第4天：氧气及其制取
一、氧气的性质
1、物理性质：无色、无味的气体，不易溶于水（故可以用排水法收集）；密度比空气大（故收集的一瓶氧气，要正放在桌面上）。
2、化学性质：（1）与木炭反应；原理：C+O2CO2。
现象：空气中：发红光，放热，生成使澄清石灰水变浑浊的气体
氧气中：发白光，放热，生成使澄清石灰水变浑浊的气体
注意：木炭伸入瓶中时，要自上而下，缓慢伸入（目的使木炭与氧气充分反应）
（2）与铁丝反应；原理：3Fe+2O2Fe3O4
现象：空气中：变红热，不燃烧；
氧气中：剧烈燃烧，火星四射，放热，生产黑色物质
注意：铁丝用砂纸打磨（除去表面的氧化物）；在铁丝一端系一根火柴棒（引燃）
铁丝绕成螺旋状（预热未燃烧的的铁丝）
在瓶底加少量水或铺一层细沙（防止高温生成物使集气瓶炸裂）
燃着的铁丝不能接触瓶壁（防止炸裂瓶壁）
分析：铁丝不燃烧的原因：氧气不纯净；铁丝未打磨表面的氧化物；
（3）与木石蜡反应
现象：空气中：发红光，放热，生成水雾和使澄清石灰水变浑浊的气体
氧气中：发白光，放热，生成水雾和使澄清石灰水变浑浊的气体
木炭等在空气中反应与在氧气中反应剧烈程度明显不同，为什么？物质与氧气反应时，单位体积的空间里氧分子的数目越多，反应就越剧烈。
二、实验室制取氧气
1、选药品的条件：必须含有氧元素。常用过氧化氢溶液和二氧化锰；或加热高锰酸钾或氯酸钾
2、如果用过氧化氢和二氧化锰制取氧气：
（1）原理：2H2O22H2O+O2↑；
（2）装置：固液不加热，排水法（或向上排空法）。
（3）步骤：检查气密性；装药品，先固后液；
（4）收集法：1、排水法：原因氧气不易溶于水，不与水反应；（何时开始收集：导管口有连续均匀气泡冒出时开始收集。）2、向上排空气法：原因密度比空气大且不与空气反应；
（5）验满：向上排空气法，用带火星的木条放在，瓶口，木条复燃则收集满。
（6）检验：用带火星的木条伸入，瓶内，木条复燃则该气体是氧气。
（7）注意事项：向上排空气法收集气体时，导管口要接近集气瓶底（目的：便于排净空气）。
3、如果用高锰酸钾或氯酸钾制取氧气：
（1）原理：2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑。
（2）装置：固固加热，排水法（或向上排空法）
（3）步骤：①连接装置：先下后上，从左到右的顺序；②检查装置的气密性；③装入药品：按粉末状固体取用的方法；④固定装置：固定试管时，试管口应略向下倾斜，铁夹应夹在试管的中上部；⑤加热药品：先预热，后在反应物部位用酒精灯外焰加热；⑥收集气体；⑦先将导管移出水面，再停止加热。
（4）收集法：1、排水法：原因氧气不易溶于水，不与水反应；（何时开始收集：导管口有连续均匀气泡冒出时开始收集。）2、向上排空气法：原因密度比空气大且不与空气反应；
（5）验满：向上排空气法，用带火星的木条放在，瓶口，木条复燃则收集满。
（6）检验：用带火星的木条伸入，瓶内，木条复燃则该气体是氧气。
（7）注意事项：①试管口要略微向下倾斜：防止生成的水回流,使试管破裂；②导气管伸入发生装置内要稍露出橡皮塞：有利于产生的气体排出；③用高锰酸钾制取氧气时，试管口塞一团棉花：防止高锰酸钾粉末进入导气管；④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，炸裂试管。
在氧气中燃烧，发出耀眼的白光且有白烟产生的是（ ）
A．木炭B．镁C．铁D．硫
B
A、木炭在氧气中燃烧，发出白光，没有白烟生成，故选项错误；
B、镁在氧气中燃烧，发出耀眼的白光，产生大量的白烟，故选项正确；
C、铁在氧气中剧烈燃烧，火星四射，故选项错误；
D、硫在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，故选项错误。
