化学人教版九上考点突破练：2.4 实验活动1 氧气的实验室制取与性质

实验活动1氧气的实验室制取与性质考点1实验室制取氧气的反应原理1、过氧化氢溶液（俗称“双氧水”）（1）药品：过氧化氢溶液（主要成分H2O2）和二氧化锰（黑色粉末MnO2）（2）反应原理：文字表达式：过氧化氢二氧化锰水+氧气符号表达式：H2O2MnO2H2O+O二氧化锰MnO2注：MnO2在该反应中是催化剂，起催化作用2、用氯酸钾或高锰酸钾制取氧气（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）反应原理：

文字表达式：氯酸钾二氧化锰△氯化钾+氧气二氧化锰△符号表达式：KClO3MnO2△KCl+O2MnO2△文字表达式：高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气符号表达式：KMnO4K2MnO4+MnO2+O2。【典例1】现有下列反应：①2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑；②2KClO32KCl+3O2↑；③2NH4NO34H2O+2N2↑+O2↑。其中适用于实验室制取氧气的是（）A．①② B．②③ C．①③ D．①②③【答案】A。【解析】①高锰酸钾在加热的条件下分解为锰酸钾和二氧化锰两种固体，同时生成氧气，适用于实验室制取氧气；②氯酸钾在二氧化锰的催化作用下、加热分解为氯化钾固体和氧气，适用于实验室制取氧气；③硝酸铵在加热的条件下分解生成水，氮气和氧气，得到气体是氮气和氧气的混合物，不适用于实验室制取氧气。故选：A。【典例2】有六种途径可以制氧气，如图所示。（1）写出A、B两种途径的反应符号表达式：A：H2O2→H2O+O2。B：KMnO4K2MnO4+MnO2+O2。（2）D（填序号）途径发生的是物理变化。（3）为了使A、F两种途径更快地制取氧气，还需要加入二氧化锰。（4）根据“绿色化学”理念，A（填序号）途径是实验室制氧气的最佳方法。【答案】KMnO4K2MnO4+MnO2+O2；故填：H2O2→H2O+O2；KMnO4K2MnO4+MnO2+O2；D；二氧化锰；A。【解析】（1）过氧化氢在常温下能分解为水和氧气，符号表达式为：H2O2→H2O+O2；高锰酸钾在加热的条件下分解为锰酸钾、二氧化锰和氧气，符号表达式为：KMnO4K2MnO4+MnO2+O2；故填：H2O2→H2O+O2；KMnO4K2MnO4+MnO2+O2；（2）空气中含有氧气，用空气制备氧气的过程中没有生成新物质，发生的属于物理变化；故填：D；（3）过氧化氢制取氧气、加热氯酸钾制取氧气的反应速率都比较缓慢，可以加入二氧化锰来加快化学反应的速率，故填：二氧化锰；（4）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解为水和氧气，反应是在常温下进行的，生成物还有水，对环境没有污染，是实验室中制取氧气的最佳方法；故填：A。【变式训练1】四种制取氧气的方法如图所示。下列有关四种氧气制取方法的说法，错误的是（）A．反应时加入的MnO2不能增加产生氧气的质量 B．从安全、环保、节能、简便等方面考虑，最佳方法是H2O2分解制取O2 C．四种方法都是利用含氧化合物分解来制取O2 D．取等质量的四种反应物，H2O2分解产生的氧气最多【答案】D。【解析】A．反应时加入的MnO2是催化剂，只改变反应的速率，不能增加产生氧气的质量，故正确；B．过氧化氢催化分解，常温下进行，无污染，安全、环保、节能、简便，可为制取氧气的最佳方法，故正确；C．利用含氧化合物分解来达到目的，过氧化氢、氯酸钾、高锰酸钾、水组成上都含有氧元素，都可称为含氧化合物，通过分解可制得氧气；故正确；D．钾的相对原子质量是39，锰的相对原子质量是55，氢的相对原子质量是1，氧的相对原子质量是16，通过计算可知，过氧化氢中氧元素质量分数最大，水中氧元素质量分数次之，但是过氧化氢分解时，只有一半的氧元素转化成氧气，而水分解时，氧元素全部转化成氧气，因此相同质量的KClO3、KMnO4、H2O2、H2O完全反应后，放出氧气的质量最多的是水。故错误。故选：D。