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第三章 维持生命之气——氧气
3.2
制取氧气
逐点
导讲练
课堂小结
作业提升
学习目标
课时讲解
1
课时流程
2
实验室制取氧气
催化剂
工业制氧气
分解反应
课时导入
潜水员在潜水时总是在身后背着一个氧气瓶。你知道氧气瓶中的氧气是怎样制取的吗？
感悟新知
知识点
1
1. 连接仪器装置
知1－讲
要点提示
仪器连接时一般遵循的规律有：
1.把仪器需要连接的一端用水润。
2.将右手的仪器插入或转进左手的仪器，“右动左不动”。
3.玻璃导管连接橡皮塞时，需转入，而不能压或挤入，以免折断导管。
连接仪器及检查装置的气密性
感悟新知
（1）使用仪器用品：胶皮管、橡皮塞、
玻璃导管、试管等。
（2）操作：关键掌握两个字——“润、转”，即先将管口用水润湿，导管转动插入。注意往容器口塞橡皮塞时切不可把容器放在桌上再使劲塞进橡皮塞，这样操作很容易将容器损坏。
知1－讲
感悟新知
2. 检查装置气密性
（1）只有一个出口时：利用气体热胀冷缩的原理。在安装好装置后，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，放手后导管内形成一段水柱，则说明装置气密性良好（如图2A）。
知1－讲
感悟新知
（2）有两个出口时（如图B-1）：①设法堵住其中一个，可利用注水法检查。即用弹簧夹夹紧胶皮管，通过长颈漏斗向装置内加水，观察到试管内和长颈漏斗内有液面差，且一段时间内液面差保持不变，说明装置气密性良好；②利用抽气法：即在导管口添加一注射器，拉动注射器活塞，观察到长颈漏斗下端管口产生大量气泡（图B-2），推动注射器活塞，则观察到长颈漏斗内液面上升（图B-3），说明装置气密性良好。
知1－讲
感悟新知
知1－讲
感悟新知
奇思妙想
用手握法检查气密性是利用气体受热膨胀的原理，同理还可以用酒精灯微热或用热水浴的方法来检查气密性。
知1－讲
知1－练
感悟新知
[改编·苏州，双选题] 下列有关加热高锰酸钾制取氧气的实验操作正确的是（ ）
B、D
例1
考向 仪器的连接与装置气密性检查方法
感悟新知
解题秘方：检查装置气密性常采用“手握法”：把导管的一端浸没在水里，双手紧贴试管外壁，若导管口有气泡冒出，则说明装置不漏气；连接仪器时，正确的操作能达到安全、省力、仪器完好的效果，因此要注意“润” “转”“插”，合理操作，切忌压破容器，折断导管。
知1－练
感悟新知
知1－练
知识拓展
造成装置气密性不好的原因有很多，如：
1.仪器破损，胶皮管老化等。
2.连接不紧密，橡皮塞没有塞紧等。
3.装置本身不是密闭体系(如长颈漏斗下端管口在液面以上)。
感悟新知
知识点
2
1. 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做催化作用。
催化剂和催化作用
知2－讲
物理性质可能改变
感悟新知
2. 特点：可概括为“一变两不变”。
（1）“一变”是指催化剂能改变其他物质的化学反应速率，这里的“改变”包括加快和减慢。
（2）“两不变”是指催化剂的质量和化学性质在化学反应前后没有发生改变。
注意：催化剂的化学性质在化学反应前后没有改变，但物理性质可能改变。催化剂在该反应中可反复使用。
知2－讲
感悟新知
3. 证明某物质是催化剂的方法
若需证明物质A 是某反应的催化剂，可按以下思路进行实验设计：
（1）称量、记录反应前A 的质量m1；
（2）设计对照实验证明A 能改变该反应的反应速率；
（3）反应后分离出A，并称量、记录其质量m2；
（4）再取原反应物与A 混合，观察反应速率。
知2－讲
感悟新知
若m1=m2，且A 能持续改变该反应的速率，即“能改变反应速率，质量和化学性质在反应前后不变”，则为催化剂，能持续改变反应速率或化学反应前后质量不变的物质不一定是该反应的催化剂，必须同时具备两个条件的才是该反应的催化剂。
知2－讲
感悟新知
易错提醒
1.催化剂能改变其他物质的化学反应速率，但并不一定是加快其化学反应速率。
2.催化剂只能改变化学反应速率，不能改变生成物的质量。
3.催化剂是针对具体的反应而言的，如二氧化锰在过氧化氢分解制氧气的反应中作催化剂，但在加热高锰酸钾制氧气的反应中却是一种生成物。
