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课题3 制取氧气（第1课时）
一、知识目标
1. 了解氧气的工业制法，掌握利用液氧和液氮沸点不同分离液态空气的原理和过程。
1. 掌握实验室用高锰酸钾和分解过氧化氢制取氧气的实验原理、发生装置、收集装置、实验步骤、检验与验满方法。
1. 体会制取气体的一般思路和方法。
二、素养目标
1. 宏观辨识与微观探析：从宏观上认识氧气的制取方法，从微观角度理解工业制氧和实验室制氧的原理。
1. 证据推理与模型认知：通过对实验现象的观察和分析，推理得出氧气的性质和制取方法，建立制取气体的一般模型。
1. 科学探究与创新意识：通过设计和实施实验，培养科学探究能力和创新意识，学会选择合适的实验方法和装置。
一、学习重点
氧气的工业制法和实验室制法，包括实验原理、装置选择、实验步骤等。
二、学习难点
实验室制取氧气的实验操作和注意事项，以及对实验现象的分析和解释。
一、氧气的工业制法
1.方法：分离液态空气法
2.原理：利用液态氧和液态氮的沸点不同。
3.具体过程：在低温下加压，使空气液化，然后升温，液态氮的沸点比液态氧的沸点低，氮气先蒸发出来，剩下主要是液氧。
二、氧气的实验室制法
在实验室中，常采用高锰酸钾或过氧化氢分解等方法制氧气。
三、加热高锰酸钾制氧气
1．试剂：高锰酸钾（暗紫色固体）
2．原理：高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气
3．装置：
（1）发生装置：加热固体制气体（固体加热型装置）
（2）收集装置：
①排水法收集：依据氧气不易溶于水且不与水反应。
②向上排空气法收集：依据氧气的密度比空气略大。
4．主要实验步骤：
（1）查：组装仪器，检查装置的气密性；
（2）装：把药品装入试管内，平铺在试管底部，管口塞一小团棉花，用带导管的单孔橡皮塞塞紧试管口；
（3）定：用铁夹夹持试管，并固定在铁架台上；
（4）点：点燃酒精灯加热（记得先预热，防止试管受热不均破裂）；
（5）收：用排水法收集氧气；
（6）移：实验完毕，先把导气管从水槽中移出水面（防止水倒吸回热的试管，使试管炸裂）；
（7）熄：熄灭酒精灯。
可简记为：“茶庄定点收利息”（每个字代表一个步骤：①查②装③定④点⑤收⑥移⑦熄）。
四、过氧化氢分解制取氧气
1．药品：过氧化氢（H2O2）溶液和二氧化锰（MnO2）
过氧化氢溶液俗名 “双氧水”，是一种无色溶液，过氧化氢在常温下可以分解放出氧气；二氧化锰是一种黑色粉末。
2．原理：过氧化氢水+氧气
3．实验装置：
发生装置：固液不加热型装置（固体与液体反应类型，不需加热）
收集装置：排水法、向上排空气法
4．实验步骤
（1）检查装置的气密性。
（2）向锥形瓶中加入二氧化锰固体。
（3）塞好带有分液漏斗(或长颈漏斗)和导管的双孔橡胶塞。
（4）向分液漏斗(或长颈漏斗)中加入过氧化氢溶液。
（5）用排水法(或向上排空气法)收集气体。
5．验满方法
（1）用排水法收集：当观察到集气瓶中的水排完，集气瓶口有大量气泡冒出时，证明已收集满。
（2）用向上排空气法收集：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明已收集满。
6．放置方法：正放在桌子上，并盖上毛玻璃片。
一、氧气的工业制法
活动一：氧气工业制法的原理和过程
问题探究：工业上制取氧气为什么可以利用液氧和液氮沸点不同来分离液态空气？这种方法有什么优点和局限性？
问题思考：工业制氧气采用分离液态空气法，这个过程是物理变化还是化学变化？为什么？
归纳总结：请归纳氧气工业制法的原理、过程和特点。
活动二：典例精讲
典例1：工业制氧气采用分离液态空气法，先将空气液化，然后逐渐升温，关于这个过程的描述不正确的是（ ）
A．属于化学变化
B．利用了物质的沸点不同
C．分离出氮气，再分离出氧气
D．分离得到的氧气装入蓝色钢瓶中储存
典例2.工业制取氧气主要有下列步骤。下列关于实验的说法正确的是（ ）
A．工业制氧气属于化学变化
B．从步骤②可以得出氮气的沸点比氧气的沸点高
C．步骤②剩余液体为淡蓝色
D．储存在蓝色钢瓶里的“工业液氧”是纯净物
典例3．工业制氧气有分离液态空气法、膜分离技术、分子筛制氧法（吸附法）等。如图是采用膜分离技术制取氧气的简易流程，该过程根据颗粒大小不同实现氧气制取。下列说法错误的是
A．空气预处理一般为空气除尘、除水蒸气等
B．膜分离技术制取氧气采用的是物理变化
C．分离液态空气法制取氧气的原理是空气各成分的沸点不同
D．氧气能通过膜上的微孔而氮气不能，说明氧气分子的直径更大
二、氧气的实验室制法
活动一：加热高锰酸钾制氧气
问题思考：用高锰酸钾制取氧气时，为什么试管口要略向下倾斜？
问题思考：用排水法收集氧气时，为什么要等气泡连续均匀放出时再开始收集？
归纳总结：总结用高锰酸钾制氧气的试剂、原理、发生装置、收集装置、实验步骤以及注意事项。
活动二：分解过氧化氢制氧气
问题思考：在过氧化氢分解制氧气的反应中，二氧化锰起什么作用？它的质量和化学性质在反应前后有什么变化？
