第二单元我们周围的空气
第3节制取氧气
一、氧气的实验室制法（化学变化）
1.用高锰酸钾、氯酸钾制取氧气
（1）药品：高锰酸钾（暗紫色固体）、氯酸钾（白色固体）与二氧化锰（黑色粉末）
（2）原理：
①加热氯酸钾（有少量的二氧化锰）：
表达式：氯酸钾（KClO3）氯化钾（KCl）+氧气（O2）
注意：MnO2在该反应中是催化剂，起催化作用
②加热高锰酸钾：
表达式：高锰酸钾（KMnO4）加热锰酸钾（K2MnO4）+二氧化锰（MnO2）+氧气（O2）
（3）装置：加热固体制气体（加热氯酸钾的为一类）
（4）操作步骤：（连）查、装、定、点、收、离、熄。
①连接装置：先下后上，从左到右的顺序。
②检查装置的气密性：将导管的一端浸入水槽中，用手紧握试管外壁，若水中导管口有气泡冒出，证明装置不漏气。松开手后，导管口出现一段水柱。
③装入药品：按粉末状固体取用的方法（药匙或纸槽）
④固定装置：固定试管时，试管口应略向下倾斜；铁夹应夹在试管的中上部
⑤加热药品：先使试管均匀受热，后在反应物部位用酒精灯外焰由前向后加热。
⑥收集气体：
a.若用排水集气法收集气体，当气泡均匀冒出时再收集，刚排出的是空气；水排完后，应用玻璃片盖住瓶口，小心地移出水槽，正放在桌面上(密度比空气大)（防止气体逸出）
b.用向上排空法。收集时导管应伸入集气瓶底部（为了排尽瓶内空气）
用排水法收集时，导管放在集气瓶口
⑦先将导管移出水面
⑧再停止加热
（5）易错事项：
a)试管口要略微向下倾斜：防止生成的水回流,使试管底部破裂。药品应平铺在试管底部
b)导气管伸入发生装置内要稍露出橡皮塞：有利于产生的气体排出。
c)用高锰酸钾制取氧气时，试管口塞一团棉花：防止高锰酸钾粉末进入导气管，污染制取的气体和水槽中的水。
d)排气法收集气体时，导气管要伸入接近集气瓶底部：有利于集气瓶内空气排出，使收集的气体更纯。
e)实验结束后，先将导气管移出水面,然后熄灭酒精灯：防止水槽中的水倒流，炸裂试管。
（6）收集方法：
①排水法（不易溶于水）
②向上排空法（密度比空气大）
（7）检验、验满
检验：用带火星的木条伸入集气瓶内，发现木条复燃，说明是氧气；
验满：用带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明已满。
2.双氧水（过氧化氢）制取氧气
（1）药品：过氧化氢（H2O2）和二氧化锰（黑色粉末MnO2）
（2）实验原理：
表达式：过氧化氢（H2O2）水（H2O）+氧气（O2）
注：MnO2在该反应中是催化剂，起催化作用
（3）装置：固体与液体反应，不需加热（双氧
水的为一类）
注意事项：
①分液漏斗可以用长颈漏斗代替，但其下端应该伸入液面以下，防止生成的气体从长颈漏斗中逸出；
②导管只需略微伸入试管塞
③气密性检查：用止水夹关闭，打开分液漏斗活塞，向漏斗中加入水，水面不持续下降，就说明气密性良好。
④装药品时，先装固体后装液体
⑤该装置的优点：可以控制反应的开始与结束，可以随时添加液体。
（4）步骤：连、查、装（二氧化锰）、定、倒（过氧化氢溶液）、收
3.实验装置设计
①发生装置的选择：依据反应物的状态及反应条件，分为固固加热型（高锰酸钾制氧气、氯酸钾与二氧化锰制氧气）和固液不加热型（过氧化氢制氧气）。
②收集装置的选择：依据生成气体的密度分为向上排气法和向下排空气法，依据气体在水中的溶解性可选择使用排水集气法。
二、催化剂
1.概念：在化学反应中能改变其他物质的反应速率（加快或变慢），但本身的化学性质和质量在反应前后没有发生变化的物质。
2.特点：两不变（质量、化学性质）、一改变（反应速率）
注意：①催化剂不能改变生成物的质量，不能决定反应的进行
②催化剂不是反应物、也不是生成物
③催化剂仅针对某一反应，并不是所有反应的催化剂
④某一反应的催化剂可能不只一种
3.二氧化锰在一些反应中不只作催化剂，催化剂不一定就只有二氧化锰。(在过氧化氢溶液制取氧气中，催化剂可以用硫酸铜溶液、氧化铁、氧化铜、红砖粉末)。在氯酸钾制取氧气中，二氧化锰的质量和化学性质不变，但质量分数变大。
三、工业制法（分离液态空气法）