【变式训练2】如图所示四种途径都可以得到氧气：（1）采用物理方法制取氧气的途径是丁（选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”，下同）；（2）“绿色化学”是21世纪化学科学发展的重要方向之一，其核心是从头上做到节能减排。在实验室制取氧气的途径中，采用甲途径更体现化学实验的绿色化追求。【答案】（1）丁；（2）甲。【解析】（1）分离液态空气制取氧气是根据液态氧和液态氮的沸点不同而分离出氧气，没有新物质生成，属于物理变化；（2）高锰酸钾或氯酸钾制取氧气需要加热，浪费能还污染了环境，过氧化氢制取氧气，装置操作简单、安全，不需加热，生成物是水和氧气，无污染。故答案为：（1）丁；（2）甲。考点2氧气的制取装置和收集方法1.过氧化氢溶液（1）装置：固液常温型（2）注意事项：①长颈漏斗下端管口应该伸入液面以下（液封），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，便于气体的导出；③装药品时，先装固体后装液体；④该装置的优点：可以随时添加液体。（3）收集气体，若用排水法收集气体（导管略伸进集气瓶口），当气泡连续均匀冒出时开始收集（因为开始排出的气体是空气，会使得收集的氧气不纯）；当集气瓶口有大量气泡往外冒时，氧气收集满，在水下用玻璃片盖住瓶口，移出水槽，集气瓶正放在桌面上(氧气密度比空气大，正放)，防止气体逸出。若用向上排空气法收集气体，收集时导管应伸入集气瓶底部（为了排尽瓶内空气），验满时，将带火星的木条放在集气瓶口，若复燃，则氧气已收集满。2.用氯酸钾或高锰酸钾制取氧气（3）装置：固体加热型（高锰酸钾加一团棉花，氯酸钾不需要加棉花）（4）高锰酸钾制氧气的操作步骤：①连：连接装置，先下后上，从左到右的顺序。②查：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，松开手后，导管口出现一段水柱，证明装置不漏气。③装：装入药品，按粉末状固体取用的方法（药匙或纸槽）试管口塞一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导气管，堵塞导管。④定：固定试管时，试管口应略向下倾斜（防止生成的冷凝水回流，使试管底部炸裂），铁夹应夹在试管的中上部，导管伸入试管稍露出橡皮塞，利于产生的气体排出。⑤点：加热药品，先使试管均匀受热（预热），后在固体药品部位用酒精灯外焰加热。⑥收：收集气体，若用排水法收集气体（导管略伸进集气瓶口），当气泡连续均匀冒出时开始收集（因为开始排出的气体是空气，会使得收集的氧气不纯）；当集气瓶口有大量气泡往外冒时，氧气收集满，在水下用玻璃片盖住瓶口，移出水槽，集气瓶正放在桌面上(氧气密度比空气大，正放)，防止气体逸出。若用向上排空气法收集气体，收集时导管应伸入集气瓶底部（为了排尽瓶内空气），验满时，将带火星的木条放在集气瓶口，若复燃，则氧气已收集满。⑦移：先将导管移出水面⑧熄：再停止加热※特别注意：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回炽热的试管中，炸裂试管。【典例3】某化学兴趣小组用如图所示的装置来制取干燥的氧气，并测定产生的氧气体积。装置气密性良好，图I中的锥形瓶内盛有过氧化氢溶液，燃烧匙内装有二氧化锰，燃烧匙可以上下移动，干燥管内装有干燥剂。下列说法正确的是（）A．将装置I分别与装置Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ连接，均能达到实验目的 B．实验中，只须将装有二氧化锰的燃烧匙上提，离开过氧化氢溶液的液面，反应即可停止 C．若用装置Ⅲ收集氧气，可将带火星的木条伸入瓶中验满 D．若用装置Ⅳ测量生成氧气的体积，集气瓶上方原有的空气对测量结果无影响【答案】D。【解析】实验的目的是制取干燥的氧气丙测定氧气的体积，需要通过干燥然后利用水等体积排除进行体积的测定，所以对应的装置为I连接IV。A、将装置I分别与装置Ⅱ只能收集到湿润的氧气，且不能测定体积，与Ⅲ相连收集氧气干燥，但是也没法测定体积。所以错误。B、实验中，只须将装有二氧化锰的燃烧匙上提，离开过氧化氢溶液的液面，反应是速率减慢而非反应即可停止。错误。C、验满应该在集气瓶口部进行，而非插入瓶内。错误；D、由于进入的氧气和排出的水的体积相等，所以集气瓶上方的空气不会对结果产生影响。正确。故选：D。【典例4】氧气可以用排水法收集是因为：氧气不易溶于水；也可以用向上排空气法收集，是因为：氧气的密度大于空气．