初中化学人教版九年级上册课题3 制取氧气学案设计

这是一份初中化学人教版九年级上册课题3 制取氧气学案设计，共8页。学案主要包含了内容概述 [来%~，重点知识归纳及讲解，难点知识剖析等内容，欢迎下载使用。

通过实验研究实验室制氧气的反应原理、反应条件、所需仪器、反应装置、收集装置、操作步骤；学习催化剂的定义和作用；学习了分解反应这一基本反应类型。
二、重点知识归纳及讲解
（一）氧气的实验室制法[来:zzs^@tep#*.c~m]
1.反应原理
①加热氯酸钾制取氧气：氯酸钾氯化钾＋氧气。
②加热高锰酸钾制取氧气：高锰酸钾锰酸钾＋二氧化锰＋氧气
③分解过氧化氢制取氧气：过氧化氢水＋氧气。 [w#~@w*w.zzste&p.cm]
2.实验装置：（以加热高锰酸钾制氧气为例，如图所示）
3.操作步骤： [来@#:~&中教网%]
①检查装置的气密性。②把药品装入试管内，使用高锰酸钾作反应物时在试管口放一团棉花。
③把试管固定在铁架台上，将集气瓶装满水并倒立在盛水的水槽中。
④点燃酒精灯，加热药品。 ⑤收集气体。 ⑥把导气管从水槽中移出水面。 ⑦熄灭酒精灯。
4.收集方法：
①排水集气法（因为氧气不易溶于水）。
操作要点：把盛满水的集气瓶（无泡）倒立在水中，排水充气，取出放置。
②向上排空气法（因为氧气的密度略大于空气）。 操作要点：使导气管尽量伸入集气瓶底便于排尽空气。
5.检验：将带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，证明瓶内气体是氧气。
氧气可以使带火星的木条复燃[w@ww.&zz~*st#ep.cm]
6.验满：若用向上排空气法收集氧气，验满时，取一根带火星的木条，放在集气瓶口，若木条复燃，则证明氧气已集满。
7.放置：因为氧气的密度大于空气的密度，故应正放在桌面上。 [来@:中国教育出*~&版%网]
8.注意事项：[www.z#@z%step.^cm*]
①在用氯酸钾或高锰酸钾制取氧气时，试管口应略向下倾斜，原因是防止加热时药品中的湿存水倒流炸裂试管。[中^国教育出版&#网~@]
②铁夹应夹在距试管口1/3处，原因是利于加热。
③导管伸入试管内要刚露出橡皮塞，原因是利于排出产生的气体。
④用排水法收集氧气时，不宜立即收集，待有连续均匀的气泡产生时再收集，原因是开始的气泡是试管内的空气，若立即收集则氧气不纯。
⑤排气法收集气体时，导管要伸入接近集气瓶底部，原因是利于充分排出瓶内空气。[来~#:中国教育出版网*&%]
⑥实验结束时，先将导管移出水面，再熄灭酒精灯，原因是防止水槽中的水倒吸炸裂试管。
⑦如果用高锰酸钾制氧气时，试管口应塞一小团棉花，原因是防止高锰酸钾粉末进入导管。
（二）正确选用气体的收集方法
原则：易溶于水的气体选排空气法收集，根据气体的密度定“向上”或“向下”排气，若气体的密度大于空气的密度，采用向上排空气集气法；若气体的密度小于空气的密度，采用向下排空气集气法。
排气法操作简便，排水法收集的气体较纯。
（三）氧气的工业制法
工业上制大量的氧气，主要是通过使空气液化，再分离液态空气而制得，这是物理方法，其主要过程为：
（四）分解反应
由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应叫做分解反应。例如，高锰酸钾受热时分解生成了锰酸钾、二氧化锰和氧气，这个反应就是分解反应。[中国^&教育*出%#版网]
化合反应和分解反应都属于反应的基本类型，这两种反应可用字母表示为：
化合反应 A＋B→AB 分解反应 AB→A＋B
（五）氧化反应[来:@^zz&st*ep#.cm]
氧化反应是指物质跟氧发生的反应，生成物一般是氧化物，例如，磷、硫、铝在氧气中反应，生成物分别是五氧化二磷、二氧化硫、氧化铝，它们都是氧化物。
不要误认为氧化反应只是物质跟氧气的反应，氧化反应还包括物质跟含氧化合物的反应。
（六）缓慢氧化
某些氧化反应进行得缓慢，甚至不容易被察觉，这种氧化叫做缓慢氧化。例如，动植物的呼吸、食物的腐烂、酒和醋的酿造等都包含物质的缓慢氧化。
