2020中考化學(xué)解題寶典-專題3 氧氣的制取和計算

第頁【精品】2019~2020學(xué)年中考化學(xué)解題寶典專題3氧氣的制取和計算知識要點一、氧氣的制法工業(yè)制法：①電解水；②分離空氣；實驗室制法：③加熱高錳酸鉀；④分解過氧化氫（雙氧水）；⑤加熱氯酸鉀和二氧化錳混合物加熱裝置如圖所示圖1-7氧氣的收集方法：向上排空氣法或排水法MnO2MnO2△

2KClO3===2KCl+3O2↑，二氧化錳為催化劑起催化作用；△

2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑2H2O22H2O+O2↑，二氧化錳為催化劑收集方法：排水法或向上排空氣法二、相關(guān)計算制取同樣多的氧氣需要的反應(yīng)物質(zhì)量最多的是KMnO4；易錯點：KMnO4和K2MnO4容易混淆，高錳酸鉀制氧不需要催化劑；典型例題【例1】下面是實驗室用雙氧水和二氧化錳制取氧氣及探究其化學(xué)性質(zhì)的裝置圖：圖1-8請回答：（1）寫出標(biāo)號①儀器的名稱是。（2）實驗室制取氧氣應(yīng)選用的發(fā)生裝置是；收集裝置可選用D裝置，理由是；如果用E裝置收集氧氣，氣體應(yīng)從（填“a”或“b”）進(jìn)入。（3）寫出實驗室制取氧氣的化學(xué)方程式。(4)觀察F裝置中的實驗現(xiàn)象：紅磷在氧氣中劇烈燃燒，產(chǎn)生大量白煙，這是因為生成了（填化學(xué)式）的固體小顆粒的緣故。(5)寫出G中乙炔（C2H2）完全燃燒的化學(xué)方程式。解析：（1）儀器①的名稱是水槽；（2）為防止生成的氣體逸出，長頸漏斗應(yīng)插到錐形瓶底部，所以選A裝置；氧氣密度大于空氣，所以用向上排空氣法收集；若用向上排水法收集氣體，因氧氣密度小于水的密度，應(yīng)從較短的管口a通入氣體；（3）根據(jù)H2O2的性質(zhì)可知，H2O2在MnO2催化作用下生成H2O和氧氣；(4)紅磷燃燒生成物是P2O5，之所以形成白煙，是因為P2O5是固體小顆粒；(5)C2H2燃燒可生成CO2和H20，所以可寫出化學(xué)方程式；答案：（1）水槽（2）A氧氣的密度比空氣密度大a（3）2H2O22H2O+O2↑（4）P2O5（5）2C2H2+5O22H2O+4CO2點撥：密度大于空氣的氣體用向上排空氣法收集，密度小于空氣的氣體用向下排空氣法收集；【例2】根據(jù)圖1-8所示裝置回答下列問題。ABAB圖1-9（1）儀器①、②的名稱：①②。（2）實驗室可用裝置A制取氧氣。①反應(yīng)的化學(xué)方程式為。②用排水法集氣時，說明氧氣已收集滿的現(xiàn)象是。裝滿氧氣的集氣瓶瓶口應(yīng)（填“向上”或“向下”）放在桌面上。（3）實驗室可用裝置B制取多種氣體。①若制取氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為。②若制取二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為，證明二氧化碳已收集滿的方法是。解析：（1）由圖可知，儀器①、②分別是試管和長頸漏斗；（2）①A裝置通過加熱藥品制氧，可能是高錳酸鉀分解反應(yīng)，也可能是氯酸鉀分解反應(yīng)；任寫一個方程式即可；②排水法集氣時，當(dāng)氣泡從瓶口冒出，說明已收集滿；氧氣和二氧化碳的密度都大于空氣，故集氣瓶瓶口應(yīng)向上放置。（3）B裝置無需加熱，可用H2O2催化分解制氧，也可用碳酸鈣和稀鹽酸反應(yīng)制得CO2。常用來證明CO2收集滿的方法是把燃著的木條放在集氣瓶口觀察是否熄滅；答案：⑴①試管②長頸漏斗⑵①2KMnO4eq\o(\s\up5(△),\s\do2(====))K2MnO4+MnO2+O2↑(合理答案均可)②有氣泡從集氣瓶口冒出向上⑶①2H2O2eq\o(\s\up5(MnO2),\s\do2(======))2H2O+O2↑②CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑將燃著的木條放在集氣瓶口，若木條熄滅，則二氧化碳已收集滿（合理答案均可）點撥：分析此類問題時注意兩點：一是加熱條件，二是收集方法；常見驗滿方法，將帶火星的木條置于集氣瓶口，木條復(fù)燃是氧氣；將燃著的木條放在集氣瓶口，若木條熄滅是二氧化碳【例3】右圖是實驗室制取氣體的部分裝置。