归纳总结：归纳用过氧化氢制取氧气的试剂、原理、发生装置、收集装置、实验步骤以及注意事项。
活动三：典例精讲
典例1．用高锰酸钾制氧气的操作过程，错误的是
A．检查气密性 B．制取气体
C．收集气体 D．检查气体
A．A B．B C．C D．D
典例2．下列有关实验室制取氧气的说法正确的是
A．检查装置气密性时，先用手捂住试管，再将导管伸入水中
B．加热后导管口有气泡连续均匀逸出时，开始收集
C．高锰酸钾加热制取氧气，实验结束先熄灭酒精灯
D．用排水法收集氧气，验满时用带火星的木条放在瓶口
典例3.下列关于氧气的制取、收集、验满、性质实验操作正确的是
A．制取 B．收集
C．验满 D．性质
典例4.从安全、环保、节能、简便等方面考虑，实验室制取氧气的最佳方法是()
A．用高锰酸钾制氧气
B．氧化汞加热分解
C．分离液态空气
D．过氧化氢催化分解
一、工业制氧气
导图记忆：
【特别提醒】分离液态空气制取氧气利用的是氮气和氧气的沸点不同，故为物理变化
二、氧气的实验室制法
在实验室中，常采用 或 分解等方法制氧气。
【知识拓展】实验室制氧气选择药品和反应时需考虑的因素：
1.制氧气的原料须是含氧的物质；
2.利用比较简单的实验条件就能较快得到氧气；
3.生成的气体成分单一，便于收集 。
（1）加热高锰酸钾制氧气
【注意事项】
·药品要平铺在试管底部，均匀受热。
·管口要塞上一团棉花。
·试管内导管刚伸出橡胶塞。
·加热时，应先预热，再用外焰集中加热盛放药品的部位，防止试管受热不均而破裂。
·加热开始所产生的气泡不宜收集，当气泡连续、均匀放出时，再把导管口伸入集气瓶内收集氧气。
·收集完毕后，先将移出导管，再熄灭酒精灯，是为了防止水倒吸入试管使试管破裂 。
（2）分解过氧化氢制氧气
【知识拓展】
固液不加热型不同装置的优点：
（1）装置A简单，所用仪器少
（2）装置B方便添加液体药品
A B C
（3）装置C可以控制液体药品的滴加速度，从而产生平稳的气流；其中分液漏斗可以用注射器代替。
1.工业制氧气采用分离液体空气法，先将空气液化，然后逐渐升温，关于这个过程的描述不正确的是（ ）
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
2. 工业上制取氧气的原理如图1所示，部分物质的沸点如图2。下列有关说法正确的是( )
A. 操作①中控制温度在 -183°C之上
B. 液态物质为液态氧气
C. 蓝色钢瓶中气体能用作燃料
D. 工业制氧气过程为物理变化
3. 如图所示为实验室用高锰酸钾制取氧气，其中有关试管的操作正确的是( )
A. 加入高锰酸钾
B. 连接橡胶塞和试管
C. 加热高锰酸钾
D. 洗涤试管
4. 高锰酸钾制取氧气的实验如图，下列操作符合安全规范的是( )
A. 连接仪器——将试管抵住实验台，用力塞紧胶塞
B. 加热试管——先预热，再对准试剂所在部位加热
C. 结束实验——熄灭酒精灯后，将导管移出水面
D. 整理复位——加热后的试管，立即用冷水清洗
【答案】B
5. 如图是氧气的实验室制备、收集、验满、检验操作，错误的是( )
A. 氧气的制备
B. 收集氧气
C. 氧气验满
D. 氧气的检验
6. 实验室常用下图A、B所示的装置作发生装置制取氧气，小金又设计了下图C、D所示的装置用于制取氧气，下列相关叙述合理的是( )
A. A中试管口要略向下倾斜，是为了防止高锰酸钾受热分解产生的水冷凝后倒流
B. B中用过氧化氢分解制取氧气时，需定期向圆底烧瓶中添加二氧化锰粉末
C. 关闭C中弹簧夹a，并向上拉注射器的活塞，松开手后，若活塞下落到原位置，则装置气密性良好
D. 利用D装置，选用二氧化锰粉末与过氧化氢溶液制氧气，可控制反应的发生与停止
考点1 氧气的工业制法
1.工业制取氧气主要有下列步骤。下列关于实验的说法正确的是
A．工业制氧气属于化学变化 B．从步骤②可以得出氮气的沸点比氧气的沸点高
C．步骤②剩余液体为淡蓝色 D．储存在蓝色钢瓶里的“工业液氧”是纯净物
2．空气可用于工业上制取氧气，其流程如图：
(1)工业上制氧气的方法发生了 变化。(填“物理”或“化学”)
(2)①所采取的方法是 (填“升温”或“降温”)。
(3)液态空气分离过程中 先被分离出来。
(4)氮气可用于保存容易变质的食物，是利用氮气的 不活泼。
(5)贮存在蓝色钢瓶中的氧气的用途是 。
a．气体肥料 b．医疗急救 c．气割气焊 d．炼钢
3．空气是一种宝贵的资源，空气中的各种成分广泛应用于各个领域。如图是以空气和其他必要的原料合成氮肥的工业流程。请按要求回答下列问题。
(1)步骤①中发生的是 变化(填“物理”或“化学”)。
(2)空气中体积分数最大的气体是 (填化学符号)。
(3)分离液态空气制得的储存在蓝色钢瓶里的“工业液氧”是 (填“纯净物”或“混合物”)。
(4)写出步骤②中合成氨气的文字表达式 ，该反应属于 反应(填基本反应类型)。
考点2 加热高锰酸钾制氧气
1．用高锰酸钾制氧气的操作过程，错误的是
A．检查气密性 B．制取气体
C．收集气体 D．检查气体
A．A B．B C．C D．D
2．实验室用高锰酸钾制取氧气时，下列做法错误的是
A．在试管口放一团棉花，防止粉末状物质进入导管
