第2单元课题3 制取氧气(第2课时)

课题3 制取氧气（两课时）

第二课时

[复习提问]

1．实验室如何制取氧气?

2．如何证明一瓶气体是氧气?

[回答]1．实验室可以用分解过氧化氢溶液或加热高锰酸钾的方法制取氧气。

2．可把带火星的木条伸入该瓶气体中，若木条能够复燃，证明此瓶气体是氧气。

[提问]实验室采用什么样的装置制取氧气呢?

[学生思考]

[投影]展示P36图2—17和图2—18。

[学生看图并进行如下讨论]

1．在图2—17和2—18中，使用了哪些仪器?

2．哪部分是气体发生装置，哪部分是气体收集装置?

3．如何检查气体发生装置的气密性?

4．为什么可以用排水法收集氧气?

[学生讨论)……

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[学生代表陈述讨论结果]

1．图2—17的仪器有：酒精灯、大试管、铁架台、塞子(带导管)、水槽、集气瓶。

图2—18的仪器有：酒精灯、大试管、铁架台、塞子(带导管)、水槽、集气瓶。

2．左边是气体发生装置，右边是气体收集装置。

3．把一试管塞紧塞子，塞子中央行导管，导管的另一端放进盛水的烧杯是，用手握紧试管，观察水中的导管口有没有气泡冒出。如果有气泡冒出，说明装置的气密性良好；否则说明装置漏气。

4．因为氧气难溶于水，所以可以用排水法收集氧气。

[教师]知道了氧气的制取以及它的性质，按下来我们亲自动手制取氧气并验证它的性质。

[注意事项]

1．首先要检查装置的气密性，气密性良好，实验方可进行。

2．用高锰酸钾制氧气，试管口要塞一团棉花，防止加热时高锰酸钾粉末进入导管。

3．试管口要略向下倾斜，防止固体受热时放出的水蒸气冷凝成水，回流到热的试管底部，使试管炸裂。

4．先对试管进行预热，然后对准行药口的部位集中加热。

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5．导管口开始有气泡放出时，不宜立即收集(思考：为什么?)。等有大量、均匀、连续的气泡产生时再进行收集。

6．实验结束时，先把导管移出水面，然后再熄火酒精灯。(思考：如果光熄火酒精灯，可能会造成什么后果？)

7．木炭在氧气中燃烧这个实验，应用坩埚钳夹住木炭由上向下缓慢伸入集气瓶中。(思考：为什么?)

8．做铁丝燃烧这个实验时，预先在集气瓶底那加少量水。(思考：为什么？)

[教师]下面大家开始动手做实验，一定要注意到刚才强调的几个事项，同时对我提出的几个问题进行思考，并注意观察木炭和铁丝在氧气中燃烧的现象，总结实验室制取氧气的步骤。

[学生实验，教师巡视，发现学生操作中的一些错误及时指出并纠正。]

(学生活动)

(实验完毕，选择学生代表陈述实验的现象)

[陈述]

1．木炭在氧气中燃烧发出白光，放出热量，生成的气体能使澄清的石灰水变浑浊。

[追问]说明什么?

[回答]说明木炭燃烧生成二氧化碳。

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[追问]为什么?

[回答]因为小学自然课中学过二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊。

[继续陈述]

2．铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成一种黑色固体。

[追问]为什么做此实验时需在集气瓶底部预先加少量水。

[学生思考，讨论]

[讲解]为了防止铁丝燃烧时较大块的熔渣溅落下来，使集气瓶炸裂。

[追问]铁丝燃烧生成的黑色固体是什么?

