化学氧气的制备备课ppt课件

这是一份化学氧气的制备备课ppt课件，共16页。PPT课件主要包含了核心一“一变”，核心二质量不变，核心三化学性质不变，实验药品，注意事项，反应原理，实验装置固体加热型，反应核心，热源提供，固定支撑等内容，欢迎下载使用。
温故知新：我们身边的氧气
供给呼吸 · 医疗急救氧气是维持生命的必要物质。在医院病房中，它常用于抢救危重病人、缓解缺氧症状，是临床医疗中不可或缺的“生命之气”。
支持燃烧 · 工业冶炼利用氧气的助燃性，在炼钢炉中吹入高纯氧气，可提高炉温，除去杂质，同时也广泛应用于气焊和气割，实现金属的加工与连接。
高能助燃 · 航天动力在火箭发动机中，液氧作为氧化剂与燃料混合燃烧，释放出巨大的能量，产生强大的推力，将卫星、飞船等航天器送入太空。
既然氧气在医疗、工业、航天等领域如此重要，我们该如何在实验室环境中高效、安全地制取它呢？这正是本节课我们要深入探究的核心课题。
探究一：用过氧化氢溶液制取氧气
01. 过氧化氢溶液 (H₂O₂)一种无色透明的液体，俗称双氧水。在常温下化学性质相对稳定，但在催化剂作用下易分解产生氧气。
02. 二氧化锰 (MnO₂)黑色粉末状固体，难溶于水。在过氧化氢分解反应中作为催化剂，能极大加快反应速率，且反应前后其质量和化学性质不变。
实验步骤一：常温下直接分解
现象：将带火星的木条伸入盛有过氧化氢溶液的试管口，木条不复燃。结论：在常温下，过氧化氢分解非常缓慢，产生的氧气很少，不足以使木条复燃。
实验步骤二：加入二氧化锰催化
现象：加入二氧化锰后，试管内迅速产生大量气泡，带火星的木条迅速复燃。结论：二氧化锰能显著加快过氧化氢的分解速率，快速产生大量氧气。
神奇的“帮手”——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发生变化的物质。
改变反应速率，包括加快和减慢两种情况，并非只指加快反应速率。
在化学反应的全过程中，催化剂参与了反应过程，但反应结束后，其质量与反应前完全相等。
反应前后，催化剂的化学性质保持不变，意味着它可以被循环使用，继续催化其他反应。
特别注意：催化剂仅改变反应速率，不改变生成物的质量。它在反应中既不是反应物，也不是生成物，只是一个“旁观者”和“加速员”。
过氧化氢制氧气的反应原理
催化剂标注要点二氧化锰（MnO₂）写在箭头上方，表明它是该反应的催化剂，能加快反应速率，且反应前后质量和化学性质不变。
生成物状态标注氧气（O₂）后标“↑”，表示该生成物是气体。若反应物中有气体，则生成物中的气体不用标箭头。
思考：实验结束后，若想回收作为催化剂的二氧化锰，应该如何操作？（提示：二氧化锰不溶于水，回忆固液分离的方法）
实验装置：固液不加热型
图示为过氧化氢制取氧气的典型装置，利用二氧化锰（固体）催化过氧化氢溶液（液体），在常温下即可高效反应。
核心特点：固液常温反应
反应体系由固体和液体物质组成，反应条件温和，无需酒精灯、酒精喷灯等加热设备即可自发进行。
标准配置：模块化仪器组合
核心部件包括分液（长颈）漏斗、锥形瓶（或大试管）、双孔橡胶塞及导管，装置组装简便，通用性强。
技术优势：可控性与安全性
通过分液漏斗可精准控制液体试剂的滴加速度，从而调控反应速率，实现“随开随停”，操作安全便捷。
探究二：用高锰酸钾制取氧气
高锰酸钾（KMnO₄），是一种暗紫色、有金属光泽的粉末状固体，受热时能分解产生氧气。
（需在试管口放一团棉花防止粉末进入导管）
关键辨析：生成物 vs 催化剂
此反应中，二氧化锰（MnO₂）是生成物，而非催化剂。催化剂的定义是“能改变反应速率，反应前后质量和化学性质不变”的物质。
图示为加热高锰酸钾制取氧气的完整实验装置，采用排水法收集气体，是典型的“固体加热型”发生装置应用案例。
核心特点：固+固，加热反应
适用于反应物均为固体状态，且反应条件需要加热才能发生的化学反应。装置设计重点在于保证气密性和受热均匀。
主要仪器为试管，配合单孔橡皮塞与导管，构成封闭的反应空间。
使用酒精灯作为加热工具，需注意用外焰加热，确保反应所需的高温条件。
铁架台（带铁夹）用于固定试管，保持装置稳定，确保实验操作安全。
细节决定成败——装置要点
实验装置的微小失误都可能导致严重后果，如左图所示，冷凝水回流极易造成试管炸裂。规范操作是实验安全的基石。
01. 试管口略向下倾斜
加热固体药品时，试管口必须略向下倾斜。这是为了防止加热过程中产生的冷凝水回流到热的试管底部，使试管因冷热不均而发生炸裂，确保实验安全。
02. 试管口放置一团棉花
在试管口要塞一团蓬松的棉花。高锰酸钾是粉末状固体，加热时气流会将粉末吹入导管，造成导管堵塞，甚至引发危险，棉花能有效阻挡粉末进入导管。