B．导管口开始有气泡放出时不要立即收集，以免收集到的气体不纯
C．用高锰酸钾制取所需氧气后，要先熄灭酒精灯，然后再把导管移出水面，防止水槽中的水沿导管倒吸，使试管骤冷破裂
D．将收集满氧气的集气瓶正放在桌面上
3．实验室加热高锰酸钾制取氧气的部分操作如图所示，其中正确的是
A．连接实验仪器 B．检查装置气密性
C．装入高锰酸钾 D．点燃酒精灯
4．实验室用高锰酸钾制取氧气的实验中，不需要使用的一组仪器是
A．大试管、铁架台
B．酒精灯、水槽
C．集气瓶、导管
D．烧杯、玻璃棒
考点3 分解过氧化氢制氧气
1．“实验室用H2O2、MnO2制取O2”涉及的实验装置及操作不正确的是
A．装入MnO2 B．制备O2
C．干燥O2 D．收集O2
A．A B．B C．C D．D
2．以下是“分解过氧化氢制取氧气”的部分实验操作，其中正确的是
A．连接装置 B．装入药品
C．倾倒溶液 D．收集验满
3．用一定量的过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气，下列分析不正确的是
A．用装置甲制取氧气时，长颈漏斗的末端应伸到液面以下
B．乙实验中A处带火星木条不复燃，C处带火星木条复燃
C．乙实验不能证明二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂
D．丙为该实验的图像
4．利用过氧化氢催化分解制备氧气，其中不正确的
A． 制备氧气 B． 收集氧气
C． 检验氧气 D． 干燥氧气
5．实验室用的过氧化氢溶液和二氧化锰制氧气，并进行铁丝燃烧实验。下列实验操作不规范的是
A．检查气密性 B．取用液体
C．收集氧气 D．铁丝燃烧
答案和解析
一、知识目标
1. 了解氧气的工业制法，掌握利用液氧和液氮沸点不同分离液态空气的原理和过程。
1. 掌握实验室用高锰酸钾和分解过氧化氢制取氧气的实验原理、发生装置、收集装置、实验步骤、检验与验满方法。
1. 体会制取气体的一般思路和方法。
二、素养目标
1. 宏观辨识与微观探析：从宏观上认识氧气的制取方法，从微观角度理解工业制氧和实验室制氧的原理。
1. 证据推理与模型认知：通过对实验现象的观察和分析，推理得出氧气的性质和制取方法，建立制取气体的一般模型。
1. 科学探究与创新意识：通过设计和实施实验，培养科学探究能力和创新意识，学会选择合适的实验方法和装置。
一、学习重点
氧气的工业制法和实验室制法，包括实验原理、装置选择、实验步骤等。
二、学习难点
实验室制取氧气的实验操作和注意事项，以及对实验现象的分析和解释。
一、氧气的工业制法
1.方法：分离液态空气法
2.原理：利用液态氧和液态氮的沸点不同。
3.具体过程：在低温下加压，使空气液化，然后升温，液态氮的沸点比液态氧的沸点低，氮气先蒸发出来，剩下主要是液氧。
二、氧气的实验室制法
在实验室中，常采用高锰酸钾或过氧化氢分解等方法制氧气。
三、加热高锰酸钾制氧气
1．试剂：高锰酸钾（暗紫色固体）
2．原理：高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气
3．装置：
（1）发生装置：加热固体制气体（固体加热型装置）
（2）收集装置：
①排水法收集：依据氧气不易溶于水且不与水反应。
②向上排空气法收集：依据氧气的密度比空气略大。
4．主要实验步骤：
（1）查：组装仪器，检查装置的气密性；
（2）装：把药品装入试管内，平铺在试管底部，管口塞一小团棉花，用带导管的单孔橡皮塞塞紧试管口；
（3）定：用铁夹夹持试管，并固定在铁架台上；
（4）点：点燃酒精灯加热（记得先预热，防止试管受热不均破裂）；
（5）收：用排水法收集氧气；
（6）移：实验完毕，先把导气管从水槽中移出水面（防止水倒吸回热的试管，使试管炸裂）；
（7）熄：熄灭酒精灯。
可简记为：“茶庄定点收利息”（每个字代表一个步骤：①查②装③定④点⑤收⑥移⑦熄）。
四、过氧化氢分解制取氧气
1．药品：过氧化氢（H2O2）溶液和二氧化锰（MnO2）
过氧化氢溶液俗名 “双氧水”，是一种无色溶液，过氧化氢在常温下可以分解放出氧气；二氧化锰是一种黑色粉末。
2．原理：过氧化氢水+氧气
3．实验装置：
发生装置：固液不加热型装置（固体与液体反应类型，不需加热）
收集装置：排水法、向上排空气法
4．实验步骤
（1）检查装置的气密性。
（2）向锥形瓶中加入二氧化锰固体。
（3）塞好带有分液漏斗(或长颈漏斗)和导管的双孔橡胶塞。
（4）向分液漏斗(或长颈漏斗)中加入过氧化氢溶液。
（5）用排水法(或向上排空气法)收集气体。
5．验满方法
（1）用排水法收集：当观察到集气瓶中的水排完，集气瓶口有大量气泡冒出时，证明已收集满。
（2）用向上排空气法收集：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明已收集满。
6．放置方法：正放在桌子上，并盖上毛玻璃片。
一、氧气的工业制法
活动一：氧气工业制法的原理和过程
问题探究：工业上制取氧气为什么可以利用液氧和液氮沸点不同来分离液态空气？这种方法有什么优点和局限性？
