初中化学中考一轮复习知识清单：氧气的制取与核心素养

初中化学中考一轮复习知识清单：氧气的制取与核心素养一、【核心概念建构】制取氧气的基本思路与体系概览氧气的制取是初中化学学习的核心实验之一，也是中考化学必考的重点内容。它不仅承载着气体实验室制取的一般思路与方法，更是培养化学学科核心素养，特别是科学探究与实践、科学思维的重要载体。在广西中考统一命题的背景下，复习这部分内容时，我们不仅要掌握具体的知识点，更要建立起制取气体的一般模型，实现从“学知识”到“用方法”的跨越。（一）制取气体的基本思路【基础】在化学上，要制取一种气体，通常遵循以下三个基本步骤，这也是解答所有气体制备类试题的通用思维框架：1、首先，确定反应原理：我们需要寻找一个能够生成该气体的化学反应。这个反应需要在实验条件下容易控制、反应速率适中、气体产物纯净，且原料易得、安全环保。2、其次，设计实验装置：根据反应物的状态（固态、液态）和反应条件（是否需要加热），选择合适的气体发生装置；再根据气体的物理性质（溶解性、密度大小、是否与水反应），选择合适的气体收集装置。3、最后，进行气体检验：利用待制取气体的特有化学性质，设计简单、明显的实验方法来检验气体并验满。（二）氧气的制取体系总览【重要】根据来源和原理的不同，氧气的制取主要分为两大类：1、工业制取氧气：以空气为原料，利用空气中各组分沸点的不同，通过分离液态空气的方法获得。这个过程没有新物质生成，属于物理变化。【基础】【高频考点】2、实验室制取氧气：通过化学反应，使含氧化合物在一定条件下分解释放出氧气。这是中考的核心内容，主要涉及三种方法：加热高锰酸钾法、加热氯酸钾与二氧化锰混合物法、分解过氧化氢溶液法。这三个过程都有新物质生成，属于化学变化。【非常重要】【高频考点】二、【核心知识精讲】实验室制取氧气的三种方法（一）方法一：加热高锰酸钾（KMnO₄）法【非常重要】【高频考点】这是初中化学中最经典的固体加热制气案例，对实验操作的规范性要求极高，是中考实验操作考试和笔试的必考内容。1、反应原理：【必背】高锰酸钾是一种暗紫色（或紫黑色）的固体，在加热的条件下，能够分解生成锰酸钾、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↑▲【重要提醒】书写化学方程式时，务必注意配平、反应条件“△”和氧气“↑”符号的标注。2、实验装置：【重要】发生装置：固体加热型。主要仪器包括：铁架台（带铁夹）、酒精灯、试管、带导管的单孔橡胶塞。收集装置：由于氧气不易溶于水且不与水反应，可采用排水法（收集的气体较纯净）；又因为氧气的密度比空气略大，也可采用向上排空气法（收集的气体较干燥）。中考中常考查根据要求选择收集方法。3、实验步骤与口诀【操作规范】★可归纳为七个字的口诀：“查、装、定、点、收、离、熄”。每个步骤都有其特定的含义和操作要求：（1）查：连接好装置，检查装置的气密性。操作方法是将导管一端浸入水中，双手紧握试管外壁，若导管口有气泡冒出，松开手后导管内形成一段稳定的水柱，则证明装置气密性良好。（2）装：将高锰酸钾装入试管中，并在试管口塞一团棉花。【难点】（3）定：将试管固定在铁架台上，使试管口略向下倾斜。（4）点：点燃酒精灯，先预热试管，再对准药品部位集中加热。（5）收：待导管口气泡连续、均匀地放出时，开始用排水法收集气体。（6）离：收集完毕后，先将导管撤离出水槽。【难点】（7）熄：再熄灭酒精灯。【难点】▲【非常重要】【易错点】步骤（6）和（7）的顺序绝对不能颠倒！必须先“离”后“熄”，目的是防止水槽中的水倒流回热的试管，导致试管炸裂。4、注意事项深度解析【难点】【解答要点】（1）为什么试管口要略向下倾斜？答：防止药品潮湿或反应生成的冷凝水回流到热的试管底部，使试管炸裂。（2）为什么要在试管口塞一团棉花？