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2.3课题3制取氧气

发布时间:2013-12-07 15:33:35  

课题3

制取氧气

思考

我们知道氧气有许多用途,那么我们 如何制取氧气呢?

实验室制取氧气的方法:
1、用过氧化氢溶液(液体)和二氧化锰(固体)制取,

条件:常温(只混合不加热)
2、用氯酸钾(固体)和二氧化锰(固体)制取, 条件:混合加热 3、用高锰酸钾(固体)制取, 条件:加热

一、分解过氧化氢溶液制取氧气

实验一:在常温下,把带火星的木条伸入

过氧化氢溶液的试管,观察木条是否复燃?
现象:有少量气泡冒出, 木条不能复燃 原因:说明H2O2溶液在常温下放出氧气少

实验二:向上述试管中,加入少量二氧化锰,
把带火星的木条伸入试管。观察发生的现象。

现象: 有大量气泡冒出 ,木条复燃。 原因: 在常温下二氧化锰(MnO2)对H2O2溶液的 分解起到了催化作用, 迅速产生氧气。

比较分析:
实验编号

现象
有少量气泡 冒出,木条 没有复燃 有大量气泡冒 出,木条复燃

原因 常温下,放出氧气很少

实验1

实验2

常温下,过氧化氢遇二氧化锰 分解加速,放出大量氧气

【思考1】在实验2中,是不是过氧化氢与二氧化 锰反应生成了氧气呢?

【思考1】在第2个实验中,是不是过氧化氢与二 氧化锰反应生成了氧气呢?
过氧化氢 + 二氧化锰

×

氧气 + ?

实验三:反应停止后,重新加入过氧化氢溶液,把带
火星的木条伸入试管,观察发生的现象。

现 象:木条复燃了 结 论:说明二氧化锰(MnO2)仍然起作用, 产生氧气
【思考2】二氧化锰好象永远也用不完,二氧化锰在这个反应中到 底扮演了一个什么角色呢?

1、催化剂
(1)概念:在化学反应中,能改变其他物质的化 学反应的速率,而本身的质量和化学性质, 在反 应前后都没有变化的物质叫催化剂(又叫触媒)。

(2)简称:一变二不变
①“一变”:改变其他 ②“二不变”:本身 物质的化学反应速率。 的质量和化学性质都 (注意:改变:可以是加快、 没有改变。 也可以是减慢)

思考
1、在反应进行过程中催化剂参与反应吗? 2、有了催化剂是否可以使生成物质量增加呢?

3、催化剂的物理性质在反应前后是否改变?
4 、二氧化锰 是催化剂,这种说法对吗? 5、没有催化剂反应能否进行呢?

①、催化剂不是反应物,也不是生成物,只是反应 条件。 ②、催化剂不能使生成物质量增加。 ③、催化剂的物理性质在反应前后可能改变。 ④、催化剂是针对具体反应而言的,不是对所有 反应都 起作用。 ⑤、能反应只是反应速率不同。

催化作用 催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。

在上述反应中, MnO2起了加速H2O2分解的作用, 所以说这个反应中的MnO2是催化剂,是反

应条件。

过氧化氢

二氧化锰

水+氧气 (文字表达式)

【说明】此反应中,二氧化锰既不是反应物也不 是生成物,是催化剂,是反应条件,所以写在箭 头的上方。

练一练: 1、在化学反应中,催化剂( D ) A.质量减少

B.在化学反应后化学性质发生了变化
C.能使生成物的质量增加 D.能改变化学反应的速率

2、下列有关催化剂的说法正确的是( C )

A.催化剂就是用来加快化学反应速率的
B. 二氧化锰是催化剂 C.没有二氧化锰的催化,过氧化氢也能分解放出 氧气 D.催化剂在化学反应前后的性质不变

2、用过氧化氢(H2O2)和二氧化锰制取氧气

(1)原理:过氧化氢 H 2O 2 (2)、装置:

二氧化锰
MnO2

水 + 氧气 H2O + O2

注意事项

(1)、长颈漏斗末端要插入液面以下。 (2)、可用分液漏斗代替长颈漏斗。 (3)、可用集气瓶或大试管代替锥形瓶。 (4)、装一药品时,先装固体后装液体。

二、加热氯酸钾和二氧化锰制取氧气
1、原理:
氯酸钾
二氧化锰 加热 MnO2

氯化钾 + 氧气

KClO3



KCl + O2

2、装置:

(1)在上图所示装置中,使用了哪些仪器? (2)哪部分是气体发生装置,哪部分是气体 收集装置?

