中考化學(xué)“氧氣的制取”考點(diǎn)聚焦

王峰

氧氣的制取是初中化學(xué)的重點(diǎn)，也是歷年中考的熱點(diǎn)。我們不僅要學(xué)好氧氣制取的知識(shí)，而且要觸類(lèi)旁通，逐步掌握實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般思路和方法。綜觀近幾年各省市的中考，制取氧氣的考查主要集中在以下幾個(gè)方面：一、藥品選用；二、實(shí)驗(yàn)裝置；三、操作步驟；四、氣體檢驗(yàn)；五、結(jié)果分析。

一、藥品選用

例1：化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，化學(xué)所取得的豐碩成果與實(shí)驗(yàn)的重要作用是分不開(kāi)的。下面四種途徑都可以得到氧氣：

寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)室中通過(guò)甲、乙兩種途徑制取氧氣的化學(xué)方程式：

甲______________________；乙________________。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化就是以綠色化學(xué)的理念和原則來(lái)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)工作。從實(shí)現(xiàn)原料和反應(yīng)過(guò)程的綠色化考慮，你認(rèn)為在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中，甲、乙、丙三種制取氧氣的途徑中，_____________（填“甲”“乙”或“丙”）途徑更能體現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化追求。

解析：在實(shí)驗(yàn)室里，常采用分解過(guò)氧化氫溶液、加熱氯酸鉀或加熱高錳酸鉀的方法制取氧氣。由于過(guò)氧化氫分解的產(chǎn)物是氧氣和水，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，加之過(guò)氧化氫本身無(wú)毒、無(wú)害，故相比之下，通過(guò)分解過(guò)氧化氫溶液制取氧氣更符合化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化要求。

點(diǎn)撥：綠色化學(xué)又稱(chēng)環(huán)境友好化學(xué)，其核心就是利用化學(xué)原理從源頭消除污染。解答本題的關(guān)鍵是讀懂題給信息，理解化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的含義。

二、實(shí)驗(yàn)裝置

例2：請(qǐng)根據(jù)圖示回答下列問(wèn)題：

（1）寫(xiě)出圖中標(biāo)號(hào)的儀器名稱(chēng)：①_____________，②_____________。

（2）實(shí)驗(yàn)室欲用高錳酸鉀制取氧氣，應(yīng)選擇的氣體發(fā)生裝置是_____________，產(chǎn)生氧氣的化學(xué)方程式為_(kāi)____________。

（3）已知過(guò)氧化鈉（Na2O2）是一種淡黃色固體，常溫下可與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氧氣。如果在實(shí)驗(yàn)室中用過(guò)氧化鈉和水反應(yīng)來(lái)制取一瓶干燥的氧氣，選用裝置是_______。

（4）通過(guò)上述兩種制取氧氣的方法所選用發(fā)生裝置的對(duì)比，你覺(jué)得選擇氣體發(fā)生裝置應(yīng)考慮的因素是______________________________。

（5）裝置A和C都可以作為實(shí)驗(yàn)室制取同種氣體的發(fā)生裝置，A和C相比，具有哪些優(yōu)點(diǎn)？（答出一條即可）_____________________________。

解析：用高錳酸鉀制取氧氣時(shí)，因高錳酸鉀是固體，且反應(yīng)需要加熱，因此應(yīng)選B裝置作為發(fā)生裝置。過(guò)氧化鈉和水反應(yīng)時(shí)，因過(guò)氧化鈉是固體，水是液體，二者常溫下便可反應(yīng)，不需要加熱，因此應(yīng)選A或C作為發(fā)生裝置。用排水法收集到的氧氣中含有一定量的水蒸氣，故要得到干燥的氧氣就得用向上排空氣法收集。從原理上看，A和C是同一類(lèi)型的裝置，但A裝置中使用了分液漏斗，可隨時(shí)添加液體藥品，而且可以通過(guò)調(diào)整滴加液體的快慢來(lái)控制反應(yīng)的速率。

答案：（1）錐形瓶，酒精燈；（2）B，2KMnO4

K2MnO4 + MnO2 + O2↑；（3）A、E（或C、E）；（4）藥品的狀態(tài)和反應(yīng)條件；（5）便于添加液體反應(yīng)物，控制反應(yīng)速率。

點(diǎn)撥：初中化學(xué)中制取氣體的典型發(fā)生裝置有兩套，即固體加熱裝置和固液反應(yīng)不需加熱裝置，究竟選用哪種裝置制取氣體，由反應(yīng)物的狀態(tài)及反應(yīng)條件決定。氣體的收集方法由氣體的溶解性及氣體的密度決定。選擇時(shí)要緊扣實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

三、操作步驟

例3： 下圖是實(shí)驗(yàn)室用高錳酸鉀制取并收集氧氣的實(shí)驗(yàn)裝置圖，下列關(guān)于氧氣制取和收集的實(shí)驗(yàn)操作錯(cuò)誤的是（ ）。