答案：空气中主要成分是氮气和氧气，液氮的沸点是，液氧的沸点是，二者沸点不同。当将空气液化后，通过控制温度，使沸点较低的液氮先蒸发出来，剩下的主要就是液氧，从而实现氧气和氮气的分离。优点是原料来源广泛（空气）、成本低、可大量生产；局限性是设备要求高，需要低温、高压条件，且制取的氧气纯度不是极高。
问题思考：工业制氧气采用分离液态空气法，这个过程是物理变化还是化学变化？为什么？
答案：工业制氧气采用分离液态空气法是物理变化。因为在这个过程中，只是利用液氧和液氮的沸点不同，将空气液化后通过控制温度使氮气和氧气分离，没有生成新的物质，只是物质的状态发生了改变，所以属于物理变化。
归纳总结：请归纳氧气工业制法的原理、过程和特点。
答案：①原理：利用液氧和液氮沸点不同分离液态空气，这是一个物理变化过程。
②过程：空气先经过低温加压变成液态空气，然后控制温度在到之间，利用各成分沸点不同进行分离，先分离出沸点较低的氮气，剩余的主要就是液态氧气。
③特点：可以大规模生产氧气，但需要特定的设备和条件，且生产过程中需要消耗一定的能量。
活动二：典例精讲
典例1：工业制氧气采用分离液态空气法，先将空气液化，然后逐渐升温，关于这个过程的描述不正确的是（ ）
A．属于化学变化
B．利用了物质的沸点不同
C．分离出氮气，再分离出氧气
D．分离得到的氧气装入蓝色钢瓶中储存
【学生回答】A
【解析】分离液态空气制取氧气的过程中没有新物质生成，属于物理变化，A选项错误；该方法是利用空气中各成分的沸点不同进行分离的，B选项正确；氮气的沸点比氧气低，所以先分离出氮气，再分离出氧气，C选项正确；分离得到的氧气通常装入蓝色钢瓶中储存，D选项正确。
典例2.工业制取氧气主要有下列步骤。下列关于实验的说法正确的是（ ）
A．工业制氧气属于化学变化
B．从步骤②可以得出氮气的沸点比氧气的沸点高
C．步骤②剩余液体为淡蓝色
D．储存在蓝色钢瓶里的“工业液氧”是纯净物
【学生回答】C
【解析】工业制氧气是利用空气中各成分沸点不同进行分离，属于物理变化，A选项错误；氮气沸点低先分离出来，说明氮气的沸点比氧气低，B选项错误；步骤②剩余液体主要是液氧，液氧是淡蓝色的，C选项正确；储存在蓝色钢瓶里的“工业液氧”中还含有少量其他气体，属于混合物，D选项错误。
典例3．工业制氧气有分离液态空气法、膜分离技术、分子筛制氧法（吸附法）等。如图是采用膜分离技术制取氧气的简易流程，该过程根据颗粒大小不同实现氧气制取。下列说法错误的是
A．空气预处理一般为空气除尘、除水蒸气等
B．膜分离技术制取氧气采用的是物理变化
C．分离液态空气法制取氧气的原理是空气各成分的沸点不同
D．氧气能通过膜上的微孔而氮气不能，说明氧气分子的直径更大
【学生回答】D
【详解】A、空气预处理一般为空气除尘、除水蒸气等操作，故A选项不符合题意；
B、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，故B选项不符合题意；
C、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，故C选项不符合题意；
D、氧气能通过膜上的微孔而氮气不能，说明分子直径氮气大于氧气，故D选项符合题意。
故选D。
二、氧气的实验室制法
活动一：加热高锰酸钾制氧气
问题思考：用高锰酸钾制取氧气时，为什么试管口要略向下倾斜？
答案：用高锰酸钾制取氧气时，试管口略向下倾斜是为了防止冷凝水回流到热的试管底部，使试管因骤冷而炸裂。在加热过程中，高锰酸钾分解可能会产生水蒸气，水蒸气在试管口遇冷会凝结成水滴，如果试管口不向下倾斜，水滴就会回流到试管底部，导致试管炸裂。
问题思考：用排水法收集氧气时，为什么要等气泡连续均匀放出时再开始收集？
答案：刚开始加热时，试管内的空气会受热膨胀从导管口排出，此时排出的气泡中主要是空气。如果不等气泡连续均匀放出就开始收集，收集到的氧气中会混有空气，导致氧气不纯。当气泡连续均匀放出时，说明试管内的空气已经排尽，此时收集到的氧气才比较纯净。
归纳总结：总结用高锰酸钾制氧气的试剂、原理、发生装置、收集装置、实验步骤以及注意事项。
答案：①试剂：高锰酸钾（暗紫色固体）。
②原理：高锰酸钾在加热的条件下分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，文字表达式高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气
③发生装置：固体加热装置。注意事项：药品要平铺在试管底部，用外焰加热，试管口略向下倾斜，试管口放一团棉花，防止加热时试管内固体粉末进入导管。
④收集装置：排水法：收集到的气体较纯净但不干燥，因为氧气不易溶于水。
向上排空气法：收集到的气体较干燥但不纯净，因为氧气密度比空气大。
实验步骤：“查、装、定、点、收、离、熄”，谐音记忆“茶庄定点收利息”。
查：连接仪器，检查装置气密性。
装：试剂装入试管，使之平铺在试管的底部，管口塞一小团棉花。
定：用铁夹夹持试管，并固定在铁架台上。
点：点燃酒精灯加热（须预热）。
收：排水收集氧气（等气泡连续均匀放出时再开始收集）。
离：实验完毕，先把导管撤离水面。
熄：熄灭酒精灯，停止加热，冷却后拆除装置。
