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4.3氧气的实验室制取
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．实验室用高锰酸钾制取氧气的实验中，下列操作正确的是
A．试管口应向上倾斜固定在铁架台上
B．收集氧气时，导管口刚有气泡冒出就立即收集
C．实验结束后，先熄灭酒精灯再移出导管
D．用排水法收集满氧气后，应先将导管移出水面再在水下盖好玻璃片
2．化学学科核心素养的重要组成部分有“证据推理与模型认知”。下列推理合理的是
A．催化剂可以加快化学反应速率，所以任何化学反应都需要催化剂
B．化学变化会随着发光、发热现象，所以有发光、发热现象的一定是化学变化
C．物质与氧气发生的反应都是氧化反应，则氧化反应一定要有氧气参加
D．稀有气体可以做保护气，但做保护气的气体不一定是稀有气体
3．下列图象能正确反映其对应操作中各量变化关系的是
A．加热一定量高锰酸钾制取氧气 B．向一定量的过氧化氢溶液中加入少量二氧化锰
C．密闭容器中燃烧一定量红磷 D．加热一定量高锰酸钾固体
4．过碳酸钠（2Na2CO3·3H2O2）溶于水可产生H2O2，进而制得O2。实验小组利用此原理，自制简易供氧器（如图）制取O2。下列说法错误的是
A．使用前应检查装置气密性
B．I中有发生分解反应
C．Ⅱ中的水可用于增加O2的湿度
D．该装置不能控制产生O2的快慢
5．如图是过氧化氢在催化剂二氧化锰的作用下，迅速分解放出大量氧气的实验装置，打开活塞，下列现象正确的是
A．气球胀大，红墨水左移 B．气球缩小，红墨水右移
C．气球胀大，红墨水右移 D．气球缩小，红墨水左移
6．下列关于空气的说法正确的是
A．按质量计算，氧气约占空气质量的 B．分离液态空气后所得到的氧气是纯净物
C．分离液态空气属于化学变化，是分解反应 D．工业上制氧气的原理是利用氮气和氧气的沸点不同
7．在实验室用高锰酸钾制取氧气时，主要操作步骤如下：①装药品；②开始收集氧气；③点燃酒精灯，给试管加热；④检查装置的气密性；⑤在集气瓶中装满水，并倒立在水槽；⑥将导气管从水槽中取出；⑦熄灭酒精灯。正确的操作顺序是
A．④①③⑤②⑥⑦ B．④①⑤③②⑥⑦
C．①④③⑤②⑥⑦ D．①④⑤③②⑥⑦
8．下列宏观事实的微观解释错误的是
A．一氧化碳有毒，二氧化碳无毒——不同种分子的化学性质不同
B．酒精温度计放入热水中，液柱升高——分子的大小随温度的升高而增大
C．湿衣服在阳光下比在阴凉处干得快——温度越高，分子运动速率越快
D．分离液态空气法制取氧气是物理变化——分子种类没变
9．比较、推理是化学学习常用的方法。以下是根据一些反应事实推导出的影响化学反应的因素。其中不合理的是
序号 化学反应事实 影响反应的因素
A 带火星木条在空气中不复燃，在氧气中复燃 氧气的含量
B 碳在常温下不与氧气反应，在点燃时能与氧气反应 反应的温度
C 铁片在空气中很难燃烧，铁粉在空气中较易燃烧 反应物的种类
D 过氧化氢在常温下分解不明显，在加入二氧化锰后迅速分解 催化剂
A．A B．B C．C D．D
10．下列关于催化剂的说法正确的是
A．催化剂能增加生成物的质量 B．没有催化剂化学反应不能发生
C．催化剂在反应前后质量和化学性质不变 D．是所有反应的催化剂
11．实验室用过氧化氢溶液和MnO2制取氧气并回收MnO2，下列操作正确的是
A．装入试剂 B．制备氧气
C．收集氧气 D．回收MnO2
12．在实验室用高锰酸钾制取氧气的过程中，下列图像不能正确表示对应变化关系的是
A． B．
C． D．
二、填空题
13．硅基金属催化剂、钙钛矿太阳能电池、PLA（聚乳酸）可降解材料和MOF材料（金属有机框架材料）的研发应用是化学领域的前沿研究方向。
(1)用硅基贱金属催化剂替代钯等贵金属制备乙酸乙酯，相比于不使用催化剂，使用催化剂后产物乙酸乙酯的质量________（选填“增大”、“不变”、“减少”）。
(2)钙钛矿太阳能电池工作发电时，能量的转化形式为________。