答：防止加热时高锰酸钾粉末随气流进入导管，进而进入水槽或集气瓶，使水槽中的水变红，或堵塞导管。这是高锰酸钾制氧气实验的独有操作。（3）为什么导管伸入试管内要稍露出胶塞即可？答：便于产生的气体顺利排出。伸入过长，不利于气体导出。（4）为什么刚开始冒气泡时不宜立即收集？答：刚开始排出的气体主要是试管内受热膨胀的空气，此时收集的氧气不纯。要等气泡连续、均匀放出时，才表明氧气流已经稳定且纯净。（5）如何检验氧气？【基础】答：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。（6）如何验满？（向上排空气法）【基础】答：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，则证明氧气已集满。（二）方法二：分解过氧化氢（H₂O₂）溶液法【非常重要】【高频考点】这种方法不需要加热，操作简便、安全、节能，是实验室制取氧气的常用方法，也是中考中考查固液不加热制气装置的典型代表。1、反应原理：【必背】过氧化氢（俗称双氧水）在二氧化锰（MnO₂）作催化剂的条件下，分解生成水和氧气。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↑▲【重要提醒】二氧化锰是催化剂，写在等号上方，不是反应物也不是生成物。2、催化剂与催化作用【核心概念】【难点】（1）催化剂（触媒）：在化学反应中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。▲催化剂的特点可概括为“一变两不变”：“一变”：改变（加快或减慢）其他物质的化学反应速率。【易错点】“两不变”：反应前后，催化剂自身的质量和化学性质不变。【重要】（2）催化作用：催化剂在化学反应中所起的作用。（3）对催化剂概念的深入理解【拓展】【难点】：①催化剂不能使原本不反应的物质发生反应，只能改变已有反应的速率。②催化剂不能改变生成物的质量。生成物的质量只取决于反应物的质量。③对于一个特定的反应，可能有多种催化剂。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、新鲜猪肝（含过氧化氢酶）等。④二氧化锰也并非是所有反应的催化剂，它在不同的反应中可能扮演不同的角色（如在高锰酸钾加热分解中是生成物）。（4）【高频考点】探究二氧化锰在过氧化氢分解中的作用：在设计探究实验时，通常采用控制变量法。通过对比有、无二氧化锰时，带火星木条复燃的情况，证明二氧化锰加快了反应速率；通过称量反应前后二氧化锰的质量，并重复实验验证其化学性质不变，从而得出它是催化剂的结论。3、实验装置：【重要】发生装置：固液不加热型。根据控制反应速率的需求，装置可有多种变式：（1）简易型：锥形瓶（或试管）+长颈漏斗+双孔橡胶塞。使用长颈漏斗时，其末端必须液封（伸入液面以下），防止生成的氧气从漏斗口逸出。（2）改进型：锥形瓶+分液漏斗。分液漏斗有活塞，可以逐滴滴加液体，从而方便地控制反应速率，得到平稳的气流。【热点】收集装置：同加热高锰酸钾法，可用排水法或向上排空气法。4、实验步骤：【基础】（1）检查装置气密性（关闭活塞，向长颈漏斗中加水，若能形成稳定的水柱，则气密性良好）。（2）向锥形瓶中加入二氧化锰固体。（3）向分液漏斗（或长颈漏斗）中加入过氧化氢溶液。（4）打开活塞，让过氧化氢溶液缓缓滴下，开始反应。（5）用排水法或向上排空气法收集氧气。（三）方法三：加热氯酸钾（KClO₃）与二氧化锰混合物法【重要】1、反应原理：【必背】氯酸钾是一种白色晶体，在加热的条件下，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↑▲【重要提醒】此反应中二氧化锰也是催化剂，反应条件既要写“加热”，也要注明催化剂“MnO₂”。