如何制取氧气 教案.docx
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如何制取氧气教案
适用学科
初中化学
适用年级
九年级
适用区域
沪科版
课时时长（分钟）
2课时
知识点
制取氧气的反应原理、仪器装置、收集、验满方法及操作注意事项。
教学目标
1、掌握实验室制取氧气的反应原理、仪器装置、收集、验满方法及操作注意事项。
2、知道工业上获得氧气的方法
教学重点
掌握实验室制取氧气的反应原理、仪器装置、收集、验满方法及操作注意事项
教学难点
掌握实验室制取氧气的反应原理、仪器装置、收集、验满方法及操作注意事项
一、导入
提问：
许多同学通过本单元前面的学习，知道氧气具有重要的用途，氧气是我们进行呼吸作用必不可少的气体，对物质在氧气中燃烧的实验非常感兴趣，那你想知道氧气是如何制取的吗？
你们有办法制取一些氧气吗？
怎样制取纯净的氧气？
本节课我们来学习氧气的制取。
二、知识讲解
知识点1工业制氧气
使用建议说明：
本节主要讲述制取氧气的方法。
工业属于大量制氧气方案，讲解需跟学生重点强调运用广泛性。
可适当结合视频或图片进行讲解。
化学是一门研究物质的组成、结构、性质、及其变化规律的科学。
任何液态物质都有一定的沸点，人们正是利用了物质的这一性质，在低温条件下加压，使空气转变为液态，然后蒸发。
由于氮的沸点是-196℃，比液态氧（-183℃）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了。
为了便于贮存、运输和使用，通常把氧气加压到15000kPa，并贮存在漆成蓝色的钢瓶中。
分离液态空气法：
原理：
利用氮气和氧气的沸点不同
步骤：
将空气先加压降温至-200℃，空气变成态。
升温至-196℃，气逸出。
再升温至-183℃，气逸出。
知识点2氧气的实验室制法
使用建议说明：
讲解本知识点需要用到大量的实验器材，结合之前的实验器材学习的章节，可多进行现场演示和模拟演示，让知识更加具象化。
实验室制法
（一）
（1）加热氯酸钾和二氧化锰的混合物
二氧化锰
加热
1）反应原理：
氯酸钾→氯化钾+氧气
2）装置类型和收集方法：
①固固，加热型
②用排水法或向上排空气法收集
3）检验方法：
用带火星的木条，氧气能使其复然
4）实验步骤：
a）.仪器组装：
先下后上，从左到右的顺序。
b）.气密性检查：
将导管的一端浸入水槽中，用手紧握试管外壁，若水中的导管口有气泡冒出，证明装置不漏气。
松开手后，导管口出现一段水柱。
c）.装入药品：
按粉末状固体取用的方法（药匙或纸槽）。
d）.加热药品：
先使试管均匀受热，后在反应物部位用酒精灯外焰由前向后加热。
e）.收集气体：
若用排水集气法收集气体，当气泡均匀冒出时再收集；或向上集气法。
5）a．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再冷凝成水珠倒流回试管底部，使试管炸裂。
b．试管内导管稍微露出橡皮塞即可，便于气体排出。
c．药品要斜铺在试管底部，以增大受热面积。
d．铁夹要夹在离试管口1/3处。
e．要用酒精灯的外焰对准药品部位加热；加热时要先将酒精灯在试管下方来回移动，让试管均匀受热，然后对准放药品部位加热。
f．用排水法收集氧气时，集气瓶充满水后倒置于水槽中（瓶口要在水面下），导管伸到瓶口处即可；用向上排空气法收集氧气时，集气瓶正放，导管口要接近集气瓶底部。
g．用排水法时，应注意当气泡从导管口连续、均匀地放出时再收集，否则收集的气体中混有空气。
当集气瓶瓶口有气泡冒出时，证明气体已集满。
h．停止反应时，应先把导管从水槽里拿出，再熄灭酒精灯（防止水倒流到试管中导致试管炸裂）。
实验室制法
（二）
（2）分解过氧化氢
二氧化锰
1）反应原理及装置
①反应原理：
过氧化氢——> 水 + 氧气
②制取装置：
如图所示为“固一液常温反应型”
③注意点：
（a）长颈漏斗应该插入液面以下;
（b）导气管只露出橡皮塞少许。
④使用该装置制取氧气的优点：
