新人教版九年級化學上冊例題精講：第2單元 課題3制取氧氣

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課題3　制取氧氣 答案： (1)高錳酸鉀錳酸鉀＋二氧化錳＋氧氣　(2)加熱固體　(3)排水法(或向上排空氣法) (4)氯酸鉀氯化鉀＋氧氣　(5)過氧化氫水＋氧氣　(6)固體＋液體(常溫) (7)物理　(8)化學反應速率　(9)質(zhì)量不變　(10)化學性質(zhì) 1．實驗室加熱高錳酸鉀制取氧氣 (1)實驗藥品 高錳酸鉀(暗紫色固體，俗稱灰錳氧或PP粉)。 (2)反應原理 高錳酸鉀錳酸鉀＋二氧化錳＋氧氣。 (3)發(fā)生裝置 加熱法制取氧氣，反應物都是固體，反應條件是加熱，發(fā)生裝置如圖所示。 談重點 高錳酸鉀制氧氣時管口略向下傾斜，管口放一團棉花的原因 (1)試管口應略向下傾斜，防止加熱時冷凝水回流到熱的試管底部，引起試管炸裂。 (2)用高錳酸鉀制取氧氣時，試管口部應放一團棉花，以防止加熱時高錳酸鉀粉末進入導管，造成堵塞。 (4)收集裝置 可根據(jù)氧氣的密度和溶解性來確定收集裝置(如圖，A為排水法，B為向上排空氣法)。 (5)實驗步驟 實驗步驟 操作方法及注意事項 ①檢查裝置氣密性 將導管一端浸入水中，用手緊握試管外壁，若水中導管口有氣泡冒出，松開手一會兒，導管口形成一段水柱，說明裝置不漏氣 ②藥品裝入試管 按固體藥品的取用方法，將固體裝入試管，平鋪在試管底部。試管口部要塞一團棉花 ③將試管固定在鐵架臺上 鐵夾夾在試管的中上部，試管口略向下傾斜，防止冷凝水回流，試管炸裂 ④點燃酒精燈加熱 先使酒精燈火焰在試管下方來回移動，讓試管均勻受熱，然后對準試管中藥品部位處加熱 ⑤排水法(或向上排空氣法)收集氧氣 集氣瓶內(nèi)裝滿水，不留氣泡，當導管口產(chǎn)生連續(xù)氣泡時才開始收集 ⑥收集完畢，撤出導管 導管不離開水槽，不能熄滅酒精燈 ⑦熄滅酒精燈 撤離導管后才能熄滅酒精燈 “ 檢查裝置氣密性的方法 點技巧 用高錳酸鉀制取氧氣的步驟記憶口訣 用高錳酸鉀或氯酸鉀制氧氣的實驗步驟可簡記為“查、裝、定、點、收、離、熄”。 (6)檢驗 將帶火星的木條伸入集氣瓶內(nèi)，若木條復燃，證明該氣體是氧氣。 (7)驗滿 用排水法收集到的氧氣，無需驗滿。對用向上排空氣法收集到的氧氣，驗滿時，應將帶火星的木條放到集氣瓶口部，若木條復燃，證明氧氣已充滿集氣瓶。 辨誤區(qū) 氧氣的驗證與驗滿 驗證與驗滿的操作不同。驗證是確定氣體是否是氧氣；驗滿是指在知道氣體是氧氣的前提下，檢驗它是否已充滿集氣瓶。 【例1】實驗室用如圖所示裝置，通過加熱高錳酸鉀制取氧氣。請你回答下列問題： (1)實驗室用高錳酸鉀制取氧氣的化學反應文字表達式是__________________________。 (2)該裝置試管中蓬松的棉花團的作用是________________________________；實驗結(jié)束時先將導管移出水面，再熄滅酒精燈的目的是防止________________。 (3)某同學用加熱高錳酸鉀的方法制取氧氣，當實驗結(jié)束時，發(fā)現(xiàn)試管炸裂了，請分析引起試管破裂的三個原因： ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________； ③________________________________________________________________________。 解析：(1)書寫化學反應文字表達式時要正確寫出反應物、生成物和反應條件。(2)高錳酸鉀是粉末狀物質(zhì)，加熱時反應較快，試管口放一團棉花，目的是防止高錳酸鉀粉末被氧氣氣流吹入導氣管。