课题3制取氧气（第1课时）

第二单元空气和氧气课题3制取氧气（第1课时）模块导引：学习目标思维导图知识精讲归纳总结模块导引：学习目标思维导图知识精讲归纳总结成果小测考点解析课后作业1．1．知道氧气的工业制法。2．掌握实验室用高锰酸钾制取氧气的原理、装置、步骤、注意事项等。3．初步了解实验室制取气体的一般思路。一、氧气的工业制法1.方法：分离液态空气法2.原理：利用液态氧和液态氮的沸点不同。3.具体过程：在低温下加压，使空气液化，然后升温，液态氮的沸点比液态氧的沸点低，氮气先蒸发出来，剩下主要是液氧。分离液态空气制取氧气利用的是氮气和氧气的沸点不同，故为物理变化。二、氧气的实验室制法在实验室中，常采用高锰酸钾或过氧化氢分解等方法制氧气。实验室制氧气选择药品和反应时需考虑的因素：1.制氧气的原料须是含氧的物质；2.利用比较简单的实验条件就能较快得到氧气；3.生成的气体成分单一，便于收集。三、高锰酸钾（暗紫色固体）分解制取氧气（1）反应原理：高锰酸钾点燃锰酸钾+二氧化锰+氧气（2）实验装置图发生装置收集装置固体加热型（反应物是固体，反应条件需要加热）排水法收集（氧气不易溶于水）1.排水法收集的氧气较纯，但不干燥；向上排空气法收集的氧气较干燥，但不纯。（3）检验和验满检验将带火星的木条伸入集气瓶中，若木条复燃，说明是氧气验满当集气瓶口有较大气泡冒出时，说明氧气已集满（4）实验步骤和注意事项实验步骤注意事项查连接装置并检查装置的气密性=1\*GB3①导管只需刚刚露出橡胶塞，便于氧气排出；=2\*GB3②试管口应放一团棉花，防止加热时高锰酸钾粉末进入导管；=3\*GB3③试管口应略向下倾斜，防止冷凝水回流到试管底部，使试管炸裂；=4\*GB3④加热时，现将酒精灯在试管下来回移动，使试管均匀受热，再集中对试剂部位加热；⑤要等到气泡连续均匀冒出时，再进行收集。因为开始加热时导管口冒出的气泡主要是装置内的空气，此时收集，会导致收集的氧气不纯；⑥停止反应时，应先将导管移出水面，再熄灭酒精灯，否则易使水槽内的水倒吸回试管，引起试管炸裂装用药匙将试剂装入试管定将试管固定在铁架台上点点燃酒精灯加热收收集气体离从水槽中撤离导管熄熄灭酒精灯谐音记忆“茶庄定点收利息”试管口略向下倾斜，防止冷凝水回流到热的试管底部，使试管破裂。插入试管内的导管只能微露出橡皮塞，不能伸入太长，便于气体的导出。试管口放一团棉花，防止试管内粉末进入导管。等气泡连续均匀放出时再开始收集。实验结束，先把导气管从水槽中移出水面，再熄灭酒精灯。（防止水倒吸回热的试管，使试管炸裂排水法收集气体时导管伸入集气瓶口即可，排空气法收集时导管要伸至集气瓶底部，以便将瓶内空气全部排出。5．验满方法（1）用排水法收集：当观察到集气瓶中的水排完，集气瓶口有大量气泡冒出时，证明已收集满。（2）用向上排空气法收集：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明已收集满。6．放置方法：正放在桌子上，并盖上毛玻璃片。一、工业制取氧气1．工业生产需要考虑的因素：原料是否易得、价格是否便宜、成本是否低廉、能否大量生产以及对环境的影响等。2．工业制取氧气的原料：空气。3．流程：4．原理：利用了液态氮和液态氧的沸点不同，属于物理变化。二、加热高锰酸钾制氧气发生装置收集装置1．药品：高锰酸钾（发生装置收集装置2．原理：文字表达式：高锰酸钾加热锰酸钾+二氧化锰+氧气符号表达式：KMnO4加热K2MnO4+MnO2+O2↑3．装置：（1）发生装置：加热固体制气体（固体加热型装置）（2）收集装置：=1\*GB3①排水法收集：依据氧气不易溶于水且不与水反应。=2\*GB3②向上排空气法收集：依据氧气的密度比空气略大。