初中九年级化学 制取氧气 知识清单

初中九年级化学制取氧气知识清单一、氧气的工业制法（一）基本原理工业上需要大量氧气时，普遍采用分离液态空气法。该方法基于空气中各组分的沸点不同，属于物理变化。（二）具体过程1.首先将空气除尘净化，除去二氧化碳和水蒸气等杂质。2.在高压和低温条件下，使空气液化，得到液态空气。3.利用液氮（沸点196℃）和液氧（沸点183℃）的沸点差异，控制温度，让沸点较低的氮气首先从液态空气中汽化出来。4.剩余的主要是液态氧，将其储存在蓝色的钢瓶中。（三）【基础】知识辨析工业制氧过程中，只是将氧气从空气中分离出来，并没有新物质生成，因此是物理变化。这是区分工业制法和实验室制法的关键。二、实验室制取氧气的原理实验室制取氧气，是通过化学反应生成新物质，属于化学变化。主要利用含氧化合物在一定条件下分解产生氧气。（一）▲▲▲【非常重要】【高频考点】三种药品及反应原理1.加热高锰酸钾：1.药品：暗紫色（或紫黑色）固体高锰酸钾（KMnO₄）。2.原理：高锰酸钾在加热条件下，分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气。3.化学方程式：2KMnO₄△K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑4.【重要】注意：高锰酸钾制氧气时，试管口需要塞一小团棉花，防止加热时高锰酸钾粉末进入导管，堵塞导气管。1.加热氯酸钾和二氧化锰的混合物：1.药品：白色固体氯酸钾（KClO₃）和黑色固体二氧化锰（MnO₂）。2.原理：氯酸钾在二氧化锰的催化作用和加热条件下，分解生成氯化钾和氧气。3.化学方程式：2KClO₃MnO₂△2KCl+3O₂↑4.【难点】二氧化锰在此反应中作为催化剂，起催化作用。反应前后，二氧化锰的质量和化学性质保持不变。1.分解过氧化氢溶液：1.药品：无色液体过氧化氢（H₂O₂，俗称双氧水）和黑色固体二氧化锰（MnO₂）。2.原理：过氧化氢在二氧化锰的催化作用下，分解生成水和氧气。3.化学方程式：2H₂O₂MnO₂2H₂O+O₂↑4.【重要】优点：此反应在常温下进行，不需要加热，操作安全、简便，且产物是水，无污染，是实验室制取氧气的最佳方法。三、▲▲▲【非常重要】【热点】催化剂和催化作用（一）催化剂的概念在化学反应里，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）。（二）【难点】催化剂概念的理解要点1.“一变两不变”：1.一变：改变（加快或减慢）其他物质的化学反应速率。2.两不变：自身的质量和化学性质在反应前后不变。但物理性质可能改变。1.催化剂只能改变化学反应的速率，不能增加或减少生成物的质量。2.催化剂具有选择性，不是万能的。一种催化剂只对某些特定的反应起催化作用。3.对于一个具体的化学反应，如果没有特别说明，催化剂一般指加快反应速率的物质。（三）催化作用催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。（四）【高频考点】探究催化作用的实验设计思路以探究红砖粉末能否催化过氧化氢分解为例：1.对比实验：1.实验一：取少量过氧化氢溶液于试管中，观察产生气泡的速度（很慢，带火星木条不复燃）。2.实验二：向实验一的试管中加入红砖粉末，观察产生气泡的速度（加快，带火星木条复燃）。3.初步结论：红砖粉末能加快过氧化氢的分解速率。1.验证“两不变”：1.质量不变：反应前称量红砖粉末的质量；反应后，将红砖粉末过滤、洗涤、干燥，再次称量。若质量不变，证明其质量在反应前后不变。2.化学性质不变：将反应后回收的红砖粉末，再次加入到新的过氧化氢溶液中，若仍能加快反应速率，证明其化学性质在反应前后不变。四、▲▲▲【非常重要】【高频考点】实验室制取氧气的装置发生装置的选择依据：反应物的状态和反应条件（是否需要加热）。收集装置的选择依据：生成气体的密度（与空气比较）和水溶性。（一）发生装置1.固固加热型：1.适用范围：加热高锰酸钾或氯酸钾与二氧化锰的混合物制氧气。2.典型仪器：铁架台（带铁夹）、酒精灯、试管、单孔橡皮塞、导气管。3.【重要】操作注意事项：[1]试管口要略向下倾斜：防止冷凝水回流到热的试管底部，使试管炸裂。[2]铁夹应夹在试管的中上部（距试管口约1/3处）。[3]药品应平铺在试管底部。[4]导管伸入试管内不宜过长，稍露出橡皮塞即可，便于气体导出。[5]用高锰酸钾制取时，试管口要塞一团棉花。1.固液不加热型：1.适用范围：用过氧化氢溶液和二氧化锰制氧气。2.典型仪器（以锥形瓶或试管为反应容器）：铁架台、锥形瓶（或试管）、分液漏斗（或长颈漏斗）、双孔橡皮塞、导气管。3.