论文部分内容阅读
氧气的制取是初中化学的重点，也是历年中考的热点。我们不仅要学好氧气制取的知识，而且要触类旁通，逐步掌握实验室制取气体的一般思路和方法。综观近几年各省市的中考，制取氧气的考查主要集中在以下几个方面：一、药品选用；二、实验装置；三、操作步骤；四、气体检验；五、结果分析。
一、药品选用
例1：化学是一门以实验为基础的科学，化学所取得的丰硕成果与实验的重要作用是分不开的。下面四种途径都可以得到氧气：
写出实验室中通过甲、乙两种途径制取氧气的化学方程式：
甲______________________；乙________________。
化学实验的绿色化就是以绿色化学的理念和原则来指导实验工作。从实现原料和反应过程的绿色化考虑，你认为在中学化学实验室中，甲、乙、丙三种制取氧气的途径中，_____________（填“甲”“乙”或“丙”）途径更能体现化学实验的绿色化追求。
解析：在实验室里，常采用分解过氧化氢溶液、加热氯酸钾或加热高锰酸钾的方法制取氧气。由于过氧化氢分解的产物是氧气和水，对环境无污染，加之过氧化氢本身无毒、无害，故相比之下，通过分解过氧化氢溶液制取氧气更符合化学实验的绿色化要求。
点拨：绿色化学又称环境友好化学，其核心就是利用化学原理从源头消除污染。解答本题的关键是读懂题给信息，理解化学实验绿色化的含义。
二、实验装置
例2：请根据图示回答下列问题：
（1）写出图中标号的仪器名称：①_____________，②_____________。
（2）实验室欲用高锰酸钾制取氧气，应选择的气体发生装置是_____________，产生氧气的化学方程式为_____________。
（3）已知过氧化钠（Na2O2）是一种淡黄色固体，常温下可与水反应生成氢氧化钠和氧气。如果在实验室中用过氧化钠和水反应来制取一瓶干燥的氧气，选用装置是_______。
（4）通过上述两种制取氧气的方法所选用发生装置的对比，你觉得选择气体发生装置应考虑的因素是______________________________。
（5）装置A和C都可以作为实验室制取同种气体的发生装置，A和C相比，具有哪些优点？（答出一条即可）_____________________________。
解析：用高锰酸钾制取氧气时，因高锰酸钾是固体，且反应需要加热，因此应选B装置作为发生装置。过氧化钠和水反应时，因过氧化钠是固体，水是液体，二者常温下便可反应，不需要加热，因此应选A或C作为发生装置。用排水法收集到的氧气中含有一定量的水蒸气，故要得到干燥的氧气就得用向上排空气法收集。从原理上看，A和C是同一类型的装置，但A装置中使用了分液漏斗，可随时添加液体药品，而且可以通过调整滴加液体的快慢来控制反应的速率。
答案：（1）锥形瓶，酒精灯；（2）B，2KMnO4
K2MnO4 + MnO2 + O2↑；（3）A、E（或C、E）；（4）药品的状态和反应条件；（5）便于添加液体反应物，控制反应速率。
点拨：初中化学中制取气体的典型发生装置有两套，即固体加热装置和固液反应不需加热装置，究竟选用哪种装置制取气体，由反应物的状态及反应条件决定。气体的收集方法由气体的溶解性及气体的密度决定。选择时要紧扣实验目的。
三、操作步骤
例3： 下图是实验室用高锰酸钾制取并收集氧气的实验装置图，下列关于氧气制取和收集的实验操作错误的是（ ）。
A. 往试管里装药品前必须检验装置的气密性
B. 给试管里的药品加热前要先给试管预热
C. 要等到气泡连续均匀放出才能开始收集气体
D. 实验结束时，应先熄灭酒精灯，然后把导管口移出水面
解析：按照正确的步骤进行操作是取得试验成功的重要保证，也是确保实验安全的需要。无论制取任何气体，都应该先检查装置的气密性，只有在装置不漏气的前提下才能加药品。加热后，试管中原先含有的空气首先逸出，若收集过早，得到的氧气不纯。实验结束时，如果先熄灭酒精灯，后从水槽中撤出导管，此时温度降低，试管中的压强减小，水槽中的水会倒流入试管，致使试管破裂。
答案：D。
点拨：做实验时，必须按照规定的步骤和方法进行，不得随意颠倒先后顺序。学习中要善于总结、归类，如制取气体时应该先检查装置的气密性然后加药品，刚开始产生的气体一般不宜立即收集等。
四、气体检验
例4： 小雨对爸爸给患病的奶奶购买的“便携式制氧器”产生了浓厚的兴趣，他仔细阅读说明书，了解了它的工作原理和所用的药品。在老师的指导下，小雨用过碳酸钠固体和二氧化锰做如下实验，请你一并参与。
【查阅资料】过碳酸钠溶于水时，生成碳酸钠和过氧化氢，可用于制取氧气。
【设计与实验】
（1）组装气体发生装置时应选择上图中所示的仪器_____（填字母），理由是___________。
