九年级化学（人教版上册）第二单元课题3 制取氧气知识清单（第二课时）

九年级化学（人教版上册）第二单元课题3制取氧气知识清单（第二课时）一、课标要求与核心素养定位【基础】本课时以“氧气的制取”为载体，深入探讨化学反应的条件与类型，是连接元素化合物知识与化学基本概念的桥梁。依据《义务教育化学课程标准（2022年版）》，本课时的核心要求聚焦于“科学探究与实践”和“化学观念”两大核心素养。学生需通过实验探究，初步形成物质制备的一般思路，即根据反应物的状态和反应条件选择发生装置，根据气体的性质（密度、溶解性、是否与水或空气反应）选择收集装置。同时，要建立起“催化剂”这一核心概念，并从反应形式的角度对化学反应进行分类，认识“分解反应”的基本特征。二、实验室制取氧气的原理深化与装置选择（第二课时核心：聚焦“固液不加热型”）【非常重要】本课时在延续第一课时加热高锰酸钾/氯酸钾制氧气（固体加热型）的基础上，重点探究过氧化氢溶液制取氧气（固液不常温型），旨在对比中深化对反应原理和装置选择的理解。（一）反应原理对比分析1.过氧化氢溶液（俗称双氧水）制取氧气1.2.原理：在常温下，过氧化氢（H₂O₂）在二氧化锰（MnO₂）的催化作用下，分解生成水和氧气（O₂）。2.3.文字表达式：过氧化氢→(二氧化锰)水+氧气3.4.化学符号表达式：H₂O₂→(MnO₂)H₂O+O₂4.5.【难点】该反应中，二氧化锰不是反应物，也不是生成物，而是催化剂。反应前后，二氧化锰的质量和化学性质均不改变。6.与第一课时原理的辨析【高频考点】1.7.加热高锰酸钾：高锰酸钾→(加热)锰酸钾+二氧化锰+氧气（一变三，反应物为固体，需加热）2.8.加热氯酸钾（以二氧化锰为催化剂）：氯酸钾→(二氧化锰,加热)氯化钾+氧气（一变二，反应物为固体，需加热）3.9.工业制氧气：分离液态空气法（利用液氮和液氧的沸点不同，196℃vs183℃）。这是物理变化，并非实验室制法。【重要】（二）发生装置的确定——由反应物状态和反应条件决定【核心素养】1.“固液不加热型”装置（以过氧化氢溶液和二氧化锰为例）1.2.选用依据：反应物为固体（二氧化锰）和液体（过氧化氢溶液），反应条件为常温（不需要加热）。2.3.典型装置模型：1.3.4.A.简易型：锥形瓶（或试管）+带导管的单孔塞。优点：装置简单，操作方便。缺点：不能随时添加液体药品。2.4.5.B.长颈漏斗型：锥形瓶+双孔塞+长颈漏斗+导气管。【重要】【高频考点】1.3.5.6.优点：可以随时通过长颈漏斗添加过氧化氢溶液，方便控制反应。2.4.6.7.【易错点】长颈漏斗的下端管口必须伸入液面以下，形成“液封”。目的：防止生成的氧气从长颈漏斗口逸出，导致气体损失和实验失败。5.7.8.C.分液漏斗型：锥形瓶+双孔塞+分液漏斗+导气管。优点：分液漏斗有活塞，不仅可以随时添加液体，还能通过控制活塞的开关来控制液体的滴加速率，从而更精准地控制反应速率，获得平稳的气流。9.与“固体加热型”装置的对比（高锰酸钾/氯酸钾制氧气）【难点】1.10.装置特征：试管口略向下倾斜（防止冷凝水回流炸裂试管）、铁夹夹在距试管口约1/3处、酒精灯外焰加热。2.11.选择依据：反应物为固体，反应条件为加热。（三）收集装置的确定——由气体的性质决定【基础】1.排水法1.2.适用条件：气体难溶于水（或不易溶于水），且不与水发生反应。2.3.氧气性质：氧气不易溶于水。3.4.操作要点：集气瓶装满水（不得有气泡），玻璃片磨砂面向下盖住瓶口，倒立在水槽中。当导管口有连续、均匀的气泡冒出时开始收集（因为刚开始排出的是装置内的空气）。当集气瓶口有大气泡冒出时，说明已收集满。4.5.优点：收集的气体纯净，不含空气杂质，且便于观察气体是否集满。6.向上排空气法1.7.适用条件：气体的密度比空气大，且不与空气中的成分反应。2.8.氧气性质：氧气的密度略大于空气。3.9.操作要点：将导气管伸入集气瓶底部，目的是将集气瓶底部的空气彻底排尽。4.10.优点：收集的气体较干燥。5.11.【易错点】验满方法：将带火星的木条放在集气瓶口（不是伸入瓶内），若木条复燃，则证明已满。【高频考点】6.12.【难点】向上排空气法收集的氧气可能不纯，因为需要排尽集气瓶内的空气，操作不当容易混入空气。三、催化剂与催化作用【非常重要】【高频考点】（一）探究实验的核心思路——控制变量法【核心素养】在探究二氧化锰在过氧化氢分解中的作用时，需遵循控制变量原则：1.