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第3节 用分解反应制取氧气
华师大版九年级上册
空气中含有氧气和氮气等物质，由于液态氧（沸点约－183℃）和氮（沸点约－196℃）的沸点是不同的，在工业中，人们用空气冷冻分离法分离空气中的氧气和氮气。
先压缩空气除去水蒸气（变成冰）、二氧化碳（变成干冰）等，再冷却液化；然后利用液态氧和氮的沸点不同，逐渐升温，使氮先汽化出来，余下的是液态氧。
分离空气获得氧气的方法属于物理变化。
但液化空气需要很大的压强和很低的温度，这在一般实验室中是难以实现的。
在实验室中，人们用分解某些含氧量高、易分解的物质，如氯酸钾（KClO3）、高锰酸钾（KMnO4）、过氧化氢（H2O2）等来制取氧气。
纯过氧化氢是淡蓝色的黏稠液体，可以任意比例与水混溶，是一种强氧化剂。其水溶液俗称双氧水，为无色透明液体，适用于消毒。能缓慢分解成水和氧气，因分解速度极其慢，故可以加入催化剂——二氧化锰来加快分解速度。
一、实验室制取氧气
过 氧 化 氢 溶 液
（1）取第一支洁净的试管，加入少量过氧化氢溶液，你观察到的现象是 ；
无明显现象
（2）取第二支洁净的试管，先加入少量二氧化锰（MnO2）粉末，再加入少量过氧化氢溶液，你观察到的现象是 ；
迅速产生大量气泡
（3）取第三支洁净的试管，先加入一小块猪肝，再加入少量过氧化氢溶液，你观察到的现象是 。
迅速产生大量气泡
再伸入带火星的木条，可以观察到 。
实验现象
选用药品 产生气体速率 能否使带火星的木条复燃
1 过氧化氢 慢 否
2 过氧化氢和二氧化锰 快 能
3 过氧化氢和猪肝 快 能
推测从第二和第三支试管中放出的气体可能是 ，二氧化锰和猪肝的作用是 ；
比较上述三种方法，其中最适合于实验室制取氧气的方法是 。
氧气
催化作用
二氧化锰催化过氧化氢分解
最适合实验室制取氧气的方法是用过氧化氢和二氧化锰
获得结论
实验室常用二氧化锰而不用猪肝作催化剂的原因： 。 ；
猪肝不易保存，且活性受到温度等因素的影响
实验室制取氧气装置
发生装置
收集装置
分液漏斗
实验步骤
1.装配实验装置，在锥形瓶中加入少量黑色的二氧化锰粉末，塞紧瓶塞并进行气密性检查。
常用实验装置的气密性检查方法：
用手捂住试管；若导管口产生气泡，且冷却后，水进入导管形成一端水柱，则气密性良好。
向内推活塞；若长颈漏斗内液面上升，则气密性良好。
夹紧弹簧夹，向漏斗内倒水；若长颈漏斗内液面不下降，则气密性良好。
夹紧弹簧夹，上下移动左侧玻璃管，若两边液面出现一定的高度差，且液面高度差保持不变，则气密性良好。
实验步骤
2.把集气瓶装满水，盖上玻片，倒置在水槽中，取走玻片，将导气管口放在瓶口下。
3.将分液漏斗中的过氧化氢水溶液缓缓地滴入锥形瓶中，用排水法收集所产生的气体。
收集氧气的方法除了排水法，还可采用什么方法？
还可用向上排空气法收集氧气，因为氧气密度比空气大，且无污染，也不与空气中其他成分反应。
收集气体的方法
排空气集气法
排水集气法适用于收集难溶于水或微溶于水的气体。
排水集气法
向上排空气法：适用于收集密度比空气大的无毒气体。
向下排空气法：适用于收集密度比空气小的无毒气体。
若改用下列两种装置来收集氧气，其中装置1是排空气法收集氧气，装置2是排水法收集氧气。请问氧气应该从哪个导管进入瓶中？若收集氢气呢？
若用装置1排空气法收集氧气，则氧气该从a管进入瓶中。原因：氧气的密度大于空气，氧气进入瓶中，则氧气在下空气在上，要顺利排出空气，空气须从短管（管口靠上）处排出。
若用装置2排水法收集氧气，则氧气该从d管进入瓶中。
原因：氧气难溶于水，氧气进入瓶中，则氧气在上水在下，要顺利排出水，水须从长管（管口靠下）处排出。
排水法：
优点：收集到的气体较更为纯净，且容易观察气体是否收集满。
缺点：气体比较潮湿。
试分析收集氧气时，采用排水法或向上排空气法的优、缺点。
向上排空气法：
优点：操作简单，收集到的气体较干燥。
缺点：气体的纯度不高，且需要检验才能判断气体是否收集满。
4.当集气瓶中水全部被气体排出后，用玻片盖住瓶口后倒置放在桌上。将带火星的木条伸入瓶中，观察。
观察到带火星的木条复燃——产生了氧气
如何证明瓶中氧气是满的？
将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明氧气已满。
实验步骤
小资料
1.将反应后的二氧化锰过滤、干燥、称量，发现二氧化锰的质量不发生改变。
2.将称量后的二氧化锰再次放入过氧化氢溶液中，发现有大量气泡冒出，该气泡能使带火星的木条复燃。
3.分别收集加二氧化锰与不加二氧化锰产生的氧气，发现质量相等。
二氧化锰加快了过氧化氢的反应速率，本身的质量和化学性质在反应前后保持不变。
催化剂在改变化学反应速率过程中所起的作用，称为催化作用。
有些反应不需要催化剂，有些反应需要用到催化剂；
催化剂的种类很多，不同的反应可能需要不同的催化剂。
催化剂：改变（加快或减慢）化学反应的反应速率，而其自身的组成、化学性质和质量不会发生改变的物质。
练习.