4．主要实验步骤：（1）查：组装仪器，检查装置的气密性；（2）装：把药品装入试管内，平铺在试管底部，管口塞一小团棉花，用带导管的单孔橡皮塞塞紧试管口；（3）定：用铁夹夹持试管，并固定在铁架台上；（4）点：点燃酒精灯加热（记得先预热，防止试管受热不均破裂）；（5）收：用排水法收集氧气；（6）移：实验完毕，先把导气管从水槽中移出水面（防止水倒吸回热的试管，使试管炸裂）；（7）熄：熄灭酒精灯。可简记为：“茶庄定点收利息”（每个字代表一个步骤：①查②装③定④点⑤收⑥移⑦熄）。1.判断题下列说法是否正确（正确的在括号内打“√”，错误的打“×”）（1）工业上可采用分离液态空气法制取氧气()（2）工业上采用分离液态空气法获得氧气，是利用空气中各物质的沸点不同的这一性质()（3）因为高锰酸钾受热易分解，所以可以用于工业生产氧气()（4）分离液态空气得到氧气和氮气的过程中发生了化学反应()（5）加热高锰酸钾并用排水法收集氧气，只要导管口有气泡产生就立即收集()（6）用高锰酸钾制取氧气时，试管口应向上倾斜，便于气体迅速排出()（7）高锰酸钾制取氧气试管内的导管口稍露出胶塞即可，不能伸入太长()（8）制取气体时，先检查装置的气密性，后装入药品()（10）用排水法收集氧气时，应立即收集气泡，防止浪费()【答案】(1)√(2)√(3)×(4)×(5)×(6)×(7)√(8)√(9)√(10)×2．工业上制取大量氧气的原理是利用液态氮和液态氧的不同加以分离，工业上和实验室制取氧气在原理上的本质区别是前者属于变化，后者属于变化。【答案】沸点物理化学【详解】工业上制取大量氧气的原料是空气，是利用的是分离液态空气法，是利用液态氮和液态氧的沸点不同，液氮沸点低于液氧，先变为气体，加以分离，没有新物质生成，属于物理变化；实验室和工业上制得氧气常采分解过氧化氢溶液、加热氯酸钾或高锰酸钾的方法，有新物质生成，属于化学变化；故填：沸点；物理；化学。3．用高锰酸钾制取氧气有如下操作步骤（请填写完成空格）：(1)①把试管固定在上；②仪器；③检查装置的；④装药品；⑤点燃；⑥用排水集气法收集；⑦熄灭酒精灯；⑧把撤离水面。(2)生成氧气的文字表达式为，该反应属于反应（填基本反应类型）。(3)检验氧气的方法：。【答案】(1)铁架台组装气密性酒精灯导管(3)将带火星的木条伸入集气瓶中，若木条复燃，则说明为氧气【详解】（1）用高锰酸钾制取氧气时，先组装仪器，然后检查装置的气密性，再把试管固定在铁架台上，装药品，点燃酒精灯，开始收集气体，实验结束后，先把导管逸出水面，再熄灭酒精灯，顺序为②③④①⑤⑥⑧⑦。该反应为一种物质生成多种物质的反应，属于分解反应。（3）氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，则检验的方法为：将带火星的木条伸入集气瓶中，若木条复燃，则说明为氧气。4．某小组用高锰酸钾制取氧气。下图是实验室中常见仪器，回答下列问题。(1)仪器①的名称是。(2)高锰酸钾制取氧气的文字表达式为。组装氧气的收集装置，可选用(填序号)。(3)某同学用排水法收集氧气时，发现水槽中的水变红了，可能是未使用(填实验用品名称)。若该同学收集的氧气不纯，原因可能是(写出1点即可)。【答案】(1)烧杯(3)棉花未等气泡连续均匀冒出就开始收集【详解】（1）由图可知，仪器①的名称是烧杯；氧气密度比空气大，可用向上排空气法收集，可用③⑤组装，氧气不易溶于水，可用排水法收集，可用②④⑤组装；（3）用排水法收集氧气时，发现水槽中的水变红了，说明高锰酸钾通过导管进入水槽，溶于水，故可能是未使用一团棉花放在试管口，导致固体粉末随气流通过导管进入水槽；该同学使用排水法收集氧气不纯，可能未等气泡连续均匀冒出就开始收集气体，导致氧气中混有开始排出的装置内的空气。