氧气与其他气体制取实验与探究（4个考点）-2021年中考科学（浙教版）重难点、易错点复习练习（教育机构专用）

走进重高 化学培优7 -- 中考常见气体(氧气)制取实验与探究

思维导图目录：

考点一、制取与收集氧气3种发生装置（包含注意点）

考点二、氧气的验满与检验，洗气，除杂等

考点三、氧气性质的实验探究

考点四、氢气与其他气体制取、收集、发生装置、计算等

考点一、制取与收集氧气3种发生装置（包含注意点等）

1．[2018·嘉兴舟山]15%的H2O2 溶液在二氧化锰催化作用下会剧烈反应产生O2。实验室欲利用15%的H2O2 溶液制取O2，则下列装置中，仪器选择和药品放置最合理的是 (　D　)

   A　　　　　      B　　　　    　   C　　   　　　    D

利用下列原理制取氧气，具有反应快、操作简便、能耗少、无污染的是(　C　)

A．2KClO32KCl＋3O2↑

B．2KMnO4    △  K2MnO4＋MnO2＋O2↑

C．2H2O22H2O＋O2↑

D．2HgO   △  2Hg＋O2↑

【解析】用高锰酸钾、氯酸钾、氧化汞制取氧气都需要加热，反应后都有残渣，且汞有毒性。

2．下列装置能达到对应实验目的是(　C　)

【解析】A组实验有多个不同的变量；B实验中收集二氧化碳气体要用向上排空气法。

3．如图所示为实验室加热高锰酸钾制取氧气的装置。在实验过程中，当观察到气泡在导气管口连续、均匀地冒出时，才开始收集气体，其目的是   (　B　)

A．为了检验该实验装置的气密性

B．为了提高收集到的氧气的纯度

C．防止水槽中的水倒吸使试管破裂

D．防止高锰酸钾颗粒进入导气管

【解析】 制取气体刚开始时混有较多的空气。

4．对资料或实验证据的分析是否正确，直接关系到科学探究是否符合客观事实。如图为实验室用等质量的高锰酸钾和氯酸钾(另加少量的二氧化锰)，分别制取氧气的数据分析示意图。下列依据图示信息所得出的分析正确的是(　B　)

A．同时开始加热，先收集到氧气的是氯酸钾

B．用相同容积的试管制取较多量的氧气时，宜选择氯酸钾为原料

C．加入少量的二氧化锰使氯酸钾产生的氧气质量增加

D．反应时间较长的是高锰酸钾

【解析】根据图示信息，同时开始加热，先收集到氧气的是高锰酸钾。等量的反应物，氯酸钾能制取更多的氧气。加入少量的二氧化锰作为催化剂，能加快氯酸钾产生氧气的速度，但不能增加氧气质量。反应时间较长的为氯酸钾。

5．如图是实验室用高锰酸钾或氯酸钾制取并收集氧气的实验装置图，下列关于实验操作正确的是(　B　)

A．用氯酸钾为原料制取氧气时试管口须塞一小团棉花

B．为防止冷凝水流入试管底部，就使试管口略向下倾斜

C．为减少浪费加热后一产生气体就马上开始收集气体

D．实验结束时，应先熄灭酒精灯然后把导管口移出水面

【解析】用氯酸钾为原料制取氧气时试管口不用塞一小团棉花。加热后须等导管口气泡连续再收集。实验结束时，应先把导管口移出水面再熄灭酒精灯，以防水被倒吸进试管。

6．用高锰酸钾制氧气，实验中发现试管破裂，可能原因有：①试管外壁有水没擦干；②加热时试管底部触及灯芯；③试管口没放一小团棉花；④高锰酸钾的量太多；⑤加热过程中不时地移动酒精灯；⑥加热时直接对准药品部分加热；⑦停止加热后即将试管直立起来，等冷却后洗涤。其中与之不相关的是(　B　)

A．②④⑦     B．③④⑤      C．③⑤⑦     D．①②⑥⑦

【解析】③试管口没放一小团棉花会使高锰酸钾颗粒进入导管，不会使试管炸裂；④高锰酸钾的量太多浪费药品，不会使试管炸裂；⑤加热过程中不时移动酒精灯导致温度不集中，分解速度慢，不会使试管炸裂。

