专题3 氧气的制取和计算中考化学解题宝典.doc

【精品】20192020学年中考化学解题宝典专题3 氧气的制取和计算知识要点一、氧气的制法来源:学*科*网工业制法：电解水；分离空气；实验室制法：加热高锰酸钾；分解过氧化氢（双氧水）；加热氯酸钾和二氧化锰混合物加热装置如图所示图 1-7氧气的收集方法：向上排空气法或排水法MnO2化学方程式： 2KClO3= 2KCl+3O2 ，二氧化锰为催化剂起催化作用；2KMnO4K2MnO4+MnO2+O22H2O22H2O+O2 ，二氧化锰为催化剂收集方法：排水法或向上排空气法二、相关计算制取同样多的氧气需要的反应物质量最多的是KMnO4；易错点：KMnO4 和K2MnO4容易混淆，高锰酸钾制氧不需要催化剂；典型例题【例1】下面是实验室用双氧水和二氧化锰制取氧气及探究其化学性质的装置图：图 1-8请回答：（1）写出标号仪器的名称是 。（2）实验室制取氧气应选用的发生装置是 ；收集装置可选用D装置，理由是 ；如果用E装置收集氧气，气体应从 （填“a”或“b”）进入。（3）写出实验室制取氧气的化学方程式 。(4)观察F装置中的实验现象：红磷在氧气中剧烈燃烧，产生大量白烟，这是因为生成了 （填化学式）的固体小颗粒的缘故。(5) 写出G中乙炔（C2H2）完全燃烧的化学方程式 。解析：（1）仪器的名称是水槽；（2）为防止生成的气体逸出，长颈漏斗应插到锥形瓶底部，所以选A装置；氧气密度大于空气，所以用向上排空气法收集；若用向上排水法收集气体，因氧气密度小于水的密度，应从较短的管口a通入气体；（3）根据H2O2的性质可知，H2O2在MnO2催化作用下生成H2O和氧气；(4)红磷燃烧生成物是P2O5，之所以形成白烟，是因为P2O5是固体小颗粒；(5) C2H2燃烧可生成CO2和H20，所以可写出化学方程式；答案：（1）水槽 （2）A 氧气的密度比空气密度大 a （3）2H2O22H2O+ O2 （4）P2O5 （5）2C2H2+5O22H2O+4CO2点拨：密度大于空气的气体用向上排空气法收集，密度小于空气的气体用向下排空气法收集；【例2】根据图1-8所示装置回答下列问题。A B图 1-9（1）仪器、的名称： 。（2）实验室可用装置A制取氧气。反应的化学方程式为 。用排水法集气时，说明氧气已收集满的现象是 。装满氧气的集气瓶瓶口应 （填“向上”或“向下”）放在桌面上。（3）实验室可用装置B制取多种气体。若制取氧气，反应的化学方程式为 。若制取二氧化碳，反应的化学方程式为 ，证明二氧化碳已收集满的方法是 。解析：（1）由图可知，仪器、分别是试管和长颈漏斗；（2）A装置通过加热药品制氧，可能是高锰酸钾分解反应，也可能是氯酸钾分解反应；任写一个方程式即可；排水法集气时，当气泡从瓶口冒出，说明已收集满；氧气和二氧化碳的密度都大于空气，故集气瓶瓶口应向上放置。（3）B装置无需加热，可用H2O2催化分解制氧，也可用碳酸钙和稀盐酸反应制得CO2。常用来证明CO2收集满的方法是把燃着的木条放在集气瓶口观察是否熄灭；答案： 试管 长颈漏斗 2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2 (合理答案均可) 有气泡从集气瓶口冒出 向上 2H2O2 2H2O + O2 CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2 将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则二氧化碳已收集满（合理答案均可）点拨：分析此类问题时注意两点：一是加热条件，二是收集方法；常见验满方法，将带火星的木条置于集气瓶口，木条复燃是氧气；将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭是二氧化碳【例3】右图是实验室制取气体的部分装置。