實驗結(jié)束時，要先將導管移出水面，然后再熄滅酒精燈，目的是防止因試管內(nèi)壓強降低，水槽中的水沿導管倒吸到熱試管中，造成試管炸裂。(3)該實驗中若操作不規(guī)范，如加熱時沒有先預熱，試管外壁有水，試管觸及焰心，試管口沒有略向下傾斜，實驗結(jié)束時沒有先將導管移出水面就熄滅了酒精燈等，都可能引起試管炸裂。 答案：(1)高錳酸鉀錳酸鉀＋二氧化錳＋氧氣 (2)防止氧氣氣流把高錳酸鉀小顆粒吹入導管，堵塞導管，或進入水槽，把水染成紫紅色　水倒流回試管，炸裂試管 (3)①沒有先將導管從水槽中取出便停止加熱，使水倒吸到熱試管中　②加熱時，試管口沒有略朝下傾斜，導致冷凝水倒流到試管底部?、墼嚬芡獗谟兴?，未擦干即加熱?、芪搭A熱?、菰嚬艿撞坑|及燈芯加熱(答案合理即可) 2．分解過氧化氫溶液制取氧氣 (1)分解過氧化氫溶液制取氧氣的實驗探究 實驗操作 實驗現(xiàn)象 步驟①中帶火星的木條不復燃，試管內(nèi)無氣泡產(chǎn)生；步驟②中有大量氣泡產(chǎn)生；步驟③中帶火星的木條復燃 實驗結(jié)論 在二氧化錳的催化作用下，過氧化氫分解，產(chǎn)生氧氣。化學反應文字表達式： 過氧化氫水＋氧氣 (2)實驗室利用過氧化氫制取氧氣 ①根據(jù)反應物狀態(tài)和反應條件選擇發(fā)生裝置。用過氧化氫溶液與二氧化錳混合制取氧氣，過氧化氫溶液是無色液體，二氧化錳是黑色粉末狀固體，反應條件是常溫，無需加熱，因此發(fā)生裝置可選用如圖中A或B或C裝置。 說明：上述三個發(fā)生裝置中，裝置B、C與A相比，優(yōu)點是B、C便于隨時添加過氧化氫溶液；裝置C與B相比，優(yōu)點是C可通過調(diào)節(jié)分液漏斗的活塞來控制滴加過氧化氫溶液的量，從而控制反應速率。 ②根據(jù)氧氣的溶解性和密度選擇收集裝置 a．由于氧氣不易溶于水且不與水發(fā)生反應，故欲制取較純凈的氧氣時，需采用排水法收集，如圖A； b．由于氧氣的密度比空氣的密度大，故欲制取較干燥的氧氣時，需采用向上排空氣法收集，如圖B。 談重點 向上排空氣法收集氧氣時應注意什么 用向上排空氣法收集氧氣時，導氣管應伸入集氣瓶底部，以便于排盡集氣瓶中的空氣。 ③實驗步驟 a．檢查裝置的氣密性。 如圖，先在分液漏斗中注入水，蓋緊塞子，將導管的末端放入水中，用熱毛巾捂住錐形瓶，看導管口是否有氣泡逸出。若有氣泡逸出，說明氣密性好。 b．向錐形瓶中加入二氧化錳固體。 c．塞好帶有長頸漏斗(或分液漏斗)和導管的雙孔塞。 d．向分液漏斗中加入過氧化氫溶液。 e．用排水法收集氣體。 如果選擇長頸漏斗，應注意什么問題？ 長頸漏斗的下端管口一定要伸到液面以下，以防產(chǎn)生的氣體從長頸漏斗口逸出。 析規(guī)律 排水法、向上排空氣法的優(yōu)缺點 用排水法收集到的氧氣較純凈，但不干燥；用向上排空氣法收集到的氧氣較干燥，但不純凈。 (3)實驗室利用氯酸鉀制取氧氣 在實驗室里還可以通過加熱混有二氧化錳的氯酸鉀固體制取氧氣，除生成氧氣外，同時還有一種叫氯化鉀的物質(zhì)生成。二氧化錳在這一個反應中也是催化劑。 氯酸鉀氯化鉀＋氧氣 【例2】過氧化氫溶液在二氧化錳的催化下能迅速分解成氧氣和水。分液漏斗可以通過調(diào)節(jié)活塞控制液體滴加速度。甲、乙兩位同學要選用下圖所示裝置，用過氧化氫溶液和二氧化錳制取氧氣，試回答下列問題： (1)分液漏斗中應放入的物質(zhì)是________，錐形瓶中應放入的物質(zhì)是________。反應文字表達式是____________________________。 (2)甲、乙兩位同學在制取氧氣時，都選擇A裝置作為氣體的發(fā)生裝置，但他們收集氣體的裝置不同，實驗后對比知道，甲收集的氣體純度比乙高，則甲選擇________裝置收集氧氣，乙選擇________裝置收集氧氣。(填字母) (3)甲同學選擇該裝置收集氧氣的依據(jù)是 ________________________________________________________________________。 (4)乙同學選擇該裝置收集氧氣的依據(jù)是 ________________________________________________________________________。 (5)裝置A中反應劇烈，據(jù)此提出實驗安全注意事項是________(填序號)。 A．控制液體的滴加速度 B．用體積小的錐形瓶 C．加熱反應物 解析：液體由分液漏斗加入，固體由錐形瓶口部加入。由于氧氣不易溶于水，可用排水法收集，且用排水法收集到的氧氣不含空氣，較純凈；由于氧氣的密度比空氣大，可用向上排空氣法收集氧氣，但用排空氣法收集的氧氣不如排水法收集到的氧氣純凈。A中通過調(diào)節(jié)分液漏斗的活塞，可控制過氧化氫溶液的滴加速度，從而控制反應速率，得到平穩(wěn)的氧氣流。 答案：(1)過氧化氫溶液　二氧化錳 過氧化氫水＋氧氣 (2)D　B (3)氧氣不易溶于水 (4)氧氣的密度比空氣的密度大 (5)A 3．催化劑及催化作用 (1)概念 概念 描述 催化劑 在化學反應里能改變其他物質(zhì)的化學反應速率，而本身的質(zhì)量和化學性質(zhì)在化學反應前后都沒有發(fā)生變化的物質(zhì)叫做催化劑(又叫觸媒) 催化作用 催化劑在化學反應中所起的作用 (2)特點 催化劑概念的要點可概括為“一變”“兩不變”。 ①“一變”是指催化劑能改變其他物質(zhì)的化學反應速率。這里的“改變”包括加快和減慢，也就是說，有時用催化劑是為了加快反應速率，有時是為了減慢反應速率。 ②“兩不變”是指催化劑的質(zhì)量和化學性質(zhì)在化學反應前后沒有改變。 辨誤區(qū) 正確理解催化劑概念應注意什么 ①催化劑不一定都加快反應速率。有些加快反應速率，有些減慢反應速率。 ②催化劑的化學性質(zhì)不變，并不意味著物理性質(zhì)不變。 ③催化劑是針對某具體反應而言，有選擇性。 ④沒有催化劑，并不意味著反應不能發(fā)生。 ⑤同一反應的催化劑可能有多種。如硫酸銅溶液、二氧化錳都是過氧化氫分解的催化劑。 【例3】下列有關催化劑的敘述不正確的是(　　) A．催化劑在化學變化中起催化作用 B．催化劑只能加快化學反應速率 C．催化劑在化學反應前后質(zhì)量和化學性質(zhì)不變 D．用過氧化氫制氧氣可用二氧化錳作催化劑 解析： A √ 催化劑對化學變化起催化作用 B 催化劑可能加快也可能減慢化學反應速率，但質(zhì)量和化學性質(zhì)不變 C √ D √ 二氧化錳能加快過氧化氫的分解 答案：B 4．氧氣的工業(yè)制法 (1)原料：空氣(空氣中約含有21%的氧氣，是制取氧氣廉價易得的原料)。 (2)原理：液態(tài)空氣中的氮氣與氧氣的沸點不同。氮氣的沸點低于氧氣，加熱時先汽化出氮氣。 (3)過程：分離液態(tài)空氣，其過程簡單表示如下： 空氣液態(tài)空氣 (4)貯存：貯存在藍色鋼瓶中。 分離液態(tài)空氣制氧氣是分解反應嗎？ 不是。因為操作前后，沒有新物質(zhì)生成，屬于物理變化，不屬于分解反應。 析規(guī)律 工業(yè)生產(chǎn)氣體需考慮的因素 工業(yè)生產(chǎn)需考慮原料是否易得、價格是否便宜、成本是否低廉、能否用于大量生產(chǎn)及對環(huán)境的影響等因素。 