7．某同学用如图所示的装置和药品，制取并收集氧气。

请回答下列问题：

(1)装置中标注①的仪器名称是________。

(2)装置中二氧化锰的作用是________________。

(3)图中发生反应的文字表达式为________________。

(4)连接好装置后，必须首先检查装置的________________。收集氧气还可以采用________________法。

【答案】(1)分液漏斗    (2)催化作用

(3)过氧化氢水+氧气  (4)气密性  向上排空气

解析  (1)①的仪器名称是分液漏斗；(2)在反应过程中二氧化锰起催化作用；(3)过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解的文字表达式为过氧化氢水+氧气；(4)连接好装置后，必须先检查装置的气密性；因为氧气的密度比空气大，因此可以用向上排空气法收集。

8.小柯为了研究用向上排空气法和排水法收集的氧气浓度是否有差异，做了如下实验：加热高锰酸钾固体，分别用两种方法各收集三瓶氧气，并使用传感器测定收集到的氧气浓度，数据见下表。

(1)小柯用向上排空气法收集氧气时，以能使放置在集气瓶瓶口的带火星木条复燃为氧气集满的标准；用排水法收集氧气时，以观察到_________为氧气集满的标准。

(2)以上两种方法中，____________法收集到的氧气更纯净。

(3)向上排空气法收集到的氧气浓度只有80%左右的原因有______。

A．氧气的密度略大于空气的密度

B．加热高锰酸钾固体产生氧气的浓度只有80%左右

C．当观察到带火星木条复燃时，集气瓶内还有空气

D．当氧气进入集气瓶时，瓶内空气与进入的氧气相互扩散

【答案】(1)集气瓶口有气泡冒出或瓶中水排尽  (2)排水(3)ACD

【解析】(1)用排水法收集氧气时，当观察到集气瓶口有气泡冒出或观察到瓶中水被完全排尽时，表明氧气已集满；(2)分析表格中的数据可知，用排水法收集到的氧气浓度更大，表明用排水法收集到的氧气更纯净；(3)氧气的密度略大于空气的密度，当氧气进入集气瓶时，瓶内空气与进入的氧气相互扩散，不能将空气彻底排尽，故A、D项正确；用向上排空气法收集到的氧气平均浓度只有79.7%，因此当观察到带火星木条复燃时，集气瓶内仍有空气，C项正确。

9.[2018·温州]二氧化锰和过氧化氢酶均能催化过氧化氢分解制取氧气。为了比较两者的催化能力，小明按图甲所示装置进行了如下实验。

①取1.5mg过氧化氢酶和8mL蒸馏水加入容器中，搅拌后塞紧橡皮塞。

②用注射器A从容器中抽出2mL气体，用注射器B将2mL H2O2溶液注入容器中，采集数据，直至反应结束。

③用3.1mg、5.6mg过氧化氢酶及1.5mg、5.6mg、10.7mg二氧化锰重复上述实验，获取数据如图乙。

(1)步骤②将注射器B中的2mL H2O2溶液全部注入容器前，用注射器A先从容器中抽出2mL气体，其目的是__使加入反应物后瓶内的初始气压与原有气压相同__。

(2)小明分析相关数据，得出“过氧化氢酶对过氧化氢的催化能力比二氧化锰强”这一结论，其依据是__相等质量的催化剂使相等质量的过氧化氢分解达到相同气压，过氧化氢酶所需的时间更短(或相等时间内，与二氧化锰质量相同的过氧化氢酶能使瓶内气压达到更大值)__。

(3)查阅资料得知：过氧化氢分解为放热反应。小明推测：过氧化氢酶质量过大，可能导致实验过程中过氧化氢分解突然变慢。请说明其理由：__过氧化氢酶质量过大，可能导致反应过快，温度过高，降低了酶的活性__。

