资源简介

(共34张PPT)
第2章 空气与水资源
2.3 氧气的制备
（第1课时）
学习目标
01
02
认识工业制取氧气的思路和方法；
03
学习实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气的实验装置和实验步骤；
了解催化剂和催化作用，知道催化剂对化学反应的重要作用。
重点难点
教学重点
01 催化剂和催化作用
01 过氧化氢分解制取氧气
教学难点
1. 空气中氧气的含量大约是多少？
2. 在医疗和工业等方面需要大量的氧气，这些氧气是如何获取的呢？
课堂导入
医用氧气袋
潜水氧气瓶
从空气中分离出氧气
01
探究新知
探究新知
物理变化
空气
除尘
除二氧化碳和水蒸气
蒸发
1. 步骤：　
2. 原理：　
利用氮气和氧气的沸点不同。
探究新知
一、工业制氧气：分离液态空气法
洁净空气
低温加压
液态空气
氮气
氧气
沸点低（-196℃）
沸点较高（-183℃）
一、工业制氧气：膜分离制氧
气体膜分离技术是利用不同种类的气体分子在通过特定薄膜时渗透速率不同的性质，从而达到分离的目的。渗透速率大的气体穿透薄膜而得到富集，渗透速率小的气体则被截留。使用膜分离制氧机时，空气透过特定薄膜，氧气和氮气在膜的两侧分别富集。
空气
氧气
其他气体
物理变化
膜分离制氧设备
探究新知
一、工业制氧气：分子筛制氧
分子筛制氧机是利用分子筛特殊的吸附能力和解吸技术，加压时吸附空气中的氮气、二氧化碳气体，将未被吸收的氧气收集起来，经过净化处理后即成为高纯度的氧气；在减压条件下，分子筛将所吸附的氮气、二氧化碳气体排放回空气中，再加压又可继续吸附空气中的氮气、二氧化碳气体以获得氧气。
氧气
空气
压缩机
分子筛制氧机
过滤器
冷干机
缓冲罐
制氧主机
工艺缓冲罐
过滤器
物理变化
探究新知
过氧化氢分解制备氧气
02
探究新知
纯过氧化氢是淡蓝色的黏稠液体，其水溶液俗称“双氧水”，为无色透明液体。
过氧化氢的稳定性较差，在低温时会缓慢分解成水和氧气，但分解速度较慢。加热至153℃以上能剧烈分解，并放出大量的热。MnO2及许多重金属离子如铁、锰、铜等离子存在时，对其分解起催化作用。
二、过氧化氢制氧气：
探究新知
【查阅资料】
利用图示的实验装置，将少量的二氧化锰加入锥形瓶中，再将适量的双氧水（ 约 5% 的过氧化氢溶液 ）装入分液漏斗，将双氧水滴入锥形瓶中，观察实验现象；收集一瓶气体，将带火星的木条伸入集气瓶中，观察实验现象；待气体不再产生时，再滴加适量的双氧水至锥形瓶中，观察实验现象。
观察思考：过氧化氢分解制备氧气
探究新知
利用图示的实验装置，将少量的二氧化锰加入锥形瓶中，再将适量的双氧水（ 约 5% 的过氧化氢溶液 ）装入分液漏斗，将双氧水滴入锥形瓶中，观察实验现象；收集一瓶气体，将带火星的木条伸入集气瓶中，观察实验现象；待气体不再产生时，再滴加适量的双氧水至锥形瓶中，观察实验现象。
观察思考：过氧化氢分解制备氧气
探究新知
现 象
解 释
产生大量气泡；
带火星的木条复燃；
产生大量气泡
二氧化锰能继续加快过氧化氢分解的速率
过氧化氢在二氧化锰的作用下迅速分解产生氧气
氧气具有助燃性，能使带火星木条复燃
1. 药品：
（过氧化氢溶液：无色液体）
2. 原理：
（二氧化锰：黑色固体）
过氧化氢 水 + 氧气
二氧化锰
H2O2 H2O O2
二氧化锰
作催化剂
二、过氧化氢制氧气：
探究新知
3. 步骤
① 连接装置，检验装置气密性：
方法一：用止水夹夹紧橡皮管，关闭分液漏斗活塞，向分液漏斗中加水，打开
活塞，水面不持续下降，说明气密性良好。
方法二：先关闭分液漏斗活塞，再将导管的一端浸入水槽中，用手紧握锥形瓶
外壁，若水中导管口有气泡冒出，松开手后，导管口出现一段水柱。
说明装置气密性良好。
二、过氧化氢制氧气：
探究新知
② 加药品（ ）：先在 中加入 ，再向
中加入 。
③ 打开止水夹，将双氧水 加入二氧化锰中，此时锥形瓶外壁 。
④ 收集气体。
锥形瓶
MnO2
分液漏斗
双氧水
慢慢
发烫
顺序： 。
先固后液
二、过氧化氢制氧气：
3. 步骤
探究新知
排水法
气体不易溶于水，
不与水反应
向下排空气法
密度比空气小，
不与空气反应
向上排空气法
密度比空气大，
不与空气反应
选择的依据
密度、能否与空气反应
溶解性、能否与水反应
氧气可选择
的收集装置
排水法
向上排空气法
方法导引：气体收集装置的选择
探究新知
将带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，则为氧气
4. 检验方法：
二、过氧化氢制氧气：
探究新知
排水法收集时：
二、过氧化氢制氧气：
5. 验满方法：
当有较大气泡从集气瓶口冒出时，说明已集满
探究新知
向上排空气法收集时：
二、过氧化氢制氧气：
5. 验满方法：
将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，说明已集满
探究新知
.
便于控制液体的滴加速率从而控制反应速率
（1）该实验中采取了什么方法加快反应速率： .
