08氧气的制备教师版.docx

08氧气的制备教师版.docx

《08氧气的制备教师版.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《08氧气的制备教师版.docx（44页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

08氧气的制备教师版

第一章化学的魅力

第七讲氧气的制备

教学目标

1．掌握氧气的工业制法及原理；

2．掌握氧气的实验室制法以及气体的收集方法；

3．掌握催化剂的概念作用和特点；

4．理解并掌握分解反应的定义特点和判断。

教学重点

1．氧气的工业制法；

2．氧气的实验室制法（加热氯酸钾、双氧水、其他），补充讲气体的收集方法；

3．催化剂；

4．分解反应。

【知识温习】

1．下列关于氧气性质的描述，错误的是（）

A．在通常情况下，氧气是一种无色、无味的气体

B．氧气在低温、高压时能变为液体或固体

C．氧气极易溶于水

D．氧气是一种化学性质比较活泼的气体

【答案】C

2．关于物质燃烧的现象描述错误的是（）

A．磷在空气中燃烧，反应剧烈，产生大量白雾

B．铁丝在氧气中燃烧，火星四射，生成黑色固体

C．镁带在空气中燃烧，发出耀眼的白光，生成白色固体

D．硫在氧气中燃烧，火焰呈蓝紫色，生成有刺激性气味的气体

【答案】A

3．如图所示是硫、红磷、木炭在氧气中燃烧的示意图，回答下列问题。

（1）分别描述三个实验的现象：

甲：

________________________________________________________________；

乙：

________________________________________________________________；

丙：

________________________________________________________________。

（2）这三个实验在现象和原理上有多个相同点，请你说出3个相同点：

①____________________；②______________________；③________________________。

（3）请说出其中一个与其他两个的不同之处：

_______________________________________。

（4）选择其中一个反应，写出其文字表达式：

_______________________________________。

【答案】

（1）甲：

燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，生成有刺激性气味的气体

乙：

燃烧，生成大量白烟，放出热量

丙：

发出白光，放出热量

（2）①都是氧化反应，②都是化合反应，③都放出大量热量（其他合理答案也可）

（3）红磷燃烧的产物是固体，硫和木炭燃烧的产物是气体（其他合理答案也可）

（4）硫＋氧气

二氧化硫（或红磷＋氧气

五氧化二磷，或碳＋氧气

二氧化碳）

4．以下那一项不属于氧气的用途（）

A．帮助呼吸B．加快钢铁冶炼速度

C．高能燃料D．液氧炸药

【答案】C

5．下列反应属于氧化反应的是（）

A．碳酸钙→氧化钙+二氧化碳B．二氧化硫+水→亚硫酸

C．氯化钠+硝酸银→氯化银+硝酸钠D．酒精+氧气→二氧化碳+水

【答案】D

6．下列物质不属于氧化物的是（）

A．二氧化锰B．四氧化三铁

C．氧化镁D．氧气

【答案】D

第1课时氧气的工业制法

【新知讲解】

要得到某种物质，应当从富含这种物质的地方去寻找。

若要得到氧气，首先就要找哪些物质是富含氧元素的。

【思考】在下列图片中，哪些物质含有氧气？

那些物质中含氧元素？

氧气可以从含有氧气的混合物中分离得到，如从空气中得到氧气，工业上需要的大量氧气就是从空气中分离得到的；还可以通过化学反应从含氧化合物中获得氧气，实验室中需要少量氧气常常是通过含氧的化合物分解得到的。

一、氧气的工业制法（分离液态空气）

1．氧气工业制法原料：

______（氧气占空气总体积的21%）

2．氧气工业制法原理：

利用空气中各组成成分的沸点

成分

氮气

氧气

二氧化碳

氩气

氖气

氦气

沸点℃

-195.8

-183.0

-78.4

-185.4

-245.9

-268.9

3．氧气工业制法具体流程：

【注意】①工业制取氧气属于物理变化；

②水通直流电也可得到氧气（工业：

成本太高，实验室：

速度太慢）

【练一练】工业上制备O2的方法：

_______________，因为这种方法原料来源广泛，所制得的氧气价格较低，它属于____变化（填“物理”或“化学”），原理是：

将空气先加压降温至-200℃，空气变成____态，利用N2、O2的_______不同，升温至-196℃，_______先逸出，继续升温至183℃_______逸出，收集所得气体加压贮存在蓝色钢瓶中即得氧气产品。