下列对催化剂描述正确的是（ ）
A.任何化学反应都需要催化剂
B.催化剂在反应前后本身的质量发生了变化
C.只有分解反应才需要催化剂
D.某些化学反应可以有多种催化剂
D
1.如果在装置中，不用分液漏斗，改用单孔塞和玻璃导管导出气体，是否仍可用于制取和收集氧气？但存在什么不足？
问题讨论
答：仍可以用于制取和收集氧气，不足的是不能控制参与反应的过氧化氢的用量,也不能控制反应的停止和继续进行。
2.当气泡连续均匀地放出时，再把导管口伸入盛满水的集气瓶里，收集气体。为什么刚产生气泡时，不能马上收集？
答：因为刚有气泡冒出时，有一部分是空气，这样收集起来的氧气是不纯的。
3.如果利用固体氯酸钾分解制取氧气，使用的实验装置是否与右图相同？ 请你和同学、老师一起讨论，并设计分解氯酸钾的实验装置。
问题讨论
加热分解氯酸钾制取氧气的化学方程式：
2KClO 2KCl+3O
催化剂
在利用固体氯酸钾分解制取氧气之装置中
4. 固定试管时，为什么试管口要略低于试管底部？
5.实验结束时应先将导管移出水面，还是先停止加热，为什么？
问题讨论
答：先将导管移出水面，后停止加热，否则水将沿导管倒流回热的试管底部，炸裂试管。
答：防止冷凝水回流到热的试管底部，炸裂试管。
加热高锰酸钾制取氧气
说明：
（1）高锰酸钾制氧气时，试管口加一小团棉花，以防止其剧烈反应时，粉末冲出导管口堵塞导管而发生意外；
（2）试管口应略向下倾斜，以防止冷凝水倒流，引起试管破裂；
（3）制取气体结束时，先将导管移出水面，再停止加热。
加热高锰酸钾制取氧气
反应的化学方程式：
2KMnO4 K2MnO4+MnO2 +O
1、双氧水、氯酸钾、高锰酸钾制氧气，这3种方法中，哪种方法最适合实验室采用？
双氧水在二氧化锰催化下分解的方法最适合实验室制取氧气。
理由：
操作方便、节能（不用加热）、环保无污染、安全等
课堂练习
2、过氧化氢溶液俗称　 ,通常是　 色的液体,用它制氧气的化学方程式为 　 。
在这个反应中,二氧化锰是催化剂,能改变反应速率,但在反应前后催化剂本身的 和　 不变。
质量 化学性质
无
2H2O2 2H2O+O2↑
MnO2
双氧水
3、实验室用二氧化锰作催化剂分解过氧化氢制取氧气的实验中,下列操作或说法错误的是(　 　)
A.实验前必须检查装置的气密性
B.集气瓶在收集氧气前要装满水,然后倒置在水槽中
C.本实验不需要加热
D.收集满氧气后集气瓶应倒置于桌面上
D
4、实验室可通过加热氯酸钾固体制取氧气，下列实验操作正确的是（　　）
A．组装好装置后，检查装置气密性
B．实验结束时，先移走酒精灯再从水槽移出导管
C．水槽中有气泡冒出时，立即收集气体
D．加入药品后，直接将酒精灯火焰对准药品加热
A
5.下列制取气体的方案：①过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气②大理石和稀盐酸制取二氧化碳③分解高锰酸钾制取氧气。可采用下图所示装置进行的是（ ）
A. ① B. ①②
C. ②③ D. ①②③
A
6.实验室制取氧气，既可采用分解过氧化氢的方法，也可以采用分解氯酸钾的方法，这两种方法的共同点是（ ）
A.反应都不需要加热
B.所需仪器相同
C.均可用二氧化锰作催化剂
D. 都利用氧化物分解
C
7、现有两包等质量的固体,其中a是纯净的氯酸钾,b是氯酸钾和少量二氧化锰的混合物,分别在酒精灯上加热来制氧气,当完全反应后,能正确表示a、b放出氧气的质量(纵坐标)与加热时间(横坐标)关系的图像是(　　)
C
8、15%的H2O2溶液在二氧化锰催化作用下会剧烈反应产生O2。实验室欲利用15%的H2O2溶液制取O2，则下列装置中，仪器选择和药品放置最合理的是（ 　　）
D

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