缓慢氧化与燃烧有所不同，燃烧是较剧烈的氧化反应，有发光、放热现象，但缓慢氧化时，放热，一般不发光；两者的相同点是：都是氧化反应。
三、难点知识剖析
（一）催化剂和催化作用[来:中&国教育@^出#*版网]
在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有变化的物质叫做催化剂（或叫做触媒），催化剂在化学反应中所起的作用叫做催化作用。[中国~#教育出&版网^%]
理解催化剂概念要注意几点：
1.催化剂能改变其他物质的化学反应速率，包括增大或减小两个方面。例如，在用氯酸钾或过氧化氢制取氧气时，用二氧化锰作催化剂，是增大氯酸钾或过氧化氢分解的速率，今后还会学到一类催化剂，它可以减慢化学反应的速度。 [www.%@z&zst^e#p.cm]
2.催化剂本身的质量和化学性质不变，这并不是指催化剂不参与化学反应，而是催化剂参与化学反应后又转变为原来的物质，催化剂是反应条件。
3.催化剂可重复使用。
4.催化剂具有选择性，只对某一个或某几个反应有催化作用。例如二氧化锰是氯酸钾分解的催化剂，但不是任何化学反应的催化剂。
5.催化剂只能改变化学反应速度，不能增加或减少生成物的质量。
（二）化合反应与氧化反应
同步练习
【基础巩固】
1.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。
2.下列说法中正确的是（ ）
A.水能灭火是因为水能降低可燃物的着火点
B.动植物的呼吸过程是一种缓慢氧化
C.红磷易发生自燃
D.物质发生氧化反应时，都伴随着发光、放热
3.某学生在实验室设计了五种制取氧气时使用药品的方案，其中可行的是（ ）
①用氯酸钾和二氧化锰混合加热②将氯酸钾加热③将高锰酸钾加热④将高锰酸钾和氯酸钾混合加热⑤将二氧化锰加热
A.①②③ B.③④⑤
C.①③④ D.②③⑤
4.燃烧、缓慢氧化、自燃的相同点是（ ）
A.反应都很剧烈
B.反应时都发光、放热[来:&*中国教~育#出版网@]
C.都属于氧化反应
D.都需要达到着火点[来@~#:中国教育出*版&网]
5.实验室制取氧气时，必不可少的最简单的一组仪器是（ ）[ww&w.~z*zs@tep.c#m]
A.试管、酒精灯、带导管的橡皮塞、集气瓶、铁架台 [来:z^zste~p.%cm@&]
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
6.图2-11所示的装置，其中收集氧气时可选用（ ）
图2-11
A.①和② B.②和③ C.①和④ D.①和⑤
7.有一瓶用排水法收集好的无色气体，如图2-12所示方法进行暂时存放。据此，请你判断与这种气体相关的物理性质除颜色、状态外，还有：_____________________________________；
_________________________________________。
图2-12[www%.zzst*e@p.c#m~]
8.根据图2-13所示装置，完成下列问题：
图2-13
（1）写出图中标有字母的仪器的名称：a_________，b_________。[w#ww.zzs%~@tep^.cm]
（2）实验室欲制取并收集氧气，应选用装置_________和装置_________或装置_________连接；或选用装置_________和装置_________或装置_________连接（填装置编号）。制取氧气反应的文字表达式为_________；_________。如果用向上排空气法收集氧气并检验氧气是否收集满，则应将带有火星的木条放在_________。
【能力提升】
1.工业上制取大量氧气的方法是 （ ）[www&.z~z*st#ep.cm@]
A.加热氯酸钾 B.加热高锰酸钾
C.分离液态空气 D.加热二氧化锰
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.(经典回放)小兰同学用下图所示的装置测定空气中氧气的体积分数，实验后发现测定氧气的体积分数低于1/5。针对这一事实，你认为下列做法或想法不可取的是( )
A.查看实验装置是否漏气