A. 往試管里裝藥品前必須檢驗(yàn)裝置的氣密性

B. 給試管里的藥品加熱前要先給試管預(yù)熱

C. 要等到氣泡連續(xù)均勻放出才能開(kāi)始收集氣體

D. 實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)先熄滅酒精燈，然后把導(dǎo)管口移出水面

解析：按照正確的步驟進(jìn)行操作是取得試驗(yàn)成功的重要保證，也是確保實(shí)驗(yàn)安全的需要。無(wú)論制取任何氣體，都應(yīng)該先檢查裝置的氣密性，只有在裝置不漏氣的前提下才能加藥品。加熱后，試管中原先含有的空氣首先逸出，若收集過(guò)早，得到的氧氣不純。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，如果先熄滅酒精燈，后從水槽中撤出導(dǎo)管，此時(shí)溫度降低，試管中的壓強(qiáng)減小，水槽中的水會(huì)倒流入試管，致使試管破裂。

答案：D。

點(diǎn)撥：做實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須按照規(guī)定的步驟和方法進(jìn)行，不得隨意顛倒先后順序。學(xué)習(xí)中要善于總結(jié)、歸類(lèi)，如制取氣體時(shí)應(yīng)該先檢查裝置的氣密性然后加藥品，剛開(kāi)始產(chǎn)生的氣體一般不宜立即收集等。

四、氣體檢驗(yàn)

例4： 小雨對(duì)爸爸給患病的奶奶購(gòu)買(mǎi)的“便攜式制氧器”產(chǎn)生了濃厚的興趣，他仔細(xì)閱讀說(shuō)明書(shū)，了解了它的工作原理和所用的藥品。在老師的指導(dǎo)下，小雨用過(guò)碳酸鈉固體和二氧化錳做如下實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)你一并參與。

【查閱資料】過(guò)碳酸鈉溶于水時(shí)，生成碳酸鈉和過(guò)氧化氫，可用于制取氧氣。

【設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)】

（1）組裝氣體發(fā)生裝置時(shí)應(yīng)選擇上圖中所示的儀器_____（填字母），理由是___________。

（2）氧氣具有的性質(zhì)是_____________，可用_____________法收集。

（3）如何驗(yàn)證收集到的氣體是氧氣？（簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)操作與現(xiàn)象）____________。

解析：氣體的檢驗(yàn)方法是由氣體的性質(zhì)決定的。氧氣具有助燃性，能使其他物質(zhì)燃燒得更旺，因此可用帶火星的木條伸入集氣瓶?jī)?nèi)檢驗(yàn)，觀察木條是否復(fù)燃。

答案：（1）ABCFG或ACEG，反應(yīng)物是固體和液體且反應(yīng)不需要加熱；（2）不宜溶于水且不與水反應(yīng)，排水；（3）將帶火星的木條伸入集氣瓶?jī)?nèi)，木條復(fù)燃。

點(diǎn)撥：解答時(shí)要認(rèn)真審題，弄清題目要求，本題中尤其要注意氣體的驗(yàn)證與驗(yàn)滿(mǎn)是兩個(gè)不同的操作。

五、結(jié)果分析

例5 “化學(xué)反應(yīng)條件的控制是實(shí)驗(yàn)靈魂?！蹦承；瘜W(xué)興趣小組在老師指導(dǎo)下，進(jìn)行了“影響雙氧水分解因素”的實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)你幫助回答下列問(wèn)題。

（1）取兩只大試管，分別倒入適量的6%、15%的雙氧水，再加入等量的MnO2，各收集一小試管氣體，發(fā)現(xiàn)濃度大的先收集滿(mǎn)?？梢?jiàn)影響雙氧水分解的因素是___________。

（2）取a、b兩支試管加入等體積6%的雙氧水，再分別加入少許MnO2粉末、CuO粉末，發(fā)現(xiàn)a中比b中產(chǎn)生氣泡多且快。隨即用帶火星的木條分別懸空伸入試管內(nèi)，發(fā)現(xiàn)a中火星復(fù)燃，b中火星僅發(fā)亮但不復(fù)燃。由此得出影響雙氧水分解的因素是___________。

（3）再取一支試管倒入適量6%的雙氧水，仔細(xì)觀察溶液內(nèi)有少量細(xì)小氣泡浮起；然后將該支試管浸入約80℃的熱水中，溶液氣泡明顯增多。分析兩者現(xiàn)象差異的原因是________。

解析：用控制變量法可以解決多變量的復(fù)雜問(wèn)題。所謂控制變量法是指在研究某個(gè)變量的影響時(shí)，只改變這個(gè)量的大小，保持其他量不變，確定這個(gè)變量的變化對(duì)問(wèn)題有何具體影響，從而解決所要研究的問(wèn)題。

（1）在加入等量的同種催化劑（MnO2）后，收集到相同體積的氧氣用15%的雙氧水所需的時(shí)間短，可見(jiàn)雙氧水的濃度越大，反應(yīng)速率越大。

（2）向等體積同濃度（6%）的雙氧水中分別加入MnO2粉末和CuO粉末，同時(shí)用帶火星的木條檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)放MnO2粉末的試管中木條復(fù)燃，說(shuō)明MnO2對(duì)雙氧水分解的催化作用更強(qiáng)。

（3）用6%的雙氧水做實(shí)驗(yàn)，溫度升高，溶液內(nèi)氣泡明顯增多，這表明溫度越高，雙氧水分解的速率越大，即單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的氧氣越多。

答案：（1）雙氧水的濃度；（2）催化劑的種類(lèi)；（3）溫度越高，雙氧水分解的速率越大。

點(diǎn)撥：在掌握氧氣制取的基礎(chǔ)上，要學(xué)會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果受到多種因素影響時(shí)，應(yīng)采取控制變量的方法加以研究，唯有如此才能得出正確的結(jié)論。