加二氧化锰催化剂
（2）采取了什么方法减慢反应速率：
；
.
调节活塞，减慢液体滴加的速率
加水减小反应物过氧化氢的浓度
二、过氧化氢制氧气：
6. 本套装置的优点（分液漏斗的优点）：
探究新知
（1）催化剂：在化学反应中能增大化学反应速率，但本身的质量和化学性质在 化学反应前后都没有发生变化的物质称为该反应的催化剂。
（2）催化作用：催化剂在化学反应中所起的作用。
“一变”：能增大（加快）其他物质的反应速率；
“两不变”：本身的质量和化学性质不变。
三、催化剂和催化作用
1. 概念：
2. 催化剂的特点：
探究新知
（1）加快反应速率：设计对比实验，观察加入该物质前后化学反应速率是否加快。
（2）反应前后质量不变：称量该物质在反应前后的质量是否发生变化。
（3）化学性质不变：一般进行重复实验，观察重新加入反应物的现象和原来的现象是否相同。
三、催化剂和催化作用
3. 探究某物质是否为某反应的催化剂实验的设计思路：：
一变
两不变
探究新知
催化剂在石油化工生产中具有重要作用，大多数化工生产都有催化剂参与。被誉为化工“芯片”，能够提高化学反应效率，促成规模化生产。
我国石油化工催化剂专家、2007年获国家最高科学技术奖获得者闵恩泽院士，研发了多种用于石油化工生产的催化剂，是我国炼油催化应用科学的奠基人，被誉为“中国催化剂之父”。
闵恩泽（1924-2016）
4. 催化剂的作用：
三、催化剂和催化作用
探究新知
观察思考：下列三个化学反应有什么共同的特征？
探究新知
碳酸氢铵 氨气 + 水 + 二氧化碳
加热
碱式碳酸铜 氧化铜 + 水 + 二氧化碳
加热
过氧化氢 水 + 氧气
二氧化锰
反应物
只有一种
生成物有两种或两种以上
1. 概念：
由一种物质生成两种或两种以上新物质的化学反应。
四、分解反应
探究新知
2. 特点：
3. 表达式：
一变多
X→A＋B＋······
课堂练习
1. 工业制取氧气主要有以下步骤，下列有关说法不正确的是（ ）
A．液态空气是混合物
B．氮气先被蒸发出来，说明氮气沸点比氧气低
C．步骤②属于化学变化
D．得到的剩余液体大部分为液氧，颜色为淡蓝色
C
课堂练习
2. 如图是实验室用过氧化氢制取氧气的装置，下列说法正确的是（ ）
A．实验开始时一有气泡产生就将导气管伸入集气瓶口
B．排水法收集氧气，事先将集气瓶内装满水，盖上玻璃片，将集气瓶倒扣到水槽中
C．加药品时，先通过长颈漏斗加入过氧化氢，再用药匙把二氧化锰装入锥形瓶，塞紧橡皮塞
D．集气瓶口有大气泡冒出时，迅速将集气瓶正放在桌面上，再盖上玻璃片
B
课堂练习
3. 实验室用过氧化氢分解制取氧气时，往往加入二氧化锰，以下说法正确的是（ ）
A．如果不加入MnO2，过氧化氢就不会分解产生氧气
B．在过氧化氢分解反应中，MnO2加快了化学反应速率
C．加入MnO2后制取的氧气质量增大
D．MnO2只能做过氧化氢分解的催化剂
B
课堂练习
4. 下列有关催化剂的理解错误的是（ ）
A．同一物质可做多个化学反应的催化剂
B．对于同一化学反应，可以有几种不同的催化剂
C．催化剂能改变化学反应速率，也能增加或减少生成物的质量
D．催化剂在化学反应前后质量和化学性质没有改变
C
课堂练习
5. 下列反应属于分解反应的是（ ）
A．
B．
C．
D．
C
知识总结
谢谢您的观看
THANKS/ 让教学更有效 高效备课 | 化学学科
2.3 氧气的制备（第一课时）
1．在101.3kPa时，将液态空气升高温度，三种气体分离出的先后顺序是（　　）
气体 氮气(N2) 氩气(Ar) 氧气(O2)
沸点 ﹣196℃ ﹣186℃ ﹣183℃
A．N2、Ar、O2 B．O2、Ar、N2 C．N2、O2、Ar D．Ar、N2、O2
【答案】A
【解析】物质的沸点越低，越容易蒸发，氮气的沸点最低，先蒸发出来。氧气的沸点最高，最后蒸发出来。故三种气体分离出的先后顺序是：N2、Ar、O2。
故选：A。
2．（2024·上海静安·一模）如图关于工业上“分离液态空气法”制氧气，说法中错误的是（　　）
A．此方法制氧气的原料来源广泛 B．该分离过程是物理变化
C．说明液氧比液氮沸点高 D．该液体物质是纯净的氧气
【答案】D
【解析】A、该方法是利用分离液态空气获得氧气，空气来源广泛，说法正确；
B、该分离过程，只是利用液氮和液氧沸点的不同，将其分离，无新物质生成，属于物理变化，说法正确；
C、分离液态空气时，氮气先分离出来，说明液氧比液氮沸点高，说法正确；
D、该液体物质是由氧气、稀有气体等混合而成，属于混合物，说法错误。
故选：D。
3．铁酸镍在一定条件下既能促进二氧化碳分解又可重复使用，则铁酸镍在此反应中是（　　）
A．黏合剂 B．制冷剂 C．防腐剂 D．催化剂
【答案】D
【解析】由题意可知，铁酸镍促进了反应的发生，但反应前后的质量和化学性质都不变，符合催化剂的定义，属于催化剂。
故选：D。
4．下列有关氧气的制取、收集、验满的实验中错误的是（　　）
A．制取 B．收集
C．收集 D．验满
【答案】D
【解析】A、利用过氧化氢溶液制取氧气时不需加热，属于固-液常温型，可用此发生装置，故A不符合题意；