原理：利用液态氧和液态氮的沸点不同。——物理变化（蒸馏）
（1）具体过程
（2）注意：该过程是物理变化
四、分解反应
1.概念：由一种物质反应生成两种及以上物质的反应
2.特点：一变多
1．如右图所示，过氧化氢（H2O2）在催化剂二氧化锰的作用下，
迅速分解放出大量的氧气，下列现象正确的是()
A.气球胀大，红墨水左移B.气球缩小，红墨水右移
C.气球胀大，红墨水右移D.气球缩小，红墨水左移
2．催化剂在化学反应中所起的作用是（）
A.加快化学反应速率B.使生成物质量增加
C.改变化学反应速率D.减慢化学反应速率
3．NO是大气污染物之一，但少量NO在人体内具有扩张血管、增强记忆的功能。NO密度比空气略大，难溶于水，通常条件下极易与氧气反应。实验室收集NO的装置是()
4．下列图像中能表示用一定质量的氯酸钾和二氧化锰制氧气时，二氧化锰在固体混合物中的质量分数（a%）随时间（t）变化的曲线图是（b时间表示反应已完全）（）
5．根据下图所示实验装置图回答问题：
（1）仪器a的名称为（填序号）。
（2）若实验室用暗紫色固体制取氧气，应选用的发生装置是（填序号），收集较纯的氧气最好选（填序号）装置，该化学反应的文字表达式为；制备氧气的操作步骤是：①检查装置的气密性②装药品③固定试管，连接仪器④加热⑤用排水法收集气体⑥⑦。
（3）若实验室选用无色液体制取氧气，写出所涉及的反应原理的文字表达式为
。
（4）若用E装置收集氧气时，检验是否收集满的方法是。
（5）已知NO气体难溶于水，相同条件下密度略大于空气，极易与氧气反应。实验室收集NO的装置是（填序号）。
类型一：实验室制取氧气
例1.实验室用过氧化氢制取氧气时，必不可少的最简单的一组仪器是（）
A.试管、酒精灯、带导管的橡皮塞、集气瓶、铁架台
B.试管、酒精灯、水槽、集气瓶
C.集气瓶、铁架台、试管、带导管的橡皮塞
D.铁架台、烧瓶、集气瓶、玻璃片
答案：C
解析：解该题必须首先掌握用哪些药品和方法制取氧气，然后根据药品和仪器的性能去选答案。若用固体物质（如高锰酸钾）加热制取氧气，只能选A组；若用液体（如过氧化氢）常温制取氧气，可选C组。根据题干要求，答案为C。
例2.氧气制备实验：
注意事项：
瓶内水位略高于长颈漏斗末端，避免_____________。广口瓶内_____________有空气，_____________气体不收集；将_____________，用手压住漏斗口,每次加入双氧水不可太多，以免氧气产生速率_____________，用_____________法收集。
解析:本题考查过氧化氢分解法制备氧气的实验原理。
答案：产生的氧气逸出 残存 反应刚开始产生的 塞子塞紧 太快 排水
例3.右图是某同学设计的实验室制取氧气的装置图。
(1)写出有标号的仪器名称：
①____________，②____________，③____________，④____________。
(2)改正图中的错误：
①____________________________________________________________。
②____________________________________________________________。
③____________________________________________________________。
④____________________________________________________________。
⑤____________________________________________________________。
答案：(1)①酒精灯 ②试管 ③铁架台 ④集气瓶
(2)①应该使得试管管口略向下倾斜 ②导气管应拽出一部分 ③应该用酒精灯的外焰加热 ④铁夹应该夹在试管口三分之一处 ⑤导气管应该插入到集气瓶瓶底
解析：该装置错误分析：对固体加热，应该使得试管管口向下倾斜，以防止固体中含有的水蒸汽冷凝后回流，炸裂试管；导气管管口应该紧贴橡皮塞，不应该伸入试管太长；应该用酒精灯的外焰加热，不能使用焰心加热；铁夹不应该夹在试管的中部，而应该夹在离管口
