初中九年级化学（科粤版）氧气的制取核心知识清单

初中九年级化学（科粤版）氧气的制取核心知识清单  一、实验室制取氧气的思路与原则【基础】【高频考点】  氧气的实验室制法是初中化学气体制备的启蒙，其核心是建立一套系统性的实验设计思路。这一思路不仅是本节的灵魂，也将贯穿后续二氧化碳、氢气等气体的学习。其逻辑主线为：首先，根据制取气体的原理（反应物状态、反应条件）确定发生装置；其次，根据气体的性质（密度、溶解性、是否与水反应等）确定收集装置；最后，根据气体的特性进行检验与验满。  （一）发生装置的选择依据【重要】  发生装置的选取，核心在于“反应物状态”和“反应条件”。  1.固固加热型：适用于反应物为固体，且反应需要加热的情况。例如，用高锰酸钾（KMnO₄）或氯酸钾（KClO₃）与二氧化锰（MnO₂）的混合物制取氧气。该装置的主要仪器包括酒精灯、铁架台（带铁夹）、试管、带导管的单孔橡胶塞。  2.固液不加热型：适用于反应物为固体和液体，且反应不需要加热（常温下即可进行）的情况。例如，用过氧化氢（H₂O₂）溶液和二氧化锰（MnO₂）制取氧气。该装置形式较为灵活，可用锥形瓶、试管、广口瓶等搭配长颈漏斗或分液漏斗，核心优点在于便于添加液体药品，从而控制反应速率。  （二）收集装置的选择依据【重要】  收集方法的选取，核心在于气体的“溶解性”和“密度”。  1.排水法：适用于“不易溶于水”且“不与水发生反应”的气体。氧气不易溶于水，也不与水反应，因此可用此法。用排水法收集的气体纯度较高，但会含有水蒸气（即通常所说的“潮湿”）。  2.向上排空气法：适用于气体密度“比空气大”且“不与空气中的成分反应”的气体。氧气的密度略大于空气，因此可用此法。用向上排空气法收集的气体较为干燥，但纯度不如排水法高，因为需要与空气竞争排挤。  3.向下排空气法：适用于气体密度“比空气小”且不与空气反应的气体（如氢气、氨气），本课题制取氧气不涉及此法。  【易错点提醒】在选择装置时，必须养成“先原理、后装置”的思维习惯，即先明确化学反应的原理，再依据反应物状态和条件选择发生装置，依据气体性质选择收集装置，切不可凭空记忆装置图。  二、实验室制取氧气的三种主要方法【核心】【必考】  本节涉及三种实验室制氧方法，其中加热高锰酸钾法、分解过氧化氢法是中考实验操作和笔试的绝对核心，加热氯酸钾法作为对比了解。  （一）加热高锰酸钾法【高频考点】【实验重点】  1.反应原理：高锰酸钾是一种紫黑色固体，在加热的条件下，可以分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气。  文字表达式：高锰酸钾→(加热)锰酸钾+二氧化锰+氧气  化学方程式：2KMnO₄→(△)K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑  2.实验装置：选用“固固加热型”发生装置，试管口需略向下倾斜。收集时，由于氧气不易溶于水，通常采用排水法收集以获得较纯净的氧气；也可以采用向上排空气法收集干燥的氧气。  3.实验操作步骤（七字口诀：查、装、定、点、收、离、熄）【难点】【必考】  第一步查：连接仪器，检查装置的气密性。具体操作是将导管一端放入水中，双手紧握试管外壁，若导管口有气泡冒出，松手后导管内形成一段稳定的水柱，则证明气密性良好。  第二步装：装入药品。将高锰酸钾装入干燥的试管底部，并在试管口放一团蓬松的棉花。  第三步定：固定装置。将试管固定在铁架台上，铁夹夹在试管中上部，试管口要略向下倾斜。  第四步点：点燃酒精灯加热。先预热，后对药品部位集中加热。  第五步收：收集气体。待导管口气泡连续、均匀地放出时，开始收集气体。若用排水法，当集气瓶口有大气泡冒出时，说明已收集满，在水面下用玻璃片盖住瓶口，取出后正放在桌面上。  第六步离：实验结束，先将导管撤离出水面。  第七步熄：熄灭酒精灯。  4.注意事项及原因分析【难点】【易错点】  试管口要略向下倾斜：防止加热时药品湿存的水分或冷凝水回流到热的试管底部，导致试管炸裂。  试管口要塞一团棉花：防止加热时高锰酸钾粉末随气流进入导管，甚至进入水槽，使水变红，堵塞导管。  导管口不宜伸入试管过长：便于气体顺利导出。  加热前要先预热：防止试管受热不均而炸裂。  待导管口气泡连续、均匀放出后再收集：因为刚开始排出的是试管内的空气，若此时收集，会导致氧气不纯。  实验结束要先移导管后熄灯：防止水槽中的水倒吸进入热的试管，造成试管炸裂。  