[回答]四氧化三铁。

[教师]接下来把这两个反应的文字表达式写出来。

[可让学生板演]

[板演如下]

1．碳+氧气二氧化碳

2．铁+氧气四氧化三铁

[过渡]实验前，我提出了几个思考题(见实验注意事项5、6、7中的问题)，接下来大家对这些问题进行思考、讨论。

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[学生思考、讨论]

[答案]

1．导管口刚开始产生的气泡，是试管中和导管中排出来的空气，如果这时候就进行收集，收集到的氧气不纯，应等均匀、连续气泡产生时再进行收集。

2．实验完毕后，如果先熄灭酒精灯，水槽里的水会倒流回试管，热的试管遇到冷水，试管会炸裂，所以实验完毕后，应先把导管从水槽中移出来，再熄灭酒精灯。

3．木炭在氧气中燃烧，木炭由上向下缓慢伸入集气瓶中，是为了使集气瓶中氧气都用于木炭的燃烧，以便有较长时间的观察，如果一开始就把木炭很快地插至瓶的中下部，则燃烧生成的热的二氧化碳会把中部和上部的尚未起反应的氧气排出，木炭不能继续顺利燃烧，甚至很快就熄灭了。

[教师]通过这个实验，我们可以总结出实验室制取氧气的操作步骤。大家现在就来总结，看一下实验室制取氧气的步骤有哪些?

[学生总结]

[总结结果如下]

首先要检查装置的气密性，再把药品加入试管中并固定好试管；把盛满水的集气瓶准备好，再进行加热；然后用排水集气法收集。实验完毕后，先把导管移出水槽，最后再熄灭酒精灯。

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[教师]这样的操作顺序很难掌握，我们是是不是可以把这个操作顺序编成顺口溜或者歌谣，帮助我们记忆?

[学生讨论)……

[投影]展示下列口决

实验室制取氧气操作歌诀

一要给查气密性，

二要药品加△(△指试管)中；

三把仪器固定好，

四再点燃酒精灯；

五用排水集气法，

收集氧气做备用；

六把导管移出水，

最后熄灭酒精灯。

[板书]上述口诀。

[讲解]实验室装配仪器的原则一般是：先下后上，先左后右。所以先固定酒精灯和试管，然后放置水槽。物质加热一般是先均匀，后集中。“均匀”指先预热，“集中”指对准有药品的部位加热。气体收集有两种方法，不易溶于水的采用排水法，易溶于水的采用排气实用文档

法。采用排气法应根据密度来决定瓶口向上或向下。因为氧气的密度大于空气的密度，所以收集氧气还可采用向上排空气法。

[板书]

仪固装配原则：先下后上，先左后右。

物质加热原则：先均匀，后集中。

气体收集方法：

易溶于水排气法，根据密度定上下；

不溶微溶排水法，所得气体纯度大。

[小结]本节课我们通过“氧气的制取和性质”这个实验的具体操作，知道了实验室制取一种气体的操作步骤和注意事项，为我们以后学习其他气体的制取和性质奠定了基础。

同时我们还明白了化学是一门以实验为基础的课程，任何一个科学结论的获得都不是随随便便的，都是在实验的基础上得出来的。这就告诫我们无论做什么都必须实事求是。

[布置作业]习题3

板书设计

三、活动与探究

1．文字表达式：

碳+氧气二氧化碳

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铁+氧气四氧化三铁

2．实验室制取氧气操作歌诀

一要检查气密性，

二把药品加△(△指试管)中；

三把仪器固定好，

四再点燃酒精灯；

五用排水集气法，

收集氧气做备用；

六把导管移出水，

最后熄灭酒精灯。

3．仪器装配原则：先下后上，先左后右。

物质加热原则：先均匀，后集中。

气体收集方法：

易溶于水排气法。根据密度定上下；

不溶微溶排水法，所得气体纯度大。

考题回顾

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1．下列制取氧气的方法中，简单易行、不污染环境的是……( )

A. 2KMnO 4K2MnO4+MnO2+O2↑B．2H2O 22H2O+2H2O+O2↑

C. 2KClO 32KCl+3O2↑D ．空气液态空气O2

2．实验室里制取氧气大致可分为下列步骤：①用排水法收集氧气；②熄灭酒精灯；③点燃酒精灯，加热试管；④将高锰酸钾装入试管，用带导管的塞子塞紧试管，并把它固定在铁架台上；⑤检查装置的气密性；⑥将导管从水槽中取出。请按正确的操作顺序，将以上步骤的序号写在横线上：________________。

