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2025-2026学年九年级化学上册同步知识解读与专题训练
2.3 氧气的制备（知识解读）
1、分离液态空气法
原理：利用液态氧气和液态氮气的沸点不同。——是物理变化
具体过程:首先将空气净化除去杂质等，然后在高压低温的条件下，使空气液化，控制温度蒸发液态氮气，沸点较低的氮气先蒸发出来，余下的便是沸点较高的淡蓝色液态氧气，将其加压贮存在钢瓶中备用即可
2、膜分离技术（物理变化）：指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时，实现选择性分离的技术。
3、分子筛制氧（物理变化）：分子筛是一种具有均匀微孔结构的材料，有很强的吸附能力，能把不同的分子分离开，起到“筛分”分子的作用，故称为分子筛。分子筛制氧机是利用分子筛特殊的吸附能力和解吸技术，加压时吸附空气中的氮气、二氧化碳气体，将未被吸收的氧气收集起来，经过净化处理后即成为高纯度的氧气。
【典例1-1】工业制取氧气主要有以下步骤，下列有关说法不正确的是
A．液态空气是混合物
B．氮气先被蒸发出来，说明氮气沸点比氧气低
C．步骤②属于化学变化
D．得到的剩余液体大部分为液氧，颜色为淡蓝色
【典例1-2】工业上制备大量氧气时，需要考虑的问题有_______、_______、_______。从这些角度考虑，工业上制备大量氧气利用_______作原料。
【变式1-1】下列关于空气的说法中，错误的是
A．工业上利用液氧、液氮沸点不同，从液态空气中分离出氧气，该过程属于物理变化
B．空气是一种十分重要的自然资源
C．空气中的氧气和氮气是均匀混合在一起的
D．按质量分数计，空气中约含有氮气78%、氧气21%、其他气体和杂质1%
【变式1-2】以典型物质为核心，进行问题的设置与整合， 是我们全面认识物质性质及应用的有效途径。小晋同学在小组合作学习过程中，对氧气的相关问题，以结构图的形式进行了如下梳理。联系实际，解决问题：
(1)工业上大量制取氧气是利用液态空气中各种成分的_______不同。
(2)实验室加热暗紫色固体制取氧气的反应原理是_______。（填文字表达式）。
(3)实验室制取氧气用排水法收集体现了氧气_______的物理性质。
(4)铁丝在氧气中燃烧的现象是_______。
(5)氧气在生活中的一种用途是_______。
1、药品：过氧化氢溶液（主要成分H2O2）和二氧化锰（黑色粉末 MnO2）
2、反应原理：文字表达式：过氧化氢 水+氧气符号表达式：H2O2 H2O + O2
注：MnO2在该反应中是催化剂，起催化作用。
3、反应装置固液常温型。
4、操作步骤
（1）连：连接仪器、组装实验装置；要小心，不可用力太大，切不可将反应器按在桌子上用力塞橡皮塞，并且，导管稍微露出橡皮塞即可。
（2）查：检查装置的气密性。
（3）加：加入固体药品。
（4）倒：倒入液体药品；要注意长颈漏斗的下端要浸在液面下。
（5）定：用铁架台固定仪器装置，固定时从试管的底部插入，夹在其中上部，先用捏住铁夹，再旋动铁夹上的螺丝，但不可用力过猛；当用锥形瓶做反应器时，此步可省。
（6）收集：氧气的收集。
5、注意事项：长颈漏斗下端管口应该伸入液面以下（液封），防止生成的气体从长颈漏斗中逸出；导管只需略微伸入试管塞，便于气体的导出；装药品时，先装固体后装液体；该装置的优点：可以随时添加液体。
6、收集气体，若用排水法收集气体（导管略伸进集气瓶口），当气泡连续均匀冒出时开始收集（因为开始排出的气体是空气，会使得收集的氧气不纯）；当集气瓶口有大量气泡往外冒时，氧气收集满，在水下用玻璃片盖住瓶口，移出水槽，集气瓶正放在桌面上(氧气密度比空气大，正放)，防止气体逸出。若用向上排空气法收集气体，收集时导管应伸入集气瓶底部（为了排尽瓶内空气）。验满时，将带火星的木条放在集气瓶口，若复燃，则氧气已收集满。
7、氧气的检验：利用带火星的木条检验氧气，若木条复燃，则说明为氧气。
【典例2-1】如图是实验室用过氧化氢制取氧气的装置，下列说法正确的是
A．实验开始时一有气泡产生就将导气管伸入集气瓶口
B．排水法收集氧气，事先将集气瓶内装满水，盖上玻璃片，将集气瓶倒扣到水槽中
C．加药品时，先通过长颈漏斗加入过氧化氢，再用药匙把二氧化锰装入锥形瓶，塞紧橡皮塞
D．集气瓶口有大气泡冒出时，迅速将集气瓶正放在桌面上，再盖上玻璃片
【典例2-2】根据下列装置，回答问题：
(1)写出图中标号仪器的名称：①_______。
(2)实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气时，从控制反应速率和节约药品的角度考虑，发生装置最好选用_______ (填装置序号)，