（2）氧气具有的性质是_____________，可用_____________法收集。
（3）如何验证收集到的气体是氧气？（简述实验操作与现象）____________。
解析：气体的检验方法是由气体的性质决定的。氧气具有助燃性，能使其他物质燃烧得更旺，因此可用带火星的木条伸入集气瓶内检验，观察木条是否复燃。
答案：（1）ABCFG或ACEG，反应物是固体和液体且反应不需要加热；（2）不宜溶于水且不与水反应，排水；（3）将带火星的木条伸入集气瓶内，木条复燃。
点拨：解答时要认真审题，弄清题目要求，本题中尤其要注意气体的验证与验满是两个不同的操作。
五、结果分析
例5 “化学反应条件的控制是实验灵魂。”某校化学兴趣小组在老师指导下，进行了“影响双氧水分解因素”的实验。请你帮助回答下列问题。
（1）取两只大试管，分别倒入适量的6%、15%的双氧水，再加入等量的MnO2，各收集一小试管气体，发现浓度大的先收集满。可见影响双氧水分解的因素是___________。
（2）取a、b两支试管加入等体积6%的双氧水，再分别加入少许MnO2粉末、CuO粉末，发现a中比b中产生气泡多且快。随即用带火星的木条分别悬空伸入试管内，发现a中火星复燃，b中火星仅发亮但不复燃。由此得出影响双氧水分解的因素是___________。
（3）再取一支试管倒入适量6%的双氧水，仔细观察溶液内有少量细小气泡浮起；然后将该支试管浸入约80℃的热水中，溶液气泡明显增多。分析两者现象差异的原因是________。
解析：用控制变量法可以解决多变量的复杂问题。所谓控制变量法是指在研究某个变量的影响时，只改变这个量的大小，保持其他量不变，确定这个变量的变化对问题有何具体影响，从而解决所要研究的问题。
（1）在加入等量的同种催化剂（MnO2）后，收集到相同体积的氧气用15%的双氧水所需的时间短，可见双氧水的浓度越大，反应速率越大。
（2）向等体积同浓度（6%）的双氧水中分别加入MnO2粉末和CuO粉末，同时用带火星的木条检验，发现放MnO2粉末的试管中木条复燃，说明MnO2对双氧水分解的催化作用更强。
（3）用6%的双氧水做实验，温度升高，溶液内气泡明显增多，这表明温度越高，双氧水分解的速率越大，即单位时间内产生的氧气越多。
答案：（1）双氧水的浓度；（2）催化剂的种类；（3）温度越高，双氧水分解的速率越大。
点拨：在掌握氧气制取的基础上，要学会对实验现象、实验结果进行分析。当实验结果受到多种因素影响时，应采取控制变量的方法加以研究，唯有如此才能得出正确的结论。
一、药品选用
例1：化学是一门以实验为基础的科学，化学所取得的丰硕成果与实验的重要作用是分不开的。下面四种途径都可以得到氧气：
写出实验室中通过甲、乙两种途径制取氧气的化学方程式：
甲______________________；乙________________。
化学实验的绿色化就是以绿色化学的理念和原则来指导实验工作。从实现原料和反应过程的绿色化考虑，你认为在中学化学实验室中，甲、乙、丙三种制取氧气的途径中，_____________（填“甲”“乙”或“丙”）途径更能体现化学实验的绿色化追求。
解析：在实验室里，常采用分解过氧化氢溶液、加热氯酸钾或加热高锰酸钾的方法制取氧气。由于过氧化氢分解的产物是氧气和水，对环境无污染，加之过氧化氢本身无毒、无害，故相比之下，通过分解过氧化氢溶液制取氧气更符合化学实验的绿色化要求。
点拨：绿色化学又称环境友好化学，其核心就是利用化学原理从源头消除污染。解答本题的关键是读懂题给信息，理解化学实验绿色化的含义。
二、实验装置
例2：请根据图示回答下列问题：
（1）写出图中标号的仪器名称：①_____________，②_____________。
（2）实验室欲用高锰酸钾制取氧气，应选择的气体发生装置是_____________，产生氧气的化学方程式为_____________。
（3）已知过氧化钠（Na2O2）是一种淡黄色固体，常温下可与水反应生成氢氧化钠和氧气。如果在实验室中用过氧化钠和水反应来制取一瓶干燥的氧气，选用装置是_______。
（4）通过上述两种制取氧气的方法所选用发生装置的对比，你觉得选择气体发生装置应考虑的因素是______________________________。
（5）装置A和C都可以作为实验室制取同种气体的发生装置，A和C相比，具有哪些优点？（答出一条即可）_____________________________。
解析：用高锰酸钾制取氧气时，因高锰酸钾是固体，且反应需要加热，因此应选B装置作为发生装置。过氧化钠和水反应时，因过氧化钠是固体，水是液体，二者常温下便可反应，不需要加热，因此应选A或C作为发生装置。用排水法收集到的氧气中含有一定量的水蒸气，故要得到干燥的氧气就得用向上排空气法收集。从原理上看，A和C是同一类型的装置，但A装置中使用了分液漏斗，可随时添加液体药品，而且可以通过调整滴加液体的快慢来控制反应的速率。
