧化氢溶液制取氧气
（1）反应原理：
2H2O2
2H2O+O2↑
（2）实验装置
①发生装置：
由于反应物是固体和液体，反应不需要加热，所以选择固液混合在常温下制取气体的装置。
②收集装置：
●由于氧气不易溶于水，且不与水发生化学反应，所以可以选择排水法收集气体的装置。
●由于氧气的密度比空气大，且不与空气中的成分发生化学反应，可以选择向上排空气法收集气体的装置。
③验满：
（用排水法收集）如果集气瓶口有气泡出现，说明气体收集满了。
（用向上排空气法收集）将带火星的木条放在集气瓶口，如果带火星的木条复燃，说明氧气收集满了。
④检验：
将带火星的木条伸入到集气瓶内，如果带火星的木条复燃，说明是氧气。
不能用加热过氧化氢溶液的方法制取氧气！
因为加热过氧化氢溶液时，过氧化氢分解产生的氧气和水蒸气一起逸出，水蒸气的干扰会使带火星的木条不能复燃。
3.加热氯酸钾制取氧气
反应原理：
2KClO3
2KCl+3O2↑
发生装置和收集装置：
和加热高锰酸钾制取氧气的装置相同。
验满：
（用排水法收集）如果集气瓶口有气泡出现，说明气体收集满了。
（用向上排空气法收集）将带火星的木条放在集气瓶口，如果带火星的木条复燃，说明氧气收集满了。
检验：
将带火星的木条伸入到集气瓶内，如果带火星的木条复燃，说明是氧气。
知识点2：
分解过氧化氢制氧气（H2O2）的反应中二氧化锰的作用
实验1：
在试管中加入5ml5%过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入试管，观察现象。
现象
有少量气泡冒出,木条不能复燃
结论
说明H2O2溶液在常温下放出氧气少
实验2：
向上述试管中，加入少量二氧化锰，把带火星的木条伸入试管。
观察发生的现象。
现象
有大量气泡冒出,木条复燃。
结论
说明在常温下H2O2溶液遇到二氧化锰（MnO2）时,迅速产生氧气。
【思考1】在第2个实验中，是不是过氧化氢与二氧化锰反应生成了氧气呢？
实验3：
反应停止后，重新加入过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入试管。
观察发生的现象。
现象
木条复燃
结论
说明二氧化锰（MnO2）仍然起作用,产生氧气
如果在实验前用精密的天平称量二氧化锰的质量，实验后把二氧化锰洗净，干燥，再称量。
发现二氧化锰的质量没有发生变化。
【思考2】二氧化锰好像永远也用不完，二氧化锰在这个反应中到底扮演了一个什么角色呢？
催化剂
（1）概念：
在化学反应中,能改变其他物质的化学反应的速率，而本身的质量和化学性质,在反应前后都没有变化的物质叫催化剂（又叫触媒）。
（2）简称:
一变二不变
①“一变”：
改变其他物质的化学反应速率。
（注意：
改变:
可以是加快、也可以是减慢）
②“二不变”：
本身的质量和化学性质都没有改变。
（3）概念理解
①、催化剂不是反应物，也不是生成物，只是反应条件。
②、催化剂不能使生成物质量增加。
③、催化剂的物理性质在反应前后可能改变。
④、催化剂是针对具体反应而言的，不是对所有反应都起作用。
（4）催化剂的作用：
用高效催化剂生产汽油、煤油等；
在汽车尾气处理中促进有害气体的化；用于酿造工业和制药工业。
知识点3：
氧气的工业制法
原理：
利用液氧和液氮的沸点不同进行分离，属于物理变化。
知识点4：
分解反应：
二氧化锰
过氧化氢水+氧气
二氧化锰
氯酸钾氯化钾+氧气
加热
高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气
以上三个反应有什么共同点？
与以前学过的化合反应有什么不同？
共同点：
由一种物质生成两种或两种以上其他的物质，即“一变多”。
化合反应：