B、氧气密度比空气略大，可用向上排空气法收集，且导管伸入到集气瓶底部，故B不符合题意；
C、氧气不易溶于水，可用排水法收集，故B不符合题意；
D、氧气验满时应将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，则说明已经集满，不能伸入集气瓶中，故D符合题意。
故选：D。
5．（2024·江苏苏州·中考真题）某实验小组设计如图实验对过氧化氢分解进行探究。
下列相关说法不正确的是（　　）
A．对比实验甲和乙，探究H2O2浓度对H2O2分解速率的影响
B．对比实验乙和丁，探究MnO2对H2O2分解速率的影响
C．对比实验甲和丙，探究温度对H2O2分解速率的影响
D．对比实验甲、丙和丁，探究MnO2和温度对H2O2分解速率影响的程度
【答案】B
【解析】A、根据控制变量法，甲和乙的变量是过氧化氢的浓度，则对比实验甲和乙，探究H2O2浓度对H2O2分解速率的影响，故说法正确；
B、实验乙和丁的变量有浓度和二氧化锰，变量不唯一，则甲、乙不能探究MnO2对H2O2分解速率的影响，故说法错误；
C、甲和丙的变量是温度不同，丙的温度高，反应速率快，则对比实验甲和丙，探究温度对H2O2分解速率的影响，故说法正确；
D、根据C项的分析，对比甲和丙可以探究温度对H2O2分解速率的影响，对比实验甲、丁，变量是二氧化锰，则可以探究MnO2对H2O2分解速率的影响，故说法正确。
故选：B。
6．实验室用过氧化氢制氧气的实验中，应加入少量二氧化锰。下列说法中正确的是（　　）
A．二氧化锰是一种白色粉末状固体
B．二氧化锰在反应前后中的质量和化学性质都没有改变
C．能作过氧化氢分解的催化剂只有二氧化锰这一种物质
D．加入二氧化锰可以增加过氧化氢分解产生氧气的质量
【答案】B
【解析】A、二氧化锰是一种黑色粉末状固体，故选项说法错误；
B、过氧化氢制氧气的实验中，加入少量二氧化锰起催化作用，二氧化锰在反应前后中的质量和化学性质都没有改变，故选项说法正确；
C、其它的物质也可以作催化剂，如硫酸铜溶液、氧化铁也能作过氧化氢分解的催化剂，故选项说法错误；
D、催化剂只能改变化学反应速率，但对生成物质量无影响，使用催化剂不能增加生成物的量，加入二氧化锰不能增大过氧化氢分解的氧气的质量，故选项说法错误；
故选：B。
7．（2024·福建厦门·一模）按如图所示进行趣味实验，量筒涌出的柱状泡沫被形象地称为“大象牙膏”。实验中涉及相关内容正确的是（　　）
A．产生的泡沫可用于灭火 B．没有催化剂过氧化氢不会反应
C．反应前后催化剂的化学性质不同 D．实验中发生的反应涉及分解反应
【答案】D
【解析】A、过氧化氢催化分解生成水和氧气，产生的泡沫中含有氧气，氧气具有助燃性，不可用于灭火，说法错误；
B、催化剂是改变其它物质的反应速率，而本身化学性质和质量都不变的物质，故没有催化剂过氧化氢也会分解，说法错误；
C、催化剂是改变其它物质的反应速率，而本身化学性质和质量都不变的物质，故反应前后催化剂的化学性质相同，说法错误；
D、过氧化氢分解生成水和氧气，分解反应是由一种物质生成两种或两种以上物质的反应，实验中发生的反应涉及分解反应，说法正确；
故选：D。
8．工业制氧气有四种方法，分别是分离液态空气法、膜分离技术、分子筛制氧法(吸附法)和电解制氧法。如图是采用膜分离技术制取氧气的简易流程：
（1）膜分离技术制取氧气采用的是 (填“物理”或“化学”)变化。
（2）分离液态空气法制取氧气的原理是 。
（3）空气中，氮气和氧气的体积比约为 (填字母序号)。
A．5：1 B．1：5 C．4：1 D．1：4
（4）分子筛制氧法：分子筛是一种内部分布有均匀微小孔径的固体，可以把空气中的氧分子吸入孔穴而得到氮气，则分子直径N2 填“大于”或“小于”)O2。
【答案】（1）物理
（2）液氮和液氧的沸点不同
（3）C
（4）大于
【解析】（1）膜分离技术制取氧气，只是根据颗粒大小不同，将其分离，无新物质生成，属于物理变化；
（2）分离液态空气法制取氧气的原理是：利用液氮和液氧的沸点不同，将其分离，液氮沸点低，蒸发过程中，氮气先分离出来；
（3）氮气约占空气体积的78%，氧气约占空气体积的21%，故空气中氮气和氧气的体积比约为4:1。
故选C；
（4）分子筛是一种内部分布有均匀微小孔径的固体，可以把空气中的氧分子吸入孔穴而得到氮气，氧分子被吸入孔穴，而氮分子隔离在外，说明分子直径：N2大于O2。
9．下图是实验室制取氧气的部分装置，回答下列问题。
（1）实验室用过氧化氢溶液在二氧化锰催化作用下制取氧气，应选择的发生装置是 (填序号)。可以用C装置收集氧气的原因是 ，导管口要伸到瓶底的目的是 ，验满的方法是 。集满氧气后，集气瓶应 (填“正”或“倒”)放在桌面上。
（2）若用E装置收集一瓶氧气，当观察到 时，证明已经集满。
【答案】(1) B 氧气密度比空气略大 把瓶内的空气尽可能多的排出，收集较纯净的氧气 带火星的木条平放在集气瓶口，木条复燃，证明氧气已满 正
(2)大气泡从集气瓶口向外冒出
