制取氧氣 導引解析
一、催化劑與催化作用
在化學反應里能改變其他物質(zhì)的化學反應速率,而本身的質(zhì)量和化學性質(zhì)在反應前后都沒有發(fā)生變化的物質(zhì)叫做催化劑。催化劑在化學反應中所起的作用叫催化作用。催化劑既可以加快反應速率,也可以減慢反應速率。沒有加入催化劑,并不意味著化學反應不能發(fā)生。
【例題1】實驗室里用二氧化錳作催化劑,加熱氯酸鉀制取氧氣,發(fā)生如下反應:
氯酸鉀
氯化鉀+氧氣(1)若用二氧化錳作催化劑,反應前后二氧化錳的質(zhì)量 ;
A.不變 B.變大 C.變小 D.可能變大也可能變小
(2)若忘記加入二氧化錳,其結(jié)果是( )
A.不能產(chǎn)生氧氣 B.產(chǎn)生氧氣的速率慢 C.產(chǎn)生氧氣的總量減少 D.沒有氯化鉀生成
【解析】二氧化錳在反應中起催化作用,加快了反應的速率,但本身的質(zhì)量和化學性質(zhì)在反應前后沒有變化;二氧化錳可以改變氯酸鉀分解速率,沒有加入二氧化錳,氯酸鉀分解很慢;對于某一反應來說,有時可以選用多種不同的催化劑?! ?/span>【答案】(1)A(2)B
二、實驗室制取氧氣
1.三種制取方法的比較
|
過氧化氫制取氧氣 |
氯酸鉀制取氧氣 |
高錳酸鉀制取氧氣 |
|
| 反 應 原理 |
過氧化氫 水+氧氣 |
氯酸鉀 氯化鉀+氧氣 |
高錳酸鉀 錳酸鉀+二氧化錳+氧氣 |
| 試 劑 狀 態(tài) |
過氧化氫溶液、二氧化錳固體 | 氯酸鉀固體、二氧化錳固體 | 高錳酸鉀固體 |
| 反應
條 件 |
常溫下二氧化錳作催化劑 | 加熱條件下,二氧化錳作催化劑 | 加熱 |
| 氣 體 發(fā) 生 裝 置 |
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| 收 集 裝置 |
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||
2.高錳酸鉀制取氧氣的步驟及注意事項
| 步驟 | 注意事項 |
| (1)查:檢查裝置的氣密性 | 原理:根據(jù)氣體熱脹冷縮 操作:先把導管一端浸入水里,再把兩手緊貼容器的外壁 |
| (2)裝:將藥品裝入試管 | 在試管中裝入少量高錳酸鉀,并在試管口放一團棉花,以防止加熱時,生成的氣體把試管內(nèi)的固體帶到導管中,堵塞導管 |
| (3)定:將試管固定在鐵架臺上 | 鐵夾夾在離試管口約1/3處。試管口要略向下傾斜,防止冷凝后的水倒流至受熱的試管底部,使試管破裂 |
| (4)點:先預熱,后對藥品加熱 | 先讓試管均勻受熱;然后對準藥品部位用外焰加熱 |
| (5)收:收集氧氣 | 等有氣泡均勻、連續(xù)放出時用排水法進行收集,收集滿的集氣瓶瓶口應蓋上玻璃片,正放在桌上 |
| (6)撤:收集完畢,將導管撤離水槽 (7)熄:熄滅酒精燈 |
實驗結(jié)束時,應先將導管撤離水槽,最后熄滅酒精燈 |
a.氮氣與氫氣在高溫高壓下,有鐵觸媒(催化劑)的條件下產(chǎn)生氨氣;
b.氯化銨固體和生石灰粉末在加熱條件下生成氨氣。
?。?)請你幫該小組同學選擇制取氨氣的方法: ;
?。?)氨氣極易溶于水,密度比空氣小。根據(jù)以上信息和如下圖所示裝置,完成下列空白。
?、僦迫“睔獍l(fā)生裝置是 ,理由 ;
?、谥迫“睔馐占b置是 ,理由 。

A B C D E
【解析】實驗室制備物質(zhì)時通常選擇安全、環(huán)保和操作簡單的實驗。本題a中反應條件是高溫高壓,條件不易達到。氣體發(fā)生裝置的選擇要根據(jù)反應物的狀態(tài)和反應條件,制取氨氣的反應物都是固體且需要加熱,因此發(fā)生裝置應選A。排水法要求所收集氣體不能溶于水,不與水反應;排空氣法要求氣體不與空氣發(fā)生反應且與空氣的密度差別較大(如果密度比空氣大,用向上的排空氣法收集;如果密度比空氣小,用向下的排空氣法收集)。
【答案】(1)b(2)①A該反應是加熱固體②D氨氣易溶于水,不能用排水法收集,又因其密度比空氣小,因此用向下的排空氣法收集氨氣
【例題3】用高錳酸鉀制取并收集氧氣使用如下圖的裝置,請回答下列問題。

?。?)寫出有標號儀器的名稱:a ;b ; c ;d ;
?。?)指出圖中三處錯誤,并對應說明改正方法。
錯誤:① ;② ;③ ;
改正:① ;② ;③ ;
?。?)當導管口開始有氣泡產(chǎn)生時,不宜立即收集,原因是 ;
?。?)待集氣瓶收集滿后,將它取出并放置的方法是 。
【解析】見“高錳酸鉀制取氧氣的步驟及注意事項”。
【答案】(1)酒精燈 試管 集氣瓶 水槽
(2)
| 錯誤 | 改正 |
| ①酒精燈內(nèi)酒精過多 | 酒精燈內(nèi)酒精應倒出一些,不能超過酒精燈容積的2/3 |
| ②用內(nèi)焰加熱 | 用外焰加熱 |
| ③試管口朝上 | 試管口應略向下傾斜 |
| ④試管口沒有棉花 | 試管口應塞一團棉花 |
(4)用玻璃片蓋住集氣瓶口,正放在桌面上
三、分解反應
由一種反應物生成兩種或兩種以上其他物質(zhì)的反應,稱為分解反應。從反應形式上判斷,分解反應的特點是“一變多”。它與化合反應的區(qū)別和聯(lián)系如下表:
|
|
區(qū)別 |
聯(lián)系 |
|
化合反應 |
“多變一”,一種生成物 |
都屬于反應基本類型,兩者是并列的關系,互不從屬 |
|
分解反應 |
“一變多”,一種反應物 |
【例題4】下列變化中不屬于分解反應的是( )
A.分離液態(tài)空氣制氧氣 B.加熱高錳酸鉀制氧氣
C.加熱過氧化氫制取氧氣 D.加熱氯酸鉀和二氧化錳的混合物制取氧氣
【解析】工業(yè)制氧氣的原理是根據(jù)液氮的沸點比液氧的沸點低來分離液態(tài)空氣,其過程是把液態(tài)空氣升溫到液氮的沸點,使液氮先蒸發(fā),剩余的主要就是液氧。這一過程中發(fā)生的是物理變化。其他幾個選項中的反應物只有一種,生成了兩種或三種物質(zhì),因此屬于分解反應。其中D選項中二氧化錳是催化劑,在這一反應中反應物只有氯酸鉀一種。【答案】A
【例題2】某學習小組在探究活動中要制取一定量的氨氣。該小組查閱資料后,得知有以下兩個反應可以生成氨氣:
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錳酸鉀+


