资源简介

(共25张PPT)
4.3.1 氧气的实验室制取
核心素养目标
1.化学观念：
建立 "实验室制取气体需综合考虑反应原理、装置选择和操作规范" 的系统思维，理解氧气制取方法的多样性。
通过对比不同反应的优缺点，体会科学方法的优化过程。
结合催化剂概念，认识化学反应条件的重要性，形成 "改变条件可调控反应" 的化学观念。
2.科学思维：
通过分析反应物状态、反应条件和气体性质，逻辑推理出发生装置和收集装置的选择依据。
3.科学态度与责任：
通过氧气实验室制法的历史演进，体会科学方法的传承与创新，培养批判性思维。
结合氧气在医疗、工业中的应用，认识化学实验对社会发展的推动作用，增强安全规范操作的责任意识。
学习重难点
学习重点
1.实验室制取氧气的反应原理：掌握过氧化氢分解、高锰酸钾分解的文字表达式和符号表达式。
2.实验装置的选择与操作：根据反应物状态和反应条件选择发生装置，根据氧气性质选择收集装置。
3.催化剂与分解反应概念：理解催化剂的作用，区分分解反应与化合反应。
学习难点
1.实验操作的规范性与安全性。
2.催化剂概念的理解：通过对比实验，突破 "催化剂不参与反应" 的认知误区，理解催化剂的本质。
3.实验误差分析与改进。
课前导入
他们如何在远离实验室的环境中获取氧气？实验室制取氧气的方法有何不同？
实验室制取气体物质的思路分析
PART 01
1.实验室制取气体物质的思路
在实验室要制取一种气体时，首先要确定制取气体的化学反应原理，即选择什么反应物，控制什么反应条件制取气体；然后是确定制取气体的实验装置，包括气体发生装置和收集装置；最后要明确具体的实验操作，并系统审查整个反应体系是否符合安全、环保的要求。
小明同学认为，确定实验室制取气体的化学反应时，应考虑以下几个方面的因素。你是否同意他的观点？你还考虑到了哪些因素？
A. 反应物是否容易获得 B. 实验条件是否容易控制
C. 实验装置是否容易装配 D. 实验操作是否安全可靠
实验过程是否产生污染、产生的气体是否纯净
适合在实验室中制取氧气的物质和方法有多种。其中，利用催化剂分解过氧化氢制取氧气是比较符合环保、安全要求的方法。
2.过氧化氢制取氧气
分解过氧化氢制取氧气的实验原理
取A、B两支试管，用10%的过氧化氢溶液和二氧化锰完成下列实验。观察并记录实验现象。
（1）向A试管中加入3～5mL过氧化氢溶液，将带火星的木条伸入试管口。
（2）向B试管中加入少量二氧化锰粉末，将带火星的木条伸入试管口。
（3）将A试管中的过氧化氢溶液倒入B试管中，将带火星的木条伸入B试管口。
（4）待B试管中的现象不明显后，小心将上部液体倒出，再加入3～5mL过氧化氢溶液，将带火星的木条伸入试管口。
2.过氧化氢制取氧气
实验编号 1 2 3 4
实验现象
带火星的木条不复燃
带火星的木条不复燃
有大量气泡冒出，带火星的木条复燃
又有大量气泡冒出，带火星的木条复燃
A
B
10%的过氧化氢溶液
2.过氧化氢制取氧气
讨论：对比上述实验现象，你能得出什么结论
第4步实验可以多次重复，反应后将试管中的二氧化锰干燥称量，发现反应前后质量没有改变。据此你认为，二氧化锰在此反应中起什么作用
常温下过氧化氢溶液分解很慢，放出的氧气少，不足以使带火星的木条复燃；二氧化锰不能产生氧气，不能使带火星的木条复燃；二氧化锰加速了过氧化氢的分解，放出的氧气使带火星的木条复燃。
二氧化锰起到加快过氧化氢分解的作用，化学性质没有改变
3.催化剂
在二氧化锰的作用下，过氧化氢迅速分解产生氧气和水，这一反应可表示如下：
催化剂的概念
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作催化剂。
过氧化氢 水 ＋ 氧气
H2O2 H2O O2
反应中，二氧化锰作为催化剂，起到了催化作用，加快了过氧化氢的分解
催化剂的特点
3.催化剂
一 变：
二不变：
改变其它物质的化学反应速率
在化学反应的前后
本身的质量
化学性质
（特点：一变二不变）
注意: ①一个反应的催化剂并不是唯一的。
②没有催化剂并不是意味着不能进行反应,只是反应速率不同。　
③催化剂不能增多或减少生成物的总质量。
催化
剂
形形色色的催化剂
3.催化剂
在化工生产、科学实验和生命活动中，催化剂都可大显身手。例如，将氮气跟氢气合成氨气，要使用以铁为主体的多组分催化剂。汽车尾气中含有污染性气体一氧化碳和氮氧化物，利用钯、铂、铑等金属作催化剂可以迅速将二者转化为二氧化碳和氮气。酶是动物、植物和微生物体内活细胞产生的具有催化功能的生物大分子，生物体中的化学反应几乎都是在酶的催化作用下进行的；酿造业、制药业等有时也要用酶作催化剂。