活动二：分解过氧化氢制氧气
问题思考：在过氧化氢分解制氧气的反应中，二氧化锰起什么作用？它的质量和化学性质在反应前后有什么变化？
答案：在过氧化氢分解制氧气的反应中，二氧化锰起催化作用。催化剂是指在化学反应中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。所以二氧化锰在过氧化氢分解反应中能加快反应速率，但它的质量和化学性质在反应前后不变。
归纳总结：归纳用过氧化氢制取氧气的试剂、原理、发生装置、收集装置、实验步骤以及注意事项。
答案：①试剂：过氧化氢（无色液体）和二氧化锰（黑色粉末）。
②原理：过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，文字表达式为：过氧化氢水+氧气
③发生装置：固液常温型装置。注意事项：长颈漏斗下端要伸到液面以下，防止生成的气体从长颈漏斗逸出。
④收集装置：同用高锰酸钾制氧气的收集装置，可选择排水法或向上排空气法。
⑤实验步骤：
查：连接仪器，检查装置气密性。检查方法是用止水夹夹住胶管，往长颈漏斗中注水，长颈漏斗下端能保持一段稳定的水柱，说明气密性良好。
装：装入药品（二氧化锰）。
定：固定装置。
倒：倒入过氧化氢溶液。
收：排水法或向上排空气法收集。
活动三：典例精讲
典例1．用高锰酸钾制氧气的操作过程，错误的是
A．检查气密性 B．制取气体
C．收集气体 D．检查气体
A．A B．B C．C D．D
【学生回答】B
【详解】A、检查装置气密性时，用手紧握试管，若导管口产生气泡，且松开手后导管口上升一段稳定的液柱，说明装置气密性良好，操作正确；
B、用高锰酸钾酸钾制取氧气时，为防止加热时试管内固体粉末进入导管，试管口应放一团棉花，图中缺少棉花，操作错误；
C、氧气不易溶于水且不与水反应，可用排水法收集，操作正确；
D、氧气具有助燃性，检验氧气可将带火星的木条伸入集气瓶中，若木条复燃，说明是氧气，操作正确。
故选B。
典例2．下列有关实验室制取氧气的说法正确的是
A．检查装置气密性时，先用手捂住试管，再将导管伸入水中
B．加热后导管口有气泡连续均匀逸出时，开始收集
C．高锰酸钾加热制取氧气，实验结束先熄灭酒精灯
D．用排水法收集氧气，验满时用带火星的木条放在瓶口
【学生回答】B
【详解】A、检查气密性时应先将导管伸入水中，再用手捂住试管。若顺序相反，可能导致空气膨胀不明显，无法准确判断气密性。选项错误；
B、导管口有连续均匀气泡冒出时才能收集，刚开始的气泡中含有原装置中的空气，若立即收集会导致氧气不纯，选项正确；
C、实验结束应先从水槽移出导管，再熄灭酒精灯，防止冷凝水倒流炸裂试管，选项错误；
D、排水法收集氧气不需要验满（观察集气瓶口有大气泡冒出即表示收集满）。带火星木条验满适用于向上排空气法。选项错误；
故选B。
典例3.下列关于氧气的制取、收集、验满、性质实验操作正确的是
A．制取 B．收集
C．验满 D．性质
【学生回答】B
【详解】A、用固体加热制取氧气，试管口略向下倾斜，防止冷凝水回流使试管炸裂，操作错误。
B、向上排空气法收集氧气时，导管应伸到集气瓶底部，这样才能将瓶内空气排尽，操作正确。
C、氧气验满应将带火星木条放在集气瓶口，若木条复燃则满，不能伸入瓶内，操作错误。
D、铁丝在氧气中燃烧，集气瓶底部应放少量水或细沙，防止高温生成物溅落炸裂瓶底，操作错误。
故选B。
典例4.从安全、环保、节能、简便等方面考虑，实验室制取氧气的最佳方法是()
A．用高锰酸钾制氧气
B．氧化汞加热分解
C．分离液态空气
D．过氧化氢催化分解
【学生回答】D
【解析】用高锰酸钾制氧气需要加热，消耗能源，操作相对复杂，A选项不符合要求；氧化汞加热分解会产生有毒的汞，不环保，B选项不符合要求；分离液态空气是工业制氧方法，不适合实验室制取，C选项不符合要求；过氧化氢催化分解不需要加热，操作简便，产物是水和氧气，安全环保，D选项符合要求。
5.下列关于实验操作的“先后”描述错误的是( )
A.过氧化氢制氧气时，先检查装置气密性，后向锥形瓶中加入药品
B.红磷测定空气中氧气含量时，先将集气瓶冷却到室温，后打开弹簧夹
C.高锰酸钾制氧气收集完气体时，先熄灭酒精灯，后将导管移出水面
D.给物质加热时，先使试管均匀受热，后对准药品部位加热
一、工业制氧气
导图记忆：
【特别提醒】分离液态空气制取氧气利用的是氮气和氧气的沸点不同，故为物理变化
二、氧气的实验室制法
在实验室中，常采用高锰酸钾或过氧化氢分解等方法制氧气。
【知识拓展】实验室制氧气选择药品和反应时需考虑的因素：
1.制氧气的原料须是含氧的物质；
2.利用比较简单的实验条件就能较快得到氧气；
3.生成的气体成分单一，便于收集 。
（1）加热高锰酸钾制氧气
【注意事项】
·药品要平铺在试管底部，均匀受热。
·管口要塞上一团棉花。
·试管内导管刚伸出橡胶塞。
·加热时，应先预热，再用外焰集中加热盛放药品的部位，防止试管受热不均而破裂。
·加热开始所产生的气泡不宜收集，当气泡连续、均匀放出时，再把导管口伸入集气瓶内收集氧气。
·收集完毕后，先将移出导管，再熄灭酒精灯，是为了防止水倒吸入试管使试管破裂 。