10．[丽水中考]小峰和小刚阅读试剂标签后发现，市场销售的高锰酸钾晶体纯度高达99.5%，含水量可以忽略不计。为探究“试管放置方式对高锰酸钾制取氧气速度和体积的影响”，他俩设计了制取氧气的直立型装置(如图)，并与斜卧型装置比较，在气密性良好的装置中分别加入5.0g高锰酸钾晶体，用同一酒精灯分别加热，用同一型号的集气瓶收集气体，每组实验进行五次，实验数据取平均值后记录如表：

(1)收集2瓶氧气，所需时间较短的装置类型是__直立型__。

(2)等质量的高锰酸钾加热到不再产生气体，斜卧型装置收集到氧气的总体积比直立型少的原因是_斜卧型装置中的高锰酸钾被气流带到试管口(或棉花团)附近更多，未完全反应的高锰酸钾更多，所以收集到的氧气较少(合理即可)__。

(3)根据2KMnO4     △     K2MnO4＋MnO2＋O2↑，算出5.0g高锰酸钾生成的氧气体积为理论值。实验中发现，斜卧型发生装置收集到的氧气体积明显大于理论值，他们对其原因进行了探究：

【提出假设】

小峰的假设：反应生成的二氧化锰在较高温度下受热分解放出氧气；

你的假设：__反应生成的锰酸钾在较高温度下受热分解放出氧气(或反应生成的二氧化锰和锰酸钾在较高温度下受热分解放出氧气)__。

【设计实验】要验证小峰的假设能否成立，请设计简明的实验方案：__取一定量的二氧化锰于试管中，加热一段时间，若冷却后测得二氧化锰的质量不变，证明小峰的假设不成立，否则假设成立(或取一定量的二氧化锰于试管中，加热一段时间，若不能使带火星的木条复燃，证明小峰的假设不成立，否则假设成立)__。

考点二、氧气的验满与检验

1.某校兴趣小组的同学想在实验室制取氧气，实验老师为他们准备了下列装置。

(1)写出仪器③、④的名称：③________；④________。

(2)兴趣小组的组员小明想用过氧化氢溶液制取与收集氧气，请你帮他选择实验装置：______（用字母表示）。

(3)图是兴趣小组组员小李对MnO2催化H2O2分解实验装置的创新设计。

首先，将一支球形干燥管水平放置，用滴管吸取3 mL溶质质量分数为5%的H₂O₂溶液(密度为1 g/mL)加入干燥管的球泡内，再用药匙取0.2 gMnO₂粉末，放在干燥管的进气管的管壁上。然后，用插有带火星的棒香的橡胶塞塞紧干燥管并将其竖立，观察现象。

  ①观察到带火星的棒香立即________。

  ②对该创新的评价，你认为不合理的是________。

A．实验使用的药品用量太大     B．实验中所用的仪器、材料及药品均易得到

C．反应速率太慢，耽误时间     D．实验现象明显，整个装置好似点燃的灯塔，趣味性强

【答案】(1)长颈漏斗  集气瓶  (2) CE或CF  (3)①复燃  ②AC

【解析】(1)③是长颈漏斗，④是集气瓶。(2)实验室用二氧化锰催化过氧化氢分解制取氧气的反应在常温下就能进行，因此可选用C装置制备（A装置的长颈漏斗下端管口位于液面以上，会导致产生的气体从长颈漏斗逸出而收集不到氧气），氧气的密度比空气大且不易溶于水，因此可采用向上排空气法（E装置）或排水法（F装置）收集氧气。(3)①二氧化锰和过氧化氢溶液混合立即释放出氧气，使带火星的棒香复燃。②题中实验所需药品的量较少，能够节约药品，A项错误；将塞紧的干燥管竖立后，带火星的棒香立即复燃，说明反应速率很快，C项错误；实验所需器材、药品易得，实验现象明显、趣味性强．B、D项正确。

2．小亮发现：收集的氧气占集气瓶容积的60%(空气占40%)时，能使带火星的木条复燃。那么，使带火星的木条复燃的氧气浓度的最低值是多少呢？小亮对此展开探究：

第一组实验：取5只集气瓶，编号为①②③④⑤，分别装入其总容积10%、20%、30%、40%、50%的水。用排水法收集氧气，恰好把5只集气瓶中的水排去。将带火星的木条依次插入①～⑤号瓶中，记录实验现象。