【答案】氧气不易溶于水；氧气的密度大于空气；b；a。【解析】氧气可以用排水法收集是因为氧气不易溶于水；也可以用向上排空气法收集，是因为氧气的密度大于空气，故填：氧气不易溶于水，氧气的密度大于空气．案为：b；a；【典例5】马强和几位同学在实验室用下列装置制取几种气体。（1）写出图中标号仪器名称①试管②酒精灯③长颈漏斗④锥形瓶（2）实验室用高锰酸钾制氧气时，应选用A装置做气体发生装置（填字母），其反应文字表达式为高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气；若用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，则选用的气体发生装置为B（填字母），其文字表达式为过氧化氢水+氧气。若用氯酸钾来制取氧气其反应文字表达式为氯酸钾氯化钾+氧气。（3）实验室用AD装置制取氧气时，导管口刚有气泡时，不能立即收集，要等到气泡连续均匀的冒出时才能收集氧气，当观察到大气泡从集气瓶口向外冒出时，说明集气瓶中氧气已满。（4）实验室用AD装置制取氧气时，实验主要有以下操作：①将药品装入试管，塞上带导管的橡皮塞；②检查装置的气密性；③用排水法收集O2；④给试管加热；⑤熄灭酒精灯；⑥从水槽中取出导气管。正确操作顺序是②①④③⑥⑤，其中最后两步不能颠倒的原因是防止水倒流而炸裂试管。（5）通过查阅资料得知：①实验室可用加热氯化铵和氢氧化钙固体混合物来制取氨气；②氨气是一种密度比空气小，极易溶于水的气体。那么在实验室里制取氨气应选择的气体发生装置为A（填字母）；收集氨气应选择的装置E（填字母）。（6）如果用F装置收集氧气，氧气应从b端（填“a”“b”）进入F中；如果用装满水的F装置收集氧气，则氧气应该从a端（填“a”“b”）进入F中。【答案】试管；酒精灯；长颈漏斗；锥形瓶；A；高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气；B；过氧化氢水+氧气；氯酸钾氯化钾+氧气；气泡连续均匀的冒出时；大气泡从集气瓶口向外冒出时；②①④③⑥⑤；防止水倒流而炸裂试管；A；E；a。【解析】（1）试管和锥形瓶都是常用的反应容器，酒精灯是常用的加热仪器，长颈漏斗方便加液体药品，故答案为：试管；酒精灯；长颈漏斗；锥形瓶；（2）如果用高锰酸钾或氯酸钾制氧气就需要加热，高锰酸钾受热分解生成锰酸钾和二氧化锰和氧气，氯酸钾在二氧化锰做催化剂和加热的条件下生成氯化钾和氧气；如果用双氧水和二氧化锰制氧气就不需要加热，过氧化氢在二氧化锰做催化剂的条件下生成水和氧气，故答案为：A；高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气；B；过氧化氢水+氧气；氯酸钾氯化钾+氧气；（3）实验室用AD装置制取氧气时，导管口刚有气泡时，不能立即收集，要等到气泡连续均匀的冒出时才能收集氧气，当观察到大气泡从集气瓶口向外冒出时，说明集气瓶中氧气已满；故答案为：气泡连续均匀的冒出时；大气泡从集气瓶口向外冒出时；（4）实验室用高锰酸钾制取氧气的主要操作步骤是：检验装置的气密性；加入药品；固定；加热；收集气体；从水槽中取出导管；停止加热；其中最后两步不能颠倒的原因是：防止水倒流而炸裂试管；故答案为：②①④③⑥⑤；防止水倒流而炸裂试管；（5）实验室可用加热氯化铵和氢氧化钙固体混合物来制取氨气，因此需要加热；氨气是一种密度比空气小，极易溶于水的气体，因此只能用向下排空气法收集；故答案为：A；E；（6）如果用F装置收集氧气，氧气应从长管进入；如果用装满水的F装置收集氧气，则氧气应该从短管进入，因为氧气的密度比水小；故答【变式训练1】用氯酸钾制备氧气，需使用的仪器有（）①大试管②烧杯③试管夹④酒精灯⑤单孔塞⑥石棉网⑦铁架台（带铁夹）A．①④⑤⑦ B．②④⑥ C．①③④ D．②④⑥⑦【答案】A。【解析】氯酸钾制取氧气的反应物是固体，反应条件是加热，氧气密度比空气大，不易溶于水，所以需使用的仪器有：大试管、酒精灯、单孔塞、铁架台，故选：A。【变式训练2】氧气可以使用排水法收集，依据氧气的性质是（）A．无色B．无味C．不易溶于水D．密度比空气大【答案】C。【解析】实验室里用排水法收集氧气，依据的氧气性质是不易溶于水或难溶于水的气体；故选：C。