資源簡介

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第三章 維持生命之氣——氧氣
3.2
制取氧氣
逐點
導講練
課堂小結
作業提升
學習目標
課時講解
1
課時流程
2
實驗室制取氧氣
催化劑
工業制氧氣
分解反應
課時導入
潛水員在潛水時總是在身后背著一個氧氣瓶。你知道氧氣瓶中的氧氣是怎樣制取的嗎？
感悟新知
知識點
1
1. 連接儀器裝置
知1－講
要點提示
儀器連接時一般遵循的規律有：
1.把儀器需要連接的一端用水潤。
2.將右手的儀器插入或轉進左手的儀器，“右動左不動”。
3.玻璃導管連接橡皮塞時，需轉入，而不能壓或擠入，以免折斷導管。
連接儀器及檢查裝置的氣密性
感悟新知
（1）使用儀器用品：膠皮管、橡皮塞、
玻璃導管、試管等。
（2）操作：關鍵掌握兩個字——“潤、轉”，即先將管口用水潤濕，導管轉動插入。注意往容器口塞橡皮塞時切不可把容器放在桌上再使勁塞進橡皮塞，這樣操作很容易將容器損壞。
知1－講
感悟新知
2. 檢查裝置氣密性
（1）只有一個出口時：利用氣體熱脹冷縮的原理。在安裝好裝置后，將導管一端浸入水中，雙手緊握試管外壁，若導管口有氣泡冒出，放手后導管內形成一段水柱，則說明裝置氣密性良好（如圖2A）。
知1－講
感悟新知
（2）有兩個出口時（如圖B-1）：①設法堵住其中一個，可利用注水法檢查。即用彈簧夾夾緊膠皮管，通過長頸漏斗向裝置內加水，觀察到試管內和長頸漏斗內有液面差，且一段時間內液面差保持不變，說明裝置氣密性良好；②利用抽氣法：即在導管口添加一注射器，拉動注射器活塞，觀察到長頸漏斗下端管口產生大量氣泡（圖B-2），推動注射器活塞，則觀察到長頸漏斗內液面上升（圖B-3），說明裝置氣密性良好。
知1－講
感悟新知
知1－講
感悟新知
奇思妙想
用手握法檢查氣密性是利用氣體受熱膨脹的原理，同理還可以用酒精燈微熱或用熱水浴的方法來檢查氣密性。
知1－講
知1－練
感悟新知
[改編·蘇州，雙選題] 下列有關加熱高錳酸鉀制取氧氣的實驗操作正確的是（ ）
B、D
例1
考向 儀器的連接與裝置氣密性檢查方法
感悟新知
解題秘方：檢查裝置氣密性常采用“手握法”：把導管的一端浸沒在水里，雙手緊貼試管外壁，若導管口有氣泡冒出，則說明裝置不漏氣；連接儀器時，正確的操作能達到安全、省力、儀器完好的效果，因此要注意“潤” “轉”“插”，合理操作，切忌壓破容器，折斷導管。
知1－練
感悟新知
知1－練
知識拓展
造成裝置氣密性不好的原因有很多，如：
1.儀器破損，膠皮管老化等。
2.連接不緊密，橡皮塞沒有塞緊等。
3.裝置本身不是密閉體系(如長頸漏斗下端管口在液面以上)。
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知識點
2
1. 概念
在化學反應里能改變其他物質的化學反應速率，而本身的質量和化學性質在反應前后沒有發生變化的物質叫做催化劑（又叫觸媒）。
催化劑在化學反應中所起的作用叫做催化作用。
催化劑和催化作用
知2－講
物理性質可能改變
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2. 特點：可概括為“一變兩不變”。
（1）“一變”是指催化劑能改變其他物質的化學反應速率，這里的“改變”包括加快和減慢。
（2）“兩不變”是指催化劑的質量和化學性質在化學反應前后沒有發生改變。
注意：催化劑的化學性質在化學反應前后沒有改變，但物理性質可能改變。催化劑在該反應中可反復使用。
知2－講
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3. 證明某物質是催化劑的方法