小亮在前一组实验的基础上又做了第二组和第三组实验，三组实验的数据和现象见下表：

请根据实验回答下列问题：

(1)写出实验室用高锰酸钾制取氧气的文字表达式：高锰酸钾―→锰酸钾＋二氧化锰＋氧气。

(2)在使用过氧化氢和二氧化锰制取的装置中，使用分液漏斗的优点是控制反应的进行；检查该装置的气密性时，应该先关闭活塞，然后将导管的一端放入到水中，再用手紧贴锥形瓶的外壁，如果有气泡产生，说明装置的气密性良好。

(3)使用带火星的木条验满氧气的方法是否可靠：是(选填“是”或“否”)。

(4)集气瓶中氧气的体积分数＝收集的氧气占容积的体积分数＋瓶中空气占容积的体积分数×20%。

(5)带火星的木条复燃时，收集的氧气占容积的体积分数最低为35%。

(6)用带火星的木条直接检验过氧化氢受热分解产生的氧气时，往往难以复燃，这是因为在加热生成氧气的同时产生大量水蒸气，此时混合气体中氧气的体积分数随温度变化的曲线如图所示。若只考虑氧气的体积分数对实验结果的影响，欲使带火星的木条复燃，应将加热过氧化氢的最高温度控制在85℃。

考点三、氧气性质的实验探究

1．某同学在实验室用以下装置制备氧气并探究氧气的性质。

(1)该同学制备氧气时应选用的药品是__________（限选：H2O2溶液、MnO2、KMnO4），生成氧气的文字表达式为______________________________________。

(2)下列制取和收集氧气的操作错误的是________（填字母）。

A．将药品用纸槽装入试管中

B．将导管口伸入盛满水的集气瓶里，然后加热，立即收集氧气

C．等到气泡连续且均匀放出时，再将导管口移人集气瓶

D．待集气瓶充满氧气，在水下盖好玻璃片后，再移出水面

E．收集完成后，先把导管移出水面，再熄灭酒精灯

F．收集完成后，先熄灭酒精灯，再将导管移出水面

(3)收集完成后，该同学发现水槽中的水变成浅紫红色，产生该现象的原因可能是__________________。

(4)该同学用燃烧匙放少量红磷，加热直到红磷燃烧，把盛有燃着的红磷的燃烧匙伸进充满氧气的集气瓶里，观察红磷在氧气中燃烧的现象是_________________________，红磷分别在空气里和氧气里燃烧的现象不同，说明燃烧反应的剧烈程度与________有关。

【答案】(1) KMn04    高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气

  (2)BF

  (3)试管口没有放一团棉花，导致高锰酸钾粉末沿导气管进入水槽

  (4)比在空气中燃烧更剧烈，产生浓厚白烟  氧气的浓度

【解析】(1)题图中发生装置适用于加热固体制取氧气，因此选择的药品是高锰酸钾。(2)装置中存在一定量的空气，因此必须在加热一段时间后，导管口有气泡连续且均匀冒出时，才能将导管口移入集气瓶收集氧气，B项错误；收集满氧气后，必须先将导管移出水面，再熄灭酒精灯，防止因先熄灭酒精灯而导致试管中的气压变小，水槽中的水倒吸入试管，使试管炸裂，F项错误。(3)加热高锰酸钾制取氧气时，应在试管口放一团棉花，以防高锰酸钾粉末随导管进入水槽。(4)红磷在氧气中燃烧比在空气中燃烧更剧烈，产生浓厚白烟，这是因为氧气的浓度越高，物质的燃烧越剧烈。

2．某同学在实验室用以下装置制备氧气并探究氧气的性质。

(1)夏天室温很高的时候，检验该装置气密性的合理方法是：将导管口放入水面下，然后______________，若导管口有气泡冒出，说明装置不漏气。

(2)添加药品，连接仪器，加热试管后导管口有气泡冒出，此时导管口还在集气瓶外面，接下来的操作正确的是_______（填字母）。

A．立刻将导管口移入集气瓶

B．等到气泡连续且均匀冒出时，再将导管口移入集气瓶

C．立即熄灭酒精灯，将导管口移入集气瓶后再点燃酒精灯

(3)该同学用坩埚钳夹取一小块木炭加热到发红后，伸进一瓶氧气中，观察到的现象是___________________。进一步证明木炭与氧气发生了化学反应的实验方法是____________________________。

