2022年中考化学专题复习热点题型解读氧气的制取与性质

氧气的制取与性质

例1  氧气是我们身边无法离开的物质。某兴趣小组对氧气的研究如下：

I.氧气的制备：

(1)写出上图中有标号仪器的名称：

①___________，②__________。

(2)写出用KMnO4制取O2的化学反应方程式_______________。该装置中棉花团的作用是_______________，图中装置一处明显的错误是______________。

II.氧气的收集：

【实验1】用向上排空气法收集氧气，当放置在集气瓶口带火星木条复燃时停止收集，测定瓶中氧气的含量，重复实验3次。

【实验2】用向上排空气法收集氧气，当放置在集气瓶口带火星木条复燃后，继续收集40秒，测定瓶中氧气的含量，重复实验3次。

【实验3】用排水法收集氧气，测定瓶中氧气的含量，重复实验3次。

实验数据：

数据分析：

(3)由实验1、2可知，用向上排空气法收集氧气时，为提高获得的氧气体积分数，可采取的措施是_______________。

(4)不考虑操作因素，实验3获得的氧气体积分数不能达到100%的主要原因是_______。

Ⅲ.铁丝在氧气中燃烧：

(5)铁丝在纯净氧气中燃烧的化学反应方程式为________________________。

(6)铁丝燃烧时火星四射，经研究表明产生火星四射现象的原因，可能是同时生成了某种气体，推测该气体是_____________(填化学式)。将燃烧后的黑色固体粉碎后，滴加稀盐酸，若产生气泡，则原因是________________(用化学反应方程式表示)。

解析  (1)①是酒精灯，常用作热源；②是铁架台，常用于固定、支持实验装置。(2)高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气加热高锰酸钾时，试管口要放一团棉花，以防止高锰酸钾粉末进入导管；给固体加热时，试管口要略向下倾斜，以防冷疑水回流使试管炸裂；该装置的明显错误是试管口略向上倾斜了。(3)根据实验1、2的操作可知，实验2延长了氧气收集的时间，从而使瓶中氧气的体积分数有所提升，所以如果想提高获得的氧气体积分数，可以采取延长收集时间的措施。(4)如果各项操作没有问题，实验3获得的氧气体积分数不能达到100％的主要原因可能是用排水法收集会导致水蒸气留存在集气瓶中。(5)铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁。(6)日常生活中的钢铁制品都含有少量残杂质，含碳铁丝燃烧时，其中的炭粒燃烧生成的CO2气体在熔融液态物质中形成气泡，熔融液态物质因气泡炸裂引起“火星四射”的现象；将燃烧后的黑色固体粉碎后，滴加稀盐酸，若产生气泡，则原因是铁燃烧时溅落下来的黑色物质中还合有铁；铁与稀盐酸反应生成化亚铁和氢气。

答案  (1)酒精灯  铁架台  (2)2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑  防止高锰酸钾粉末进入导管  试管口没有向下倾斜  (3)延长收集氧气的时间  (4)集气瓶中含有水蒸气  (5)3Fe +2O2Fe3O4  (6)CO2  Fe+2HCl═FeCl2+H2↑

例2如图是氧气的制取与性质实验装置图。

回答下列问题：

(1)装置B的作用是___________，装置C中硫粉燃烧的现象是___________，装置D的作用是___________。

(2)装置A中发生反应的化学方程式为______________________，装置D中发生反应的化学方程式为______________________。

解析  (1)装置B的药品是浓硫酸，浓硫酸具有吸水性，装置B的作用是除去水蒸气(干燥气体或吸收水分)；装置C中硫粉燃烧的现象产生蓝紫色火焰，硫粉燃烧生成二氧化硫气体，二氧化硫气体能与氢氧化钠溶液反应生成亚硫酸钠和水，则装置D的作用是吸收二氧化硫，防止污染空气。(2)过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，装置D中发生反应的化学方程式为SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O。

答案  (1)除去水蒸气(干燥气体或吸收水分)  产生蓝紫色火焰  吸收二氧化硫，防止污染空气  (2)2H2O22H2O+O2↑  SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O

例3  小君和小英同学发现：带火星的竹签在空气中不会复燃，若用装有60%水的集气瓶倒置在水槽中收集氧气，得到的气体能使带火星的竹签复燃，为了找到能使带火星竹签复燃的氧气含量最小值，他们进行了如下探究：