若需證明物質A 是某反應的催化劑，可按以下思路進行實驗設計：
（1）稱量、記錄反應前A 的質量m1；
（2）設計對照實驗證明A 能改變該反應的反應速率；
（3）反應后分離出A，并稱量、記錄其質量m2；
（4）再取原反應物與A 混合，觀察反應速率。
知2－講
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若m1=m2，且A 能持續改變該反應的速率，即“能改變反應速率，質量和化學性質在反應前后不變”，則為催化劑，能持續改變反應速率或化學反應前后質量不變的物質不一定是該反應的催化劑，必須同時具備兩個條件的才是該反應的催化劑。
知2－講
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易錯提醒
1.催化劑能改變其他物質的化學反應速率，但并不一定是加快其化學反應速率。
2.催化劑只能改變化學反應速率，不能改變生成物的質量。
3.催化劑是針對具體的反應而言的，如二氧化錳在過氧化氫分解制氧氣的反應中作催化劑，但在加熱高錳酸鉀制氧氣的反應中卻是一種生成物。
4 . 同一個反應，可以用不同的催化劑，
知2－講
知2－練
感悟新知
[中考·東莞] 實驗室用過氧化氫溶液制氧氣的實驗中，應加入少量二氧化錳。下列說法中正確的是（　?。?br/>A. 只有二氧化錳能作過氧化氫分解的催化劑
B. 二氧化錳只能作過氧化氫分解的催化劑
C. 加入二氧化錳可以增加過氧化氫分解產生氧氣的質量
D. 二氧化錳能加快過氧化氫分解
D
例2
考向 理解催化劑的概念
感悟新知
解題秘方：緊扣催化劑的特點“一變兩不變”來判斷。
導引：過氧化氫分解的催化劑不一定就是二氧化錳，其他的物質也可以作催化劑，如硫酸銅、氯化鐵也能作過氧化氫分解的催化劑，A 錯誤；二氧化錳也可以作其他反應的催化劑，如氯酸鉀分解制取氧氣，B 錯誤；催化劑只能改變化學反應速率，不能改變生成物的質量，C 錯誤；用過氧化氫制氧氣的實驗中可用二氧化錳作催化劑，二氧化錳能加快過氧化氫分解的速率，D 正確。
知2－練
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學法點撥
學習催化劑概念時，要學會抓“關鍵詞”，如“改變”“反應前后”“質量和化學性質不變”，不能偷換概念，變成“加快”“反應中”“質量和性質”，隨意改變其內涵和外延。
知2－練
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知識點
3
1. 反應原理 過氧化氫 水+ 氧氣
2. 制取裝置
（1） 發生裝置：因過氧化氫是在常溫下、二氧化錳作催化劑的條件下分解產生氧氣的，故發生裝置選擇固液常溫接觸型制氣裝置，如圖3 所示：
實驗室用過氧化氫和二氧化錳混合制取氧氣
知3－講
二氧化錳
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注意：B 裝置可隨時添加液體，注意長頸漏斗
下端管口應伸入液面以下，防止產生的氣體從長頸漏斗口逸出；若將長頸漏斗換成能控制液體流速的分液漏斗，則可控制反應的速率。
（2） 收集裝置：氧氣不易溶于水，可用排水法收集；氧氣密度大于空氣，也可采用
向上排空氣法收集（如圖4）
知3－講
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3. 操作步驟
①連接裝置，檢查裝置氣密性；②裝藥品；③收集氣體。
4. 檢驗和驗滿
（1） 檢驗：將一根帶火星的木條伸入集氣瓶中，如果木條復燃，則說明是氧氣。
（2） 驗滿：用排水法收集氣體，若觀察到集氣瓶口有較大氣泡冒出，則說明氧氣已收集滿；若用向上排空氣法收集，則將一根帶火星的木條放在集氣瓶口，若木條復燃，則說明氧氣已收集滿。
