2.3 制取氧气
一、选择题。
1．工业上制取大量氧气的方法是（ ）
A．加热双氧水 B．加热高锰酸钾 C．分离液态空气 D．加热二氧化锰
2．下列关于空气的说法错误的是（ ）
A．空气是混合物
B．工业上利用分离液态空气制取氧气属于物理变化
C．目前计入空气污染指数的有害气体包括SO2、CO2、NO2等
D．为改善空气质量，提倡“绿色出行”，以公共交通工具为主
3．两份质量相等的过氧化氢，在其中一份中加入少量二氧化锰，放出氧气的质量（纵坐标）与反应时间（横坐标）的关系正确的是（ ）
A． B．C． D．
4．过氧化氢溶液分解反应的催化剂很多。化学兴趣小组的同学设计如下四组实验，比较两种物质的催化效果，其中观察效果较差的是（ ）
A．第一组同时实验，观察比较反应过程中两个气球体积的变化快慢
B．第二组同时实验，观察比较反应过程中两者产生气泡的快慢
C．第三组分两次实验，看木条是否能复燃
D．第四组分两次实验，比较收集一定体积的气体所需要的时间
5．医务人员用3%的过氧化氢溶液为伤者处理伤口时，伤口上会看到大量的气泡。下列有关说法中，不正确的是（ ）
A．生成的气体可能是过氧化氢分解产生的氧气
B．伤口处的生物酶可能对过氧化氢的分解起到催化作用
C．只有二氧化锰能够使过氧化氢在常温下迅速分解产生氧气
D．过氧化氢溶液可用于实验室制取氧气
6．下列反应中（略去反应条件），既不属于化合反应，又不属于分解反应的是（ ）
A．二氧化碳+水→碳酸 B．氧化钙+水→氢氧化钙
C．碳酸钙→氧化钙+二氧化碳 D．酒精+氧气→水+二氧化碳
7．实验室用高锰酸钾制取氧气，下列有关说法不正确的是（ ）
A．反应条件是加热 B．反应属于分解反应
C．可用排水法收集氧气 D．可用向下排空气法收集氧气
8．现有A、B两种质量相等的固体，其中A为纯净的氯酸钾，B是氯酸钾和少量二氧化锰的混合物。将A、B分别放入试管中，并在两个酒精灯上同时加热制取氧气。当A、B均完全反应后，如图所示，得到的氧气的质量m与时间t的关系图象中，正确的是（ ）
A． B． C． D．
二、填空题。
9．化学是一门以实验为基础的科学，请分析完成下列试题。
（1）如何检验某集气瓶中盛放的无色气体是氧气？ 。
（2）用一定量的过氧化氢溶液制取氧气时，若所用二氧化锰的量偏少，则制得氧气的质量 （填偏大、偏小、或不变）。
（3）小明同学在实验中误把少量的高锰酸钾当成二氧化锰加入氯酸钾中加热制取氧气，发现比单独加热氯酸钾分解速率加快，请你根据所学知识分析，该氯酸钾分解反应中高锰酸钾是否为催化剂？ （填“是”或者“不是”）。
10．课堂上老师做了一个实验：将液态空气倒入一个烧杯中，发现立即冒出大量气泡，把一根燃着的小木条置于烧杯口，小木条火焰熄灭；过一会儿再把燃着的小木条置于烧杯口，此时小木条不但没有熄灭，反而燃烧得更旺。据此实验现象回答下列问题：
（1）由于液氮的沸点比液氧的沸点 （填“高”或“低”），导致氮气首先从液态空气中分离出来；
（2）“过一会儿，小木条不但没有熄灭，反而燃烧得更旺”，其原因是 ；
（3）由以上信息可知，工业上制取大量氧气是利用 不同进行分离氮气和氧气，最后将氧气储存在蓝色钢瓶里。
三、解答题。
11．化学与我们的生产、生活密切相关，回答下列问题：
空气是一种重要的资源，主要组分的沸点如表所示：
组分 氮气 氧气 二氧化碳 氦气