(3)聚乳酸中哪种元素的质量分数最大________（填元素符号）。
(4)MOF材料凭借多孔结构可高效吸附工业废气中的二氧化碳，该吸附过程中二氧化碳的分子结构___（选填“有”或“无”）变化。
14．如图所示是“我们周围的空气”单元一些物质间的相互转化关系：
(1)写出下列物质的化学式（化学符号）：
M：_______；N：_______；B：_______；D：_______；H：_______；I：_______。
(2)写出下列化学反应的符号表达式并标出基本反应类型：
③_______、_______；
④_______、_______。
15．以氢气(H2)和氮气(N2)为原料合成氨(NH3)是化学工业最伟大的发明，对人类的发展有着重要的贡献，合成氨的流程可表示如图，请结合所学知识回答有关问题：
(1)焦炭与水蒸气反应时要对焦炭进行粉碎，目的是_______。
(2)氮气和氢气混合后压缩，该过程发生的变化属于物理变化；判断的依据是_______。
(3)氮气和氢气合成氨的反应用文字表达式为_______；该反应属于_______反应(填基本反应类型)。
(4)流程中氮气和氢气循环利用的目的是_______。
16．阅读下面科普短文
氨气（）无色，有强烈的刺激性气味，密度小于空气，极易溶于水，在常温下加压即可使其液化，可用于制造硝酸和氨肥，是一种重要的化学物质。
氨气主要来自于人工合成，合成氨的原料为氮气（）和氢气（）。氮气常用液态空气分离法、膜分离法（如图1）和分筛吸附法（如图2）获取。
工业合成氮的流程如图3所示。为了找到合成氨反应合适的催化剂，人们做了6500多次实验，发现铁触媒效果较好。在铁触媒作用下，用体积比为1∶3的氮气和氢气合成氨，当容器中氨的含量不再发生变化时（平衡时），测得氨的含量分别与温度和压强的关系如图4所示。
依据上文，回答下列问题：
(1)请写出一点氨气的物理性质______。
(2)液态空气升温时，氮气先气化，则液氮沸点比液氧______（填“高”或“低”）。
(3)如图2所示，分子筛吸附法制氮气，利用了氮气分子与氧气分子______不同而吸附氧气实现分离。
(4)工业上可用分离液态空气的方法获得合成氨的原料氮气，该方法属于______变化。
(5)图3中从“合成塔”出来的气体是______（填“纯净物”或“混合物”）。
(6)如图4，氨的含量与压强的关系是______。
(7)科学家研究合成氨反应催化剂的目的是______。
(8)按下列条件进行合成氨反应，平衡时氨的含量最高的是______（填字母）。
a．200大气压、300℃ c．400大气压、300℃
b．200大气压、500℃ d．400大气压、500℃
17．下列实验方案设计合理的是_____。
选项 实验目的 实验方案
A 鉴别木炭粉和二氧化锰粉末 观察颜色
B 鉴别氧气和二氧化碳 分别伸入燃着的木条
C 除去N2中的少量O2 将气体通入足量灼热的木炭
D 除去氧化钙中的少量碳酸钙 _____
三、实验题
18．实验室常用下列装置来制取氧气，请根据题意回答下列问题：
(1)仪器a的名称为___________。
(2)若实验室用加热高锰酸钾制取并收集氧气，其反应的文字表达式为___________。
(3)小明同学在实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，没有选择发生装置而选择，你认为他选择装置的理由是___________。
(4)用制得的氧气完成G装置所示实验，该实验的实验现象是___________。
四、综合应用题
19．空气是一种宝贵的自然资源。请回答下列问题。
(1)空气中能支持燃烧的气体是___________；稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，这是利用稀有气体的___________(填“化学性质”或“物理性质”)；氦气可以作为气球的填充气，是因为___________。