是由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应，即“多变一”。
分解反应：
概念：
由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应。
特点:
“一变多”表示为：
X=B+C+···
二、同步题型分析
题型1：
制取气体装置的选择
1．一氧化氮（NO）在常温下是一种无色气体，难溶于水，密度比空气略大，能跟空气中的氧气迅速发生化学反应生成红棕色的二氧化氮（NO2）气体。
实验室要收集一瓶一氧化氮气体，应采用的方法是（）
A、用排水法B、用向上排空气法
C、用排水法或向上排空气法D、用向下排空气法
【解析】实验中对气体收集方法的选用，是由该气体的性质决定的。
该题给出了一氧化氮气体性质中的某些信息，考查了学生对收集一般气体方法的确定，从而增强了实验能力。
解题要基于初中化学收集气体方法与气体性质相对应的原则，再联系题中的信息去扩展。
收集气体的基本方法：
排水法：
收集的气体应有的性质：
该气体难溶于水，也不与水发生反应。
排空气法：
①向上排空气法：
该气体的密度比空气大且不与空气中的成分反应
②向下排空气法：
该气体的密度比空气小并无毒（若有毒，应采取适当的方法对外泄气体进行处理）。
由此可知，NO应用排水法收集。
【答案】A
2.乙炔又称电石气，是一种无色、无味、密度比空气略小，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：
CF
题型2：
实验室制氧气
1，实验室制取气体所需的装置如下图所示。
（1）实验仪器a的名称是______________。
（2）用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气的化学方程式为_________。
用高锰酸钾制取氧气时，所选用的发生装置为____________（填字母序号）。
【答案】
（1）铁架台
（2）2H2O2
2H2O+O2↑；B
2.下图是化学实验室中常用的装置示意图，请按要求回答有关问题。
（3）若将A与C相连，用加热高锰酸钾固体制取并收集氧气，涉及到的主要实验操作有a.检查装置的气密性；b.装药品并在试管口放一团棉花；c.固定试管，用集气瓶集满水,倒立在盛水的水槽中；d.将导管从水槽中取出；e.加热，收集氧气；f.停止加热。
则正确的操作顺序是。
【解析】首先要检查装置的气密性；实验结束后要先撤出导管，再熄灭酒精灯停止加热。
【答案】abcedf
3.下图是实验室制备、收集、验满、验证性质的操作，其中正确的是
答案：
A
题型3：
物质的分类
1.下列物质属于纯净物的是
A．茶饮料 B．矿泉水 C．纯牛奶 D．蒸馏水
答案：
D
2.物质中，属于纯净物的是
A.自来水B.汽水C.液态氧气D.液态空气
答案：
C
题型4：
催化剂的性质
1.有关催化剂的说法中，正确的是
A.催化剂在反应后质量减少
B.催化剂能改变化学反应速率
C.任意一个化学反应都需要催化剂
D.催化剂在反应后化学性质会发生改变
答案：
B
2.加热某固体粉末与氯酸钾的混合物，发现氯酸钾的分解速率明显增大。
由此得出粉末在该反应中（填“一定是”、“可能是”或“不是”）___________催化剂。
答案:
可能
题型5：
反应类型
1.“绿色化学”要求工业生产尽可能不产生废物，实现“废物零排放”。
下列反应类型最容易实现“零排放”的是
A.化合反应B.置换反应C.分解反应D.复分解反应
答案：
A
2.下列反应中属于分解反应的是（）（多选）
A、氧化汞→汞＋氧气B、碱式碳酸铜→氧化铜＋水＋二氧化碳
C、铁＋硫酸铜→硫酸亚铁＋铜D、蜡烛＋氧气→水＋二氧化碳
答案：
AC
课后作业
1.用推拉注射器活塞的方法可以检查下图装置的气密性。
