化学九年级上册（2024）依据特定需求制取氧气优秀课件ppt

这是一份化学九年级上册（2024）依据特定需求制取氧气优秀课件ppt，共46页。PPT课件主要包含了教学重点，教学难点，学习目标，课程回顾，新课导入，依据特定需求设计产品，实验室制取少量氧气，大规模工业生产氧气，是不同的需求，以氧气的制取为例等内容，欢迎下载使用。
1.了解工业制取氧气的原理
2.学习实验室用高锰酸钾制取氧气的实验装置和实验步骤
3.家庭生活中的氧气制取方案及原理
01 工业制氧气的原理02 利用高锰酸钾制取并收集氧气03 了解实验室制取氧气的一般思路
01 实验室发生装置和收集装置的依据
02 初步了解通过化学实验制取物质的一般思路。
氧气具有广泛的应用，空气中氧气可支持正常的生命呼吸及物质燃烧。
在产品设计、制作过程中应考虑特定环境和特定使用人群的实际需求。
应基于特定需求，综合考虑原理、装置、材料等因素。
基于特定需求制取氧气的一般设计思路
满足使用环境和使用对象的需求
制氧厂是大规模生产氧气的工厂。
③生产对环境无负面影响
以空气为原料制取氧气优点
原理：利用空气中各组分沸点的不同
工业上通过分离液态空气的方法制取氧气的主要流程：
空气过滤器‌：去除空气中的灰尘和机械杂质。水冷（或气冷）‌：对压缩后的空气进行冷却。‌分子筛‌：吸附空气中的水分、二氧化碳等杂质。
‌主换热器‌：与从精馏塔返回的气体进行热交换，降温‌膨胀机‌：通过膨胀制冷，为空分塔提供冷量‌。‌精馏塔‌：通过精馏过程，分离氧气、氮气
在分离液态空气制取氧气的过程中，首先从液态空气中分离出来的是氮气还是氧气？
液氮沸点是-196℃液氧沸点是-183℃
通过控制温度，氮气先蒸发出来
为便于贮存、运输，一般在20 ℃时把氧气加压到1.5×107Pa后储存在蓝色钢瓶中。
图 2-32 储存在蓝色钢瓶中的氧气
1. 分析实验室制取氧气的需求有哪些特点？（可从物质需求量、时间、仪器和试剂、操作等方面考虑）
需要相对较短的时间内完成，制取过程应尽可能高效
特定的仪器，如反应容器、加热装置、气体收集装置
试剂选安全、有效且易于处理的物质，如过氧化氢、高锰酸钾等。
2. 分析以下可得到氧气的方法或原理是否适用于实验室制取氧气。
（1）“大象牙膏”实验中过氧化氢（溶液）在催化剂作用下分解生成氧气。（2）拉瓦锡测定空气中氧气含量实验中用氧化汞分解得到氧气。（3）生物课上学习的二氧化碳和水通过绿色植物的光合作用生成糖类和氧气。（4）小学科学课上学习的高锰酸钾加热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气。
反应条件相对温和，且操作简便，纯度很高，因此非常适用于实验
氧化汞的分解需要较高的温度，且氧化汞具有一定的毒性，因此不太适合实验室
环保，但反应速率较慢，且受光照等环境因素影响较大，因此不适用
反应条件相对简单，只需要加热即可。其次，产生的锰酸钾和二氧化锰可以作为副产品回收利用‌。因此，可适用
3. 以上制取氧气的原理有什么共同之处？
它们都是通过化学反应生成了氧气。
都是以含有氧元素的物质作为反应物
1. 选择适宜的原理和药品
加热高锰酸钾制取氧气的化学反应可表示如下：
KMnO4 K2MnO4  +  MnO2  +  O2 
由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应
【分解反应与化合反应比较】
2. 设计气体发生和收集装置
实验室制取气体的发生装置由反应原理决定。
依据高锰酸钾加热分解的反应特点，选择适宜的实验仪器，组装成气体发生装置。观察图，思考并交流以下问题：
主要作用是作为反应容器
1. 大试管的作用是什么？
主要作用是固定和支撑大试管;
2. 铁架台的作用是什么？是否能用试管夹替代？
试管夹虽然也能夹持试管，但在这种需要长时间加热且要求稳定的实验中，铁架台更为合适。
要作用是提供热源。使高锰酸钾在加热条件下分解产生氧气。
3. 酒精灯的作用是什么？
4. 概括依据反应原理选择适宜仪器的主要思路，并设计利用过氧化氢溶液与二氧化锰在常温下制取氧气的实验室发生装置，解释每种实验仪器的作用。
依据反应原理选择适宜仪器的主要思路：
反应的条件（如是否需要加热）
反应的容器（如试管、烧瓶等）
支撑和固定容器的仪器（如铁架台、试管夹等）
提供所需反应条件的仪器（如酒精灯、加热器等）
过氧化氢于二氧化锰制取氧气
将产生的氧气从反应装置导入集气瓶
容积大，为过氧化氢的分解提供足够的空间
排水法和排空气法的优缺点？
如图所示装置是气体收集的常用装置。结合氧气的物理性质，想一想哪些方法适用于收集氧气。
3. 设计并进行实验操作
利用加热高锰酸钾的方法制取氧气。
按图 2-38 连接仪器。1. 检查装置的气密性，确定装置不漏气之后方可进行实验。
将导管放入水中，用手握住试管，若导管口有2-3个气泡，松开手有一段水柱回流，则气密性良好。
2. 将适量高锰酸钾装入试管中，使其平铺在试管底部。在试管口放一小团棉花，用带导管的单孔塞塞紧试管口，并将试管固定在铁架台上。
3. 将集气瓶盛满水并用玻璃片盖住瓶口，然后把集气瓶连同玻璃片一起倒立在水槽中。
4. 给试管加热。当导管口的气泡连续并比较均匀地冒出时，再把导管口伸入盛满水的集气瓶里。待集气瓶口有大气泡冒出时，在水面下用玻璃片盖住集气瓶口，小心地把集气瓶移出水槽，集气瓶口向上放（正放）在桌子上。5. 先把导管移出水面，然后熄灭酒精灯。
1. 为什么试管口要略向下倾斜？
防止冷凝水回流到热的试管底部，导致试管炸裂。
2. 为什么要在试管口放一小团棉花？
防止高锰酸钾粉末进入导管
3. 给试管中的固体加热时要注意哪些操作细节?
