课题3 制取氧气第1课时（导学案）初中化学人教版（2024）九年级上册 第二单元 空气和氧气（原卷版）

课题3制取氧气第1课时催化剂和分解反应一、知识目标了解氧气的工业制法，掌握利用液氧和液氮沸点不同分离液态空气的原理和过程。掌握实验室用高锰酸钾和分解过氧化氢制取氧气的实验原理、发生装置、收集装置、实验步骤、检验与验满方法。体会制取气体的一般思路和方法。二、素养目标宏观辨识与微观探析：从宏观上认识氧气的制取方法，从微观角度理解工业制氧和实验室制氧的原理。证据推理与模型认知：通过对实验现象的观察和分析，推理得出氧气的性质和制取方法，建立制取气体的一般模型。科学探究与创新意识：通过设计和实施实验，培养科学探究能力和创新意识，学会选择合适的实验方法和装置。一、学习重点氧气的工业制法和实验室制法，包括实验原理、装置选择、实验步骤等。二、学习难点实验室制取氧气的实验操作和注意事项，以及对实验现象的分析和解释。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。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。三、加热高锰酸钾制氧气1．试剂：高锰酸钾（暗紫色固体）发生装置收集装置2．发生装置收集装置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）。四、过氧化氢分解制取氧气1．药品：过氧化氢（H2O2）溶液和二氧化锰（MnO2）过氧化氢溶液俗名“双氧水”，是一种无色溶液，过氧化氢在常温下可以分解放出氧气；二氧化锰是一种黑色粉末。2．原理：过氧化氢水+氧气3．实验装置：发生装置：固液不加热型装置（固体与液体反应类型，不需加热）收集装置：排水法、向上排空气法4．实验步骤（1）检查装置的气密性。（2）向锥形瓶中加入二氧化锰固体。（3）塞好带有分液漏斗(或长颈漏斗)和导管的双孔橡胶塞。（4）向分液漏斗(或长颈漏斗)中加入过氧化氢溶液。（5）用排水法(或向上排空气法)收集气体。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、氧气的工业制法活动一：氧气工业制法的原理和过程问题探究：工业上制取氧气为什么可以利用液氧和液氮沸点不同来分离液态空气？这种方法有什么优点和局限性？问题思考：工业制氧气采用分离液态空气法，这个过程是物理变化还是化学变化？为什么？归纳总结：请归纳氧气工业制法的原理、过程和特点。活动二：典例精讲典例1：工业制氧气采用分离液态空气法，先将空气液化，然后逐渐升温，关于这个过程的描述不正确的是（）A．属于化学变化B．利用了物质的沸点不同C．分离出氮气，再分离出氧气D．分离得到的氧气装入蓝色钢瓶中储存典例2.工业制取氧气主要有下列步骤。下列关于实验的说法正确的是（）A．工业制氧气属于化学变化B．从步骤②可以得出氮气的沸点比氧气的沸点高C．步骤②剩余液体为淡蓝色D．储存在蓝色钢瓶里的“工业液氧”是纯净物典例3．工业制氧气有分离液态空气法、膜分离技术、分子筛制氧法（吸附法）等。如图是采用膜分离技术制取氧气的简易流程，该过程根据颗粒大小不同实现氧气制取。下列说法错误的是A．空气预处理一般为空气除尘、除水蒸气等B．膜分离技术制取氧气采用的是物理变化C．分离液态空气法制取氧气的原理是空气各成分的沸点不同D．氧气能通过膜上的微孔而氮气不能，说明氧气分子的直径更大二、氧气的实验室制法活动一：加热高锰酸钾制氧气问题思考：用高锰酸钾制取氧气时，为什么试管口要略向下倾斜？问题思考：用排水法收集氧气时，为什么要等气泡连续均匀放出时再开始收集？归纳总结：总结用高锰酸钾制氧气的试剂、原理、发生装置、收集装置、实验步骤以及注意事项。活动二：分解过氧化氢制氧气问题思考：在过氧化氢分解制氧气的反应中，二氧化锰起什么作用？它的质量和化学性质在反应前后有什么变化？归纳总结：归纳用过氧化氢制取氧气的试剂、原理、发生装置、收集装置、实验步骤以及注意事项。活动三：典例精讲典例1．用高锰酸钾制氧气的操作过程，错误的是A．检查气密性B．制取气体C．收集气体D．检查气体A．A B．B C．C D．D典例2．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典例3.下列关于氧气的制取、收集、验满、性质实验操作正确的是A．制取 B．收集C．验满 D．性质典例4.从安全、环保、节能、简便等方面考虑，实验室制取氧气的最佳方法是()A．用高锰酸钾制氧气B．氧化汞加热分解C．分离液态空气D．过氧化氢催化分解一、工业制氧气导图记忆：空气空气降温加压液态空气升温蒸发液态氧氮气沸点低（-196℃），先蒸发出来贮存在蓝色钢瓶中沸点较高（-183℃），得到液态氧，仍然是混合物【特别提醒】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，常采用或分解等方法制氧气。【知识拓展】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。（1）加热高锰酸钾制氧气【注意事项】·药品要平铺在试管底部，均匀受热。·管口要塞上一团棉花。·试管内导管刚伸出橡胶塞。·加热时，应先预热，再用外焰集中加热盛放药品的部位，防止试管受热不均而破裂。·加热开始所产生的气泡不宜收集，当气泡连续、均匀放出时，再把导管口伸入集气瓶内收集氧气。·收集完毕后，先将移出导管，再熄灭酒精灯，是为了防止水倒吸入试管使试管破裂。（2）分解过氧化氢制氧气【知识拓展】固液不加热型不同装置的优点：（1）装置A简单，所用仪器少（2）装置B方便添加液体药品ABC（3）装置C可以控制液体药品的滴加速度，从而产生平稳的气流；其中分液漏斗可以用注射器代替。1.工业制氧气采用分离液体空气法，先将空气液化，然后逐渐升温，关于这个过程的描述不正确的是（）A.属于物理变化B.利用了物质的沸点不同C.先收集到的氮气沸点较低D.有新物质氧气生成工业上制取氧气的原理如图1所示，部分物质的沸点如图2。下列有关说法正确的是()A.操作①中控制温度在-183°C之上B.液态物质为液态氧气C.蓝色钢瓶中气体能用作燃料D.工业制氧气过程为物理变化如图所示为实验室用高锰酸钾制取氧气，其中有关试管的操作正确的是()A.加入高锰酸钾B.连接橡胶塞和试管C.加热高锰酸钾D.洗涤试管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，立即用冷水清洗如图是氧气的实验室制备、收集、验满、检验操作，错误的是()A.氧气的制备B.收集氧气C.氧气验满D.氧气的检验实验室常用下图A、B所示的装置作发生装置制取氧气，小金又设计了下图C、D所示的装置用于制取氧气，下列相关叙述合理的是()A.A中试管口要略向下倾斜，是为了防止高锰酸钾受热分解产生的水冷凝后倒流B.B中用过氧化氢分解制取氧气时，需定期向圆底烧瓶中添加二氧化锰粉末C.关闭C中弹簧夹a，并向上拉注射器的活塞，松开手后，若活塞下落到原位置，则装置气密性良好D.利用D装置，选用二氧化锰粉末与过氧化氢溶液制氧气，可控制反应的发生与停止考点1氧气的工业制法1.工业制取氧气主要有下列步骤。下列关于实验的说法正确的是A．工业制氧气属于化学变化 B．从步骤②可以得出氮气的沸点比氧气的沸点高C．步骤②剩余液体为淡蓝色 D．储存在蓝色钢瓶里的“工业液氧”是纯净物2．空气可用于工业上制取氧气，其流程如图：(1)工业上制氧气的方法发生了变化。(填“物理”或“化学”)(2)①所采取的方法是(填“升温”或“降温”)。(3)液态空气分离过程中先被分离出来。(4)氮气可用于保存容易变质的食物，是利用氮气的不活泼。(5)贮存在蓝色钢瓶中的氧气的用途是。a．气体肥料