【答案】空气分离液态空气法；物理；液；沸点；氮气；氧气

【典例精讲】

【例1】下列物质里含有氧气的是（）

A．二氧化锰B．氯酸钾C．空气D．氧化镁

【难度】★

【答案】C

【例2】工业上制取大量氧气的方法是（）

A．加热氯酸钾B．加热高锰酸钾

C．分离液态空气D．加热二氧化锰

【难度】★

【答案】C

【例3】工业上利用分离液态空气法制氧气的依据是（）

A．氧气与氮气的化学性质不同B．氧气和氮气在水中的溶解性不同

C．氧气与氮气的密度不同D．氧气与氮气的沸点不同

【难度】★

【答案】D

【例4】工业制氧气的原理是分离液态空气，其方法是将空气加压降温成液态空气，然后再略微升温，其中先逸出的是_____（已知氧气的沸点是-183℃，氮气的沸点是-196℃）。

【难度】★

【答案】氮气

【变式1】在101.3kPa时，将液态空气升高温度，下表中三种气体分离的先后顺序（）

气体

氮气（N2）

氩气（Ar）

氧气（O2）

沸点

-196℃

-186℃

-183℃

A．N2、Ar、O2B．O2、Ar、N2C．N2、O2、ArD．Ar、N2、O2

【难度】★★

【答案】A

【变式2】将一根燃着的木条置于盛有液态空气的敞口容器上方时，观察到的现象是（）

A．熄灭B．燃烧得更旺C．无明显变化D．先燃烧更旺后熄灭

【难度】★★

【答案】A

第2课时氧气的实验室制法

【新知讲解】

二、氧气的实验室制法

1．加热氯酸钾和二氧化锰的混合物

（1）实验原理：

_________________________________________________________。

（2）实验装置：

实验装置

气体发生装置

气体收集装置（排水集气法）

实验装置图

实验仪器

选择依据

反应物状态

溶解性

反应条件

（3）实验步骤（口诀记忆：

“茶庄”定点收“利息”）：

①查：

_________________________________；

②装：

_________________________________；

③定：

_____________________________；

④点：

___________________；

⑤收：

___________________；

⑥离：

___________________；

⑦熄：

___________________。

（4）实验过程中的事项：

①组装仪器的顺序______________________；

②检查装置气密性的方法：

_______________，原理：

______________________；具体操作步骤：

_________________________________________________________。

③装药品时，药品要斜铺在试管底部，便于均匀加热；

④在固定实验装置时，铁夹应夹在试管的中上部（距试管口约__处）；试管内导管稍露出胶塞即可，便于气体排出；试管要____________，防止____________________；集气瓶盛满水，用玻璃片盖住，倒立在水槽中；

⑤点燃酒精灯，加热试管时：

对酒精灯内的酒精的的要求是不应超过酒精灯容积的____，也不应少于____，酒精灯的_____要对准装有药品的部位加热，加热时要先______，然后再对准装有药品的部位集中加热。

⑥用排水集气法收集气体时，导管口刚有气泡冒出时，____（填“能”或“不能”）立即收集，应注意当_________________时再收集，否则收集到的气体不纯，当集气瓶口处有大量气泡逸出时，表示气体已经收集满了。

⑦停止反应时，应先_________________________，再_________________，防止水槽中的水倒流入热的试管中，引发试管炸裂。

（5）收集方法：

①排水集气法（原理：

_____________________）

②向上排空气法（原理：

_____________________）

（6）检验方法：

___________________________________，_____________________，

则证明该气体为氧气。

（7）验满方法：

①用向上排空气法收集气体时，_____________________，_____________________，证明气体收集满了；

②用排水法收集气体时，_________________________，证明气体已经收集满了。

【答案】试管、铁架台、酒精灯；集气瓶、水槽；固+固；加热；不易溶于水；组装仪器并检查装置气密性；填装药品（氯酸钾和二氧化锰混合物）；固定发生装置和收集装置；点燃酒精灯；收集气体；导管离开水槽；熄灭酒精灯；自下往上，从左往右；手捂法；气体热胀冷缩的压强原理；连接仪器后，将导管末端浸入水中，然后用手握住试管外壁，若导管末端有气泡产生，松开手后导管末端形成的一段水柱且不下落，则说明装置气密性良好；1/3；略朝下倾斜；防止冷凝水倒流回试管底部，引起试管炸裂；2/3；1/4；外焰；预热；气泡连续均匀地放出；把导管从水槽中移出，熄灭酒精灯；氧气不易溶于水；氧气的密度比空气大；将带火星的木条插入到集气瓶中，带火星的木条复燃；将带火星的木条放在集气瓶口；带火星的木条复燃；当集气瓶口向外冒出大量气泡时