圖1-10（1）儀器X的名稱是。（2）寫出一個用A裝置制取O2的化學(xué)方程式。（3）B和C裝置均可制取CO2，其中C裝置的優(yōu)點是可隨時控制反應(yīng)的發(fā)生與停止，如果打開彈簧夾，固體與液體接觸，反應(yīng)便能發(fā)生。請簡述使C裝置中反應(yīng)停止的原理。（4）若用D裝置采用排水法收集O2，請簡述操作步驟。解析：（1）X是加熱用的酒精燈；（2）加熱高錳酸鉀和加熱氯酸鉀都是制取氧氣的方法。氯酸鉀加熱分解生成氯化鉀和氧氣，高錳酸鉀加熱分解生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，任寫一個即可；（3）圖示裝置是用碳酸鈣和稀鹽酸反應(yīng)制取CO2；打開彈簧夾，瓶內(nèi)或管內(nèi)氣壓降低，鹽酸自動流出，固體和液體接觸開始反應(yīng)；若瓶內(nèi)或管內(nèi)氣壓升高，液體受壓就會壓進(jìn)長頸漏斗中，可自動阻止反應(yīng)；（4）排水法收集先要注滿水，由于氧氣密度小于水，從較短管口b進(jìn)氣；答案：（1）酒精燈（2）2KMnO4△K2MnO4+MnO2+O2↑或2KClO32KCl+3O2↑（3）當(dāng)用彈簧夾夾住膠皮管時，產(chǎn)生的氣體使試管內(nèi)的壓強(qiáng)增大，液體被壓回長頸漏斗中，與固體反應(yīng)物脫離，反應(yīng)便會停止。（4）先將集氣瓶裝滿水，再將O2從b口通入。點撥：密閉容器內(nèi)生成氣體的反應(yīng)過程中氣壓會逐漸增大，利用該原理可控制液體和固體的反應(yīng)進(jìn)程。【例4】某興趣小組同學(xué)對實驗室制備氧氣的條件進(jìn)行如下探究實驗。①為探究催化劑的種類對氯酸鉀分解速度的影響，甲設(shè)計以下對比實驗：Ⅰ．將3.0gKClO3與1.0gMnO2均勻混合加熱Ⅱ．將xgKClO3與1.0gCuO均勻混合加熱在相同溫度下，比較兩組實驗產(chǎn)生O2的快慢。Ⅰ中反應(yīng)的化學(xué)方程式是________；Ⅱ中x的值應(yīng)為________。②乙探究了影響雙氧水分解速度的某種因素。實驗數(shù)據(jù)記錄如下：雙氧水的質(zhì)量雙氧水的濃度MnO2的質(zhì)量相同時間內(nèi)產(chǎn)生O2體積Ⅰ50.0g1%0.1g9mLⅡ50.0g2%0.1g16mLⅢ50.0g4%0.1g31mL本實驗中，測量O2體積的裝置是________（填編號）。圖1-11實驗結(jié)論：在相同條件下，_______________，雙氧水分解得越快。丙用圖1-10裝置進(jìn)行實驗，通過比較____________也能達(dá)到實驗?zāi)康?。圖1-12解析：①實驗條件每次只能有一個變量，催化劑不同，二者質(zhì)量應(yīng)相等，所以x=1.0，氯酸鉀加熱分解成氯化鉀和氧氣；②氧氣密度小于水，所以從較短管口進(jìn)氣，生成的氣體使瓶內(nèi)氣壓增大，從而把相同體積的液體壓入量筒進(jìn)行測量，故連接量筒的接口用長管深入液體中，選用c裝置；由表可知，雙氧水濃度越大分解得越快；丙實驗為證明雙氧水濃度與分解速度，相同時間內(nèi)天平讀數(shù)差值變化越大，說明分解越快。答案：①

2KClO32KCl+3O2↑3.0②c雙氧水濃度越大相同時間天平讀數(shù)差值大?。ㄆ渌侠硪部桑c撥：化學(xué)實驗應(yīng)遵循單因子變量原則，每次只能改變一個實驗條件進(jìn)行比較；測量生成氣體的體積可用排水法，測量減少的氣體的體積用倒吸法?！纠?】如下圖所示，實驗室用過氧化氫溶液和二氧化錳制取氧氣，實驗的相關(guān)數(shù)據(jù)如下表。圖1-13氣體發(fā)生裝置內(nèi)物質(zhì)的總質(zhì)量反應(yīng)前35．6反應(yīng)后34.8（l）反應(yīng)中二氧化錳的作用是。（2）反應(yīng)生成氧氣的質(zhì)量為g（結(jié)果精確到0.1g，下同）。