初中化学九年级 第二单元 课题3 制取氧气 知识清单

初中化学九年级第二单元课题3制取氧气知识清单一、课程标准与核心素养聚焦【基础】本课题是人教版九年级化学上册第二单元“我们周围的空气”的核心内容，承接空气组成与性质，开启元素化合物知识的学习，是初中化学必须掌握的基本实验技能和化学概念体系。根据《义务教育化学课程标准（2022年版）》，本课题的核心要求在于引导学生通过实验探究体验科学过程，理解实验室制取气体的基本思路与方法，初步形成“绿色化学”观念，并发展“科学探究与实践”、“科学思维”等化学学科核心素养。【重要】学生需要从“是什么”、“为什么”、“怎么做”三个维度构建知识体系。不仅要记住实验室制取氧气的原理、装置、步骤，更要理解每种方法背后的原理（如催化剂的作用）、装置选择的依据（反应物状态与反应条件），以及操作步骤设计背后的安全考量（如查、装、定、点、收、离、熄）。通过对工业制氧原理的学习，建立“混合物的分离”与“化学变化制取物质”的区别，初步形成物质分离的物理方法与化学方法的概念。二、实验室制取氧气的反应原理【基础】在实验室条件下，制取氧气通常选择含氧元素且性质稳定、易于分解、反应速度适中的物质作为反应物。初中阶段主要掌握三种方法，其中两种涉及催化剂的概念。（一）加热高锰酸钾法【重要】【高频考点】这是教材重点演示实验，也是中考必考内容。1、原理：高锰酸钾是一种暗紫色（或紫黑色）的固体颗粒，在加热条件下，会发生分解反应，生成锰酸钾、二氧化锰和氧气。2、化学方程式：2KMnO₄

=△=

K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑（书写要点：必须写“△”符号表示加热条件，气体符号“↑”不能遗漏，化学式要准确配平。）（二）分解过氧化氢溶液法（常称为“固液不加热法”）【重要】【热点】此方法因操作简便、无需加热、节能环保，在近年中考和实验操作考试中备受青睐。1、原理：过氧化氢（H₂O₂）在常温下能缓慢分解放出氧气，但反应速率太慢，不便于收集。当加入二氧化锰（MnO₂）作催化剂时，能极大地加快过氧化氢的分解速率，迅速生成大量氧气和水。2、化学方程式：2H₂O₂

=MnO₂=

2H₂O+O₂↑（书写要点：等号上方写催化剂“MnO₂”，气体符号不能遗漏。）3、催化剂与催化作用：这是本课题的核心概念难点。（1）【基础】定义：在化学反应里能改变（通常是加快）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）【难点】深入理解“一变两不变”：催化剂改变的是反应速率，它本身不参与生成物构成。反应前后，其“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。“改变”既包括加快，也包括减慢（如某些反应的负催化剂或抑制剂，初中主要接触加快的）。（3）【重要】催化作用：催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。（4）【易错点】催化剂不能增加生成物的质量，也不能改变生成物的种类，只能改变化学反应速率。即使不加催化剂，反应在原则上也能发生，只是速率不同。二氧化锰在此反应中是催化剂，但不是所有反应的催化剂，其催化作用具有专一性。（三）加热氯酸钾和二氧化锰的混合物法1、原理：氯酸钾（KClO₃）是一种白色固体，在加热条件下，单独分解产生氧气的速率较慢，且需要的温度较高。当加入少量二氧化锰并加热时，反应速率显著加快。2、化学方程式：2KClO₃

