第二单元 课题3 制取氧气.docx

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第二单元课题3制取氧气

课题3制取氧气

三维目标：

1、了解实验室制取氧气的主要方法和原理

2、练习连接一起的基本操作，动手制取氧气，并试验氧气的化学性质。

3、认识分解反应、催化剂和催化作用等概念。

4、初步了解通过化学实验制取新物质的方法。

1、知识、能力聚焦

1、实验室制取氧气的原理是：

过氧化氢二氧化锰水+氧气

高锰酸钾加热锰酸钾+二氧化锰+氧气

氯酸钾二氧化锰、加热氯化钾+氧气

2、实验装置设计如下：

ABCD

（1）发生装置的设计依据是反应物的状及反应条件。

如高锰酸钾和氯酸钾是固体粉末，分解需要加热，所以设计加热试管的装置，如图A。

过氧化氢水溶液和二氧化锰固体混合制取氧气设计装置是将二氧化锰放在容器中，过氧化氢溶液从长颈漏斗中注入，注意长颈漏斗的下端是一定要伸到液面以下，以免氧气从漏斗中逸出。

如图B。

（2）收集方法及依据：

1、向上排空气法收集（密度比空气大），如图D。

2、排水法收集（不易溶于水）如图C。

（3）检查装置的气密性：

1、装置的气密性检查：

（用手握住的仪器是试管）

先把导气管的一端放入水中，然后用手紧握试管，观察导气管口是否有气泡放出，如果有气泡放出，说明此装置不漏气。

2、装置的气密性检查：

夹紧橡皮管上的止水夹，向长颈漏斗中倒入水至球型漏斗一半处，球型漏斗中液面下降，说明此装置不漏气。

如液面慢慢下降说明装置漏气。

（4）、检验方法：

将带火星的木条深入瓶内，如果木条复燃，说明该瓶内的气体是氧气。

（5）验满方法：

1、用向上排空气法收集时，将带火星的木条放入瓶口，如果木条复燃，说明该瓶内的氧气已满；

2、用排水法收集时，当大量气泡从瓶口冒出时，说明该瓶内的氧气已满。

[注意]：

检验氧气时用带火星的木条伸入瓶内，验满时带火星的木条应在瓶口。

2、实验室用高锰酸钾制取氧气的操作步骤和注意事项。

（1）操作步骤：

1、检查装置的气密性。

实验室制取气体按：

先下后上，从左到右的顺序安装完毕后，都需要检查装置的气密性。

2、将高锰酸钾装入干燥的试管，并在试管口处放一团棉花，并用带导管的单孔橡皮塞塞紧试管。

3、将试管固定在铁架台上。

4、点燃酒精灯，均与加热后，将导管撤离水槽。

5、用排水法收集氧气。

6、收集氧气结束后，将导管小河里水槽。

7、熄灭酒精灯。

以下的7个步骤可以概括为“查、装、定、点、收、离、熄”谐音记忆为：

“茶庄定点受利息”

（2）注意事项：

1、药品要平铺在试管底部均与受热；

2、试管口要略向下倾斜，防止药品中的水分受热后变成水蒸气，遇冷冷凝成水倒流回试管底部，使试管炸裂。

3、铁架台铁夹要夹在试管的中上部（距离管口1\3处至1\4处）

4、试管内的导管稍伸出胶塞即可，便于气体导出。

5、集气瓶充满水后倒放入水槽中（瓶口要在水面之下）。

6、加热时要先使试管均匀受热，然后酒精灯外焰要对准药品所在部位加热；

7、用排水法收集气体时，应注意当气泡连续时再收集，否则收集的气体中混有空气，当集气瓶口有大量气泡冒出时，证明瓶内氧气已满。

8、停止加热时，应先把导管从水里撤出，在撤掉酒精灯。

如果先熄灭酒精灯，试管内气体温度要降低，压强减小，水槽里的水就会被吸入热的试管内，使试管炸裂。

9、用高锰酸钾制氧气，试管口要放一小团棉花，防止加热时高锰酸钾粉末进入导管；

10、盛氧气的集气瓶应该盖上玻璃片，正放，因为氧气的密度大于空气的密度，正放可以减少气体逸散。

3、工业分离空气制取氧气

高锰酸钾或过氧化氢制取氧气的方法具有反应快、操作简单、便于收集等优点，但成本高、无法大量生产，只能用于实验室中，工业生产则需考虑原料是否易得、价格是否便宜，成本是否低廉，能否大量生产以及对环境的影响等。

氧气的工业制法：

分离液态空气法。

在低温条件下加压，使空气转变为液态空气，然后蒸发。

由于液态氮气的沸点比液态氧气的沸点低，因此氮气首先从液态空气中蒸发出来，剩下的主要就是液态氧气。

加热蒸发氮气

空气液态空气

降温-196℃液氧（贮存在蓝色钢瓶中）

近年来，膜分离技术得到迅速发展。

利用这种膜进行多级分离，可以得到含90%以上氧气的富氧空气。

4、分解反应

由一种物质生成两种或两种以上的其他物质的反应叫做分解反应。

分解反应可表示为：

AB+C+…….