（3）計算參加反應(yīng)的過氧化氫的質(zhì)量，寫出必要的計算過程。解析：（l）由于二氧化錳不參與過氧化氫的分解反應(yīng)，故二氧化錳是催化劑，作用是加快過氧化氫的反應(yīng)速率；（2）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)后裝置內(nèi)減少的質(zhì)量等于生成的氧氣質(zhì)量，所以生成的氧氣質(zhì)量為，35.6g-34.8g=0.8g（3）設(shè)參加反應(yīng)的過氧化氫的質(zhì)量為X2H2O22H2O+O2↑6832X0.8gX=1.7g答：略答案：（1）加快過氧化氫分解的速率（2）0.8（3）1.7g點撥：所以化學(xué)反應(yīng)都遵守質(zhì)量守恒定律，這是解題的關(guān)鍵?！纠?】某同學(xué)用下圖裝置制氧氣，請問答：圖1-14（1）用高錳酸鉀制取和收集氧氣的裝置應(yīng)選用（填序號）；用雙氧水和二氧化錳制取和收集干燥的氧氣的裝置應(yīng)選用（填序號）；（2）檢查裝置①氣密性的方法是：；（3）裝置②試管口要略向下傾斜的原因是：；（4）若用裝置④收集的氧氣不純，其原因可能是（請寫兩種原因）：①；②。解析：（1）高錳酸鉀制氧需要加熱，氧氣用排水法或向上排空氣法收集，所以選用裝置②④或②⑤；雙氧水制氧不需加熱，但需要除水汽，可用濃硫酸干燥氣體，所以選用裝置①③⑤；（2）氣密性就是檢查密封氣體的保壓能力，常用的檢查方法是；使容器密閉，給容器加壓，若容器內(nèi)壓力能夠上升，就說明氣密性好；（3）加熱的試驗裝置都要考慮冷凝水倒流，因此試管口需要向下傾斜。（4）過早收集時，收集的氣體中會混入裝置中的空氣；若集氣瓶中有氣泡，說明混入雜質(zhì)氣體；連接裝置漏氣，這些都是氧氣不純的原因。答案：（1）②④或②⑤；①③⑤；（2）用彈簧夾夾緊橡皮管，向長頸漏斗中注入水至長頸漏斗下端管口浸沒液面以下，繼續(xù)加水，然后觀察長頸漏斗管中的液面高度是否變化，如果液面不下降則說明氣密性好；（合理敘述也給分）（3）防止冷凝水倒流使試管炸裂；（4）①過早收集，沒等導(dǎo)管口有連續(xù)且均勻的氣泡冒出就開始收集；②收集前集氣瓶中的水沒有裝滿，留有氣泡。點撥：錐形瓶不能直接加熱，適用于無需加熱的固體和液體的反應(yīng)，但試管可用于加熱裝置。氣密性用來檢查裝置是否漏氣，漏氣的裝置在加壓時不能保壓；本節(jié)強(qiáng)化練習(xí)1、用過氧化氫制氧氣時，有同學(xué)對事先在燒瓶中加水產(chǎn)生了疑問．他提出了猜想：猜想1：加水可以起到稀釋的作用，使反應(yīng)速度變緩．猜想2：…并根據(jù)猜想進(jìn)行了實驗：每次取15毫升15%的過氧化氫溶液，稀釋成不同溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，在其他條件相同的情況下進(jìn)行實驗．記錄數(shù)據(jù)如下：實驗12345過氧化氫溶液溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%3%5%10%15%MnO2粉末用量/克0.50.50.50.50.5收集到500mL氣體時所用時間/秒5601861033512反應(yīng)后液體溫度/℃2638435971（1）實驗室用過氧化氫制氧氣的化學(xué)方程式是．（2）過氧化氫溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)對反應(yīng)速度有怎樣的影響？．（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，該同學(xué)的猜想2是：加水可以圖1-151、解析：（1）過氧化氫在MnO2催化作用下分解成水和氧氣；（2）由表可知，過氧化氫溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，反應(yīng)速度越快，反應(yīng)后液體溫度越高；（3）分析液體溫度可知，由于反應(yīng)后液體溫度升高，加水可以給溶液降溫；答案：(1)2H2O22H2O+O2↑(2)一定范圍內(nèi)，過氧化氫溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大反應(yīng)速度越快(3)給溶液降溫2、下圖所示為實驗室中常見的氣體制備和收集裝置。