确定了合适的反应物、知道如何控制反应条件后，就要确定使用何种气体发生装置和收集装置来进行实验。
4.确定发生装置与收集装置
（1）通常，要根据反应物和生成物的状态、反应条件来选择气体发生装置。
固体二氧化锰与过氧化氢溶液混合制取氧气的反应不需要加热，可选用下列哪种实验装置 你的理由是什么
×
√
√
4.确定发生装置与收集装置
可选用带有长颈漏斗的锥形瓶装置或者带有分液漏斗的锥形瓶装置 。
理由：固体二氧化锰与过氧化氢溶液混合制取氧气，反应物是固体和液体，反应不需要加热 。带有长颈漏斗或分液漏斗的锥形瓶装置适用于固液不加热型反应。长颈漏斗可方便添加液体药品过氧化氢溶液；分液漏斗不仅能添加液体药品，还能通过控制活塞来控制液体滴加速度，进而控制反应速率。而单试管装置不利于液体药品的添加和反应的持续进行。
（2）实验室收集气体时，一般可采用排水集气法或排空气集气法。
实验室中收集某种气体使用的方法，主要取决于这种气体的性质。
4.确定发生装置与收集装置
向上排空气法
向下排空气法
排水法
4.确定发生装置与收集装置
优缺点：
排水集气法：
优点是收集到的氧气较纯净；缺点是收集的气体中可能含有水蒸气，且当需要连续收集气体时，操作相对复杂。
向上排空气集气法：
优点是操作相对简便，可收集干燥的氧气（前提是对氧气进行干燥处理 ）；缺点是收集到的氧气纯度不如排水集气法，易混入空气。
4.确定发生装置与收集装置
集气操作：
排水集气法：
先将集气瓶装满水，用玻璃片盖住瓶口，然后倒立在水槽中。将导气管伸入集气瓶口，当有连续均匀气泡冒出时开始收集，等集气瓶内水排完，瓶口有大气泡冒出时，在水下用玻璃片盖住瓶口，将集气瓶移出水槽，正放在桌面上（因为氧气密度比空气大 ）。
向上排空气集气法：
将集气瓶正放，导气管伸入集气瓶底部，便于排尽空气。在集气瓶口放一带火星的木条，若木条复燃，证明氧气已收集满。
当制取的气体难溶或微溶于水，且不与水发生化学反应时，可采用排水集气法收集。凡不与空气发生反应，且其密度与空气密度相差较大的气体，都可采用排空气集气法收集。如果要收集的气体密度比空气的密度大，可采用向上排空气集气法收集，反之，可采用向下排空气集气法收集。
4.确定发生装置与收集装置
氧气密度比空气大且不易溶于水，实验室收集氧气时可以采用向上排空气法
归纳总结
选择实验室气体制取装置的一般思路
随堂测试
1.确定某种气体的实验室制法时不需考虑的是（ ）
A.反应所需的药品和条件
B.实验装置
C.气体的验证
D.气体的用途
D
随堂测试
2.实验室制取气体选择收集方法时，下列气体性质必须考虑的是( )。
①颜色②密度③在水中的溶解情况④可燃性⑤能否与水反应
A.①②③
B.②③④
C.③④⑤
D.②③⑤
D
随堂测试
2.如图是实验室制取气体的部分装置示意图，下列说法正确的是( )
A.用过氧化氢溶液制取 ，可选用装置②④组合
B.用装置①制取 ，分液漏斗中应装稀硫酸
C.用装置③收集的气体不溶于水且不与水反应
D.要做铁丝燃烧实验，用④收集 时建议留部分水
D
随堂测试
4.研究和控制化学反应发生的条件具有重要意义。同学们想探究过氧化氢溶液的浓度对反应速率的影响，在其他条件相同的情况下进行了三次实验，记录收集一瓶相同体积氧气所需要的时间。
实验 30%过氧化氢溶液的质量/g 加入水的体积/mL 二氧化锰的质量/g 收集时间
1 10 40 5 200
2 20 30 5 100
3 30 20 _____ 67
（1）实验3中，加入的二氧化锰质量为_____g。
（2）相同条件下，实验3产生氧气的速率最快，说明
______________________________________________________
5
过氧化氢溶液浓度越大，分解产生氧气速率越快
随堂测试
4.研究和控制化学反应发生的条件具有重要意义。同学们想探究过氧化氢溶液的浓度对反应速率的影响，在其他条件相同的情况下进行了三次实验，记录收集一瓶相同体积氧气所需要的时间。
（3）除了测量收集相同体积氧气所需时间外，还可以测量相同时间内__________________________________。
收集氧气的体积
实验 30%过氧化氢溶液的质量/g 加入水的体积/mL 二氧化锰的质量/g 收集时间
1 10 40 5 200
2 20 30 5 100
3 30 20 _____ 67
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