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第3節 用分解反應制取氧氣
華師大版九年級上冊
空氣中含有氧氣和氮氣等物質，由于液態氧（沸點約－183℃）和氮（沸點約－196℃）的沸點是不同的，在工業中，人們用空氣冷凍分離法分離空氣中的氧氣和氮氣。
先壓縮空氣除去水蒸氣（變成冰）、二氧化碳（變成干冰）等，再冷卻液化；然后利用液態氧和氮的沸點不同，逐漸升溫，使氮先汽化出來，余下的是液態氧。
分離空氣獲得氧氣的方法屬于物理變化。
但液化空氣需要很大的壓強和很低的溫度，這在一般實驗室中是難以實現的。
在實驗室中，人們用分解某些含氧量高、易分解的物質，如氯酸鉀（KClO3）、高錳酸鉀（KMnO4）、過氧化氫（H2O2）等來制取氧氣。
純過氧化氫是淡藍色的黏稠液體，可以任意比例與水混溶，是一種強氧化劑。其水溶液俗稱雙氧水，為無色透明液體，適用于消毒。能緩慢分解成水和氧氣，因分解速度極其慢，故可以加入催化劑——二氧化錳來加快分解速度。
一、實驗室制取氧氣
過 氧 化 氫 溶 液
（1）取第一支潔凈的試管，加入少量過氧化氫溶液，你觀察到的現象是 ；
無明顯現象
（2）取第二支潔凈的試管，先加入少量二氧化錳（MnO2）粉末，再加入少量過氧化氫溶液，你觀察到的現象是 ；
迅速產生大量氣泡
（3）取第三支潔凈的試管，先加入一小塊豬肝，再加入少量過氧化氫溶液，你觀察到的現象是 。
迅速產生大量氣泡
再伸入帶火星的木條，可以觀察到 。
實驗現象
選用藥品 產生氣體速率 能否使帶火星的木條復燃
1 過氧化氫 慢 否
2 過氧化氫和二氧化錳 快 能
3 過氧化氫和豬肝 快 能
推測從第二和第三支試管中放出的氣體可能是 ，二氧化錳和豬肝的作用是 ；
比較上述三種方法，其中最適合于實驗室制取氧氣的方法是 。
氧氣
催化作用
二氧化錳催化過氧化氫分解
最適合實驗室制取氧氣的方法是用過氧化氫和二氧化錳
獲得結論
實驗室常用二氧化錳而不用豬肝作催化劑的原因： 。 ；
豬肝不易保存，且活性受到溫度等因素的影響
實驗室制取氧氣裝置
發生裝置
收集裝置
分液漏斗
實驗步驟
1.裝配實驗裝置，在錐形瓶中加入少量黑色的二氧化錳粉末，塞緊瓶塞并進行氣密性檢查。
常用實驗裝置的氣密性檢查方法：
用手捂住試管；若導管口產生氣泡，且冷卻后，水進入導管形成一端水柱，則氣密性良好。
向內推活塞；若長頸漏斗內液面上升，則氣密性良好。
夾緊彈簧夾，向漏斗內倒水；若長頸漏斗內液面不下降，則氣密性良好。
夾緊彈簧夾，上下移動左側玻璃管，若兩邊液面出現一定的高度差，且液面高度差保持不變，則氣密性良好。
實驗步驟
2.把集氣瓶裝滿水，蓋上玻片，倒置在水槽中，取走玻片，將導氣管口放在瓶口下。
3.將分液漏斗中的過氧化氫水溶液緩緩地滴入錐形瓶中，用排水法收集所產生的氣體。
收集氧氣的方法除了排水法，還可采用什么方法？
還可用向上排空氣法收集氧氣，因為氧氣密度比空氣大，且無污染，也不與空氣中其他成分反應。
收集氣體的方法
排空氣集氣法
排水集氣法適用于收集難溶于水或微溶于水的氣體。
排水集氣法
向上排空氣法：適用于收集密度比空氣大的無毒氣體。
向下排空氣法：適用于收集密度比空氣小的無毒氣體。
若改用下列兩種裝置來收集氧氣，其中裝置1是排空氣法收集氧氣，裝置2是排水法收集氧氣。請問氧氣應該從哪個導管進入瓶中？若收集氫氣呢？
若用裝置1排空氣法收集氧氣，則氧氣該從a管進入瓶中。原因：氧氣的密度大于空氣，氧氣進入瓶中，則氧氣在下空氣在上，要順利排出空氣，空氣須從短管（管口靠上）處排出。
若用裝置2排水法收集氧氣，則氧氣該從d管進入瓶中。
原因：氧氣難溶于水，氧氣進入瓶中，則氧氣在上水在下，要順利排出水，水須從長管（管口靠下）處排出。
排水法：
優點：收集到的氣體較更為純凈，且容易觀察氣體是否收集滿。
缺點：氣體比較潮濕。
試分析收集氧氣時，采用排水法或向上排空氣法的優、缺點。
向上排空氣法：
優點：操作簡單，收集到的氣體較干燥。
缺點：氣體的純度不高，且需要檢驗才能判斷氣體是否收集滿。
4.當集氣瓶中水全部被氣體排出后，用玻片蓋住瓶口后倒置放在桌上。將帶火星的木條伸入瓶中，觀察。
觀察到帶火星的木條復燃——產生了氧氣
如何證明瓶中氧氣是滿的？
將帶火星的木條放在集氣瓶口，若木條復燃，證明氧氣已滿。
實驗步驟
小資料
1.將反應后的二氧化錳過濾、干燥、稱量，發現二氧化錳的質量不發生改變。
2.將稱量后的二氧化錳再次放入過氧化氫溶液中，發現有大量氣泡冒出，該氣泡能使帶火星的木條復燃。
3.分別收集加二氧化錳與不加二氧化錳產生的氧氣，發現質量相等。
二氧化錳加快了過氧化氫的反應速率，本身的質量和化學性質在反應前后保持不變。
催化劑在改變化學反應速率過程中所起的作用，稱為催化作用。
有些反應不需要催化劑，有些反應需要用到催化劑；
催化劑的種類很多，不同的反應可能需要不同的催化劑。
催化劑：改變（加快或減慢）化學反應的反應速率，而其自身的組成、化學性質和質量不會發生改變的物質。
練習.