(2)科学家研制的人造空气可供航天员呼吸。人造空气中氮气的体积分数约为70%，比地球上空气中氮气的体积分数___________(填“大”或“小”)。
(3)如图1为工业制取氧气的部分流程示意图，请根据图示回答相关问题：
①液态空气在空气分馏塔中蒸发可分离出氧气和氮气，原理是利用氮气和氧气的___________(填“密度”或“沸点”)不同而将氮气和氧气分离。
②已知氧气的沸点是-183℃，氮气的沸点是-196℃。当打开一个装有液态空气的容器盖，并将一根燃着的木条置于容器口上方，观察到的现象是___________。
(4)冰箱中常用“气调保鲜”来达到对食物保鲜的效果。如图2所示是工业上用膜分离技术实现“气调保鲜”的流程。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”)，原因是___________。
(5)用图3所示实验装置测定空气中氧气含量，图4是实验过程中集气瓶内气体压强变化曲线。下列说法错误的是___________。
A．图4中BC段气压变化的原因是烧杯中水进入广口瓶
B．图4中CD段气压变化的原因是温度降低至室温、瓶中氧气被消耗
C．图4中DE段气压变化的原因是红磷燃烧放热，瓶塞被冲开。
D．实验前广口瓶内空气体积为V，烧杯中水的体积为V1；实验后烧杯中剩余水的体积为V2，计算空气中氧气体积分数的表达式为： ×100%
《4.3氧气的实验室制取》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D D B D D D B B C C
题号 11 12
答案 A B
1．D
【详解】A、为防止试管口产生的冷凝水倒流，使试管炸裂，试管口应略向下倾斜固定在铁架台上，操作错误，不符合题意；
B、导管口刚有气泡冒出时排出的是装置内的空气，应等气泡连续均匀冒出时再收集，操作错误，不符合题意；
C、实验结束后，应先移出导管，再熄灭酒精灯，防止水槽中的水倒吸入热的试管底部，使试管炸裂，操作错误，不符合题意；
D、用排水法收集满氧气后，应先将导管移出水面，再在水下用玻璃片盖好集气瓶口，操作正确，符合题意。
故选：D。
2．D
【详解】A.不是任何化学反应都需催化剂，如高锰酸钾受热制氧气，不需要催化剂，此选项错误；
B.有发光、发热现象的不一定是化学变化，灯泡通电发光、发热，但灯泡通电发光、发热属于物理变化，此选项错误；
C.氧化反应是物质与氧发生的反应，氧指的是氧元素，包括氧气或含氧化合物，所以氧化反应不一定要有氧气参加，此选项错误；
D.化学性质稳定的气体可作保护气，稀有气体可以做保护气，但做保护气的气体不一定是稀有气体，也可能是氮气等，此选项正确。
故选D。
3．B
【详解】A、高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应过程中固体质量减小，但不会减为零，该选项不正确；
B、过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成水和氧气，反应过程中氧气质量增大，待完全反应后，氧气质量不变，该选项正确；
C、红磷燃烧放热，装置中的温度升高，压强增大，但随着氧气的消耗，压强又慢慢减小，且最终冷却后，压强小于开始时的压强，该选项不正确；
D、高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应过程中氧气质量增大，待完全反应后，氧气质量不变，但开始时生成的氧气质量为零，该选项不正确。
故选B。
4．D
【详解】A、制取气体的装置，使用前检查气密性，防止漏气，故选项说法正确；
B、过碳酸钠溶于水产生H2O2，二氧化锰起催化作用，过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气，I中有发生分解反应，故选项说法正确；
C、O2通过 Ⅱ 中的水，可增加氧气的湿度，故选项说法正确；