举例：

过氧化氢水+氧气

氧化汞汞+氧气

氯酸钾氯化钾+氧气

高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气

5、催化剂和催化作用及规律总结

1、催化剂：

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改变的物质叫做催化剂（又叫触媒）。

催化剂在化学反应中所起的作用叫做催化作用。

2、规律：

催化剂的特点可以概括为“一变二不变”。

“一变”即改变反应速率，不能认为只是加快反应速率，因为有的催化剂是减慢化学反应速率的。

如在塑料中加入“防老剂”便是延缓化学反应速率，所以要理解“改变”的含义。

“两不变”是催化剂在化学反应前后质量和化学性质不变。

由于催化剂参加了反应，因此其形状等物理性质可能会发生变化，但其化学反应性质不变。

[注意]：

做催化剂的物质只是在某些反应中作催化剂，在其他的反应中可能使反应物，而二氧化锰可作为过氧化氢和氯酸钾分解的催化剂，在制氯气的反应中作氧化剂。

作为过氧化氢和氯酸钾的催化剂不仅仅是二氧化锰，其他物质也可作为它们分解的催化剂，如氧化铜、氧化铁等。

[小结]：

学习概念，首先抓关键词。

关键词有助于我们对概念的理解和掌握，如：

分解反应“一变多”，化合反应“多变一”；催化剂“一变两不变”。

其次，进行概念对比，找共性和个性，有助于掌握各个概念的特征。

如：

将分解反应和化合反应对比学习，有利于我们掌握。

2、方法、技巧平台

6、催化剂催化租用和效率的实验研究。

研究表明，许多金属氧化物对氯酸钾的分解有催化作用。

分别用下列金属氧化物作催化剂，氯酸钾开始发生分解反应和剧烈反应时的温度如下表所示：

反应程度催化剂

氧化铁

三氧化二铝

氧化铜

氧化镁

开始反应温度℃

470

515

305

490

剧烈反应温度℃

490

540

350

545

[结论]：

1、二氧化锰对氯酸钾的分解起催化作用，其他物质也有催化作用。

2、催化剂具有选择性，即不是万能的，也不是唯一的（二氧化锰可作为过氧化氢和氯酸钾的催化剂，还有其他物质也可以，只是催化效果不一样）。

3、创新、思维扩展。

7、制氧剂和消毒剂的选择与评价

在九年级课本中已经见到四种能产生氧气的物质：

氧化汞、过氧化氢、高锰酸钾、氯酸钾。

其适用范围不同，氧化铁就哦能够分解后产生有毒的汞，氯酸钾、高锰酸钾这两种物质需要加热分解，只适用于实验室。

而潜水员、登山运动员则可使用既能产生氧又能吸收二氧化碳的过氧化钠，鱼塘增氧则选用价格便宜的过氧化钙。

过氧化钠+二氧化碳碳酸钠+氧气

过氧化钙+水氢氧化钙+氧气。

有些制氧剂常用作环境消毒剂。

因为这些物质都有很强的氧化性，将其溶液喷洒在地面上或水域里克杀死细菌和病毒，但要注意消毒剂本身对环境的污染，如高锰酸钾消毒作用较强，但对环境有污染作用，所以一般都是选用过氧化钠，人们称过氧化氢为绿色消毒剂。

[名题]