图1-10（1）仪器X的名称是 。（2）写出一个用A装置制取O2的化学方程式。（3）B和C装置均可制取CO2，其中C装置的优点是可随时控制反应的发生与停止，如果打开弹簧夹，固体与液体接触，反应便能发生。请简述使C装置中反应停止的原理。（4）若用D装置采用排水法收集O2，请简述操作步骤。解析：（1）X是加热用的酒精灯；（2）加热高锰酸钾和加热氯酸钾都是制取氧气的方法。氯酸钾加热分解生成氯化钾和氧气，高锰酸钾加热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，任写一个即可；（3）图示装置是用碳酸钙和稀盐酸反应制取CO2；打开弹簧夹，瓶内或管内气压降低，盐酸自动流出，固体和液体接触开始反应；若瓶内或管内气压升高，液体受压就会压进长颈漏斗中，可自动阻止反应；（4）排水法收集先要注满水，由于氧气密度小于水，从较短管口b进气；答案：（1）酒精灯 （2）2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2或2KClO32KCl+ 3O2 （3）当用弹簧夹夹住胶皮管时，产生的气体使试管内的压强增大，液体被压回长颈漏斗中，与固体反应物脱离，反应便会停止。（4）先将集气瓶装满水，再将O2从b口通入。 来源:学|科|网点拨：密闭容器内生成气体的反应过程中气压会逐渐增大，利用该原理可控制液体和固体的反应进程。【例4】某兴趣小组同学对实验室制备氧气的条件进行如下探究实验。为探究催化剂的种类对氯酸钾分解速度的影响，甲设计以下对比实验：将3.0g KClO3与1.0g MnO2均匀混合加热将x g KClO3与1.0g CuO均匀混合加热在相同温度下，比较两组实验产生O2的快慢。中反应的化学方程式是_；中x的值应为_。乙探究了影响双氧水分解速度的某种因素。实验数据记录如下：双氧水的质量双氧水的浓度MnO2的质量相同时间内产生O2体积50.0g1%0.1g9 mL50.0g2%0.1g16 mL50.0g4%0.1g31 mL 本实验中，测量O2体积的装置是_（填编号）。 图 1-11 实验结论：在相同条件下，_，双氧水分解得越快。丙用图1-10装置进行实验，通过比较_也能达到实验目的。图 1-12解析：实验条件每次只能有一个变量，催化剂不同，二者质量应相等，所以x=1.0，氯酸钾加热分解成氯化钾和氧气；氧气密度小于水，所以从较短管口进气，生成的气体使瓶内气压增大，从而把相同体积的液体压入量筒进行测量，故连接量筒的接口用长管深入液体中，选用c装置；由表可知，双氧水浓度越大分解得越快；丙实验为证明双氧水浓度与分解速度，相同时间内天平读数差值变化越大，说明分解越快。答案：2KClO32KCl+ 3O2 3.0c 双氧水浓度越大 相同时间天平读数差值大小（其它合理也可） 点拨：化学实验应遵循单因子变量原则，每次只能改变一个实验条件进行比较；测量生成气体的体积可用排水法，测量减少的气体的体积用倒吸法。【例5】如下图所示，实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，实验的相关数据如下表。图1-13气体发生装置内物质的总质量反应前 356反应后 34.8（l）反应中二氧化锰的作用是 。（2）反应生成氧气的质量为 g（结果精确到0. 1 g，下同）。（3）计算参加反应的过氧化氢的质量，写出必要的计算过程。解析：（l）由于二氧化锰不参与过氧化氢的分解反应，故二氧化锰是催化剂，作用是加快过氧化氢的反应速率；（2）根据质量守恒定律，反应后装置内减少的质量等于生成的氧气质量，所以生成的氧气质量为，35.6g-34.8g=0.8g（3）设参加反应的过氧化氢的质量为X 2H2O2 2H2O + O2 68 32 X 0.8g X=1.7g答：略答案：（1）加快过氧化氢分解的速率 （2）0.8 （3）1.7g点拨：所以化学反应都遵守质量守恒定律，这是解题的关键。