【重要】优点：可以通过分液漏斗的活塞控制液体的滴加速度，从而控制反应速率，获得平稳的氧气流。（二）收集装置1.排水法：1.适用条件：不易溶于水或难溶于水，且不与水反应的气体。氧气不易溶于水，可用此法。2.优点：收集到的气体纯度较高，但含有水蒸气。3.【重要】操作要点：[1]集气瓶内要装满水，不能留有气泡。[2]当导管口有连续、均匀的气泡冒出时，才能开始收集。因为刚开始排出的气体主要是空气。[3]当集气瓶口有大气泡冒出时，说明气体已满。[4]在水下用玻璃片盖住瓶口，移出水面，正放在桌面上（因为氧气密度比空气大）。1.向上排空气法：1.适用条件：密度比空气大，且不与空气成分反应的气体。氧气密度比空气略大，可用此法。2.优点：收集到的气体较干燥，但纯度较低。3.【重要】操作要点：[1]导管应伸入集气瓶底部，便于排尽瓶内空气。[2]应在瓶口处盖上玻璃片，防止空气对流。[3]验满方法：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，则证明已满。五、▲▲▲【非常重要】【必考】实验室制取氧气的主要步骤与检验以加热高锰酸钾制氧气并用排水法收集为例，步骤可概括为“查、装、定、点、收、移、熄”。（一）详细步骤（七字口诀）1.【查】检查装置的气密性。1.操作：将导管一端浸入水中，用手紧握试管外壁。2.现象：导管口有气泡冒出。3.原理：手温使试管内空气受热膨胀，压强增大。4.松开手后，导管中会形成一段水柱，证明装置不漏气。1.【装】装入药品。1.将高锰酸钾装入干燥的试管中，并在试管口塞一团棉花。1.【定】固定装置。1.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。1.【点】点燃酒精灯加热。1.先使酒精灯火焰在试管下方来回移动，使试管均匀受热（预热），然后对准药品部位集中加热。1.【收】收集气体。1.当导管口有连续、均匀的气泡冒出时，将导管伸入盛满水的集气瓶中进行收集。1.【移】将导管移出水面。1.实验结束后，先将导管从水槽中移出。1.【熄】熄灭酒精灯。1.最后熄灭酒精灯。（二）【难点】【易错点】步骤6和7的顺序不可颠倒1.原因：如果先熄灭酒精灯，试管内温度降低，压强减小，水槽中的水就会沿导管倒吸入热的试管内，使试管因骤冷而炸裂。2.顺口溜记忆：“水下撤管后熄灯，防止水倒吸炸试管”。（三）检验与验满1.【检验】将带火星的木条伸入集气瓶中，若木条复燃，证明该气体是氧气。2.【验满】1.排水法：当集气瓶口有大气泡冒出时，证明已满。2.向上排空气法：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明已满。六、【高频考点】实验装置的改进与评价（一）过氧化氢制氧气装置的改进1.长颈漏斗的使用：1.优点：便于添加液体药品。2.【重要】注意事项：长颈漏斗的下端管口必须伸入液面以下，形成“液封”，防止生成的氧气从长颈漏斗口逸出。1.分液漏斗的使用：1.优点：可以控制液体滴加的快慢和量，从而控制反应速率，获得平稳的氧气流。同时，分液漏斗自带活塞，无需液封。（二）不同装置的优缺点对比1.固固加热型vs.固液不加热型：固液不加热型装置操作简便、安全、节能、环保，且便于控制反应速率。2.排水法vs.排空气法：排水法收集的气体纯净但不干燥；排空气法收集的气体干燥但不纯净。七、★【拓展】化学反应的类型（一）分解反应1.定义：由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应。2.特点：“一变多”。3.通式：A→B+C+……4.举例：实验室制取氧气的三个反应均属于分解反应。1.2H₂O₂MnO₂2H₂O+O₂↑2.2KClO₃MnO₂△2KCl+3O₂↑3.2KMnO₄△K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑（二）化合反应（对比学习）1.定义：由两种或两种以上物质生成一种物质的反应。2.特点：“多变一”。3.通式：A+B+……→C4.举例：碳、硫、铁等在氧气中燃烧的反应。1.C+O₂点燃CO₂2.S+O₂点燃SO₂3.3Fe+2O₂点燃Fe₃O₄（三）【基础】氧化反应物质与氧（包括氧气）发生的反应属于氧化反应。氧气在氧化反应中提供氧，具有氧化性。八、★【难点】核心知识点深度解析与思维构建（一）关于催化剂本质的再认识1.催化剂的参与：催化剂虽然“两不变”，但并不意味着它不参与反应。实际上，催化剂往往参与反应中间过程，改变反应路径，降低反应的活化能，但在整个循环结束后，它本身的质量和化学性质复原。2.中毒：催化剂的催化性能往往会因接触某些物质（如硫、砷化物）而减弱或丧失，这种现象称为催化剂中毒。