圖1-16請回答下列問題：（1）實驗室用高錳酸鉀制取氧氣，應(yīng)選用發(fā)生裝置(填字母序號)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為。若用裝置D收集氧氣，驗滿的方法是。（2）實驗室用過氧化氫溶液和二氧化錳制取氧氣，若選用C做發(fā)生裝置，你認(rèn)為選用C的優(yōu)點是。（3）欲使用裝置E用排空氣法收集二氧化碳，則氣體應(yīng)從（填“a”或“b”）端通入；欲使用裝置E用排水法收集氧氣，先將瓶中裝滿水，再將氣體從（填“a”或“b”）端通入。（4）已知一氧化氮氣體難溶于水，在空氣中容易與氧氣發(fā)生反應(yīng)，則收集一氧化氮氣體時應(yīng)選用圖中裝置(填字母序號)。2、解析：（1）高錳酸鉀制取氧氣需要加熱，所以應(yīng)選用加熱裝置A；反應(yīng)原理為高錳酸鉀分解成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣；氧氣驗滿方法是將帶火星的木條置于集氣瓶口觀察木條是否復(fù)燃；（2）由于C裝置中注射器上有刻度，故可準(zhǔn)確控制注射速度和注射量；（3）CO2密度大于空氣，所以排空氣時從較長管口a通入；CO2密度小于水，所以排水法收集氣體時，氣體從較短管口b通入；（4）一氧化氮容易與氧氣反應(yīng)，所以不能用排空氣法收集，只能用排水法，選F裝置。答案：（1）A2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑將帶火星的木條置于集氣瓶口，木條復(fù)燃，證明已集滿（2）控制氧氣產(chǎn)生的快慢和量的多少（3）ab（4）F3、在實驗室里，常用分解過氧化氫溶液、加熱氯酸鉀或高錳酸鉀制取氧氣。某化學(xué)興趣小組對氧氣的實驗室制法進(jìn)行了探究。（1）小明同學(xué)選用如圖所示的裝置制取氧氣。制取過程中所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為：。實驗前小明同學(xué)先向儀器A中加入水，然后將導(dǎo)氣管放入水槽中，并打開儀器A的活塞，觀察導(dǎo)氣管口是否有連續(xù)的氣泡出現(xiàn)。該實驗操作的目的是。圖1-17（2）小紅同學(xué)通過互聯(lián)網(wǎng)得知：CuSO4溶液、動物某些臟器中含有的物質(zhì)等能催化過氧化氫的分解。動物臟器中含有過氧化氫酶，能催化過氧化氫分解，過氧化氫酶是（選填序號填空：①糖類、②蛋白質(zhì)、③脂肪、④維生素）實驗證明，在過氧化氫溶液中滴加CuSO4溶液能顯著加快過氧化氫的分解。CuSO4溶液主要含有三種粒子（H2O、Cu2+、SO42-），為了進(jìn)一步探究CuSO4溶液中哪種粒子能起催化作用。小紅同學(xué)作了以下分析和設(shè)計。①小紅同學(xué)認(rèn)為最不可能的是H2O，他的理由是。②要說明另外的兩種粒子是否起到催化作用，小紅同學(xué)設(shè)計了如下實驗，完成了這次探究活動。實驗步驟實驗現(xiàn)象結(jié)論a.取一支試管加入5mL5%過氧化氫溶液，然后加入2-3滴稀硫酸溶液幾乎沒有氣泡放出實驗證明，起催化作用的是。b.另取一支試管加入5mL5%過氧化氫溶液，然后加入2-3滴溶液溶液中有大量氣泡放出③如果確定CuSO4是催化劑，還必須通過實驗確定它在化學(xué)反應(yīng)前后。3、解析：（1）由于圖示裝置不需加熱，所以是過氧化氫溶液的制氧反應(yīng)；H2O2在催化劑作用下分解為H2O和水；對于有氣體生成的化學(xué)實驗，實驗前應(yīng)檢查氣密性；（2）根據(jù)化學(xué)常識，酶是蛋白質(zhì)，所以選②；①過氧化氫溶液本身就是水溶液，所以催化劑不可能是水；②要證明CuSO4溶液中哪種粒子起催化作用，必須逐個排除，根據(jù)上一問的結(jié)論，H2O已經(jīng)排除，所以需驗證硫酸根離