B.实验中可能红磷的量不足，没有将瓶内氧气耗尽
C.实验中可能未冷却至室温就打开止水夹，使进入瓶内水的体积减少
D.将红磷改为木炭再重做实验
4.某同学用氯酸钾和二氧化锰的混合物加热制取氧气时发生了爆炸，分析其可能的原因是（ ）
A.管受热不均匀 B.气体发生装置漏气
C.二氧化锰中混有可燃性杂质 D.加热温度太高
5.实验室除了用加热高锰酸钾的办法制氧气外，还常用以下两种方法制取氧气。[w%ww^.zzste&p.*c#m]
(1)氯酸钾在二氧化锰催化剂和加热的条件下制取氧气。
（注：催化剂能改变反应的速率，这里是加快反应速率）
(2)用双氧水在二氧化锰作催化剂的条件下制取氧气。
[www%.zzs@t&e~p.c*m]
(注：双氧水是过氧化氢的水溶液，这里用稀溶液)[来*:中国教育出版^&@网~]
(3)研究表明，许多金属氧化物对氯酸钾的分解有催化作用。分别用下列金属氧化物作催化剂，氯酸钾开始发生分解反应和反应剧烈时的温度如下表所示：
实验室用氯酸钾来制取氧气，在以上物质中选用催化剂，最好用（ ）
A.Fe2O3 B.Al2O3 C. CuO D. MgO
6.在实验室制取某种气体时，该气体既能用排水集气法收集，又能用向上排空气法收集。由此可肯定该气体的物理性质中有：
（1）________________________，（2）________________________。
7.以美国为首的北约军队使用一种“油气炸弹”，这种炸弹炸时首先释放出大量可燃性气体，然后可将可燃性气体引燃，这时躺在防护工事里的人即使未被炸死，也会因窒息而死亡，其原因是____________________________________________________________。
8.氧气的收集方法有：①____________法；②____________法
9.右图是某同学设计的实验室制取氧气的装置图。
[中国^&教育*出%#版网]
(1)写出有标号的仪器名称：
①____________，②____________，③____________，④____________。
(2)改正图中的错误：
①____________________________________________________________。[来~%:zz#s*tep.c&m]
②____________________________________________________________。
③____________________________________________________________。[来#%@:*中教网&]
④____________________________________________________________。
⑤____________________________________________________________。
10.如图所示：
(1)写出①②两种仪器的名称：①____________，②____________。
(2)实验室室制取氧气，应将气体发生装置____________和收集装置____________（只填排空气法）连接（填字母代号）。
制取氧气答案
同步练习
【基础巩固】
1.思路解析: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 不能残存 反应刚开始产生的 塞子塞紧 太快 排水
2.思路解析：着火点是物质的本身属性，不可改变。水能够灭火，主要是因为水蒸发吸收大量的热，使火焰的温度迅速降低到可燃物的着火点以下；动植物吸入氧气，呼出二氧化碳，使体内的有机物氧化分解释放能量，属于氧化反应，也可说是缓慢氧化；红磷着火点很高，不容易发生自燃，白磷则容易自燃，因为白磷的着火点很低；物质发生氧化反应，不一定都发光，但可以发热。
答案：B
3.思路解析：氯酸钾直接加热，很难分解；二氧化锰加热不分解，无法产生氧气。故②⑤不可能。
答案：C[来%&#*:中教^网]
4.思路解析：燃烧、缓慢氧化、自燃，三者的共同点都是与氧气反应，都属于氧化还原反应。