D、注射器可控制加水速度，进而控制H2O2产生速率，即能控制产生O2的快慢，故选项说法错误。
故选：D。
5．D
【详解】过氧化氢在催化剂二氧化锰的作用下，迅速分解放出大量氧气，集气瓶中压强增大，充气气球体积缩小，气球内气体压强也增大，红墨水向左移，D项正确。
故选D。
6．D
【详解】A、按照体积计算，氧气约占空气体积的，不是质量，不符合题意；
B、分离液态空气后所得的氧气中含有氧气、稀有气体等，属于混合物，不符合题意；
C、分离液态空气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，不符合题意；
D、工业上制取氧气的原理是利用液氮和液氧沸点的不同，将其分离，液氮的沸点低，蒸发过程中，氮气先分离出来，符合题意。
故选D。
7．B
【详解】实验室加热高锰酸钾制取氧气的操作步骤和注意点分别是：连（连接仪器、组装实验装置）→查（检查装置的气密性）→装（装入固体药品，注意用高锰酸钾时，在试管口放一团棉花）→定（用铁架台固定仪器装置，在集气瓶中装满水，并倒立在水槽）→点（用火柴点燃酒精灯，给试管加热）→收（开始收集氧气）→移（将导气管从水槽中取出面）→熄（熄灭酒精灯），可得正确的操作顺序是：④①⑤③②⑥⑦；
故选：B。
8．B
【详解】A、由分子构成的物质，分子是保持物质化学性质的最小粒子，一氧化碳有毒，二氧化碳无毒，是因为它们分子的构成不同，不同种分子的化学性质不同，故选项解释正确；
B、酒精温度计放入热水中，液柱升高，是因为分子间的间隔随温度的升高而增大，分子大小不变，故选项解释错误；
C、湿衣服在阳光下比阴凉处干得快，是因为阳光下温度高，温度升高，分子运动速率越快，故选项解释正确；
D、工业上利用液氮和液氧沸点不同，采用分离液态空气法制取氧气，该过程中没有新物质生成，属于物理变化，该变化过程分子种类没有改变，故选项解释正确；
故选B。
9．C
【详解】A、带火星木条在空气中不复燃，在氧气中复燃。 这是因为氧气含量不同，氧气浓度越高，燃烧越剧烈，推理合理。
B、碳在常温下不与氧气反应，在点燃时能与氧气反应。 这是因为反应温度不同，温度达到可燃物的着火点时反应才会发生，推理合理。
C、铁片在空气中很难燃烧，铁粉在空气中较易燃烧。 这里影响反应的因素是反应物的接触面积（铁粉的接触面积比铁片大），而不是反应物的种类（两者都是铁），推理不合理。
D、过氧化氢在常温下分解不明显，在加入二氧化锰后迅速分解。 二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂，催化剂能加快反应速率，推理合理。
故选C。
10．C
【详解】A、催化剂只能改变化学反应的速率，不能增加生成物的质量，该说法错误。
B、很多化学反应没有催化剂也能发生，例如过氧化氢在常温下也能缓慢分解，该说法错误。
C、催化剂在化学反应前后质量和化学性质不变，该说法正确。
D、MnO2不是所有反应的催化剂，它只是某些特定反应（如过氧化氢分解、氯酸钾分解等）的催化剂，该说法错误。
故选C。
11．A
【详解】A、二氧化锰是粉末状的，取用时可以用药匙（或者纸槽），操作要领是：“一横、二送、三直立”，具体的操作是：先将试管横放，把盛药品的药匙（或者纸槽）小心地送入试管底部，再使试管直立起来，图示操作正确，故选项A正确；
B、用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气时，发生装置中的长颈漏斗下端应伸入液面下，形成液封，防止生成的气体从长颈漏斗下端逸出，图示实验装置错误，故选项B错误；
C、使用排水法收集氧气时，瓶内装满水，氧气的密度比水小，气体应从短导管口进入，图示操作错误，故选项C错误；
D、过滤时，应遵循“一贴、二低、三靠”的原则，图中缺少玻璃棒引流，漏斗下端没有紧靠烧杯内壁，装置错误，故选项D错误。
故选A。
12．B
【分析】高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气。