2、实验装置与操作：基本与“加热高锰酸钾法”的装置相同，采用固体加热型。但有一个关键区别：【难点】【易错点】加热氯酸钾和二氧化锰的混合物时，试管口通常不需要塞棉花！因为混合物是粉末状，但不像高锰酸钾那样容易升华或随气流剧烈喷溅。▲【拓展】如果错把高锰酸钾当成二氧化锰加入氯酸钾中，结果会怎样？答：反应速率会大大加快，且生成氧气的总质量会增加。因为高锰酸钾加热也会分解生成氧气，同时生成的二氧化锰正好可以作为氯酸钾分解的催化剂。此时，试管中的剩余固体成分更复杂（有氯化钾、锰酸钾、二氧化锰）。三、【深度辨析与整合】三种实验室制氧方法的比较与选择【重要】为了在解题时能快速准确地提取信息，我们需要将三种方法进行横向对比：1、反应物状态与条件：过氧化氢法：液态+固态（催化剂），常温。高锰酸钾法：固态（一种），加热。氯酸钾法：固态（两种，其中一种是催化剂），加热。2、发生装置选择依据：根据反应物状态和反应条件，可快速锁定：过氧化氢法选“固液不加热”装置；高锰酸钾和氯酸钾法选“固体加热”装置。3、气体收集方法选择依据：根据氧气的物理性质：不易溶于水（可用排水法，优点：纯度高的），密度比空气略大（可用向上排空气法，优点：干燥的）。4、环保与安全：过氧化氢法最安全、环保、节能，操作简便。高锰酸钾法和氯酸钾法需要加热，且氯酸钾与某些易燃物混合可能发生爆炸，需格外注意安全。四、【考点精析与解题模型】（一）中考常见考查方式【热点】1、基础再现型：直接考查反应原理的书写（化学方程式）、基本仪器的名称、实验步骤的顺序（“查装定点收离熄”）。2、装置选择型：给出制备信息（反应物、条件），要求选择正确的发生装置；给出气体性质，要求选择收集装置。或者分析给定装置图的优缺点（如分液漏斗vs长颈漏斗）。3、实验评价与改进型：分析某实验装置的不足之处（如高锰酸钾制氧气未加棉花、试管口向上倾斜等），并提出改进方案。4、探究型实验题：结合催化剂的性质，设计对比实验探究影响反应速率的因素（如温度、催化剂种类、浓度等）。【高频考点】【难点】5、跨学科融合题：结合压强知识，分析装置气密性的检查原理；结合坐标图像，分析不同催化剂对反应速率的影响（产生氧气质量与时间的关系图t）。【热点】（二）【难点】气体制备类实验题解题步骤与要点面对一道气体制备的综合实验题，建议按以下“四步法”进行分析：第一步：明确实验目的。是制取气体，还是探究性质，或是测定含量？第二步：分析反应原理。寻找题干给出的信息，确定是哪一种制取方法，写出化学方程式。第三步：选择并评价装置。（1）发生装置：看状态和条件。同时注意细节：长颈漏斗是否液封？分液漏斗的优点？固体加热试管口是否倾斜？（2）净化装置（拓展）：如果制取的氧气中混有杂质（如水蒸气），需要增加除杂装置（如用浓硫酸干燥）。【常见于稍难题】（3）收集装置：看性质。排水法还是排空气法？导管口应伸到集气瓶哪个位置？（向上排空气法要伸到瓶底，以排尽空气）。第四步：规范表达现象和结论。用带火星木条检验，用燃烧的木条验满，语言描述要准确、完整。（三）【易错点】集中突破1、概念混淆：误认为催化剂只能加快反应速率（×），催化剂能改变（包括加快或减慢）反应速率。2、操作失误：加热高锰酸钾制氧气，先熄灭酒精灯后撤导管（×），会导致水倒吸炸裂试管。3、原理不清：工业制氧是物理变化，实验室制氧是化学变化。4、审题不细：题目要求“发生装置”还是“收集装置”？要求“化学方程式”还是“文字表达式”？5、语言不规范：验满时，带火星木条“放在瓶口”，而不是“伸入瓶内”；检验时，才是“伸入瓶内”。五、【跨学科视野与核心素养提升】（一）化学史中的氧气制取【拓展】1、舍勒和普利斯特里：早在18世纪，他们就用加热氧化汞、硝酸盐等方法制得了氧气，但他们受“燃素说”束缚，没有正确认识燃烧的本质。