【答案】(1)用酒精灯给试管微热(2)B(3)木炭剧烈燃烧，发出白光   向集气瓶中加入适量的澄清石灰水，振荡，若澄清石灰水变浑浊，则说明发生了化学反应

【解析】(1)由于夏天室温很高，用手捂试管现象不明显，故检验题给装置气密性的正确操作是：将导管口放入水面下，然后用酒精灯给试管微热，若导管口有气泡冒出，说明装置不漏气；(2)用排水法收集气体时要等到气泡连续且均匀冒出时再进行收集，以防收集的气体不纯；(3)木炭在氧气中燃烧，发出白光，放出大量的热；进一步证明木炭与氧气发生了化学反应的实验方法是：向集气瓶中加入适量的澄清石灰水，振荡，若澄清石灰水变浑浊，则说明发生了化学反应。

考点四、氢气与其他气体制取、收集发生装置

1．[郴州中考]一氧化氮气体是一种无色、无味、有毒且难溶于水的气体，能与空气中的氧气迅速反应。则实验室收集一氧化氮气体的正确方法是  (　C　)

A．向上排空气法  B．向下排空气法

C．排水法  D．以上方法都可以

【解析】一氧化氮在常温下是一种难溶于水的气体，故可用排水法收集，它能跟空气里的氧气迅速反应，所以不能用任何排空气法收集。

2.某无色气体可能由H2、CH4、CO、CO2中的几种组成。将这些混合气体通过过量的澄清石灰水，出现白色浑浊；将剩余气体导出，经干燥后点燃，罩在火焰上方的干燥烧杯内壁有水珠生成。该混合气体的可能组成是(　D　)

A．H2、CH4                    B．H2、CO

C．H2、CH4、CO               D．CH4、CO、CO2

3、甲和乙分别是氢气和一氧化碳还原氧化铜的实验，下列有关说法正确的是（ C ）

A．两实验开始时都应先加热、后通入气体，目的是避免气体在加热时发生爆炸

B．两实验发生的反应均为置换反应

C．两实验均可通过观察黑色氧化铜变红来判断反应是否发生

D．甲试管略向下倾斜、乙玻璃管保持水平，是因为两气体的密度不同

4．某同学为研究相同条件下一氧化碳和氢气哪个还原氧化铁的量更多，将一氧化碳和氢气等体积混合后先通过如图甲所示装置，再通过如图乙所示的仪器组合。为达到实验目的，图乙中仪器选择和连接最合理的是(　A　)

A．cba　　　 B．cda　　　 C．cbd　　　 D．bca

5．在学习中要不断总结归纳，发现规律，不断地提高自己的能力。如：在标准状况(0℃，1标准大气压)下各气体相对分子质量、密度和实验室收集方法如表，通过比较找出规律并回答下列问题：

(1)从表中可以看出：一般来说，气体相对分子质量越大，标准状况下的密度越__大__。

(2)由以上结论可推断：SO2气体能溶于水，实验室制取少量SO2时，可选用__A__装置来收集SO2。

6．[烟台中考]PLA是一种新型可降解塑料，能有效缓解塑料垃圾造成的白色污染。已知PLA由碳、氢、氧三种元素组成，为了测定7.2g PLA样品中氧元素的质量，某科学兴趣小组进行了以下探究。

【实验设计】查阅资料，白色无水硫酸铜遇水变成蓝色五水硫酸铜。

将7.2g PLA样品充分燃烧，为分别吸收燃烧产物并通过清晰可见的现象检验吸收是否完全，以上实验装置正确的连接顺序：A→__B__→__E__→__D__→__C__。(填写装置的字母序号)