(3)甲烷是一种无色无味、难溶于水、密度比空气小的气体。实验室用加热无水醋酸钠和碱石灰的固体混合物制取甲烷时，选用装置的组合是_______。
【变式2-1】如图所示，过氧化氢(H2O2)在催化剂二氧化锰(MnO2)的作用下，迅速分解放出大量氧气(O2)，下列现象正确的是
A．气球胀大，红墨水右移 B．气球缩小，红墨水左移
C．气球胀大，红墨水左移 D．气球缩小，红墨水右移
【变式2-2】实验室中，常采用分解过氧化氢溶液(二氧化锰作催化剂)或加热高锰酸钾的方法制取氧气。
(1)写出用上述两种方法分别制取氧气的化学反应的文字表达式： _______、_______。
(2)用过氧化氢分解制取氧气的装置如图所示：
图中收集氧气的方法叫做_______。可用此方法收集氧气的原因是_______。
(3)用该方法收集氧气时，检验集气瓶中氧气是否集满的方法是______________。
(4)如果锥形瓶中的反应很剧烈，应该采取的安全措施有(填序号) _______。①减慢液体滴加的速度 ②换用体积较大的锥形瓶 ③加热锥形瓶
(5)某化学试剂公司报价：高锰酸钾30．50元/kg，30%过氧化氢溶液21．70元/kg。请从实验操作和生产成本两方面考虑，用_______方法制取氧气更好(二氧化锰价格低、耗量少，忽略不计)。这种方法的主要优点是_______。(任写一条合理即可)
1、药品：高锰酸钾（暗紫色固体）、氯酸钾（白色固体）与二氧化锰（黑色粉末）
2、反应原理：文字表达式：氯酸钾 氯化钾 + 氧气
3、表达式
（1）符号表达式：KClO3 KCl + O2
（2）文字表达式：高锰酸钾 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气
（3）符号表达式：KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2。
4、反应装置：固体加热型（高锰酸钾加一团棉花，氯酸钾不需要加棉花）
5、高锰酸钾制氧气的操作步骤
（1）连：连接装置，先下后上，从左到右的顺序。
（2）查：检查装置的气密性，将导管的一端浸入水槽中，用手紧握试管外壁，若水中导管口有气泡冒出，松开手后，导管口出现一段水柱，证明装置不漏气。
（3）装：装入药品，按粉末状固体取用的方法（药匙或纸槽）
试管口塞一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导气管，堵塞导管。
（4）定：固定试管时，试管口应略向下倾斜（防止生成的冷凝水回流，使试管底部炸裂），铁夹应夹在试管的中上部，导管伸入试管稍露出橡皮塞，利于产生的气体排出。
（5）点：加热药品，先使试管均匀受热（预热），后在固体药品部位用酒精灯外焰加热。
（6）收：收集气体，若用排水法收集气体（导管略伸进集气瓶口），当气泡连续均匀冒出时开始收集（因为开始排出的气体是空气，会使得收集的氧气不纯）；当集气瓶口有大量气泡往外冒时，氧气收集满，在水下用玻璃片盖住瓶口，移出水槽，集气瓶正放在桌面上(氧气密度比空气大，正放)，防止气体逸出。若用向上排空气法收集气体，收集时导管应伸入集气瓶底部（为了排尽瓶内空气），验满时，将带火星的木条放在集气瓶口，若复燃，则氧气已收集满。
（7）移：先将导管移出水面
（8）熄：再停止加热
※特别注意：实验结束后，先将导气管移出水面，然后熄灭酒精灯，防止水槽中的水倒流回炽热的试管中，炸裂试管。
【典例3-1】用高锰酸钾取氧气有下面一些操作：①加热；②收集氧气；③向试管中装入药品，并固定在铁架台上；④检查装置的气密性；⑤停止加热；⑥将导管从水槽中取出。正确操作的顺序是
A．①②③④⑤⑥ B．④③⑥⑤①②
C．③②①④⑥⑤ D．④③①②⑥⑤
【典例3-2】气体的制取和收集是初中化学实验的重要内容，请根据所示实验装置回答问题。
(1)写出如图中标有①的仪器的名称：①_______。
(2)若用高锰酸钾制取并收集较纯净的氧气，应选择上述装置中的______________（填字母），该反应的化学方程式为______________。
(3)用C装置可以收集N2、NH3、CO中的______________。
…………
参考答案
【典例1-1】C
【详解】A、液态空气中含有液态氧气、液态氮气、液态二氧化碳等，属于混合物，故A不符合题意；
B、氮气的沸点比氧气的沸点低，蒸发液态空气首先的到的是氮气，故B不符合题意；
C、步骤②中是从液态空气中蒸发出氮气，没有新物质生成，属于物理变化，故C符合题意；
D、得到的剩余液体大部分为液氧，液氧呈淡蓝色，故D不符合题意。
故选C。
【典例1-2】成本是否便宜 原料是否容易获得 生产对环境有无负面影响 空气（/液态空气）
…………
不错
很有用
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