4 . 同一个反应，可以用不同的催化剂，
知2－讲
知2－练
感悟新知
[中考·东莞] 实验室用过氧化氢溶液制氧气的实验中，应加入少量二氧化锰。下列说法中正确的是（　　）
A. 只有二氧化锰能作过氧化氢分解的催化剂
B. 二氧化锰只能作过氧化氢分解的催化剂
C. 加入二氧化锰可以增加过氧化氢分解产生氧气的质量
D. 二氧化锰能加快过氧化氢分解
D
例2
考向 理解催化剂的概念
感悟新知
解题秘方：紧扣催化剂的特点“一变两不变”来判断。
导引：过氧化氢分解的催化剂不一定就是二氧化锰，其他的物质也可以作催化剂，如硫酸铜、氯化铁也能作过氧化氢分解的催化剂，A 错误；二氧化锰也可以作其他反应的催化剂，如氯酸钾分解制取氧气，B 错误；催化剂只能改变化学反应速率，不能改变生成物的质量，C 错误；用过氧化氢制氧气的实验中可用二氧化锰作催化剂，二氧化锰能加快过氧化氢分解的速率，D 正确。
知2－练
感悟新知
学法点拨
学习催化剂概念时，要学会抓“关键词”，如“改变”“反应前后”“质量和化学性质不变”，不能偷换概念，变成“加快”“反应中”“质量和性质”，随意改变其内涵和外延。
知2－练
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知识点
3
1. 反应原理 过氧化氢 水+ 氧气
2. 制取装置
（1） 发生装置：因过氧化氢是在常温下、二氧化锰作催化剂的条件下分解产生氧气的，故发生装置选择固液常温接触型制气装置，如图3 所示：
实验室用过氧化氢和二氧化锰混合制取氧气
知3－讲
二氧化锰
感悟新知
注意：B 装置可随时添加液体，注意长颈漏斗
下端管口应伸入液面以下，防止产生的气体从长颈漏斗口逸出；若将长颈漏斗换成能控制液体流速的分液漏斗，则可控制反应的速率。
（2） 收集装置：氧气不易溶于水，可用排水法收集；氧气密度大于空气，也可采用
向上排空气法收集（如图4）
知3－讲
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3. 操作步骤
①连接装置，检查装置气密性；②装药品；③收集气体。
4. 检验和验满
（1） 检验：将一根带火星的木条伸入集气瓶中，如果木条复燃，则说明是氧气。
（2） 验满：用排水法收集气体，若观察到集气瓶口有较大气泡冒出，则说明氧气已收集满；若用向上排空气法收集，则将一根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。
知3－讲
感悟新知
方法点拨
1.用排空气法收集气体时，常用直角长导管，导管伸入到接近集气瓶底部，以排尽瓶中的空气，收集到较纯净的气体。
2.用排水法收集气体时，用短的弯导管，放在集气瓶口，便于实验操作和水的排出，集气瓶中的水一定要装满，不能留有气泡。
知3－讲
知3－练
感悟新知
[中考·滨州] 如图是实验室制取、干燥氧气的部分实验操作，其中错误的是（　　）（提示：浓硫酸能用于干燥氧气）
D
例3
考向 用过氧化氢制取氧气的方法
感悟新知
导引：本题可采用实验复现法解答。选择过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，利用固液不加热装置，A 正确；利用浓硫酸干燥氧气，从长导管口进气，短导管口出气，B 正确；氧气密度比空气大，利用向上排空气法收集，C正确；检验氧气是否集满时，应将带火星的木条置于集气瓶口，D 错误。
知3－练
感悟新知
技巧点拨
1.氧气验满时，一定要将带火星的木条放在集气瓶口，检验氧气时带火星的木条伸入集气瓶中。
2. 选择收集装置时，首先根据气体的性质选择合适的收集方法，如密度比空气大且不与空气中各成分反应，可选用向上排空气法收集，然后辨别装置的正误，如用排空气法收集时，导管应伸入到接近集气瓶底部。
知3－练
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知识点
4
1. 反应原理
（1）高锰酸钾 锰酸钾+ 二氧化锰+ 氧气
（2）氯酸钾 氯化钾+ 氧气
知4－讲
实验室用加热固体法制氧气
加热
二氧化锰
加热
感悟新知
2. 仪器装置
（1）仪器及用品：铁架台、试管、酒精灯、水槽、集气瓶、玻璃片、单孔橡皮塞、导管、
药匙、火柴、棉花、木条等。
（2）装置：