探究:加热氯酸钾(KClO3)和二氧化锰(MnO2)
制取氧气

现象

编号 (1)

现象 导管口有气泡冒出,

原因 分解产生气体

(2) 带火星的木条复燃

瓶中气体是氧气

能否用:过氧化氢制取氧气的装置 用 于:氯酸钾制取氧气?

不能

为什么呢?

因为反应物的张态和反应条件不同

3、实验装置的选择: (1)发生装置 根据反应物的状态和反应条件确定 ①、固固加热型 反应物: 固体 反应条件: 加热 ②、固液不加热型 反应物: 固体和液体 反应条件: 不需要加热

固固加热型的制取装置

加热高锰酸钾制取O2装置

加热氯酸钾制取O2装置

固液不加热型的制取装置
分液漏斗

长颈漏斗

烧瓶

锥形瓶

注意:长颈漏斗的末端必须插入液体中(液封),

防止生成的气体从长颈漏斗口逸出。

过氧化氢制氧气和氯酸钾制氧气 的发生装置是否相同?哪个好?

不相同

为什么呢?

用过氧化氢制氧气的装置的。
优点 (1)简单,易操作; (2)不用加热,较安全; (3)节约药品(可根据需要随时补充)

(4)分液漏斗可控制反应速率;

比一比 比较下列三个实验装置图:

装置A与B、C相比较,其优点有:
①可以随时添加药品,不断产生氧气。 ②不需要加热,节约能源

③可以控制氧气的产生速率。

(2)收集装置 根据气体的溶解性和密度确定

①排水法:

不易溶或难溶于水的气体

②向上排空法: 密度比空气大的气体

③向下排空气法 密度比空气小的气



想一想
(1)排水法 (2)向上排气法 氧气的收集方法:_________________________ 氧气不易溶于水。 (1)排水法 原因:_________________ 氧气的密度比空气略大。 (2)向上排气法 原因:_______________________ 向上排气法。 要收集到较干燥的氧气:选用_____________。 排水法。 要收集到较纯净的氧气:选用_____________。

三、加热高锰酸钾制取氧气 P38
1、原理
高锰酸钾 加热 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气

反应条件有哪些?

符号表达式

KMnO4 △ K2MnO4 + MnO2 + O2

2、装置

为什么呢? 棉花
加热时,防止 高锰酸钾粉末 进入导管, 堵塞 导管。 (水变红色)

(药品平铺在试管底部, 增大受热面积)

3、实验步骤
(1)检: 检查装置气密性 (2)装:装入药品 (试管口要放一团棉花) (3)定:固定装置(试管口要稍向下倾斜) (4)点:点燃酒精灯加热 收集气体 (5)收: (6)离:把导管移离出水面 (7)熄:熄灭酒精灯 简 称:查、装、定、点、收、离、熄 谐 音:茶、庄、定、点、收、利、息

4、检验: (如何检验收集到的是氧气?)

将一支带火星的木条伸进集气瓶内, 若木条复燃,证明是氧气。
5、验满:(向上排空气法收集氧气,如何验满?)

将一支带火星的木条伸到集气瓶口, 若木条复燃,证明已集满。
6、存放: 盖好玻璃片,正放在桌面上。

7、注意事项:
(1)、铁夹夹在离试管口1/3处 (2)、导管伸入试管不能太长 原因:不利于气体的排出 (3)、试管口略向下倾斜 原因:防止冷凝水倒流,使试管炸裂 (4)、加热时要先预热,再对准药品部位加热

(5)、等有连续的气泡产生时再收集

原因:刚产生的气泡中混有空气,这时的气体不纯

(6)、实验完毕先撤导管,后移酒精灯 原因:防止水倒吸,使试管炸裂

(7)、收集满的氧气,应正放在桌面上,并用毛玻 璃片盖上 原因:氧气密度空气略大

操作方法
仪器组装 :

先下后上,先左后右
试管的高度,由酒精灯的外焰决定.