【解析】（1）过氧化氢在二氧化锰催化作用的条件下分解生成水和氧气，该反应为固液常温型，故选择B作为发生装置；
C装置是向上排空气法，适用于收集密度比空气大的气体，可以用C装置收集氧气的原因是氧气密度比空气略大；
为了使收集的氧气更纯净，导管口要伸到瓶底，可以把瓶内的空气尽可能多的排出；
利用氧气助燃的性质验证是否集满，将带火星的木条平放在集气瓶口，木条复燃，证明氧气已满；
收集密度比空气大的气体，集气瓶应正放，氧气的密度比空气大，故应正放；
（2）排水法收集氧气，当有大气泡从集气瓶口向外冒出，则瓶内氧气已经收集满。
10．某兴趣小组的同学设计实验探究红砖粉对过氧化氢溶液分解反应能否起催化作用：
、B试管中均盛等体积等浓度的过氧化氢溶液；
向A中加入1克红砖粉，分别将带火星的木条放置在A、B试管口，A管口木条复燃，B管口木条不复燃；
反应结束后，将A中混合物过滤、洗涤、烘干得到滤渣；
观察滤渣的颜色和状态；
称量滤渣的质量为1克；
将滤渣加入到B试管中，伸入带火星木条，木条复燃。
请回答：
（1）在探究过程中做的是 实验。
（2）通过实验你得出的结论是： 。
（3）设计实验的目的是： 。
（4）若省掉步骤能否达到实验目的？ 你的理由是 ；若省掉步骤能否到达实验目的？ 。你的理由是 。
【答案】（1）对比
（2）红砖粉能够加快过氧化氢的分解速率
（3）)验证红砖粉的化学性质没有改变
（4）能 不需要探究红砖粉的颜色、状态在化学反应前后是否改变 不能 不能验证红砖粉在化学反应前后的质量是否改变
【解析】（1）实验中A、B试管中均盛等体积等浓度的过氧化氢溶液，然后向A中加入1克红砖粉，但B中没有加入红砖粉，因此在探究过程中做的是对比实验。
（2）通过实验②可知，A管口木条复燃，B管口木条不复燃，说明加入1克红砖粉的过氧化氢分解速率加快，得出的结论是：红砖粉能够加快过氧化氢的分解速率。
（3）催化剂的质量和化学性质在化学反应前后保持不变，所以设计实验⑥的目的是：验证红砖粉的化学性质没有改变。
（4）催化剂的质量和化学性质在化学反应前后保持不变，与颜色、状态无关，所以省掉步骤④能达到实验目的，理由是：不需要探究红砖粉的颜色、状态在化学反应前后是否改变；
若省掉步骤⑤不能到达实验目的，理由是：不能验证出红砖粉在化学反应前后的质量是否改变。
1．（2024·上海·模拟预测）向如图所示的集气瓶中加入少量二氧化锰后，铁丝剧烈燃烧，关于该实验的说法正确的是（　　）
A．二氧化锰加快了水的分解 B．铁丝剧烈燃烧时，火星四射，生成黑色固体
C．铁丝燃烧的后的产物为氧化铁 D．过氧化氢溶液能防止集气瓶局部过热而破裂
【答案】BD
【解析】A、该实验中，过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，二氧化锰加快了过氧化氢的分解，不符合题意；
B、铁丝在氧气中剧烈燃烧、火星四射，生成黑色固体，放出大量的热，符合题意；
C、铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁，不是氧化铁，不符合题意；
D、铁丝在氧气中燃烧，放出大量的热，过氧化氢溶液能防止集气瓶局部过热而破裂，符合题意。
故选：BD。
2．“温控保鲜”和“气调保鲜”是两类食品保鲜技术。它们通过降低温度和改变气体成分，达到抑制储藏物细胞呼吸的目的。如图所示是工业上用膜分离技术实现“气调保鲜”的流程。
（1）冰箱中常用的是“气调保鲜”，在空气分离后，进入冰箱保鲜室内的气体是 （填“富氧空气”或“富氮空气”）。
（2）富氧空气中氧气和其他气体的体积比可能是___________（填字母）。
A．1：3 B．1：4 C．1：5 D．1：6
【答案】（1）富氮空气
（2）A
【解析】（1）在空气分离后，进入冰箱保鲜室内的气体是富氮空气，是因为富氮空气中氮气含量较高，氮气化学性质不活泼；故答案为：富氮空气；
（2）富氧空气中氧气和其他气体的体积比可能是1：3，是因为此时氧气含量=1÷（1+3）×100%=25%＞21%，即大于空气中的氧气含量，不可能是1：4、1：5、1：6，是因为它们中的氧气含量小于21%；故填A。
3．催化剂可显著提高反应效率，二氧化锰是常见的催化剂。
（1）实验室用H2O2溶液制取氧气，常用MnO2作催化剂，反应的文字表达式是 。
（2）FeCl3对 H2O2分解也有催化作用。为比较MnO2和FeCl3对H2O2分解快慢的不同影响，用装置进行实验：启动传感器，注入H2O2溶液。氧气体积分数随时间变化情况如下：
①初始时氧气的体积分数不为0，原因是 。
②使 H2O2分解较快的催化剂是 （填MnO2或FeCl3）。判断依据是 。
③用 5% H2O2溶液制取氧气，若采用如图所示装置进行实验，上述两种催化剂中较为合适的是 。
【答案】（1）过氧化氢水+氧气
（2）装置内含有空气，空气中氧气的体积分数为21% MnO2 因为二氧化锰作催化剂时，产生等量的氧气所需要的时间比FeCl3更短 氯化铁/FeCl3
