九年级化学（沪教版上册）《氧气的制备》精讲知识清单

九年级化学（沪教版上册）《氧气的制备》精讲知识清单一、氧气的工业制法——探寻大规模生产的奥秘【基础】工业上需要的大量氧气，其来源并非依靠实验室的化学方法，而是直接取自空气中。空气中约含21%体积分数的氧气，这是制取氧气既经济又易得的原料。（一）分离液态空气法（物理变化）【核心原理】利用液态空气中各成分的沸点不同，通过控制温度使其先后气化（即分馏），从而实现分离。【工艺流程】空气首先经过净化，除去灰尘、二氧化碳和水蒸气等杂质。然后在高压（加压）和低温（降温）的条件下，使空气转变为液态空气。由于液态氮的沸点（196℃）低于液态氧的沸点（183℃），因此在控制温度下，沸点较低的液氮先蒸发出来，剩余的主要是沸点较高的液氧。将液氧加压贮存到蓝色的钢瓶中备用。【重要辨析】该过程中，只是物质的状态发生了改变，没有新物质生成，因此属于物理变化。这是工业制氧与实验室制氧的本质区别。【高频考点】（二）膜分离技术与分子筛制氧（物理变化）【原理拓展】除了传统的分离液态空气法，现代工业也采用膜分离技术或分子筛技术。【膜分离】在一定压力下，让空气通过具有特殊选择透过性的薄膜。不同气体（如氧气和氮气）在通过薄膜时的渗透速率不同，氧气渗透速率较快，从而在膜的另一侧富集，得到富氧空气。【分子筛制氧】利用分子筛（一种具有均匀微孔结构的材料）对不同气体分子的吸附能力不同进行分离。在加压条件下，分子筛优先吸附氮气，而氧气则作为未被吸附的气体被收集起来；在减压条件下，被吸附的氮气被释放回空气中，分子筛得以再生并重复使用。这个过程也是物理变化。【热点】二、实验室制取氧气——探索化学反应的奥秘【核心思路】实验室制取气体时，需要从反应原理、发生装置、收集装置、检验和验满方法等方面进行系统设计。（一）反应原理（三大核心反应）实验室常采用三种方法制取氧气，其反应原理是中考的必考内容。【高频考点】1.加热高锰酸钾法：1.2.药品：暗紫色（或紫黑色）固体高锰酸钾（KMnO₄）。2.3.反应原理（文字表达式）：高锰酸钾—(加热)→锰酸钾+二氧化锰+氧气3.4.反应原理（符号表达式）：KMnO₄—(△)→K₂MnO₄+MnO₂+O₂4.5.【重要】该反应不需要另加催化剂，因为高锰酸钾在加热分解过程中自身会生成二氧化锰，而二氧化锰对该反应有催化作用。6.分解过氧化氢法（俗称“双氧水”）：1.7.药品：无色液体过氧化氢（H₂O₂）和黑色粉末二氧化锰（MnO₂）。2.8.反应原理（文字表达式）：过氧化氢—(二氧化锰)→水+氧气3.9.反应原理（符号表达式）：H₂O₂—(MnO₂)→H₂O+O₂4.10.【非常重要】这是目前实验室制取氧气的最佳方法，因其具有以下优点：无需加热，节约能源；反应速率快，便于控制；生成物是水，无污染，环保安全。【热点】11.加热氯酸钾法：1.12.药品：白色固体氯酸钾（KClO₃）和黑色粉末二氧化锰（MnO₂）。2.13.反应原理（文字表达式）：氯酸钾—(二氧化锰/加热)→氯化钾+氧气3.14.反应原理（符号表达式）：KClO₃—(MnO₂/△)→KCl+O₂4.15.【难点】该反应中，二氧化锰作为催化剂，起加快反应速率的作用。（二）发生装置与收集装置的选择（气体制备的核心）【非常重要】发生装置的选择依据：反应物的状态和反应条件。【收集装置的选择依据】：气体的密度（与空气比较）和水溶性。【高频考点】制取方法发生装置类型装置特点与注意事项高锰酸钾/氯酸钾制氧固固加热型【难点】①试管口要略向下倾斜，防止药品中湿存的水分受热蒸发后冷凝回流，炸裂试管底部。②用高锰酸钾制取时，试管口要塞一团棉花，防止加热时高锰酸钾粉末进入导管，堵塞导管或使水槽中的水变红。【非常重要】③铁夹应夹在试管的中上部（距试管口约1/3处）。过氧化氢制氧固液不加热型【易错点】①若用长颈漏斗，其下端管口必须伸入液面以下（液封），防止产生的氧气从长颈漏斗口逸出。②分液漏斗可以控制液体滴加的速率，从而获得平稳的氧气流（控制反应速率）。③装药品时，应先加固体（二氧化锰），后加液体（过氧化氢溶液）。（即“先固后液”）。收集方法适用条件操作要点与优点排水法气体不易（或难）溶于水，且不与水反应。如氧气。【重要】①集气瓶内要装满水，不得有气泡。②当导管口有气泡连续、均匀地冒出时，才开始收集（因为刚开始排出的是装置内的空气）。③当集气瓶口有大气泡冒出时，说明已集满。④优点：收集到的气体纯净，但湿润。向上排空气法气体密度比空气大，且不与空气反应。如氧气。【重要】①导管应伸入集气瓶底部，以排尽瓶内空气。②优点：收集到的气体干燥，但纯度不如排水法高。（三）操作步骤与注意事项（以高锰酸钾制氧气为例）【必考实验】可以巧记谐音口诀：“茶（查）、庄（装）、定、点、收、利（离）、息（熄）”。1.查：检查装置的气密性。方法：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，松开手后，导管内形成一段水柱，则说明气密性良好。2.装：装入药品（并在试管口塞一团棉花）。3.定：将试管固定在铁架台上（试管口略向下倾斜）。4.