第2单元 课题4-1 制取氧气（一）（教师版）-2024年初中化学同步（人教版）

第2 单元 课题4-1 制取氧气(一) 课程标准 学习目标 1 初步学习氧气的实验室制法。 2 能设计简单实验，制备并检验氧气。 3 初步学习运用简单的装置和方法制取氧气。 4 通过具体的化学实验探究活动，进行物质制备 探究活动的一般思路与基本方法； 5 初步学会观察实验现象，并如实记录、处理实 验数据，撰写实验报告等技能。(新增) 1．掌握实验室制取氧气的步骤和注意事项。 2 初步学习运用简单的装置和方法制取氧气。 3 通过具体的化学实验探究活动，学习物质制备 的一般思路与基本方法。 自主梳理 加热高锰酸钾制取氧气 (1)反应原理：_____________。 (2)实验装置：(若药品为氯酸钾，则试管口不用放棉花) (3)收集方法：由于氧气不易溶于水，制取较纯净的氧气，可采用_______________收集。又因氧气的密度 比空气的密度大，故制取较干燥的氧气，可用_____________收集。 (4)操作步骤：①查——组装仪器，检查装置的气密性；②装——向试管中装入药品；③定——将试管固 定在铁架台上；④点——点燃酒精灯，进行加热；⑤收——收集氧气；⑥离——将导气管撤离水槽；⑦ 熄——熄灭酒精灯，冷却后拆除装置。 妙语巧记：以上制氧的实验步骤可概括为“查”“装”“定”“点”“收”“离”“熄”，谐音记忆为 “茶”“庄”“定”“点”“收”“利”“息”。 目标任务 01 预习导学 02 (5)检验方法：将_____________伸入集气瓶中，若木条立即____________，证明是氧气。 (6)验满方法： ①用向上排空气法收集氧气时：把一根带火星的木条放在______________，如果木条复燃，证明氧气已集 满了。 ②用排水法收集氧气时：如果集气瓶口有大量_______逸出，证明瓶中没有水了，即氧气已集满。 【答】 排水法 向上排空气法 带火星的木条 复燃 集气瓶 口 气泡 预习检测 1 下图是加热高锰酸钾制取氧气的部分操作，其中错误的是( ) ．检查装置气密性 B．装入高锰酸钾 ．收集氧气 D．氧气验满 【答】D 【详解】、检查气密性时，先将导管插入水中，再用手握住试管外壁，如果有气泡冒出，说明装置气密性 良好，故正确； B、取用固体粉末时应先使试管倾斜，把盛有药品的药匙(或用小纸条折叠成的纸槽)小心地送至试管底部， 然后缓缓直立试管，故B 正确； 、氧气密度比空气大，可选用向上排空气法，收集气体时，导气管应伸到集气瓶底部，故正确； D、氧气验满时，应将带火星的木条伸到集气瓶口，而不是集气瓶中，若木条复燃，说明氧气集满，故D 错误。 故选：D。 2 实验室加热高锰酸钾制取氧气，有如下操作步骤，其操作顺序正确的是( ) ①加热药品； ②检查装置的气密性； ③把药品装入试管中，并把装置安装好； ④用排水法收集氧气；⑤ 从水槽中取出导管； ⑥熄灭酒精灯 ．②③①④⑤⑥ B．②③①④⑥⑤ ．③②①④⑥⑤ D．③②①④⑤⑥ 【答】 【详解】加热高锰酸钾制取氧气，其操作顺序是先检查装置的气密性，再把药品装入试管中，并把装置安 装好，然后加热药品，用排水法收集氧气，再从水槽中取出导管，最后熄灭酒精灯，即正确步骤是②③① ④⑤⑥，故选。 3 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 ．大试管、铁架台 B．烧杯、玻璃棒 ．集气瓶、酒精灯 D．导管、单孔塞 【答】B 【详解】 实验室用高锰酸钾制取氧气，属于固体加热反应，发生装置需要大试管(反应容器)、酒精灯(加热容器)、 铁架台(固定)、单孔塞、导管，收集装置需要集气瓶、水槽等。不需要烧杯和玻璃棒。 故选B。 4 关于“加热高锰酸钾制得氧气并用排水法收集”的实验，下列说法正确的是( ) ．