【解析】（1）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，反应的文字表达式是过氧化氢水+氧气；
（2）①初始时氧气的体积分数不为0，原因是装置的空气中含有氧气，所以初始时氧气的体积分数不为0，故答案为：装置中含有空气，空气中氧气的体积分数为21%；
②根据比较MnO2和FeCl3对H2O2分快慢的曲线图可知，当氧气体积分数都达到32%时，选用MnO2作催化剂所用的时间为9s，选用FeCl3作催化剂所用的时间大于60s，所以使H2O2分解较快的催化剂是MnO2，原因是MnO2作催化剂时，产生等量氧气所需的时间比FeCl3更短，故答案为：MnO2，因为MnO2作催化剂时，产生等量氧气所需的时间比FeCl3更短；
③若采用如图所示装置进行实验，该装置为长颈漏斗，无法控制反应速率，因此需要采用反应较为平缓的催化剂，上述两种催化剂中较为合适的是FeCl3。
4．氧气是工业生产中不可或缺的原料，某小组以“制取简易制氧机”为主题开展项目式学习。
（1）工业上通过分离液态空气制取氧气属于 变化(填“物理”或“化学”)。
任务二：获得稳定的氧气来源
（2）若直接用过氧化氢溶液制取氧气，反应速率太快。为获得平稳的气流，下图所示发生装置能达到最佳效果的是(填字母序号)。
A． B． C． D．
任务三：研究过氧化氢分解的条件
（3）已知过氧化氢在常温下分解缓慢，加入二氧化锰或红砖粉后反应明显加快，若要证明二氧化锰或红砖粉是该反应的催化剂，还需要增加实验来验证它们在化学反应前后的质量和 是否改变。设计实验比较相同质量、相同颗粒大小的二氧化锰、红砖粉对过氧化氢分解产生的催化效果。写出你的设计方案 。
【答案】（1）物理
（2）C
（3）化学性质 分别取相同质量、相同颗粒大小的二氧化锰、红砖粉，放进相同体积、相同浓度的过氧化氢溶液中，测量相同时间内收集到的氧气体积
【解析】（1）工业上通过分离液态空气制取氧气是利用物质沸点不同进行分离物质的一个过程，没有生成新物质，属于物理变化；
（2）直接用过氧化氢溶液制取氧气，反应速率太快，为获得平稳的气流，需要使用分液漏斗控制过氧化氢溶液的滴加速率来控制反应的速率，故发生装置能达到最佳效果的是C；
（3）催化剂改变反应速率，本身质量和化学性质不变；故还需要增加实验来验证它们在化学反应前后的质量和化学性质是否改变。
设计实验比较相同质量、相同颗粒大小的二氧化锰、红砖粉对过氧化氢分解产生的催化效果。设计方案需要控制的变量为催化剂种类，其它条件要完全相同；故实验设计可以为：分别取相同质量、相同颗粒大小的二氧化锰、红砖粉，放进相同体积、相同浓度的过氧化氢溶液中，测量相同时间内收集到的氧气体积。
1．制取氧气有实验室制法和工业制法，请回答：
（1）氧气的实验室制法：实验室里，化学小组选用下图装置制取并收集氧气。
①写出仪器的名称：a ，b 。
②实验室里常用过氧化氢溶液与二氧化锰混合制取氧气，反应中二氧化锰的作用是 ，实验时对应的气体发生装置和收集装置是 （填标号）。
（2）氧气的工业制法：工业上制取氧气，有深冷法、变压吸附法两种。
Ⅰ.深冷法的原理是先将空气液化，再利用氮气和氧气沸点的差异进行分离。
已知：常压下，氧气的沸点是-183℃，氮气的沸点是-196℃。
①分离后，氧气和氮气的主要状态分别是 （填标号）。
选项气体 A B C
氧气 液态 液态 气态
氮气 液态 气态 液态
②制取得到的氧气可以用于 。
Ⅱ.变压吸附法的原理是利用分子筛吸附氮气和氧气能力的差异将二者分离。在吸附塔中，通过增压与减压的交替循环，可以使分子筛重复使用，部分过程的示意图如图所示。
③分子筛中发生的变化属于 （填“物理”或“化学”）变化。
④下列说法正确的是 （填序号）。
A 变压吸附法制取的氧气中不含有稀有气体
B 变压吸附法制取的氧气中含有水蒸气和二氧化碳
C 分子筛对氮气的吸附能力与吸附塔内气体压强有关
⑤分析下表数据，与深冷法相比，变压吸附法的优点是 （写1点）。
项目 变压吸附法 深冷法
最大产量（m3/h） 3200 20000
产品气含氧气量（%） 93~95 99.5~99.8
工作表压强（kPa） -70~40 460~750
温度（℃） 0~40 -109~190
生产1m3氧气耗电量（kW h） 0.40 0.5~0.65
【答案】（1）试管 长颈漏斗 催化作用（或催化、催化剂、加快反应速率等） BC（或BD）
（2）B 供给呼吸（或医疗急救、登山、潜水、宇航、支持燃烧等） 物理 C 生产条件容易达到（或所需温度较低、耗电量较少等合理答案）
【解析】（1）①由图可知，仪器a的名称是试管，故填试管；
仪器b的名称是长颈漏斗，故填长颈漏斗。
②过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下反应生成水和氧气，反应中二氧化锰作催化剂，起催化作用，能加快反应速率，故填催化作用（或催化、催化剂、加快反应速率等）；
用过氧化氢与二氧化锰制取氧气的反应是固体与液体在常温条件下反应，应选择固液常温发生装置，即B，氧气不易溶于水，且密度比空气的密度大，收集氧气可选择排水法或向上排空气法，即C或D，故填BC 或BD。