过氧化氢（俗称双氧水）遇到二氧化锰分解放出氧气的速度相当快，本装置中使用分液漏斗代替长颈漏斗的最大优点是能够分批分量地加入反应物，从而很好地控制反应速度。
2）实验室用过氧化氢制取氧气时的注意事项
a．用长颈漏斗时，其末端伸入液面以下，防止生成的气体从长颈漏斗中逸出。
b．导气管只需略微伸出橡胶塞。
c．装药品时，先装固体后装液体。
固体药品放在试管、烧瓶、锥形瓶、广口瓶等容器中，液体从长颈漏斗（或分液漏斗）加入。
d．在加热过氧化氢（双氧水）的实验中，由于5％过氧化氢溶液加热时有大量的水蒸气和少量的氧气共同逸出，带火星的木条比较难复燃，可将制得的气体先干燥，再检验。
知识点3催化剂
使用建议说明：
重点讲解催化剂性质不变的特点，此知识在各种考试中都会出现，可多强调，并将变式引出。
①催化剂的特点是：
一变二不变。
一变：
能改变（加快或减慢）别的物质的化学反应速率；二不变：
在反应过程中本身的化学性质不发生改变；在反应前后，本身的质量没有增减。
②催化剂在化学反应里所起的作用，叫做催化作用。
③催化剂是有选择性的，一种催化剂只对某一个或几个化学反应起催化作用。
因此，不同的化学反应所用的催化剂往往不同。
④特别注意：
二氧化锰在上述实验室制氧气的两种方法中都作催化剂，但并不是二氧化锰在所有反应中都可以作催化剂（不同反应中使用不同的催化剂），也不是二氧化锰只能作催化剂（在有些反应中，二氧化锰可作反应物）。
知识点4氧气的检验和验满
使用建议说明：
阐明检验和验满的差别，最好结合具体例题进行讲解。
检验：
用带火星的木条伸入试管中，发现木条复燃，说明是氧气；
验满：
用带火星的木条靠近集气瓶口部，木条复燃，证明已满。
知识点5收集气体的方法
使用建议说明：
重点讲好基础类型和万用瓶的收集用途，并多进行变式讲解和训练。
1．排水法。
适用于不易溶于水的气体。
例如氢气，氧气.
2．向上排空气法。
适用于比空气密度大，溶于水的气体，例如二氧化碳，氯气.
3．向下排空气法。
适用于比空气密度小，溶于水的气体，例如氨气.
三、例题精析
使用建议说明：
此处内容主要用于教师课堂的精讲，每个题目结合试题本身、答案和解析部分，教师有的放矢的进行讲授或与学生互动练习。
例题1
工业制氧气，利用分离液态空气的方法，此方法利用了（）
A．分解反应B．化合反应
C．氧化反应D．液态氧和液态氮的沸点不同
【答案】D
【解析】
A、分离液态空气的方法属于物理变化，不是分解反应，此项错误；
B、化合反应是对化学变化来说的，分离液态空气的方法的物理变化，此项错误；
C、氧化反应是物质与氧的反应，分离液态空气的方法的物理变化，此项错误；
D、分离液态空气的制取氧气的方法是根据液态氧和液态氮的沸点不同，正确；
故选D
例题2
实验室制取氧气的过程，大致分为以下六个主要操作：
①点燃酒精灯，给试管加热；②熄灭酒精灯；③检查装置的气密性；④将氯酸钾和二氧化锰的混合物装入试管里，用带导管的胶塞塞紧，并将它固定在铁架台上；⑤用排水法收集氧气；⑥将导管从水面
下取出．正确的操作顺序是（）
A．③④①⑤②⑥B．③④①⑤⑥②
C．④①③⑤②⑥D．④①③⑤⑥②
【答案】B
【解析】实验室加热氯酸钾制取氧气的操作步骤和注意点分别是：
连（连接仪器、组装实验装置）→查（检查装置的气密性）→装（装入固体药品，注意用高锰酸钾时，在试管口放一团棉花）→定（用铁架台固定仪器装置）→点（用火柴点燃酒精灯，给试管加热）→收（收集氧气）→移（把导管移出水面）→熄（熄灭酒精灯），可得题中正确的操作顺序是：
③④①⑤⑥②．
故选B
例题3
用如图所示的装置制取气体，需满足的条件是
①反应物是固体②反应需要加热③制取的气体不易溶于水④制取的气体密度比空气大⑤制取的气体能与空气中的氧气反应。
A.①②③④⑤B.②④⑤C.①②D.①②③
【答案】D
【解析】此发生装置属于固-固加热型，选择此装置应满足的条件是，反应物的状态是固态，反应条件是加热；此收集装置属于排水集气法，选用此装置应满足的条件是，气体不溶于水或不易溶于水．
故选D
例题4