因此，在进行催化反应时，有时需要对反应物进行预处理以除去毒物。（二）控制变量思想在探究实验中的应用在探究影响反应速率的因素（如催化剂种类、温度、浓度等）时，必须贯彻控制变量思想。1.示例：探究不同种类催化剂（MnO₂、CuO、Fe₂O₃）对H₂O₂分解速率的影响。2.设计思路：[1]固定变量：取用等体积、等浓度的H₂O₂溶液；控制相同的温度；加入等质量的固体催化剂。[2]改变变量：催化剂的种类不同。[3]观测指标：通过观察产生气泡的速率，或测量相同时间内产生气体的体积，或收集相同体积气体所需的时间来比较催化效果。（三）气体制取的一般思路与方法实验室制取气体时，需要从以下几个方面进行系统思考：1.原理分析：选择什么药品？反应是否需要加热？反应速率是否适中？产物是否纯净、安全、环保？2.装置设计：1.发生装置：根据反应物状态和反应条件，选择固固加热型、固液不加热型或液液加热型等。2.净化装置：如果需要制取纯净干燥的气体，可能需要添加除杂和干燥装置。例如，用向上排空气法收集的氧气可能混有少量水蒸气，可通过浓硫酸干燥。3.收集装置：根据气体的密度和溶解性，选择排水法、向上排空气法或向下排空气法。4.尾气处理装置：如果气体有毒或污染环境，需要设计尾气吸收或转化装置。九、【高频考点】常见题型与解题步骤（一）考查实验装置的选择与连接1.题型示例：给出几种发生装置和收集装置的图片，要求学生选择制取氧气的正确装置组合。2.解题步骤：[1]判断所选药品和反应条件（是否加热）。[2]选择对应的发生装置。[3]判断氧气的性质（密度、溶解性）。[4]选择对应的收集装置。[5]考虑是否有特殊要求（如制取干燥的氧气，则不能选排水法）。（二）考查实验操作的顺序与正误判断1.题型示例：下列有关加热高锰酸钾制取氧气的实验操作中，正确的是（）。2.解题要点：熟练掌握“查、装、定、点、收、移、熄”七步骤及其原因，尤其是“移”和“熄”的顺序。（三）考查催化剂概念的辨析1.题型示例：下列关于催化剂的说法中，正确的是（）。A.催化剂在反应前后质量和性质都不变。B.催化剂只能加快化学反应速率。C.一个反应只能有一种催化剂。D.二氧化锰可作所有反应的催化剂。2.解题步骤：[1]回忆催化剂“一变两不变”的内涵，注意“化学性质不变”，而非“性质”（包含物理性质）不变。A错误。[2]催化剂可以加快或减慢反应速率。B错误。[3]一个反应可能有多种催化剂。C错误。[4]催化剂具有选择性。D错误。（四）考查化学方程式的书写与计算1.题型示例：实验室用24.5g氯酸钾与2g二氧化锰混合加热，充分反应后，可制得氧气多少克？2.解题步骤：[1]写出正确的化学方程式：2KClO₃MnO₂△2KCl+3O₂↑[2]找出已知量和未知量的质量关系。2×122.5gKClO₃对应3×32gO₂即245gKClO₃对应96gO₂[3]设未知量，列比例式求解。解：设可制得氧气的质量为x。2KClO₃MnO₂△2KCl+3O₂↑2459624.5gx245/96=24.5g/xx=(96×24.5g)/245=9.6g[4]注意：二氧化锰是催化剂，反应前后质量不变，不参与计算。（五）考查实验探究能力1.题型示例：某兴趣小组同学对“二氧化锰催化过氧化氢分解”实验进行了探究，发现氧化铜也能加快过氧化氢的分解。他们想知道氧化铜和二氧化锰的催化效果哪个更好，请你设计实验方案。2.解题思路：[1]明确探究目的：比较氧化铜和二氧化锰的催化效果。[2]确定控制变量：取两份等体积、同浓度的过氧化氢溶液，控制相同的温度。[3]改变变量：一份加入等质量的二氧化锰，另一份加入等质量的氧化铜。[4]设计观测指标：测量相同时间内收集到氧气的体积（或收集相同体积氧气所需的时间）。[5]预测结论：若加入二氧化锰的装置收集氧气更快（或时间更短），则二氧化锰催化效果更好；反之，则氧化铜催化效果更好；若差不多，则二者催化效果相当。十、【易错点】归纳与辨析（一）常见错误表述辨析1.误将“向上排空气法”写成“向下排空气法”。（氧气密度大于空气，瓶口向上）2.误将“验满”操作写成“将带火星木条伸入集气瓶内”。（验满在瓶口，检验在瓶内）3.误认为催化剂只能加快反应速率。（减慢速率的物质也叫催化剂）4.误认为二氧化锰是万能催化剂。（具有选择性）5.误认为催化剂不参与反应。（参与中间过程，但最终复原）6.误将工业制氧原理写为化学变化。（是物理变化）7.混淆高锰酸钾和氯酸钾制氧气的注意事项。（高锰酸钾试管口要棉花，氯酸钾不需要，但二者试管口都要略向下倾斜）8.写错化学方程式，如忘记配平、漏写反应条件、漏标气体符号（↑）。1.【重要】只有当反应物中没有气体，而生成物中有气体时，才在气体物质化学式右边标“↑”。（二）概念辨析1.催化剂与反