【例4】下列變化中不屬于化學變化的是(　　) A．加熱高錳酸鉀制氧氣 B．氧氣使帶火星的木條復燃 C．工業(yè)上用分離空氣法制氧氣 D．過氧化氫和二氧化錳混合 解析：化學變化產(chǎn)生了新物質(zhì)。高錳酸鉀不含氧氣，加熱后產(chǎn)生氧氣；氧氣使帶火星的木條復燃時產(chǎn)生二氧化碳等；過氧化氫和二氧化錳混合產(chǎn)生氧氣，故A、B、D都發(fā)生了化學變化。工業(yè)上因分離空氣法制氧氣，沒產(chǎn)生新物質(zhì)，不屬于化學變化。 答案：C 5．分解反應 (1)概念：由一種反應物生成兩種或兩種以上其他物質(zhì)的反應，叫做分解反應。 (2)特點：“一變多”，表達式為X―→A＋B＋…… (3)判斷：判斷分解反應的依據(jù)是看反應物、生成物的種數(shù)。反應物是一種的一般是分解反應；反應物不是一種的，一定不是分解反應。 【例5】下列反應中，屬于分解反應的是(　　) A．酒精＋氧氣二氧化碳＋水 B．紅磷＋氧氣五氧化二磷 C．氧化汞汞＋氧氣 D．乙炔＋氧氣二氧化碳＋水 解析：分解反應的特征是“一變多”，反應物只有一種。A、B、D的反應物都是兩種；C的反應物是一種，符合“一變多”特征。 答案：C 6．化合反應與分解反應的比較 類型 分解反應 化合反應 定義 由一種反應物生成兩種或兩種以上物質(zhì)的反應 由兩種或兩種以上物質(zhì)生成一種物質(zhì)的反應 表達式 X―→A＋B＋… A＋B＋…―→X 反應物 一種 兩種或兩種以上 生成物 兩種或兩種以上 一種 特點 一變多 多變一 舉例 過氧化氫 水＋氧氣 鎂＋氧氣氧化鎂 談重點 化合反應與分解反應 ①化合反應、分解反應都屬于化學反應的基本類型。②判斷化合反應、分解反應的依據(jù)是反應物、生成物種數(shù)。生成物是一種的一般屬于化合反應；反應物是一種的反應一般屬于分解反應。 7．加熱高錳酸鉀制取氧氣實驗的操作要點 操作要點 原因 固定試管時試管口應略向下傾斜 防止加熱時冷凝水倒流，試管炸裂 試管內(nèi)的導管不宜太長 過長不利于排凈空氣，且不利于氣體導出 試管口部放一團棉花 防止加熱時高錳酸鉀粉末吹入導管 當導管口連續(xù)均勻地冒出氣泡時再收集 反應剛開始，冒出的氣泡是空氣 收集氧氣時，導管應伸入集氣瓶底部 便于排凈空氣，收集到較純凈的氧氣 實驗結(jié)束后，先從水槽中移走導管，后熄滅酒精燈 防止水槽中的水倒吸到熱的試管中，導致試管炸裂 【例6—1】下列反應有一種與其他三種反應類型不同，它是(　　) A．銅＋氧氣＋二氧化碳＋水―→堿式碳酸銅 B．二氧化碳＋水―→碳酸 C．高錳酸鉀加熱錳酸鉀＋二氧化錳＋氧氣 D．碳＋氧氣二氧化碳 解析：根據(jù)反應物、生成物的種數(shù)可迅速作出判斷。反應物是一種，生成物是多種的一定屬于分解反應；反應物是多種，生成物是一種的一定屬于化合反應。A由四種物質(zhì)生成一種物質(zhì)，屬于化合反應；B由兩種物質(zhì)生成一種物質(zhì)，屬于化合反應；C由一種物質(zhì)生成三種物質(zhì)，屬于分解反應；D由兩種物質(zhì)生成一種物質(zhì)，屬于化合反應。顯然A、B、D的反應類型相同，選C。 答案：C 【例6—2】下列反應中，既不屬于分解反應，又不屬于化合反應的是(　　) A．氯酸鉀氯化鉀＋氧氣 B．鐵＋氧氣四氧化三鐵 C．碳酸鈣氧化鈣＋二氧化碳 D．乙炔＋氧氣二氧化碳＋水 解析：化合反應的特點是“多變一”，分解反應的特點是“一變多”。A、C為“一變多”，屬于分解反應；B為“多變一”，屬于化合反應；D既不是“多變一”又不是“一變多”，故D既不是化合反應，又不是分解反應。 