细节决定成败——操作要点
01. 实验开始：均匀预热
先使试管均匀受热（预热），再对准药品部位集中加热。目的：防止试管因受热不均而炸裂，确保实验安全。
02. 收集时机：连续均匀
待导管口有连续均匀的气泡冒出时，方可开始收集气体。原因：初始排出的是装置内空气，立即收集会导致收集的氧气不纯。
03. 实验结束：先离后熄
必须先将导管移出水面，然后再熄灭酒精灯，切忌操作顺序颠倒。目的：防止水槽中的水倒吸入热的试管，使高温试管骤然遇冷而炸裂。
记忆口诀：“查、装、定、点、收、离、熄”（谐音“茶庄定点收利息”），涵盖了实验从准备到结束的完整流程，帮助快速掌握关键步骤。
如何收集我们制得的氧气？
方法一：排水集气法利用氧气不易溶于水，且不与水发生化学反应的物理性质，将集气瓶装满水后收集气体。
✅ 核心优点收集到的氧气纯度较高，能有效隔绝空气中的杂质气体，实验现象明显。
⚠️ 主要缺点收集的气体中会混有水蒸气，较为潮湿，不适用于需要干燥氧气的后续实验。
方法二：向上排空气法基于氧气的密度比空气略大的特点，将集气瓶正放，导气管伸至瓶底，把瓶内空气向上排出。
✅ 核心优点收集到的氧气较为干燥，不含水蒸气，适合对气体干燥度有要求的化学实验场景。
⚠️ 主要缺点收集的气体纯度不如排水法，易混有少量空气，且验满操作需更仔细才能确保收集完全。
实验总结：两种方法各有优劣，应根据后续实验对氧气“纯度”或“干燥度”的具体需求灵活选择。
如何证明是氧气？如何知道已集满？
图示：利用带火星的木条复燃特性，是实验室中检验氧气最常用、最直观的方法。
01. 检验：证明“是”氧气
操作：将带火星的木条伸入集气瓶内。若木条复燃，则证明该气体是氧气。这是利用了氧气支持燃烧的化学性质。
02. 验满：证明“满”氧气
操作：将带火星的木条放在集气瓶口。若木条复燃，说明瓶口已有氧气溢出，证明瓶内氧气已收集满。
核心区别：检验需“伸入瓶内”，验满只需“放在瓶口”。
过氧化氢 vs 高锰酸钾
反应原理：2H₂O₂ --(MnO₂)--> 2H₂O + O₂↑，以二氧化锰为催化剂，在常温下分解产生氧气。
反应物固体 (MnO₂) + 液体 (H₂O₂溶液)
反应条件常温环境，无需加热，仅需催化剂辅助。
发生装置固液不加热型装置，结构简单易搭建。
✅ 核心优势常温节能，操作安全简便，可通过分液漏斗控制液体滴加速度来调控反应速率。
⚠️ 主要局限过氧化氢浓度不宜过高，且反应生成水，导致制取的氧气较为潮湿，需额外干燥处理。
反应原理：2KMnO₄ --(△)--> K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑，加热高锰酸钾固体，使其发生分解反应产生氧气。
反应物仅需固体 (KMnO₄)，无需添加其他液体反应物。
反应条件需要加热（酒精灯），反应条件要求较高。
发生装置固体加热型装置，试管口需塞棉花防止粉末进入导管。
✅ 核心优势反应速度快，不需要催化剂，且产物中无水分生成，制取的氧气较为干燥纯净。
⚠️ 主要局限操作相对复杂，需加热且要注意实验结束后先移导管后熄灯，防止水槽中水倒吸炸裂试管。
掌握过氧化氢在二氧化锰催化下的分解反应，以及高锰酸钾受热分解的反应，理解不同反应物对应的反应条件差异。
根据反应物状态和反应条件，区分固液不加热型装置（适用于过氧化氢）与固体加热型装置（适用于高锰酸钾）。
理解“一变两不变”：一变是改变化学反应速率，两不变是反应前后催化剂的质量和化学性质保持不变。
排水法收集的气体更纯净，适用于不易溶于水的氧气；向上排空气法收集的气体更干燥，适用于密度比空气大的氧气。
检验氧气时，将带火星的木条伸入集气瓶内部；验满氧气时，将带火星的木条放在集气瓶瓶口，观察木条是否复燃。
01 / 基础选择 · 辨析正误
实验室制取氧气时，下列操作错误的是哪一项？请结合实验步骤分析。
A. 装药品前检查气密性（正确）；B. 试管口略向下倾斜（正确）；D. 导管伸到集气瓶底（正确）。
答案 C：先灭酒精灯会导致水槽中水倒吸，炸裂试管，应先移导管再熄灯。
02 / 核心填空 · 夯实要点
催化作用：过氧化氢分解制氧气时，二氧化锰作催化剂，作用是改变（加快）反应速率，且反应前后质量和化学性质不变。
管口棉花：高锰酸钾制氧气时，试管口放一团棉花，目的是防止粉末进入导管，造成导管堵塞或水槽水变红。
03 / 深度简答 · 原理探究
问题：为什么氧气可以用排水法和向上排空气法收集？
1. 排水法依据：氧气不易溶于水，且不与水发生化学反应，故可用排水法收集，能得到较纯净的氧气。2. 向上排空气法依据：在相同条件下，氧气的密度比空气大，因此可用瓶口向上的排空气法收集。