【变式训练3】实验室收集氧气，如果欲得到较纯净的氧气，常用排水法收集，这是因为氧气氧气不易溶于水；若欲得到干燥的氧气，则可用向上排空气法，这是因为氧气氧气的密度比空气大．．【答案】排水法收集；氧气不易溶于水；向上排空气；氧气的密度比空气大。【解析】因为氧气不易溶于水，可用排水法来收集；排水法收集到的氧气比较纯净，若欲得到干燥的氧气，可用向上排空气法来收集，因为氧气的密度比空气大；故填：排水法收集；氧气不易溶于水；向上排空气；氧气的密度比空气大．【变式训练4】通过这段时间的学习，你已经掌握了实验室制取气体的一些知识，请你结合下列装置图回答问题：（友情提示：所选装置均填序号）（1）写出指定仪器名称：①长颈漏斗；②水槽；（2）实验室用KMnO4制取O2时，用排水法收集O2完毕后，停止实验时的操作顺序是AA．先取出导管再熄灭酒精灯B．先熄灭酒精灯再取出导管（3）若用过氧化氢制取氧气，并用排空气法收集氧气，请从以上装置图中选出相关的发生装置与收集装置BC。【答案】（1）长颈漏斗；水槽；（2）A；（3）BC。【解析】（1）①是长颈漏斗；②是水槽；（2）为了防止水槽中的水沿导管进入试管使试管炸裂，实验室用KMnO4制取O2时，用排水法收集O2完毕后，停止实验时的操作顺序是：先取出导管再熄灭酒精灯；（3）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成氧气，不需要加热，适合用装置B作发生装置；氧气的密度比空气大，适合用装置C收集。故答案为：（1）长颈漏斗；水槽；（2）A；（3）BC。考点3氧气的检验和验满1、检验和验满检验：用带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，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。【典例6】向上排空气法收集氧气时验满的方法是（）A．将带火星的木条放在集气瓶口 B．将石灰水倒入集气瓶内 C．将带火星的木条伸入集气瓶内 D．将燃着的木条放在集气瓶内【答案】A。【解析】氧气具有助燃性，检验氧气是否收集满时，应将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，说明已集满，不能伸入瓶中。故选：A。【典例7】检验集气瓶中存放的无色气体是否为氧气时，应将带火星的木条伸入集气瓶内，看是否复燃，若检验氧气是否充满集气瓶时，应将带火星的木条放在集气瓶口，看是否复燃．【答案】伸入集气瓶内，看是否复燃；放在集气瓶口，看是否复燃。【解答】因为氧气有助燃的性质，所以检验集气瓶中存放的无色气体是否为氧气时，应将带火星的木条伸入集气瓶内，看是否复燃；若检验氧气是否充满集气瓶时，应将带火星的木条放在集气瓶口，看是否复燃．故答案为：伸入集气瓶内，看是否复燃；放在集气瓶口，看是否复燃．【变式训练1】下列实验操作正确的是（）A．闻氧气气味 B．向试管中加固体 C．氧气的收集 D．氧气验满【答案】D。【解析】A、闻气体气味的方法：用手扇着闻，不能将鼻孔凑到集气瓶口，否则容易引起中毒，故A错；B、加入块状固体的方法：先将试管横放，用镊子将药品放在试管口，再将试管竖起，故B错；C、氧气的收集方法：用向上排空气法收集，导管要伸到集气瓶底部，故C错；D、氧气的验满方法：将带火星的木条放在集气瓶口，如果复燃，说明已经收集满，故D正确。故选：D。【变式训练2】某同学对一个储气桶内存放的气体探究如下：收集满两瓶气体，按如图所示进行实验，用带火星的木条分别以甲。乙两种方式迅速插入，发现木条复燃，木条在甲中燃烧比在乙中更旺，根据实验现象可得出结论是：该气体可能是氧气，它具有的性质是（1）支持燃烧；（2）密度比空气大。【答案】氧气;支持燃烧;密度比空气大。【解析】因为氧气能使带火星的木条复燃。故填：氧气。（1）氧气能使带火星的木条复燃，说明氧气能支持燃烧。故填：支持燃烧。（2）因为氧气的密度比空气大，乙瓶口向下，氧气容易逸出，从而使得乙瓶中的氧气含量较少，木条燃烧时就不如甲瓶中的木条燃烧剧烈。故填：密度比空气大。【变式训练3】某实验小组同学利用氯酸钾和二氧化锰加热制氧气，在100mL的集气瓶中装满的水，不小心造成集气瓶的水洒出一部分。然后用排水集气法将集气瓶内的水全部排出，收集一瓶气体，将带火星的木条伸入集气瓶中，小木条复燃。