沸点（℃） ﹣195.8 ﹣183.0 ﹣78.5 ﹣268.9
（1）工业制氧气是根据空气中液氧和液氮的 不同，此过程属于 （填“物理”或“化学”）变化。
（2）将空气先加压降温到﹣200℃，空气变成液态，此时仍为气态的物质是 （填化学式），然后略微升温，先逸出 ，剩余物质是 （填“纯净物”或“混合物”）。
（3）美国科学家发明了一种“发电叶子”，将这种叶子放入水中，在太阳光照射下水会分解成氢气和氧气，这个过程中能量的转化方式是 。从经济角度考虑，该过程中获取氢气的方法与电解水获取氢气相比，其优点在于 。
12．小明同学欲通过实验证明“二氧化锰是氯酸钾受热分解的催化剂”这一命题。他设计并完成了下表所示的探究实验：
实验操作 实验现象 实验结论或总结
各步骤结论 总结
实验一 将氯酸钾加热至融化，伸入带火星的木条。 木条复燃 氯酸钾受热能分解产生氧气，但是时间较长、温度较高。 二氧化锰是氯酸钾受热分解的催化剂
实验二 加热二氧化锰，伸入带火星的木条。 木条 不复燃 二氧化锰受热不产生氧气。
实验三 。 木条迅速复燃 二氧化锰能加快氯酸钾的分解
（1）请你帮小明同学填写上表中未填完的空格；
（2）在小明的探究实验中，实验一和实验二起的作用是 ；
（3）小英同学认为仅由上述实验还不能完全得出表内“总结”，她补充设计了两个方面的探究实验，最终完成了对“命题”的实验证明。第一方面的实验操作中包含了两次称量，其目的是： ；第二方面的实验是要 。
答案解析
一、选择题。
1．工业上制取大量氧气的方法是（ ）
A．加热双氧水 B．加热高锰酸钾 C．分离液态空气 D．加热二氧化锰
【答案】C。
【解析】由于空气中大约含有21%的氧气，所以这是工业制取氧气的既廉价又易得的最好原料；工业上制氧气采用的是分离液态空气法：在低温条件下加压，使空气转变为液态空气，然后蒸发；由于液态氮的沸点比液态氧的沸点低，因此氮气首先从液态空气中蒸发出来，剩下的主要是液态氧。
故选：C。
2．下列关于空气的说法错误的是（ ）
A．空气是混合物
B．工业上利用分离液态空气制取氧气属于物理变化
C．目前计入空气污染指数的有害气体包括SO2、CO2、NO2等
D．为改善空气质量，提倡“绿色出行”，以公共交通工具为主
【答案】C。
【解析】A.空气是由氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳等多种物质组成的，所以空气属于混合物，选项说法正确；
B.工业上利用分离液态空气制取氧气的过程中没有新物质生成，发生的属于物理变化，选项说法正确；
C.二氧化碳是空气的成分之一，二氧化碳没有毒性，所以目前没有计入空气污染指数，选项说法错误；
D.为改善空气质量，提倡“绿色出行”，以公共交通工具为主，这样可以减少因燃烧化石燃料而产生的有害气体和烟尘，选项说法正确。
故选：C。
3．两份质量相等的过氧化氢，在其中一份中加入少量二氧化锰，放出氧气的质量（纵坐标）与反应时间（横坐标）的关系正确的是（ ）
A． B．C． D．
【答案】C。
【解析】这一反应中二氧化锰充当的是催化剂，根据催化剂的定义可以知道催化剂只是加快了反应的速度并不改变生成物的质量，所以没加二氧化锰的过氧化氢，即a分解的速率慢，而加入的二氧化锰的过氧化氢分解速率快，即b分解速率快，所需时间较短。而生成氧气的质量相等。分析所给的选项可以知道选项C是正确的。
故选：C。
