初中化学中考一轮复习：氧气的制取知识清单

初中化学中考一轮复习：氧气的制取知识清单一、核心概念与基本原理（一）氧气的实验室制法概述在初中化学中，氧气的实验室制法是气体制备的入门基石，也是中考化学实验考查的重中之重。其核心在于理解反应原理、掌握装置选择依据、规范操作步骤，并能够对所得气体进行检验和验满。这部分内容不仅考查基础知识的记忆，更侧重于对实验现象的分析、实验误差的判断以及实验方案的评价能力。（二）【核心必会】实验室制取氧气的三大反应原理1.分解过氧化氢（H2O2）溶液制取氧气（1）原理：过氧化氢在二氧化锰（MnO2）作催化剂的条件下，迅速分解生成水和氧气。（2）化学方程式：2H2O2=====(MnO2)2H2O+O2↑（3）【高频考点】催化剂MnO2的作用：改变化学反应速率（通常指加快），其自身的质量和化学性质在反应前后保持不变。注意：催化剂不能增加产物的质量，也不能改变反应是否发生。2.加热高锰酸钾（KMnO4）制取氧气（1）原理：高锰酸钾是一种暗紫色固体，在加热条件下分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气。（2）化学方程式：2KMnO4=====(△)K2MnO4+MnO2+O2↑（3）【易错点】试管口要塞一团棉花：目的是防止加热时高锰酸钾粉末随气流进入导管，进而堵塞导管或污染水槽中的水。3.加热氯酸钾（KClO3）和二氧化锰（MnO2）的混合物制取氧气（1）原理：氯酸钾在二氧化锰作催化剂并加热的条件下，分解生成氯化钾和氧气。（2）化学方程式：2KClO3=====(MnO2,△)2KCl+3O2↑（3）【难点辨析】MnO2在此反应中同样是催化剂，反应前后其质量和化学性质不变。若误将氯酸钾单独加热，虽也能分解，但速率极慢，且需要在较高温度下进行。（三）【基础过关】催化剂与催化作用1.概念：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）。2.“一变两不变”原则：（1）“一变”：改变其他物质的化学反应速率（可以是加快，也可以是减慢，初中阶段主要研究加快的情况，如二氧化锰）。（2）“两不变”：自身的质量和化学性质不变。但物理性质（如状态、颗粒大小）可能改变。3.【高频考点】催化剂的理解误区：（1）催化剂不能使本来不发生的反应发生。（2）催化剂不能改变生成物的质量。（3）对于一个具体的化学反应，催化剂不是唯一的。例如，过氧化氢的分解除了用二氧化锰，还可以用硫酸铜溶液、红砖粉末等。（四）分解反应1.概念：由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应。....特征：“一变多”，通式可表示为A→B+C+...3.【重要】与化合反应（多变一）的对比：分解反应是化合反应的逆过程。氧气制取的三个原理均属于分解反应。二、实验装置与操作规范（一）【核心必会】发生装置的选择依据选择气体发生装置主要依据两点：反应物的状态（固体、液体、固液混合）和反应条件（是否需要加热）。1.固固加热型（1）适用范围：加热高锰酸钾、加热氯酸钾与二氧化锰混合物等固体与固体需加热的反应。（2）典型装置：试管、酒精灯、铁架台（带铁夹）、单孔橡胶塞、导管。（3）【易错点】操作要点：A.试管口应略向下倾斜：防止药品受潮后加热产生的水蒸气在试管口冷凝成水滴，倒流至试管底部，使热的试管炸裂。B.铁夹应夹在试管的中上部（距试管口约1/3处）。C.药品应平铺或斜铺在试管底部，以增大受热面积。D.若用高锰酸钾，试管口要塞一团棉花。2.固液不加热型（1）适用范围：过氧化氢溶液与二氧化锰制氧气等固体与液体反应，且不需加热。（2）典型装置：A.简易装置：试管、单孔橡胶塞、导管。适用于少量制取。B.长颈漏斗装置：锥形瓶、长颈漏斗、双孔橡胶塞、导管。