第2单元 课题4-1 制取氧气（一）（学生版）-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。 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 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 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 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 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 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 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 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 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。 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 (3)检验集气瓶内收集到的气体是否为氧气的方法是________。 ►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： _______________________________ 要点归纳 加热高锰酸钾制取氧气 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) 探究提升 03 (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_______。 【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 ►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_______。 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_______。 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； 装 用药匙将药品装入试管 定 将试管固定在铁架台上 点 点燃酒精灯加热 收 收集气体 课堂总结 04 加热 加热 ** Expression is faulty **加热时，现将酒精灯在试管下来回 移动，使试管均匀受热，再集中对药品部位加热； ⑤要等到气泡连续均匀冒出时，再进行收集。因为开始加热时导 离 从水槽中撤离导管 熄 熄灭酒精灯 谐音记忆“茶庄定点收利息” 1 (2023 年福建省中考)在“氧气的实验室制取与性质”实验中，下列装置或操作不正确的是 检查气密性 B 制备氧气 收集氧气 D 蜡烛燃烧 2 (湖北省黄冈市黄梅县实验中学2022-2023 学年九年级上学期第一次月考)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 检查装置气密性时，先用双手捂住试管，然后把导管一端浸入水中 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 装有高锰酸钾的 试管口要放一小团棉花，目的是防止反应时药品进入导气管 3 (2023 年河北省沧州市任丘市中考模拟)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 连接实验仪器 B 检查装置气密性 强化训练 05 装入高锰酸钾 D 结束时先停止加热 4 (湖南省益阳市六校联考2022-2023 学年九年级上学期期末)关于“加热高锰钾制得并用排水法收集氧 气”的实验，下列说法中不正确的是 取用高锰酸时将其送入试管底部，目的是防止药品打破试管 B 装有高锰酸钾的试管口要放一小团棉花，目的是防止药品进入试管 等到导管排出的气泡均匀时再开始收集，目的是使收集的氧气更纯净 D 反应结束时先将导管移出水面再停止加热，目的是防止水倒吸炸裂试管 5．(2023·广西·中考真题)根据下列装置回答问题： (1)仪器①的名称是_______。 (2)实验室制取二氧化碳常用的药品是_______。用装置E 收集二氧化碳的原因是_______。 (3)实验室用装置制取氧气，反应的化学方程式是_______。用装置收集氧气，当观察到_______时，表示氧 气已收集满。 (4)选用装置B 加热高锰酸钾制取氧气，还需做出的改进是_______。用装置F 收集氧气，气体应该从____ ___(填字母序号)端通入。 6．(2023 年四川省广安市中考)下图是实验室制取气体常用的发生装置和收集装置，结合图示，回答下列 问题： (1)图中仪器甲的名称是______。 (2)若实验室用高锰酸钾制氧气，应在装置的试管口______。 (3)若实验室用装置B、D 组合制取氧气，其反应的化学方程式为______。若用装置E 收集氧气，验满时， 应将带火星的木条置于装置E 的______处。(选填“”或“b”) (4)装置B、均可用作实验室制取二氧化碳和氢气的发生装置，两者相比，装置的优点是______。 7 下图是实验室常见的制取气体的装置： (1)写出仪器名称：①_____ _____ _____ _____ ② ③ ④ 。 (2)实验室采用装置制取氧气时，试管口要放一团棉花，目的是_____，其试管略向下倾斜的目的是_____， 该反应的符号表达式是_____。 (3)采用装置B 制取氧气时，其试管中应放的药品是_____，该反应的符号表达式是_____。 (4)若要得到较为干燥的氧气，可以选择的收集装置是_____(填序号)，能用这种方法收集的原因是_____。 8 实验室现有高锰酸钾、火柴、棉花、升降台等用品及以下仪器，请回答下列问题并填写相关空白： (1)上述仪器中，E 仪器的名称为______；若用上述仪器及药品制取氧气，所需要的仪器编号为______(填 字母)，请写出用上述药品制氧气反应的表达式(文字或符号均可)______。 (2)制取氧气时需先检查装置的气密性，其操作是：连接好仪器，把导管的一端放入水中，______(填一种 操作)，若装置气密性良好，可观察到水中导管口有______的现象。 (3)在试管中装入少量药品，并在试管口放一团棉花，其作用是______。 (4)用排水法收集氧气时，待气泡______时，开始收集。 (5)停止加热时，先要把______，然后在熄灭酒精灯。 9．(2023·广东·中考真题)回答下列问题。 (1)实验室制取2及性质检验 上图中仪器的名称是__________。 用高锰酸钾制取2，应选择上图中的发生装置_______(填字母)。化学方程式为__________。 收集一瓶2并进行性质检验。 操作 现象 结论 硫燃烧时，_____(填字母)，生成刺激性气味的气 体 产生大量白烟 b 生成黑色固体 发出蓝紫色火焰 2具有氧化性 集气瓶中 溶液的作用是_________________ (2)制作氧自救呼吸器 查阅资料，超氧化钾(K2)为黄色固体，分别与2、 2反应生成2和白色固体、产氧效率高，适合作生氧剂。 ①原理分析: 、 则X 的化学式为__________。 ②动手实践:设计并制作氧自救呼吸器，如图所示，使用一段时间后，观察到生氧剂由______(填颜色变化 )，则基本失效。 10 (湖南省株洲市攸县2022-2023 学年九年级上学期期末)华雪同学欲用下图所示装置和相关药品在实验 室中制取氧气。 (1)写出图中的①、②两种仪器的名称：①______ ______ ② 。 (2)实验室用B 装置来制氧气时，其对应的化学方程式是______。 (3)华雪同学若用装置B 来制取氧气，则常用黑色粉末______作催化剂。 (4)下列实验步骤中属于实验室用高锰酸钾制氧气并用排水法收集的正确的操作顺序中第一个步骤是______ (填序号)。 ①点燃酒精灯，给试管加热 ②熄灭酒精灯 ③检查装置的气密性 ④将固体装入试管，用带导管的胶塞 ⑤用排水法收集氧气 ⑥将导管从水中取出 ⑦固定装置 11 (2022 年四川省成都市龙泉驿区中考模拟)实验室用高锰酸钾制氧气。回答下列问题： (1)仪器⑧的名称是_______。 (2)高锰酸钾制氧气的化学方程式为_______；若用上述装置制备并用排水法收集制取的氧气，需要的仪器 有_______(填序号)；在实验过程中，还需使用棉花，棉花的作用是_______。 (3)反应剩余的固体通过溶解、_______、洗涤、干燥，可得到纯净的二氧化锰。在“溶解”时需要使用玻 璃棒，玻璃棒的作用是______。 (4)用过氧化氢制备氧气。若用如图装置干燥、收集氧气，中盛放______，此时需关闭_______、打开_____ __(填“K1”或“K2”)。