第07讲 氧气的制备-2024年新九年级化学暑假提升精品讲义（沪教版2024）

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一、氧气的工业制法
1．分离液态空气法
原理：利用液态氧气和液态氮气的 。该方法是 变化。
具体过程:首先将空气净化除去杂质等，然后在高压低温的条件下，使空气液化，控制温度蒸发液态氮气，沸点较低的氮气先蒸发出来，余下的便是沸点较高的淡蓝色液态氧气，将其加压贮存在钢瓶中备用即可
2．膜分离制氧和分子筛制氧（ 变化）：指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过特定薄膜时，实现选择性分离的技术。
3．分子筛制氧（ 变化）：分子筛是一种具有均匀微孔结构的材料，有很强的 能力，能把不同的分子分离开，起到“筛分"分子的作用，故称为分子筛。分子筛制氧机是利用分子筛特殊的吸附能力和解吸技术，加压时吸附空气中的氮气、二氧化碳气体，将未被吸收的氧气收集起来，经过净化处理后即成为高纯度的氧气。
二、利用化学反应制取氧气
1．氧气的检验
利用带火星的木条检验氧气，若 ，则说明为氧气。
2．过氧化氢溶液（俗称“ ”）制取氧气
（1）药品： （主要成分H2O2）和 （黑色粉末 MnO2）
（2）反应原理：
文字表达式： 符号表达式：
注：MnO2在该反应中是 ，起
（3）装置：
（4）注意事项：
①长颈漏斗下端管口应该伸入液面以下（液封），防止生成的气体从长颈漏斗中逸出；
②导管只需略微伸入试管塞，便于气体的导出；
③装药品时，先装固体后装液体；
④该装置的优点： 。
（5）收集气体：
若用排水法收集气体（导管略伸进集气瓶口），当 时开始收集（因为 ，会使得收集的氧气不纯）；当 ，氧气收集满，在水下用玻璃片盖住瓶口，移出水槽，集气瓶正放在桌面上(氧气密度比空气大，正放)，防止气体逸出。若用向上排空气法收集气体，收集时 ，验满时，将 ，若复燃，则氧气已收集满。
3．用高锰酸钾制取氧气
（1）药品：
（2）反应原理：
文字表达式：
符号表达式： 。
【温馨提示】用加热高锰酸钾制取氧气时，需要在试管口放置一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管，造成堵塞。
3．用氯酸钾制取氧气
（1）药品：
（2）反应原理：
文字表达式：
符号表达式：
三、催化剂的特点与催化作用
1．催化剂概念
在化学反应中能 其他物质的 ，但 和 在反应前后 的物质。
2．催化剂特点
（1）“一变，两不变”，即能改变化学反应的速率（ ），本身的 和 不变。
（2）“针对性”，即催化剂针对某个化学反应来说，才有意义。例如，不能笼统地说：二氧化锰是催化剂，或者催化剂是二氧化锰等；而应该表达为：二氧化锰是过氧化氢（或氯酸钾）分解的催化剂。
（3）“多样性”，即某个化学反应的催化剂可能有多种。例如，在过氧化氢分解的反应中，二氧化锰、红砖粉末、土豆片、沸石、硫酸铜溶液等都可作催化剂。 而催化作用是指催化剂在化学反应中所起作用（即能改变化学反应的速率）。它包括加快和减慢化学反应的速率两种情况。
3．对催化剂的理解
（1）催化剂不能改变生成物的质量
（2）催化剂不是反应物也不是生成物（写在反应条件上）
（3）一种催化剂只针对某一反应，不同的反应，催化剂可能相同，某一反应的催化剂可能不只一种
4．证明某物质是催化剂（同时满足即为催化剂）：
（1）证明是否改变反应速率：相同条件下，加或者不加药品对比实验；
（2）证明质量是否改变：实验前称量一次，实验后分离出来再称量一次；
