2019九年级化学上册 第二单元 我们周围的空气 课题3 制取氧气素材 （新版）新人教版

2019九年级化学上册 第二单元 我们周围的空气 课题3 制取氧气素材 （新版）新人教版

第二单元 我们周围的空气 课题3　制取氧气 ‎ 素材一 新课导入 ‎[复习导入] 我们学习了氧气的性质和用途，了解到氧气是一种化学性质比较活泼的气体，它能与许多物质发生氧化反应，支持物质的燃烧，在反应中放出热量，物质在纯净的氧气中燃烧要比在空气中燃烧剧烈得多。氧气在日常生活、工农业生产和科学研究方面有许多用途，如氧气可用来供给病人呼吸，供给登山、潜水运动员呼吸，用于气焊、气割，还用于火箭的发射等。氧气有这么重要的用途，所以我们要知道氧气是怎样制得的。‎ ‎ 素材二 教学建言 ‎[建言1] 实验室制取氧气的思路 ‎(1)实验原理：要在分别演示了三个制取氧气的实验之后，再各自书写它们反应的文字表达式，以避免学生机械记忆。然后再引导学生从操作是否简便、安全，是否节能环保，反应速率是否适中等角度对三个制氧原理进行评价，以培养学生对实验方案的评价能力。‎ ‎(2)实验装置：展示并对比“固体加热型”和“固液不加热型”两套气体发生装置，让学生针对三个制氧气的原理分别选择，并说明选择的依据，以渗透气体发生装置的选择与实验原理之间的决定关系。‎ ‎(3)收集方法：让学生回忆收集呼出气体的实验和氧气的溶解性，确定用排水法可收集氧气；再通过对比氧气和空气的密度，确定氧气可用向上排空气法收集，且要边讨论边演示实验，让学生更直观地理解气体的收集方法和气体性质之间的关系。‎ ‎(4)可以在实验室中进行本课的学习，学生可边实验边探究。‎ ‎[建言2] 催化剂和催化作用 ‎(1)通过演示实验对比加和不加催化剂时过氧化氢分解产生氧气速率的不同，以证明二氧化锰能加快过氧化氢分解的速率；通过多次重复在二氧化锰不变的条件下加入过氧化氢产生氧气的实验，以验证二氧化锰的化学性质不变；通过两次称量证明二氧化锰的质量不变。‎ ‎(2)可将二氧化锰与水泥混合制成颗粒状，不但催化效果好，也可以解决在反应前后二氧化锰的称量问题。‎ ‎(3)对催化剂能减慢化学反应速率的理解，可给学生举出具体事例，如在橡胶制品中常加入一些催化剂以减缓橡胶的老化速度；食用油脂里加入一些催化剂可以有效地防止酸败等。‎ ‎(4)以“一变”(改变反应的速率)、“两不变”(质量和化学性质不变)的归纳，帮助学生在理解的基础上加强记忆。‎ ‎ 素材三 视频资源 ‎ ‎[视频1] 加热高锰酸钾制取氧气 ‎[视频2] 过氧化氢制氧气 ‎[视频3] 催化剂及其催化作用 ‎[视频4] 氧气的验满 ‎[视频5] 氧气的工业制法 详见光盘内容。‎ ‎ 素材四 板书设计 一、实验室制取氧气 ‎1．高锰酸钾锰酸钾＋二氧化锰＋氧气 8‎ ‎2．过氧化氢水＋氧气 催化剂：“一变”“两不变”‎ ‎3．氯酸钾氯化钾＋氧气 二、用高锰酸钾制取氧气 ‎1．实验仪器 ‎2．检验方法 ‎3．收集方法 ‎4．验满方法 三、分解反应：“一变多”‎ ‎ 素材五 课后“练习与应用”变式题 ‎1．[1、2题变式] 下列反应属于分解反应的是(　　)‎ A．氧化钙＋水―→氢氧化钙　　　　B．锌＋稀硫酸―→硫酸锌＋氢气 C．氯酸钾氯化钾＋氧气 D．硫＋氧气二氧化硫 ‎[答案] C ‎2．[2题变式] 下图所示的装置，其中收集氧气时可选用(　　)‎ A．①和②　　　B．②和③ C．①和④　　　D．①和⑤‎ ‎[解析] D　根据氧气不易溶于水，且不与水反应，可用排水法收集；在通常情况下，氧气密度比空气大，且不与空气中的其他成分反应，可用向上排空气法收集，收集时，导管口应接近集气瓶瓶底，便于将集气瓶内的空气排尽。故选D。‎ ‎3．[2题变式] 下列对催化剂描述正确的是(　　)‎ A．任何化学反应都需要催化剂 B．催化剂在反应前后本身的质量发生了变化 C．只有分解反应才需要催化剂 D．某些化学反应可以有多种催化剂 ‎[答案] D ‎4．[2题变式] 老师为同学们提供了如下实验装置：‎ ‎(1)写出仪器a、b的名称。a是________，b是________。