处；导气管应该深入到集气瓶瓶底，不应该在集气瓶瓶口。
类型二：工业制取氧气
例4.以下哪个过程能正确地表示工业中大规模生产氧气的过程（）
答案：B
解析：工业制备氧气常用空气液化法。C和D只适合实验室制备氧气；A二氧化碳转化成氧气是自然界中氧气的循环过程，但不适合氧气的工业生产。
类型三：催化剂
例5.（·丰台期末）飘尘是物质燃烧时产生的粒状飘浮物，颗粒很小，不易沉降。它与空气中的二氧化硫、氧气接触时，二氧化硫会部分转化为三氧化硫，使空气的酸度增加。飘尘所起的作用可能是（）
A.氧化剂 B.还原剂 C.催化剂 D.吸附剂
答案：C
解析：该题考查的是催化剂的概念。
1.催化剂在化学反应前后：①质量变多；②质量不变；③化学性质改变；④化学性质不变；⑤二氧化锰可以作为各种化学反应的催化剂，在上述说法中正确的是（）
A.①③B.②④C.②④⑤D.②③
2．将某紫黑色固体粉末A加热，可产生无色气体B，同时生成一种黑色固体C和另一种固
体物质D。黑色固体C通常可用于加热氯酸钾制氧气时的催化剂。另一黑色固体E在无色气体B中燃烧，产生使澄清石灰水变浑浊的气体F。绿色植物可将气体F通过光合作用吸收，并转化为无色气体B。回答：
（1）写出名称：A___________C___________B_________F____________
（2）加热紫黑色固体A时所发生的反应属于____________反应。
（3）写出黑色固体E在无色气体B中燃烧的反应的文字表达式：_____________。
3．图是实验室用加热高锰酸钾的方法制取氧气的装置图
（1）写出有标号的仪器的名称：
① ②
③ ④
⑤ ⑥
（2）实验室制取氧气时，将导管、橡皮塞和大试管连接后，进行气密性检查的方法是将 。如果装置不漏气，则导管口就有 。
（3）试管口塞一团棉花的作用是。
（4）反应完毕后试管内的残留固体是。
（5）用双氧水滴加到二氧化锰中也可用于制取氧气，制取装置能否用如图所示的装置？为什么？。
1.实验室制取氧气
（1）实验室制取氧气的原理
（2）检验方法：将带火星的木条伸入集气瓶内，如果木条复燃，说明该瓶内的气体是氧气。
（3）验满方法：①用排水法收集时，集气瓶口处有较大气泡冒出，证明已满。②用向上排空气法收集时，将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃，证明已满。
2.实验室用高锰酸钾制取氧气的操作步骤和注意事项
（1）反应原理：高锰酸钾→锰酸钾+二氧化锰+氧气
（2）装置选择：用高锰酸钾制取氧气反应物是固体，所以发生装置应选用固固加热型的。
（3）操作步骤：查—装—定—点—收—离—熄(谐音记忆：茶庄定点收利息)
a.检查装置的气密性；
b.将高锰酸钾装入干燥的试管，并在试管口处放一团棉花，用带导管的单孔橡皮塞塞紧试管。
c.将试管固定在铁架台上；
d.点燃酒精灯，均匀加热后，固定在药品的底部加热；
e.用排水法收集氧气；（当气泡连续均匀冒出时再收集，否则收集的气体中混有空气，当集气瓶口有较大气泡冒出时，证明已满。）
f.收集氧气结束后，将导管撤离水槽；（如果先熄灭酒精灯，试管内温度降低，压强减小，水槽里的水就会被吸入热的试管内，使试管炸裂。）
g.熄灭酒精灯。
(4)注意事项
①试管口略向下倾斜：防止冷凝水倒流引起试管破裂
②药品平铺在试管的底部：均匀受热
③铁夹夹在离管口约1/3处
④导管应稍露出橡皮塞：便于气体排出
⑤试管口应放一团棉花：防止高锰酸钾粉末进入导管
⑥排水法收集时，待气泡均匀连续冒出时再收集（刚开始排出的是试管中的空气）
⑦实验结束时，先移导管再熄灭酒精灯：防止水倒吸引起试管破裂
⑧用排空气法收集气体时，导管伸到集气瓶底部
3.氧气的工业制法
①原理：利用液态空气中液氮（沸点-C）和液氧（沸点-C）的沸点不同。
②过程：空气低温加压→液态空气-C蒸发→氮气和液态氧（储存在蓝色的钢瓶中）
4.两个概念：
（1）分解反应：一种物质生成两种或两种以上其他物质的化学反应（一变多），是四大基本反应类型之一。