实验一：取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，伸入带火星的木条。现象：木条不复燃。结论：常温下，过氧化氢分解缓慢，产生氧气少。2.实验二：向上述试管中加入少量二氧化锰，再次伸入带火星的木条。现象：迅速产生大量气泡，木条复燃。结论：二氧化锰加快了过氧化氢的分解速率。3.实验三：反应停止后（不再产生气泡），说明过氧化氢已耗尽。向试管中重新加入过氧化氢溶液，伸入带火星的木条。现象：又产生大量气泡，木条复燃。4.实验四（质量验证）：将实验三反应后的混合物过滤、洗涤、干燥、称量。现象：得到的黑色固体质量与最初加入的二氧化锰质量相等。结论：二氧化锰的质量在反应前后不变。5.实验五（化学性质验证）：将实验四得到的二氧化锰再次加入到过氧化氢溶液中，伸入带火星的木条。现象：木条复燃。结论：二氧化锰的化学性质在反应前后也不变。（二）催化剂概念的精准确立1.定义：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.【重要】催化剂的作用是“改变”速率，包括“加快”或“减慢”。我们通常接触的多数为加快反应的催化剂（正催化剂），但也有减缓反应的催化剂（负催化剂，如橡胶中的防老化剂）。3.【难点辨析】1.4.催化剂不能使原本不发生的反应发生。它只是改变反应的速率，不能决定反应的发生与否。2.5.催化剂不能增加生成物的质量。生成物的质量只取决于反应物的质量（根据化学方程式计算）。催化剂只影响达到这一质量所需的时间。【高频易错点】3.6.催化剂具有选择性。一种催化剂只对某一个或某一类反应有催化作用，不是万能的。例如，二氧化锰是过氧化氢和氯酸钾分解的催化剂，但对其他反应未必有效。4.7.同一个反应可能有多种催化剂。例如，过氧化氢的分解除了用二氧化锰，还可以用氧化铜、硫酸铜溶液、马铃薯块、新鲜猪肝（含过氧化氢酶）等。【拓展视野】（三）催化作用1.定义：催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。2.本质：催化剂通过参与反应、改变反应路径（降低反应的活化能）来加快反应速率，但反应前后自身质量和化学性质不变。四、分解反应【重要】【基础】（一）概念的建立——从反应形式上进行分类1.【对比归纳】回顾本课题学习过的三个制取氧气的反应，以及第一单元学习的其他反应，寻找它们在反应物和生成物种类上的规律。1.2.过氧化氢→水+氧气2.3.高锰酸钾→锰酸钾+二氧化锰+氧气3.4.氯酸钾→氯化钾+氧气4.5.水→氢气+氧气（电解）6.定义：由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应。7.特征：“一变多”。用通式表示为：A→B+C+……（二）与化合反应的对比辨析【高频考点】1.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：“多变一”。通式：A+B+……→C。2.判断技巧：看反应物和生成物的种类数目。1.3.反应物是一种，生成物是多种→分解反应。2.4.反应物是多种，生成物是一种→化合反应。3.5.反应物和生成物均不止一种，或均是一种，则既不是化合反应也不是分解反应（如：甲烷+氧气→二氧化碳+水）。6.【易错点】分解反应和化合反应都属于基本反应类型，但并非所有化学反应都属于基本反应类型。五、实验室制取氧气（固液不加热型）的操作流程与评价【高频考点】（一）实验步骤（以长颈漏斗装置为例）1.查：组装仪器，检查装置的气密性。【基础操作】方法：关闭止水夹，从长颈漏斗向锥形瓶中加水，直至浸没长颈漏斗下端管口，继续加水，若能形成一段稳定的水柱（液面不下降），则气密性良好。2.装：先向锥形瓶中加入二氧化锰固体。3.固：连接好仪器，固定装置。4.加：从长颈漏斗（或分液漏斗）中加入过氧化氢溶液。5.收：用排水法或向上排空气法收集氧气。6.验：验满（排空气法时）。7.拆：拆卸仪器，洗涤归位。（二）多种发生装置的优缺点对比评价【难点】【热点】1.普通锥形瓶+带导管塞：装置最简单，但不能添加药品，反应一旦开始无法控制。2.锥形瓶+长颈漏斗：能添加液体，但无法控制滴加速率，气流可能不稳，且必须液封。