检查装置气密性的方法(一)
将导管一端伸入 水中,用手紧握试管, 导管口有气泡冒出, 松开手,导管内有一 段水柱。说明装置气 密性良好。

检查装置气密性的方法(二)(三)
关闭分液漏斗的活塞, 用止水夹夹紧橡 把导管放入水里,双手 皮胶管,往长颈漏斗 紧握烧瓶外壁,见导管 加水,水不再往下流, 口有气泡冒出,松开手, 说明装置气密性良好。 导管有一段水柱,说明 装置气密性良好。

试管口为什么要略向下倾斜?
防止冷凝的水倒流,炸裂试管。

用排水法收集氧气时,要等气泡 均匀放 出后,再收集气体, 为什么?
因为开始冒出的气泡是空气。

这样做是为了防止

收集到的氧气不纯

实验结束时,先将导管撤离出水面,然

后熄灭酒精灯。为什么??
先撤导管,后灭酒精灯,目的:

防止水倒流炸裂试管。

收集满氧气的集气瓶,为什么要正放在桌 面上?
答:因为氧气的密度比空气的密度大, 倒放时,氧气从瓶口与玻璃片的缝隙中跑掉。

(玻璃片磨沙面靠瓶口)

O2
正放

O2

做一做

1.实验室制取氧气大致可分为下列步骤: ①点燃酒精灯,加热试管. ②检查装置的气密性. ③将高锰酸钾装入试管,塞入一小团棉花, 用带导管的橡皮塞塞紧试管,并把试管固定 在铁架台上. ④用排水法收集氧气. ⑤熄灭酒精灯. ⑥将导管从水槽中取出.正确的操作顺序为 ②③①④⑥⑤ ___________________.

2.下图是实验室用高锰酸钾制取和收集氧气 的装置图,指出其中的五处错误

外焰没 在药物 下加热

③铁夹没
夹在离管 口1/3处

④试管口没有稍向下倾斜


试管口 没放一 团棉花

②试管
内导管 过长

小结: 实验室制取氧气的原理 二氧化锰 过氧化氢 水 + 氧气
H2O2
MnO2 二氧化锰 加热 MnO2

H2O + O2

氯酸钾 KClO3 高锰酸钾

氯化钾 + 氧气 KCl + O2


加热

锰酸钾+二氧化锰+氧气

KMnO4



K2MnO4 +

MnO2 + O2

分析上述三个制取氧气的反应,它们有什么共同 的特征?与化合反应有什么不同?

四、分解反应:
1、概念:由一种物质生成两种或两种以上其
他物质的反应。 2、特点:“一变多” 表示为: X B+C+· · ·

化合反应 化学反应 基本反应类型

分解反应

五、氧气的工业制法
(沸点高)(沸点低)

是物理变化

1、原理:利用液氧和液氮的沸点不同,进行分离。 2、方法: 空气
低温加压

液态空气

蒸发

氮气先蒸发

液态氧气

分离液态空气过程,没有生成新的物质

一、分解过氧化氢溶液制取氧气

1、催化剂: 概念:在化学反应中,能改变其他物质的化学反应的速率,而本身的质 量和化学性质, 在反应前后都没有变化的物质叫催化剂(又叫触媒)理解:一变二不变 2、用过氧化氢(H2O2)和二氧化锰(MnO2)制取氧气 (1)原理: 过氧化氢 二氧化锰 水 + 氧气 (2)、装置:
二氧化锰 氯化钾 + 氧气 加热

二、加热氯酸钾和二氧化锰制取氧气
1、原理: 氯酸钾 2、装置: 4、检验: 固液不加热型

3、实验步骤:查、装、定、点、收、离、熄
5、验满: 6、存放: 固固加热型

三、分解反应:
1、概念:由一种物质生成两种或两种以上其 他物质的反应。 2、特点:“一变多” 表示为: X B + C + 〃〃〃

四、氧气的工业制法(物理变化)
原理:利用液氧和液氮的沸点不同,进行分离。

(共15小题)