4．过氧化氢溶液分解反应的催化剂很多。化学兴趣小组的同学设计如下四组实验，比较两种物质的催化效果，其中观察效果较差的是（ ）
A．第一组同时实验，观察比较反应过程中两个气球体积的变化快慢
B．第二组同时实验，观察比较反应过程中两者产生气泡的快慢
C．第三组分两次实验，看木条是否能复燃
D．第四组分两次实验，比较收集一定体积的气体所需要的时间
【答案】C。
【解析】A.通过气球膨胀的快慢很明显的显现出哪一物质的催化效果好，故A正确；
B.通过观察比较反应过程中两者产生气泡的快慢，很明显的看出反应速度的快慢，也就知道了谁的催化效果好了，故B正确；
C.第三组分两次实验，看木条是否能复燃，由于分两次实验，如果都能复燃，根本无法判断哪一种物质的催化效果好，故C错误；
D.第四组虽然也分两次实验，但通过比较收集一定体积的气体所需要的时间的话，很明显就能比较出反应速度的快慢，故D正确。
故选：C。
5．医务人员用3%的过氧化氢溶液为伤者处理伤口时，伤口上会看到大量的气泡。下列有关说法中，不正确的是（ ）
A．生成的气体可能是过氧化氢分解产生的氧气
B．伤口处的生物酶可能对过氧化氢的分解起到催化作用
C．只有二氧化锰能够使过氧化氢在常温下迅速分解产生氧气
D．过氧化氢溶液可用于实验室制取氧气
【答案】C。
【解析】A.过氧化氢在催化剂的作用下生成水和氧气，生成的气体是过氧化氢分解产生的氧气，故选项说法正确。
B.伤口上会看到大量的气泡，说明过氧化氢在伤口处遇到了能使它分解的物质，伤口处的生物酶可能对过氧化氢的分解起到催化作用，故选项说法正确。
C.不是只有二氧化锰能够使过氧化氢在常温下迅速分解产生氧气，也可以是其它物质，如硫酸铜溶液等，故选项说法错误。
D.依据学过的实验室制取氧气的方法可知过氧化氢溶液可用于实验室制取氧气，故选项说法正确。
故选：C。
6．下列反应中（略去反应条件），既不属于化合反应，又不属于分解反应的是（ ）
A．二氧化碳+水→碳酸 B．氧化钙+水→氢氧化钙
C．碳酸钙→氧化钙+二氧化碳 D．酒精+氧气→水+二氧化碳
【答案】D。
【解析】A.二氧化碳+水→碳酸，该反应符合“多变一”的形式，符合化合反应的特征，属于化合反应，故选项错误。
B.氧化钙+水→氢氧化钙，该反应符合“多变一”的形式，符合化合反应的特征，属于化合反应，故选项错误。
C.碳酸钙→氧化钙+二氧化碳，该反应符合“一变多”的特征，属于分解反应，故选项错误。
D.酒精+氧气→水+二氧化碳，该反应的反应物和生成物均是两种，不符合“多变一”、“一变多”的特征，既不属于化合反应，又不属于分解反应，故选项正确。
故选：D。
7．实验室用高锰酸钾制取氧气，下列有关说法不正确的是（ ）
A．反应条件是加热 B．反应属于分解反应
C．可用排水法收集氧气 D．可用向下排空气法收集氧气
【答案】D。
【解析】A.高锰酸钾在加热的条件下分解为锰酸钾、二氧化锰和氧气，选项说法正确；
B.该反应是由一种物质反应生成三种新物质，属于分解反应，选项说法正确；
C.氧气不易溶于水，可用排水法来收集氧气，选项说法正确；
D.氧气的密度比空气大，所以应采用向上排空气法来收集氧气，选项说法错误。
故选：D。
8．现有A、B两种质量相等的固体，其中A为纯净的氯酸钾，B是氯酸钾和少量二氧化锰的混合物。将A、B分别放入试管中，并在两个酒精灯上同时加热制取氧气。当A、B均完全反应后，如图所示，得到的氧气的质量m与时间t的关系图象中，正确的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】C。