【设计实验】小君设计了如图的装置，该装置的圆底烧瓶中放入25毫升水的目的是____________。

【实验研究】第一组实验：取3只集气瓶，编号为①②③，分别装入15%、30%和45%的水，盖上盖玻片倒置在水槽中。当气泡____________放出后，导管口伸入集气瓶把其中的水全部排出，将相同的3支带火星竹签分别插入①～③号瓶中，记录实验现象。

获得第一组实验现象后，小君又做了第二组实验，并记录实验现象。两组实验数据和现象见下表：

得出上述两组实验现象后，小英认为还不能确定能使带火星竹签复燃的氧气含量最小值，需继续进行实验。则实验序号⑦的集气瓶装水的体积分数应该是____________%。

【实验结论】再经过数次实验并计算后得出：能使带火星竹签复燃的氧气含量最小值为48.7%。

【继续探究】小君认为采用该方法收集的氧气中含有一定量的水蒸气，请你提出实验改进的措施____________。

解析  【设计实验】圆底烧瓶中放入25毫升水的目的是稀释过氧化氢溶液，减缓过氧化氢的分解速率。【实验研究】当水槽中气泡连续、均匀放出后，方可收集；根据题目实验数据分析可知，第一组实验是①②③，每次实验集气瓶装水的体积分数相差15%；第二组实验是④⑤⑥，每次实验集气瓶装水的体积分数相差4%；则第三组实验数据分别是⑦35%、⑧36%、⑨37%，每次集气瓶装水的体积分数应该相差1%，因此⑦是35%。【继续探究】除去氧气中含有的水蒸气，可在收集氧气前增加气体的干燥装置，再用排油法来收集氧气。

答案  【设计实验】稀释过氧化氢溶液，减缓过氧化氢的分解速度

【实验研究】连续、均匀   35

【继续研究】收集氧气前增加气体的干燥装置，再用排油法收集氧气

例4在实验室里，小明与同学欲用如图所示装置(气密性良好)和药品制取初中化学常见气体并验证其有关性质。

(1)写出图中标有序号的仪器名称：

①___________，②___________。

(2)点燃A中的酒精灯制取并收集氧气，反应的化学方程式为____________________。待检验到B中氧气已收集满，接下来的操作是___________，把集气瓶盖好玻璃片后，正放在桌面上。

(3)将点燃的蜡烛放入集满氧气的集气瓶中，可观察到___________________且瓶壁上有水雾出现，证明蜡烛燃烧有水生成。接着，将蜡烛从集气瓶中取出，_____________(填实验步骤和现象)，证明蜡烛燃烧还生成了二氧化碳。

(4)小明同学发现装置C有一处明显错误：______________________，将装置C改正后放入适量的药品：___________和___________，即开始制取___________气体(写一种)。

解析  (1)标有序号的仪器名称为①试管、②长颈漏斗。(2)高锰酸钾在加热条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，收集氧气完毕后，应先将导管移出集气瓶。(3)蜡烛在氧气中燃烧的更旺，发出白光，放出热量，将澄清的石灰水倒入集气瓶后，振荡，若变浑浊，则证明生成了二氧化碳。(4)该装置中，长颈漏斗的末端没有接近锥形瓶的底部，会导致生成的气体从长颈漏斗逸出，该装置适用于固液常温下来制取气体，如用锌粒与稀硫酸来制取氢气、过氧化氢在二氧化锰的催化作用下制取氧气、大理石或石灰石与稀盐酸反应来制取二氧化碳。

答案  (1)试管  长颈漏斗  (2)2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑  将导管移出集气瓶  (3)蜡烛燃烧更旺，发出白光  往集气瓶倒入适量澄清石灰水，振荡，石灰水变浑浊  (4)长颈漏斗的末端未接近锥形瓶的底部  锌  稀硫酸  氢气(其他合理答案也可)

跟踪练习

1.如图是实验室常用气体制备装置，据图回答问题：

(1)实验室用高锰酸钾制氧气的化学方程式是_________________，应选择的收集装置是_______(填字母代号)，如果选用如图装置收集氧气，气体应从______(填“a”或“b”)端导入。

(2)实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气的化学方程式为___________。某化学小组同学用20%的过氧化氢溶液和二氧化锰，并选用B装置来制氧气。实验中，同学们发现不能得到平稳的氧气流，小明提出可将发生装置由B改为C，其理由是___________。