2、拉瓦锡：正是利用舍勒和普利斯特里制得的氧气，通过著名的“十二天实验”（汞与氧气反应的曲颈甑实验），推翻了“燃素说”，建立了科学的燃烧理论——氧化学说，从而奠定了现代化学的基础。【热点】了解这段历史，可以让我们深刻体会“实验是检验真理的唯一标准”，以及科学理论是在不断否定和修正中发展的。（二）大概念统领下的复习——基于“转化观”与“实验观”【核心素养】【拓展】从“物质的转化”大概念来看，氧气的制取实质上是将氧元素从化合态（存在于KMnO₄、H₂O₂、KClO₃中）转化为游离态（O₂）的过程。理解这一点，有助于我们将来学习其他气体的制取（如氢气、二氧化碳）。从“科学探究”的大概念来看，制取氧气的学习，为我们构建了“明确原理→设计装置→收集气体→检验验满”的实验室制取气体的一般模型。这个模型可以迁移应用于任何气体的制备。例如，当我们未来学习制取二氧化碳时，我们就会立刻思考：它的反应原理是什么？（碳酸钙和稀盐酸）反应物状态和条件是什么？（固体+液体，常温）所以发生装置应选择什么？（与过氧化氢制氧气相同的固液不加热装置）它的性质是什么？（能溶于水，密度比空气大）所以收集装置应选择什么？（向上排空气法）。这种从“学知识”到“用模型”的思维跃迁，正是核心素养所强调的关键能力。六、【高频考题归类与思维训练】（一）【基础题】——确保得分1、写出实验室用高锰酸钾、过氧化氢溶液、氯酸钾三种方法制取氧气的化学方程式。2、在实验室用高锰酸钾制氧气的实验中，下列操作正确的是（）A.先装入药品，再检查气密性B.加热时，应使试管底部均匀受热后再集中加热C.收集气体时，导管口一有气泡冒出就开始收集D.实验结束后，先熄灭酒精灯，再将导管移出水槽答案：B。A项应先检密后装药；C项应等气泡连续均匀冒出再收集；D项应先移导管后熄灯。（二）【装置辨析题】——考查细节1、下图是实验室制取气体的常用装置。请回答：（1）仪器①的名称是________。（2）用高锰酸钾制取较纯净的氧气，应选择的发生装置是____（填字母），收集装置是____（填字母）。该发生装置中，需要在试管口放一团棉花，目的是__________。（3）装置B和C都可以用于过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气。装置C与B相比，明显的优点是__________。答案：（1）分液漏斗（2）A；E；防止加热时高锰酸钾粉末进入导管（3）可以通过分液漏斗的活塞控制液体滴加速率，从而控制反应速率，获得平稳气流。（三）【催化剂探究题】——能力拔高1、某兴趣小组同学对“过氧化氢溶液中加入二氧化锰后，反应速率加快”这一现象产生了兴趣，并设计实验进行探究。【提出问题】二氧化锰在反应中起什么作用？【作出猜想】猜想一：二氧化锰是反应物，与过氧化氢发生反应。猜想二：二氧化锰是催化剂，改变了反应速率。【设计实验】实验1：取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，伸入带火星的木条，观察到木条不复燃。实验2：向实验1的试管中加入少量二氧化锰，立即产生大量气泡，伸入带火星的木条，木条复燃。实验3：待实验2的试管中不再产生气泡后，倒掉上层清液，向剩余的固体中加入__________，观察到__________。重复实验2的操作，发现现象与实验2相同。【得出结论】（1）实验1的目的是__________。（2）实验3证明了反应后二氧化锰的__________没有改变。（3）综合分析，可以得出猜想__________成立。【反思评价】若要证明二氧化锰是催化剂，还需要证明的一个条件是__________。答案：【设计实验】5mL5%的过氧化氢溶液；产生大量气泡，带火星木条复燃。【得出结论】（1）作为对比，证明常温下过氧化氢溶液分解很慢，放出氧气少。（2）化学性质（3）二【反思评价】反应前后二氧化锰的质量不变。