第05講氧氣的制取【學習目標】1．學習實驗室制備氧氣的反應原理、實驗裝置和操作方法。2．了解氧氣的工業(yè)制法?！净A知識】氧氣的實驗室制法加熱高錳酸鉀制氧氣（1）藥品：高錳酸鉀（暗紫色固體）（2）原理：高錳酸鉀錳酸鉀+二氧化錳+氧氣（3）裝置：（4）步驟：查、裝、定、點、收、離、熄①檢查裝置的氣密性：連接好裝置，將導管末端放入水中，用手緊握試管外壁，若水中導管口有氣泡冒出，證明裝置不漏氣。松開手后，導管口出現(xiàn)一段水柱。②裝入藥品：將藥品平鋪在試管底部，并在試管口放一團棉花，用單孔塞塞緊。③固定裝置：將試管固定在鐵架臺上。④點燃酒精燈加熱：先使試管均勻受熱，后對準藥品部位加熱。⑤收集氣體：若用排水集氣法收集氣體，當氣泡連續(xù)均勻冒出時再收集（剛開始排出的是空氣）；水排完后，應用玻璃片蓋住瓶口，移出水槽，正放在桌面上。用向上排空法收集時導管應伸入集氣瓶底部（排盡瓶內(nèi)空氣），用排水法收集時，導管放在集氣瓶口。⑥將導管移出水槽。⑦再熄滅酒精燈。（5）注意事項：①高錳酸鉀制取氧氣，試管口塞一團棉花：防止高錳酸鉀粉末進入導管。②試管內(nèi)的導管略露出橡皮塞即可：利于產(chǎn)生的氣體排出。③試管口要略向下傾斜：防止冷凝水回流使試管炸裂。④用排水集氣法收集氧氣時，當氣泡連續(xù)均勻冒出時再收集，否則收集的氧氣中混有空氣。⑤實驗結(jié)束后，先將導管移出水面，然后熄滅酒精燈：防止水槽中的水倒流，炸裂試管。（6）收集方法：①排水法：氧氣不易溶于水。②向上排空法：氧氣密度比空氣大。（7）檢驗和驗滿①檢驗：將帶火星的木條伸入集氣瓶內(nèi)，若木條復燃，說明是氧氣。②驗滿：排水法：當集氣瓶口有大氣泡冒出時，證明已滿。向上排空氣法：將帶火星的木條放在集氣瓶口，若木條復燃，證明已滿。分解雙氧水制氧氣（1）藥品：過氧化氫溶液、二氧化錳（2）原理：過氧化氫MnO2MnO2（3）裝置：（4）步驟：查、裝、滴、收①檢查裝置的氣密性：連接裝置后，塞緊橡皮塞。先關(guān)閉分液漏斗活塞，再將導管的末端放入水中，雙手緊握錐形瓶，若導管口有氣泡冒出，松開手后導管中形成一段水柱，說明裝置氣密性良好。②裝入藥品：先向錐形瓶中加入二氧化錳固體，塞好帶有分液漏斗和導管的雙孔橡皮塞，向分液漏斗中加入過氧化氫溶液。③滴：打開分液漏斗活塞，慢慢滴加過氧化氫溶液。④收：收集氣體。3.加熱氯酸鉀和二氧化錳的固體混合物制氧氣（1）藥品：氯酸鉀、二氧化錳△（2）原理：氯酸鉀MnO2△MnO2（3）裝置：與高錳酸鉀制氧氣裝置相似，區(qū)別在于試管口不用放棉花。（4）步驟：查、裝、定、點、收、離、熄（同高錳酸鉀制氧氣）二、催化劑1.概念：在化學反應中能增大化學反應速率，但本身的質(zhì)量和化學性質(zhì)在反應前后都沒有發(fā)生變化的物質(zhì)。2.特點：一變（增大反應速率）、兩不變（本身的質(zhì)量、化學性質(zhì)不變）3.催化作用：催化劑在化學反應中所起的作用。三、氧氣的工業(yè)制法1.方法：分離液態(tài)空氣法，屬于物理變化。2.原理：利用液態(tài)氧和液態(tài)氮的沸點不同，氮氣沸點低于氧氣，先分離出來?！究键c剖析】考點一：實驗室制取氧氣例1．下列示意圖分別是實驗室制備、收集、驗滿氧氣和驗證氧氣性質(zhì)的裝置或操作，其中正確的是（）A．B．C．D．【答案】A【解析】A、試管口向下傾斜，試管口塞一團棉花，正確；B、向上排空氣法應該將導氣管插到集氣瓶底部，圖中僅在瓶口，錯誤；C、驗滿應該在集氣瓶口部進行，而不是集氣瓶內(nèi)，錯誤；D、鐵絲燃燒實驗應該在集氣瓶底部預留水或者加上沙子保護集氣瓶，錯誤。