2.上课时，老师演示了“过氧化氢制取氧气”的实验，可学生分组实验又是采用高锰酸钾制取氧气，小科对此产生了疑问。老师解释说：“从某个角度分析，每一种制取氧气的方法都有其各自的特点和长处”。请你对这两种制取氧气的方法进行分析比较，从三个不同角度说出它们的差异和优势。

3.通过一年的化学学习，相信你已经掌握了一些化学知识与技能。请结合下列实验装置图回答问题。

(1)写出图中①的仪器名称：_________。

(2)马明同学用高锰酸钾制取氧气，他选择的发生装置是_________，反应的化学方程式为____________________________________。

(3)实验过程中，马明同学观察到装置F中的水变为红色，这是因为_________的缘故。为了防止实验过程出现上述现象，相应的改进措施是__________________。

(4)若马明同学用过氧化氢溶液与二氧化锰为原料制取一瓶干燥的氧气，所选装置连接顺序正确的是_____________(填管口字母)。

(5)装置A和C还可以作为实验室制取氢气的发生装置，A和C相比较，A装置的优点是__________________。

4.在学习了实验室制取氧气的知识后。某科学小组同学对于“含氧化合物制氧气“问题．提出了如下观点：

【观点】Ⅰ.只有含氧化合物才能作为反应物制氧气；

Ⅱ.任意一种含氧氧化合物都可以作为反应物制氧气。

【已知】实验室制氧气的反应原理如下：

①2H2O22H2O+O2↑ 

②2KCIO32KCl+3O2↑ 

③2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑

对于以上观点，该小组同学决定用学过的科学知识和科学方法加以证明。请你一同参与探究并完成下列问题：

【探究一】针对观点I，大家一致认为不需要设计验证实验就可直接判定该观点是正确的。

(1)他们判定观点Ⅰ正确的理论依据是______________。

(2)除上述实验室制氧气的三种反应物以外，请你再列举一种能分解生成氧气的非金属氧化物______________。(填化学式)

【探究二】现有氯酸钾、二氧化锰、高锰酸钾三种物质以及试管(主要成分是SiO2)、酒精灯、铁架台等必要的仪器。请从中选择合适的药品及仪器，从含氧物质加热能否产生氧气的角度，设置一组对照实验，证明观点Ⅱ错误。

(3)上述对照实验的方案是：_________________________________________________。(要求写出操作方法、实验现象及结论)

【评价交流】比较①、②反应原理可知，两者都需要MnO2作催化剂，但KClO3需要加热；比较②、③反应原理可知，两者都需要加热，但KClO3还需要催化剂，根据上述分析，对含氧化合物制氧气，归纳槪括出一个新的观点(观点Ⅲ)。

(4)观点Ⅲ：含氧化合物若能作为反应物制氧气，____________________________。

答案  1.(1)2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑  D或F  a  (2)2H2O22H2O+O2↑  可以控制液体的滴加速度

2.差异：①反应物不同，过氧化氢制取氧气是固体和液体，高锰酸钾制取氧气是固体；②反应条件不同，过氧化氢制取氧气是常温，高锰酸钾制取氧气是加热；③过氧化氢制取氧气使用长颈漏斗可以随时添加液体，高锰酸钾不能。

优势：①过氧化氢制取氧气常温，可以节约能源，高锰酸钾制取氧气反应速率快；②过氧化氢制取氧气环保，高锰酸钾制取氧气，排空气法收集的氧气干燥；③过氧化氢制取氧气能避免加热过程中损坏仪器，高锰酸钾制取氧气能制备催化剂二氧化锰。

3.(1)锥形瓶  (2)B  2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑  (3)高锰酸钾随气流进入导气管，并进入水槽，溶于水使水变红  试管口应放一团棉花  (4)a→g→h→d  (5)可以随时添加药品

4.(1)质量守恒定律  (2)H2O  (3)操作方法：分别取5g氯酸钾、二氧化锰和高锰酸钾于试管中，用酒精灯加热，并将带火星的木条放在三只试管口  实验现象：加热一段时间后，盛放高锰酸钾的试管口处的木条复燃，证明加热高锰酸钾产生了氧气；又过一段时间后，加热氯酸钾的试管口处的木条复燃，证明加热氯酸钾也会释放出氧气；而加热二氧化锰的试管口处的木条始终没有复燃，证明加热二氧化锰没有产生氧气  结论：观点Ⅱ是错误的  (4)含氧化合物需要在一定的条件下才能产生氧气