‎ 8‎ ‎(2)组装仪器时，将玻璃管插入胶皮管或橡胶塞之前，要先把玻璃管口______，然后稍稍用力转动，将其插入。‎ ‎(3)实验室用高锰酸钾制取氧气，应选用的发生装置是________(填字母序号，下同)。若要收集较纯的氧气，可选用的装置是________。‎ ‎(4)①实验室也可选用过氧化氢溶液和二氧化锰在装置B中制取氧气，文字表达式为________________________________。若选用C作发生装置，你认为选用装置C的优点是__________________________。‎ ‎②也可以将注射器连接到装置B的导管口处，用来__________________。‎ ‎[答案] (1)酒精灯　锥形瓶　(2)沾水润湿　(3)A　F　(4)①过氧化氢水＋氧气　控制反应物的流速(或反应的速率)　②检查装置的气密性 ‎[解析] a为酒精灯，b锥形瓶；将玻璃管插入胶皮管或橡胶塞之前要先用水将玻璃管口润湿，再旋转插入；用高锰酸钾制氧气时条件是加热，所以发生装置选A，收集较纯的氧气时用排水法收集，所以选装置F；用过氧化氢制氧气的文字表达式为：过氧化氢水＋氧气，选用C的优点是可以控制反应速率；将注射器连接到B装置的导管口处，是用来检查装置气密性的。‎ ‎5．[4题变式] 人教版新课标化学教材九年级上册(2012教育部审定)“分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的作用”，以及“寻找新的催化剂”研究性实验，引起了化学探究小组的兴趣。‎ ‎[提出问题] 氧化铁能否作过氧化氢溶液分解的催化剂？若能，其催化效果如何？‎ ‎[实验探究] ‎ 实验步骤 实验现象 Ⅰ.分别量取5 mL 5%过氧化氢溶液放入A、B 两支试管中，向A试管中加入a g氧化铁粉末，并分别在A、B两支试管中插入带火星的木条，观察现象 A试管中产生气泡，带火星的木条复燃，B试管中无明显现象 Ⅱ.待A试管中没有现象发生时，重新加入过氧化氢溶液，并把带火星的木条伸入试管，如此反复多次试验，观察现象 试管中均产生气泡，带火星的木条均复燃 Ⅲ.将实验Ⅱ中的剩余物小心过滤，并将所得滤渣进行洗涤、干燥、称量，所得固体质量仍为a g Ⅳ.分别量取5 mL 5%过氧化氢溶液放入C、D 两支试管中，向C试管中加入a g氧化铁粉末，向D试管中加入a g二氧化锰粉末，观察现象 ‎[实验结论] ‎ ‎(1)A中产生的气体是________。‎ ‎(2)实验Ⅱ、Ⅲ证明：氧化铁的__________和__________在反应前后均没有发生变化，可以作过氧化氢分解的催化剂。‎ ‎[实验评价] ‎ ‎(1)实验设计Ⅳ的目的是________________________________________________________________________。‎ 8‎ ‎(2)若实验Ⅳ观察到D试管中产生气泡的速率更快，由此你可以得到的结论是____________________________________。‎ ‎[实验拓展] ‎ 查阅资料得知，CuO、CuSO4、猪肝、马铃薯等也可以作过氧化氢溶液分解的催化剂。‎ 下列有关催化剂的说法正确的是________。‎ A．MnO2只能作过氧化氢溶液分解的催化剂 B．同一个化学反应可以有多种催化剂 C．催化剂只能加快化学反应的速率 D．用作催化剂的物质不可能是其他反应的反应物或生成物 E．酶是一种重要的生物催化剂，它属于糖类 ‎[答案] [实验结论]‎ ‎(1)氧气　(2)化学性质　质量 ‎ ‎[实验评价]‎ ‎(1)探究氧化铁是否比二氧化锰的催化效果好 ‎(2)二氧化锰的催化效果比氧化铁好 ‎[实验拓展] B ‎ 素材六 教材参考答案 ‎[教材P37 实验2－5·参考答案]‎ 实验编号 现象 ‎(1)‎ 有大量气泡进入集气瓶中 ‎(2)‎ 木条复燃 ‎　[教材P38探究·参考答案]‎ 实验编号 现象 分析 ‎(1)‎ 带火星的木条不复燃 常温下过氧化氢溶液分解很慢，放出的氧气少，不足以使带火星的木条复燃 ‎ ‎(2)‎ 加入二氧化锰后，带火星的木 条复燃 ‎ 二氧化锰加速了过氧化氢溶液的分解，放出的氧气使带火星的木条复燃 ‎(3)‎ 重新加入过氧化氢溶液，带火星的木条复燃 氧气是过氧化氢分解产生的，二氧化锰只起加快过氧化氢分解产生氧气的作用 结论 二氧化锰能加快过氧化氢制氧气的速率，二氧化锰本身未见变化 ‎[教材P39讨论·参考答案]‎ 三个制取氧气反应的共同特征是都由一种物质生成两种或两种以上的物质。