试管口要略向下倾斜，以防止冷凝水回流导致试管炸裂；加热前要先预热，使试管均匀受热，防止试管因局部温度过高而炸裂；加热时要用酒精灯的外焰，因为外焰温度最高，加热效果最好；加热后的试管不能立即用冷水冲洗，以防止试管因骤冷而炸裂；导管伸入试管不宜过长，以刚露出胶塞为宜，利于气体的导出；药品平铺在试管底部，便于均匀受热；待导管有连续均匀气泡冒出再收集气体，收集的气体更纯。
4. 为什么刚开始加热时从导管口排出的气体不宜立即收集 ?
原因是此时排出的气体主要是试管内的空气，如果立即收集，会导致收集的氧气不纯。因此，当导管口有连续气泡产生再开始收集。
5. 步骤5中的操作如果顺序颠倒会造成什么后果？
会导致水槽中的水倒吸入试管，使试管因骤冷而炸裂。先停止加热再拿出水槽中的导管，试管内的温度会降低，压强减小，水槽中的水就会被吸入试管内。
6. 设计用二氧化锰催化分解过氧化氢溶液制取氧气的实验操作步骤。
过氧化氢制取氧气操作步骤
注意：分液漏斗不用插到底部；长劲漏斗需要插入液面以下
注意：带火星木条放在集气瓶口，复燃
实验室制取气体的一般思路
确定生成气体的化学反应
发生装置：依据反应物的状态和反应条件
收集装置：依据气体密度、溶解性
实验前检查装置的气密性
三、家庭生活中的氧气制取
设计并制作简易家用制氧机。
市面上有很多种家用制氧机，某种利用化学方法的制氧机结构
家庭生活中有时需要用到高纯度的氧气
老年人和病人有时需要吸氧保证正常的血氧浓度；
生态鱼缸需要氧气供鱼类和水草生长。
分析家庭使用的需求特点，尝试设计并制作简易家用制氧机。
高纯度、安全性、便捷性和成本效益
过碳酸钠→碳酸钠 + 过氧化氢；过氧化氢→水 + 氧气
选择家庭用品（塑料矿泉水瓶、一次性吸管、乳胶管、502胶水等）；画出装置图，并注明每部分的作用；按设计图组装并进行实验。
常温加入二氧化锰反应加速
作为反应容器，内部加入过碳酸钠、二氧化锰和水进行反应
氧气加湿，使鼻腔湿润，减少干燥感，提高舒适度
组装步骤‌：在塑料矿泉水瓶中加入适量过碳酸钠、二氧化锰。插入进气口和出气口吸管，并用乳胶管连接。用502胶水固定吸管和乳胶管，确保密封性。加入适量水，开始反应并收集氧气。
制作过程中的思考‌：在制作加湿仓时，需要确保材料的清洁与卫生，以避免对患者造成二次污染。加湿仓的设计应便于患者操作与维护，以提高其使用的便捷性。未来可以考虑采用更先进的加湿技术或材料，以进一步提升加湿效果和患者的使用体验。
1. 记录制作过程中的操作及思考，并制作成研究报告或微视频。2. 在课上展示自己的制作过程及作品，并做出自我评价。3. 与同学讨论制定评价制氧机优劣的标准并开展互评。
【检测题1】空气经除尘、除去二氧化碳和水蒸气后，进行如图所示操作。下列说法正确的是（　　）A．氮气的沸点比氧气低B．100g空气含21g氧气C．将空气液化选择降温比加压更节能D．液态空气汽化过程放热
【检测题2】实验室加热一定质量的高锰酸钾制取氧气，随着反应的进行，试管内固体的质量逐渐减少。如图中的点表示的含义错误的是（　　）A．a点表示高锰酸钾的质量B．b点表示高锰酸钾、锰酸钾和二氧化锰混合物的质量C．c点表示锰酸钾和二氧化锰混合物的质量D．d点表示高锰酸钾完全分解了
【检测题3】在实验室里制取氧气，既可以采用分解过氧化氢的方法，也可以采用分解高锰酸钾的方法，上述两种方法的共同点主要有（　　）A．采用二氧化锰均可改变其反应速率B．反应都不需加热C．都利用含氧物质分解来达到目的D．两种方法所需仪器相同
【检测题4】下列发生装置中，可用于实验室加热高锰酸钾制取氧气的是（　　）
【检测题5】下列关于实验室制氧气并用排水法收集先后顺序中不正确的是（　　）A．等导管口排出的气泡连续均匀后，再将导管伸入盛水的集气瓶中B．检查制氧装置气密性时先将导管一端放入水中，再用双手握住试管C．先熄灭酒精灯，再将导管取出D．先给试管均匀加热，再对着药品加热