知3－講
感悟新知
方法點撥
1.用排空氣法收集氣體時，常用直角長導管，導管伸入到接近集氣瓶底部，以排盡瓶中的空氣，收集到較純凈的氣體。
2.用排水法收集氣體時，用短的彎導管，放在集氣瓶口，便于實驗操作和水的排出，集氣瓶中的水一定要裝滿，不能留有氣泡。
知3－講
知3－練
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[中考·濱州] 如圖是實驗室制取、干燥氧氣的部分實驗操作，其中錯誤的是（　?。ㄌ崾荆簼饬蛩崮苡糜诟稍镅鯕猓?br/>D
例3
考向 用過氧化氫制取氧氣的方法
感悟新知
導引：本題可采用實驗復現法解答。選擇過氧化氫溶液和二氧化錳制取氧氣，利用固液不加熱裝置，A 正確；利用濃硫酸干燥氧氣，從長導管口進氣，短導管口出氣，B 正確；氧氣密度比空氣大，利用向上排空氣法收集，C正確；檢驗氧氣是否集滿時，應將帶火星的木條置于集氣瓶口，D 錯誤。
知3－練
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技巧點撥
1.氧氣驗滿時，一定要將帶火星的木條放在集氣瓶口，檢驗氧氣時帶火星的木條伸入集氣瓶中。
2. 選擇收集裝置時，首先根據氣體的性質選擇合適的收集方法，如密度比空氣大且不與空氣中各成分反應，可選用向上排空氣法收集，然后辨別裝置的正誤，如用排空氣法收集時，導管應伸入到接近集氣瓶底部。
知3－練
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知識點
4
1. 反應原理
（1）高錳酸鉀 錳酸鉀+ 二氧化錳+ 氧氣
（2）氯酸鉀 氯化鉀+ 氧氣
知4－講
實驗室用加熱固體法制氧氣
加熱
二氧化錳
加熱
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2. 儀器裝置
（1）儀器及用品：鐵架臺、試管、酒精燈、水槽、集氣瓶、玻璃片、單孔橡皮塞、導管、
藥匙、火柴、棉花、木條等。
（2）裝置：
①發生裝置：該反應屬于加熱固態物質
制取氣體的反應，發生裝置如圖5 所示：
②收集裝置：可用排水法或向上排空氣法收集。
知4－講
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3. 實驗步驟
（1）檢查裝置氣密性（同知識點1 中裝置A 的檢查方法）。
（2）將高錳酸鉀裝入試管中，在試管口放一團棉花后塞緊橡皮塞；
（3）將裝置固定在鐵架臺上（實驗室安裝儀器的步驟一般為先下后上，先左后右）；
（4）點燃酒精燈加熱；
知4－講
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（5）收集氣體；
（6）將導管移出水面；
（7）熄滅酒精燈（防止因熄滅酒精燈引起試管內溫度降低，氣壓驟然減小，水槽中的水進入試管，使熱的試管炸裂）。
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特別提醒
1. 實驗時應注意：
( 1 ) 先檢查裝置氣密性，后裝藥品；
( 2 )先預熱后集中加熱；
( 3 ) 先從水槽中取出導管，后熄滅酒精燈，防止水槽中的水倒流，試管炸裂。
2.用排水法收集氣體時注意兩次觀察好氣泡。導管口氣泡連續均勻放出時，開始收集；集氣瓶口有較大氣泡冒出時，氣體收集滿，停止收集。
知4－講
知4－練
感悟新知
現有下列制取氧氣的方法，你認為可用于實驗室制取的是( )
①高錳酸鉀 錳酸鉀+ 二氧化錳+ 氧氣
②氧化汞 汞+ 氧氣
③過氧化氫 水+ 氧氣
④氯酸鉀 氯化鉀+ 氧氣
⑤二氧化碳+ 水 葡萄糖+ 氧氣