当缓缓推进活塞时，如果装置气密性良好，能观察到的现象是
A.试管内液面明显上升
B.有液体进入注射器内
C.左侧玻璃管内液面上升
D.左侧玻璃导管口产生气泡
答案：
C
2.根据下图回答问题。
ABCDE
（1）写出标有序号仪器的名称：
a，b。
（2）实验室用高锰酸钾制取氧气应选用的装置是（填装置下方的字母序号），该化学反应的文字表达式为，检验氧气是否收集满的方法是。
（3）若用C装置制取氧气，则试管中应盛放的药品是。
（4）图中D、E是收集到的两瓶氧气，若进行铁丝在氧气中燃烧的实验，应选用的一瓶是（填装置下方的字母序号）。
实验中可观察到铁丝剧烈燃烧，。
答案：
（1）酒精灯试管
（2）A高锰酸钾加热锰酸钾+二氧化锰+氧气
将带火星的木条接近集气瓶口，若木条复燃，则说明氧气已满；否则，则说明氧气未满。
（3）过氧化氢溶液、二氧化锰（其他合理答案均可得分）
（4）E火星四射，产生黑色固体，放出热量
3．根据下列实验装置图，回答问题。
A B C D E F
（1）A装置中，仪器a的名称是___________。
（2）A装置可以制备的一种气体是___________，试管口放一小团棉花的作用是____，制取该气体的化学方程式是___________，检查装置气密性的方法是______。
可用E装置收集该气体，其原因是______，还可以用于收集该气体的装置是_____（填图中字母序号，下同）。
（3）用B装置制备氧气的化学方程式是___________，选择此装置的理由是_____。
（4）现有如下资料：
①制取NO2的反应原理：
Cu+4HNO3（浓）＝Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O
②通常状况下，NO2是一种密度比空气大的有毒气体，能与水发生反应。
制取NO2气体应选用的发生装置是_____，收集装置是_____。
答案：
（1）酒精灯
（2）氧气（O2）
防止加热时KMnO4粉末进入导管，堵塞导管并使收集的气体不纯。
2KMnO4
K2MnO4+MnO2+O2↑
连接仪器，将导气管一端放入水中，用手紧握试管，若导管口有气泡产生，则装置气密性良好，反之，则不好。
原因是氧气不易溶于水且不与水反应 D、F
（3）2H2O2
2H2O+O2↑，固体与液体混合常温制气体。
（4）B，F
4.过氧化氢在二氧化锰的作用下可分解产生氧气。
科学探究是一个奇妙的过程，请你一起参与实验探究，并填写下列空白。
（1）提出问题：
小松同学用“双氧水”（过氧化氢溶液）清洗伤口时，不小心将过氧化氢溶液滴到水泥板上，发现有大量气泡产生。
小松想水泥块是否可作过氧化氢分解的催化剂呢？
于是他到附近建筑工地取回一些小水泥块，并用蒸馏水浸泡、冲洗、干燥。
（2）猜想：
水泥块可以作过氧化氢分解的催化剂。
（3）实验验证
实验步骤
实验现象
实验结论
实验一
——
木条不复燃
常温下过氧化氢不分解
实验二
在装有过氧化氢溶液的试管中加入水泥块，然后将带火星的木条伸入试管中
木条复燃
——
（4）结论：
水泥块能加快过氧化氢分解的速率，故水泥块可以作过氧化氢分解的催化剂。
（5）讨论与反思：
小芳认为：
仅凭上述两个实验还不能证明水泥块可以作过氧化氢分解反应的催化剂，她觉得需要增加一个探究实验：
探究____________________。
实验步骤：
①准确称量水泥块的质量；②完成实验二；③待反应结束，将实验二中试管里的物质进行过滤，洗涤，____________________，____________________；④对比反应前后水泥块的质量。
分析：
如果水泥块在反应前后的质量保持不变，则说明水泥块可以作过氧化氢分解的催化剂。
（6）但小华认为，要证明小松的猜想，小芳的补充实验还是不够，还需要再补充一个实验：