[例题1]：

下列含氧化物不需要加热也可直接产生氧气的是（）

A、氯酸钾B、二氧化锰C、过氧化氢D、氧化铁

[解析]：

基础题；上述物质中都含有氧元素，但不是多有含氧元素物质加热都能产生氧气。

如二氧化锰、氧化铁强热也不分解；氯酸钾加热能产生氧气，过氧化氢不加热可在常温下自发分解产生氧气，只是不加催化剂反应速率很慢。

[例题2]：

如图所示：

是某同学设计的实验室制取气体的装置图，请回答下列问题：

（A）

（B）

1、写出图中a、b仪器的名称：

a、b、，

2、若用该装置制取氧气，锥形瓶底部应先放入少量的，后往a中加入溶液，A中发生的反应属于。

3、检验B中收集的气体是不是氧气的方法是，证明B瓶中的氧气已收集满的方法是。

[解析]：

实验题。

1、由图可知，a为长颈漏斗，b为集气瓶，指形小试管其液封作用，防止气体从漏斗中逸出。

2、若用此装置制取氧气，应选用过氧化氢和二氧化锰，且二氧化锰应加入到锥形瓶底部，A中发生的反应为：

过氧化氢二氧化锰水+氧气，因此属于分解反应。

[例题3]：

通过氧气制取的化学学习，应该知道有多种途径可以制取氧气。

如：

①②

（导管连接好）

A、电解水B、分离空气C、加热高锰酸钾D、分解过氧化氢E、

1、若用该图装置加热高锰酸钾制取氧气；写出标号仪器的名称：

①②

2、相信你在E处还可以写出另一种制取氧气的方法；

3、实验结束，停止加热时要先把导管移出水面，其理由是，此时发现水槽中的水变成紫红色，你认为产生该现象的原因可能是

[解析]：

实验题。

1、氧气的制取有工业制法和实验室制法，工业上用分离空气的方法之阳气，实验室用费解高锰酸钾、过氧化氢和氯酸钾等制取氧气。

电解水可以产生氧气，但电解水消耗电能，而且产气量有限，实验室一般不用这种方法。

2、加热高锰酸钾制氧气的发生装置是硬质试管，收集装置中使用集气瓶（顶口磨砂）而不是广口瓶。

氧气制取结束，停止加热时要先把导管移处水面，以防止试管冷却，试管里的去气压小于大气压，水槽里的水倒流入试管，造成试管破裂。

收集气体时发现水槽中的水变成浅紫色，是因为试管口没有塞棉花或石棉，高锰酸钾随着气流通过导管进入水中，高锰酸钾溶于水显紫红色。

因此用高锰酸钾制氧气一定要在试管口塞一团棉花或石棉。

[答案]：

1、①试管②集气瓶2、加热氯酸钾和二氧化锰的混合物3、防止水倒吸时试管炸裂；试管口没有塞棉花或石棉。

[例题4]：

下列反应属于分解反应的是（）

A、水通电氢气+氧气

B、碳酸钙+盐酸氯化钙+水+二氧化碳

C、硫+氧气点燃二氧化硫

D、锌+硫酸硫酸锌+氢气

[解析]根据分解反应的特点：

“一变多”，即反应物只有一种，生成物有两种或两种以上。

符合这一特点是A.

[例题5]：

“神州七号”太空舱利用NiFe2O4将航天员呼出的CO2转化为O2，而NiFe2O3的质量和化学性质都不变化。

在该过程中，NiFe2O4是（）

A、反应物B、生成物C、催化剂D、消毒剂

【解析】：

根据题给信息，NiFe2O4是二氧化碳转化O2的过程中起到了催化作用，NiFe2O4在此反应中作催化剂。

【点拨】：

催化剂能改变（增大或减小）化学反应速率，但不能改变生成物的产量。

【例题6】：

下列说法正确的是（）

A、二氧化锰是催化剂B、过氧化氢分解只有用二氧化锰做催化剂C、没有催化剂过氧化氢不能分解D、各种催化剂的催化效率不同

【解析】：

探究题。

A项表述不准确，二氧化锰是一种物质，可作过氧化氢、氯酸钾分解的催化剂，不能说二氧化锰是催化剂；B项表述绝对化，过氧化氢分解可用二氧化锰做催化剂，但也可用其他物质作催化剂，如Fe2O3、CuO等；C项表述绝对化，过氧化氢不用催化剂也可分解，但有催化剂反应的速率快；D项正确。