化合反应是由两种或两种以上的物质生成另一种物质的反应。‎ ‎[教材P41练习与应用·参考答案]‎ ‎1．高锰酸钾锰酸钾＋二氧化锰＋氧气　高锰酸钾　锰酸钾、二氧化锰、氧气　过氧化氢水＋氧气　过氧化氢　水、氧气 碳＋氧气二氧化碳　木炭、氧气　二氧化碳 8‎ ‎2．(1)C　(2)B　(3)A　(4)D ‎[解析] (1)A、D两个反应符合“多变一”，是化合反应；B是氧化反应，既不是化合反应也不是分解反应；只有C符合“一变多”的特点。‎ ‎(2)通过氧气与其他物质的反应可归纳：氧气是一种化学性质比较活泼的气体，在常温、加热或点燃的条件下可与许多物质反应，但不是所有物质。故B不正确。 ‎ ‎(4)正确理解催化剂的概念，“一变两不变”是指改变化学反应速率，质量和化学性质不变。‎ ‎3．在集气瓶内预先装入少量水，不但可以防止燃烧产物溅落使集气瓶炸裂，同时还可以溶解吸收实验产生的某些污染物。如硫燃烧的产物有强烈的刺激性气味，会污染空气，加水就可以减少污染物的逸散，所以，硫燃烧时，要在集气瓶内先放少量水，而不宜用细沙来代替。而铁丝、木炭燃烧时，没有吸收污染物的问题，可以用细沙来代替集气瓶中的水。‎ ‎4．(1)“把二氧化锰加入装有过氧化氢溶液的水中”，在加入二氧化锰的同时迅速产生大量的氧气。“把过氧化氢溶液缓慢加入到盛有二氧化锰的试管中”，气流随着过氧化氢溶液的加入而产生。第2种方法比较容易控制产生的气流。‎ ‎(2)目标1　寻找新的催化剂 仪器、药品：红砖粉末、过氧化氢溶液、试管等。‎ 实验方案、步骤：(1)在试管中加入5 mL 5%的过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入到试管中，观察木条是否复燃。(2)称取‎1 g红砖粉末加入到上述试管中，再把带火星的木条伸入到试管中，观察木条是否复燃。(3)待试管中不再产生气泡，把红砖粉末过滤出来，洗涤、烘干、称量。(4)另取少量过氧化氢溶液，加入分离出来的红砖粉末，再把带火星的木条伸入到试管中，观察木条是否复燃。‎ 结论：红砖粉末可以作过氧化氢分解的催化剂。‎ 目标2　制取氧气 ‎ 仪器、药品：注射器、带单孔塞和导气管的具支试管、带橡胶塞的试管、过氧化氢溶液、二氧化锰。‎ 实验方案、步骤：(1)在具支试管中加入少量二氧化锰，然后用注射器缓缓加入适量的过氧化氢溶液。(2)用向上排空气法收集一试管氧气，并堵上橡胶塞。‎ 结论：此装置可用于制取氧气，且便于控制气流产生的速率。‎ 目标3　试验氧气性质 仪器、药品：小木条、方案2中制取出的氧气。‎ 实验方案、步骤：把带火星的木条伸入到盛有氧气的试管中，观察木条是否复燃。‎ 结论：氧气能使带火星的木条复燃，氧气有助燃性。‎ 8‎ ‎ 素材七 化学与生活 化学反应中的“润滑油”——催化剂 化学反应中的“润滑油”——催化剂 人类很早就利用催化剂为自己服务了，尽管他们根本不了解它在化学反应中所起的重要作用。古代练金士把硫磺和硝石放在一起来制备硫酸，其中硝石就是催化剂。把酒曲加到粮食中酿酒和制醋，酒曲就是一种催化剂。‎ 到了十九世纪，德国化学家奥斯瓦尔德对催化剂进行了深入的研究，并首次阐明了它的本质。他发现蔗糖在水溶液中能够发生水解反应，转变为葡萄糖和果糖，但是这种转化过程非常缓慢。可是在蔗糖中加入硫酸，蔗糖就很快转变成葡萄糖和果糖。类似的反应还有很多。奥斯瓦尔德还注意到在反应后，硫酸依然保持不变。这不禁让他想到了工厂的机器，当机器转动时，为减少机器摩擦常加一些润滑油。润滑油在使用过程中，本身并没有发生变化，但却成了机器运转过程中必不可少的一部分。就像这些能够加快化学反应的物质一样，他称这些物质为催化剂。