3.锥形瓶+分液漏斗：能控制液体滴加速率，从而控制反应速率，获得平稳气流，无需液封（因活塞已封闭）。4.启普发生器及其简易装置（带孔塑料板/有孔隔板）：当关闭止水夹时，继续产生的气体使装置内压强增大，将液体压入长颈漏斗，使固液分离，反应停止。优点是可以实现“随开随用，随关随停”，节约药品。【拓展视野】六、高频考点、考向与解题策略（一）考点分布与题型1.基础考点：催化剂概念的辨析（“一变两不变”）、分解反应的识别、氧气的验满方法、仪器名称。多见于选择题和填空题。2.核心考点：根据反应物状态和反应条件选择发生装置，根据气体性质选择收集装置。常见于实验探究题的第一、二问。3.难点考点：装置气密性的检查方法（尤其是带长颈漏斗的装置）、装置优缺点的评价与改进、实验误差分析（如收集的氧气不纯的原因）。常见于实验探究题和简答题。4.热点考点：以“家庭简易制氧机”为情境，考查反应原理、催化剂的应用、以及装置的作用，体现化学与生活的联系，属于新情境题。（二）各类题型解题步骤与要点1.【选择题】——判断下列关于催化剂的说法是否正确。1.2.解题步骤：1.2.3.定位关键词：看到“催化剂”、“催化作用”、“质量”、“化学性质”、“反应速率”、“生成物质量”等。2.3.4.逐项比对概念：严格对照催化剂定义的“一变两不变”。3.4.5.排除干扰项：1.4.5.6.看到“二氧化锰是催化剂”→错误。必须指明是针对哪个反应（如“二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂”）。2.5.6.7.看到“催化剂能增加生成物的质量”→错误。催化剂只改变化学反应速率，不改变生成物的质量和产量。3.6.7.8.看到“催化剂只能加快反应速率”→错误。催化剂“改变”速率，包括加快和减慢。4.7.8.9.看到“反应后催化剂的质量和性质都不变”→错误。是“化学性质”不变，物理性质可能改变（如由块状变为粉末状）。10.【实验填空题】——实验室用下图所示装置制取氧气，请回答。1.11.常见问题与解答要点：1.2.12.Q1：写出仪器a的名称。→A：长颈漏斗/分液漏斗/锥形瓶/集气瓶（注意专有名词的准确书写，不能写错别字）。2.3.13.Q2：该装置适用于哪种方法制取氧气？反应原理是什么？→A：适用于过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气。原理：过氧化氢→(二氧化锰)水+氧气。3.4.14.Q3：如何检查该装置的气密性？→A：（如果是长颈漏斗）关闭止水夹，从长颈漏斗向锥形瓶中加水至浸没下端管口，继续加水，若能形成一段稳定的水柱，则气密性良好。（如果是分液漏斗，可关闭分液漏斗活塞，将导气管一端浸入水中，用手紧握锥形瓶外壁，若导管口有气泡冒出，松手后导管内形成一段水柱，则气密性良好）。4.5.15.Q4：长颈漏斗的下端为什么要伸入液面以下？→A：防止生成的氧气从长颈漏斗口逸出。5.6.16.Q5：如果用向上排空气法收集氧气，如何验满？→A：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，则证明已满。6.7.17.Q6：如果用排水法收集氧气，什么时候开始收集？为什么？→A：当导管口有连续、均匀的气泡冒出时开始收集。因为刚开始排出的是装置内的空气，此时收集会导致氧气不纯。7.8.18.Q7：与加热高锰酸钾制氧气相比，该装置有什么优点？→A：不需要加热（节约能源/更安全）、操作简便、可以随时添加药品、可以控制反应速率、产生的氧气更纯净（因为没有加热可能产生的其他气体杂质）等。19.【探究题】——探究某物质是否为反应的催化剂。1.20.解题步骤（实验设计思路）：1.2.21.设计对比实验，证明该物质能改变（加快）反应速率。2.3.22.设计实验（称量），证明该物质在反应前后的质量不变。3.4.23.设计实验（回收后重复使用），证明该物质在反应前后的化学性质不变。4.5.24.【非常重要】只有同时满足以上三个条件，才能得出结论：该物质是该反应的催化剂。如果只满足改变速率，而没有验证质量和化学性质不变，只能说该物质可能起催化作用。25.【简答题/分析题】——分析收集的氧气不纯或实验失败的原因。1.26.收集的氧气不纯的可能原因：【高频考点】1.2.2