3．分别分解高锰酸钾、氯酸钾(KClO3)、过氧化氢(H2O2)三种物

质，都可以制得氧气。这说明三种物质的组成中都含有…………………………………( )

A．氧化物B．氧元素C. 氧分子D．氧气

4．被称为“绿色氧化剂”的过氧化氢“H2O2”俗称双氧水，是一种无色液体，常用作无公害的消毒杀菌剂和漂白剂等，在有少量催化剂(如MnO2)的条件下，它能迅速分解，生成氧气和水，请回答下列问题：

(1)过氧化氢分解的化学方程式是_________。

(2)若在实验室用过氧化氢制取氧气，可采用实验室制取__________(填O2或CO2)的反应

装置。

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(3)怎样鉴别水和双氧水两瓶无色液体(简述实验操作步骤、现象、结论)。

答案：1．B 2．⑤④③①⑥②3．B

4．(1)2H2O 22H2O+O2↑(2)CO2 (3)用试管各取少量两种液体，分别加入少量二氧化锰，有气泡产生的为双氧水，无气泡产生的是水。

备课资料

1．实验室制取氧气歌诀

试管口部略下倾，

导管伸入稍露头；

先均后固用外焰，

缓慢加热向管底；

排水方法收氧气，

连续气泡再入瓶；

实验之后移导管，

然后再撤酒精灯。

新疆罗志英

2．为什么双氧水可以用来消毒伤口和漂白织物?

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双氧水学名叫过氧化氢，化学式为H2O2。纯的过氧化氢是淡蓝色或近于无色的黏稠液体，市场销售的一般是3％和30％的水溶液。过氧化氢极不稳定，在受热和光照情况下易分解为水和氧气。

2H2O 22H2O+O2↑

分解产生的氧气具有很强的杀菌和漂白能力。在医疗上可以用作消毒杀菌剂来洗涤伤口，也可用于漱口以除去口臭；工业上用作漂白剂。用来漂白棉、毛、丝的织物；航天工业上，过氧化氢还可用作喷气燃料和火箭燃料的氧化剂。

过氧化氢易分解失效，保存时常加入稳定剂，而且应放在阴凉、清洁、干燥处，远离热源和火种，防止阳光直射，不可与有机物以及铁、铜、铬等金属共同贮存。

3．为什么高锰酸钾可以杀菌消毒和漂白织物?

高锰酸钾，俗名灰锰氧，化学式为KMnO4。它是一种深紫色晶体，有金属光泽，易溶于水。在有光存在或酸性介质中会缓慢变质，生成二氧化锰和释放氧气，光对高锰酸钾的分解有催化作用。

4KMnO4+2H2O4MnO2+4KOH+3O2↑

实验室中的高锰酸钾应存放在棕色瓶中，用以避光。

高锰酸钾与有机化合物作用时，可放出氧气，所以它是一种很好的氧化剂，具有强大的杀菌消毒和漂白织物的作用。

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0．1％的高锰酸钾水溶液，能杀死一般细菌。凡是能水洗的食物、碗筷、杯、碟等在

这种溶液中浸泡5分钟，细菌均可被杀死。0．01％～0．02％的高锰酸钾水溶液，也可以作为洗膀胱和尿道的消毒剂。我们用稀的高锰酸钾溶液漱口，既可以起到消炎杀菌的作用，还可以除去口臭。