在用加热氯酸钾和二氧化锰混合物的方法制取氧气时，某实验小组的四位同学，将反应过程中二氧化锰在混合物里的质量分数（n％）随时间的变化，绘制成了下列图像，你认为其中符合实际的是
【答案】C
【解析】氯酸钾和二氧化锰混合物中二氧化锰的质量分数不可能为0，则B错误；
用加热氯酸钾和二氧化锰混合物的方法制取氧气时，氯酸钾在催化剂的条件下加热分解生成KCl和氧气，混合物的质量逐渐减小，而二氧化锰的质量不变，则质量分数应逐渐增大，当氯酸钾完全分解时，质量分数不变，则C正确，AD错误．
例题5
某无毒气体的密度约是空气的5/9，且极难溶于水，那么收集该气体所有的方法是①向上排空气法；②向下排空气法；③排水法。
A.①或②B.①或③C.②或③D.①②③均可
【答案】C
【解析】常见气体的实验室制法、检验、干燥与净化．气体的收集方法主要由气体的密度和水溶性决定，密度大于空气密度的气体，可用向上排空气法收集，密度小于空气密度的气体，可用向下排空气法收集；不易溶于水，并且不与水反应的气体，可用排水法收集．
该气体的密度比空气小，极难溶于水，并且是无毒气体，可用向下排空气法或排水法收集．
例题6
氧气的验满方法是（ ）
A向瓶中倒入澄清石灰水B用带火星的木条伸入集气瓶中
C用带火星的木条放在瓶口D用点燃的木条放到集气瓶中
【答案】C
【解析】氧气能使带火星的木条复燃，验满时应将带火星的木条放在集气瓶口部，木条复燃，说明已满．故选C
例题7
上图是制取气体的发生装置和收集装置，请回答：
（1）写出图甲中标有①、②的仪器名称：
①________②________．
（2）若用B装置制取氧气，所利用的反应原理的文字表达式：
________
（3）若用氯酸钾制取氧气，所选发生装置是，若选该装置用高锰酸钾制取氧气，对该装置应作的改进是________．
（4）氧气可用________法收集，原因是________，氧气还可用________法收集，原因是________．
（5）若在如图乙F装置中装满水用来收集氧气，则氧气应从________端通入．
【答案】
（1） ①试管②酒精灯
（2）过氧化氢
水+氧气
（3）在试管口放一棉花团
（4）向上排空气密度比空气的密度大排水不易溶于水
（5）b
【解析】
（1）①是试管，②是酒精灯；故填：
试管；酒精灯；
（2）该装置适用于固体和液体混合且条件不需要加热，所以选择过氧化氢和二氧化锰反应制取氧气，反应的文字表达式：
过氧化氢 二氧化锰→ 水+氧气．故填：
过氧化氢 二氧化锰→ 水+氧气．（3）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；故答案为：
在试管口放一棉花团；（4）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；故填：
向上排空气；密度比空气的密度大；排水；不易溶于水；（5）若F中装满水用来收集氧气，则气体应从b端通入；故填；b．
四、课堂运用
使用建议说明：
在对课堂知识讲解完，把握了重点突破了难点以及练习精讲了之后，再用练习马上进行课堂检测，根据学生情况进行做测试，亦可改编题目进行拓展。
基础
1.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
【答案】B
【解析】空气中的氧气主要来自于植物的光合作用，A选项不符合题意；工业上用分离液态空气的方法制取氧气是物理变化，B.符合题意；化学变化不能改变元素种类，所以能制取氧气的药品中一定要含氧元素，C不符合题意；实验室制取氧气的药品有高锰酸钾、氯酸钾、过氧化氢等药品，D不符合题意。
2.利用下图所示装置，能完成实验室制取气体的是（ ）
A.用①③制取氧气B.用②③制取二氧化碳
C.用②④制取氧气D.用①⑤制取二氧化碳
【答案】C
【解析】氧气的密度比空气的大，应用向上排空气法④收集；或者氧气难溶于水用排水法收集；氯酸钾法制氧气时，发生装置可选①，过氧化氢法制氧气时，可选用②做发生装置。
二氧化碳是固体和液体常温制取气体，只能用发生装置②，二氧化碳的密度比空气的大，二氧化碳能溶于水，只能用向上排空气法④收集.
