新人教版九年级化学上册例题精讲：第2单元课题3制取氧气 8页

1 课题 3 制取氧气 答案： (1)高锰酸钾――→加热 锰酸钾＋二氧化锰＋氧气 (2)加热固体 (3)排水法(或向上排空 气法) (4)氯酸钾――→二氧化锰 加热 氯化钾＋氧气 (5)过氧化氢――→二氧化锰水＋氧气 (6)固体＋液体(常温) (7)物理 (8)化学反应速率 (9)质量不变 (10)化学性质 1．实验室加热高锰酸钾制取氧气 (1)实验药品 高锰酸钾(暗紫色固体，俗称灰锰氧或 PP 粉)。 (2)反应原理 高锰酸钾――→加热 锰酸钾＋二氧化锰＋氧气。 (3)发生装置 加热法制取氧气，反应物都是固体，反应条件是加热，发生装置如图所示。 谈重点 高锰酸钾制氧气时管口略向下倾斜，管口放一团棉花的原因 (1)试管口应略向下倾斜，防止加热时冷凝水回流到热的试管底部，引起试管炸裂。 (2)用高锰酸钾制取氧气时，试管口部应放一团棉花，以防止加热时高锰酸钾粉末进入 导管，造成堵塞。 (4)收集装置 可根据氧气的密度和溶解性来确定收集装置(如图，A 为排水法，B 为向上排空气法)。 2 (5)实验步骤 实验步骤 操作方法及注意事项 ①检查装置气密性 将导管一端浸入水中，用手紧握试管外壁，若水中 导管口有气泡冒出，松开手一会儿，导管口形成一 段水柱，说明装置不漏气 ②药品装入试管 按固体药品的取用方法，将固体装入试管，平铺在 试管底部。试管口部要塞一团棉花 ③将试 管固定在铁架台上 铁夹夹在试管的中上部，试管口略向下倾斜，防止 冷凝水回流，试管炸裂 ④点燃酒精灯加热 先使酒精灯火焰在试管下方来回移动，让试管均匀 受热，然后对准试管中药品部位处加热 ⑤排水法(或向上排空气 法)收 集氧气 集气瓶内装满水，不留气泡，当导管口产生连续气 泡时才开始收集 ⑥收集完毕，撤出导管 导管不离开水槽，不能熄灭酒精灯 ⑦熄灭酒精灯 撤离导管后才能熄灭酒精灯 “ 检查装置气密性的方法 点技巧 用高锰酸钾制取氧气的步骤记忆口诀 用高锰酸钾或氯酸钾制氧气的实验步骤可简记为“查、装、定、点、收、离、熄”。 (6)检验 将带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，证明该气体是氧气。 (7)验满 用排水法收集到的氧气，无需验满。对用向上排空气法收集到的氧气，验满时，应将带 火星的木条放到集气瓶口部，若木条复燃，证明氧气已充满集气瓶。 辨误区 氧气的验证与验满 验证与验满的操作不同。验证是确定气体是否是氧气；验满是指在知道气体是氧气的前 提下，检验它是否已充满集气瓶。 【例 1】实验室用如图所示装置，通过加热高锰酸钾制取氧气。请你回答下列问题： (1) 实 验 室 用 高 锰 酸 钾 制 取 氧 气 的 化 学 反 应 文 字 表 达 式 是 __________________________。 (2)该装置试管中蓬松的棉花团的作用是________________________________；实验结 束时先将导管移出水面，再熄灭酒精灯的目的是防止________________。 (3)某同学用加热高锰酸钾的方法制取氧气，当实验结束时，发现试管炸裂了，请分析 3 引起试管破裂的三个原因： ①____________________________________________________________ ____________ ； ②________________________________________________________________________； ③________________________________________________________________________。 