高锰酸钾水溶液最好现用现配，如果配制时间较长，就会变质，由紫红色变成黑褐色，并产生沉淀，也就失去了杀菌、漂白的作用。

4．神奇助手催化剂

100多年前，有个魔术“神杯”的故事。有一天，

瑞典化学家贝采利乌斯在化学实验室忙碌地进行着实

验，傍晚，他的妻子玛丽亚准备了酒菜宴请亲友，祝贺他的生日。贝采利乌斯沉浸在实验中，把这件事全忘了。直到玛丽亚把他从实验室拉出来，他才恍然大悟，匆忙地赶回家。一进屋，客人们纷纷举杯向他祝贺，他顾不上洗手就接过一杯蜜桃酒一饮而尽。当他自己斟满第二杯酒干杯时，却皱起眉头喊着：“玛丽亚，你怎么把醋拿给我喝!?”玛丽亚和客人都愣住了，仔细瞧着那瓶子，还倒出一杯来大家品尝，一点儿没有错，确实是又甜又香的蜜桃酒呀!

贝采利乌斯随手把自己倒的那杯洒递过去，玛丽亚喝了一口，酸得吐了出来，也说：“甜酒怎么一下子变成酸醋啦?”客人们纷纷凑近来，观察着、猜测着这“神杯”发生的怪

事。

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贝采利乌斯发现，原来酒杯里有少量黑色粉末。他瞧瞧自己的手，手指上沾满了铂黑，这是在实验室研磨白金时给沾上的。他兴奋得把那杯酸酒一饮而尽。原来，把酒变成酸醋的魔力是来源于白金粉末，是它使乙醇(酒精)和空气中的氧气起化学作用，生成丁醋酸。后来，人们把这一作用叫做触媒作用，又叫催化作用。希腊语的意思是“解去束缚”。

催化剂是化学中的孙悟空，是化学科学的一员主将。

19世纪末，在德国的一家工厂里，人们正在进行制造蓝靛的实验，需要很多的苯二酸。这种化合物在当时价值昂贵。人们认为，用发烟硫酸同萘作用，一定能制得苯二酸，可是一再试验都没有成功。有一天，化学家正在用萘做一个实验，叫听差取一个温度计来。听差偶然疏忽，把温度计弄破了，落了一点水银到反应的物质里，不料那物质就沸腾起来，很快就形成了大量的苯二酸。准料到水银正是必需的催化剂，水银像魔术师那样变幻莫测！

20世纪初，催化剂这个魔术师才开始成为人们不可缺少的得力“助手”。化学家们最早用催化剂创造出将空气中的氮和氢气合成氨的奇迹，并实现了合成氨工业化。1926年，人们利用催化剂将一氧化碳加氢成功地合成了人造液体燃料。以后又用催化剂合成了甲醛、乙醛、染料、橡胶等高分子聚合物。一切新的聚合物，都是新发现的催化剂作用下的产物。可以这样说，没有催化剂，就没有现代的化学工业。

催化剂的确是一种很奇妙的物质，它能提高我们所希望的化学反应的速度，抑制不希望的反应发生，而且自身在反应过程中不被消耗，能够反复地使用。因此催化剂对于化学工业中的技术生产过程是一种非常重要的物质，仅从下面这个数字就能使我们知道它具有实用文档

多么重要的意义：所有化学产品的90％以上，在其生产过程中要涉及到一种催化剂。据统计，现在人类使用的催化剂，至少有100万种。在许多物质的转化过程中，它们简直到了“点石成金”、出神入化的地步，因而创造了一个又一个奇迹。

德国的哈博，用铁作催化剂将大气中的氮和氧转化成氨，使农作物产量得到成倍的增长。

德国的齐格勒和意大利的纳塔，发现烯烃聚合催化剂，使人类进入了高分子时代。

美国孟都公司用铑作催化剂，由甲醇合成醋酸获得成功，从而改变了过去依靠粮食制醋酸的历史。

南非以煤为原料，经过一系列的催化转化，终于制得了汽油。在咄咄逼人的石油危机声中，开辟出一条以煤制油的新道路。

日本高沙公司用重金属作催化剂，合成出薄荷醇，并且出口量占世界销售量的1／3，从此，薄荷的生产再不只靠大自然了……

据有关资料介绍，现在人类使用的70％的橡胶、90％以上的塑料、50％以上的纤维和油漆、80％的药品和染料等，都是通过化学催化技术制得的。现在，美国化学催化工业的产值占其国民经济总产值的20％以上。