5．简要回答下列有关实验室制取氧气操作的问题。(1)用高锰酸钾制取氧气时，试管口略向下倾斜的原因是。(2)排水法开始收集氧气的最佳时刻是。(3)停止加热时，要先把导管移出水面，后熄灭酒精灯的原因是。(4)用高锰酸钾制取氧气时，要在靠近试管口的部位放一团棉花，其目的是。(5)用向上排空气法收集氧气如何验满。【答案】(1)防止冷凝水回流炸裂试管(2)当导管口泡均匀冒出时(3)防止倒吸(4)防止加热时高锰酸钾粉末进入导管(5)将带火星的小木条放在集气瓶口，若小木条复燃，则集满【详解】（1）装置中的水蒸气在试管口遇冷凝结，为防止冷凝水回流炸裂试管，故需要将试管口略向下倾斜；（2）刚开始导管口出来的气体为装置中的空气，当导管口气泡均匀冒出时为产生的氧气，故收集氧气的最佳时刻是当导管口气泡均匀冒出时；（3）若先熄灭酒精灯，装置中的空气遇冷收缩，会使水槽中的水被倒吸进装置，故为防止倒吸需要先将导管移出水面，再熄灭酒精灯；（4）为了防止加热时高锰酸钾粉末进入导管，需要在试管口加一团棉花；（5）氧气具有助燃性，则验证向上排空气法收集氧气集满的方法为：将带火星的小木条放在集气瓶口，若小木条复燃则集满。考点一：工业制取氧气1．（2025·江苏苏州·二模）下列有关空气、氧气和氮气的说法正确的是A．空气中最多的气体是氧气B．用燃着的木条可以区分空气、氮气、氧气C．集满氧气的集气瓶，短暂储存时应倒放在桌面上D．空气是重要的天然资源，是工业制取氢气的原料【答案】B【详解】A、空气的成分按体积计算，大约是：氮气78%，氧气21%，其它成分1%，因此空气中最多的气体是氮气，故选项说法不正确；B、将燃着的木条分别伸入三种气体中，若木条立即熄灭，则为氮气，若木条照常燃烧，则为空气，若木条燃烧更旺，则为氧气，现象不同，可以区分，故选项说法正确；C、氧气的密度比空气大，集满氧气的集气瓶，短暂储存时应正放在桌面上，故选项说法不正确；D、工业制氢气主要通过电解水或甲烷重整，而空气中氢气含量极低，无法作为原料。空气主要用于制取氧气和氮气，故选项说法不正确。故选B。2．（2025·广东广州·一模）空气是一种宝贵的资源，下列有关空气的说法不正确的是A．空气中的N2可以用于工业合成氨B．分离液态空气制取O2属于物理变化C．新能源汽车有助于减少温室气体的排放D．稀有气体性质不活泼，不与任何物质发生反应【答案】D【详解】A、氮气含有氮元素，是工业合成氨的重要原料，说法正确，不符合题意；B、分离液态空气制取氧气的过程中，只是利用氧气和氮气等成分沸点的差异将它们分离，没有新物质生成，属于物理变化，说法正确，不符合题意；C、新能源汽车不使用传统燃油，减少了二氧化碳等温室气体的排放，有助于减少温室气体的排放，说法正确，不符合题意；D、稀有气体性质不活泼，但在一定条件下也能与某些物质发生反应，如在一定条件下，氙气能与氟气反应生成XeF2等，说法错误，不符合题意。故选D。3．（2425八年级下·山东德州·期中）如下是工业制取氧气的流程图，请回答下面问题。(1)工业制取氧气，方法是，属于变化。(2)用可以来区分空气、氧气和氮气。(3)从步骤②中可以看出氮气先分离出来，说明氮气的沸点比氧气的沸点(“低”或“高”)。(4)氮气出去之后剩余的液体为(“纯净物”或“混合物”)【答案】(1)分离液态空气法物理(2)燃着的木条(3)低(4)混合物【详解】（1）工业上制取氧气，先将空气加压变成液态空气，再利用液氮和液氧沸点不同，升温分离出氮气，从而得到液氧，这种方法是分离液态空气法；分离液态空气法制取氧气过程中，只是利用各成分沸点不同进行分离，没有新物质生成，属于物理变化。