A. ①②③ B. ③④⑤ C. ①③④ D. ②③⑤
C
例4
考向 用固體制取氧氣的方法
題型1 實驗室制取氧氣反應物的選擇
加熱
加熱
二氧化錳
二氧化錳
光
加熱
葉綠體
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導引：實驗室可以用高錳酸鉀、過氧化氫溶液（二氧化錳作催化劑）、氯酸鉀和二氧化錳的混合物分別在一定的條件下制取氧氣；②中生成的汞是一種易揮發的有毒物質，實驗室不宜選用；⑤中雖然反應物廉價易得，但該反應進行緩慢，條件復雜，且反應物中含有二氧化碳氣體，制得的氣體不純凈，也不適用于實驗室制取氣體。故①③④適合實驗室制取氧氣。
知4－練
感悟新知
教你一招：比較實驗室制取氧氣的三種原理，從安全、環保、節能、操作簡便等方面考慮，最佳方案應是用過氧化氫分解產生氧氣。該反應只需加催化劑就可在常溫條件下進行，操作簡便，節約能源，生成物為水和氧氣，無污染。
知4－練
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方法規律
實驗室制取氣體時，應考慮以下因素：
1.反應條件：一般在常溫或加熱條件下進行。
2.制取成本：宜選用廉價易得的反應物。
3.制取氣體的純度：實驗室制取的氣體要求純度較高，因此選擇藥品時，要求反應物中不宜有氣體，生成物中只能有一種氣體。
4.對環境的影響：以無污染為宜。
5.操作簡便：如常溫下進行的反應比加熱條件下進行的反應操作更簡便。
知4－練
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[中考·江西] 下列加熱高錳酸鉀制取氧氣的部分操作示意圖中，正確的是（ ）
A
例5
題型2 制取氧氣的操作注意事項
感悟新知
解題秘方：解答此類題目應采用標準對照法，即對照規范的實驗操作，找出圖示中的錯誤之處。
導引：剛加熱時排出的氣體很大一部分是試管和導管中的空氣，故加熱后不能立即收集氣體，應等氣泡連續均勻冒出時再開始收集，故B 錯；收集滿氧氣后應在水槽中蓋好玻璃片，再移出水面，故C 錯；實驗結束時應先將導管從水槽中取出，再熄滅酒精燈，防止水倒吸引起試管炸裂，故D 錯。
知4－練
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誤區警示
制取氧氣操作中的常見錯誤:
1.不檢查氣密性，直接裝藥品；
2.加熱時，不預熱直接固定加熱；
3.導管口一有氣泡產生就開始收集氣體；
4.實驗結束時，先熄滅酒精燈，后將導管移出液面；
5. 熱的試管未冷卻就清洗。
知4－練
知4－練
感悟新知
[改編· 金華] 實驗室提供H2O2 溶液、MnO2、KClO3 和KMnO4 四種藥品及如圖6 所示裝置。
例6
題型3 用固體制取氧氣的裝置選擇及操作步驟
知4－練
感悟新知
（1）根據提供的藥品，寫出一種實驗室制取O2 的文字表達式 ________________________________________________________________________________________________；
過氧化氫 水+ 氧氣
（或氯酸鉀 氯化鉀+ 氧氣）
二氧化錳
二氧化錳
加熱
知4－練
感悟新知
（2）從環保、節能、簡便等角度考慮，應選擇的發生裝置為__________；
A
知4－練
感悟新知
（3）選擇裝置B 和C 制取氧氣的主要步驟有：①將導氣管移出水槽；②加熱；③裝藥品；④收集；⑤熄滅酒精燈；⑥檢查裝置氣密性。正確的操作順序為 _____________________。
⑥③②④①⑤
感悟新知