（2）①由图可知，氧气的沸点高于氮气的沸点，分离液态空气时，温度先达到氮气的沸点，即氮气先于氧气挥发出来，所以分离后氮气呈气态，氧气呈液态，故填B。
②氧气具有支持呼吸和助燃性等性质，所以制取得到的氧气可以用于供给呼吸、医疗急救、登山、潜水、宇航、支持燃烧等，故填供给呼吸（或医疗急救、登山、潜水、宇航、支持燃烧等）。
③该变化只是将氧分子与氮分子进行了分离，分子本身并没有发生变化，所以该变化属于物理变化，故填物理。
④A、由图可知，分子筛吸附氮气，氯化铝能除去水和二氧化碳，所以变压吸附法制取的氧气中含有稀有气体，选项错误；
B、由图可知，氯化铝能除去水和二氧化碳，变压吸附法制取的氧气中不含水蒸气和二氧化碳，选项错误；
C、由图可知，增压分离出氧气，减压分离出氮气，所以分子筛对氮气的吸附能力与吸附塔内气体压强有关，选项正确，故填C。
⑤由图可知，与深冷法相比，变压吸附法的优点有生产条件容易达到所需温度较低、耗电量较少等，即生产条件容易达到，故填生产条件容易达到（或所需温度较低、耗电量较少等）。
2．全球新冠疫情暴发，中国向世界各国提供了大量制氧机。
（1）【氧气的获得】工业上利用空气制取氮气和氧气的流程如下所示：
工业获取氧气的方法是利用氮气和氧气的 不同，将氮气和氧气分离开来。
【家用制氧机】利用空气制取氧气
【查阅资料】

①制氧机说明书部分内容：
名称：家用分子筛制氧机
制得气体成分：氧浓度≥90%（V/V），水分含量≤-43℃（露点法），二氧化碳含量≤100×10 -6（V/V），一氧化碳含量≤5×10 -6（V/V），无气味，固体物质含量≤1mg/m3。
②分子筛是一种人工合成的具有筛选分子作用的水合硅铝酸盐或天然沸石，有许多孔径均匀的孔道和排列整齐的孔穴，不同孔径的分子筛能把不同大小和形状的分子分开。
③根据资料卡，家用制氧机制取氧气的过程属于 （填“物理”或“化学”）变化，制得的气体属于 （填“纯净物”或“混合物”）。
④用制氧机收集几瓶氧气，小组同学完成了以下实验。
实验过程 实验现象 实验结论
方案一：将带火星的木条伸入盛有氧气的集气瓶中 观察到带火星的木条复燃 氧气具有氧化性，可燃物在氧气中燃烧更剧烈。
方案二：将打磨好的细铁丝绕成螺旋状，下端绑一根火柴，将火柴点燃，待火柴快燃尽时，由上往下缓慢伸入盛有氧气的集气瓶中。
【总结反思】
⑤实验结束后，小明发现他们小组完成方案二的实验后集气瓶底部炸裂了，请你分析可能的原因 。
（2）实验室常用双氧水和用二氧化锰作催化剂制取氧气。
【提出问题】
二氧化锰是催化剂，二氧化锰的用量对反应速率是否有影响？
【设计实验】
实验装置如图所示。

【实验记录】每次用 30mL5%的过氧化氢溶液，分别采用不同质量二氧化锰粉末做催化剂进行实验，测定相关数据记录于下表中：
过氧化氢体积（mL） 过氧化氢浓度 MnO2质量（g） 测量数据（mL）
I 30 5% 0.1
II 30 5% 0.2
III 30 5% 0.3
【分析】
①写出该反应的文字表达式 。
②本实验中，测定“待测数据”的装置（图中方框内）是 （填序号）。
③若第Ⅱ次实验比第Ⅲ次实验的“待测数据”更 （填“大”或“小”），说明催化剂的用量越多，反应越快。判断二氧化锰可作为该反应的催化剂的依据是：加快该反应的反应速率，且反应前后二氧化锰的 不改变。
④过氧化氢加热到 80℃才有较多氧气生成，加入二氧化锰作为催化剂立即生成氧气。采用等量过氧化氢溶液，（虚线表示加热分解制取氧气的曲线，实线表示利用催化剂制取氧气曲线），放出氧气的质量与反应时间的关系正确的是 。

【答案】（1）沸点 物理 混合物 铁丝剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色的固体 集气瓶底部没有预先放少量的水
（2） c 小 质量和化学性质 C
【解析】（1）①工业制氧利用的氮气和氧气的沸点不同进行分离，故填：沸点；
②家庭制氧机利用的是分子筛将不同孔径的微粒分开，过程中没有生成新物质，属于物理变化，故填：物理；
③制得的气体含有氧气、二氧化碳等气体，属于混合物，故填：混合物；
④铁丝在氧气中燃烧，现象是火星四射，生成黑色固体，故填：铁丝剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色的固体；
⑤集气瓶底部炸裂可能是生成的熔融物溅落瓶底导致的，故填：集气瓶底部没有预先放少量的水；
（2）①过氧化氢在二氧化锰的作用下会分解产生水和氧气，故填：；
②待测数据需要测量收集到气体的体积，c装置氧气进入会将水从导管中排入量筒，故填：c；
③第Ⅱ次实验的二氧化锰质量更小，结论是催化剂用量越多，反应越快，所以相同时间内收集到气体的体积比第Ⅲ次实验小，故填：小；
④催化剂的质量和化学性质不变，故填：质量和化学性质；
⑤使用催化剂会加快反应速率，但是不会改变生成氧气的量，C中虚线代表的的加热过氧化氢反应缓慢，符合实际情况，故填：C。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)/ 让教学更有效 高效备课 | 化学学科