请回答：（1）通过上述实验可以看出，使用带火星的木条检验氧气集满的方法不可靠。（填“可靠”或“不可靠”）（2）计算收集100mL氧气体积分数为60%气体时，集气瓶中的应注入水的体积是多少？（空气中氧气体积分数按20%计，写出计算过程）【答案】不可靠；50mL。【解析】（1）通过题意实验可以看出，使用带火星的木条检验氧气集满的方法不可靠；故答案为：不可靠；（2）设水的体积约为x，则x+20%×（100ml﹣x）＝100ml×60%，解得x＝50mL；答：集气瓶中的应注入水的体积是50mL。考点4制取氧气的操作步骤和注意点由于制取氧气的原理和方法不同，所以其操作步骤和注意点也稍有不同．具体的情况是：1、采用分解过氧化氢溶液的方法制取氧气时，操作步骤和注意点分别是：连（连接仪器、组装实验装置；要小心，不可用力太大，切不可将反应器按在桌子上用力塞橡皮塞，并且，导管稍微露出橡皮塞即可）→查（检查装置的气密性）→加（加入固体药品）→倒（倒入液体药品；要注意长颈漏斗的下端要浸在液面下）→定（用铁架台固定仪器装置，固定时从试管的底部插入，夹在其中上部，先用捏住铁夹，再旋动铁夹上的螺丝，但不可用力过猛；当用锥形瓶做反应器时，此步可省）→收集（氧气的收集）；2、采用加热氯酸钾或加热高锰酸钾分解制取氧气时，操作步骤和注意点分别是：连（连接仪器、组装实验装置；要小心，不可用力太大，切不可将反应器按在桌子上用力塞橡皮塞，并且，导管稍微露出橡皮塞即可）→查（检查装置的气密性）→装（向试管里装入固体药品；要注意用高锰酸钾时，在试管口放一团棉花）→定（用铁架台固定仪器装置；固定时从试管的底部插入，夹在其中上部，先用捏住铁夹，再旋动铁夹上的螺丝，但不可用力过猛）→点（用火柴点燃酒精灯，给试管加热；注意要用外焰，先预热，再固定在有药品的部位加热）→收（氧气的收集）→移（把导管移出水面）→熄（熄灭酒精灯）。【典例8】如图为实验室用高锰酸钾制氧气的装置图，下列操作错误的是（）A．该实验需要检查装置的气密性 B．加热时先来回移动酒精灯，使试管受热均匀 C．导管口有气泡冒出时立即收集氧气 D．反应结束后，先把导管移出水面再熄灭酒精灯【答案】C。【解析】A、该实验需要检查装置的气密性，故正确；B、加热时，先使酒精灯在试管下方来回移动，使试管均匀受热，然后再对准高锰酸钾所在部位加热；故正确；C、排水法收集氧气，导管口刚开始排出的是装置内的空气，当导管口气泡连续均匀冒出时可以开始收集；故错误；D、排水法收集氧气后，先将导管从水槽中取出，再熄灭酒精灯，防止水倒流，引起试管炸裂。故正确；故选：C。【典例9】通过初中化学的学习，我们知道通过多种途径可制取氧气．A．加热氧化汞B．分离空气C．加热分解KClO3D．加热分解KMnO4E．过氧化氢溶液和二氧化锰混合也能制取氧气．（1）请你在E处再写出一种制取氧气的方法．（2）请写出一个实验室制取氧气的文字表达式：高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气．（3）若用如图装置加热KMnO4制取氧气，指出装置中的三处错误：试管口没有略向下倾斜、导管伸入试管过长、没有在试管口放一团棉花．实验完毕，停止加热前应该先移出导气管，再熄灭酒精灯．【答案】（1）过氧化氢溶液和二氧化锰混合也能制取氧气；（2）高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气；（3）试管口没有略向下倾斜；导管伸入试管过长；没有在试管口放一团棉花；移出导气管；熄灭酒精灯。【解析】（1）过氧化氢溶液和二氧化锰混合也能制取氧气；（2）加热高锰酸钾生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，文字表达式是高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气；（3）加热高锰酸钾制取氧气时，试管口要略向下倾斜，导管只要刚刚露出橡皮塞即可，试管口要放一团棉花；实验完毕，为防止水倒流，停止加热前应该先移出导气管，再熄灭酒精灯；故答案为：（1）过氧化氢溶液和二氧化锰混合也能制取氧气；（2）高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气；（3）试管口没有略向下倾斜；导管伸入试管过长；没有在试管口放一团棉