（2）分解过氧化氢制氧气
【知识拓展】
固液不加热型不同装置的优点：
（1）装置A简单，所用仪器少
（2）装置B方便添加液体药品
A B C
（3）装置C可以控制液体药品的滴加速度，从而产生平稳的气流；其中分液漏斗可以用注射器代替。
1.工业制氧气采用分离液体空气法，先将空气液化，然后逐渐升温，关于这个过程的描述不正确的是（ ）
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
【答案】D
【解析】工业制氧气采用分离液态空气法，是利用液氧和液氮的沸点不同，将空气液化后逐渐升温，先分离出沸点低的氮气，再分离出氧气，该过程没有生成新物质，属于物理变化。所以A、B、C选项描述正确，D选项描述错误，答案选D。
2. 工业上制取氧气的原理如图1所示，部分物质的沸点如图2。下列有关说法正确的是( )
A. 操作①中控制温度在 -183°C之上
B. 液态物质为液态氧气
C. 蓝色钢瓶中气体能用作燃料
D. 工业制氧气过程为物理变化
【答案】D
【解析】A. 操作①是分离液态空气，先分离出氮气，氮气沸点是 -196°C，所以操作①中控制温度应在 -196°C 到 -183°C 之间，A选项错误；B. 液态物质是分离出氮气后剩余的主要是液态氧气，但还含有其他杂质，不是纯净的液态氧气，B选项错误；C. 蓝色钢瓶中气体是氧气，氧气具有助燃性，不能用作燃料，C选项错误；D. 工业制氧气是利用各成分沸点不同进行分离，没有新物质生成，属于物理变化，D选项正确。答案选D。
3. 如图所示为实验室用高锰酸钾制取氧气，其中有关试管的操作正确的是( )
A. 加入高锰酸钾
B. 连接橡胶塞和试管
C. 加热高锰酸钾
D. 洗涤试管
【答案】C
【解析】A. 向试管中加入固体药品时，应将试管横放，用钥匙或纸槽将药品送到试管底部，再慢慢竖起试管，A选项操作错误；B. 连接橡胶塞和试管时，应将橡胶塞旋转着慢慢塞进试管口，不能将试管抵住实验台用力塞，以免压破试管，B选项操作错误；C. 加热高锰酸钾时，先预热，再用外焰对准药品部位加热，C选项操作正确；D. 加热后的试管不能立即用冷水清洗，否则试管会因骤冷而炸裂，D选项操作错误。答案选C。
4. 高锰酸钾制取氧气的实验如图，下列操作符合安全规范的是( )
A. 连接仪器——将试管抵住实验台，用力塞紧胶塞
B. 加热试管——先预热，再对准试剂所在部位加热
C. 结束实验——熄灭酒精灯后，将导管移出水面
D. 整理复位——加热后的试管，立即用冷水清洗
【答案】B
【解析】A. 连接仪器时，不能将试管抵住实验台用力塞紧胶塞，这样容易压破试管，A选项不符合安全规范；B. 加热试管时，先预热使试管均匀受热，再对准试剂所在部位加热，防止试管因受热不均匀而炸裂，B选项符合安全规范；C. 结束实验时，应先将导管移出水面，再熄灭酒精灯，防止水槽中的水倒吸入试管，使试管因骤冷而炸裂，C选项不符合安全规范；D. 加热后的试管不能立即用冷水清洗，否则试管会因骤冷而炸裂，D选项不符合安全规范。答案选B。
5. 如图是氧气的实验室制备、收集、验满、检验操作，错误的是( )
A. 氧气的制备
B. 收集氧气
C. 氧气验满
D. 氧气的检验
【答案】D
【解析】A. 用高锰酸钾制取氧气，试管口略向下倾斜，试管口放一团棉花，用酒精灯加热，装置正确，A选项操作正确；B. 氧气不易溶于水，可用排水法收集，导管口伸到集气瓶口，B选项操作正确；C. 用向上排空气法收集氧气，验满时用带火星的木条伸到集气瓶口，木条复燃则证明氧气已满，C选项操作正确；D. 检验氧气时，应将带火星的木条伸入集气瓶中，木条复燃则证明是氧气，而不是放在瓶口，D选项操作错误。答案选D。
6. 实验室常用下图A、B所示的装置作发生装置制取氧气，小金又设计了下图C、D所示的装置用于制取氧气，下列相关叙述合理的是( )
A. A中试管口要略向下倾斜，是为了防止高锰酸钾受热分解产生的水冷凝后倒流
B. B中用过氧化氢分解制取氧气时，需定期向圆底烧瓶中添加二氧化锰粉末
C. 关闭C中弹簧夹a，并向上拉注射器的活塞，松开手后，若活塞下落到原位置，则装置气密性良好
D. 利用D装置，选用二氧化锰粉末与过氧化氢溶液制氧气，可控制反应的发生与停止
【答案】C
【解析】A. A中试管口要略向下倾斜，是为了防止冷凝水回流到热的试管底部，使试管炸裂，而不是防止高锰酸钾受热分解产生的水冷凝后倒流，A选项叙述不合理；B. 二氧化锰在过氧化氢分解制取氧气的反应中是催化剂，反应前后质量和化学性质不变，不需要定期向圆底烧瓶中添加二氧化锰粉末，B选项叙述不合理；C. 关闭C中弹簧夹a，并向上拉注射器的活塞，松开手后，若活塞下落到原位置，说明装置内外压强能恢复平衡，装置气密性良好，C选项叙述合理；D. D装置中二氧化锰粉末与过氧化氢溶液一旦混合就会发生反应，不能控制反应的发生与停止，D选项叙述不合理。答案选C。
考点1 氧气的工业制法
1.工业制取氧气主要有下列步骤。下列关于实验的说法正确的是
A．工业制氧气属于化学变化 B．从步骤②可以得出氮气的沸点比氧气的沸点高
C．步骤②剩余液体为淡蓝色 D．储存在蓝色钢瓶里的“工业液氧”是纯净物
【答案】C