2.3 氧气的制备（第一课时）
1．在101.3kPa时，将液态空气升高温度，三种气体分离出的先后顺序是（　　）
气体 氮气(N2) 氩气(Ar) 氧气(O2)
沸点 ﹣196℃ ﹣186℃ ﹣183℃
A．N2、Ar、O2 B．O2、Ar、N2 C．N2、O2、Ar D．Ar、N2、O2
2．（2024·上海静安·一模）如图关于工业上“分离液态空气法”制氧气，说法中错误的是（　　）
A．此方法制氧气的原料来源广泛 B．该分离过程是物理变化
C．说明液氧比液氮沸点高 D．该液体物质是纯净的氧气
3．铁酸镍在一定条件下既能促进二氧化碳分解又可重复使用，则铁酸镍在此反应中是（　　）
A．黏合剂 B．制冷剂 C．防腐剂 D．催化剂
4．下列有关氧气的制取、收集、验满的实验中错误的是（　　）
A．制取 B．收集
C．收集 D．验满
5．（2024·江苏苏州·中考真题）某实验小组设计如图实验对过氧化氢分解进行探究。
下列相关说法不正确的是（　　）
A．对比实验甲和乙，探究H2O2浓度对H2O2分解速率的影响
B．对比实验乙和丁，探究MnO2对H2O2分解速率的影响
C．对比实验甲和丙，探究温度对H2O2分解速率的影响
D．对比实验甲、丙和丁，探究MnO2和温度对H2O2分解速率影响的程度
6．实验室用过氧化氢制氧气的实验中，应加入少量二氧化锰。下列说法中正确的是（　　）
A．二氧化锰是一种白色粉末状固体
B．二氧化锰在反应前后中的质量和化学性质都没有改变
C．能作过氧化氢分解的催化剂只有二氧化锰这一种物质
D．加入二氧化锰可以增加过氧化氢分解产生氧气的质量
7．（2024·福建厦门·一模）按如图所示进行趣味实验，量筒涌出的柱状泡沫被形象地称为“大象牙膏”。实验中涉及相关内容正确的是（　　）
A．产生的泡沫可用于灭火 B．没有催化剂过氧化氢不会反应
C．反应前后催化剂的化学性质不同 D．实验中发生的反应涉及分解反应
8．工业制氧气有四种方法，分别是分离液态空气法、膜分离技术、分子筛制氧法(吸附法)和电解制氧法。如图是采用膜分离技术制取氧气的简易流程：
（1）膜分离技术制取氧气采用的是 (填“物理”或“化学”)变化。
（2）分离液态空气法制取氧气的原理是 。
（3）空气中，氮气和氧气的体积比约为 (填字母序号)。
A．5：1 B．1：5 C．4：1 D．1：4
（4）分子筛制氧法：分子筛是一种内部分布有均匀微小孔径的固体，可以把空气中的氧分子吸入孔穴而得到氮气，则分子直径N2 填“大于”或“小于”)O2。
9．下图是实验室制取氧气的部分装置，回答下列问题。
（1）实验室用过氧化氢溶液在二氧化锰催化作用下制取氧气，应选择的发生装置是 (填序号)。可以用C装置收集氧气的原因是 ，导管口要伸到瓶底的目的是 ，验满的方法是 。集满氧气后，集气瓶应 (填“正”或“倒”)放在桌面上。
（2）若用E装置收集一瓶氧气，当观察到 时，证明已经集满。
10．某兴趣小组的同学设计实验探究红砖粉对过氧化氢溶液分解反应能否起催化作用：
、B试管中均盛等体积等浓度的过氧化氢溶液；
向A中加入1克红砖粉，分别将带火星的木条放置在A、B试管口，A管口木条复燃，B管口木条不复燃；
反应结束后，将A中混合物过滤、洗涤、烘干得到滤渣；
观察滤渣的颜色和状态；
称量滤渣的质量为1克；
将滤渣加入到B试管中，伸入带火星木条，木条复燃。
请回答：
（1）在探究过程中做的是 实验。
（2）通过实验你得出的结论是： 。
（3）设计实验的目的是： 。
（4）若省掉步骤能否达到实验目的？ 你的理由是 ；若省掉步骤能否到达实验目的？ 。你的理由是 。
1．（2024·上海·模拟预测）向如图所示的集气瓶中加入少量二氧化锰后，铁丝剧烈燃烧，关于该实验的说法正确的是（　　）
A．二氧化锰加快了水的分解 B．铁丝剧烈燃烧时，火星四射，生成黑色固体
C．铁丝燃烧的后的产物为氧化铁 D．过氧化氢溶液能防止集气瓶局部过热而破裂
2．“温控保鲜”和“气调保鲜”是两类食品保鲜技术。它们通过降低温度和改变气体成分，达到抑制储藏物细胞呼吸的目的。如图所示是工业上用膜分离技术实现“气调保鲜”的流程。
（1）冰箱中常用的是“气调保鲜”，在空气分离后，进入冰箱保鲜室内的气体是 （填“富氧空气”或“富氮空气”）。
（2）富氧空气中氧气和其他气体的体积比可能是___________（填字母）。
A．1：3 B．1：4 C．1：5 D．1：6
3．催化剂可显著提高反应效率，二氧化锰是常见的催化剂。
（1）实验室用H2O2溶液制取氧气，常用MnO2作催化剂，反应的文字表达式是 。
（2）FeCl3对 H2O2分解也有催化作用。为比较MnO2和FeCl3对H2O2分解快慢的不同影响，用装置进行实验：启动传感器，注入H2O2溶液。氧气体积分数随时间变化情况如下：
①初始时氧气的体积分数不为0，原因是 。
②使 H2O2分解较快的催化剂是 （填MnO2或FeCl3）。判断依据是 。