故選：A。考點二：氧氣的工業(yè)制法例2．工業(yè)上制取氧氣主要有下列步驟：（1）從步驟②可以得出液態(tài)氮的沸點比液態(tài)氧的沸點（填“高”或“低”）。（2）貯存在藍色鋼瓶里的“工業(yè)液氧”是（填“純凈物”或“混合物”）。（3）工業(yè)上采用該方法制氧氣，這一變化屬于變化；而實驗室可在二氧化錳存在下加熱制氧氣，這種變化屬于變化?！敬鸢浮浚?）低（2）混合物（3）物理；氯酸鉀；化學【解析】（1）由步驟②，首先蒸發(fā)出的是氮氣，從步驟②可以得出液態(tài)氮的沸點比液態(tài)氧的沸點低。（2）貯存在藍色鋼瓶里的“工業(yè)液氧”中含有液態(tài)氧、液態(tài)的二氧化碳等，屬于混合物。（3）由于空氣中大約含有21%的氧氣，所以這是工業(yè)制取氧氣的既廉價又易得的最好原料；工業(yè)上制取氧氣采用的是分離液態(tài)空氣法，是利用液態(tài)氧與液態(tài)氮的沸點的不同；由于分離過程中沒有新物質(zhì)生成，屬于物理變化。而實驗室可在二氧化錳存在下加熱氯酸鉀制氧氣，有新物質(zhì)氯化鉀、氧氣生成，屬于化學變化?？键c三：催化劑例3．催化劑在生產(chǎn)生活中應用廣泛，下列關(guān)于催化劑的說法中正確的是（）A．催化劑不能加快化學反應速率B．實驗室用過氧化氫溶液制取氧氣時只能用二氧化錳做催化劑C．催化劑在化學反應前后質(zhì)量和性質(zhì)都改變D．二氧化錳能加快氯酸鉀分解的反應速率，但不能增加生成氧氣的質(zhì)量【答案】D【解析】A、催化劑能夠加快反應速率，該選項不正確；B、二氧化錳、氧化銅、氧化鐵都可以用作過氧化氫分解的催化劑，該選項不正確；C、催化劑在反應前后質(zhì)量和化學性質(zhì)都不變，該選項不正確；D、二氧化錳能加快氯酸鉀分解的反應速率，但不能增加生成氧氣的質(zhì)量，該選項正確。故選：D。【真題演練】1．實驗室用高錳酸鉀制取氧氣的實驗中，不需要使用的一組儀器是（）A．大試管、鐵架臺 B．燒杯、玻璃棒 C．集氣瓶、酒精燈 D．導管、單孔塞【答案】B【解析】實驗室用高錳酸鉀制取氧氣，屬于固體加熱反應，發(fā)生裝置需要大試管（反應容器）、酒精燈（加熱容器）、鐵架臺（固定）、單孔塞、導管，收集裝置需要集氣瓶、水槽等。不需要燒杯和玻璃棒。故選：B。2．下列關(guān)于工業(yè)制取氧氣說法不正確的是（）A．工業(yè)制氧的方法是分離液態(tài)空氣B．該過程屬于物理變化C．該方法利用的是氧氣和氮氣的沸點不同D．經(jīng)過凈化除塵后的空氣屬于純凈物【答案】D【解析】A、工業(yè)上制氧氣采用的是分離液態(tài)空氣法：在低溫條件下加壓，使空氣轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)空氣，然后蒸發(fā)；由于液態(tài)氮的沸點比液態(tài)氧的沸點低，因此氮氣首先從液態(tài)空氣中蒸發(fā)出來，剩下的主要是液態(tài)氧，故說法正確；B、整個過程中沒有生成其它物質(zhì)，沒有新物質(zhì)生成，屬于物理變化，故說法正確；C、該方法利用的是氧氣和氮氣的沸點不同進行分離，故說法正確；D、經(jīng)過凈化除塵后的空氣中含有氮氣、氧氣等多種物質(zhì)，屬于混合物，故說法錯誤。故選：D。3．實驗室用高錳酸鉀制取氧氣時有如下操作步驟：①加熱②檢查裝置的氣密性③裝藥品④用排水集氣法收集⑤從水槽中取出導氣管⑥熄滅酒精燈⑦連接儀器，其中操作順序正確的是（）A．