【思考】反应结束后试管内剩余的固体是氯化钾和二氧化锰（已知氯化钾能溶于水，二氧化锰不溶于水），请设计实验回收二氧化锰固体。

【答案】溶解、过滤即可得到二氧化锰固体，滤液蒸干就可得到氯化钾固体

2．用分解过氧化氢溶液的方法制氧气

（1）实验原理：

_______________________________________________________。

（2）实验装置：

实验装置

气体发生装置

实验装置图

实验仪器

_______作为反应容器，配__________，

一孔插入__________，另一孔插入_____

选择依据

反应物状态

__________

反应条件

__________

（3）收集方法：

①氧气不易溶于水且不和水反应，要制取较纯净的气体，需采用排水法收集；

②氧气的密度比空气的大，要制取较干燥的气体，需采用向上排空气法收集。

（4）实验注意事项：

①分液漏斗可以用长颈漏斗代替，但其下端应该深入液面以下，防止____________；

②导管只需略微伸入试管塞

③若用长颈漏斗代替分液漏斗，如何检查装置气密性：

_________________。

④装药品时，先装固体后装液体；

⑤该装置的优点：

____________________________________________。

【答案】双氧水

水+氧气（2H2O2

2H2O+O2↑）；锥形瓶；双孔橡皮塞；分液漏斗；导管；液体+固体；不需要加热；生成的气体从长颈漏斗中逸出；将止水夹关闭，向长颈漏斗中加水，水面不持续下降，就说明气密性良好；可以控制反应的开始，也可以控制反应的速率，可以随时添加液体