③用 5% H2O2溶液制取氧气，若采用如图所示装置进行实验，上述两种催化剂中较为合适的是 。
4．氧气是工业生产中不可或缺的原料，某小组以“制取简易制氧机”为主题开展项目式学习。
（1）工业上通过分离液态空气制取氧气属于 变化(填“物理”或“化学”)。
任务二：获得稳定的氧气来源
（2）若直接用过氧化氢溶液制取氧气，反应速率太快。为获得平稳的气流，下图所示发生装置能达到最佳效果的是(填字母序号)。
A． B． C． D．
任务三：研究过氧化氢分解的条件
（3）已知过氧化氢在常温下分解缓慢，加入二氧化锰或红砖粉后反应明显加快，若要证明二氧化锰或红砖粉是该反应的催化剂，还需要增加实验来验证它们在化学反应前后的质量和 是否改变。设计实验比较相同质量、相同颗粒大小的二氧化锰、红砖粉对过氧化氢分解产生的催化效果。写出你的设计方案 。
1．制取氧气有实验室制法和工业制法，请回答：
（1）氧气的实验室制法：实验室里，化学小组选用下图装置制取并收集氧气。
①写出仪器的名称：a ，b 。
②实验室里常用过氧化氢溶液与二氧化锰混合制取氧气，反应中二氧化锰的作用是 ，实验时对应的气体发生装置和收集装置是 （填标号）。
（2）氧气的工业制法：工业上制取氧气，有深冷法、变压吸附法两种。
Ⅰ.深冷法的原理是先将空气液化，再利用氮气和氧气沸点的差异进行分离。
已知：常压下，氧气的沸点是-183℃，氮气的沸点是-196℃。
①分离后，氧气和氮气的主要状态分别是 （填标号）。
选项气体 A B C
氧气 液态 液态 气态
氮气 液态 气态 液态
②制取得到的氧气可以用于 。
Ⅱ.变压吸附法的原理是利用分子筛吸附氮气和氧气能力的差异将二者分离。在吸附塔中，通过增压与减压的交替循环，可以使分子筛重复使用，部分过程的示意图如图所示。
③分子筛中发生的变化属于 （填“物理”或“化学”）变化。
④下列说法正确的是 （填序号）。
A 变压吸附法制取的氧气中不含有稀有气体
B 变压吸附法制取的氧气中含有水蒸气和二氧化碳
C 分子筛对氮气的吸附能力与吸附塔内气体压强有关
⑤分析下表数据，与深冷法相比，变压吸附法的优点是 （写1点）。
项目 变压吸附法 深冷法
最大产量（m3/h） 3200 20000
产品气含氧气量（%） 93~95 99.5~99.8
工作表压强（kPa） -70~40 460~750
温度（℃） 0~40 -109~190
生产1m3氧气耗电量（kW h） 0.40 0.5~0.65
2．全球新冠疫情暴发，中国向世界各国提供了大量制氧机。
（1）【氧气的获得】工业上利用空气制取氮气和氧气的流程如下所示：
工业获取氧气的方法是利用氮气和氧气的 不同，将氮气和氧气分离开来。
【家用制氧机】利用空气制取氧气
【查阅资料】

①制氧机说明书部分内容：
名称：家用分子筛制氧机
制得气体成分：氧浓度≥90%（V/V），水分含量≤-43℃（露点法），二氧化碳含量≤100×10 -6（V/V），一氧化碳含量≤5×10 -6（V/V），无气味，固体物质含量≤1mg/m3。
②分子筛是一种人工合成的具有筛选分子作用的水合硅铝酸盐或天然沸石，有许多孔径均匀的孔道和排列整齐的孔穴，不同孔径的分子筛能把不同大小和形状的分子分开。
③根据资料卡，家用制氧机制取氧气的过程属于 （填“物理”或“化学”）变化，制得的气体属于 （填“纯净物”或“混合物”）。
④用制氧机收集几瓶氧气，小组同学完成了以下实验。
实验过程 实验现象 实验结论
方案一：将带火星的木条伸入盛有氧气的集气瓶中 观察到带火星的木条复燃 氧气具有氧化性，可燃物在氧气中燃烧更剧烈。
方案二：将打磨好的细铁丝绕成螺旋状，下端绑一根火柴，将火柴点燃，待火柴快燃尽时，由上往下缓慢伸入盛有氧气的集气瓶中。
【总结反思】
⑤实验结束后，小明发现他们小组完成方案二的实验后集气瓶底部炸裂了，请你分析可能的原因 。
（2）实验室常用双氧水和用二氧化锰作催化剂制取氧气。
【提出问题】
二氧化锰是催化剂，二氧化锰的用量对反应速率是否有影响？
【设计实验】
实验装置如图所示。

【实验记录】每次用 30mL5%的过氧化氢溶液，分别采用不同质量二氧化锰粉末做催化剂进行实验，测定相关数据记录于下表中：
过氧化氢体积（mL） 过氧化氢浓度 MnO2质量（g） 测量数据（mL）
I 30 5% 0.1
II 30 5% 0.2
III 30 5% 0.3
【分析】
①写出该反应的文字表达式 。
②本实验中，测定“待测数据”的装置（图中方框内）是 （填序号）。
③若第Ⅱ次实验比第Ⅲ次实验的“待测数据”更 （填“大”或“小”），说明催化剂的用量越多，反应越快。判断二氧化锰可作为该反应的催化剂的依据是：加快该反应的反应速率，且反应前后二氧化锰的 不改变。
④过氧化氢加热到80℃才有较多氧气生成，加入二氧化锰作为催化剂立即生成氧气。采用等量过氧化氢溶液，（虚线表示加热分解制取氧气的曲线，实线表示利用催化剂制取氧气曲线），放出氧气的质量与反应时间的关系正确的是 。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