用向上排空气法收集时，导管应伸入集气瓶底部：便于将瓶内空气尽可能排尽。  （二）分解过氧化氢溶液法【高频考点】【热点】  1.反应原理：过氧化氢（无色溶液）在二氧化锰作催化剂的条件下，常温下即可迅速分解产生氧气和水。  文字表达式：过氧化氢→(二氧化锰)水+氧气  化学方程式：2H₂O₂→(MnO₂)2H₂O+O₂↑  2.实验装置：选用“固液不加热型”发生装置。  简易装置：锥形瓶（或试管）+带导管的双孔塞。优点是操作简便。  带长颈漏斗的装置：长颈漏斗下端必须液封，防止生成的氧气从漏斗口逸出。优点是可以随时添加液体。  带分液漏斗的装置：可以控制液体滴加的速率，从而控制反应速率，获得平稳的气流。  3.实验步骤  检查装置气密性。  向锥形瓶（或试管）中加入二氧化锰固体。  从长颈漏斗（或直接倾倒）中加入过氧化氢溶液。  收集气体（操作同高锰酸钾法）。  4.注意事项  长颈漏斗末端必须伸入液面以下，形成“液封”，防止氧气逸出。  分液漏斗本身有活塞，无需液封，且能更好地控制反应速率。  该装置在常温下进行，安全、节能、环保，便于操作。  （三）加热氯酸钾与二氧化锰混合物法【了解】  1.反应原理：氯酸钾是一种白色固体，在加热条件下，以二氧化锰为催化剂，分解生成氯化钾和氧气。  文字表达式：氯酸钾→(二氧化锰，加热)氯化钾+氧气  化学方程式：2KClO₃→(MnO₂，△)2KCl+3O₂↑  2.装置与步骤：装置与高锰酸钾制氧气相同，均为“固固加热型”。但试管口无需放棉花。  3.对比高锰酸钾法：两者发生装置相同，但高锰酸钾是直接加热分解，而氯酸钾需要在二氧化锰的催化下加热才能较快分解。  三、催化剂与催化作用【核心概念】【难点】  （一）催化剂的概念【基础】  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”在反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂（又叫触媒）。  （二）催化剂的特点（一变二不变）【必考】【易错点】  一变：改变其他物质的化学反应速率。这里的“改变”包括“加快”和“减慢”双重含义。我们通常接触的催化剂大多是加快反应速率的，但也存在减缓反应的负催化剂或抑制剂。  二不变：自身的“质量”和“化学性质”在反应前后不变。特别注意，是“化学性质”不变，而物理性质（如形状、颗粒大小、是否溶于水等）可能发生改变。  （三）对催化剂概念的深度理解【难点】【拓展】  专一性：催化剂并非万能，一个催化剂通常只对某一个或某一类特定的反应起作用。例如，二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂，但对其他反应不一定起催化作用。  参与性：催化剂虽然质量和化学性质不变，但它实际“参与”了化学反应，改变了反应的路径，降低了反应所需的能量，只是在反应结束时又“变”了回来。  非唯一性：同一个反应，可能有多种不同的催化剂。例如，过氧化氢分解除了用二氧化锰，还可用氧化铜、氯化铁溶液等作为催化剂。  非决定性：催化剂只能改变化学反应的速率，不能“决定”反应是否发生（反应能否发生由物质本身性质决定），也“不能”增加生成物的质量。生成物的质量完全由反应物的量决定。  （四）催化作用  催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。  【探究实验】探究二氧化锰在过氧化氢分解中的作用【热点】  实验1：在试管中加入过氧化氢溶液，将带火星的木条伸入，木条不复燃。说明常温下过氧化氢分解缓慢，放出氧气少。  实验2：向上述试管中加入少量二氧化锰，再将带火星的木条伸入，木条复燃。说明二氧化锰加速了过氧化氢的分解。  实验3：待实验2不再产生气泡后，重新加入过氧化氢溶液（不加二氧化锰），带火星木条再次复燃。说明二氧化锰的化学性质和质量在反应前后不变，可继续使用。  四、分解反应【基础】【高频考点】  （一）定义  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。  （二）特征  “一变多”，用字母表示为：A→B+C+……  （三）与化合反应的对比【重要】  化合反应：由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应，特征是“多变一”，通式为A+B+……→C。  分解反应：由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应，特征是“一变多”，通式为A→B+C+……。  