①⑦③②⑤④⑥B．⑦②③①④⑤⑥C．⑤⑦③②①④⑥D(zhuǎn)．⑦③①②④⑥⑤【答案】B【解析】根據(jù)實驗室用高錳酸鉀制取氧氣時操作步驟：連→查→裝→定→點→收→移→熄，可知操作順序正確的是⑦②③①④⑤⑥。故選：B。4．實驗室用氯酸鉀固體（二氧化錳作催化劑）制取氧氣，下列裝置組合正確的是（）A．①③B．①⑤C．②③D．②④【答案】A【解析】實驗室用氯酸鉀固體（二氧化錳作催化劑）制取氧氣，屬于固、固加熱型，適合用裝置①作發(fā)生裝置；氧氣的密度比空氣略大，不易溶于水，可用裝置③或④收集氧氣。故選：A。5．O2是人類生活不可缺少的物質(zhì)，制取O2的方法很多。請回答下列問題：（1）KMnO4分解法：該反應的文字表達式為。（2）KClO3分解法：應選用上圖中的_______（填圖中裝置對應的字母）作發(fā)生裝置；（3）H2O2分解法：常溫下H2O2分解緩慢，通常加入少量MnO2，則MnO2的作用為___________；（4）可以用C所示裝置來收集O2，體現(xiàn)了O2___________的性質(zhì)；（5）已知N2的沸點為196℃，O2的沸點為183℃。工業(yè)上在低溫下加壓，先使空氣液化，然后蒸發(fā)，則O2為_____（填“先”或“后”）蒸發(fā)出來的氣體?！敬鸢浮浚?）高錳酸鉀錳酸鉀+二氧化錳+氧氣（2）A（3）催化作用（4）不易溶于水（5）后【解析】（1）高錳酸鉀分解制取氧氣，生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，反應的文字表達式為：高錳酸鉀錳酸鉀+二氧化錳+氧氣。（2）氯酸鉀分解制取氧氣，反應物為固體，反應條件需要加熱，故選擇A作為發(fā)生裝置。（3）過氧化氫分解制取氧氣，加少量二氧化錳作為催化劑，加快反應速率，起催化作用。（4）能用排水法收集氣體，說明氣體不溶于水，故體現(xiàn)了氧氣不易溶于水的性質(zhì)。（5）因氮氣的沸點低，液化空氣后蒸發(fā)時沸點低的物質(zhì)會先分離出，故氧氣比氮氣后蒸發(fā)出來?！具^關(guān)檢測】1．在進行“氧氣的實驗室制取與性質(zhì)”實驗時，某同學制得的氧氣不純。你認為可能的原因是（）A．用排水法收集O2時，集滿氧氣的集氣瓶正放在桌面上B．用向上排空氣法收集O2時，導管伸入到集氣瓶的底部C．用排水法收集O2時，導管口連續(xù)均勻地冒出氣泡，再開始收集D．用向上排空氣法收集O2，驗滿時，將帶火星的木條伸入到集氣瓶中【答案】D【解析】A、氧氣的密度比空氣大，所以用排水法收集O2時，集滿氧氣的集氣瓶正放在桌面上，操作正確，不合題意；為排凈集氣瓶內(nèi)的空氣，使收集到的氧氣較純凈，在用向上排空氣法收集O2時，導管伸入到集氣瓶的底部，操作正確，不合題意；C、導管口剛開始排出的氣體是裝置內(nèi)的空氣，所以用排水法收集O2時，導管口連續(xù)均勻地冒出氣泡，再開始收集，操作正確，不合題意；D、用向上排空氣法收集O2，驗滿時，將帶火星的木條不能伸入到集氣瓶中，應放在瓶口，帶火星的木條伸入集氣瓶中，木條復燃并不能證明氧氣已滿，可能導致收到的氧氣不純，操作錯誤，符合題意。故選：D。2．關(guān)于高錳酸鉀和氯酸鉀制氧氣，下列說法正確的是（）①都需要催化劑②都需要加熱③都需要在試管口塞一團棉花④可用相同發(fā)生裝置⑤可用相同收集裝置A．②④⑤ B．①③④ C．②③④ D．①②③【答案】A【解析】①用高錳酸鉀制氧氣不用二氧化錳作催化劑，故錯誤；②都需要加熱，故正確；③氯酸鉀制取氧氣不需要在試管口塞一團棉花，故錯誤；④都屬于加熱固體制取氣體，可用相同發(fā)生裝置，故正確；