【详解】A、工业制氧气过程中没有新物质生成，属于物理变化。A不正确；
B、从步骤②可以看出，液氮首先蒸发出来，所以氮气的沸点比氧气的沸点低。B不正确；
C、步骤②剩余液体为液氧，液氧是淡蓝色的。所以步骤②剩余液体为淡蓝色。C正确；
D、储存在蓝色钢瓶里的“工业液氧”中含有氧气、稀有气体等多种物质，属于混合物。D不正确。
综上所述：选择C。
2．空气可用于工业上制取氧气，其流程如图：
(1)工业上制氧气的方法发生了 变化。(填“物理”或“化学”)
(2)①所采取的方法是 (填“升温”或“降温”)。
(3)液态空气分离过程中 先被分离出来。
(4)氮气可用于保存容易变质的食物，是利用氮气的 不活泼。
(5)贮存在蓝色钢瓶中的氧气的用途是 。
a．气体肥料 b．医疗急救 c．气割气焊 d．炼钢
【答案】(1)物理
(2)降温
(3)氮气/N2　
(4)化学性质
(5)bcd
【详解】（1）工业上用降温、加压的方法制氧气，没有新物质产生，属于物理变化，故填：物理；
（2）①所采取的方法是加压、降温，使空气液化，故填：降温；
（3）液态空气分离过程中氮气先被分离出来，其分离的依据是沸点不同，因为氮气的沸点低先被汽化，故填：氮气或N2；
（4）氮气可用于保存容易变质的食物，是利用氮气常温下化学性质不活泼，故填：化学性质；
（5）贮存在蓝色钢瓶中氧气的用途是：能供给人类呼吸、用于医疗急救、具有氧化性能气割气焊和炼钢，故选：bcd。
3．空气是一种宝贵的资源，空气中的各种成分广泛应用于各个领域。如图是以空气和其他必要的原料合成氮肥的工业流程。请按要求回答下列问题。
(1)步骤①中发生的是 变化(填“物理”或“化学”)。
(2)空气中体积分数最大的气体是 (填化学符号)。
(3)分离液态空气制得的储存在蓝色钢瓶里的“工业液氧”是 (填“纯净物”或“混合物”)。
(4)写出步骤②中合成氨气的文字表达式 ，该反应属于 反应(填基本反应类型)。
【答案】(1)物理
(2)
(3)混合物
(4) 化合
【详解】（1）步骤①中，利用空气中各成分的沸点不同进行分离，没有新物质生成，属于物理变化；
（2）空气中体积分数最大的气体是氮气，其化学式为；
（3）分离液态空气制得的储存在蓝色钢瓶里的“工业液氧”，除了氧气，还有二氧化碳、稀有气体等其他物质，属于混合物；
（4）由流程图可知，步骤②发生的反应是氮气与氢气在一定条件下反应生成氨气，文字表达式为，该反应符合“多变一”的特点，属于基本反应类型中的化合反应。
考点2 加热高锰酸钾制氧气
1．用高锰酸钾制氧气的操作过程，错误的是
A．检查气密性 B．制取气体
C．收集气体 D．检查气体
A．A B．B C．C D．D
【答案】B
【详解】A、检查装置气密性时，用手紧握试管，若导管口产生气泡，且松开手后导管口上升一段稳定的液柱，说明装置气密性良好，操作正确；
B、用高锰酸钾酸钾制取氧气时，为防止加热时试管内固体粉末进入导管，试管口应放一团棉花，图中缺少棉花，操作错误；
C、氧气不易溶于水且不与水反应，可用排水法收集，操作正确；
D、氧气具有助燃性，检验氧气可将带火星的木条伸入集气瓶中，若木条复燃，说明是氧气，操作正确。
故选B。
2．实验室用高锰酸钾制取氧气时，下列做法错误的是
A．在试管口放一团棉花，防止粉末状物质进入导管
B．导管口开始有气泡放出时不要立即收集，以免收集到的气体不纯
C．用高锰酸钾制取所需氧气后，要先熄灭酒精灯，然后再把导管移出水面，防止水槽中的水沿导管倒吸，使试管骤冷破裂
D．将收集满氧气的集气瓶正放在桌面上
【答案】C
【详解】A、在试管口放一团棉花，防止加热时粉末状物质进入导管，故选项做法正确；
B、导管口开始有气泡放出时不宜立即收集，是因为刚开始冒出的气泡中混有试管中的空气，制得氧气不纯，应等待到气泡连续并比较均匀地放出时再收集，故选项做法正确；
C、用高锰酸钾制取所需氧气后，要先把导管移出水面，然后再熄灭酒精灯，防止水槽中的水沿导管倒吸，使试管骤冷破裂，故选项做法不正确；
D、氧气的密度比空气大，收集满氧气的集气瓶正放在桌面上，故选项做法正确。
故选C。
3．实验室加热高锰酸钾制取氧气的部分操作如图所示，其中正确的是
A．连接实验仪器 B．检查装置气密性
C．装入高锰酸钾 D．点燃酒精灯
【答案】B
【详解】A、连接实验仪器时，应左手拿试管，右手拿橡胶塞，把橡胶塞慢慢转动着塞进试管口，切不可把试管放在桌上再使劲塞进塞子，以免压破试管，图示操作错误，不符合题意；
B、检查装置气密性的方法：将导管末端浸入水中，用手握住试管外壁，观察到导管口有气泡冒出，说明该装置气密性良好，图示操作正确，符合题意；
C、高锰酸钾是固体粉末状药品，取用高锰酸钾时，为避免药品沾在管口或管壁上，应先使试管倾斜，把盛有药品的药匙或纸槽小心地送至试管底部，然后使试管直立起来，图示操作错误，不符合题意；
D、使用酒精灯时要注意“两查、两禁、一不可”，禁止用燃着的酒精灯去点燃另一支酒精灯，图示操作错误，不符合题意。
故选：B。
4．实验室用高锰酸钾制取氧气的实验中，不需要使用的一组仪器是
A．大试管、铁架台
B．酒精灯、水槽
C．集气瓶、导管
D．烧杯、玻璃棒
【答案】D