【详解】A、高锰酸钾分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，随着反应的进行，试管内剩余固体质量逐渐减小，至高锰酸钾完全反应，剩余固体质量不再发生变化，此时试管内剩余固体为锰酸钾和二氧化锰，即最终试管内剩余固体质量不会改变，故选项图像正确；
B、高锰酸钾分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，随着反应的进行，二氧化锰的质量从0开始逐渐增大，至高锰酸钾完全反应，二氧化锰的质量不再发生变化，故选项图像不正确；
C、高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，随着反应的进行，氧气的质量从0开始不断增大，至高锰酸钾完全反应，氧气的质量不再发生变化，故选项图像正确；
D、高锰酸钾分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，随着反应的进行，高锰酸钾的质量逐渐减小，至高锰酸钾完全反应，高锰酸钾的质量减小至0，故选项图像正确。
故选B。
13．(1)
不变
(2)
太阳能转化为电能
(3)C
(4)
无
【详解】（1）催化剂的作用是改变化学反应速率，不影响生成物的质量，因此乙酸乙酯的质量不变。
（2）太阳能电池的核心功能是将接收到的太阳能（光能）转化为电能输出。
（3）聚乳酸链节中，C、H、O的总相对质量分别为36、4、32，C的相对质量占比最高，因此碳元素质量分数最大。
（4）吸附属于物理变化，没有新物质生成，变化过程中分子本身不发生改变，因此二氧化碳分子结构无变化。
14．(1) KMnO4 KClO3 MnO2 KCl CO2 Fe3O4
(2) Fe+O2Fe3O4 化合反应 C+O2CO2 化合反应
【分析】H可以使石灰水变浑浊，则H为二氧化碳，反应③和④的反应条件都为点燃，则A为助燃剂氧气，E在氧气中燃烧生成黑色固体I，则E为铁，I为四氧化三铁，反应①和②都能生成氧气，且反应②需要催化剂和加热的条件才能进行，则反应②为氯酸钾催化受热分解，N为氯酸钾，D为氯化钾，反应①为高锰酸钾受热分解，生成的C为锰酸钾，B为二氧化锰，A和F能点燃生成二氧化碳，F为碳，带入验证，推断合理。
【详解】（1）根据分析可知，M为KMnO4；N为KClO3；A为O2；B为MnO2；C为K2MnO4；D为KCl；E为Fe；F为C；H为CO2；I为Fe3O4；
（2）反应③是铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，反应特点是“多变一”，属于化合反应，反应的符号表达式为Fe+O2Fe3O4；
反应④是碳在氧气中燃烧生成二氧化碳，反应特点是“多变一”，属于化合反应，反应的符号表达式为C+O2CO2。
15．(1)增大反应物之间的接触面积，使反应更充分，加快反应反应速率
(2)没有新物质生成
(3) 化合反应
(4)降低生产成本（合理即可）
【详解】（1）反应物的接触面积越多，反应速率越快，则粉碎的目的是增大反应物之间的接触面积，使反应更充分，加快反应反应速率；
（2）氮气与氢气混合后压缩，没有新物质生成，该过程属于物理变化；
（3）合成氨的原理是氮气和氢气在催化剂作用下，在高温、高压条件下反应生成氨气，反应的文字表达式为；该反应由两种物质生成一种物质，属于化合反应；
（4）流程中氮气和氢气循环利用，其目的是提高原料的利用率，降低生产成本。
16．(1)氨气无色，有强烈的刺激性气味，密度小于空气，极易溶于水（写1点即可）
(2)低
(3)体积大小
(4)物理
(5)混合物
(6)当温度一定时，压强越大，氨的含量越高
(7)加快合成氨的反应速率
(8)c
【详解】（1）物理性质是不需要化学变化就能表现出来的性质，如颜色、气味、密度、溶解性、挥发性等。根据短文可知，氨气的物理性质有：氨气无色，有强烈的刺激性气味，密度小于空气，极易溶于水（写1点即可）；
（2）液态空气升温时，氮气先气化，说明先达到氮气沸点，故液氮沸点比液氧低；