故选B。
本题不难，熟记各种物质在氧气中燃烧时的实验现象及生成物是解答本题的关键。
下列有关氧气的描述正确的是()
A.氧气参与燃烧是高能燃料B.氧气能使带火星木条复燃
C.红磷与氧气反应产生浓厚白雾D.低温下氧气可以变成无色液体
B
氧气参与燃烧可作助燃剂，不属于高能燃料；氧气具有助燃性，能使带火星木条复燃；红磷与氧气反应产生浓厚白烟；低温下氧气可以变成淡蓝色液体。故选B。
本题不难，熟记氧气的化学性质和物理性质，并结合题意灵活分析解答。
根据下列装置，回答问题：
（1）写出图中标号仪器的名称：① ；② 。
（2）实验室用过氯化氢溶液和二氧化锰制取氧气时，发生反应的化学方程式为 ，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）因为氧气不易溶于水，所以可以利用装置 （填装置序号）收集，如果要做铁丝在氧气中燃烧的实验，用这种装置收集氧气时应注意 。
（1）①分液漏斗；②试管；
（2）2H2O22H2O+O2↑；
（3）F；集气瓶底部要留少量的水。
（1）标号仪器分别是①分液漏斗；②试管；
（2）实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，不需加热，属于固液常温型，故可选发生装置C或B；装置B中的分液漏斗可逐滴滴加液体，需要制取气体时打开活塞，不需要时关闭活塞，从而达到节约药品和控制反应速率的目的；用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，同时生成水，方程式是2H2O22H2O+O2↑；
（3）因为氧气不易溶于水，所以可以利用装置F收集，铁丝在氧气中燃烧实验，集气瓶底部要预先放少量的水或铺一层细沙，目的是防止生成物熔化溅落下来炸裂集气瓶。
本题主要考查常见气体的发生装置与收集装置的探究，发生装置依据反应物的状态和反应条件选择，收集装置依据气体的密度和溶解性选择，另外熟记制取氧气的药品、原理、步骤和注意事项即可。
1、下列应用，利用了氧气物理性质的是（ ）
A．工业上用空气制氧气B．用氧气气焊金属
C．氧气供潜水员呼吸D．用氧气炼钢
A
A、工业制氧气没有发生化学变化，属于物理性质，故选项正确；
B、气焊金属是利用了氧气的助燃性，属于化学性质，故选项错误；
C、供潜水员呼吸是利用了氧气的供给呼吸，属于化学性质，故选项错误；
D、冶炼钢铁是氧气的助燃性，属于化学性质，故选项错误。
故选A。
2、有一位同学暑假去西藏发生了严重的高原反应，医生让他吸氧后症状缓解。吸氧可以帮助人缓解高原反应的原因是（）
A.氧气是无色无味的气体B.氧气可以支持燃烧
C.吸氧为人体呼吸提供了适量的氧气D.氧气可以燃烧
C
吸氧为人体呼吸提供了适量的氧气，可以帮助人缓解高原反应。故选C。
3、关于硫在氧气中燃烧的现象，描述正确的是（ ）
A．发出白光，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体
B．发出耀眼的白光，生成白色固体
C．火星四射，生成黑色固体
D．发出蓝紫色火焰，生成有刺激性气味的气体
D
A、硫在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，产生一种具有刺激性气味的气体，故选项说法错误；
B、硫在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，产生一种具有刺激性气味的气体，故选项说法错误；
C、硫在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，产生一种具有刺激性气味的气体，故选项说法错误；