（四）【跨学科与图像分析题】——综合应用1、将一种形状像“干冰”的固体物质（暴宁，主要成分为过碳酸钠，化学式为2Na₂CO₃·3H₂O₂）放入水中，会迅速产生大量气泡。某兴趣小组同学利用该物质和二氧化锰（作催化剂）在实验室制取氧气。（1）该反应的发生装置应选择__________（填“固体加热”或“固液不加热”）型。（2）小组同学用发生装置和排水法收集装置连接，绘制了收集到氧气的质量与反应时间的关系图像。若他们将二氧化锰的用量增加一倍，其他条件不变，请在下图中绘制出新的氧气质量与反应时间关系的曲线大致趋势。（原图是一条斜率逐渐变缓的曲线，新图应该是斜率变大，但最终纵坐标（总质量）与原曲线相同的一条曲线）分析：催化剂只改变速率，不改变生成物的质量和总量。所以总质量不变，但达到最高点的时间缩短，曲线更陡峭。七、【实战演练与自我检测】广西中考题型模拟（一）选择题1、（2023广西模拟）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.催化剂在反应前后质量和性质都不变C.用过氧化氢制氧气时，加入催化剂可增加氧气产量D.同一反应可以有不同催化剂，同一催化剂也可用于不同反应答案：D。A错在“只能加快”，还可减慢；B错在“性质”，应为“化学性质”；C错在“产量”，催化剂不改变化学反应的产率。2、实验室用加热高锰酸钾的方法制取氧气，有关操作或叙述错误的是（）A.先在试管中装入高锰酸钾，再检查装置的气密性B.试管口要放一团棉花C.加热时要先预热D.实验结束后，先将导管移出水面，再熄灭酒精灯答案：A。应先检查气密性，后装药品，以防装置漏气造成药品浪费。（二）填空题3、根据下列装置图，结合所学知识，请回答下列问题：（1）仪器a的名称为________。（2）实验室用A装置制取氧气，发生反应的化学方程式是________________。装置中试管口略向下倾斜的目的是________________。如果用D装置收集氧气，验满的操作是将________________。（3）实验室用B装置制取氧气时，分液漏斗相对于长颈漏斗的优点是________________。（4）在常温下，用块状石灰石固体和稀盐酸液体制取二氧化碳气体，已知二氧化碳能溶于水，密度比空气大。则制取二氧化碳的发生装置应选用________（填字母），收集装置应选用________（填字母）。答案：（1）酒精灯（2）2KMnO₄→(△)K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；防止冷凝水回流使试管炸裂；将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，则已集满。（3）可以控制反应速率（或可以控制液体滴加速率，或节约药品）（4）B（或C）；D（三）实验探究题4、化学兴趣小组的同学在实验室发现了一瓶久置的“二氧化锰”固体，怀疑其可能变质。他们取该固体少量于试管中，加入适量的过氧化氢溶液，发现产生气泡速率很慢，于是他们对该固体的成分展开了探究。【查阅资料】MnO₂不溶于水；实验室常用加热氯酸钾和二氧化锰混合物的方法制氧气，其中二氧化锰起催化作用。但若二氧化锰中混有炭粉，在加热条件下可能发生反应：C+O₂→(点燃)CO₂。【作出猜想】猜想Ⅰ：该固体仍为二氧化锰，但过氧化氢溶液已变质。猜想Ⅱ：该固体不是二氧化锰，是其他物质。猜想Ⅲ：该固体中仍含二氧化锰，但可能混有炭粉。【进行实验】（1）针对猜想Ⅰ，同学们另取一瓶新开封的过氧化氢溶液，重复上述实验，观察到________________，证明猜想Ⅰ不成立。（2）为验证猜想Ⅲ，同学们设计了如下实验：①取少量该固体于坩埚中，在空气中充分灼烧，观察到固体_______________