【分析与结论】①实验中选择纯净的氧气而不用空气的原因是__空气中含有二氧化碳、水蒸气等，对验证结果有影响__；

②装置E的作用是__验证水蒸气是否被完全吸收__；

③正确连接装置后，确认气密性良好。充分燃烧7.2g PLA样品，测得相关实验数据见表(已知燃烧产物被完全吸收，灰烬质量忽略不计)。

通过分析与计算，可知7.2g PLA样品中含氧元素的质量为__3.2__g，该PLA样品中碳、氢、氧三种元素的原子个数最简整数比为__3∶4∶2__。

【解析】③B装置的质量增加了163.6g－160g＝3.6g，即生成了3.6g水；     D装置的质量增加了163.2g－150g＝13.2g，即生成了13.2g二氧化碳；由质量守恒定律，7.2g PLA样品中含氢元素的质量为3.6g×＝0.4g；含碳元素的质量为13.2g×＝3.6g；7.2g PLA样品中含氧元素的质量为7.2g－0.4g－3.6g＝3.2g。该PLA样品中碳、氢、氧三种元素的原子个数最简整数比为∶∶＝3∶4∶2。

7、如图所示是某课外学习小组设计的气体制备与性质验证的组合实验，其中装置C的作用是将二氧化碳和炭粉在高温下转化为一氧化碳。请看图回答下列问题：

(1)写出装置A中发生反应的化学方程式：                                              。

(2)装置B中浓硫酸的作用是                                                          。

(3)装置D中玻璃管内的实验现象为                                                    。

(4)该套装置中有一个明显的不足之处，应在装置E后放置燃着的酒精灯处理尾气。这样做的原因是__                                          。

【答案】(1) __CaCO3＋2HCl__===__CaCl2＋H2O＋CO2↑__。

(2) _吸收CO2气体中的水分(或干燥CO2气体)__。

(3) _红棕色固体变黑__。

(4) __使剩余的CO全部燃烧，防止污染空气__。

8.(2018·济宁)长期使用的热水壶底部有一层水垢，水垢的主要成分是碳酸钙和氢氧化镁。某研究性学习小组为测定水垢中碳酸钙的质量分数，利用图Ⅰ装置将足量的盐酸加入到10.0g水垢中。随反应进行，装置C质量的变化如图Ⅱ所示。请回答：

(1)向图Ⅰ装置A中不断通入氮气的目的是__________________。

(2)若不考虑盐酸的挥发和水垢中含有其他成分，请根据图Ⅱ数据计算：

水垢中碳酸钙的质量是________，水垢中氢氧化镁的质量分数是________。

(3)若考虑盐酸的挥发，会造成水垢中碳酸钙质量分数的测量结果________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

【答案】(1)将装置AB中的二氧化碳全部排入C装置，并被吸收　(2)7.5g　25%　(3)增大

9.(2018·嘉兴)大理石是含杂质的碳酸钙，因具有美丽花纹而被广泛用于建筑物外墙、内壁的贴面和地面铺设。某同学想测出大理石样品中碳酸钙的含量，进行了如下实验和分析。

(1)取一定量的大理石样品置于图甲的发生装置中，用分液漏斗向下滴加盐酸(方程式：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑，杂质不参加反应)，产生的气体用含有碱性物质的吸收装置充分吸收。分液漏斗中所加液体不选用硫酸，理由是____________________________。

(2)反应前，测得图甲中锥形瓶内物质的总质量和吸收装置的总质量都为m克。实验后，根据实验数据绘制了图乙，曲线a、b分别表示锥形瓶内物质的总质量和吸收装置的总质量随反应时间变化的情况。请根据曲线b计算出大理石样品中碳酸钙的质量为________。

(3)请综合分析曲线a、b，计算出实验中所用盐酸的溶质质量分数为________。

(4)计算后，该同学对上述实验进行了反思。他认为分液漏斗中选用的盐酸浓度偏大，会对实验结果造成较大影响，其原因是____________________________________________。

【答案】(1)硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水，它会包裏在大理石表面，使酸溶液不能与大理石接触，从而使反应中止　(2)5g　(3)18.25%

(4)盐酸浓度越大，挥发性越强，挥发出的氯化氢气体被吸收装置吸收，导致二氧化碳测量值偏大，对结果有较大影响。