2019-2020年中考化學總復習教學案 第二單元課題3　制取氧氣.doc

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2019-2020年中考化學總復習教學案 第二單元課題3　制取氧氣 一、氧氣的實驗室制法 在實驗室里，常采用分解過氧化氫或加熱高錳酸鉀的方法制取氧氣。 1.過氧化氫分解法制氧氣 過氧化氫水+氧氣 ［實驗探究］ 操作步驟：（1）在試管中加入5 mL 5%的過氧化氫溶液，把帶火星的木條伸入試管。（2）向上述試管中，加入少量的二氧化錳，再把帶火星的木條伸進去。 實驗現象：加入二氧化錳前，木條沒有明顯變化.加入二氧化錳后，放出大量的氣泡，帶火星的木條復燃。 實驗結論：（1）常溫下，過氧化氫溶液分解很慢。（2）加入二氧化錳后，過氧化氫溶液分解放出氧氣的速度加快。 2.催化劑和催化作用 （1）催化劑：在化學反應里能改變其他物質的化學反應速率，而本身的質量和化學性質在反應前后都沒有發(fā)生變化的物質。 （2）催化作用：催化劑在化學反應中所起的作用。 要點提示 正確理解“催化劑”的概念要明確以下四點： ①催化劑的特點是：“一變兩不變”。“一變”是改變化學反應速率。“改變”不能片面地理解為“加快”，因為有的催化劑在反應中能減慢反應速率，只有對某一具體的反應，催化劑才能說“加快”或者“減慢”其化學反應速率?！皟刹蛔儭笔侵肝镔|本身質量和化學性質在化學反應前后不變?！安蛔儭笔侵浮白兓昂蟆?，不能理解為“變化過程中”，大多數人認為在化學反應過程中，催化劑參與了反應，只不過反應后，又回到原來的物質?！盎瘜W性質”不能簡單理解為“性質”，因為性質包括物理性質和化學性質兩個方面。 ②催化劑不是只專用于催化作用。二氧化錳在過氧化氫分解時作催化劑但不能說二氧化錳就是催化劑，在其他反應中也可能作反應物，也可能作生成物。 ③同一反應，可用不同的催化劑，如硫酸銅溶液對過氧化氫也有催化作用。 ④催化劑只能改變化學反應速率，在反應物質量一定時，加不加催化劑不能增大或減少生成物的量。 3.加熱氯酸鉀制取氧氣 加熱氯酸鉀和二氧化錳的混合物，也可以制得氧氣，其中二氧化錳作催化劑。 氯酸鉀氯化鉀+氧氣 ［實驗探究］ 實驗原理：氯酸鉀氯化鉀+氧氣 所用儀器：酒精燈、試管、鐵架臺、鐵夾、帶導管的橡皮塞、水槽、集氣瓶、導管。 氣體的發(fā)生裝置（如下圖）： 發(fā)生裝置的選取原則： 確定實驗的發(fā)生裝置主要依據反應物的狀態(tài)和反應條件。①如果反應物是固體和固體而且需要加熱一般用大試管作反應容器，配單孔塞，酒精燈來加熱，還需帶鐵夾的鐵架臺。 使用此裝置要注意試管口要略向下傾斜；導氣管伸入試管內不要太長，只要露出橡皮塞少許即可；鐵夾應夾在距離試管口約1/3處。 ②如果反應物是液體和固體而且不需加熱，可采用錐形瓶作反應容器（試管或廣口瓶也可），配雙孔塞，一孔插入長頸漏斗或分液漏斗，另一孔插入導管，如下圖所示： 或 使用此裝置時要注意：長頸漏斗下端管口要插入液面以下（分液漏斗下端口不插入液面以下）；導氣管伸入錐形瓶內不要太長，只要露出橡皮塞少許即可；加藥品時先加固體藥品再加液體藥品。 氣體的集氣裝置： 集氣裝置的選取原則：收集裝置的選擇主要依據生成物的性質，如密度是否比空氣大，是否溶于水等。常見的收集氣體的方法分為兩大類： ①排水集氣法：它適用于難溶或微溶于水的氣體的收集.