解析：(1)书写化学反应文字表达式时要正确写出反应物、生成物和反应条件。(2)高锰 酸钾是粉末状物质，加热时反应较快，试管口放一团棉花，目的是防止高锰酸钾粉末被氧气 气 流吹入导气管。实验结束时，要先将导管移出水面，然后再熄灭酒精灯，目的是防止因 试管内压强降低，水槽中的水沿导管倒吸到热试管中，造成试管炸裂。(3)该实验中若操作 不规范，如加热时没有先预热，试管外壁有水，试管触及焰心，试管口没有略向下倾斜，实 验结束时没有先将导管移出水面就熄灭了酒精灯等，都可能引起试管炸裂。 答案：(1)高锰酸钾――→加热 锰酸钾＋二氧化锰＋氧气 (2)防止氧气气流把高锰酸钾小颗粒吹入导管，堵塞导管，或进入水槽，把水染成紫红 色 水倒流回试管，炸裂试管 (3)①没有先将导管从水槽中取出便停止加热，使水倒吸到热试管中 ② 加热时，试管 口没有略朝下倾斜，导致冷凝水倒流到试管底部 ③试管外壁有水，未擦干即加热 ④未预 热 ⑤试管底部触及灯芯加热(答案合理即可) 2．分解过氧化氢溶液制取氧气 (1)分解过氧化氢溶液制取氧气的实验探究 实验操作 实验现象 步骤①中带火星的木条不复燃，试管内无气泡产生；步骤②中 有大量气泡产生；步骤③中带火星的木条复燃 实验结论 在二氧化锰的催化作用下，过氧化氢分解，产生氧气。化学反 应文字表达式： 过氧化氢――→二氧化锰水＋氧气 (2)实验室利用过氧化氢制取氧气 ①根据反应物状态和反应条件选择发生装置。用过氧化氢溶液与二氧化锰混合制取氧 气，过氧化氢溶液是无色液体，二氧化锰是黑色粉末状固体，反应条件是常温，无需加热， 因此发生装置可选用如图中 A 或 B 或 C 装置。 说明：上述三个发生装置中，装置 B、C 与 A 相比，优点是 B、C 便于随时添加过氧化氢 溶液；装置 C 与 B 相比，优点是 C 可通过调节分液漏斗的活塞来控制滴加过氧化氢溶液的量， 从而控制反应速率。 ②根据氧气的溶解性和密度选择收集装置 4 a．由于氧气不易溶于水且不与水发生反应，故欲制取较纯净的氧气时，需采用排水法 收集，如图 A； b．由于氧气的密度比空气的密度大，故欲制取较干燥的氧气时，需采用向上排空气法 收集，如图 B。 谈重点 向上排空气法收集氧气时应注意什么 用向上排空气法收集氧气时，导气管应伸入集气瓶底部，以便于排尽集气瓶中的空气。 ③实验步骤 a．检查装置的气密性。 如图，先在分液漏斗中注入水，盖紧塞子，将导管的末端放入水中，用热毛巾捂住锥形 瓶，看导管口是否有气泡逸出。若有气泡逸出，说明气密性好。 b．向锥形瓶中加入二氧化锰固体。 c．塞好带有长颈漏斗(或分液漏斗)和导管的双孔塞。 d．向分液漏斗中加入过氧化氢溶液。 e．用排水法收集气体。 如果选择长颈漏斗，应注意什么问题？ 长颈漏斗的下端管口一定要伸到液面以下，以防产生的气体从长颈漏斗口逸出。 析规律 排水法、向上排空气法的优缺点 用排水法收集到的氧气较纯净，但不干燥；用向上排空气法收集到的氧气较干燥，但不 纯净。 (3)实验室利用氯酸钾制取氧气 在实验室里还可以通过加热混有二氧化锰的氯酸钾固体制取氧气，除生成氧气外，同时 还有一种叫氯化钾的物质生成。二氧化锰在这一个反应中也是催化剂。 氯酸钾――→二氧化锰 加热 氯化钾＋氧气 【例 2】过氧化氢溶液在二氧化锰的催化下能迅速分解成氧气和水。分液漏斗可以通过 调节活塞控制液体滴加速度。甲、乙两位同学要选用下图所示装置，用过氧化氢溶液和二氧 化锰制取氧气，试回答下列问题： (1)分液漏斗中应放入的物质是________，锥形瓶中应放入的物质是________。