D、硫在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，产生一种具有刺激性气味的气体，故选项说法正确。
故选D。
4、氧气与世间万物如影随形。下列关于氧气说法错误的是（ ）
A．空气中的氧气与水中溶解的氧气化学性质同样活泼
B．工业上可以利用分离液态空气法制取氧气
C．氧气可以支持燃烧，说明氧气具有可燃性
D．氧气能供给呼吸，它和体内物质反应，释放能量，维持生命活动
C
A、空气中的氧气与水中溶解的氧气是同一种物质，化学性质同样活泼，故A正确；
B、工业上可以利用分离液态空气法制取氧气，故B正确；
C、氧气可以支持燃烧，说明氧气具有助燃性，不是可燃性，故C错误；
D、氧气能供给呼吸，它和体内物质反应，释放能量，维持生命活动，故D正确。
故选C。
5、如图是关于氧气化学性质的部分知识网络，关于该图说法正确的是（ ）
A．S，P在氧气中燃烧均会产生大量白烟
B．Ⅰ，Ⅱ两类反应均体现了氧气的可燃性
C．Fe在Ⅰ、Ⅱ两类反应中的产物不相同
D．Ⅰ类反应放出热量，Ⅱ类反应吸收热量
C
A、S、P在氧气中燃烧，分别产生蓝紫色火焰、大量的白烟，故选项说法错误；
B、Ⅰ、Ⅱ两类反应，分别体现了氧气能支持燃烧、能发生缓慢氧化，氧气不具有可燃性，故选项说法错误；
C、铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，发生缓慢氧化生成铁锈，主要成分是氧化铁，Fe在Ⅰ、Ⅱ两类反应中的产物不相同，故选项说法正确；
D、Ⅰ类物质在氧气中燃烧，放出大量的热；Ⅱ类反应发生缓慢氧化，也放出热量，故选项说法错误。
故选C。
6、用KMnO4制取O2并回收MnO2，下列操作或装置不正确的是（ ）
A．制取O2B．收集O2C．产物加水搅拌D．过滤得MnO2
D
A、高锰酸钾制取氧气，试管口要塞一团棉花，试管口略向下倾斜，用酒精灯外焰加热等，故正确；
B、氧气不易溶于水，可以用排水法收集，故正确；
C、加水用玻璃棒搅拌，搅拌时玻璃棒按一定方向且尽量不要接触容器内壁，故正确；
D、没用玻璃棒引流，且漏斗下端没有紧贴烧杯内壁，故错误。
故选D。
7、实验室常用2KClO32KCl+3O2↑来制取O2，下列说法错误的是（）
A.MnO2加快了反应速率
B.该反应属于分解反应
C.固体减少的质量等于生成O2的质量
D.反应前后氯元素呈现的化合价分别为+3价和-1价
D
实验室氯酸钾和二氧化锰混合加热生成氯化钾和氧气，二氧化锰是催化剂，加快了反应速率；该反应属于分解反应；根据质量守恒定律，固体减少的质量等于产生氧气的质量；在氯酸钾中，钾元素显+1价，氧元素显-2价，根据在化合物中正负化合价代数和为零，判断氯酸钾中氯的化合价为+5价，在氯化钾中氯的化合价-1价。故选D。
8、下列关于氧气的说法中，不正确的是（ ）
A．氧气能支持燃烧，所以氧气可作燃料
B．氧气能使带火星的木条复燃
C．红磷在氧气中燃烧，产生浓厚的白烟
D．实验室加热高锰酸钾制取氧气时，试管内靠近导管处放一团蓬松的棉花
A
A、氧气能支持燃烧，但不具有可燃性，氧气不能作燃料，故选项说法错误；
B、氧气能支持燃烧，能使带火星的木条复燃，故选项说法正确；
C、红磷在氧气中燃烧，产生大量的白烟，故选项说法正确；
D、实验室加热高锰酸钾制取氧气时，为防止加热时高锰酸钾粉末进入导管，试管口应放一团棉花，故选项说法正确。
故选A。
9、15%的H2O2溶液在二氧化锰催化作用下会剧烈反应产生O2．实验室欲利用15%的H2O2溶液制取O2，则下列装置中，仪器选择和药品放置最合理的是（ ）
A．B．C．D．
D
实验室利用15%的H2O2溶液制取O2，反应速率较快，选择的制取装置应能控制反应的速率。
A、图中装置不能控制反应速率，故选项错误。
B、15%的H2O2溶液与二氧化锰混合，反应速率较快，不能通过滴加水的方法控制反应速率，故选项错误。