【精讲精练】

【例1】实验室用加热氯酸钾分解制取和收集氧气用到的一组仪器是（）

A．集气瓶、药匙、导管、胶头滴管

B．集气瓶、漏斗、量筒、铁架台

C．酒精灯、蒸发皿、烧杯、石棉网

D．铁架台、酒精灯、试管、导管、集气瓶

【难度】★

【答案】D

【例2】实验室制取氧气时有以下操作步骤：

①装入药品，②检查装置气密性，③点燃酒精灯，④固定装置，⑤熄灭酒精灯，⑥收集氧气，⑦从水槽中取出导管，其中顺序合理的是

（）

A．①②④③⑥⑤⑦B．②④①③⑥⑤⑦

C．②①④③⑥⑦⑤D．②①④③⑥⑤⑦

【难度】★★

【答案】C

【例3】实验室中用催化分解双氧水的方法制取并收集氧气，有如下操作步骤：

①连接装置；②检查装置气密性；③加入双氧水；④加入二氧化锰；⑤用排水法收集。

正确的操作顺序是（）

A．②①④③②B．④③①②⑤C．①②④③⑤D．①②③④⑤

【难度】★★

【答案】C

【例4】下列关于实验室分解氯酸制氧气并用排水法收集的实验操作先后顺序中不正确的

（）

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，再对着药品集中的部位加热

C．等导管口排出的气泡均匀后，再将导管伸入盛水的集气瓶中

D．先熄灭酒精灯，再将导管从水槽中取出

【难度】★★

【答案】D

【变式】实验室用如图装置制取氧气时，有关实验操作顺序正确的是（）

A．实验开始时，先装药品，后检查装置气密性

B．搭建装置时，先固定试管，后放置酒精灯

C．收集气体后，先用毛玻璃片盖上集气瓶，后移出水槽

D．实验结束后，先熄灭酒精灯，后将导管移出水面

【难度】★★

【答案】C

【例5】实验室用分解H2O2的方法制O2，若实验中忘记加入MnO2，其结果是（）

A．不产生氧气B．生成氧气的速率慢

C．产生氧气的总质量减少D．没有影响

【难度】★

【答案】B

【例6】在分解氯酸钾制取氧气的实验中，发现试管破裂，可能的原因有：

①实验前忘记检查装置的气密性；

②加热前试管内外壁有水珠；

③加热时试管底部触及灯芯；

④试管口向上倾斜；

⑤实验结束时，先熄灭了酒精灯后将导管移出水槽；

⑥没有进行预热，直接对准试管里固体进行加热。

其中与之相关的是（）

A．只有①③⑤⑥B．只有②④C．除了①外其余均是D．只有②③⑥

【难度】★

【答案】C

【变式】在进行“氧气的实验室制取与性质”实验时，某同学制得的氧气不纯，你认为可能的原因是（）

A．用排水法收集O2时，集气瓶装满水

B．用排水法收集O2时，导管口冒出气泡，立即收集

C．用排水法收集O2时，收集满后，在水下盖上玻璃片

D．将集满氧气的集气瓶正放桌上

【难度】★★

【答案】B

【例7】下面的实验中有关氧气的制取、收集、验满、验证性质的操作，其中正确的是（）

选项

A

B

C

D

实验

氧气的制取

氧气的收集

氧气的验满

氧气的验证

图像

【难度】★

【答案】A

【例8】下列各图示实验室用来制取气体的发生装置和收集装置，按下列要求填空：

（1）请写出有标号仪器的名称：

①__________；②__________。

（2）装置A中试管口一定要略朝下倾斜，其目的是______________________。

（3）收集氧气的集气瓶盖上玻璃片后______（填“正”或“倒”）放在桌面上，因为__________，若用向上排空气法收集氧气时证明氧气已集满的方法是_____________________。

（4）实验室用氯酸钾制取氧气并收集纯净的氧气，所需的发生装置（填序号，下同）_____，收集装置是__________。

（5）用排水法收集氧气，导管口开始又气泡放出时，不宜立即收集，原因____________。

（6）实验结束时一定要先将导管从水槽中取出，再熄灭酒精灯，其目的是____________。

（7）已知在实验室可用稀盐酸（液体）和石灰石（固体）在常温下来制取二氧化碳气体，则该反应所选取的发生装置为_____________（填序号）。

【难度】★★★

【答案】

（1）试管、集气瓶；

（2）防止冷凝水倒流回试管底部，引起试管炸裂；

（3）正，氧气的密度大于空气；用带火星的木条靠近试管口，带火星的木条复燃；

（4）A，E；

（5）此时收集的氧气不纯（混有空气）；

（6）防止水槽中的水倒流入试管中引起试管炸裂；（7）B

【例9】现有下列A、B、C、D、E五种实验装置：

据图回答下列问题：

（1）请写出有标号仪器的名称：

①__________；②__________。

（2）加热氯酸钾与二氧化锰的混合物制取氧气，用_______装置，收集氧气最好用装置________，反应的文字表达式（化学方程式）_______________________________________。

（3）用过氧化氢溶液与二氧化锰制取氧气，用_________装置，反应的文字表达式（化学方程式）_______________________________________。

（4）氨气极易溶于水，且密度比空气小，实验室常用加热固体硫酸铵和固体熟石灰的混合物来制取氨气，应用________装置，收集氨气最好用________装置。

（5）用制得的氧气做“铁丝在纯氧中燃烧”的实验，实验结束后,发现集气瓶底部出现了一道裂痕,请你帮助分析问题的原因：

________________________________________。

（6）在“氧气的制取和性质”实验中，某同学取一段纱窗网上还能任意弯曲的细铁丝，在自己制备的氧气中做“铁丝燃烧”的实验。

结果没有观察到“火星四射”的现象，请你分析此实验失败的原因可能有：

____________________________、____________________________。

（7）某同学发现“铁丝”在纯净氧气中燃烧起来，观察到火星四射，并有黑色固体生成，请写出该反应的文字表达式____________________________________。