操作時要注意：集氣瓶中要將水注滿，不得有氣泡，否則收集的氣體不純，從導管中剛剛冒出的氣泡不要收集，它們可能是發(fā)生器中殘留的空氣.排水法收集的氣體中都含有水蒸氣。 ②排空氣取氣法：適用于密度與空氣相差較大的氣體。由于氣體密度的不同又分為： a.向上排空氣法：收集密度大于空氣的氣體（如圖Ⅰ）。 　　　　 Ⅰ　　　 　　　　　　　　　?、? b.向下排空氣法：收集密度小于空氣的氣體（如圖Ⅱ）。 操作時要注意：應將導管伸入到集氣瓶底部，以使集氣瓶中的空氣順利地完全排出，收集到較純的氣體，同時集氣瓶口應用玻璃片蓋住，無論用哪種方法收集的氣體，在放置時要用玻璃片蓋嚴集氣瓶，密度大于空氣的氣體，集氣瓶應正放；密度小于空氣的氣體，集氣瓶應該倒放，以免氣體逸散。 氣密性的檢驗：實驗裝置安裝完畢后，為防止裝置漏氣，使用前應檢查裝置的氣密性，方法是：先將反應裝置中的導管一端浸入水里，用手掌緊貼反應容器的外壁，如果裝置不漏氣，容器里的氣體受熱膨脹導管口就有氣泡逸出；容器冷卻后，又會有水升到導管內形成一段水柱；若裝置漏氣，則不會有氣泡冒出。 實驗步驟 ①按教材圖2-16組裝實驗裝置 注意：裝配儀器時，首先要研究儀器裝置圖，再選擇合適的儀器，按圖裝配。儀器連接的基本操作有： a.把玻璃管插入橡皮管：玻璃管一端先蘸水潤濕，再將它插入橡皮管，旋進1厘米左右即可。 b.把帶導管的塞子塞在容器口上：容器拿在手中，不可放在桌子上，另一手拿塞子，旋進容器口，塞子要選擇適當型號，一般以伸入瓶口2/3為宜。 安裝儀器一般按從下到上，從左到右的順序，以用高錳酸鉀制氧氣的實驗為例，應先放好酒精燈，以酒精燈外焰的高度為準，調整鐵架臺上鐵夾的高度，并固定好試管，試管口向右方，塞好帶導管的單孔塞，將水槽放在右邊以便于用右手進行收集氣體的操作。 儀器裝置應科學合理，重心盡可能放低以增強其穩(wěn)定性，操作方便。 ②檢查裝置的氣密性 注意：檢查裝置氣密性時，最好先將導管放入水中，再用手握住試管，防止管內的氣體事先已排出，看不到氣泡。 ③加入藥品 要點提示 a.藥品不能聚集在試管底部，應平鋪在試管底部，使之均勻受熱。 b.試管口要略向下傾斜，防止藥品中的水分受熱后變成水蒸氣，再冷凝成水珠倒流回試管底部，使試管炸裂。 c.導氣管伸入試管內不要太長，只要露出橡皮塞少許即可，這樣便于氣體導出。 d.鐵夾應夾在距離試管口約1/3處。 ④加熱 要用酒精燈的外焰對準藥品部位加熱。加熱時先進行預熱，即先將酒精燈在試管下方來回移動，讓試管均勻受熱，然后對準藥品部位加熱。 ⑤收集氣體 要點提示 集氣瓶裝滿水，并用玻璃片蓋住瓶口，把集氣瓶和玻璃片一同倒立在水槽中，移去玻璃片，把導氣管出口伸入集氣瓶內。 排水法收集氧氣時，導管口有氣泡冒出時，不宜立即收集。因為剛開始排出的是空氣，當氣泡均勻連續(xù)地冒出時，才能收集。集氣瓶口有大氣泡冒出時，說明已收集滿。 ⑥從水中移出導管，熄滅酒精燈 要點提示 a.實驗結束時，先把導氣管從水槽中取出，再移走酒精燈，防止水倒流入試管底部炸裂試管。 b.收集滿氧氣的集氣瓶要蓋好玻璃片，正放在桌子上（因為氧氣的密度比空氣大）。 4.高錳酸鉀加熱分解法制取氧氣 高錳酸鉀是一種暗紫色固體，它受熱時，分解出氧氣、錳酸鉀和二氧化錳。 高錳酸鉀錳酸鉀+二氧化錳+氧氣 5.分解反應 以上幾個反應，如雙氧水分解生成水和氧氣，氯酸鉀分解生成氯化鉀和水，高錳酸鉀受熱分解為錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，都是由一種反應物生成兩種或兩種以上的物質，這種反應叫分解反應。 