=MnO₂=△=

2KCl+3O₂↑（书写要点：等号上方必须同时注明催化剂“MnO₂”和加热条件“△”，两者缺一不可。）3、【难点】理解此处的二氧化锰依然是催化剂，符合“一变两不变”的特征。氯酸钾分解的产物是氯化钾（KCl，无腐蚀性，可作化肥）和氧气，区别于高锰酸钾分解。三、氧气的工业制法【基础】工业上需要大量氧气时，一般不用实验室方法，因为成本高、效率低。主要采用分离液态空气法。1、原理：利用液态空气中各成分的沸点不同，进行分离。（物理变化）2、过程：先将空气在低温高压条件下加压，使之变为液态空气，然后略微升温。根据各气体沸点不同，沸点较低的氮气（196℃）先汽化（变成气体逸出），剩余的主要是沸点较高的液态氧气（183℃）。然后将液态氧气加压储存在蓝色的钢瓶中备用。3、【拓展】膜分离技术：一种新型的物理分离方法，利用某些高分子膜对气体渗透率的不同，在压力下使氧、氮分离。四、发生装置与收集装置的选择依据【核心能力】这是气体制备的核心思路，必须掌握装置选择的逻辑。（一）发生装置的选择选择依据：根据反应物状态和反应条件（是否需要加热）。1、固固加热型：（1）适用方法：加热高锰酸钾、加热氯酸钾与二氧化锰混合物。（2）典型装置：试管口略向下倾斜（防止冷凝水回流使试管炸裂）、铁架台（铁夹夹在距试管口约1/3处）、酒精灯、带导管的单孔橡胶塞。（3）高锰酸钾制氧气的特殊改进：【重要】试管口需塞一团棉花。目的是防止加热时高锰酸钾粉末随气流进入导管，甚至堵塞导管或进入水槽，使水变红。2、固液不加热型：（1）适用方法：分解过氧化氢溶液（用过氧化氢和二氧化锰）。（2）典型装置：锥形瓶（或试管、广口瓶）作为反应容器，长颈漏斗（或分液漏斗）用于添加液体，有孔隔板（用于放置块状固体，可实现随开随用、随关随停，简易装置中可用注射器代替分液漏斗来控制反应速率）。使用长颈漏斗时，其下端管口必须液封，即伸入液面以下，防止生成的氧气从漏斗口逸出。（3）优点：装置简单，无需加热，节约能源，可通过控制滴加液体的速率来控制反应速率，安全环保。（二）收集装置的选择选择依据：根据气体的密度（与空气比较）和在水中的溶解性，以及是否与水反应。1、排水法：（1）适用条件：气体难溶于水或不溶于水，且不与水反应。（2）原因：氧气不易溶于水，也不与水反应，可用排水法收集。（3）操作要点：集气瓶充满水（无气泡），用玻璃片盖住瓶口（注意手法，先盖住一小部分，然后推动玻璃片盖满瓶口），倒立在水槽中。当导管口气泡连续、均匀地放出时，再开始收集（因为开始排出的是装置内的空气）。当瓶口有大气泡冒出时，说明已集满。在水下用玻璃片盖好瓶口，移出水面，正放在桌面上（因为氧气密度比空气大）。（4）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。2、向上排空气法：（1）适用条件：气体密度比空气大，且不与空气中的成分反应。（2）原因：氧气的密度略大于空气（标准状况下，氧气密度为1.429g/L，空气为1.293g/L），可用向上排空气法收集。（3）操作要点：集气瓶正放，导管伸入集气瓶底部（便于将底部空气排尽）。用一根带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，则证明已集满。（4）优点：操作简便，收集的气体较干燥。（5）缺点：收集的气体纯度不如排水法（可能混有空气）。3、向下排空气法：适用于密度比空气小的气体（如氢气、氨气），不适用于氧气。五、实验室制取氧气的操作步骤（以高锰酸钾制氧气为例）【必考】【操作规范】这是实验考查的重点，必须熟记操作流程及其背后的原因。步骤可简记为：“茶（查）、庄（装）、定、点、收、利（离）、息（熄）”。1、查：检查装置的气密性。连接好装置，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，导管中形成一段稳定的水柱，则说明气密性良好。（原理：热胀冷缩）2、装：装入药品（高锰酸钾），并在试管口塞一团棉花。3、定：固定试管。将试管固定在铁架台上，铁夹夹在距试管口约1/3处，试管口要略向下倾斜。4、点：点燃酒精灯加热。先预热试管（来回移动酒精灯），然后对准药品部位集中加热。5、收：收集气体。待导管口气泡连续、均匀地放出时，开始收集。6、离：收集完毕后，先将导管撤离出水面。7、熄：再熄灭酒精灯。【易错点与原因分析】（1）试管口略向下倾斜：防止冷凝水回流到热的试管底部，炸裂试管。（2）先预热再集中加热：防止试管受热不均而炸裂。（3）气泡连续均匀再收集：刚开始排出的是装置内的空气，若此时收集，会导致氧气不纯。（4）实验结束时，先将导管移出水面，后熄灭酒精灯：防止水槽中的水倒吸入热的试管，使试管炸裂。这是一个非常重要的先后顺序，中考实验操作中经常扣分点。六、检验与验满（一）检验方法：将带火星的木条伸入集气瓶内。现象：若木条复燃，证明该气体是氧气。原理：氧气具有助燃性，能支持燃烧，使带火星的木条复燃。这是氧气特有的性质。