答案：D 【例7—1】下列實驗室制取氧氣的操作不正確的是(　　) A．裝藥品前檢查裝置的氣密性 B．導管口開始有氣泡冒出時，不宜立即收集氣體 C．停止加熱時，應先把導管移出水面，然后再熄滅酒精燈 D．收集滿氧氣的集氣瓶從水槽中取出后倒放在桌面上 解析： A √ 在有氣體產(chǎn)生或參與反應的實驗裝置中，通常先檢查裝置的氣密性，防止漏氣 B √ 反應開始時冒出的氣體是空氣，氣泡均勻冒出后才能收集到較純凈的氧氣 C √ 先熄滅酒精燈會使水倒流引起試管炸裂 D 氧氣的密度大于空氣，故收集滿氧氣后，集氣瓶應該正放在桌面上 答案：D 【例7—2】小倩用加熱高錳酸鉀制取氧氣并用排水法收集氧氣時，發(fā)現(xiàn)水槽內(nèi)的水變成了紅色，請你幫她分析，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是(　　) A．試管口略向下傾斜續(xù)表 B．用酒精燈的外焰加熱 C．試管口未放一團棉花 D．沒有進行均勻加熱 解析：高錳酸鉀是粉末狀固體，若試管口不放棉花，很容易被吹入導管，從而進入水槽，使水槽內(nèi)的水變紅。 答案：C 8．實驗室制取氣體時對實驗裝置的選擇 實驗裝置分為發(fā)生裝置和收集裝置，選擇實驗裝置應綜合考慮多種因素。 (1)發(fā)生裝置的選擇決定于反應物的狀態(tài)和反應的條件。 例如，用高錳酸鉀或氯酸鉀制氧氣時反應物都是固體，都需要加熱，故應用相同裝置——“固(或固＋固)加熱型”。用過氧化氫制氧氣時，過氧化氫是液體且不需加熱，發(fā)生裝置與上述裝置不同，應用“固＋液常溫型”。 (2)收集裝置的選擇決定于被收集氣體的密度和溶解性。 不易溶于水(或難溶于水)且不與水發(fā)生反應的氣體，可用排水法收集；氣體的密度跟空氣的密度接近且難溶于水的氣體，一般采用排水法收集。 不與空氣發(fā)生反應且密度比空氣大的氣體，可用向上排空氣法收集； 不與空氣發(fā)生反應且密度比空氣小的氣體，可用向下排空氣法收集。 【例8】(實驗綜合題)實驗室中，利用下列裝置可以制取一些氣體，請回答下列問題： (1)寫出帶標號的儀器的名稱：①______，________________________________________。 (2)向氣體發(fā)生裝置內(nèi)加入藥品前，應該進行的操作是______________________________ ________________________________________________________________________。 (3)實驗室若用高錳酸鉀制取氧氣，選擇的發(fā)生裝置是________，文字表達式為________________________________________________________________________。 (4)乙炔又稱電石氣，是一種無色、無味、密度比空氣略小，不溶于水的氣體。實驗室用電石(固體)與水反應制取乙炔。你認為制取乙炔應選擇的發(fā)生裝置是________，收集裝置是____________。 解析：本題綜合考查了實驗室制取氧氣的儀器、步驟、裝置的選取、原理。在氣體的制取中一定要檢查裝置的氣密性，防止裝置漏氣。(3)實驗室用高錳酸鉀制取氧氣，高錳酸鉀是固體，且反應需要加熱，故應選擇A裝置。(4)用電石和水制取乙炔氣體，是固體和液體之間的反應，且反應不需要加熱，故選用發(fā)生裝置B。生成物乙炔密度比空氣略小，不能選用排空氣法收集；由于不溶于水，可選用收集裝置E。 答案：(1)鐵架臺　集氣瓶 (2)檢查裝置的氣密性 (3)A　高錳酸鉀錳酸鉀＋二氧化錳＋氧氣 (4)B　E 9