反应文 字表达式是____________________________。 (2)甲、乙两位同学在制取氧气时，都选择 A 装置作为气体的发生装置，但他们收集气 5 体的装置不同，实验后对比知道，甲收集的气体纯度比乙高，则甲选择________装置收集氧 气，乙选择________装置收集氧气。(填字母) (3)甲同学选择该装置收集氧气的依据是 ________________________________________________________________________。 (4)乙同学选择该装置收集氧气的 依据是 ________________________________________________________________________。 (5)装置 A 中反应剧烈，据此提出实验安全注意事项是________(填序号)。 A．控制液体的滴加速度 B．用体积小的锥形瓶 C．加热反应物 解析：液体由分液漏斗加入，固体由锥形瓶口部加入。由于氧气不易溶于水，可用排水 法收集，且用排水法收集到的氧气不含空气，较纯净；由于氧气的密度比空气大，可用向上 排空气法收集氧气，但用排空气法收集的氧气不如排水法收集到的氧气纯净。A 中通过调节 分液漏斗的活塞，可控制过氧化氢溶液的滴加速度，从而控制反应速率，得 到平稳的氧气 流。 答案：(1)过氧化氢溶液 二氧化锰 过氧化氢――→二氧化锰水＋氧气 (2)D B (3)氧气不易溶于水 (4)氧气的密度比空气的密度大 (5)A 3．催化剂及催化作用 (1)概念 概念 描述 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 量和化学性质在化学反应前后都没有发生变化的物质叫做催 化剂(又叫触媒) 催化作用 催化剂在化学反应中所起的作用 (2)特点 催化剂概念的要点可概括为“一变”“两不变”。 ①“一变”是指催化剂能改变其他物质的化学反应速率。这里的“改变”包括加快和减 慢，也就是说，有时用催化剂是为了加快反应速率，有时是为了减慢反应速率。 ②“两不变”是指催化剂的质量和化学性质在化学反应前后没有改变。 辨误区 正确理解催化剂概念应注意什么 ①催化剂不一定都加快反应速率。有些加快反应速率，有些减慢反应速率。 ②催化剂的化学性质不变，并不意味着物理性质不变。 ③催化剂是针对某具体反应而言，有选择性。 ④没有催化剂，并不意味着反应不能发生。 ⑤同一反应的催化剂可能有多种。如硫酸铜溶液、二氧化锰都是过氧化氢分解的催化剂。 【例 3】下列有关催化剂的叙述不正确的是( ) A．催化剂在化学变化中起催化作用 B．催化剂只能加快化学反应速率 C．催化剂在化学反应前后质量和化学性质不变 D．用过氧化氢制氧气可用二氧化锰作催化剂 解析： A √ 催化剂对化学变化起催化作用 B × 催化剂可能加快也可能减慢化学反应速率，但质量和 化学性质不变C √ D √ 二氧化锰能加快过氧化氢的分解 答案：B 6 4．氧气的工业制法 (1)原料：空气(空气中约含有 21%的氧气，是制取氧气廉价易得的原料)。 (2)原理：液态空气中的氮气与氧气的沸点不同。氮气的沸点低于氧气，加热时先汽化 出氮气。 (3)过程：分离液态空气，其过程简单表示如下： 空气――→多次压缩 降温 液态空气――→低温蒸发 －196 ℃ (4)贮存：贮存在蓝色钢瓶中。 分离液态空气制氧气是分解反应吗？ 不是。因为操作前后，没有新物质生成，属于物理变化，不属于分解反应。 