故答案为C.
3.用双氧水制取氧气时，若忘记加二氧化锰，其结果是（ ）
A.不放出氧气B.放出氧气速度慢C.放出氧气总量减少D.放出氧气不纯
【答案】B
【解析】用双氧水制取氧气若忘记加二氧化锰，只是减慢放出氧气的速度，不影响氧气的量和纯度，故A、C、D错误。
【分析】本题考查催化剂的作用，只改变反应速率，其它的如生成物质量、纯度等不受影响。
巩固
4.实验室制取氧气，下列说法错误的是（ ）
A.装置①可用于氯酸钾制取氧气B.装置②可用于过氧化氢溶液制取氧气
C.装置③可用于收集氧气D.装置④可用于收集氧气
【答案】C
【解析】A．氯酸钾固体需要在加热的条件下分解为制取氧气，故A正确；
B．过氧化氢溶液在二氧化锰的催化作用下分解产生氧气，属于固液常温制气体，故B正确；
C．氧气的密度比空气大，应该用向上排空气来收集，故C错误；
D．氧气不易溶于水，故可用排水法来收集，故D正确．
故选C．
5.下列实验操作正确的是（ ）
A.
干燥氧气B.
制取氧气
C.
量取9毫升液体D.
滴加液体
【答案】D
【解析】A、干燥氧气时应该是“长进短出”，操作错误；
B、制取氧气时，长颈漏斗下端应该处于液面以下，操作错误；
C、量取9毫升液体时，应该选用10毫升的量筒，操作错误；
D、使用胶头滴管滴加液体时，悬空中放，操作正确；
故选D．
【分析】A、根据干燥气体需要注意事项进行分析；
B、根据制取氧气的实验需要注意事项进行分式；
C、根据量筒量程的选择方法进行分析；
D、根据滴加少量液体的方法进行分析．
拔高
6.据图回答下列问题
（1）写出装置图中标有a、b符号的仪器名称：
a，b
（2）实验室用双氧水制取氧气时，可选用的发生装置是；用氯酸钾制取氧气时可选用的发生装置是；可选用或装置收集氧气（写装置代号）。
原因是氧气且
（3）固体过氧化钠与水反应的化学方程式如下：
2Na2O2＋2H2O==4NaOH＋O2↑。
若通过此反应制取氧气，可选用装置作气体发生装置（写装置代号）。
（4）甲烷（CH4）是一种无色、无味的气体，密度比空气小且极难溶于水，是天然气的主要成分。
实验室制取甲烷气体常用无水醋酸钠（固体）和碱石灰（固体）加热制得。
则实验室制取甲烷可选用的发生装置是________，选用的收集装置是_________、_________。
【答案】
（1）试管，是集气瓶；
（2）BACD氧气不溶于水密度比空气小；（3）B；（4）AC、E．
【解析】
（1）由图示可知标号仪器a是试管，b是集气瓶；
（2）实验室用双氧水制取氧气时常用二氧化锰作催化剂，属于固液常温下反应，可选用的发生装置是B；用氯酸钾制取氧气时，属于加热固体制取气体，可选用的发生装置是A；氧气不溶于水，且密度比空气小，可以选择C或D为收集装置
（3）如果要制的比较纯净的氧气，应用排水法收集，可选用C装置收集氧气．实验结束后，为了防止水槽中的水倒流到热的试管引起试管炸裂，应先将导管从水槽中移出再熄灭酒精灯．
（4）实验室制取甲烷气体常用无水醋酸钠（固体）和碱石灰（固体）加热制得．则实验室制取甲烷可选用的发生装置是A，由于甲烷的密度比空气小且极难溶于水，可用排水法或向上排气法收集，选用的收集装置是C、E．
五、课堂小结
使用建议说明：
此处内容主要用于教师对本节课重点内容进行总结，一方面是对本节课的重点难点内容的回顾，更重要的是针对这节课学生出现的问题再次进行复习提问等，以达到让学生课上掌握的目的，同时可以对下节课内容进行简单的铺垫，以体现出本节课内容与下节课内容之间的关系。
（1）实验室制法
①原理：
MnO2
△
2KClO3===2KCl+3O2↑（a）
MnO2
2H2O2===2H2O+2O2↑（b）
②发生装置的选择
选择发生装置的依据是：
反应物的状态和反应条件等。
若选用原理（a）的反应。
则选用典型的固体与固体反应且需要加热型的装置。
若选用原理（b）的反应。
则选用典型的固体与液体反应且不需要加热型的装置。
③收集方法及检验、验满、存放
气体收集方法有三种——排水法和向上排空气法、向下排空气法，氧气的收集有前两种。
a.检验：
将带火星的木条伸人集气瓶中,若木条复燃,证明该气体是氧气.