（2）催化剂：化学反应中，能够改变化学反应的速率而自身的质量和化学性质在反应前后均不发生变化的物质叫催化剂或触媒。
（催化剂特点：一变两不变----化学反应速率改变，本身质量和化学性质不变。）
训练用双氧水制取氧气时，忘记加二氧化锰，其结果是（）
A.不放出氧气B.放出氧气速率慢
C.放出氧气总量会减少D.放出氧气总量增加
训练工业上可用分离液态空气的方法制备氧气，在蒸发液态空气时，________的沸点较低，先蒸发出来，剩下的主要是__________，这个过程属于(填“物理”或“化学”)____________变化。
训练根据下图所示实验内容回答问题。
（1）仪器①的名称是。
（2）装置Ⅰ用于测定空气中氧气含量，若实验操作规范，该实验得出的结论是。若实验有误差，下列做法，与误差产生无关的是（填序号）。
①红磷不足量②装置气密性不好
③弹簧夹没有加紧④利用热铜丝点燃红磷
（3）装置Ⅱ用于高锰酸钾制氧气，反应的文字表达式为，当气体收集满后，有下列操作①将导气管移出集气瓶口；②取出集气瓶，正放在桌面上；③盖上玻璃片；④将集气瓶和玻璃片一起取出，正放在桌上；⑤在水面下用玻璃片盖住集气瓶口；⑥把导管从水槽中拿出来；⑦熄灭酒精灯，正确的操作及顺序是（填字母）。
A．①②③⑥⑦B．①②③⑦⑥C．①⑤④⑥⑦D．①⑤④⑦⑥
基础巩固
1．用过氧化氢溶液制取氧气时，常常加入二氧化锰，下列叙述正确的是()
A．放出的氧气更多B．放出氧气更快
C．放出的氧气更纯D．反应后二氧化锰的质量变小
2.实验室制取氧气，大致可分为以下几步：
a加热试管；
b检查装置的气密性；
c向试管中装药品，用带导管的单孔塞塞紧后，固定在铁架台上；
d用排水法收集氧气；
e停止加热；
f将导管从水槽中取出。
实验操作顺序正确的是（）
A.bcadefB.abcdefC.bcadfeD.abcdfe
3.（·海淀一模）现有空气、氧气和二氧化碳三瓶气体，最简单的区别方法是（）
A.测量三种气体的密度B.将燃着的木条分别伸入三瓶气体中
C.将气体分别通入澄清石灰水中D.将气体分别通入水中
4．（·石景山期末）下列化学反应中既不属于化合反应也不属于分解反应的是()
5．下列物质属于纯净物的是（）
A．加热KMnO4后的残余固体B．液氧
C．食盐水D．清新的空气
6.医院给病人输氧时用到类似下图的装置。关于该装置，下列说法中不正确的是（）
A.b导管连接供给氧气的钢瓶
B.b导管连接病人吸入氧气的输料管
C.使用该装置用来观察是否有氧气输出
D.使用该装置用来观察氧气输出的速率
7．（·黄石）下列关于催化剂的说法正确的是（ ）
A．催化剂必定加快反应速率
B．反应前后催化剂的化学性质通常会发生改变
C．在酿造工业和制药工业，一般都要用酶作催化剂
D．用氯酸钾制取氧气时，加入催化剂可使生成氧气的质量增加
8．（·荆州）关于催化剂的下列说法中，正确的是（ ）
A．化学反应后催化剂本身的质量减少
B．化学反应后催化剂本身的质量增加
C．催化剂可改变化学反应速率
D．化学反应后催化剂的化学性质发生变化
9．（·邵阳）在进行“氧气的实验室制取与性质”实验时，某同学制得的氧气不纯．你认为可能的原因是（ ）
A．用排水法收集时O2，集气瓶装满水
B．用向上排空气法收集O2时，导管伸入到集气瓶的底部
C．用排水法收集O2时，导管口冒出气泡，立即收集
D．用排水法收集O2，收集满后，在水下盖上玻璃片
10．（·丽水）如图是“用双氧水制取一瓶氧气”实验的主要步骤，其中操作错误的是（ ）
巅峰突破
1．写出下列反应的文字表达式并回答问题：
（1）加热紫黑色晶体制氧气____________________________________。
（2）铁丝燃烧____________________________________。为了防止熔化物溅落下来使集气瓶炸裂，应当在瓶内______________________。
（3）木炭燃烧________________________________________。
（4）用双氧水和二氧化锰制氧气_______________________________,在该反应中二氧化锰是____________。反应后摸容器壁有__________感觉。