定義：由一種反應物生成兩種或兩種以上其他物質的反應，叫做分解反應。 辨析比較 分解反應和化合反應：分解反應和化合反應都是化學反應中的常見類型，化合反應是由兩種或兩種以上的物質生成另一種物質的反應。特點是生成物只有一種。而分解反應是由一種物質生成兩種或兩種以上的物質的反應.它的特點是反應物只有一種?；戏磻杀硎緸锳+B AB，那么分解反應可表示為AB A+B。 二、氧氣的性質 1.氧氣和碳的反應 木炭在氧氣中燃燒的四個實驗步驟：①用坩鍋鉗夾取一小塊木炭；②在酒精燈上加熱到發(fā)紅；③是把紅熱的木炭放入裝滿氧氣的集氣瓶內（夾木炭的坩堝鉗應由上而下慢慢伸入瓶中，如果很早伸入集氣瓶的底部，集氣瓶中的氧氣被熱的氣體趕出來，木炭燃燒不旺）；④是集氣瓶內加入澄清石灰水。 木炭在空氣和在氧氣中燃燒的現象: 空氣 氧氣 現象 發(fā)出紅光，放出熱 發(fā)出白光，放出熱，澄清石灰水變渾濁 文字表達式 碳+氧氣二氧化碳 2.氧氣和鐵的反應 鐵在空氣中和氧氣中燃燒的現象。 空氣 氧氣 現象 紅熱 劇烈燃燒，火星四射，放出大量的熱，生成黑色固體 文字表達式 鐵+氧氣四氧化三鐵 三、工業(yè)制氧氣 1.根據液氧和液氮的沸點不同，采用分離液態(tài)空氣法。 2.膜分離法 近年來，膜分離技術得到迅速發(fā)展，利用這一技術，在一定壓力下讓空氣通過富集氧氣功能的薄膜，可得到含氧量較高的氧氣。 問題思路探究 問題1木炭在氧氣中燃燒的現象是：劇烈燃燒，發(fā)白光，放熱生成無色無味氣體，該氣體可使澄清石灰水變渾濁。木炭燃燒時的現象中怎么沒有提到“火焰”呢？ 思路：在描述實驗現象時，容易混淆的概念“火焰”“煙”與“霧”。“火焰”是可燃性氣體或蒸氣燃燒的特征。可燃性氣體、易氣化的可燃性固體和液體燃燒時都可形成火焰，如:H2、天然氣、酒精、蠟燭、煤、硫磺等。但高沸點難氣化的可燃物(如Fe、木炭等)燃燒時，只會發(fā)光，不會產生火焰。“煙”是反應后生成的固體小顆粒分散到空氣中，懸浮于空間產生的，而“霧”是小液滴分散、漂浮在空間產生的。 探究：木炭的主要成分是碳。碳和氧氣反應時的溫度，還不能使固體碳達到氣化的狀態(tài)，也就是說是碳在固體狀態(tài)下和氧氣發(fā)生的反應，故而沒有“火焰”產生。當然木炭燃燒時也會伴隨一些其他的副反應，這些反應會產生實驗時看到的“火焰”。 問題2能與氧氣發(fā)生反應的很多物質（如H2、C），為什么在通常情況下都能與氧氣“和平共處”而不發(fā)生反應? 思路：具備了反應的條件后，還要看氧氣的濃度。物質在空氣里燃燒，實際上是物質與空氣中的氧氣發(fā)生的氧化反應，由于空氣中的氧氣被不能支持燃燒的氮氣所沖淡，所以，在空氣里能燃燒的物質在氧氣里燃燒的更旺，在空氣里不能燃燒的物質，如:鐵絲，在氧氣里卻能燃燒。 探究：能與氧氣反應的物質之所以在通常情況下都能與氧氣“和平共處”，只是因為缺乏發(fā)生反應所必須的條件，如“點燃”“加熱”等。物質發(fā)生的化學變化受到內因和外因兩方面因素的影響，內因(能與氧氣發(fā)生反應)是變化的根本，外因(點燃或加熱)是變化的條件，外因通過內因而起作用，二者缺一不可。人們控制化學反應進行的途徑之一就是控制反應條件。 