两者都属于化学反应基本类型，是并列关系。  （四）本节涉及的分解反应判断  上述三种实验室制氧气的反应，均符合“一变多”的特征，都属于分解反应。  2KMnO₄→(△)K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑（一变三）  2H₂O₂→(MnO₂)2H₂O+O₂↑（一变二）  2KClO₃→(MnO₂，△)2KCl+3O₂↑（一变二）  五、工业制取氧气【基础】【了解】  （一）分离液态空气法【热点】  原理：利用液态空气中各成分的“沸点不同”。这是一个“物理变化”。  过程：首先将空气除尘净化，然后在加压、降温的条件下使空气液化。然后控制温度，由于液态氮的沸点（196℃）比液态氧的沸点（183℃）低，所以氮气先从液态空气中蒸发出来（汽化），剩下的主要就是液态氧了。工业上获得的氧气通常储存在蓝色的钢瓶中。  （二）膜分离技术  也是一种物理变化。在一定压力下，让空气通过具有富集氧气功能的薄膜，得到含氧量较高的富氧空气。  六、氧气的检验与验满【高频考点】【实验操作】  （一）氧气的检验方法【基础】  操作：将“带火星”的木条伸入集气瓶“内部”。  现象：若木条复燃，则证明该气体是氧气。  原理：氧气具有助燃性，能支持燃烧。  （二）氧气的验满方法【必考】【易错点】  1.排水法收集时验满：当观察到集气瓶“瓶口有大气泡冒出”时，说明氧气已收集满。  2.向上排空气法收集时验满：  操作：将“带火星”的木条放在集气瓶“瓶口”。  现象：若木条复燃，则证明氧气已收集满。  【易错警示】“检验”是验证一瓶气体是不是氧气，木条要“伸入”瓶内；“验满”是确认集气瓶口是否已充满氧气，木条要放在“瓶口”。二者操作位置截然不同，是中考实验探究题的常设陷阱。  七、核心考点、考向与解题策略【整合提升】  （一）常见考查方式与题型  1.选择题：考查催化剂概念的理解、分解反应的判断、实验操作正误的辨析、反应类型的判断。  2.填空题与简答题：考查化学方程式的书写、实验仪器的名称、实验步骤的排序、注意事项的原因分析。  3.实验探究题：这是最重要的考查形式。通常给出多套实验装置图，要求学生选择发生和收集装置，组合成完整的气体制取流程。或者针对催化剂的作用设计对比实验，考查控制变量法的思想。  4.计算题：通常结合化学方程式，利用氧气的质量计算反应物或生成物的质量。  （二）高频考点详细解析【★★★】  考点一：催化剂概念的深度辨析  例：下列关于催化剂的说法正确的是（）  A.催化剂只能加快化学反应速率  B.化学反应前后，催化剂的质量和性质都不变  C.用过氧化氢制氧气时，加入二氧化锰可以增加生成氧气的质量  D.同一个反应可能有多种不同的催化剂  【解析】A错误，催化剂是“改变”速率，包括加快和减慢。B错误，是“化学性质”不变，物理性质可能改变。C错误，催化剂不能改变生成物的质量。D正确。  考点二：气体制备装置的选择与连接  例：实验室用高锰酸钾制取并收集较纯净的氧气，应选择下图中的装置组合是（）  【解题步骤】  第一步：定原理。高锰酸钾制氧气，反应物是固体，需要加热→发生装置选“固固加热型”。  第二步：定性。要收集“较纯净”的氧气→氧气不易溶于水→收集装置应选“排水法”。  第三步：连装置。将选出的发生装置和收集装置进行连接。  考点三：实验操作的注意事项分析  例：请分析加热高锰酸钾制氧气时，试管口为什么要放一团棉花？  【解答要点】防止加热时高锰酸钾粉末进入导管，堵塞导管或污染水槽中的水。  例：实验结束时，为什么要先将导管移出水面，再熄灭酒精灯？  【解答要点】防止水槽中的水倒吸进入热的试管，使试管因骤冷而炸裂。  （三）易错点与解题技巧总结【★★★★】  1.文字表达式与化学方程式的混淆：牢记化学方程式必须配平，必须注明反应条件和气体符号（↑）。当反应物和生成物中都有气体时，生成物中的气体不用加↑。但在实验室制氧气的三个方程式中，反应物均无气体，所以氧气后都要标↑。  2.催化剂判断的误区：一个物质是不是催化剂，需要同时满足“一变两不变”三个条件，缺一不可。尤其是在探究题中，要证明某物质是催化剂，必须通过实验证明其“质量”和“化学性质”在反应前后不变，而不仅仅是证明了它能加快反应速率。  3.排水法收集气体的时机：很多同学记成“一有气泡就收集”，这是错误的。必须是“导管口气泡连续、均匀地放出”时才能开始收集，否则收集到的