2.根据下列装置图回答问题（装置用代号表示）：
（1）写出有编号的仪器名称：①为________________，②为________________。
（2）实验室用氯酸钾制取氧气的发生装置可选用（填代号，下同）________________；收集氧气可选用________________________________装置。若需要收集较纯净的氧气，则当实验中观察到________________________________现象时可以开始收集气体。
3.按要求填写下列内容：
4.某化学课外小组的同学，在实验室实验时发现一瓶标签破损的无色溶液（如下图）。这瓶溶液是什么物质？在老师的指导下，同学们首先提出假设并进行了如下的探究活动。请在空白处完成相应内容。
［提出假设］________________________________________________。
［实验及现象］①试管中取少量黑色粉末二氧化锰，向其中滴入该无色溶液，立即产生大量气泡，并放出大量的热。
②将气体导出并用排水法收集一试管气体；
③检验收集到的气体的方法及现象是________________________________。
［实验结论］该无色溶液是________________，二氧化锰在此实验中起___________作
用，反应的文字表达式为________________________________，原假设成立。
5.下图是实验室用高锰酸钾制氧气的装置图。指出图中的三处错误，并说明由此可能造成的后果。
（1）错误：。后果：。
（2）错误：。后果：。
（3）错误：。后果：。
6.右图有多种功能，如收集气体、洗涤气体、贮存气体等。回答下列问题：
（1）气体从a端进入集气瓶，该气体必须具有的性质是。
（2）气体从b端进入集气瓶，该气体必须具有的性质是。
（3）将此装置倒置后，气体从a端进入集气，该气体必须具有的性质是。
（4）将此装置倒置后，气体从b端进入集气，该气体必须具有的性质是。
（5）装置中预先盛满水，将水排出贮气，气体从端进入。
（6）用水将瓶中贮有的气体排出使用，水从端进入。
参考答案
1．D2．C3．C4．B
5．（1）集气瓶（2）AC高锰酸钾
锰酸钾+二氧化锰+氧气
⑥移出导气管⑦熄灭酒精灯（或⑥移出导气管，熄灭酒精灯，⑦取出集气瓶正放在实验台上）
（3）过氧化氢
水+氧气
（4）把带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃证明氧气已收集满
（5）C
1.B
2．(1)高锰酸钾；二氧化锰；氧气；二氧化碳(2)分解
(3)碳+氧气二氧化碳
3．（1）①试管 ②酒精灯 ③铁架台④集气瓶 ⑤水槽 ⑥导管
（2）将导管伸进水中（不要太深），用手捂住试管；气泡冒出
（3）防止高锰酸钾颗粒进入导管，发生堵塞
（4）锰酸钾和二氧化锰
（5）不能；应为双氧水和二氧化锰制氧气的发生装置是固液不加热型
训练B
训练氮气；氧气；物理
训练（1）集气瓶
（2）空气中氧气约占总体积的五分之一；④
（3）高锰酸钾
锰酸钾+二氧化锰+氧气C
基础巩固
1．B2.C3.B4．D5．B6.A7．C8．C9．C10．D
巅峰突破
1．（1）高锰酸钾
锰酸钾+二氧化锰+氧气
（2）铁丝+氧气
四氧化三铁；放少量细沙或水
（3）木炭+氧气
二氧化碳
（4）双氧水
水+氧气；催化剂；发热
2.（1）酒精灯试管（2）AC或D（3）C中导管口气泡连续、均匀冒出时。
3.
4.［提出假设］该无色溶液可能是过氧化氢
［实验及现象］将带火星的木条伸入试管中，木条复燃。
［实验结论］过氧化氢催化过氧化氢
水+氧气
5.（1）试管中的棉花距药品加热处太近；加热时引燃棉花而引起装置爆炸；
（2）试管口向上倾斜；产生的水冷凝后回流到试管底部，会使热的试管炸裂；
（3）加热前导管口不应放入集气瓶内；会使收集的气体因混有空气而不纯．
6.（1）气体的密度比空气密度小(2)气体的密度比空气密度大
(3)气体的密度比空气密度大(4)气体的密度比空气密度小
(5)a端(6)b端