典題熱題新題 例1質量、濃度都相等的兩份過氧化氫溶液，a中加入少量二氧化錳，b中不加二氧化錳，分別同時加熱，下列圖象表示放出氧氣質量（縱坐標）與反應時間（橫坐標）的關系，其中正確的是 (　　) 思路解析：轉折點的縱坐標表示反應生成的氧氣量的多少，橫坐標的意義是指時間，綜合題目的內容，轉折點表示過氧化氫完全分解所需的時間。因為二氧化錳能加快過氧化氫的分解速率，說明a比b完全分解的時間要短，所以A選項錯；又因為催化劑只影響反應速率，不影響最終產量，所以B選項錯；a中加催化劑二氧化錳，不需加熱即可以放出氧氣，而b中不加催化劑，需要等到微熱之后才能分解放出氧氣，因此兩種溶液不是同時分解，所以C選項也錯。 答案：D 深化升華 解圖象題時要注意以下幾個問題，一是弄清橫縱坐標的含義，而是明確轉折點的含義，三是注意直線的斜率。 例2下列關于催化劑的敘述正確的是 （　?。? A.能加快物質的化學反應速率的是催化劑，減慢化學反應速率的不是催化劑 B.加入二氧化錳可以使過氧化氫產生更多的氧氣 C.催化劑在催化過程中所有的性質不變 D.同一個反應可以選用不同的催化劑 思路解析：根據催化劑的定義可知：“改變其他物質的化學反應速率”，“改變”既包括“加快”，也包括“減慢”之意，故A選項不對；在化學反應中，催化劑只能“改變其他物質的化學反應速率”，而對生成物的質量多少沒有關系，故B選項錯誤；“二不變”是指催化劑在化學反應的過程中，質量和化學性質不變，而不是“性質”不變，因為物理性質可能改變，所以C選項不正確；同一個反應可以選用不同的催化劑，分解過氧化氫時還可以選用氧化鐵、硫酸銅溶液作催化劑。 答案：D 深化升華 對催化劑概念的理解是出錯率最多的地方，很多同學往往把握不住催化劑定義的實質，可以“改變”反應速率，不僅僅意味著可以加快反應速率，也可以是減慢反應速率。 例3某班級的探究小組在學習催化劑的知識后，上網查閱，獲得以下信息： ①氯酸鉀氯化鉀+氧氣;②碳+氧化銅銅+二氧化碳;③黑色氧化銅不溶于水，氯化鉀、氯酸鉀易溶于水。 他們想研究氧化銅能否在氯酸鉀的受熱分解反應中起催化劑的作用，設計了以下的對比實驗和后續(xù)操作。 ①任取兩份氯酸鉀，分別放入兩支相同的試管中，在其中一份中加入精確稱量的n g氧化銅粉末。 ②將兩份氯酸鉀同時在相同條件下正確加熱，將放出的氣體通入水中，觀察放出氣體的快慢。 ③停止加熱，冷卻，將原來混有氧化銅的反應后的混合物加水溶解，小心過濾，得出濾出物，洗滌并干燥。 ④觀察濾出物的狀態(tài)和顏色。 ⑤將濾出物和炭粉混合，在密閉容器中高溫加熱，將反應后產生的氣體通入澄清石灰水中，并觀察實驗現象。 （1）以上實驗步驟，有一步不夠嚴密，這一步是 。 （2）要達到實驗目的，除改進不嚴密的實驗步驟外，還必須增加一個實驗步驟，這個實驗步驟是　　　　　　　　　　　　　　　　。 （3）實驗⑤的目的是什么？為達到此目的，我們還可如何操作？ 思路解析：首先，要對催化劑概念有確切的把握。催化劑的基本特點有兩條：一是改變其他物質的化學反應速率；二是反應前后本身的質量和化學性質不改變。以實驗探討氯酸鉀分解反應中氧化銅能否起催化作用，要求實驗設計必須包含以下內容：比較相同溫度等條件下，純凈氯酸鉀和相同質量的混有氧化銅粉末的氯酸鉀反應速率是否相同；要對反應前和反應后的氧化銅的質量分別進行稱量，以確定其質量是否改變；要對反應后的氧化銅的化學性質（如能否與碳反應）進行實驗，以確定其化學性質是否發(fā)生變化。 