1.下列反应属于分解反应的是( D)
A. 硫 + 氧气 点

燃 点燃 点燃 二氧化硫 二氧化碳 + 水 四氧化三铁

B.石蜡 + 氧气
C.铁 + 氧气 D.氧化汞

加热

汞 + 氧气

2、下列化学反应中,属于氧化反应的是(

AC),

属于化合反应的是( C )属于分解反应的是( BD )

A. 甲烷+氧气

点燃

水+二氧化碳

B. 水 通电 氢气+氧气 C. 氧气+二氧化碳+铜+水 加热 碱式碳酸铜

D. 氯酸钾

二氧化锰
加热

氯化钾+氧气

3、用氯酸钾和二氧化锰混合加热制取氧气 中,二氧化锰( D) A.质量减少

B.在化学反应后化学性质发生了变化
C.质量增加 D.加快氯酸钾的分解的速率 4.实验室制取氧气时,收集氧气的方法 (AC) (A)排水法 (B)向下排气法 (C)向上排气法 (D)每种都可以

5.实验室制取氧气时,装药品的大试管口应( ) (A)朝下 (B)朝上 (C)略向下倾斜 (D)略向上倾斜 6.实验室采用排水法收集氧气时,需将导气管伸 入盛满水的集气瓶,这个操作应在( ) (A)加热固体药品前 (B)与加热固体药品同时 (C)开始有气泡放出时 (D)气泡连续并均匀放出时

C

D

7.下列物质中含有氧气的是( C ) (A)二氧化锰 (B)氯酸钾 (C)空气 (D)过氧化氢 8.检验氧气的方法是( B ) (A)用火柴去点 (B)用带火星木条接近气体 (C)用鼻子去嗅气味 (D)用天平称量

9.工业上制取大量氧气的方法是 (C) (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
10.某同学设计了4种制氧气的方案:①用氯酸钾和二氧化 锰共热;②使高锰酸钾受热;③用高锰酸钾和氯酸钾共 热;④使二氧化锰受热.判断这四种方法:( C ) A.全正确 B. 全不正确 C. ①②③正确 D.只有①②正确

11.在高锰酸钾分解制氧气的反应中,二氧化锰是 生成 _____物。在氯酸钾与二氧化锰混合加热制氧

反应 气时,氯酸钾是_____物,二氧化锰是 催化剂 _____,
速率很慢 若不加二氧化锰,则氯酸钾分解反应将_____, 速率加快 若将高锰酸钾加入氯酸钾,则反应______,这是 因为 高锰酸钾加热分解生成了二氧化锰 ________________________。

12、医院给病人输氧时用到类似下图所示的装 置。关于该装置,下列说法不正确的是( ) A.b导管连接供给氧气的钢瓶 B.b导管连接病人吸氧气的塑料管 C.使用该装置来观测是否有氧气输出 D.使用该装置用来观测氧气输出的速率

B

b

a

13、制取氧气的途径有多种,如: ①水 通电 氢气 + 氧气 ②氯酸钾 △ 氯化钾 + 氧气 ③氧化汞 △ 汞 + 氧气 ④过氧化钠 + 二氧化碳 碳酸钠 + 氧气. 现在潜水员想选择其中的一种作为潜水艇中氧 气中的来源,你认为应该选择哪一个?为什么? (至少要阐明三条不同的理由



选择④ 理由:
(1)反应不用加热或通电,安全、节省能源; (2)反应④可以将人体呼出的二氧化碳转化为氧气; (3)操作简单。

14.下列有关实验室用高锰酸钾制氧气的叙述中, 正确的是( ) (A)高锰酸钾受热后,也不放出氧气 (B)要使高锰酸钾受热分解放出氧气,必须加入 二氧化锰 (C)二氧化锰是这个反应的生成物 (D)二氧化锰是一切化学反应的催化剂

C

15.同时加热下列物质,最易放出氧气的是 ( B ) (A)纯净的氯酸钾 (B)纯净的高锰酸钾 (C)纯净的二氧化锰 (D)过氧化氢溶液


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