点：点燃酒精灯，先预热，后对准药品部位集中加热。5.收：收集气体（根据所选方法操作）。6.离：实验结束后，先将导管移出水面。7.熄：然后熄灭酒精灯。【非常重要】“离”和“熄”的顺序不能颠倒！如果先熄灭酒精灯，试管内温度降低，压强减小，水槽中的水会被倒吸入热的试管，导致试管炸裂。【高频易错点】（四）检验与验满1.检验方法：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.验满方法：【非常重要】1.3.排水法：当集气瓶口有大气泡向外冒出时，说明已满。2.4.向上排空气法：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，则说明氧气已收集满。【注意】此处是“瓶口”，而非“瓶内”。三、催化剂与催化作用——化学反应的“绿色高效助推器”【核心概念】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）。催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。【非常重要】（一）催化剂的特点（“一变两不变”）1.一变：改变化学反应速率。通常是加快，但也可以是减慢（如某些反应的负催化剂）。2.两不变：1.3.质量不变：反应前后，催化剂自身的质量保持不变。2.4.化学性质不变：反应前后，催化剂的化学性质保持不变。【注意】物理性质可能改变（如状态、颗粒大小等）。【难点辨析】1.催化剂不能使原本不发生的反应发生。2.催化剂不能增加或减少生成物的质量（即不影响产物的产量）。3.对于同一化学反应，催化剂可能有多种选择（如过氧化氢分解可用二氧化锰、氧化铜、硫酸铜溶液、红砖粉末等）。【热点】（二）催化作用的探究实验设计（控制变量法）【解题步骤】要证明某物质是某反应的催化剂，必须通过实验证明其满足“一变两不变”三个条件：1.证明“一变”（改变速率）：设计对比实验。一组不加该物质，一组加该物质，在相同条件下，观察反应速率（如气泡产生的快慢）。2.证明“质量不变”：反应前称量该物质的质量，反应后将其从混合物中分离出来（如过滤、洗涤、干燥），再称量质量。比较两次质量是否相等。3.证明“化学性质不变”：将分离出来的物质，再次加入到相同的反应物中，观察其是否能继续起到改变反应速率的作用。四、分解反应——基本反应类型【基础】由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应，叫做分解反应。【特征】“一变多”。可用通式表示为：A→B+C+…【对比辨析】分解反应是化学基本反应类型之一，需要与化合反应（多变一）进行区分。【高频考点】1.化合反应：A+B+…→C2.分解反应：A→B+C+…上述实验室制取氧气的三个反应，均属于分解反应。五、核心考点、考向与解题策略（一）常见题型1.选择题：考查催化剂概念的理解、反应基本类型的判断、实验操作正误的辨析。2.填空题：考查化学（文字/符号）表达式的书写、发生和收集装置的选择依据。3.实验探究题：考查气体制备的完整流程（步骤、注意事项）、催化剂作用的探究实验设计、装置的评价与改进。【非常重要】（二）高频考点聚焦1.催化剂的理解：常以判断题形式出现，考查“改变”≠“加快”、“质量”与“化学性质”不变、“产量”不变等易错点。【高频易错点】2.实验装置的选择：给出不同的实验药品，判断应选用哪套发生装置；给出气体的性质，判断应选用哪种收集方法。【高频考点】3.操作顺序：尤其是高锰酸钾制氧气的“查装定点收离熄”顺序，以及“离”和“熄”的先后顺序。【必考】4.文字表达式的书写：要求准确写出三种制氧方法的文字表达式或符号表达式。【基础】（三）易错点与解答要点1.易错点一：误认为二氧化锰是所有制氧反应的催化剂。【解答要点】二氧化锰在高锰酸钾制氧中不是催化剂，而是生成物；在过氧化氢和氯酸钾制氧中是催化剂。2.易错点二：混淆检验与验满的操作。【解答要点】检验是证明一瓶气体是什么，用带火星的木条“伸入”瓶内；验满是证明一瓶气体是否集满，用带火星的木条“放在”瓶口（排空气法）或观察瓶口气泡（排水法）。3.易错点三：忽视“控制变量法”在探究催化剂实验中的应用。【解答要点】在设计对比实验时，只能改变“是否加入该物质”这一个条件，而温度、浓度、反应物质量等其他条件必须完全相同。（四）跨学科视野与素养拓展1.工程思维：从工业制氧的分馏塔设计，到实验室装置（如分液漏斗、万能瓶）的改进，体现了化学与工程技术的结合。例如，用“万能瓶”多功能瓶收集气体时，若排空气法收集氧气，应“短管进，长管出”（因为氧气密度比空气大，从短管进入后聚集在瓶底，将空气从长管排出）；若排水法收集氧气，应“长管进，短管出”（气体从长管进入，将水从短管排出）。【难点】2.绿色化学：对比三种实验室制氧方法，过氧化氢法因无需加热、产物无污染，最符合绿色化学的理念。【热点】3.材料科学：分子筛、功能高分子膜在分离技术中的应用，展现了新材料在化学工业中的广阔前景。（五）实验探究案例深析——催化剂效果的影响因素【探究背景】某兴趣小组探究“二氧化锰颗粒大小对