答案：C [中%国教育出版&@网#~]
5.思路解析：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、氯酸钾）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。
答案：C[来:zzstep%.@~c&*m]
6.思路解析：根据氧气不易溶于水，且不与水反应，可用排水法收集；在通常情况下，氧气比空气略重，且不与空气中的其他成分反应，可用向上排空气法收集，收集时，导管口应接近集气瓶瓶底，便于将集气瓶内的空气排尽。故答案为D项。
答案：D
7.思路解析：此题主要涉及氧气的物理性质，旨在考查识图能力以及分析问题与解决问题的能力。[w~ww.zzs^&t#ep.c*m]
答案：（1）密度比空气小
(2)难溶于水
8.思路解析：本题主要考查氧气的实验室制法。实验室里常采用加热高锰酸钾和分解过氧化氢的方法制取氧气，根据反应物的状态和反应条件，发生装置可选用A.B，根据氧气不易溶于水，密度比空气大，收集装置可选用C.D。氧气的检验和验满不同，检验氧气时，应将带火星的木条伸入集气瓶中，用向上排空气法检验氧气是否收集满时，应将带火星的木条放在集气瓶口处。
答案：（1）酒精灯 试管 （2）A C D B C D[来:z^zste%p#.c~@m]
高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气 过氧化氢水+氧气 D瓶口处[来:中@国&教育^出#版网~]
【能力提升】
1.思路解析：大量氧气的制备即工业制备氧气，一般采用分离液态空气法。A.B都是实验室制备少量氧气的方法；D无法得到氧气。
答案：C
2.思路解析：催化剂可以改变化学反应速率，在生产上我们一般要求加快反应速率，在其他领域则需要用催化剂降低化学反应速率；如食品的防腐、橡胶的防老化等领域。
答案：C
3.思路解析:本题旨在探究实验室测定空气中氧气体积的方法。用题给实验方法测定空气中氧气的体积分数若低于1/5，则造成误差的原因可能有三种。一是红磷不足量；二是装置漏气；三是未等瓶内气体冷却就打开了止水夹。这三个方面，无论哪一个方面出问题，所测O2体积分数都会低于1/5。因此，应从这三方面去检查失误原因，切不可用木炭代替红磷再做实验。因木炭燃烧产生的是CO2，CO2填充了所耗O2的体积，瓶内气体压强基本不变，实验目的更难达到。所以用题给实验方法测定空气中氧气体积时，所选可燃物应满足两个条件：①能在空气中燃烧；②燃烧的产物是固体。
答案：D
4.思路解析：由于加热时体系温度比较高，且产生了大量氧气，只要有可燃物，就可能发生爆炸。
答案：C
5.思路解析：本题考查氧气的制备过程中催化剂的作用。催化剂能够改变（一般指加快）化学反应速率，但自身质量不发生变化。根据上述表格得知：选择催化剂最佳依据是在条件最低但催化效果最好。
答案：C
6.思路解析：排水法收集气体，要求气体在水中的溶解度很小，或者是难溶于水；能用向上排气法收集，要求该气体密度比空气的大。
答案：(1)难溶于水 (2)比空气重
7.思路解析：汽油炸弹在爆炸后大量燃烧消耗空气中的氧气，使得防御工事中的士兵窒息死亡。
答案：汽油炸弹在爆炸后大量燃烧消耗空气中的氧气，使得防御工事中的士兵窒息死亡
8.思路解析：根据氧气的性质，可以用排水法收集氧气，也可以用向上排空气法收集氧气。[来*:中国教&育出^版@网~]
答案：①排水 ②向上排空气[来@*:中%&教#网]
9.思路解析：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。
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
10.思路解析：本题考查氧气的实验室制法，包括气体发生、收集装置。
答案：(1)①锥形瓶 ②长颈漏斗 (2)A D
催化剂
温度/℃
反应程度
Fe2O3
Al2O3
CuO
MgO
开始反应
470
515
305
490
剧烈反应
490
540
350
545