【解析】A.分析图象可知A产生的氧气多，但却是从一开始就有氧气生成是不正确的，应加热一段时间后再有氧气生成，故A错误；
B.分析图象可知AB反应产生的氧气一样多，故B错误；
C.分析图象可知A产生的氧气多，并是在B产生氧气一段时间后生成，故C正确；
D.分析图象可知A反应从一开始就有氧气产生，比B要先得到氧气，故D错误。
故选：C。
二、填空题。
9．化学是一门以实验为基础的科学，请分析完成下列试题。
（1）如何检验某集气瓶中盛放的无色气体是氧气？ 将带火星的木条伸入集气瓶中，木条复燃，说明是氧气 。
（2）用一定量的过氧化氢溶液制取氧气时，若所用二氧化锰的量偏少，则制得氧气的质量 不变 （填偏大、偏小、或不变）。
（3）小明同学在实验中误把少量的高锰酸钾当成二氧化锰加入氯酸钾中加热制取氧气，发现比单独加热氯酸钾分解速率加快，请你根据所学知识分析，该氯酸钾分解反应中高锰酸钾是否为催化剂？ 不是 （填“是”或者“不是”）。
【答案】（1）将带火星的木条伸入集气瓶中，木条复燃，说明是氧气；（2）不变；（3）不是。
【解析】（1）由于氧气具有助燃性，所以检验验证一瓶无色气体是氧气的方法是：将带火星的木条伸入集气瓶中，若木条复燃，证明是氧气。
（2）用二氧化锰和一定量的过氧化氢溶液制氧气时，二氧化锰作为反应的催化剂，对反应的结果不产生影响，即使所用二氧化锰的量偏多，所制得的氧气质量不会改变。
（3）由于高锰酸钾在加热时能够发生分解生成二氧化锰，二氧化锰可作为氯酸钾分解的催化剂，二氧化锰改变了氯酸钾的分解速率，所以作催化剂的是二氧化锰，而非高锰酸钾。
故填：（1）将带火星的木条伸入集气瓶中，木条复燃，说明是氧气；（2）不变；（3）不是。
10．课堂上老师做了一个实验：将液态空气倒入一个烧杯中，发现立即冒出大量气泡，把一根燃着的小木条置于烧杯口，小木条火焰熄灭；过一会儿再把燃着的小木条置于烧杯口，此时小木条不但没有熄灭，反而燃烧得更旺。据此实验现象回答下列问题：
（1）由于液氮的沸点比液氧的沸点 低 （填“高”或“低”），导致氮气首先从液态空气中分离出来；
（2）“过一会儿，小木条不但没有熄灭，反而燃烧得更旺”，其原因是 O2后蒸发出来，且O2可以支持燃烧 ；
（3）由以上信息可知，工业上制取大量氧气是利用 沸点 不同进行分离氮气和氧气，最后将氧气储存在蓝色钢瓶里。
【答案】低；O2后蒸发出来，且O2可以支持燃烧；沸点。
【解析】（1）由于液氮的沸点比液氧的沸点低，导致氮气首先从液态空气中分离出来；故答案为：低；
（2）由于空气中大部分是氮气和氧气，所以剩余的气体绝大部分是氧气，根据氧气能支持燃烧的性质，所以过一会儿，木条没有熄灭反而燃烧更旺，故答案为：O2后蒸发出来，且O2可以支持燃烧；
（3）由以上信息可知，工业上制取大量氧气是利用沸点不同进行分离氮气和氧气，最后将氧气储存在蓝色钢瓶里；故答案为：沸点。
三、解答题。
11．化学与我们的生产、生活密切相关，回答下列问题：
空气是一种重要的资源，主要组分的沸点如表所示：
组分 氮气 氧气 二氧化碳 氦气
沸点（℃） ﹣195.8 ﹣183.0 ﹣78.5 ﹣268.9
（1）工业制氧气是根据空气中液氧和液氮的 沸点 不同，此过程属于 物理 （填“物理”或“化学”）变化。
