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04 氧气的制备
知识点一 氧气的工业制法（分离液态空气法）
原理：利用液态氧和液态氮的沸点不同 —— 物理变化
知识点二 实验室制法
实验装置
实验药品 高锰酸钾；氯酸钾+二氧化锰； 双氧水 +二氧化锰
反应原理 2KMnO4加热 K2MnO4 + MnO2 + O2↑ 2KClO32KCl+3O2↑ 2H2O2 2H2O+O2↑
操作过程 查装定点收离熄“茶庄定点收利息” /
收集方式 排水法或向上排空气法
检验 检验：将带火星的木条伸入集气瓶中，如果木条复燃，说明该瓶内的气体是氧气
验满 法一：用向上排空气法收集时，将带火星的木条放在瓶口处，如果木条复燃，说明该瓶内的气体已满 法二：排水法收集时，当瓶口有大气泡冒出时，证明已经收集满
易错点提醒：
（1）加热高锰酸钾制氧气要在试管口放一团棉花，主要是为了防止加热时高锰酸钾粉末进入导管，使导管堵塞。
（2）导气管伸入发生装置内不能太长，稍露出橡皮塞即可，这样有利于产生的气体排出。
（3）加热高锰酸钾制氧气试管口要略向下倾斜，原因是有些固体试剂受热时会放出水蒸气，试管口向下可防止冷凝水回流到热的试管底部，炸裂试管。
（4）对高锰酸钾所在的部位加热前，先使酒精灯火焰在试管下方来回移动，其目的是让试管均匀受热。
（5）导管口开始有气泡冒出时，不能立即收集，因为开始冒出的气泡是空气。当气泡连续而均匀地放出时，开始收集氧气。
（6）停止加热时，先要把导管移出水面，然后再熄灭酒精灯，因为停止加热时如果先熄灭酒精灯，水槽里的水会倒流回试管，使试管炸裂。
（7）因为氧气不易溶于水且不与水反应，可以用排水法收集；因为氧气的密度比空气大，还可以用向上排空气法。
（8）排气法收集气体时，导气管要伸到接近集气瓶底部，这样有利于集气瓶内空气排出，使收集的气体更纯。
（9）用排水法和排空气法收集气体各有优缺点：排水法收集气体的优点是收集到的气体比较纯净，缺点是含有水分；排空气法收集气体的优点是收集到的气体比较干燥，缺点是不太纯。
（10）检查装置气密性时，除了用手紧握的方法外，还可以用酒精灯加热，用热毛巾捂住试管。
【经典例题】
1.阅读教材“资料卡片”内容，结合下表中空气各组分的沸点，回答下列问题：
组分 氮气 氧气 二氧化碳 氨气
沸点/℃ -195.8 -183.0 -78.4 -185.7
（1）工业上可通过加压、降温的方法将净化后的空气变成液态，然后利用液氮和液氧的______不同，控制温度，使______先蒸发出来，剩下的主要为______。
（2）工业制氧气是物理变化还是化学变化？
（3）工业上制得的氧气是纯净物还是混合物？
【答案】
（1） 沸点 氮气 液态氧 （2）物理变化 （3）混合物
2.工业制氧气主要有下列步骤
（1）从步骤②可以看出氮气的沸点比氧气的沸点______（选填“高”或“低”）。
（2）贮存在蓝色钢瓶里的“工业液氧”是______（选填“混合物”或“纯净物”）。
（3）用______可以区分空气、“工业液氧”和氮气。
【答案】（1）低 （2）混合物
（3）用燃着的木条区分空气、“工业液氧”和氮气，使木条燃烧剧烈的是“工业液氧”，使木条熄灭的是氮气，无明显变化的是空气。
3.如图1是实验室常用气体制备或收集装置，请回答下列问题：
（1）写出有标号②的仪器名称：______。
（2）用氯酸钾制氧气选用的发生装置是______（选填序号），反应的化学方程式：________；若某同学在用氯酸钾和二氧化锰的混合物加热制氧气时，错把高锰酸钾当作二氧化锰放入氯酸钾中，其结果与只加热氯酸钾相比，下列说法正确的是__________。
a反应速率不变 b反应速率加快，生成氧气的质量不变
c生成氧气的质量不变 d反应速率加快，生成氧气的质量增加
（3）若B装置中固体为二氧化锰，分液漏斗中加入__________（填“化学式”）溶液可制O2。要获得干燥的O2，应先将气体通过盛有_________（填试剂名称）的D装置，再用E装置收集，气体应从_____端通入（选填“a”或“b”）。