（3）证明化学性质是否改变：将分离出来的物质再进行（1）中的操作，观察是否还能改变反应速率。
5．影响某反应的反应速率的因素
反应物浓度、反应温度、反应物接触面积、是否有催化剂、催化剂种类、催化剂质量等。
四、分解反应
基本反应类型
①化合反应： 。（“多变一”）
②分解反应： 。（“一变多”）。
考点1 工业制取氧气
1．工业制氧气采用分离液体空气法，先将空气液化，然后逐渐升温，关于这个过程的描述不正确的是
A．属于物理变化
B．利用了物质的沸点不同
C．先收集到的氮气沸点较低
D．有新物质氧气生成
2．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氧化反应
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
3．工业上我们常用分离液态空气法制取氧气，空气中的各成分的沸点如下：
先将空气加压降温至﹣200℃，变成液态，再升温至﹣195℃，则逸出的物质是 。剩下的物质是 (填“纯净物”或“混合物”)，该过程属于 变化。
4．从空气中分离出氧气有以下两种方法。
Ⅰ.分离液态空气法
（1）上述过程主要是利用氮气和氧气的 （填一种性质）不同进行分离。氮气蒸发时由液态变为气态，其微观实质是 。
Ⅱ.变压吸附法
变压吸附法利用分子筛吸附氮气和氧气能力的差异将二者进行分离。在吸附塔中，通过加压与减压的交替循环，可以使分子筛重复使用。
（2）分子筛中发生的变化是 （填“物理”或“化学”）变化。
（3）变压吸附法制取的氧气中含有_____ （填字母）。
A．稀有气体B．二氧化碳C．氮气
（4）上述过程说明，分子筛对氮气的吸附能力随压强的减小而 。
（5）与分离液态空气法相比，变压吸附法的优点是 。
考点2 实验室制取氧气
5．（2024·安徽·三模）下列装置是关于过氧化氢和二氧化锰制取氧气、分离二氧化锰、称重及氧气性质探究的实验操作。其中操作正确的是（ ）
A．制取氧气B．分离二氧化锰
C．称量二氧化锰质量为0.6gD．氧气性质
6．（2024·山西朔州·二模）实验室用加热高锰酸钾的方法制取氧气，下列操作正确的是（ ）
A．用酒精灯内焰加热
B．试管口无需放棉花
C．加热时，先使酒精灯火焰在试管下方来回移动
D．先熄灭酒精灯，后将导管移出水面
7．实验室现需用250毫升的集气瓶收集一瓶100毫升的氧气，小明设计了如下装置进行收集，其中合理的是（ ）
A．B．
C．D．
8．下图是实验室制取氧气的装置。
（1）写出有标号的仪器名称：①________，②_______，③_________，④_________，⑤___________，⑥___________。
（2）用排水法收集氧气的原因是________。当收集完毕时，应先_______，然后____。
（3）用文字和符号表示用高锰酸钾制取氧气的化学反应式_____，该反应属于_________（填反应类型）。
9．（2024·湖南长沙·二模）氧气的制取和性质是初中化学的重要内容，根据如图所示的装置回答问题。
（1）常用仪器a的 (填“内焰”“外焰”或“焰心”)加热。
（2）实验室用高锰酸钾制取O2选用装置 作为发生装置，需要改进的是 。
（3）可以用D装置来收集O2，体现了O2 的性质。
考点3 催化剂与催化作用
10．实验室用双氧水和二氧化锰混合制氧气，其中二氧化锰在此过程中属于
A．反应物B．生成物
C．催化剂D．无任何作用
11．查阅资料得知：马铃薯可代替二氧化锰作过氧化氢溶液分解的催化剂，下列有关催化剂的说法正确的是（ ）