优点在于可以随时添加液体药品。C.分液漏斗装置：锥形瓶、分液漏斗、双孔橡胶塞、导管。优点在于可以控制液体的滴加速率，从而控制反应速率，获得平稳的气流。（3）【高频考点】长颈漏斗使用注意事项：长颈漏斗的末端必须液封，即伸入液面以下。目的是防止产生的气体从长颈漏斗口逸出，造成气体损失。（4）【热点】装置改进与评价：启普发生器原理的简易装置（如用有孔隔板的试管等）也能达到随开随用、随关随停的效果，但在中考中常以装置图的优劣分析题出现，考查控制反应发生与停止的原理。（二）【核心必会】收集装置的选择依据选择气体收集方法主要依据气体的物理性质（密度、溶解性）和化学性质（是否与水、空气反应）。1.排水法（1）适用条件：气体难溶于水或不易溶于水，且不与水发生反应。氧气不易溶于水，故可用此法。（2）优点：收集到的气体纯度较高，且便于观察气体是否收集满（当集气瓶口有大气泡冒出时，视为收集满）。（3）【易错点】操作规范：A.集气瓶装满水，不能留有气泡，否则收集到的气体不纯。B.用玻璃片盖住瓶口（注意是毛面朝下，防止滑动），倒立放入水槽。C.导管口开始有气泡放出时，不宜立即收集。因为刚开始排出的气体是装置内的空气，要等气泡连续、均匀地放出时，再开始收集。D.收集完毕后，应先将导管移出水面，再熄灭酒精灯（俗称“先撤管，后熄灯”），防止水槽中的水倒吸入试管，使试管因骤冷而炸裂。2.向上排空气法（1）适用条件：气体的密度比空气大，且不与空气中的成分反应。氧气的密度比空气略大，故可用此法。（2）优点：操作简便，收集到的气体较干燥。（3）【高频考点】验满方法：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，则证明已收集满。（4）【难点】排空气法收集的气体纯度不如排水法高，因为需要对气流方向进行判断和操作，容易混入少量空气。（三）【高频考点】操作步骤全流程（以加热高锰酸钾制氧气为例，口诀：茶庄定点收利息）1.查：检查装置的气密性。具体操作：将导管一端浸入水中，用手紧握试管外壁，若导管口有气泡冒出，松开手后，导管内形成一段水柱，则证明装置气密性良好。2.装：装入药品（平铺于试管底部），并在试管口塞一团棉花。3.定：将试管固定在铁架台上，铁夹夹在试管中上部，试管口略向下倾斜。4.点：点燃酒精灯，先预热试管，然后对准药品部位集中加热。5.收：用排水法收集气体（当气泡连续均匀放出时开始收集）。6.离：收集完毕后，先将导管撤离出水面。7.熄：熄灭酒精灯。（四）检验与验满1.【基础】氧气检验：将带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，则该气体是氧气。2.【易混辨析】检验vs验满：（1）检验：是证明该气体是否为氧气，操作是“伸入”瓶内。（2）验满：是证明氧气是否已经收集满集气瓶。排水法验满是观察瓶口是否有大气泡冒出；向上排空气法验满是“将带火星的木条放在集气瓶口”，观察木条是否复燃。三、【难点突破】深度辨析与思维提升（一）催化剂在实验探究题中的应用1.探究催化作用的实验设计思路（控制变量法）：（1）对比实验：设置一组不加催化剂的空白实验，与加催化剂的实验进行对比，证明催化剂改变了反应速率。（2）验证“一变”：观察产生气泡的速率或带火星木条复燃的情况。（3）验证“两不变”：反应结束后，将催化剂过滤、洗涤、干燥、称量，比较反应前后催化剂的质量是否改变；再通过化学实验（如重新加入过氧化氢溶液，观察是否还能加快反应速率）验证其化学性质是否改变。2.【高频考点】催化剂的质量和化学性质在反应前后不变，但物理性质可能改变（如MnO2粉末在反应后可能变得更细）。（二）装置气密性检查的变式训练1.受热法（如上文所述）：适用于有加热条件的装置。2.注水法（适用于有长颈漏斗或分液漏斗的装置）：关闭导管活塞，从长颈漏斗向锥形瓶中加水，若观察到长颈漏斗末端形成一段稳定的水柱（即漏斗内液面高于锥形瓶内液面，且一段时间不下降），则证明装置气密性良好。