⑤都是制取氧氣，可用相同收集裝置，故正確。故選：A。3．下列有關(guān)催化劑的說法正確的是（）A．MnO2只能作為過氧化氫溶液分解的催化劑B．同一個化學反應可以有多種催化劑C．催化劑能使原本不發(fā)生的反應也能快速進行D．催化劑在反應前后質(zhì)量和性質(zhì)都不變【答案】B【解析】A、MnO2也能作為其它反應的催化劑，如可以作氯酸鉀分解的催化劑，故選項說法錯誤；B、馬鈴薯可代替二氧化錳作過氧化氫溶液分解的催化劑，說明同一個化學反應可以有多種催化劑，故選項說法正確；C、催化劑只是改變反應的速率，不能使原本不發(fā)生的反應進行，故選項說法錯誤；D、催化劑在反應前后質(zhì)量和化學性質(zhì)都不變，故選項說法錯誤。故選：B。4．某同學采用加熱氯酸鉀的方法制取氧氣，錯把高錳酸鉀當作二氧化錳放入氯酸鉀內(nèi)，其結(jié)果與只加氯酸鉀相比，正確的是（）A．反應速率不變，生成氧氣的質(zhì)量不變B．反應速率加快，生成氧氣的質(zhì)量不變C．反應速率加快，生成氧氣的質(zhì)量增加D．高錳酸鉀在反應中起催化劑的作用【答案】C【解析】A、高錳酸鉀在加熱條件下分解生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，生成的二氧化錳可作氯酸鉀反應的催化劑，可加快化學反應速率；生成氧氣的質(zhì)量與單純加熱氯酸鉀相比，質(zhì)量增加，故選項說法錯誤；B、高錳酸鉀分解可生成氧氣，生成氧氣的質(zhì)量與單純加熱氯酸鉀相比，質(zhì)量要增加，故選項說法錯誤；C、生成的二氧化錳可作氯酸鉀反應的催化劑，可加快化學反應速率，所以反應速率加快，生成氧氣質(zhì)量增加，故選項說法正確；D、高錳酸鉀分解生成的二氧化錳可作氯酸鉀反應的催化劑，可加快化學反應速率，故選項說法錯誤。故選：C。5．實驗室用稀的過氧化氫溶液、二氧化錳為藥品制取氧氣，下列圖象能正確反應對應關(guān)系的是（）A．B．C．D．【答案】AC【解析】A、過氧化氫在二氧化錳的催化作用下生成水和氧氣，圖象縱坐標從0開始，至完全反應，不再增加，故選項正確；B、過氧化氫在二氧化錳的催化作用下生成水和氧氣，由于原過氧化氫溶液在含有水，圖象縱坐標不能從0開始，故選項錯誤；C、過氧化氫是反應物，隨著反應進行質(zhì)量不斷減少一直到零為止，故選項正確；D、二氧化錳作催化劑，反應前后質(zhì)量不變，圖象應呈一條水平直線，故選項錯誤。故選：AC。6．實驗室制取氧氣的裝置中，有關(guān)幾個“口”的位置的說法錯誤的是（）A．用排空氣法收集氧氣驗滿時，應用帶火星的木條置于集氣瓶口B．裝高錳酸鉀的試管口應略向下傾斜C．用排空氣法收集氧氣時，集氣瓶瓶口應朝上D．用排水法收集氧氣時，導氣管口應伸至集氣瓶底【答案】D【解析】A、用排空氣法收集氧氣驗滿時，應用帶火星的木條置于集氣瓶口，觀察木條是否復燃，故正確；B、實驗室制取氣體時，加熱固體時，試管口要稍微向下傾斜，因為防止生成的水或固體中所含的水分倒流入試管，使試管炸裂，故正確；C、因氧氣比空氣的密度大，所以應用向上排氣法收集，故正確；D、用排水法收集氧氣時，導氣管口應伸至集氣瓶口處即可，故錯誤。故選：D。7．根據(jù)下圖回答問題。（1）儀器a的名稱是。（2）加熱KMnO4制取O2的文字表達式為