C、15%的H2O2溶液与二氧化锰混合，反应速率较快，不能通过加水的方法控制反应速率，故选项错误。
D、图中所示装置能控制15%的H2O2溶液滴加的速率，从而控制反应的速率，故选项正确。
故选D。
10、实验室可通过加热高锰酸钾固体制取氧气，下列实验操作正确的是（）
A.组装好装置后，检查装置的气密性
B.加入药品后，直接将酒精灯火焰对准药品加热
C.水槽中有气泡冒出时，立即收集气体
D.实验结束时，先移走酒精灯再从水槽中移出导管
A
A、用高锰酸钾制取氧气时，组装好装置后，检查装置的气密性，故正确；
B、加入药品后，要先预热，后对准药品加热，故错误；
C、收集气体时，待气泡连续均匀冒出时，开始收集，故错误；
D、实验结束时，要先将导管从水中移出，后停止加热，故错误。故选A。
11、某化学兴趣小组用下图所示的装置来制取干燥的氧气，并测定H2O2溶液中溶质的质量分数。装置气密性良好，图中的锥形瓶内盛有质量为m的H2O2溶液，燃烧匙内装有二氧化锰，燃烧匙可以上下移动，干燥管内装有足量碱石灰(CaO和NaOH的混合物)。下列说法正确的是
A.将装置I分别与装置II、III、IV、V连接，均能达到实验目的
B.称量装置I反应前及完全反应冷却后的质量，可计算出H2O2溶液中溶质的质量分数
C.若用装置IV收集氧气，可将带火星的木条放置在b导管口处验满
D.若用装置V测量生成氧气的体积，集气瓶上方原有的空气会使测量结果偏大
B
A、装置II无法收集到干燥的氧气，错误；B、称量装置I反应前及完全反应冷却后的质量，计算出质量差，该质量差即为生成的氧气的质量，通过氧气的质量，可计算出H2O2溶液中溶质的质量分数，正确；C、由于氧气的密度比空气大，用装置IV收集氧气，氧气应从“b进a出”，故应将带火星的木条放置在a导管口处验满，错误；D、用装置V测量生成氧气的体积，通过增大压强将集气瓶中的植物油压入量筒，集气瓶上方原有的空气不会影响测量结果，错误。故选B。
12、化学式一门以实验为基础的科学，请结合下列装置图回答问题：
（1）写出标注仪器的名称：a ；b ；
（2）实验室用高锰酸钾制取氧气，应选择的发生装置是 （填字母），反应的化学方程式是 ，该反应属于基本反应类型中的 反应，若用C装置收集氧气，验满的方法是 。
（3）选用E装置收集气体时，下列实验操作正确的是 （填序号）。
①反应前，将集气瓶住满水，用玻璃瓶盖着瓶口，倒立在盛水的水槽中
②导管口开始有气泡放出时，立即将导管口移入集气瓶
③收集气体后，将集气瓶盖上玻璃片再移出水槽
（4）实验室中一般用锌粒和稀硫酸在常温下制取氢气，制取氢气应选择的发生装置是 （填字母）。
（1）：酒精灯；试管；
（2）A；2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑；分解；将带火星的木条放在集气瓶口，观察木条是否复燃；
（3）①③；
（4）B；
（5）密度比空气小。
（1）仪器a是酒精灯，b是试管；故填：酒精灯；试管；
（2）实验室用高锰酸钾制取氧气的化学方程式为：2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑，该反应符合”一变多“的特征，属于分解反应；反应需要加热，应该用A装置作为发生装置，选用此发生装置的理由是反应物是固体，需要加热；检验氧气是否收集满时，应将带火星的木条放在集气瓶口，观察木条是否复燃；故填：A；2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑；分解；将带火星的木条放在集气瓶口，观察木条是否复燃；