下列對催化劑描述正確的是（ ）
A.任何化學反應都需要催化劑
B.催化劑在反應前后本身的質量發生了變化
C.只有分解反應才需要催化劑
D.某些化學反應可以有多種催化劑
D
1.如果在裝置中，不用分液漏斗，改用單孔塞和玻璃導管導出氣體，是否仍可用于制取和收集氧氣？但存在什么不足？
問題討論
答：仍可以用于制取和收集氧氣，不足的是不能控制參與反應的過氧化氫的用量,也不能控制反應的停止和繼續進行。
2.當氣泡連續均勻地放出時，再把導管口伸入盛滿水的集氣瓶里，收集氣體。為什么剛產生氣泡時，不能馬上收集？
答：因為剛有氣泡冒出時，有一部分是空氣，這樣收集起來的氧氣是不純的。
3.如果利用固體氯酸鉀分解制取氧氣，使用的實驗裝置是否與右圖相同？ 請你和同學、老師一起討論，并設計分解氯酸鉀的實驗裝置。
問題討論
加熱分解氯酸鉀制取氧氣的化學方程式：
2KClO 2KCl+3O
催化劑
在利用固體氯酸鉀分解制取氧氣之裝置中
4. 固定試管時，為什么試管口要略低于試管底部？
5.實驗結束時應先將導管移出水面，還是先停止加熱，為什么？
問題討論
答：先將導管移出水面，后停止加熱，否則水將沿導管倒流回熱的試管底部，炸裂試管。
答：防止冷凝水回流到熱的試管底部，炸裂試管。
加熱高錳酸鉀制取氧氣
說明：
（1）高錳酸鉀制氧氣時，試管口加一小團棉花，以防止其劇烈反應時，粉末沖出導管口堵塞導管而發生意外；
（2）試管口應略向下傾斜，以防止冷凝水倒流，引起試管破裂；
（3）制取氣體結束時，先將導管移出水面，再停止加熱。
加熱高錳酸鉀制取氧氣
反應的化學方程式：
2KMnO4 K2MnO4+MnO2 +O
1、雙氧水、氯酸鉀、高錳酸鉀制氧氣，這3種方法中，哪種方法最適合實驗室采用？
雙氧水在二氧化錳催化下分解的方法最適合實驗室制取氧氣。
理由：
操作方便、節能（不用加熱）、環保無污染、安全等
課堂練習
2、過氧化氫溶液俗稱　 ,通常是　 色的液體,用它制氧氣的化學方程式為 　 。
在這個反應中,二氧化錳是催化劑,能改變反應速率,但在反應前后催化劑本身的 和　 不變。
質量 化學性質
無
2H2O2 2H2O+O2↑
MnO2
雙氧水
3、實驗室用二氧化錳作催化劑分解過氧化氫制取氧氣的實驗中,下列操作或說法錯誤的是(　 　)
A.實驗前必須檢查裝置的氣密性
B.集氣瓶在收集氧氣前要裝滿水,然后倒置在水槽中
C.本實驗不需要加熱
D.收集滿氧氣后集氣瓶應倒置于桌面上
D
4、實驗室可通過加熱氯酸鉀固體制取氧氣，下列實驗操作正確的是（　　）
A．組裝好裝置后，檢查裝置氣密性
B．實驗結束時，先移走酒精燈再從水槽移出導管
C．水槽中有氣泡冒出時，立即收集氣體
D．加入藥品后，直接將酒精燈火焰對準藥品加熱
A
5.下列制取氣體的方案：①過氧化氫溶液和二氧化錳制取氧氣②大理石和稀鹽酸制取二氧化碳③分解高錳酸鉀制取氧氣。可采用下圖所示裝置進行的是（ ）
A. ① B. ①②
C. ②③ D. ①②③
A
6.實驗室制取氧氣，既可采用分解過氧化氫的方法，也可以采用分解氯酸鉀的方法，這兩種方法的共同點是（ ）
A.反應都不需要加熱
B.所需儀器相同
C.均可用二氧化錳作催化劑
D. 都利用氧化物分解
C
7、現有兩包等質量的固體,其中a是純凈的氯酸鉀,b是氯酸鉀和少量二氧化錳的混合物,分別在酒精燈上加熱來制氧氣,當完全反應后,能正確表示a、b放出氧氣的質量(縱坐標)與加熱時間(橫坐標)關系的圖像是(　　)
C
8、15%的H2O2溶液在二氧化錳催化作用下會劇烈反應產生O2。實驗室欲利用15%的H2O2溶液制取O2，則下列裝置中，儀器選擇和藥品放置最合理的是（ 　　）
D

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