析规律 工业生产气体需考虑的因素 工业生产需考虑原料是否易得、价格是否便宜、成本是否低廉、能否用于大量生产及对 环境的影响等因素。 【例 4】下列变化中不属于化学变化的是( ) A．加热高锰酸钾制氧气 B．氧气使带火星的木条复燃 C．工业上用分离空气法制氧气 D．过氧化氢和二氧化锰混合 解析：化学变化产生了新物质。高锰酸钾不含氧气，加热后产生氧气；氧气使带火星的 木条复燃时产生二氧化碳等；过氧化氢和二氧化锰混合产生氧气，故 A、B、D 都发生了化学 变化。工业上因分离空气法制氧气，没产生新物质，不属于化学变化。 答案：C 5．分解反应 (1)概念：由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应，叫做分解反应。 (2)特点：“一变多”，表达式为 X―→A＋B＋…… (3)判断：判断分解反应的依据是看反应物、生成物的种数。反应物是一种的一般是分 解反应；反应物不是一种的，一定不是分解反应。 【例 5】下列反应中，属于分解反应的是( ) A．酒精＋氧气――→点燃 二氧化碳＋水 B．红磷＋氧气――→点燃 五氧化二磷 C．氧化汞――→加热 汞＋氧气 D．乙炔＋氧气――→点燃 二氧化碳＋水 解析：分解反应的特征是“一变多”，反应物只有一种。A、B、D 的反应物都是两种； C 的反应物是一种，符合“一变多”特征。 答案：C 6．化合反应与分解反应的比较 类型 分解 反应 化合反应 定义 由一种反应物生成两种或两种以 上物质的反应 由两种或两种以上物质生成一种 物质的反应 表达式 X―→A＋B＋… A＋B＋…―→X 反应物 一种 两种或两种以上 生成物 两种或两种以上 一种 特点 一变多 多变一 举例 过氧化氢 ――→二氧化锰水＋氧气 镁＋氧气――→点燃 氧化镁 谈重点 化合反应与分解反应 ①化合反应、分解反应都属于化学反应的基本类型。②判断化合反应、分解反应的依据 7 是反应物、生成物种数。生成物是一种的一般属于化合反应；反应物是一种的反应一般属于 分解反应。 7．加热高锰酸钾制取氧气实验的操作要点 操作要点 原因 固定试管时试管口应略向下倾斜 防止加热时冷凝水倒流，试管炸裂 试管内的导管不宜太长 过长不利于排净空气，且不利于气体导出 试管口部放一团棉花 防止加热时高锰酸钾粉末吹入导管 当导管口连续均匀地冒出气泡时再收集 反应刚开始，冒出的气泡是空气 收集氧气时，导管应伸入集气瓶底部 便于排净空气，收集到较纯净的氧气 实验结束后，先从水槽中移走导管，后熄灭酒 精灯 防止水槽中的水倒吸到热的试管中，导致试 管炸裂 【例 6—1】下列反应有一种与其他三种反应类型不同，它是( ) A．铜＋氧气＋二氧化碳＋水―→碱式碳酸铜 B．二氧化碳＋水―→碳酸 C．高锰酸钾加热――→加热 锰酸钾＋二氧化锰＋氧气 D．碳＋氧气――→点燃 二氧化碳 解析：根据反应物、生成物的种数可迅速作出判断。反应物是 一种，生成物是多种的 一定属于分解反应；反应物是多种，生成物是一种的一定属于化合反应。A 由四种物质生成 一种物质，属于化合反应；B 由两种物质生成一种物质，属于化合反应；C 由一种物质生成 三种物质，属于分解反应；D 由两种物质生成一种物质，属于化合反应。显然 A、B、D 的反 应类型相同，选 C。 答案：C 【例 6—2】下列反应中，既不属于分解反应，又不属于化合反应的是( ) A．氯酸钾――→二氧化锰 加热 氯化钾＋氧气 B．铁＋氧气――→点燃 四氧化三铁 C．碳酸钙――→高温 氧化钙＋二氧化碳 D．乙炔＋氧气――→点燃 二氧化碳＋水 解析：化合反应的特点是“多变一”，分解反应的特点是“一变多”。