A．MnO2只能作为过氧化氢溶液分解的催化剂
B．同一个化学反应可以有多种催化剂
C．催化剂能使原本不发生的反应也能快速进行
D．用作催化剂的物质不可能是其它反应的反应物或生成物
考点4 分解反应
12．下列化学反应中，属于分解反应的是
A．二氧化碳+水→碳酸
B．氢气+氧气→水
C．铁+硫酸铜→硫酸亚铁+铜
D．碳酸钙→氧化钙+二氧化碳
13．下列化学反应既不是化合反应也不是分解反应的是（ ）
A．水氢气+氧气
B．碳酸钠+盐酸→氯化钠+水+二氧化碳
C．氧化钙+水→氢氧化钙
D．二氧化碳+水→碳酸
1．近年来，各种自然灾害频频发生。党中央、国务院高度重视抗震救灾工作．在抢救病人时常常用钢瓶储存的氧气给病人输氧．你估计该氧气的制取方法是
A．分离液态空气B．高锰酸钾分解法
C．过氧化氢溶液分解法D．氯酸钾分解法
2．以下能正确地表示工业中大规模生产氧气的过程是（ ）
A．二氧化碳氧气
B．空气液态空气氧气
C．高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气（KMnO4K2MnO4+MnO2+O2）
D．过氧化氢水+氧气（H2O2H2O+O2）
3．在实验室中利用如图装置，可以进行的实验是
①用过氧化氢溶液与MnO2制取氧气
②用KMnO4固体制取氧气
③用KClO3与MnO2的混合物制取氧气
A．①B．①②C．①②③D．③
4．实验室用高锰酸钾加热制取氧气，有如下操作步骤：①加热；②检查装置的气密性；③装药品；④用排水法收集氧气；⑤从水槽中取出导管；⑥熄灭酒精灯；⑦固定装置。其操作顺序正确的是（ ）
A．②③⑦①④⑤⑥B．①③②⑦⑤④⑥
C．②③⑦①④⑥⑤D．⑦③①②④⑥⑤
5．下列关于实验室制取氧气的说法中正确的是（ ）
A．实验室制取氧气的方法都要用到催化剂
B．用排水法收集和用向上排空气法收集时，验满的方法一样
C．用氯酸钾制取氧气的发生装置与用高锰酸钾制取氧气的发生装置一样
D．过氧化氢溶液和二氧化锰混合制得氧气的质量与二氧化锰的质量有关
6．可用推拉注射器栓塞的方法检查如图装置的气密性．当缓慢推活塞时，如果装置气密性好，可观察到（ ）
A．长颈漏斗内液面上升B．瓶中液面上升
C．长颈漏斗下端口产生气泡D．注射器内有液体
7．下列有关高锰酸钾制氧气实验中有关实验操作叙述不正确的是
A．实验时，要先检查装置气密性
B．试管口要塞棉花，防止高锰酸钾粉末通过导管进入水槽
C．试管口略向上倾斜
D．加热时，要先预热，再集中加热
8．下列说法不正确的是
A．外焰温度高，所以加热时一般用外焰加热
B．实验中不慎将酒精洒在实验桌上燃烧起来，迅速用湿抹布扑灭
C．氧气加压后变为液态，属于物理变化
D．因为氧气密度小，所以可用排水法收集
9．催化剂在化工生产中具有重要而广泛的作用。下列关于催化剂的说法正确的是
A．催化剂能增加生成物的质量
B．催化剂能改变化学反应速率
C．化学反应前后，催化剂的性质不变
D．所有化学反应都需要催化剂
10．下列变化属于分解反应的是
A．
B．
C．
D．
11．某气体既能用排水法收集，又能用向上排空气法收集，该气体所具备的物理性质应是（ ）
A．易溶于水，密度比空气大B．易溶于水，密度比空气小
C．难溶于水，密度比空气大D．难溶于水，密度比空气小
12．（2024·陕西西安·三模）氧气是维持生命的重要物质。如图为三种制取氧气的方法，有关说法不正确的是（ ）
A．图甲左瓶中可放置的药品是过氧化氢溶液和二氧化锰
B．图甲右瓶中水的作用是通过气泡观察氧气的生成速率、增加氧气的湿度
C．图乙中加热前试管内的固体粉末为混合物