【难度】★★

【答案】

（1）试管，集气瓶；

（2）A，C/E，

；（3）B，

；（4）A，D；（5）集气瓶底未盛少量水或铺一层细沙；（6）氧气不纯；未除去铁丝表面的锈；（7）铁+氧气

四氧化三铁

【变式1】据图回答下列问题：

（1）写出装置图中标有a、b符号的仪器名称：

a．__________，b．__________。

（2）实验室用双氧水制取氧气时，可选用的发生装置是________________；用氯酸钾制取氧气时可选用的发生装置是________________；可选用__________或________装置收集氧气（写装置代号）。

原因是氧气______________________且________________________。

（3）固体过氧化钠与水反应能生成氧气，若通过此反应制取氧气，可选用_______装置作气体发生装置（写装置代号）。

（4）甲烷（CH4）是一种无色、无味的气体，密度比空气小且极难溶于水，是天然气的主要成分。

实验室制取甲烷气体常用无水醋酸钠（固体）和碱石灰（固体）加热制得。

则实验室制取甲烷可选用的发生装置是_______，可选用的收集装置是______________。

【难度】★★

【答案】

（1）试管；集气瓶；

（2）B，A，C，D，不易溶于水，密度略大于空气；（3）B；（4）A，CE

【变式2】在下列中学化学实验常见的实验装置中。

（1）请写出有标号仪器的名称：

①__________；②__________。

（2）若制取的一种气体是氧气，应选用的收集装置是__________（填序号，下同）。

（3）在常温下，用亚硫酸钠固体和稀硫酸制取二氧化硫气体，应选用的发生装置是___________；由于二氧化硫是易溶于水、密度比空气大的有毒气体，所以应用___________装置进行收集，以便将尾气吸收处理，避免造成大气污染。

【难度】★★

【答案】

（1）试管；酒精灯；

（2）C或D；（3）B，D

第3课时气体的收集方法小结

【新知精讲】

气体收集是化学学习中必须掌握的基本实验技能，是气体实验考查中经常出现的问题。

气体的收集要依据气体的______和______。

（1）常见的气体收集装置：

向上排空气法

向下排空气法

排水集气法

①排水法：

适用于难或不溶于水且与水不反应的气体，导管稍稍伸进瓶内；

②向上排空气法：

适用于气体密度大于空气（式量大于29）且不与空气中的成分反应；

③向下排空气法：

气体密度小于空气（式量大于29）且不与空气中的成分反应。

【注意】排气法收集气体时，导管应伸入瓶底。

（2）其他气体收集装置（多功能的使用）

构成：

集气瓶、双孔橡皮塞、导管

作用一：

贮气瓶

1．收集密度小于空气的气体，如氢气

（1）____进____出；气体进入后先集中在装置的_______________（上部/下部）；

（2）____进____出；气体进入后先集中在装置的________________（上部/下部）；

2．收集密度大于空气的气体，如CO2、________。

（1）____进____出；气体进入后先集中在装置的____（上部/下部）；

（2）____进____出；气体进入后先集中在装置的____（上部/下部）

3．排水法收集气体（要求气体：

______________________）

（1）如下图：

收集氢气：

_____进_____出；气体进入后先集中在装置的__________。

收集氧气：

_____进_____出；气体进入后先集中在装置的__________。

以上两项使用过程的共同点：

都是_____进_____出，气体都集中在装置的_____。

（2）如下图：

收集氢气：

_______进_______出；气体进入后先集中在装置的______________。

收集氧气：

_______进_______出；气体进入后先集中在装置的______________。

以上两项使用过程的共同点：

都是_____进_____出，气体都集中在装置的_____。

【答案】密度；水溶性

1．

（1）短，长，上部；

（2）长，短，上部；

2．

（1）O2；长；短；下部；

（2）短；长；下部；

3．不溶于水且不与水反应；

（1）短；进；上部；短；长；上部；短；长；上部；

（2）长；短；上部；长；短；上部；长；短；上部；

作用二：

量气瓶：

测气体体积

气体应该从_______导管进入，水从___排出，应该在_____导管接一个______________。

气体体积等于__________________________________________。

【答案】b；a；a；量筒；水的体积

作用三：

洗气瓶

如：

医院：

观察氧气速度，使氧气湿润。

氧气从___导管进入，从___导管流出。

简称：

___进___出，___导管接病人的呼吸面罩。

【答案】a，b，长进短出，b

【精讲精练】

【例1】某气体既能用排水法收集，又能用向上排空气法收集，该气体具有的性质是（）

A．易溶于水比空