【分析】高锰酸钾加热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，用高锰酸钾制取氧气，需要 “固体加热型” 发生装置和收集装置；
发生装置：大试管用于盛装高锰酸钾固体；铁架台用于固定大试管；酒精灯用于给高锰酸钾加热，使高锰酸钾分解产生氧气；
收集装置：因为氧气不易溶于水，可用排水法收集，此时需要水槽和导管，将导管一端放在大试管上，另一端放在集气瓶口，集气瓶用于收集氧气。
【详解】A、大试管、铁架台是 “固体加热型” 发生装置中用到的仪器，不符合题意。
B、酒精灯用于加热，水槽配合排水法收集氧气，是实验中用到的仪器，不符合题意。
C、集气瓶用于收集氧气，导管用于导出氧气，是实验中用到的仪器，不符合题意。
D、整个用高锰酸钾制取氧气的实验过程中，不需要烧杯和玻璃棒，符合题意。
故选D。
考点3 分解过氧化氢制氧气
1．“实验室用H2O2、MnO2制取O2”涉及的实验装置及操作不正确的是
A．装入MnO2 B．制备O2
C．干燥O2 D．收集O2
A．A B．B C．C D．D
【答案】B
【详解】A、取用粉末状药品，试管倾斜（或平放），用药匙或纸槽把药品送到试管底部，然后使试管直立起来，图中所示操作正确。
B、用图示装置制取氧气时，长颈漏斗的下端要伸入液面以下，以防生成的氧气由长颈漏斗逸出，图中所示操作错误。
C、用浓硫酸干燥氧气时，氧气应从长管通入，经浓硫酸干燥后由短管排出，图中所示操作正确。
D、氧气的密度比空气大，且与空气中的其他成分不反应，因此可采用向上排空气法来收集氧气，图中所示操作正确。
故选：B。
2．以下是“分解过氧化氢制取氧气”的部分实验操作，其中正确的是
A．连接装置 B．装入药品
C．倾倒溶液 D．收集验满
【答案】B
【详解】A、把橡皮塞慢慢转动着塞进试管口，切不可把试管放在桌上在使劲塞进塞子，以免压破试管，选项错误；
B、取用粉末状固体时，应先把试管倾斜，再用药匙（或纸槽）把药品送到试管底部，最后把试管直立起来，选项正确；
C、倾倒液体时瓶塞倒放，标签朝手心，瓶口紧挨试管口缓缓倒入，选项错误；
D、氧气验满时，应将带火星的木条放在集气瓶口，不能伸入瓶中，选项错误；
故选B。
3．用一定量的过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气，下列分析不正确的是
A．用装置甲制取氧气时，长颈漏斗的末端应伸到液面以下
B．乙实验中A处带火星木条不复燃，C处带火星木条复燃
C．乙实验不能证明二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂
D．丙为该实验的图像
【答案】D
【详解】A、用装置甲制取氧气时，长颈漏斗的末端应伸到液面以下，形成液封，防止反应生成的气体从长颈漏斗下端逸出，不符合题意；
B、乙实验中，常温下，过氧化氢的分解速率很慢，故A处带火星木条不复燃，加入二氧化锰，二氧化锰能加快过氧化氢的分解速率，故C处带火星木条复燃，不符合题意；
C、乙实验中，加入二氧化锰后，带火星的木条复燃，说明二氧化锰能加快过氧化氢的分解速率，要想证明二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂，还需验证化学反应前后，二氧化锰的质量和化学性质不变，不符合题意；
D、过氧化氢在二氧化锰的催化下分解为水和氧气，故过氧化氢的质量应逐渐减小至零，符合题意。
故选D。
4．利用过氧化氢催化分解制备氧气，其中不正确的
A． 制备氧气 B． 收集氧气
C． 检验氧气 D． 干燥氧气
【答案】A
【详解】A、长颈漏斗没有伸入液面以下，装置漏气，错误；
B、氧气不易溶于水，可以用排水法收集，正确；
C、氧气具有助燃性，检验氧气可以把待火星木条伸入瓶中，木条复燃，说明是氧气，正确；
D、浓硫酸具有吸水性，可干燥氧气，正确。
故选A。
5．实验室用的过氧化氢溶液和二氧化锰制氧气，并进行铁丝燃烧实验。下列实验操作不规范的是
A．检查气密性 B．取用液体
C．收集氧气 D．铁丝燃烧
【答案】B
【详解】A、关闭活塞，将导管末端浸入水中，用手捂住锥形瓶，观察到导管口有气泡冒出，说明该装置气密性良好，图示操作正确，不符合题意；
B、取用液体时，瓶塞要倒放，标签要朝向手心，量筒微微倾斜，量筒口紧挨试剂瓶口，使液体缓缓倒入，图示操作错误，符合题意；
C、氧气不易溶于水且不与水反应，可采用排水法收集，图示操作正确，不符合题意；
D、做铁丝在氧气中燃烧的实验时，为防止高温熔融物溅落炸裂瓶底，集气瓶内底部应放入少量水或铺一层细沙，图示操作正确，不符合题意。
故选B。
发生装置
收集装置
空气
降温加压
液态空气
升温蒸发
液态氧
氮气
沸点低（-196℃），先蒸发出来
贮存在蓝色钢瓶中
沸点较高（-183℃），得到液态氧，仍然是混合物
发生装置
收集装置
空气
降温加压
液态空气
升温蒸发
液态氧
氮气
沸点低（-196℃），先蒸发出来
贮存在蓝色钢瓶中
沸点较高（-183℃），得到液态氧，仍然是混合物
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