根据左栏表中可发现同一种物质，在相同的温度下，各种催化剂的催化效率不同。

【例题7】：

小宁家是养鱼专业户，他家有几百平方米的养鱼池，夏天他爸爸常常划着小船向鱼池里撒过氧化钙，其作用是。

【解析】：

夏天由于气温高，一方面鱼缺氧，另一方面鱼容易受病毒感染或寄生虫侵袭，向鱼池中撒适量的过氧化钙，既可给鱼增氧，另一方面可杀死病毒和寄生虫，保证鱼的健康生长。

过氧化钙比过氧化钠和过氧化氢价格便宜，是农业、渔业常用的消毒剂和增氧剂。

4、能力、题型设计

1、下列物质，不需要加热就能够直接产生氧气的是（）

A、过氧化氢B、二氧化锰C、氯酸钾D、高锰酸钾

2、实验室用二氧化锰和过氧化氢溶液制取并收集氧气，肯定不会选用的仪器是（）

A、蒸发皿B、集气瓶C、试管D、导气管

3、从安全、环保、节能、简便等方面考虑，实验室制取氧气的最佳方法是（）

A、液化分离空气B、过氧化氢催化分解C、高锰酸钾加热分解D、氯酸钾加热分解

4、实验室用氯酸钾和二氧化锰混合物制取氧气大致可分为下列步骤：

a、点燃酒精灯，加热试管；b、检查装置的气密性；c、将药品转入试管，用带导管的塞子塞紧试管，并固定在铁架台上；d、用排水法收集氧气；e、熄灭酒精灯；f、从导管从水槽中取出。

正确的操作顺序是（）

A、bcadefB、cbadefC、bcadfeD、cbadfe

5、检查集气瓶中收集的气体是不是氧气和检验集气瓶中是否集满氧气的正确方法中相同的是（）

A、都要用到带火星的木条B、都必须将带火星的木条伸入集气瓶中C、都必须将带火星的木条放在集气瓶瓶口D、以上两种检验方法相同。

6、实验室制取氧气时，必须满足的条件是（）

A、必须使用催化剂B、必须含有氧元素的物质作反应物C、必须用排水法收集D、必须用燃着的火柴检验是否收集满。

7、在压强为1.01*105Pa时，液态氮的沸点是-196℃，液态氧的沸点是-183℃，液态氦的沸点是-269℃，利用液化空气分离这三种气体，随着温度的升高，它们逸出的顺序是（）

A、氦气氧气氮气B、氮气氧气氦气C、氦气氮气氧气D、氧气氮气氦气

8、如图所示，有洗气、储气的用途。

医院给病人输入氧气时，也利用了类似的装置。

以下说法不正确的是（）

A、B导管连接钢瓶B、B导管连接病人吸氧导气管C、该装置可用来观察是否有氧气输出D、该装置可用来观察输出氧气的速度。

9、在“高锰酸钾加热锰酸钾+二氧化锰+氧气”二氧化锰是（）

A、氧化剂B、催化剂C、反应物D、生成物

10、对知识的归纳与整理是学习化学的一种重要方法。

现在有两个化学反应：

（1）:

过氧化氢二氧化锰水+氧气

（2）：

氯酸钾二氧化锰、加热氯化钾+氧气

通过对比发现，它们有一些相同之处。

请你写出其中的两点：

（1）：

（2）：

11、下表是二氧化锰用量与一定质量氯酸钾制氧气反应速率关系的实验数据：

二氧化锰与氯酸钾的质量比

1\40

1\20

1\10

1\5

1\3

1\2

2\3

1\1

2\1

生成1L氧气所需要的时间（s）

124

79

50

54

75

93

106

153

240

（1）根据上表可知二氧化锰与氯酸钾的质量比为时，反应速率最快

（2）二氧化锰的用量过少时产生氧气的速率很慢，原因是

（3）二氧化锰的用量过少多，冲淡了氯酸钾粉末的浓度，相当于减小了反应物的，所以反应速率受到影响；

（4）通过分析可知，在化学反应中催化剂的用量（填“是”或“不是”）越多越好。

12、小明同学欲通过实验证明“二氧化锰是氯酸钾受热分解的催化剂”这一命题。

他设计并完成下表所示的实验探究。

实验结论或总结

实验操作

实验现象

各步骤结论

总结

实验一

将氯酸钾加热至熔化，伸入带火星的木条

木条复燃

氯酸钾受热要分解产生氧气，但

二氧化锰是氯酸钾受热分解的催化剂

实验二

加热二氧化锰，伸入带火星的木条

木条不复燃

反应的文字表达式为：

实验三

木条迅速复燃

二氧化锰能加快氯酸钾的分解

（1）请你帮小明同学填写上表中未完成的部分。

（2）在小明的探究实验中，实验一和实验二起的作用是

（3）小陈认为仅由上述实验还不能完全得出表内“总结”，她补充设计了两个方面的探究实验，最终完成了对“总结”的实验证明。

第一方面的实验操作中包含了两次称量，其目的是；第二个方面的实验是要。