1895年，德国化学家奥斯特瓦尔德给催化剂和催化作用下了个科学的定义：一种在化学反应前后，本身的质量和化学性质都不变，只是改变化学反应速度的物质，叫做“催化实用文档

剂”。在化学反应中催化剂的特殊作用叫做“催化作用”。于是，铂黑被叫做氢和氧化合的催化剂，而酸被叫做淀粉水解成葡萄糖的催化剂。

不少化学反应需在高温高压下才能进行，但在催化剂的作用下，可以大大降低反应温度和压力，节省大量能源。原来速度很慢很慢的化学反应，在催化剂的作用下，反应速度可提高数百万倍。例如，在常温常压下把氢气和氧气同时放到一个容器里，即使是过1万年也不能化合成水。可是，如果向容器内投掷一颗铂粒，就会发生爆炸，它们剧烈反应变成了水。由此可知，我们现在喝的水大部分是几十万年甚至几千万年的“古水”，而不是刚刚生成的“新水”。这一点对科学家们研究地层年龄和地质结构非常有用。再比如合成顺丁橡胶的单体(原料)丁二烯，是由丁烯氧化脱氢后制得的，十几年前要在300多摄氏度的高温下进行。不久前，我国化学家发现了一种新的催化剂，使这种化学反应在200多度的温度下就完成了。

催化作用被证明在工业上具有头等的重要性。例如，硫酸是一种仅次于空气、水和食盐的重要无机化合物，而制造硫酸的最好方法就是将硫燃烧——先变成二氧化硫(SO2)，再变成三氧化硫(SO3)。如果不加入铂黑一类的催化剂的话，从二氧化硫变成三氧化硫这一步就进行得像蜗牛爬行一样慢。镍粉末(在大多数情况下用它来代替铂黑，因为它比较便宜)以及铬、铜、五氧化二钒、三氧化二铁、二氧化锰等化合物也是重要的催化剂。事实上，在工业上一个化学生产过程能否成功，在很大程度上取决于能否找到正好适合有关反应的催化剂。正是由于齐格勒发现了一种新型的催化剂，才使聚合物的生产发生了一场革命。实用文档

在生物体中催化剂也起着极其重要的作用，不过它在那儿叫做酶。在物质代谢中酶的作用是优化一定的化学反应，它是有选择性的，能从许许多多的供给物中选择某种类型的分子，并将它转化成一定的产品；此外这种极佳的化学反应能在很温和的条件下进行。人工制造的催化剂大多数不具备很强的针对性，在其工作时常常需要相对较高的温度或压力，但尽管如此它对保持化学合成的有效性以及生产成本的合理性起着决定性的作用，许多化学反应只有通过催化剂才能顺利进行。

如今在催化剂中最著名的是安装在汽车中的有毒废气清除装置。它能消除汽车废气中有毒的一氧化碳和氮氧化物等，从而对减少“酸雨”起着决定性的作用。其中起催化作用的贵金属层是由铂或铑构成，它将一氧化氮还原成元素氮并同时将一氧化碳氧化成二氧化碳，这里所生成的两种物质都是无害的气体。这一过程正如人们今天所知的那样：有害物附着在金属表面，这时氮氧化物被分解成结构原子；氧原子在催化剂表面上与一氧化碳化合成二氧化碳，余下的氮原子则与另一个氮原子组合成氮分子。

寻找好的催化剂对于化工企业的生产是非常重要的，化学家为了找到好的催化剂，经常是尝试各种各样的样品，老一辈的化学家称之“耕耘周期表”，意思就是说把周期表小的元素都试一下。如今人们积累了很多催化方面的知识，特别对催化反应过程的细节有了很多的了解，这样。催化剂的寻找不再像以前那么盲目，而是有目的地合成特定的化学反应需要的特殊的催化剂。

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