制取气体时，先装药品，然后检验装置的气密性 B．反应结束时，先停止加热，然后将导管移出水面 ．导气管口开始产生气泡时，立即用装满水的集气瓶收集气体 D．排水法收集满氧气后，应先在水中盖上玻璃片，再将瓶拿出水槽 【答】D 【详解】 、制取气体时，先检验装置的气密性，后添加药品，防止装置漏气，错误； B、反应结束时，先将导管移出水面，后停止加热，防止水倒吸入试管，试管炸裂，错误； 、导气管口有连续均匀气泡时，开始用装满水的集气瓶收集气体，错误； D、排水法收集满氧气后，应先在水中盖上玻璃片，再将瓶拿出水槽，防止气体逸出，正确。 故选D。 5 下列有关实验操作的“先"与“后"的说法中，正确的是 ．加热试管时，先使试管底部均匀受热，后用酒精灯的外焰固定加热 B．加热KM4并用排水法收集2， 实验结束时，先熄灭酒精灯，后移出水槽中导管 ．用托盘天平称量固体时，先加质量小的砝码，后加质量大的砝码 D．制取气体时。先装好药品，密封装置，后检查装置的气密性 【答】 【详解】 、加热试管时，为防止试管炸裂，先使试管底部均匀受热，后用酒精灯的外焰固定加热，符合题意； B、加热KM4并用排水法收集2， 实验结束时，为防止液体倒吸，要先移出水槽中导管，后熄灭酒精灯， 不符合题意； 、用托盘天平称量固体时，先加质量大的砝码，后加质量小的砝码，不符合题意； D、制取气体时，先检查装置的气密性，然后装好药品，密封装置， 不符合题意。 故答为：。 6 关于实验室用高锰酸钾制氧气并用排水法收集的实验操作先后顺序中不正确的 ．先检查制氧装置的气密性，再装药品 B．先给试管均匀加热，再对着药品加热 ．先熄灭酒精灯，再将导管从水槽中取出 D．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 【答】 【详解】 、先检查制氧装置的气密性，再装药品，否则会浪费药品，故正确； B、先给试管均匀加热，再对着药品集中的部位加热，防止受热不均，引起试管炸裂，故B 正确； 、先熄灭酒精灯，再将导管从水槽中取出，水会倒流，可能引起试管炸裂；应先将导管从水槽中取出，再 熄灭酒精灯，故错误； D、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，否则可能会收集的气体不纯，故D 正确。 故选。 7 实验室用加热高锰酸钾制取氧气，并用排水法收集时，装药品的试管破裂了，其可能原因是 ①装药品前忘了检查气密性 ②试管口没有略向下倾斜 ③试管没有均匀预热 ④试管外壁潮湿 ⑤夹试管的铁 夹夹得太紧 ．①③④ B．②③④ ．②④⑤ D．②③④⑤ 【答】D 【详解】 ①装药品前忘了检查气密性，可能导致收集不到氧气，不会造成试管破裂； ②试管口没有略向下倾斜，冷凝水会回流到热的试管底部，炸裂试管； ③试管没有均匀预热，会造成试管受热不均匀而破裂； ④试管外壁潮湿，加热过程中会造成试管受热不均匀而破裂； ⑤夹试管的铁夹夹得太紧，会造成试管破裂。 故选D。 8 用高锰酸钾制取一瓶较为纯净的氧气，下列仪器中不需要的是( ) ．②⑤ B．④⑥ ．②⑥ D．①③⑥ 【答】 【详解】 用高锰酸钾制取一瓶较为纯净的氧气，则用排水法收集氧气，需要的仪器有：水槽、酒精灯、试管、非直 角弯玻璃管、集气瓶、铁架台，不需要锥形瓶、直角弯玻璃管、故选。 9．根据下图回答问题。 (1)仪器的名称是______。 (2)加热KM4制取2的符号表达式为______。 (3)收集2的装置是______(填序号)。 (4)将带火星的木条放在瓶口，若观察到______，说明瓶中已充满2。 【答】(1)酒精灯 (2)KM4 K2M4+M2+2 (3)B (4)木条复燃 【详解】(1)根据图示，仪器的名称是：酒精灯。 (2)KM4在加热条件下分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，符号表达式为：KM4 K2M4+M2+2。 (3)因为氧气的密度比空气略大，所以可使用向上排空气法收集，故题中可以收集2的装置是：B。 (4)氧气能使带火星的木条复燃，因此将带火星的木条放在瓶口，若观察到木条复燃，说明瓶中已充满2。 10．如图所示是实验室制取氧气的实验。请回答下列问题： (1)仪器①的名称是_________。 (2)加热高锰酸钾粉末前的操作是_________(填序号)。 ．先检查装置气密性，再装药品 B．先装药品，再检查装置气密性 加热 加热 (3)检验集气瓶内收集到的气体是否为氧气的方法是________。 【答】(1)酒精灯 (2) (3)将带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，则收集的气体为氧气 【详解】(1)仪器①的名称是酒精灯。 (2)根据高锰酸钾制取氧气的实验步骤查装定点收离熄可知：先检查装置气密性，再装药品，故选。 (3)氧气能使带火星的木条复燃，故检验集气瓶内收集到的气体是否为氧气的方法是将带火星的木条伸入集 气瓶内，若木条复燃，则收集的气体为氧气。 ►环节一 探究高锰酸钾制氧气 问题探究1 把少量高锰酸钾装入试管中，并在试管口放一团棉花，用带有导管 的塞子塞紧试管。 实验操作 实验现象 (1)加热试管，用排水法收集 一瓶氧气。 (2)把带有火星的木条伸入集 气瓶中，观察有什么现象发 生。 【实验结论】高锰酸钾是一种暗紫色的固体，它受热时，分解出氧气，同时还有锰酸钾和二氧化锰生成： _______________________________ 【答】固体减少，紫红色固体逐渐变为黑色，导管口有无色气泡冒出 带火星的木条复燃 高锰酸钾 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气 KM4 K2M4 M2 2 要点归纳 加热高锰酸钾制取氧气 探究提升 03 加热 实验装置 发生装置(固+固加热型) 收集装置(排水法、向上排空气法) 实验原理 高锰酸钾 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气 KMnO4 K2MnO4 MnO2 O2 实验步骤 (1)连接装置，检查装置气密性 (2)装药品，并在试管口放一团棉花 (3)将装置固定在铁架台上 (4)点燃酒精灯给试管加热(先预热后对准药品位置加热) (5)收集气体(若是用排水法，需待气泡连续均匀冒出再收集) (6)实验结束后先将导管移出水槽，再熄灭酒精灯 典例精讲 【例1】(四川省南充市营山县营山中学校2022-2023 学年九年级上学期期中)如图是在实验室制取气体 的实验装置示意图，请回答： (1)写出标号仪器的名称：_______。 (2)若用装置制氧气，反应的化学方程式是________；为了收集一瓶纯净的氧气，最好选择的装置是______ __(填字母序号，下同)。 (3)实验时加热高锰酸钾制取氧气应在试管口放一团棉花的原因是_______，该反应的化学方程式是_______。 【答】(1)酒精灯 (2) ① E ② (3) ①防止固体粉末进入导管，堵塞导管 ② 【解析】 (1)由图可知，仪器为酒精灯。 (2)装置为加热固体的装置，且试管口没有塞棉花，适用于氯酸钾制取氧气，氯酸钾在二氧化锰催化作用下 加热生成氯化钾和氧气，反应的化学方程式为 ； 若想收集一瓶纯净的氧气，且氧气不易溶于水，则收集装置选排水法收集，即装置E。 (3)高锰酸钾制取氧气时，试管口应塞一团棉花，防止固体粉末进入导管，堵塞导管； 高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的化学方程式为 。 