①发生装置：该反应属于加热固态物质
制取气体的反应，发生装置如图5 所示：
②收集装置：可用排水法或向上排空气法收集。
知4－讲
感悟新知
3. 实验步骤
（1）检查装置气密性（同知识点1 中装置A 的检查方法）。
（2）将高锰酸钾装入试管中，在试管口放一团棉花后塞紧橡皮塞；
（3）将装置固定在铁架台上（实验室安装仪器的步骤一般为先下后上，先左后右）；
（4）点燃酒精灯加热；
知4－讲
感悟新知
（5）收集气体；
（6）将导管移出水面；
（7）熄灭酒精灯（防止因熄灭酒精灯引起试管内温度降低，气压骤然减小，水槽中的水进入试管，使热的试管炸裂）。
知4－讲
感悟新知
特别提醒
1. 实验时应注意：
( 1 ) 先检查装置气密性，后装药品；
( 2 )先预热后集中加热；
( 3 ) 先从水槽中取出导管，后熄灭酒精灯，防止水槽中的水倒流，试管炸裂。
2.用排水法收集气体时注意两次观察好气泡。导管口气泡连续均匀放出时，开始收集；集气瓶口有较大气泡冒出时，气体收集满，停止收集。
知4－讲
知4－练
感悟新知
现有下列制取氧气的方法，你认为可用于实验室制取的是( )
①高锰酸钾 锰酸钾+ 二氧化锰+ 氧气
②氧化汞 汞+ 氧气
③过氧化氢 水+ 氧气
④氯酸钾 氯化钾+ 氧气
⑤二氧化碳+ 水 葡萄糖+ 氧气
A. ①②③ B. ③④⑤ C. ①③④ D. ②③⑤
C
例4
考向 用固体制取氧气的方法
题型1 实验室制取氧气反应物的选择
加热
加热
二氧化锰
二氧化锰
光
加热
叶绿体
感悟新知
导引：实验室可以用高锰酸钾、过氧化氢溶液（二氧化锰作催化剂）、氯酸钾和二氧化锰的混合物分别在一定的条件下制取氧气；②中生成的汞是一种易挥发的有毒物质，实验室不宜选用；⑤中虽然反应物廉价易得，但该反应进行缓慢，条件复杂，且反应物中含有二氧化碳气体，制得的气体不纯净，也不适用于实验室制取气体。故①③④适合实验室制取氧气。
知4－练
感悟新知
教你一招：比较实验室制取氧气的三种原理，从安全、环保、节能、操作简便等方面考虑，最佳方案应是用过氧化氢分解产生氧气。该反应只需加催化剂就可在常温条件下进行，操作简便，节约能源，生成物为水和氧气，无污染。
知4－练
感悟新知
方法规律
实验室制取气体时，应考虑以下因素：
1.反应条件：一般在常温或加热条件下进行。
2.制取成本：宜选用廉价易得的反应物。
3.制取气体的纯度：实验室制取的气体要求纯度较高，因此选择药品时，要求反应物中不宜有气体，生成物中只能有一种气体。
4.对环境的影响：以无污染为宜。
5.操作简便：如常温下进行的反应比加热条件下进行的反应操作更简便。
知4－练
知4－练
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[中考·江西] 下列加热高锰酸钾制取氧气的部分操作示意图中，正确的是（ ）
A
例5
题型2 制取氧气的操作注意事项
感悟新知
解题秘方：解答此类题目应采用标准对照法，即对照规范的实验操作，找出图示中的错误之处。
导引：刚加热时排出的气体很大一部分是试管和导管中的空气，故加热后不能立即收集气体，应等气泡连续均匀冒出时再开始收集，故B 错；收集满氧气后应在水槽中盖好玻璃片，再移出水面，故C 错；实验结束时应先将导管从水槽中取出，再熄灭酒精灯，防止水倒吸引起试管炸裂，故D 错。
知4－练
感悟新知
误区警示
制取氧气操作中的常见错误:
1.不检查气密性，直接装药品；
2.加热时，不预热直接固定加热；
3.导管口一有气泡产生就开始收集气体；
4.实验结束时，先熄灭酒精灯，后将导管移出液面；
5. 热的试管未冷却就清洗。
知4－练
知4－练
感悟新知
[改编· 金华] 实验室提供H2O2 溶液、MnO2、KClO3 和KMnO4 四种药品及如图6 所示装置。
例6
题型3 用固体制取氧气的装置选择及操作步骤
知4－练
感悟新知
（1）根据提供的药品，写出一种实验室制取O2 的文字表达式 ________________________________________________________________________________________________；
过氧化氢 水+ 氧气
（或氯酸钾 氯化钾+ 氧气）
二氧化锰
二氧化锰
加热
知4－练
感悟新知
（2）从环保、节能、简便等角度考虑，应选择的发生装置为__________；