【例6】某同学用下图装置制氧气，请问答：图 1-14（1）用高锰酸钾制取和收集氧气的装置应选用 （填序号）；用双氧水和二氧化锰制取和收集干燥的氧气的装置应选用 （填序号）；（2）检查装置气密性的方法是： ；（3）装置试管口要略向下倾斜的原因是： ；（4）若用装置收集的氧气不纯，其原因可能是（请写两种原因）： ； 。解析：（1）高锰酸钾制氧需要加热，氧气用排水法或向上排空气法收集，所以选用装置或；双氧水制氧不需加热，但需要除水汽，可用浓硫酸干燥气体，所以选用装置；（2）气密性就是检查密封气体的保压能力，常用的检查方法是；使容器密闭，给容器加压，若容器内压力能够上升，就说明气密性好；（3）加热的试验装置都要考虑冷凝水倒流，因此试管口需要向下倾斜。（4）过早收集时，收集的气体中会混入装置中的空气；若集气瓶中有气泡，说明混入杂质气体；连接装置漏气，这些都是氧气不纯的原因。答案：（1）或； ；（2）用弹簧夹夹紧橡皮管，向长颈漏斗中注入水至长颈漏斗下端管口浸没液面以下，继续加水，然后观察长颈漏斗管中的液面高度是否变化，如果液面不下降则说明气密性好；（合理叙述也给分）（3）防止冷凝水倒流使试管炸裂；（4） 过早收集，没等导管口有连续且均匀的气泡冒出就开始收集；收集前集气瓶中的水没有装满，留有气泡。点拨：锥形瓶不能直接加热，适用于无需加热的固体和液体的反应，但试管可用于加热装置。气密性用来检查装置是否漏气，漏气的装置在加压时不能保压；本节强化练习1、用过氧化氢制氧气时，有同学对事先在烧瓶中加水产生了疑问他提出了猜想：猜想1：加水可以起到稀释的作用，使反应速度变缓猜想2：并根据猜想进行了实验：每次取15毫升15%的过氧化氢溶液，稀释成不同溶质质量分数，在其他条件相同的情况下进行实验记录数据如下：实验12345过氧化氢溶液溶质质量分数1%3%5%10%15%MnO2粉末用量/克0.50.50.5来源:学.科.网Z.X.X.K0.50.5收集到500mL气体时所用时间/秒5601861033512反应后液体温度/2638435971（1）实验室用过氧化氢制氧气的化学方程式是 （2）过氧化氢溶液的溶质质量分数对反应速度有怎样的影响？ （3）根据表中数据可知，该同学的猜想2是：加水可以 图 1-151、解析：（1）过氧化氢在MnO2催化作用下分解成水和氧气；（2）由表可知，过氧化氢溶液的溶质质量分数越高，反应速度越快，反应后液体温度越高；（3）分析液体温度可知，由于反应后液体温度升高，加水可以给溶液降温；答案： (1) 2H2O22H2O+O2(2) 一定范围内，过氧化氢溶质质量分数越大反应速度越快(3) 给溶液降温来源:学。科。网Z。X。X。K2、下图所示为实验室中常见的气体制备和收集装置。图 1-16请回答下列问题：（1）实验室用高锰酸钾制取氧气，应选用发生装置 (填字母序号)，反应的化学方程式为 。若用装置D收集氧气，验满的方法是 。（2）实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，若选用C做发生装置，你认为选用C的优点是 。（3）欲使用装置E用排空气法收集二氧化碳，则气体应从 （填“a”或“b”）端通入；欲使用装置E用排水法收集氧气，先将瓶中装满水，再将气体从 （填“a”或“b”）端通入。（4）已知一氧化氮气体难溶于水，在空气中容易与氧气发生反应，则收集一氧化氮气体时应选用图中装置 (填字母序号)。2、解析：（1）高锰酸钾制取氧气需要加热，所以应选用加热装置A；反应原理为高锰酸钾分解成锰酸钾、二氧化锰和氧气；氧气验满方法是将带火星的木条置于集气瓶口观察木条是否复燃；（2）由于C装置中注射器上有刻度，故可准确控制注射速度和注射量；（3）CO2密度大于空气，所以排空气时从较长管口a通入；CO2密度小于水，所以排水法收集气体时，气体从较短管口b通入；（4）一氧化氮容易与氧气反应，所以不能用排空气法收集，只能用排水法，选F装置。