【答案】长颈漏斗 A d 浓硫酸 b
4.某实验小组进行了如下系列实验。根据下图回答问题。
（1）写出图中仪器a的名称_______________。
（2）实验室用A装置制取氧气的化学反应方程式为_______________, 其中棉花的作用是防止_______________，如果用装满水的E装置收集生成的氧气，则氧气应该从_______________(填“m” 或“n”)管口进入。
【答案】长颈漏斗 高锰酸钾粉末进入导管 n
5.如图1是实验室常用气体制备装置，据图回答问题：
（1）请写出指定仪器的名称：a_____，b_____；
（2）实验室用高锰酸钾制氧气的化学方程式是_____，应选择的发生装置是_____（填字母代号），如果选用图2装置收集氧气，气体应从_____（填“a”或“b”）端导入；
（3）某化学小组同学用20%的过氧化氢溶液和二氧化锰，并选用B装置来制氧气，写出此反应的化学方程式_____；实验中，同学们发现不能得到平稳的氧气流，大家提出从两个方面加以改进：
一是把发生装置由B改为C，其理由是_____；
【答案】锥形瓶 集气瓶 2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑ A a 2H2O22H2O+O2↑ 注射器可以控制反应的速度
6.化学是一门以实验为基础的科学，某同学在实验室利用以下装置制备氧气并探究氧气的性质。请你和该同学一起完成相关实验内容。
（1）写出图中有标号仪器的名称：①________；②_________。
（2）若用双氧水和二氧化锰制取氧气时应选用_______（填字母标号，下同）发生装置，写出该反应的化学方程式________，二氧化锰在反应中起_____作用。
（3）若用高锰酸钾制取氧气，写出该反应的化学方程式_______，下列是高锰酸钾制氧气的部分操作示意图中，不正确的是_______。
（4）用高锰酸钾制取氧气时，实验数据的变化与下列图像相符合的是________。
（5）若用图F装置收集氧气，检验氧气已收集满的方法是_______。
【答案】长颈漏斗 集气瓶 B 2H2O22H2O+O2↑ 催化 2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑ BCD BD 将带火星的木条置于b管处，如复燃则满
知识点三 催化剂
概念：在化学反应中能改变其他物质的反应速率（加快或变慢），但本身的化学性质和质量在反应前后不变的物质。
特别提醒：
①催化剂的定义可以概括 为“一变二不变”，一变是指：改变化学反应速率（可能加快也可能减慢）；“二不变”是指：催化剂的质量和化学性质（物理性质可能改变）在化学反应前后不变。
②验证某物质是某个反应的催化剂，需要同时满足“改变化学反应速率”、“反应前后质量不变”、“反应前后化学性质不变”这三点。
【经典例题】
1.某同学为研究MnO2粉末用量对双氧水分解速率的影响，做了以下实验：采用不同质量的MnO2粉末做催化剂，每次均用30mL 10%的双氧水（其他实验条件均相同），测定收集500mL氧气所用的时间，结果如表：
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
MnO2用量/g 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
所用时间/s 17 8 6 3 2 2 2 2 2
①本实验中最好采用____________收集氧气（选填“向上排空气法”或“排水法”）。
②该实验可得出的结论是_____________。
答案：其他条件相同时，在一定范围内增加二氧化锰的质量，可以加快过氧化氢分解的速率
空 气
降温加压
液态空气
蒸发
液态氧
氮气
沸点低（—196℃），先蒸发出来
装入蓝色钢瓶
沸点较高（—183℃）
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