答案：（1）锥形瓶，酒精灯；（2）B，2KMnO4
K2MnO4 + MnO2 + O2↑；（3）A、E（或C、E）；（4）药品的状态和反应条件；（5）便于添加液体反应物，控制反应速率。
点拨：初中化学中制取气体的典型发生装置有两套，即固体加热装置和固液反应不需加热装置，究竟选用哪种装置制取气体，由反应物的状态及反应条件决定。气体的收集方法由气体的溶解性及气体的密度决定。选择时要紧扣实验目的。
三、操作步骤
例3： 下图是实验室用高锰酸钾制取并收集氧气的实验装置图，下列关于氧气制取和收集的实验操作错误的是（ ）。
A. 往试管里装药品前必须检验装置的气密性
B. 给试管里的药品加热前要先给试管预热
C. 要等到气泡连续均匀放出才能开始收集气体
D. 实验结束时，应先熄灭酒精灯，然后把导管口移出水面
解析：按照正确的步骤进行操作是取得试验成功的重要保证，也是确保实验安全的需要。无论制取任何气体，都应该先检查装置的气密性，只有在装置不漏气的前提下才能加药品。加热后，试管中原先含有的空气首先逸出，若收集过早，得到的氧气不纯。实验结束时，如果先熄灭酒精灯，后从水槽中撤出导管，此时温度降低，试管中的压强减小，水槽中的水会倒流入试管，致使试管破裂。
答案：D。
点拨：做实验时，必须按照规定的步骤和方法进行，不得随意颠倒先后顺序。学习中要善于总结、归类，如制取气体时应该先检查装置的气密性然后加药品，刚开始产生的气体一般不宜立即收集等。
四、气体检验
例4： 小雨对爸爸给患病的奶奶购买的“便携式制氧器”产生了浓厚的兴趣，他仔细阅读说明书，了解了它的工作原理和所用的药品。在老师的指导下，小雨用过碳酸钠固体和二氧化锰做如下实验，请你一并参与。
【查阅资料】过碳酸钠溶于水时，生成碳酸钠和过氧化氢，可用于制取氧气。
【设计与实验】
（1）组装气体发生装置时应选择上图中所示的仪器_____（填字母），理由是___________。
（2）氧气具有的性质是_____________，可用_____________法收集。
（3）如何验证收集到的气体是氧气？（简述实验操作与现象）____________。
解析：气体的检验方法是由气体的性质决定的。氧气具有助燃性，能使其他物质燃烧得更旺，因此可用带火星的木条伸入集气瓶内检验，观察木条是否复燃。
答案：（1）ABCFG或ACEG，反应物是固体和液体且反应不需要加热；（2）不宜溶于水且不与水反应，排水；（3）将带火星的木条伸入集气瓶内，木条复燃。
点拨：解答时要认真审题，弄清题目要求，本题中尤其要注意气体的验证与验满是两个不同的操作。
五、结果分析
例5 “化学反应条件的控制是实验灵魂。”某校化学兴趣小组在老师指导下，进行了“影响双氧水分解因素”的实验。请你帮助回答下列问题。
（1）取两只大试管，分别倒入适量的6%、15%的双氧水，再加入等量的MnO2，各收集一小试管气体，发现浓度大的先收集满。可见影响双氧水分解的因素是___________。
（2）取a、b两支试管加入等体积6%的双氧水，再分别加入少许MnO2粉末、CuO粉末，发现a中比b中产生气泡多且快。随即用带火星的木条分别悬空伸入试管内，发现a中火星复燃，b中火星仅发亮但不复燃。由此得出影响双氧水分解的因素是___________。
（3）再取一支试管倒入适量6%的双氧水，仔细观察溶液内有少量细小气泡浮起；然后将该支试管浸入约80℃的热水中，溶液气泡明显增多。分析两者现象差异的原因是________。
解析：用控制变量法可以解决多变量的复杂问题。所谓控制变量法是指在研究某个变量的影响时，只改变这个量的大小，保持其他量不变，确定这个变量的变化对问题有何具体影响，从而解决所要研究的问题。
（1）在加入等量的同种催化剂（MnO2）后，收集到相同体积的氧气用15%的双氧水所需的时间短，可见双氧水的浓度越大，反应速率越大。
（2）向等体积同浓度（6%）的双氧水中分别加入MnO2粉末和CuO粉末，同时用带火星的木条检验，发现放MnO2粉末的试管中木条复燃，说明MnO2对双氧水分解的催化作用更强。
（3）用6%的双氧水做实验，温度升高，溶液内气泡明显增多，这表明温度越高，双氧水分解的速率越大，即单位时间内产生的氧气越多。
答案：（1）双氧水的浓度；（2）催化剂的种类；（3）温度越高，双氧水分解的速率越大。
点拨：在掌握氧气制取的基础上，要学会对实验现象、实验结果进行分析。当实验结果受到多种因素影响时，应采取控制变量的方法加以研究，唯有如此才能得出正确的结论。