A、C 为“一变 多”，属于分解反应；B 为“多变一”，属于化合反应；D 既不是“多变一”又不是“一变 多”，故 D 既不是化合反应，又不是分解反应。 答案：D 【例 7—1】下列实验室制取氧气的操作不正确的是( ) A．装药品前检查装置的气密性 B．导管口开始有气泡冒出时，不宜立即收集气体 C．停止加热时，应先把导管移出水面，然后再熄灭酒精灯 D．收集满氧气的集气瓶从水槽中取出后倒放在桌面上 解析： A √ 在有气体产生或参与反应的实验装置中，通常先检查装置的气密性， 防止漏气 B √ 反应开始时冒出的气体是空气，气泡均匀冒出后才能收集到较纯净的 氧气 C √ 先熄灭酒精灯会使水倒流引起试管炸裂 D × 氧气的密度大于空气，故收集满氧气后，集气瓶应该正放在桌面上 答案：D 【例 7—2】小倩用加热高锰酸钾制取氧气并用 排水法收集氧气时，发现水槽内的水变 成了 红色，请你帮她分析，产生这一现象的原因是( ) A．试管口略向下倾斜续表 B．用酒精灯的外焰加热 8 C．试管口未放一团棉花 D．没有进行均匀加热 解析：高锰酸钾是粉末状固体，若试管口不放棉花，很容易被吹入导管，从而进入水槽， 使水槽内的水变红。 答案：C 8．实验室制取气体时对实验装置的选择 实验装置分为发生装置和收集装置，选择实验装置应综合考虑多种因素。 (1)发生装置的选择决定于反应物的状态和反应的条件。 例如，用高锰酸钾或氯酸钾制氧气时反应物都是固体，都需要加热，故应用相同装置 ——“固(或固＋固)加热型”。用过氧化氢制氧气时，过氧化氢是液体且不需加热，发生装 置与上述装置不同，应用“固＋液常温型”。 (2)收集装置的选择决定于被收集气体的密度和溶解性。 不易溶于水(或难溶于水)且不与水发生反应的气体，可用排水法收集；气体的密度跟空 气的密度接近且难溶于水的气体，一般采用排水法收集。 不与空气发生反应且密度比空气大的气体，可用向上排空气法收集； 不与空气发生反应且密度比空气小的气体，可用向下排空气法收集。 【例 8】(实验综合题)实验室中，利用下列装置可以制取一些气体，请回答下列问题： (1)写出带标号的仪器的名称：①______， ____________________________________ ____。 (2)向气体发生装置内加入药品前，应该进行的操作是 ______________________________ ________________________________________________________________________。 (3)实验室若用高锰酸钾制取氧气，选择的发生装置是________，文字表达式为 ________________________________________________________________________。 (4)乙炔又称电石气，是一种无色、无味、密度比空气略小，不溶于水的气体。实验室 用电石(固体)与水反应制取乙炔。你认为制取乙炔应选择的发生装置是________，收集装置 是____________。 解析：本题综合考查了实验室制取氧气的仪器、步骤、装置的选取、原理。在气体的制 取中一定要检查装置的气密性，防止装置漏气。(3)实验室用高锰酸钾制取氧气，高锰酸钾 是固体，且反应需要加热，故应选 择 A 装置。(4)用电石和水制取乙炔气体，是固体和液体 之间的反应，且反应不需要加热，故选用发生装置 B。生成物乙炔密度比空气略小，不能选 用排空气法收集；由于不溶于水，可选用收集装置 E。 答案：(1)铁架台 集气瓶 (2)检查装置的气密性 (3)A 高锰酸钾――→加热 锰酸钾＋二氧化锰＋氧气 (4)B E