探究________________________________________。
答案：
实验一：
将带火星的木条伸入装有过氧化氢溶液的试管中
实验二：
加入水泥块能加快过氧化氢分解的速率
（5）水泥块的质量反应前后是否改变 干燥 称量
（6）水泥块的化学性质在反应前后是否改变
5.下列物质属于纯净物的是
A.生铁B.矿泉水C.碘酒D.硝酸钾晶体
答案：
D
6.工业上利用分离液态空气法制氧气的依据是
A、氧气与氮气的化学性质不同B、氧气和氮气在水中的溶解性不同
C、氧气与氮气的密度不同D、氧气与氮气的沸点不同
【答案】D
7.质量相等的两份药品a和b，a是混有少量二氧化锰的氯酸钾，b是纯净的氯酸钾，将药品分别加热，则收集到氧气的质量随反应时间变化的图象如下，其中正确的是
【答案】D
8.下列变化属于分解反应的是（）
A、从空气中分离出氧气和氮气B、加热高锰酸钾制取氧气
C、红磷在氧气中燃烧生成五氧化二磷D、蜡烛在氧气中燃烧生成二氧化碳和水
【答案】B
9.下列反应中，其中一种反应类型与另外三种不同的是（）
A、硫+氧气点燃二氧化硫B、镁+氧气点燃氧化镁
C、水通电氢气+氧气D、氧化钠+水==氢氧化钠
【答案】C
10.将一根燃着的木条置于盛有液态空气的敞口容器上方时，观察到的现象是
A、熄灭B、燃烧得更旺C、无明显变化D、先燃烧更旺后熄灭
【答案】A
11.下列操作中能鉴别空气、氧气和氢气3瓶气体的是（）
A.观察气体颜色B.插入燃着的木条
C.闻气体的气味D.倒入澄清的石灰水
【答案】B
12.下列说法中正确的是
A．食盐与水混合得到食盐水，属于化合反应
B．有氧气参加的反应一定是化合反应
C．氧气具有助燃性，因此氧气能用作燃料
D．分解反应一定是化学变化
答案：
D
13.为寻找常温下能加速过氧化氢分解的物质，并通过实验比较它们的效果，设计了下图所示的实验，在四组对比实验中，效果较差的是
第一组
第二组
第三组
第四组
A.第一组同时实验，观察比较反应过程中两个气球体积的变化
B.第二组同时实验，观察比较反应过程中两者产生气泡的快慢
C.第三组分两次实验，看木条是否能复燃
D.第四组分两次实验，比较收集一定体积的气体所需要的时间
答案：
Ｃ
14.实验室开放日，化学兴趣小组的同学自拟研究主题，对过氧化氢分解反应及催化剂做研究：
（1）小红的实验方案为：
她要探究的问题是，
通过实验，她得出结论的依据是。
（2）小明的实验报告如图所示
小明通过分析数据，得出的结论是
（3）小刚的探究过程如下：
①［问题］MgO能不能作过氧化氢分解的催化剂呢？
②［猜想］MgO能作过氧化氢分解的催化剂。
③［实验验证］
实验步骤
实验现象
实验结论
实验一
木条不复燃
常温下过氧化氢溶液不分解
实验二
在装有10mL15%过氧化氢溶液的试管中加入少量MgO，然后将带火星的木条伸入试管中
木条复燃
④［结论］MgO能加快过氧化氢的分解速率，故MgO能作过氧化氢分解的催化剂。
实验结束后，小组同学进行了交流讨论，认为小刚的猜想还不能得到证实，理由是。
参与了课外小组的研究后，是否触发了你的灵感？
关于过氧化氢分解以及催化剂问题，你想研究的问题是
答案：
（1）哪一种催化剂对同一温度、同一浓度的过氧化氢的催化效率最好
通过对时间分析判断催化效果，反应所用时间越短，催化效率越高。
（2）相同条件下，过氧化氢溶液的浓度越高，反应速度越快；
（3）③向试管中加入10mL15%的过氧化氢溶液，将带火星的木条伸入试管中
④还没有探究MgO在化学反应前后的质量和化学性质是否改变，所以不能得出结论。
生物酶对过氧化氢的分解是否有催化作用
15列装置操作图不能用于检查气密性的是（）
答案：
A
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