资源简介

(共28张PPT)
第四单元 我们周围的空气
第三节 氧气的实验室制取
4.3氧气的实验室制取
核心素养目标
科学态度与责任：
通过氧气实验室制取的学习与实验操作，培养严谨、认真、安全规范的科学态度，认识到实验操作准确性和规范性的重要性。
化学观念：
形成 “催化剂能改变化学反应速率，且反应前后质量和化学性质不变” 的认识，构建物质变化与反应条件控制的化学思维。
科学思维：
运用对比、探究等方法研究不同实验条件和装置的优缺点，提升证据推理和模型认知能力，学会从化学原理角度优化实验方案。
课前导入
重点
实验室用过氧化氢分解和加热高锰酸钾制取氧气的反应原理、实验装置和操作步骤。
催化剂的概念和作用，气体发生装置与收集装置的选择依据。
难点
理解催化剂的作用本质及对化学反应的影响，准确判断反应中催化剂的特点。
综合考虑反应物状态、反应条件、气体性质等因素，合理选择和组装气体制取装置，解决实验操作中的实际问题。
课前导入
氧气在我们生活和生产中有着重要作用，那在实验室里如何得到纯净的氧气呢？就像我们要搭建一座房子，需要合适的材料和正确的搭建方法。制取氧气也一样，要选择合适的反应物、反应条件，还要搭配好实验装置。比如，过氧化氢在二氧化锰的帮助下能快速分解产生氧气，高锰酸钾加热也能制取氧气。这些过程是怎么实现的呢？今天，就让我们一起走进实验室，探索氧气制取的奥秘，学习如何像小小化学家一样，用科学的方法获取氧气。
01
实验室制取气体物质的思路分析
确定制取气体的化学反应原理
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。
1. 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
E.实验过程是否产生污染 F.产生的气体是否纯净
2. 选择气体发生装置和收集装置的依据分别是什么？
→确定气体的发生装置的依据：
反应物的状态（固体与固体反应，固体与液体反应，液体与液体反应）反应条件（是否需要加热等）
→确定气体的收集装置的依据:
气体的密度（密度比空气大，选用向上排空气法；密度比空气小，选用向下排空气法）
气体的溶解度（难溶或微溶于水，且不与水反应，选用排水集气法）
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？
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。
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。
根据氧气的性质，你认为可选用哪种装置收集氧气？其优缺点是什么？如何进行集气操作？
可选用的收集装置
排水集气法：氧气不易溶于水且不与水反应，所以可用排水集气法收集。
向上排空气集气法：氧气密度比空气略大，且不与空气中成分反应，也可用向上排空气集气法收集。
氧气密度比空气小，不能用向下排空气集气法收集。
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。
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。
02
实验室分解过氧化氢制取氧气
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 ～ 5 mL 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 ～5 mL 过氧化氢溶液，将带火星的木条伸入试管口。
实验现象及记录
实验编号 1 2 3 4
实验现象
实验分析
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
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，故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
二氧化锰只起加快过氧化氢分解的作用，化学性质没有改变
实验结论
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：
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。
实验室用过氧化氢制取氧气
1. 如图所示，按照自下而上、从左到右的
顺序安装实验装置，并检查装置的气密性。
2. 先向锥形瓶中加入少量的二氧化锰，再
向分液漏斗中加入约15 mL 8% 的过氧化氢
溶液，并将盛满水的集气瓶倒扣于水槽中。
3. 打开分液漏斗的活塞，将过氧化氢溶液缓缓滴入锥形瓶中，待导管口产生连续、均匀的气泡时，再把导管口伸入集气瓶中集气。集满后用玻璃片在水面下盖住瓶口，移出水面，正放在实验台上。
注意事项
1.二氧化锰作为催化剂，其用量不宜过多，一般以能覆盖锥形瓶底部为宜。实验结束后，可以通过过滤的方法回收二氧化锰，以备下次使用。
2过氧化氢溶液的浓度不宜过高，一般使用质量分数为 3%~6% 的过氧化氢溶液较为适宜。浓度过高可能会导致反应过于剧烈，不易控制。
3控制过氧化氢溶液的滴加速度，使反应平稳进行。滴加速度过快，可能会产生大量气泡，使液体从分液漏斗或锥形瓶中溢出；滴加速度过慢，反应速度较慢，影响实验效率。
4.实验过程中要注意安全，避免过氧化氢溶液溅到皮肤上，若不慎溅到，应立即用大量清水冲洗。
5.氧气具有助燃性，在收集和使用氧气时，要远离火源，防止发生火灾或爆炸事故。
6.装置的连接要紧密，确保无漏气现象。在连接导气管时，可以先用水润湿导气管的一端，然后轻轻旋转插入橡皮塞中，这样可以使连接更加紧密。
7.实验结束后，先将导气管从水槽中取出，再关闭分液漏斗的活塞，防止倒吸。拆卸装置时，要按照先下后上、先右后左的顺序进行，避免损坏仪器。
注意事项
加热高锰酸钾的方法制取氧气
实验试剂：高锰酸钾（暗紫色固体）
反应原理：高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气
KMnO4 K2MnO4 MnO2 O2
实验装置图
加热高锰酸钾的方法制取氧气
加热高锰酸钾的方法制取氧气
(1).查
(2).装
(3).定
(4).点
(5).收
(7).熄
(6).离
检查装置的气密性
把药品平铺或斜铺在试管的底部， 塞紧带导管的塞子。
将试管固定在铁架台上
点燃酒精灯
收集气体
导管移离水面
熄灭酒精灯
03
课堂小结
04
课堂练习
1.关于实验室制取氧气的实验操作，先后顺序错误的是（ ）
A．先检查制氧装置的气密性，再装药品
B．先给试管均匀加热，再用外焰对准药品加热
C．收集氧气完毕先灭酒精灯，再将导管从水槽取出
D．等导管口排出的气泡连续且均匀后，再将导管伸入盛水的集气瓶
C
2.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．有新物质氧气生成
B．利用了物质的沸点不同
C．先收集到的氮气沸点较低
D．得到的氮气或氧气中可能混有稀有气体
A
3.某同学制取氧气时，试管炸裂了，造成试管炸裂的原因可能是下列中的：①没有给试管均匀加热；②试管外壁潮湿；③试管口没有略向下倾斜；④忘了加催化剂；⑤加热时试管与灯芯接触 ⑥收集完氧气，先撤酒精灯；后将导管拿出水面（ ）
A.①②③④⑤⑥
B.①②③⑤⑥
C.①②③④⑤
D.①②③⑤
B
4.医务人员用3%的过氧化氢溶液为伤者处理伤口时，伤口上会看到大量的气泡。下列有关说法中，错误的是( )
A．生成的气体可能是过氧化氢分解产生的氧气
B．伤口处的生物酶可能对过氧化氢的分解起到催化作用
C．只有二氧化锰能够使过氧化氢在常温下迅速分解产生氧气
D．过氧化氢和水的分子构成不同，所以它们的化学性质不同
C
Thanks
好好学习天天向上

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