（3）由图2可知，分子筛吸附法制氮气，利用了氮气分子与氧气分子体积大小不同而吸附氧气实现分离；
（4）工业上可用分离液态空气的方法是利用氧气和氮气的沸点不同进行分离，该方法没有生成新物质，属于物理变化；
（5）图3中从“合成塔”出来的气体由氮气、氢气和氨气，故图3中从“合成塔”出来的气体是混合物；
（6）图4可知，当温度一定时，压强越大，氨的含量越高；
（7）科学家研究合成氨反应催化剂的目的是加快合成氨的反应速率；
（8）图4可知，当温度一定时，压强越大，氨的含量越高；当压强一定时，温度越低，氨的含量越高，故4个选项中，400大气压、300℃时，氨的含量最高，故选：c。
17． B 高温煅烧
【详解】A、木炭粉和二氧化锰粉末均为黑色固体，通过 “观察颜色” 无法区分，实验方案不合理。
B、氧气具有助燃性，能使燃着的木条燃烧更旺；二氧化碳不支持燃烧，会使燃着的木条熄灭，现象差异明显，可鉴别，实验方案合理。
C、灼热的木炭会与反应生成（或），虽除去了，但引入了新杂质（或），不符合除杂 “不引入新杂质” 的原则，实验方案不合理。
故选B。
氧化钙（CaO）受热稳定，碳酸钙（）高温下会分解为CaO和（），既除去了杂质，又不引入新物质。
因此，②处答案为：高温煅烧。
18．(1)集气瓶
(2)高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气
(3)可以控制反应速率
(4)剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体
【详解】（1）由图可知，仪器a为集气瓶。
（2）高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的文字表达式为：。
（3）装置C中有注射器，通过控制注射器滴加液体的速率从而控制反应速率，该同学选择装置C的理由是能控制反应的速率。
（4）铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁，可观察到的现象为剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体。
19．(1) 氧气/O2 物理性质 密度小于空气且化学性质稳定
(2)小
(3) 沸点 木条熄灭
(4) 富氮空气 氮气化学性质比较稳定
(5)AC
【详解】（1）氧气具有助燃性，能支持燃烧；
稀有气体通电时能发出不同颜色的光，不需要通过化学变化就能表现出来，利用的是其物理性质；
氦气密度比空气小且化学性质稳定，故可以用于填充气球；
（2）人造空气中氮气的体积分数约为70%，空气中氮气的体积分数约为78%，故比地球上空气中氮气的体积分数小；
（3）①液态空气在空气分馏塔中蒸发可分离出氧气和氮气，原理是利用氮气和氧气的沸点不同，将其分离；
②已知氧气的沸点是-183℃，氮气的沸点是-196℃，氮气的沸点低，故氮气先分离出来，氮气不燃烧、不支持燃烧，故观察到的现象是：燃着的木条熄灭；
（4）由图可知，在空气分离后，进入冰箱保鲜室内的气体是富氮空气，这是因为氮气化学性质比较稳定，可作食品保护气；
（5）A、图4中BC段压强增大，是因为红磷燃烧放出大量的热，装置内气体受热膨胀，压强增大，符合题意；
B、图4中CD段气压变化的原因是逐渐冷却至室温，且红磷燃烧消耗了氧气，装置内压强减小，不符合题意；
C、图4中DE段气压变化的原因是，烧杯中的水进入集气瓶，气体体积减小，压强增大，符合题意；
D、红磷燃烧消耗氧气，待完全反应后，逐渐冷却至室温，由于消耗了氧气，装置内压强减小，打开弹簧夹，烧杯中的水进入集气瓶，进入水的体积就是消耗氧气的体积，故空气中氧气的体积分数为：，不符合题意。
故选AC。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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