b．医疗急救

c．气割气焊

d．炼钢3．空气是一种宝贵的资源，空气中的各种成分广泛应用于各个领域。如图是以空气和其他必要的原料合成氮肥的工业流程。请按要求回答下列问题。(1)步骤①中发生的是变化(填“物理”或“化学”)。(2)空气中体积分数最大的气体是(填化学符号)。(3)分离液态空气制得的储存在蓝色钢瓶里的“工业液氧”是(填“纯净物”或“混合物”)。(4)写出步骤②中合成氨气的文字表达式，该反应属于反应(填基本反应类型)。考点2加热高锰酸钾制氧气1．用高锰酸钾制氧气的操作过程，错误的是A．检查气密性B．制取气体C．收集气体D．检查气体A．A B．B C．C D．D2．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，防止粉末状物质进入导管B．导管口开始有气泡放出时不要立即收集，以免收集到的气体不纯C．用高锰酸钾制取所需氧气后，要先熄灭酒精灯，然后再把导管移出水面，防止水槽中的水沿导管倒吸，使试管骤冷破裂D．将收集满氧气的集气瓶正放在桌面上3．实验室加热高锰酸钾制取氧气的部分操作如图所示，其中正确的是A．连接实验仪器 B．检查装置气密性C．装入高锰酸钾 D．点燃酒精灯4．实验室用高锰酸钾制取氧气的实验中，不需要使用的一组仪器是A．大试管、铁架台B．酒精灯、水槽C．集气瓶、导管D．烧杯、玻璃棒考点3分解过氧化氢制氧气1．“实验室用H2O2、MnO2制取O2”涉及的实验装置及操作不正确的是A．装入MnO2B．制备O2C．干燥O2D．收集O2A．A B．B C．C D．D2．以下是“分解过氧化氢制取氧气”的部分实验操作，其中正确的是A．连接装置 B．装入药品C．倾倒溶液 D．收集