（2）将空气先加压降温到﹣200℃，空气变成液态，此时仍为气态的物质是 He （填化学式），然后略微升温，先逸出 氮气 ，剩余物质是 混合物 （填“纯净物”或“混合物”）。
（3）美国科学家发明了一种“发电叶子”，将这种叶子放入水中，在太阳光照射下水会分解成氢气和氧气，这个过程中能量的转化方式是 光能转化成化学能 。从经济角度考虑，该过程中获取氢气的方法与电解水获取氢气相比，其优点在于 耗能低 。
【答案】（1）沸点；物理；（2）He；氮气；混合物；（3）光能转化成化学能；耗能低。
【解析】（1）工业制氧气是根据空气中液氧和液氮的沸点不同；此过程中没有新物质生成，属于物理变化；
（2）空气先加压降温至﹣200℃，空气变成了液态；此时仍是气态的是氦气（He）；由液态变成气态时由于氧气与氮气沸点不同，然后升温沸点低的先汽化逸出，留下的主要是液氧、液态二氧化碳等，属于混合物；
（3）根据题目中的信息可知，这个过程中能量的转化方式是：光能转化成化学能；从经济角度考虑，该过程中获取氢气的方法与电解水获取氢气相比，其优点在于耗能低。
故答案为：（1）沸点；物理；（2）He；氮气；混合物；（3）光能转化成化学能；耗能低。
12．小明同学欲通过实验证明“二氧化锰是氯酸钾受热分解的催化剂”这一命题。他设计并完成了下表所示的探究实验：
实验操作 实验现象 实验结论或总结
各步骤结论 总结
实验一 将氯酸钾加热至融化，伸入带火星的木条。 木条复燃 氯酸钾受热能分解产生氧气，但是时间较长、温度较高。 二氧化锰是氯酸钾受热分解的催化剂
实验二 加热二氧化锰，伸入带火星的木条。 木条 不复燃 二氧化锰受热不产生氧气。
实验三 将MnO2与KClO3的混合物加热 。 木条迅速复燃 二氧化锰能加快氯酸钾的分解
（1）请你帮小明同学填写上表中未填完的空格；
（2）在小明的探究实验中，实验一和实验二起的作用是 对比 ；
（3）小英同学认为仅由上述实验还不能完全得出表内“总结”，她补充设计了两个方面的探究实验，最终完成了对“命题”的实验证明．第一方面的实验操作中包含了两次称量，其目的是： 比较MnO2在KClO3分解前后的质量 ；第二方面的实验是要 验证从反应后的剩余物中分离出的物质是否能加快KClO3的分解 。
【答案】（1）不复燃；将MnO2与KClO3的混合物加热；（2）对比（或比照等）；（3）比较MnO2在KClO3分解前后的质量；验证从反应后的剩余物中分离出的物质是否能加快KClO3的分解。
【解析】（1）实验二加热二氧化锰，伸入带火星的木条，木条不复燃，证明无氧气产生。实验三要看二氧化锰在氯酸钾分解反应中的作用，所以要加热二者的混合物；只加热氯酸钾，要加热到熔化才有少量氧气放出，生成氧气的速率较慢。
（2）实验一和实验二是对比实验，通过对比得出二氧化锰的作用。
（3）催化剂的特点是“一变，两不变”，即反应速率变，质量和化学性质不变，要证明物质是催化剂，必须同时验证这三点，所以第一方面：比较MnO2在KClO3分解前后的质量；第二方面：验证从反应后的剩余物中分离出的物质是否能加快KClO3的分解。
故答案为：（1）不复燃；将MnO2与KClO3的混合物加热；（2）对比（或比照等）；（3）比较MnO2在KClO3分解前后的质量；验证从反应后的剩余物中分离出的物质是否能加快KClO3的分解。
1