b.验满和存放：
用排水法收集气体时，当有气泡从集气瓶口边缘冒出时，表明气体已收集满。
用向上排空气法收集氧气时，将带火星的木条放在集气瓶瓶口，若木条复燃，表明气体已收集满。
收集满氧气的集气瓶要用玻璃片盖住并正放在桌面上。
（2）工业制法——分离液态空气
六、课后作业
基础
使用建议说明：
此处内容主要用于教师根据学生掌握情况有针对性的进行课后作业的布置，掌握好的同学可以适当的布置难度大一些的作业，成绩一般的同学可以以基础题和巩固题目为主，但需根据学生具体情况安排合适的题量。
1.下列装置操作图不能用于检查气密性的是（）
2.下列含氧化合物，不需要加热就能够直接产O2的是（）
A、H2O2B、MnO2C、Fe2O3D、KClO3
3.氧气是空气的主要成分之一，有关氧气说法错误的是（ ）
A.用带火星的木条可以检验氧气
B.用加热高锰酸钾的方法可以制取氧气
C.鱼类能在水中生活，证明氧气易溶于水
D.铁丝能在氧气中燃烧，火星四溅，产生黑色固体
【答案】1.A2.A3.C
巩固
4.下列关于氧气的说法中错误的是（ ）
A.工业可以利用分离液态空气法制取氧气
B.带火星的木条在氧气中复燃，说明氧气具有助燃性
C.鱼在水中能生存是因为氧气易溶于水
D.氧气供给呼吸，它和体内物质反应，释放能量，维持生命活动
5.实验室制取某些气体的装置如图．下列说法正确的是（ ）
A.装置①和⑤组合可以用来制取氧气
B.装置②和③组合可以用来制取氢气
C.装置②和④组合可以用来制取二氧化碳
D.装置②可以较好地控制反应速率
6.实验室常用氯酸钾与二氧化锰混合加热制取，从预热到收集满一瓶（250mL）氧气大约需8～10分钟，从反应后剩余的固体中回收二氧化锰比较困难，曾有同学去闻自己收集到的氧气，想找找吸氧的感觉，结果却闻到刺激性气味（少量氯酸钾发生副反应生成有毒的氯气）。
现改用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气，你认为这样做的优点都有哪些?
【答案】
4.C5.A6.不用加热、方便、产物环保、反应快
拔高
7.在下列中学化学实验常见的实验装置中。
（1）请写出有标号仪器的名称：
①__；②__
（2）若制取的一种气体是氧气，应选用的收集装置是__（填序号，下同）。
（3）在常温下，用亚硫酸钠固体和稀硫酸制取二氧化硫气体，应选用的发生装置是；由于二氧化硫是易溶于水、密度比空气大的有毒气体，所以应用__装置进行收集，以便将尾气吸收处理，避免造成大气污染。
8.请结合图10所示实验装置回答有关问题：
（1）写出装置中标号仪器的名称。
a___；b。
（2）写出一个实验室制取氧气的表达式，根据该反应原理，可选择图10中（填标号，下同）与组装一套制取氧气的装置。
（3）你所组装的上述制取氧气的装置（填“能”或“不能”）用于实验室制取二氧化碳，理由是
【答案】
7．
（1）试管；酒精灯
（2）C或D（3）B；E
8.
（1）酒精灯；试管；
（2）B（或A）；C或D；（3）能（选B、D）（合理即可）；都是固体与液体混合反应，且反应不需加热；气体的密度大于空气
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