3.推拉注射器法：若装置中有注射器，可通过推拉注射器，观察导管口是否有气泡冒出或是否形成一段稳定的水柱来判断气密性。（三）【重要】实验误差与意外情况分析1.收集到的氧气不纯的原因：（1）装置气密性不好。（2）集气瓶未预先装满水（排水法）或留有气泡。（3）导管口刚有气泡冒出就开始收集（此时排出的是装置内的空气）。（4）排空气法收集时，导管未伸入到集气瓶底部，导致空气排不尽。2.试管炸裂的原因：（1）试管口未略向下倾斜，冷凝水倒流。（2）加热前未预热，试管受热不均。（3）试管外壁有水。（4）加热时试管底部接触了酒精灯的灯芯。（5）收集完气体后，先熄灭了酒精灯，后撤导管，导致水倒吸。3.用高锰酸钾制氧气时，水槽中的水变红的原因：试管口未塞棉花，导致高锰酸钾粉末随气流进入水槽。4.用氯酸钾制氧气时，试管中误混入可燃物（如炭粉、纸屑）的后果：可能发生爆炸。（四）工业制氧气——分离液态空气法（物理变化）1.原理：利用液态空气中液氮（沸点196℃）和液氧（沸点183℃）的沸点不同。2.过程：先将空气除尘、净化，除去二氧化碳和水蒸气，然后在低温高压条件下加压降温，使空气变为液态。再控制温度，使氮气先挥发（蒸发），剩余的主要是液态氧。3.【基础辨析】此过程没有新物质生成，属于物理变化。而实验室制法属于化学变化。四、中考考点与题型剖析（一）【高频考点】常见考查形式1.基础选择题：直接考查反应原理的文字或化学方程式、基本实验操作（如检查气密性、试管口朝向、棉花的作用）、催化剂的概念辨析、分解反应的判断。2.实验填空题：以一套完整的制取装置图为载体，考查仪器的名称、发生装置和收集装置的选择依据、操作步骤的注意事项（如“先撤管后熄灯”的原因）、气体的检验与验满方法。此为最常见题型。3.实验探究题：围绕催化剂的性质（探究某物质是否为某反应的催化剂）、控制变量法设计对比实验、对异常实验现象的分析与解释（如氧气不纯、试管炸裂的原因）。4.装置改进与评价题：给出多种发生或收集装置，分析其优缺点（如是否便于添加药品、能否控制反应速率、能否随开随用、气体是否干燥或纯净）。（二）【解题步骤】气体制备类实验题答题模板1.第一步：定原理。根据题目信息或要求，确定制取氧气的化学反应方程式。注意检查配平、反应条件、气体符号↑（若反应物和生成物中都有气体，则生成物气体不标↑）。2.第二步：选装置。根据反应物状态和反应条件选发生装置（固固加热型/固液不加热型）；根据气体的密度和溶解性选收集装置（排水/向上/向下排空气法）。3.第三步：析操作。结合具体的实验操作步骤，回答每一步的目的或注意事项。牢记“茶庄定点收利息”的流程及其变形。4.第四步：检与验。明确“检验”与“验满”操作的区别，准确描述操作、现象和结论。5.第五步：评与改。针对装置的优缺点进行评价，如“长颈漏斗便于添加液体药品”、“分液漏斗可以控制反应速率”、“排水法收集的气体较纯但潮湿”、“排空气法收集的气体干燥但纯度较低”等。（三）【热点考向】跨学科融合与STS（科学、技术、社会）情境1.与物理学科融合：考查气压变化。如检查气密性的原理（热胀冷缩），用排水法收集气体时，若先熄灯后撤管，试管内温度降低，压强减小，水被倒吸。2.与生物学科融合：结合光合作用与呼吸作用。如在特定装置中，通过测定氧气的产生或消耗来研究植物的生理活动。3.STS情境：以“新冠疫情期间的供氧”、“潜水艇中的氧气来源”、“空间站氧气的再生”等为背景，考查实验室制氧原理在实际生活中的迁移应用。例如，潜水艇中常用过氧化钠与二氧化碳反应生成氧气，或电解水制氧，要求学生分析这些方法的优缺点（能量消耗、原料来源等）。（四）【易错点】避坑指南1.混淆“现象”与“结论”：例如，“带火星木条复燃”是现象，“证明该气体是氧气”是结论。答题时需注意区分。