【例2】(山东省淄博市周村区2022-2023 学年八年级下学期期末节选)化学是一门以实验为基础的自然 科学。实验室有如图装置： (5)小刚为了研究用向上排空气法和排水法收集的氧气浓度是否有差异，做了如下实验：加热等质量高锰酸 钾固体，分别用两种方法各收集三瓶氧气，并用传感器测定收集到的氧气浓度，数据如表。 收集方法 向上排空气法 排水法 序号 1 2 3 4 5 6 氧气浓度/% 796 797 799 900 898 893 氧气平均浓度/ % 797 897 小刚用向上排空气法收集氧气时，以将带火星的木条放在集气瓶口，带火星木条复燃为氧气集满的标准： 用排水法收集氧气时，以观察到________为氧气集满的标准。用向上排空气法收集到的氧气浓度只有80% 左右的原因可能是________(填序号)。 氧气的密度大于空气的密度 b 加热高锰酸钾固体产生氧气的浓度只有80%左右 当观察到带火星木条复燃时，集气瓶内还有空气 d 当氧气进入集气瓶时，瓶内空气与进入的氧气相互扩散 【答】 (5) ①集气瓶口有大气泡冒出 ② d 【解析】 (5)用排水法收集氧气时，以观察到集气瓶口出现大气泡时，证明已满； 、氧气的密度只是略大于空气的密度，很容易出现排不净空气或少量混合的情况，故错误； b、加热高锰酸钾固体只产生氧气，产生氧气的浓度不会只有80%左右，故b 错误； 、当观察到带火星木条复燃时，只能说明瓶中的氧气浓度大，不能说明集气瓶内一点空气也没有，故正确； d、在收集氧气时，氧气与空气可能进行少量的扩散混合，故d 正确。 故选d。 ►环节二 探究氧气收集方法 问题探究2 回顾氧气的密度和在水中的溶解性，分析氧气的收集方法 收集方法 排水法 向上排空气法 向下排空气法 图示 原理 氧气不易溶于水 氧气不与空气中的其他气体反 应，且密度比空气大 是否可用 问题探究3 用高锰酸钾制氧气，对比用向上排空气法和排水法收集到的氧气的纯度。 【进行实验】 (1)用向上排空气法收集氧气，当氧气集满后用传感器测定集气瓶中氧气的体积分数。重复该实验3 次并 记录数据。请写出氧气验满的操作与实验现象__________证明氧气集满。 (2)用排水法收集氧气：氧气能用排水法收集的原因是_________，用传感器测定集气瓶中氧气的体积分数。 重复该实验3 次并记录数据。 氧气的收集方法 向上排空气法 排水法 氧气的体积分数% 797 796 799 900 898 893 氧气的平均体积分数% 797 897 (3)不考虑操作失误的因素，用排水法也收集不到纯净的氧气，其主要原因是_______。 【答】(1)将带火星木条，放在容器口，若木条复燃 (2)氧气不易溶于水，且不与水反应 (3)氧气中会混有水蒸气 【解析】 (1)氧气具有助燃性，能使带火星木条复燃。用向上排空气法收集氧气的验满方法是将带火星木条，放在容 器口，若木条复燃时证明集满； (2)氧气不易溶于水，且不与水反应，所以可以用排水法收集； (3)排水法收集氧气中含有水蒸气，所以用排水法也收集不到纯净的氧气，其主要原因是氧气中会混有水蒸 气； 要点归纳 根据气体的密度和在水中的溶解性 收集方法 排水法 向上排空气法 向下排空气法 图示 原理 氧气不与水反应，且不易 溶于水 气体不与空气成分反应，且密 度比空气大 气体不与空气成分反 应，且密度比空气小 典例精讲 【例3】(湖南省怀化市雅礼实验学校2022-2023 学年九年级上学期第一次月考)兴趣小组同学对氧气的 收集进行了进一步探究。 【提出问题】不同的收集方法收集中的操作是否影响氧气的纯度？ 【知识回顾】 (1)氧气能用向上排空气法收集，所利用氧气的物理性质是______，用排水法集氧气时，判断氧气已收集满 的依据是______。 