（3）排水法收集氧气，加热前，应将集气瓶装满水，用玻璃片盖住瓶口，倒立在盛水的水槽中；加热后，观察到水中导管口有气泡均匀连续冒出时，开始收集气体；待集气瓶里的水排完后，在水面下用玻璃片盖住瓶口，移出水槽正放在桌面上，因氧气的密度比空气大；故填：①③；
（4）实验室中一般用锌粒和稀硫酸在常温下制取氢气，该反应属于固液常温下的反应，所以选择装置B来制取；故填：B；
（5）密度比空气小的气体能用向下排空气法来收集；故填：密度比空气小。
13、下图是实验室用高锰酸钾制取氧气的装置。请回答问题。
(1)仪器a的名称______________。
(2)用高锰酸钾制取O2的化学方程式是____________________。
(3)实验室收集氧气的方法是__________________________。
(4)将高锰酸钾粉末装入试管的操作是__________________________。
(5)试管口放一团棉花的作用是__________________________。
(1)铁架台；(2)2KMnO4K2MnO2+MnO2+O2↑；(3)向上排空气法(或排水法)；(4)将试管倾斜(或横放)，把盛有药品的药匙(或纸槽)送至试管底部，然后使试管直立起来；(5)防止加热时高锰像钾粉末进入导管(或防止高猛配钾粉末进入水槽使水变红(合理即可)。
(1)仪器a的名称是铁架台；
(2)高锰酸钾在加热的条件下分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的化学方程式为2KMnO4K2MnO2+MnO2+O2↑；
(3)氧气的密度比空气大，可以用向上排空气法收集（氧气不易溶于水，可以用排水法收集）；
(4)将高锰酸钾粉末装入试管的操作是将试管倾斜(或横放)，把盛有药品的药匙(或纸槽)送至试管底部，然后使试管直立起来；
(5)试管口放一团棉花的作用是防止加热时高锰像钾粉末进入导管(或防止高猛配钾粉末进入水槽使水变红)。
14、分析如图，回答问题。
（1）实验室用二氧化锰和氯酸钾制取氧气时，发生装置可以选用图1中装置 （填字母序号），二氧化锰作该反应的 。
（2）用图2的装置进行铁丝在O2中燃烧的实验，容易导致集气瓶炸裂，为了避免这种情况，应采取的措施是 。
（3）如图3所示，红磷用酒精灯加热后才能燃烧，由此可知可燃物燃烧的条件之一是 ；红磷燃烧后冷却至室温，活塞a停在刻度 （填数字）处。
（1）B；催化剂；
（2）在集气瓶底部放少量水或细沙；
（3）可燃物需要达到着火点；8；
（1）如果用氯酸钾和二氧化锰制氧气就需要加热，其中二氧化锰做催化剂；故答案为：B；催化剂；
（2）为了避免集气瓶炸裂，应采取的措施是：在集气瓶底部放少量水或细沙；故答案为：在集气瓶底部放少量水或细沙；
（3）如图3所示，红磷用酒精灯加热后才能燃烧，由此可知可燃物燃烧的条件之一是：可燃物需要达到着火点；红磷燃烧后冷却至室温，活塞a停在刻度8处；故答案为：可燃物需要达到着火点；8；
15、小柯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：加热高锰酸钾固体，分别用两种方法各收集三瓶氧气，井使用传感器测定收集到的氧气浓度，数据见表。
收集方法
向上排空气法
排水法
氧气浓度%
79.6
79.7
79.9
90.0
89.8
89.3
氧气平均浓度%
79.7
89.7
（1）小柯用向上排空气法收集氧气时 为氧气集满的标准。
（2）以上两种方法中 法收集到的氧气更纯净。
（3）向上排空气法收集到的氧气浓度只有80%左右的原因有 。
A．氧气的密度略大于空气的密度
B．加热高锰酸钾固体产生氧气的浓度只有80%左右
C．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
（1）当气泡从瓶口冒出时或观察到瓶中水排尽时；
（2）排水；
（3）ACD。