導引：（1）根據反應物、生成物和反應條件書寫文字表達式；（2）根據反應的條件、反應物的狀態及特定要求選擇發生裝置；（3）選擇裝置B 和C 制取氧氣的主要步驟有：⑥檢查裝置氣密性；③裝藥品；②加熱；④收集；①將導氣管移出水槽；⑤熄滅酒精燈。
知4－練
感悟新知
知4－練
活學巧記
氣體的制取裝置的選擇與反應物的狀態和反應條件有關；氣體的收集裝置的選擇與氣體的密度和溶解性有關。
“固-液反應，不需加熱”制取氣體的常見裝置如圖7 所示；
“固-固反應，需加熱”制取氣體的常見裝置如圖8所示。
感悟新知
知識點
5
1. 概念：由一種反應物生成兩種或兩種以上其他物質的反應，叫做分解反應。
2. 特點：“一變多”。
3. 化合反應和分解反應的比較
分解反應
知5－講
感悟新知
知5－講
分解反應 化合反應
概念 由一種反應物生成兩種或兩種以上其他物質的反應，叫做分解反應 由兩種或兩種以上的物質生成另一種物質的反應，叫做化合反應
特點 “一變多” “多變一”
表達式 AB →A+B A+B→ AB
聯系 兩者都是化學反應的基本反應類型 感悟新知
方法點撥
判斷某反應是否是分解反應，首先判斷是不是化學變化，再觀察是否符合“一種反應物，多種生成物”的特點。若兩點都符合則為分解反應，將一種混合物分離成多種純凈物的物理變化，不是分解反應。
知5－講
知5－練
感悟新知
下列反應中，屬于分解反應的是（ ）
A. 汞+ 氧氣 氧化汞
B. 碳酸鈣 氧化鈣+ 二氧化碳
C. 石蠟+ 氧氣 二氧化碳+ 水
D. 碳酸鈣+ 鹽酸氯化鈣+ 水+ 二氧化碳
例7
考向 辨別分解反應
B
解題秘方：根據分解反應的特點如“一變多”來判斷。
加熱
高溫
點燃
感悟新知
方法點撥
判斷反應類型，如化合反應、分解反應，一定要從反應物、生成物的種類去辨別?！耙蛔兌唷钡臑榉纸夥磻?， “多變一”的為化合反應。
知5－練
感悟新知
知識點
6
1. 分離液態空氣制氧氣
工業氧氣
知6－講
易錯提醒
工業制取氧氣是利用物質的沸點不同，采用低溫蒸發的方法制得氧氣，屬于物理變化，工業制得的氧氣中含有雜質，不純凈。實驗室是利用化學反應(即分解反應)制取較純凈的氧氣。
感悟新知
利用液態空氣中液氮（沸點-196 ℃）和液氧（沸點-183 ℃）的沸點不同，采用低溫蒸發的方法制得氧氣。制取過程如圖9 所示：
知6－講
感悟新知
2. 利用膜分離技術得到富氧空氣
在一定壓力下，讓空氣通過具有富集氧氣功能的薄膜，可得到含氧量較高的富氧空氣。
知6－講
知6－練
感悟新知
工業制氧氣常采用分離液態空氣法，其具體做法是：先將空氣液化，然后逐漸升溫將氧氣和氮氣分離，下列有關描述不正確的是（ ）
A. 屬于物理變化
B. 利用了物質的沸點不同
C. 先收集到的氮氣沸點較低
D. 有新物質氧氣生成，屬于化學變化
D
例8
考向 理解工業制取氧氣的原理
感悟新知
解題秘方：分析工業制取氧氣的原理可得出正確答案。即工業上利用了液氮和液氧的沸點不同，液氮的沸點低于液氧，首先分離出來的是氮氣。該變化沒有新物質生成，屬于物理變化。
知6－練
感悟新知
教你一招：工業制取氧氣是利用物質沸點不同將空氣中的氧氣分離出來，沒有產生新的物質，屬于物理變化；工業制得的氧氣中含有少量二氧化碳、稀有氣體等雜質，不是純凈物，主要用于焊接、氣焊、氣割等，工業氧不能用作醫用氧。
知6－練
感悟新知
知識鏈接
利用混合物中各成分的沸點不同可以分離各物質，這種方法稱為蒸餾。如液態空氣中液氮(-196 ℃)、液氧(-183 ℃)的沸點不同，石油中汽油、煤油、柴油等的沸點不同，都可采用蒸餾的方法分離。
知6－練
課堂小結
分解反應
實驗室制氧氣
(化學變化)
工業制氧氣
(物理變化)
催化劑
制取氧氣
控制變量法

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