（2）氧气具有助燃性，空气中氧气浓度较低，而氮气不能燃烧也不支持燃烧。把燃着的木条分别伸入空气、氧气和氮气中，木条在空气中正常燃烧；在氧气中燃烧更旺；在氮气中会熄灭，所以可用燃着的木条区分这三种气体。（3）步骤②中氮气先分离出来，是因为氮气沸点比氧气低，升温时氮气先达到沸点汽化分离出去。（4）除去氮气后，剩余液体中还含有液氧、稀有气体等多种物质，属于混合物。考点二：高锰酸钾制取氧气的操作4．（2025·四川成都·中考真题）高锰酸钾制取氧气的实验如图，下列操作符合安全规范的是A．连接仪器——将试管抵住实验台，用力塞紧胶塞B．加热试管——先预热，再对准试剂所在部位加热C．结束实验——熄灭酒精灯后，将导管移出水面D．整理复位——加热后的试管，立即用冷水清洗【答案】B【详解】A、将试管抵住实验台，用力塞紧胶塞，容易使试管底部破碎，选项错误；B、加热试管先预热，再对准有药品的部位集中加热，以防试管炸裂，选项正确；C、做该实验时如果先撤酒精灯，则会使导管内温度降低，压强变小而把水到吸入试管引起试管炸裂，选项错误；D、加热后的试管，不能立即用冷水清洗，否则会引起试管炸裂，选项错误。故选B。5．（2025·广东·中考真题）下列关于的制取、验满及性质实验操作错误的是【答案】C【详解】A、高锰酸钾在加热条件下分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，该反应中反应物为固体，反应条件为加热，应选择固体加热型发生装置，为防止试管口冷凝水倒流使试管炸裂，试管口应略向下倾斜，为防止加热时固体粉末进入导管，堵塞导管，试管口应放一团棉花，图示操作正确，不符合题意；B、氧气不易溶于水且不与水反应，可采用排水法收集，图示操作正确，不符合题意；C、氧气的验满：将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃，说明氧气已收集满，图示操作错误，符合题意；D、做木炭在氧气中燃烧的实验时，集气瓶底部不需要放少量水，图示操作正确，不符合题意。故选：C。6．（2526九年级上·全国·课后作业）下图所示的是实验室分别关于氧气的制备、收集、验满、性质探究的实验操作，其中不正确的是A． B．C． D．【答案】C【详解】A、加热高锰酸钾制氧气时，为防止冷凝水倒流，炸裂试管，试管口应略向下倾斜；为防止加热时高锰酸钾颗粒进入导气管，需要在试管口处放置一团棉花，故实验操作正确；B、氧气的密度比空气大，用向上排空气法收集时，导管要伸入集气瓶底部，故实验操作正确；C、检验氧气是否验满时，带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明已验满，故实验操作错误；D、铁丝在氧气中燃烧时，瓶内要放一些水或沙子，防止高温生成物溅落瓶底，使集气瓶炸裂，故实验操作正确。故选C。考点三：高锰酸钾制取氧气的实验操作先后顺序7．（2526九年级上·全国·课后作业）实验室用加热高锰酸钾的方法制取氧气。下列有关操作的叙述，正确的是A．试管口应该略向上倾斜 B．用酒精灯的内焰加热C．导管口一有气泡冒出就开始收集 D．收集前集气瓶应装满水【答案】D【详解】A、试管口应略向下倾斜，防止冷凝水倒流导致试管炸裂，故A不符合题意；B、酒精灯外焰温度最高，加热时应使用外焰，故B不符合题意；C、初始气泡含有较多空气，需等连续均匀气泡时再收集，否则氧气不纯，故C不符合题意；D、排水法收集氧气时，集气瓶需装满水以排尽空气，确保纯度，故D符合题意。故选D。8．（2025·江苏苏州·二模）下列有关实验室制取氧气的说法正确的是A．检查装置气密性时，先用手捂住试管，再将导管伸入水中B．加热后导管口有气泡连续均匀逸出时，开始收集C．