‎ 催化剂有专一性，也就是说某一催化剂只对某个特定的反应起作用。比如说生产化肥时，只有在铁作为催化剂时，氮气和氢气才能生成氨。有时候，化学家为了寻找到一种合适的催化剂，往往要耗费很多心血。‎ 催化剂的种类繁多，其中酶就是日常生活中常见的一种。酶是一种酵素，像烤面包、发酵葡萄汁的酵母菌，使牛奶变酸的乳酸菌等等。此外，在人体中一刻也离不开以酶为催化剂的化学反应。酶在化工生产领域中用途极广，有的反应用一般的无机物作为催化剂，往往需要高温和高压，如果换成酶在常温常压下即可反应，既经济又方便。‎ 对于催化剂，还有许多谜还未解开，有待于人类进一步探索。‎ ‎ 素材八 能力培优 ‎【培优训练题】‎ ‎1．（大庆市初赛）课堂上老师做了一个实验：将液态空气倒入一只烧杯中，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 首先从液态空气中蒸发出来。‎ ‎（2）“过一会儿，小木条不但没有熄灭，反而燃烧更旺”，其原因是 。‎ ‎2.（泉州初赛）由实验测知：取‎3.5 g KMnO4晶体加热到‎220 ‎‎℃‎，分解放出的氧气多于按下式计算的理论量。‎ ‎2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2↑‎ 按下式计算的理论量为放出氧气‎0.354 g 8‎ ‎，换算成标准状况下的体积为248 mL，而实际测得的氧气为308 mL（标准状况），超过理论量为： 308 mL -248 mL＝60 mL。试回答：（提示：MnO2不溶于水）‎ ‎（1）怎样用实验证明：超理论量的氧气不是来自MnO2？____________________________________。‎ ‎（2）怎样用实验证明超理论量的氧气是由K2MnO4分解产生的？（要求用KMnO4制取氧气后的残渣实验，如右图所示）_____________________________。‎ ‎（3）怎样从“最后残渣”中分离出MnO2？________________________________。‎ ‎【情景创新题】‎ ‎3.（原创题）双休日小明同学想利用家庭常见用品，制一瓶氧气给妈妈看看。‎ ‎①试剂：双氧水、新鲜土豆块。‎ ‎②日常用品：小酒瓶两个、吸管、小漏斗、水盆、酒瓶胶盖。‎ ‎③实验准备：在酒瓶胶盖上钻两个孔；把几根吸管连接成一根长吸管，分别在接口处滴上蜡（以防漏气）；在小漏斗末端接上一根吸管，在接口处滴上蜡。‎ ‎④制氧气过程：把新鲜土豆块放入小酒瓶中，盖上酒瓶瓶盖，把吸管和小漏斗分别插进两个孔中；然后滴上蜡，把吸管另一端放入已装了足够水的水盆中，从小漏斗倾倒双氧水。‎ 请回答下列问题：‎ ‎（1）水盆替代的化学仪器是 。‎ ‎（2）滴上石蜡的目的是 。‎ ‎（3）如何验证收集到的气体是氧气？ 。‎ ‎（4）小明检验氧气时发现收集的氧气不纯，请你帮助他分析原因： 、‎ ‎ 。（写出两点即可）‎ 参考答案 ‎1.（1）低 氮气 ‎ ‎（2）随后氧气从液态空气中蒸发出来，氧气能够支持燃烧 解析：分离液态空气制取氧气是物理变化，因为液氮的沸点比液氧的沸点低，将液态空气倒入烧杯中后，液态氮首先从中分离出来，所以小木条火焰熄灭；过一会儿后，剩余的主要是液态氧气，所以燃烧更旺。‎ ‎2．（1）另取少量MnO2，在酒精灯火焰上加热，插入带火星的木条，木条不复燃 ‎（2）用酒精灯火焰集中加热“残渣”，又收集到一定体积的氧气 ‎（3）将“最后残渣”加入适量的水溶解，过滤，即可分离出MnO2‎ 8‎ 解析：确定二氧化锰是否分解放出氧气，应单独加热二氧化锰，并用带火星木条检验是否放出氧气；验证锰酸钾能分解放氧气，应继续加热反应后残渣，发现还能收集到一定体积的氧气；反应后的残渣中二氧化锰不溶于水，其余固体溶于水，故可用加水溶解，然后过滤的方法分离出二氧化锰。‎ ‎3.（1）水槽 ‎ ‎（2）防止装置漏气 ‎ ‎（3）把带火星的小木条放进小酒瓶中，若带火星的小木条复燃，证明瓶内的气体是氧气 ‎ ‎（4）没有等到气泡连续且均匀时就开始收集了 收集氧气的小酒瓶没有装满水 8‎