（1）用排水法收集氧气时，当气泡从瓶口冒出时或观察到瓶中水排尽时，说明该瓶内的气体已集满；
故答案为：当气泡从瓶口冒出时或观察到瓶中水排尽时；
（2）氧气的密度比空气的密度大，不易溶于水，因此能用向上排空气法和排水法收集，排水法收集的氧气比较纯净，由以上信息中也可得到同样结论；
故答案为：排水；
（3）用向上排空气法收集到的氧气浓度只有80%左右的原因有很多，如：氧气密度只是略大于空气，很容易出现排不净空气或少量混合的情况；当用带火星木条验满复燃时，只能说明瓶中的氧气浓度大，不能说明集气瓶内一点空气也没有；在收集氧气时，氧气与空气可能进行少量的扩散混合，这些都会造成氧气浓度的减小；而加热高锰酸钾固体产生氧气的浓度只有80%左右的说法是错误的；
故答案为：ACD。
1、有关氧气的说法，正确的是（ ）
A．氧气可作燃料
B．实验室可用分离液态空气的方法制氧气
C．通常状况下，氧气无色无味、不易溶于水
D．氧气化学性质比较活泼，可跟任何物质反应
C
A、氧气有助燃性，没有可燃性，只能支持燃烧，本身不是可燃物，不能作燃料，故错误；
B、氧气在工业上可以通过分离液态空气的方法制取，实验室用加热高锰酸钾、氯酸钾或过氧化氢溶液在二氧化锰的催化下来制取，故错误；
C、在通常状况下，氧气是一种没有颜色、没有气味的气体，不易溶于水，故正确；
D、氧气的化学性质比较活泼，可以与很多物质发生反应，不是任何物质，故错误。
故选C。
2、某化学实验小组需制备O2并进行O2部分性质实验，结合以下装置，回答下列问题：
（1）甲同学利用KClO3和MnO2制备O2，其发生装置应选用上述装置中的 （选填装置对应的字母），收集O2的方法是 （只填一种），可用 检验O2；
（2）乙同学提出可用H2O2和MnO2制备O2，本着废物利用的原则，可以从甲同学制备O2后剩余的固体中提取MnO2，则提取MnO2的操作步骤依次为：①溶解、② 、③洗涤、④干燥，其中步骤②比①多使用了一种玻璃仪器，该仪器名称是 ，请写出乙同学制O2的化学方程式：
（3）丙同学欲用少量的KMnO4和较多量的KClO3固体混合物加热，以较快制备较多量O2，你认为是否可行？ ，（填“可行”或“不可行”），请说明理由： ；
（4）丁同学将硫粉置于收集到的O2中燃烧，可观察到发出 火焰（填火焰颜色），其产物的名称是 ，它是形成酸雨的主要原因。
（1）C；向上排空气法；带火星的木条；
（2）过滤；漏斗；2H2O22H2O+O2↑；
（3）可行；KMnO4受热易分解，其分解后生成的二氧化锰又可以作为氯酸钾的催化剂，使氯酸钾快速分解；
（4）蓝紫色；二氧化硫。
（1）氯酸钾在二氧化锰的催化作用下生成氯化钾和氧气，属于固体加热型制取气体，给试管中的固体加热时试管口要略微向下倾斜，以防冷凝水倒流炸裂试管，故应选用发生装置是C；氧气的密度比空气的密度大，不易溶于水，因此能用向上排空气法和排水法收集；氧气有助燃的作用，可以将带火星的小木条放在集气瓶内，如果复燃说明是氧气。
（2）剩余物质中有KCl（或含KClO3）和MnO2，要想回收MnO2，要利用KCl（或含KClO3）溶于水，但MnO2不溶于水，应先将混合物溶解，然后过滤得MnO2固体，然后将MnO2固体洗涤并干燥即可；溶解需要的玻璃仪器是烧杯与玻璃棒；过滤需要的玻璃仪器是漏斗、烧杯和玻璃棒；过氧化氢在二氧化锰催化下分解生成水和氧气，该反应的化学方程式为：2H2O22H2O+O2↑。
（3）KMnO4受热易分解，其分解后生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，二氧化锰又可以作为氯酸钾的催化剂，使氯酸钾快速分解，故该实验设计可行。
（4）硫在氧气中的燃烧会出现明亮的蓝紫色火焰，硫在氧气中燃烧生成二氧化硫，它是形成酸雨的主要原因。