2.忽略反应条件：写化学方程式时，忘记写“△”、“MnO2”或“↑”。3.错误理解催化剂的作用：误以为催化剂能增加产物的量。4.操作顺序颠倒：如先熄灯后撤管，导致倒吸。5.审题不清：题目要求用“向上排空气法”收集，却答了“排水法”的验满方法（看瓶口气泡）。五、思维导图与知识网络构建（一）知识体系梳理1.原理核心：化学反应（三种）+催化剂2.装置核心：发生装置（固固加热型、固液不加热型）+收集装置（排水法、向上排空气法）3.操作核心：查、装、定、点、收、离、熄4.检验核心：带火星木条（检验）vs瓶口（验满）5.反应类型：分解反应（一变多）（二）【重要】对比归纳：三种实验室制氧方法1.过氧化氢溶液与二氧化锰：（1）反应物状态：液体与固体（2）反应条件：常温（催化剂）（3）发生装置：固液不加热型（4）优点：安全、节能、环保、速率可控、操作简便（5）注意事项：长颈漏斗需液封；可通过分液漏斗控制滴速2.高锰酸钾：（1）反应物状态：固体（2）反应条件：加热（3）发生装置：固固加热型（4）优点：原料易得（5）注意事项：试管口略向下倾斜；管口塞棉花；防止倒吸3.氯酸钾与二氧化锰：（1）反应物状态：固体（混合物）（2）反应条件：加热（3）发生装置：固固加热型（4）优点：产气量多，速率适中（5）注意事项：不可混入可燃物；二氧化锰为催化剂（三）【拓展视野】氧气制取的发展史与前沿科技1.历史：18世纪70年代，瑞典化学家舍勒和英国化学家普利斯特里分别发现并制得了氧气。法国化学家拉瓦锡通过定量实验，揭示了空气是由氧气和氮气组成的，并命名了“氧气”。2.前沿：光解水制氢氧（模拟光合作用，利用太阳能将水分解为氢气和氧气），是未来清洁能源的重要研究方向。虽然目前效率不高，但代表了化学与材料科学的前沿交叉领域。在考题中可能以此为新情境，考查学生对化学反应基本类型的判断（分解反应）或能量转化（光能转化为化学能）的理解。六、实战演练与自我诊断（例题解析）（一）典型例题1（基础类）题目：实验室用加热高锰酸钾的方法制取氧气，有如下操作步骤：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，并在试管口放一团棉花，用带导管的塞子塞紧试管，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。正确的操作顺序是（）A.②③①④⑤⑥B.③②①④⑥⑤C.②③①④⑥⑤D.③②①④⑤⑥解析：本题考查实验操作顺序。牢记口诀“茶庄定点收利息”。首先应检查气密性（查），然后装药固定（装、定），再加热（点），收集（收），最后先将导管移出水面（离），再熄灭酒精灯（息）。因此顺序为②③①④⑥⑤。答案选C。（二）典型例题2（装置评价类）题目：某同学用如图装置（锥形瓶、长颈漏斗、带导管的双孔塞）制取氧气，请问该装置有哪些优点？若要使获得的气流更平稳，可以如何改进？解析：本题考查对固液不加热型装置的理解与评价。优点：装置简单，操作方便；通过长颈漏斗可以随时添加液体药品（过氧化氢溶液），无需中途拆卸装置。改进措施：将长颈漏斗换成分液漏斗。因为分液漏斗有活塞，可以控制液体滴加的速度，从而控制反应的速率，使产生氧气的气流更平稳，便于收集和后续实验。（三）典型例题3（探究类）题目：某兴趣小组同学对“红砖粉末是否也能催化过氧化氢分解”产生了兴趣，并进行了以下实验探究。请你参与他们的实验过程，并回答相关问题。【实验过程】Ⅰ.分别量取5mL5%的过氧化氢溶液放入A、B两支试管中，向B试管中加入1g红砖粉末，其余条件相同。观察到A中几乎没有气泡产生，B中有大量气泡产生。Ⅱ.待B试管中不再产生气泡后，过滤、洗涤、干燥，称量固体，质量为1g。Ⅲ.将步骤Ⅱ中得到的固体再次加入盛有5mL5%的过氧化氢溶液的试管中，观察到又迅速产生大量气泡。【问题】（1）实验Ⅰ的目的是什么？证明了什么？