D．图丙中利用的是液氧、液氮的沸点不同
13．工业制取氧气主要步骤为将经过除尘、除二氧化碳、除水的空气进行下列操作：
（1）工业制氧气属于 变化；
（2）从步骤②可以得出氮气的沸点比氧气的沸点 （填“高”或“低”）；
（3）空气中的氧气与液态空气中的氧气化学性质相同的原因是 。
14．写出下列化学反应的符号表达式，并注明反应的基本类型。
（1）铁在氧气中燃烧 ；反应类型： ；
（2）加热高锰酸钾制氧气 ；反应类型： 。
15．（2024·湖南长沙·二模）氧气的制取和性质是初中化学的重要内容，根据如图所示的装置回答问题。
（1）常用仪器a的 (填“内焰”“外焰”或“焰心”)加热。
（2）实验室用高锰酸钾制取O2选用装置 作为发生装置，需要改进的是 。
（3）可以用D装置来收集O2，体现了O2 的性质。
16．下面是几种实验室制取气体的发生装置和收集装置。请回答下列问题：
（1）指出图中标有数字的仪器名称：① ；② 。
（2）实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气时应选用 （填字母标号，下同）发生装置，写出该反应的文字表达式 ；若要收集较为纯净的氧气最好选用 装置。
（3）利用C装置收集氧气时，验满的方法是：将 放在 ，若复燃，证明已满。
17．2023年5月30日，神舟十六号载人飞船发射成功，航天员将在中国空间站完成各项任务，因此，保障航天员的氧气需求至关重要。那么，空间站的氧气从哪里来？
Ⅰ．从地球带下去
（1）实验室用高锰酸钾等原料制氧，写出高锰酸钾分解的符合表达式： ；市售高锰酸钾每500克30元，航天工业需要大量的氧气，工业上选择空气为原料的主要原因是 。
（2）工业上采用分离液态空气法获得氧气，其过程可用如下图所示实验模拟。
浸入液氮3min后，试管内产生约占其容积1/3的液态空气。取出试管，液态空气沸腾，伸入燃着的木条，木条熄灭；1min后伸入带火星的木条，观察到木条复燃。由实验现象可知氮气与氧气的沸点比较低的气体是 。
（3）利用分子筛可将氧分子从空气中“筛”出去，通过增压与减压的交替循环，实现氮气和氧气的分离，从而获得高浓度的氧气。原理示意图如下图：
①由此可知两种分子的大小： （填“>”或“<”）。
②用分子筛吸附氮气发生的是 （填“物理”或“化学”）变化。
③分子筛对氮气的吸附能力与吸附塔内气体的 有关。
④分子筛 （填“可以”或“不可以”）重复使用。模块一 思维导图串知识
模块二 基础知识全梳理（吃透教材）
模块三 教材习题学解题
模块四 核心考点精准练（四大考点）
模块五 小试牛刀过关测
1.能认识工业制职就气的思路和方法;
2.能运用化学原理设计氧气的实验室制备方案，初步学习氧气制备的实验操作，养成严格遵守实验规则的意识，初步形成实验室制备气体的一般思路。
教材习题01（P55）
下列反应中既不是化合反应，又不是分解反应的是(
A.加热氯酸钾制氧气
B.木炭在氧气中燃烧
C.石蜡在空气中燃烧
D.磷在空气中燃烧
解题方法
化合反特点是“多变一”，分解反应特点是“一变多”
教材习题05（P57）
装置气密性良好是制取氧气实验成功的保证。
（1）制取氧气实验中，应检查气体发生装置的气密性。你能举例说明检查装置气密性的方法吗?
（2）你认为装置漏气通常会发生在哪些部位?
（3）如果有一装置确实漏气，你怎样找出漏气的部位，并在老师的帮助下对装置采取补救措施?
解题方法
组分
氮气
氧气
二氧化碳
氩气
氖气
氦气
沸点(℃)
﹣195.8℃
﹣183℃
﹣74.8℃
﹣185.7℃
﹣246℃
﹣268.9℃