高锰酸钾加热制取氧气，实验结束先熄灭酒精灯D．用排水法收集氧气，验满时用带火星的木条放在瓶口【答案】B【详解】A、检查气密性时应先将导管伸入水中，再用手捂住试管。若顺序相反，可能导致空气膨胀不明显，无法准确判断气密性。选项错误；B、导管口有连续均匀气泡冒出时才能收集，刚开始的气泡中含有原装置中的空气，若立即收集会导致氧气不纯，选项正确；C、实验结束应先从水槽移出导管，再熄灭酒精灯，防止冷凝水倒流炸裂试管，选项错误；D、排水法收集氧气不需要验满（观察集气瓶口有大气泡冒出即表示收集满）。带火星木条验满适用于向上排空气法。选项错误；故选B。9．（2526九年级上·安徽·课后作业）下图是实验室制取气体的装置图，请回答下列问题。(1)仪器a的名称为。(2)实验室用高锰酸钾制取氧气可选用的收集装置是（填字母）。(3)用A装置来制取氧气时，装试剂前应进行的操作是；在试管口放一团棉花的目的是。(4)用向上排空气法收集一瓶氧气，将带有火星的木条放在，若观察到，证明瓶中已充满氧气。(5)用F装置收集到的氧气不纯，可能的原因是。【答案】(1)水槽(2)E/F(3)检查装置的气密性防止加热时试管内的粉末状物质进入导管(4)集气瓶口木条复燃(5)集气瓶中未装满水/未等到气泡连续均匀冒出便开始收集【详解】（1）由图可知，仪器a的名称为水槽，故填：水槽；（2）氧气的密度比空气大，不易溶于水，可采用向上排空气法或排水法收集，选择的收集装置为E或F。（3）用A装置来制取氧气时，装试剂前应进行的操作是检查装置的气密性，防止装置气密不好更换部分仪器时，浪费药品；在试管口放一团棉花的目的是防止加热时试管内粉末状的物质进入导管，故填：检查装置的气密性；防止加热时试管内的粉末状物质进入导管；（4）氧气具有助燃性，用向上排空气法收集一瓶氧气，将带有火星的木条放在集气瓶口，若观察到木条复燃，证明瓶中已充满氧气，故填：集气瓶口；木条复燃；（5）用F装置收集到的氧气不纯，可能的原因是集气瓶中未装满水，留有气泡，也可能是未等到气泡连续均匀冒出便开始收集，故填：集气瓶中未装满水或未等到气泡连续均匀冒出便开始收集。1．工业上分离空气得到氧气，是利用的各组分具有不同的A．密度 B．沸点 C．稳定性 D．溶解性【答案】B【详解】工业上分离空气原理是将空气液化，之后由于液氮和液氧的沸点不同，液氮沸点比液氧的低先从液态空气中分离出来从而分离得到液态氧气，故选：B。2．实验室制取氧气不需要用到的仪器是A．烧杯 B．集气瓶 C．导管 D．酒精灯【答案】A【详解】用加热氯酸钾或高锰酸钾的方法制取氧气时，要用到酒精灯、铁架台、试管、集气瓶、橡胶塞、导管等仪器，用过氧化氢分解的方法制取氧气时，可能用到铁架台和试管、集气瓶、橡胶塞、导管等仪器；无论是用加热氯酸钾或高锰酸钾的方法制取氧气，还是用过氧化氢分解的方法制取氧气，都用不到烧杯。故选A。3．实验室用于高锰酸钾制取氧气的下列装置或操作中，错误的是A．B．C．D．【答案】D【详解】A、高锰酸钾固体需要在加热的条件下分解制取氧气，属于固固加热制气体，试管口要略向下倾斜，防止冷凝水倒流，造成试管炸裂，且试管口要塞一团棉花，防止加热时粉末状物质进入导管，故A正确，不符合题意；B、氧气不易溶于水，故可用排水法来收集，故B正确，不符合题意；C、氧气密度比空气略大，可选择向上排空气法收集，故C正确，不符合题意；D、氧气密度比空气略大，可选择向上排空气法收集，故D错误，符合题意；故选：D。4．实验室用高锰酸钾加热制取氧气有以下步骤：①加热药品②停止加热③将导管从水槽中取出④检查装置的气密性⑤将药品装入试管中并把装置安装好⑥收集气体正确的操作顺序为A．④⑤①⑥②③ B．④⑤①⑥③②C．⑤④①⑥②③ D．