（二）验满1、排水法：当集气瓶口有大气泡冒出时，说明已集满。2、向上排空气法：将带火星的木条放在集气瓶口（注意，是瓶口，不是瓶内）。现象：若木条复燃，证明氧气已集满。【易错点】检验与验满的操作位置不同：检验是“伸入”，验满是“靠近”。七、核心考点、考向与解题策略【热点】本课题在中考中的考查形式多样，包括选择题、填空题、实验探究题。（一）【高频考点1】催化剂的理解与探究1、常见考查方式：（1）给出关于催化剂的说法，判断正误。如：“二氧化锰是催化剂”、“催化剂能增加生成物的质量”、“没有催化剂反应就不能进行”等。（2）探究实验题：通过设计对比实验，探究某物质（如氧化铜、红砖粉末）是否是某一反应的催化剂。2、解题步骤与要点：（1）明确催化剂定义的核心：改变反应速率，反应前后质量和化学性质不变。（2）证明某物质是催化剂，必须通过实验验证三个要点：①能改变（加快或减慢）反应速率；②反应前后质量不变（需称量）；③反应前后化学性质不变（可通过重新将该物质加入到反应体系中，观察其是否能继续催化反应来验证）。（3）注意控制变量法的应用：对比实验中，只能有一个变量不同。（二）【高频考点2】气体制备装置的选择与评价1、常见考查方式：（1）根据给定的药品和条件，选择正确的发生装置和收集装置。（2）分析装置图的优点或缺点，提出改进建议（如：如何控制反应速率，如何实现“随开随用、随关随停”）。（3）识别装置中的错误，并说明可能造成的后果。2、解题步骤与要点：（1）先分析反应：反应物状态（固+固，还是固+液），反应条件（是否加热）。（2）再分析气体性质：密度（与29比较），溶解性（是否溶于水，是否与水反应）。（3）对于装置改进：分液漏斗可以代替长颈漏斗来控制滴加速率，从而控制反应速率。在有孔隔板装置中，关闭止水夹，产生的气体使装置内压强增大，将液体压回长颈漏斗，固液分离，反应停止；打开止水夹，气体导出，压强减小，液体重新浸没固体，反应发生。（三）【高频考点3】实验操作的顺序与原因分析1、常见考查方式：（1）以填空或简答形式考查高锰酸钾制氧气的七个步骤。（2）考查实验结束后“先移导管，后熄灯”的原因。（3）考查试管口略向下倾斜的原因。（4）考查试管口放棉花的作用。2、解题策略：（1）死记硬背不可取，理解原理是关键。每一个操作步骤都是基于安全、获得纯净气体、防止实验失败等目的而设计的。（2）用逆向思维思考：如果不这样做，会有什么后果？例如，如果不先检查气密性，可能装置漏气，导致收集不到气体；如果试管口向上倾斜，冷凝水倒流，试管炸裂等。（四）【难点】有关氧气制取的简单综合计算（结合第五单元化学方程式）常见考查方式：1、根据反应物（如过氧化氢溶液、高锰酸钾、氯酸钾）的质量，计算生成氧气的质量。2、根据生成氧气的体积（需结合密度换算成质量），计算反应物的纯度或质量分数。3、关于催化剂在计算中的应用：催化剂反应前后质量不变，但其质量会包含在反应后的剩余固体中，解题时需利用质量守恒定律，求出生成氧气的质量（反应前后总质量差），再进行后续计算。解题策略：1、写对化学方程式，配平是关键。2、找准已知量和未知量，建立正确的比例关系。3、注意单位换算和隐含条件（如氧气密度、气体体积等）。4、对于涉及催化剂的计算，牢记催化剂是“旁观者”，不参与比例计算。（五）【易错点辨析】1、误将“空气”当作反应物：制取氧气时，氧气来自于反应物中的氧元素，而不是空气。空气只提供部分反应条件（如加热时的氧化反应，但此处是分解反应）。2、混淆“检验”与“验满”：操作位置不同，目的不同。3、误以为二氧化锰只能作催化剂：二氧化锰在某些反应中可以是反应物（如与浓盐酸加热制氯气），在另一些反应中可以是生成物（如高锰酸钾分解）。不能绝对化。4、错写化学方程式：漏写条件（△、MnO₂）、漏标气体符号、未配平是常见扣分点。5、对催化剂“一变两不变”中的“化学性质不变”理解不深，往往只关注质量和速率，忽略了对化学性质的验证。八、常见题型示例与思路点拨（一）选择题例：下列关于催化剂的说法正确的是（

）A.催化剂只能加快反应速率B.用过氧化氢制氧气时，加入二氧化锰可以增加生成氧气的质量C.二氧化锰是所有反应的催化剂D.催化剂在反应前后，本身的质量和化学性质不变思路：根据催化剂定义辨析。A错在“只能”，也可减慢；B错在不能增加质量；C错在不具普适性；D正确。（二）实验探究题例：某兴趣小组同学对“过氧化氢分解产生氧气的速率与哪些因素有关”进行探究。提出猜想：①与过氧化氢溶液的浓度有关；②与催化剂种类有关。请设计实验方案验证猜想②。思路：控制变量法。固定过氧化氢溶液的浓度、体积、温度等，取等质量的不同催化剂（如二氧化锰、氧化铁、红砖粉末等），分别加入到等体积等浓度的过氧化氢溶液中，比较收集相同体积氧气所需的时间（或相同时间内产生气泡的速率）。得出结论。（三）填空题例：实验室用高锰酸钾制取氧气，有如下操作：a.点燃酒精灯加热；b.检查装置气密性；c.撤离导管；d.收集气体；e.装入药品并固定试管；f.熄灭酒精灯。正确的操作顺序是________。思路：考查操作步骤记忆。按“查装定