【实验设计】分别按下列方法，重复收集三瓶氧气，然后利用氧气传感器测定氧气的 浓度(装置如图)，记 录并取平均值。 用排水法收集氧气：①导管口一冒出气泡就进行收集；②当导管口气泡连续且较均匀时进行收集。 用向上排空气法收集氧气：③按图B 所示，将导管伸入集气瓶中部进行收集，以能使放置在集气瓶口带火 星木条复燃为氧气集满的标准；④按图所示，将导管伸入近集气瓶底部进行收集，以能使放置在集气瓶口 带火星木条复燃为氧气集满的标准；⑤按图所示，将导管伸入近集气瓶底部进行收集，将氧气集满标准改 为以能使放置在集气瓶口带火星木条复燃后再收集40s。 【实验记录】 收集方法、操 作 ① ② ③ ④ ⑤ 氧气平均浓度/ % 637 897 670 797 884 【分析】 (2)实验中每一种收集方法、操作均收集三瓶，并取其平均值，目的是_______。 (3)①、②均采用排水法收集，但①所得氧气浓度明显更小，其原因是_______。 (4)对比③、④的数据，用向上排空气法收集气体时，需注意_______。 (5)若采用向上排空气收集氧气时，要收集到较纯的氧气，可采取的措施是_______。 【答】(1) ①通常状况下，氧气的密度比空气略大 ② 集气瓶口有大气泡向外冒出 (2)减小实验误差 (3)所收集到的气体中包括装置中原有的空气(合理即可) (4)导管需伸入近集气瓶瓶底部 (5)能使带火星的木条复燃后，继续收集一会 【解析】 (1)氧气能用向上排空气法收集，所利用氧气的物理性质是通常状况下，氧气的密度比空气略大； 用排水法集氧气时，因为水会被氧气排出集气瓶，判断氧气已收集满的依据是集气瓶口有大气泡向外冒出； (2)实验中每一种收集方法、操作均收集三瓶，并取其平均值，多次试验的目的是减小实验误差 (3)①、②均采用排水法收集，①导管口一冒出气泡就进行收集，所收集到的气体中包括装置中原有的空气， 因此会比②当导管口气泡连续且较均匀时进行收集到的氧气浓度小； (4)根据表格数据可知③中收集到的氧气浓度比④的低，说明排空气分收集气体时要将导管伸入近集气瓶瓶 底部，这样才能将空气排净从而收集到更纯净的气体； (5)根据④⑤收集到的氧气浓度都能是带火星的木条复燃，说明只要氧气浓度达到一定时即能使木条复燃， 此时氧气不一定很纯，因此能使带火星的木条复燃后，继续收集一会可以收集到较纯的氧气。 一、加热高锰酸钾制取氧气 1．反应原理(高锰酸钾是一种紫黑色固体) 文字表达式：高锰酸钾 锰酸钾+二氧化锰+氧气 符号表达式：KM4 K2M4+M2+2 2．实验装置图 发生装置 收集装置 排水法 氧气不易溶于水，且不与水反应。 此法收集到的氧气优点是比较纯净 向上排空气法 氧气密度比空气大，且不与空气中的成分反应。 此法收集到的氧气优点是比较干燥 固体加热型 导管只需伸入集气瓶口 导管须伸入集气瓶底部，目的是排尽瓶中的空气 3．检验和验满 检验 将带火星的木条伸入集气瓶中，若木条复燃，说明是氧气 验满 排水法 当集气瓶口有大气泡冒出时，说明氧气已集满 向上排空气法 将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，说明氧气已集满 4．实验步骤和注意事项(用排水法收集) 实验步骤 注意事项 查 连接装置并检查装置的气密 性 ** Expression is faulty **导管只需刚刚露出橡胶塞，便于氧气 排出； ** Expression is faulty **试管口应放一团棉花，防止加热时高 锰酸钾粉末进入导管； ** Expression is faulty **试管口应略向下倾斜，防止冷凝水回 流到试管底部，使试管炸裂； ** Expression is faulty **加热时，现将酒精灯在试管下来回移 动