⑤④①⑥③②【答案】B【详解】实验室加热高锰酸钾制取氧气的操作步骤和注意点分别是：连（连接仪器、组装实验装置）→查（检查装置的气密性）→装（装入固体药品，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）→点（用火柴点燃酒精灯，给试管加热）→收（收集氧气）→移（把导管移出水面）→熄（熄灭酒精灯），可得正确的操作顺序是：④⑤①⑥③②。故选B。5.实验室用高锰酸钾制取氧气时，下列做法错误的是A．在试管口放一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管B．导管口开始有气泡放出时不要立即收集，避免收集到的气体不纯C．将收集满氧气的集气瓶正放在桌面上D．实验结束停止加热时，要先熄灭酒精灯，再将导管移出水面【答案】D【详解】A、用高锰酸钾制纯净氧气时，在试管口放一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管，故选项说法正确；B、用高锰酸钾制纯净氧气时，导管口开始有气泡放出时不要立即收集，因为刚开始排出是空气，避免收集到的气体不纯，故选项说法正确；C、氧气的密度比空气略大，将收集满氧气的集气瓶正放在桌面上，故选项说法正确；D、用高锰酸钾制取所需氧气停止加热时，先把导管移出水面，再熄灭酒精灯，以防止水槽中的水倒吸入试管，使试管因骤然冷却而炸裂，故选项说法错误。故选D。7．下图关于工业上“分离液态空气法”制氧气，说法中正确的是（）。A．此方法制氧气的原料来源广泛 B．该分离过程是化学变化C．说明液氧比液氮沸点低 D．该液体物质是纯净的氧气【答案】A【解析】A、该方法是利用分离液态空气获得氧气，空气来源广泛，符合题意；B、该分离过程，只是利用液氮和液氧沸点的不同，将其分离，无新物质生成，属于物理变化，不符合题意；C、分离液态空气时，氮气先分离出来，说明液氮比液氧的沸点低，不符合题意；D、该液体物质是由氧气、稀有气体等混合而成，属于混合物，不符合题意。故选A。8．如图所示为实验室用高锰酸钾制取氧气的部分操作。其中正确的是A．检查气密性 B．加入固体药品C．制取氧气 D．检验氧气已收集满【答案】A【详解】A、检查装置气密性的方法是：将导管的一端伸入水中，用手紧握试管，若观察到水中的导管口有气泡冒出，则说明装置的气密性良好，正确；B、取用高锰酸钾粉末先将试管倾斜，把盛有高锰酸钾粉末的药匙伸入到试管底部，再直立试管，错误；C、高锰酸钾制取氧气时试管口应放一团棉花，以防止试管内的固体粉末进入导管，错误；D、检验氧气的方法是将带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，则是氧气；而氧气验满时，是把带火星的木条凑近集气瓶口，若木条复燃，则证明氧气集满，错误。故选A。9．某小组用高锰酸钾制取氧气。下图是实验室中常见仪器，回答下列问题。(1)仪器①的名称是。(2)高锰酸钾制取氧气的文字表达式为。组装氧气的收集装置，可选用(填序号)。(3)某同学用排水法收集氧气时，发现水槽中的水变红了，可能是未使用(填实验用品名称)。若该同学收集的氧气不纯，原因可能是(写出1点即可)。【答案】(1)烧杯(3)棉花未等气泡连续均匀冒出就开始收集【详解】（1）由图可知，仪器①的名称是烧杯；氧气密度比空气大，可用向上排空气法收集，可用③⑤组装，氧气不易溶于水，可用排水法收集，可用②④⑤组装；（3）用排水法收集氧气时，发现水槽中的水变红了，说明高锰酸钾通过导管进入水槽，溶于水，故可能是未使用一团棉花放在试管口，导致固体粉末随气流通过导管进入水槽；该同学使用排水法收集氧气不纯，可能未等气泡连续