對照所給的實驗方案，發(fā)現步驟①任取兩份氯酸鉀，做對比實驗時，該方法不夠嚴密；此方案的最大問題是沒有稱量反應前后氧化銅的質量，無法證明反應前后氧化銅質量不改變，從而無法全面、準確地認識氧化銅在氯酸鉀分解反應中起催化作用。實驗第⑤步做碳還原氧化銅的實驗并觀察黑色粉末變?yōu)榱良t色，以及澄清石灰水變渾濁的現象，旨在證明氧化銅仍有在高溫下與碳發(fā)生反應的性質。即化學反應前后，氧化銅的化學性質未改變。我們可以將干燥過的氧化銅放入另一份質量相同的氯酸鉀中，重復②的操作，證明氧化銅的化學性質在反應前后不變的事實。 答案：（1）第①步 （2）精確稱量濾出物的質量 （3）將③步得到的氧化銅加入氯酸鉀中，重復②的操作。 深化升華 這是一道研究化學原理知識的探究題，重在考查對某化學原理——氯酸鉀分解反應中催化劑作用的理論認識，以及通過較規(guī)范的實驗探討對理論知識的認識能力。 例4實驗室中用高錳酸鉀制取氧氣的步驟主要分以下七步，請按操作順序，把序號填在括號內。 （　?。⒏咤i酸鉀裝入試管，管口放一棉花團并塞上塞子。 （　?。┮崎_并熄滅酒精燈。 （　?。c燃酒精燈，先給試管預熱，再集中給藥品加熱。 （　?。┯描F架臺和鐵夾把盛有藥品的試管固定起來。 （　?。z查裝置的氣密性。 （　?。馀葸B續(xù)且均勻放出來時，收集一瓶氧氣。 （　?。夤軓乃蹆热〕鰜?。 思路解析：此題主要是考查學生對實驗室制取和收集氧氣的操作步驟是否真正理解。通過教師的演示，學生認真動手完成制氧實驗后，必須明確實驗室制氧氣的操作步驟中幾個應注意問題：包括①先檢查裝置的氣密性，再裝藥品；②先固定好試管，后加熱；③收集氧氣完畢，先要把導氣管從水槽內取出，再移開并熄滅酒精燈。 答案：2　7　4　3　1　5　6 深化升華 實驗操作是經常考查的一部分知識，要想順利地解決這類問題，解題時須在頭腦中再現實驗的整個過程。 例5過氧化氫（化學式H2O2）溶液在二氧化錳作催化劑的條件下能迅速分解生成氧氣和水。分液漏斗可以通過調節(jié)活塞控制液體的滴加速度。 根據上述材料，完成下列問題。 （1）分液漏斗中應放入的物質是　　　　　　　　　，錐形瓶中應放入的物質是　　　　　　。 （2）寫出該方法制取氧氣的文字表達式　　　　　　　　　　　，要收集一瓶純凈的氧氣，應選擇裝置　　　　　　　?。ㄌ钭帜福?。 （3）某同學在觀察到錐形瓶內有大量氣泡時，開始用B裝置收集O2，過一段時間后，用帶火星的木條伸入瓶口、瓶中、瓶底，都未見木條復燃。其原因是　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　。 （4）用H2O2與二氧化錳制取氧氣，優(yōu)點是　　　　　　　　　　?。ㄌ罹幪枺?。 ①生成物只有氧氣?、诓恍杓訜帷、坌杓訜? （5）裝置A中反應很劇烈，據此提出實驗安全注意事項是　　　（填編號）。 ①控制液體的滴加速度　②用體積較小的錐形瓶?、奂訜岱磻? 思路解析：該題考查在掌握理解氣體制備原理和操作的基礎上，根據所給材料及要求進行實驗的操作能力。解此題的關鍵是理解氣體的制備原理、操作方法和步驟。 答案：（1）過氧化氫溶液　二氧化錳 （2）過氧化氫水＋氧氣　D （3）實驗裝置氣密性不好 （4）② （5）① 深化升華 氧氣的實驗室制法，是初中化學制取氣體的典型代表，考查內容包括選用藥品、化學反應原理、所屬反應類型、儀器，實驗裝置的選擇、操作注意事項、收集方法及檢驗方法等，制氣方案的評價，判斷方案是否可行。關鍵是理解氣體制備原理和操作方法、步驟。