A
知4－练
感悟新知
（3）选择装置B 和C 制取氧气的主要步骤有：①将导气管移出水槽；②加热；③装药品；④收集；⑤熄灭酒精灯；⑥检查装置气密性。正确的操作顺序为 _____________________。
⑥③②④①⑤
感悟新知
导引：（1）根据反应物、生成物和反应条件书写文字表达式；（2）根据反应的条件、反应物的状态及特定要求选择发生装置；（3）选择装置B 和C 制取氧气的主要步骤有：⑥检查装置气密性；③装药品；②加热；④收集；①将导气管移出水槽；⑤熄灭酒精灯。
知4－练
感悟新知
知4－练
活学巧记
气体的制取装置的选择与反应物的状态和反应条件有关；气体的收集装置的选择与气体的密度和溶解性有关。
“固-液反应，不需加热”制取气体的常见装置如图7 所示；
“固-固反应，需加热”制取气体的常见装置如图8所示。
感悟新知
知识点
5
1. 概念：由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应，叫做分解反应。
2. 特点：“一变多”。
3. 化合反应和分解反应的比较
分解反应
知5－讲
感悟新知
知5－讲
分解反应 化合反应
概念 由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应，叫做分解反应 由两种或两种以上的物质生成另一种物质的反应，叫做化合反应
特点 “一变多” “多变一”
表达式 AB →A+B A+B→ AB
联系 两者都是化学反应的基本反应类型 感悟新知
方法点拨
判断某反应是否是分解反应，首先判断是不是化学变化，再观察是否符合“一种反应物，多种生成物”的特点。若两点都符合则为分解反应，将一种混合物分离成多种纯净物的物理变化，不是分解反应。
知5－讲
知5－练
感悟新知
下列反应中，属于分解反应的是（ ）
A. 汞+ 氧气 氧化汞
B. 碳酸钙 氧化钙+ 二氧化碳
C. 石蜡+ 氧气 二氧化碳+ 水
D. 碳酸钙+ 盐酸氯化钙+ 水+ 二氧化碳
例7
考向 辨别分解反应
B
解题秘方：根据分解反应的特点如“一变多”来判断。
加热
高温
点燃
感悟新知
方法点拨
判断反应类型，如化合反应、分解反应，一定要从反应物、生成物的种类去辨别。“一变多”的为分解反应， “多变一”的为化合反应。
知5－练
感悟新知
知识点
6
1. 分离液态空气制氧气
工业氧气
知6－讲
易错提醒
工业制取氧气是利用物质的沸点不同，采用低温蒸发的方法制得氧气，属于物理变化，工业制得的氧气中含有杂质，不纯净。实验室是利用化学反应(即分解反应)制取较纯净的氧气。
感悟新知
利用液态空气中液氮（沸点-196 ℃）和液氧（沸点-183 ℃）的沸点不同，采用低温蒸发的方法制得氧气。制取过程如图9 所示：
知6－讲
感悟新知
2. 利用膜分离技术得到富氧空气
在一定压力下，让空气通过具有富集氧气功能的薄膜，可得到含氧量较高的富氧空气。
知6－讲
知6－练
感悟新知
工业制氧气常采用分离液态空气法，其具体做法是：先将空气液化，然后逐渐升温将氧气和氮气分离，下列有关描述不正确的是（ ）
A. 属于物理变化
B. 利用了物质的沸点不同
C. 先收集到的氮气沸点较低
D. 有新物质氧气生成，属于化学变化
D
例8
考向 理解工业制取氧气的原理
感悟新知
解题秘方：分析工业制取氧气的原理可得出正确答案。即工业上利用了液氮和液氧的沸点不同，液氮的沸点低于液氧，首先分离出来的是氮气。该变化没有新物质生成，属于物理变化。
知6－练
感悟新知
教你一招：工业制取氧气是利用物质沸点不同将空气中的氧气分离出来，没有产生新的物质，属于物理变化；工业制得的氧气中含有少量二氧化碳、稀有气体等杂质，不是纯净物，主要用于焊接、气焊、气割等，工业氧不能用作医用氧。
知6－练
感悟新知
知识链接
利用混合物中各成分的沸点不同可以分离各物质，这种方法称为蒸馏。如液态空气中液氮(-196 ℃)、液氧(-183 ℃)的沸点不同，石油中汽油、煤油、柴油等的沸点不同，都可采用蒸馏的方法分离。
知6－练
课堂小结
分解反应
实验室制氧气
(化学变化)
工业制氧气
(物理变化)
催化剂
制取氧气
控制变量法

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