答案：（1）A 2KMnO4 K2MnO4 + MnO2+ O2将带火星的木条置于集气瓶口，木条复燃，证明已集满（2）控制氧气产生的快慢和量的多少（3）a b （4）F3、在实验室里，常用分解过氧化氢溶液、加热氯酸钾或高锰酸钾制取氧气。某化学兴趣小组对氧气的实验室制法进行了探究。来源:学+科+网Z+X+X+K（1）小明同学选用如图所示的装置制取氧气。制取过程中所发生的化学反应方程式为： 。实验前小明同学先向仪器A中加入水，然后将导气管放入水槽中，并打开仪器A的活塞，观察导气管口是否有连续的气泡出现。该实验操作的目的是 。图 1-17（2）小红同学通过互联网得知：CuSO4溶液、动物某些脏器中含有的物质等能催化过氧化氢的分解。动物脏器中含有过氧化氢酶，能催化过氧化氢分解，过氧化氢酶是 （选填序号填空：糖类、蛋白质、脂肪、维生素）实验证明，在过氧化氢溶液中滴加CuSO4溶液能显著加快过氧化氢的分解。CuSO4溶液主要含有三种粒子（H2O、Cu2+、SO42-），为了进一步探究CuSO4溶液中哪种粒子能起催化作用。小红同学作了以下分析和设计。小红同学认为最不可能的是H2O，他的理由是 。要说明另外的两种粒子是否起到催化作用，小红同学设计了如下实验，完成了这次探究活动。实验步骤实验现象结论a. 取一支试管加入5mL5%过氧化氢溶液，然后加入2-3滴稀硫酸溶液几乎没有气泡放出实验证明，起催化作用的是 。b. 另取一支试管加入5mL5%过氧化氢溶液，然后加入2-3滴 溶液溶液中有大量气泡放出如果确定CuSO4是催化剂，还必须通过实验确定它在化学反应前后 。3、解析：（1）由于图示装置不需加热，所以是过氧化氢溶液的制氧反应；H2O2在催化剂作用下分解为H2O和水；对于有气体生成的化学实验，实验前应检查气密性；（2）根据化学常识，酶是蛋白质，所以选；过氧化氢溶液本身就是水溶液，所以催化剂不可能是水；要证明CuSO4溶液中哪种粒子起催化作用，必须逐个排除，根据上一问的结论，H2O已经排除，所以需验证硫酸根离子和铜离子，加入稀硫酸是为了验证硫酸根离子，最后还应加入可溶性铜离子，最终证明硫酸铜是催化剂；催化剂在化学反应前后质量不会发生改变；催化剂在化学反应里能改变其它物质的化学反应速率，本身的质量和化学性质在反应前后都没有改变。答案：（1）2H2O2 2H2O + O2 检查装置的气密性 （2）蛋白质 过氧化氢溶液（双氧水）是水溶液，所以H2O不是催化剂 CuCl2 或Cu(NO3)2 Cu2+ 化学性质和质量都没有发生改变；4、有资料表明，氧化铜对氯酸钾（KClO3）的分解有催化作用先将2.4g CuO与wg氯酸钾的混合物充分加热，使其不再产生气体后，残余固体经冷却、称量，质量为wg然后将固体溶于21.3g水中，充分搅拌，过滤，得到滤液和黑色的滤渣滤渣又经洗涤、烘干、称量，质量为2.4g（注：不考虑每步实验过程中物质的损失；计算结果保留1位小数）（1）写出该反应的化学方程式；（2）求生成的O2质量；（3）求所得的滤液溶质的质量分数4、解析：（1）氯酸钾在氧化铜催化作用下分解生成氯化钾和氧气；（2）根据质量守恒定律可知，固体质量的减少量就是生成的氧气的质量，所以生成氧气的质量为：（2.4g+wg）wg=2.4g；（3）CuO不溶于水，所以滤渣就是CuO；由题意可知，氯酸钾完全反应，设生成2.4g氧气的同时生成氯化钾的质量为X则：2KClO32KCl+3O2 149 96 X 2.4g根据： ，解得X=3.725g；所得溶液的总质量为：3.725g+21.3g=25.025g；所以所得的滤液溶质的质量分数为：100%=14.9%答略答案：（1）2KClO32KCl+3O2；（2）2.4g （3）14.9%