3.2 制取氧气
一、单选题
1．下列关于空气的说法正确的是
A．洁净的空气属于纯净物
B．工业上利用液氮和液氧的密度不同，采用分离液态空气的方法制取氧气
C．空气中的氧气可以作燃料
D．空气中的氧气不易溶于水
2．下列说法中，正确的是
A．两种或两种以上物质发生的反应叫化合反应
B．生成两种或两种以上其他物质的反应叫分解反应
C．分解反应均需要加热，化合反应均需要点燃
D．石蜡燃烧既不是化合反应也不是分解反应
3．下列变化过程中，属于物理变化的是（ ）
A．钢铁生锈 B．工业制氧 C．苹果腐烂 D．煤气燃烧
4．氧气是我们身边常见的物质，以下有关氧气的叙述正确的是
A．物质与氧气发生的反应都是氧化反应
B．氧气能跟一切物质发生化学反应
C．氧气具有可燃性
D．物质在氧气中燃烧的反应一定是化合反应
5．下列有关“一定”的说法正确的是
A．纯净物一定是由不同种元素组成的
B．由同种分子构成的物质一定是纯净物
C．催化剂在化学反应前后性质一定不会改变
D．发光放热的变化一定是化学变化
6．推理是学习化学的一种方法，以下推理合理的是（ ）
A．单质由同种元素组成，所以由同种元素组成的物质是单质
B．CO2能与水反应生成碳酸，所以要加快化学反应速率只能用催化剂
C．催化剂能加快化学反应速率，所以要加快化学反应速率只能使用催化剂
D．化学反应伴随能量变化，所以金属腐蚀过程中一定有能量变化
7．以下固体为白色的是
A．氯酸钾 B．硫粉 C．氧化铁 D．二氧化锰
8．有如图两个化学反应，以下说法正确的是
A．甲图和乙图中的两个反应在反应前后分子的种类均不变
B．甲图中反应的符号表达式为H2O+Cl2HCl+HClO
C．乙图中的反应不属于分解反应
D．乙图中反应物有2种
二、填空题
9．下图为工业制取氧气的微观示意图。
（1）氧气约占空气总体积的 ％；
（2）工业制取氧气是利用了液态氮和液态氧的 不同；
（3）将空气加压、降温变成液态空气的过程，其微观本质是 ；升温时， 首先从液态空气中蒸发出来；
（4）从宏观、微观角度分别对氮气和氧气的相同点：宏观 ，微观 ；氮气和氧气的化学性质不同，例如 ，二者化学性质不同的根本原因是 。
10．实验小组同学做了如下实验。
（1）A中反应的化学方程式为 ，将带火星的木条置于a处，若观察到 ，说明已有氧气产生。
（2）B中现象是声带涌出柱状的泡沫，可形象地称为“大象牙膏”，其原理主要是在某些催化剂作用下迅速分解产生水和氧气。反应的化学方程式为 。
11．下表是某研究性学习小组研究影响过氧化氢溶液分解速率的因素时采集的一组数据：
10毫升过氧化氢溶液取150毫升氧气所需的时间（秒）。
浓度 反应条件 30﹪的过氧化氢溶液 15﹪的过氧化氢溶液 10﹪的过氧化氢溶液 5﹪的过氧化氢溶液
无催化剂、不加热 几乎不反应 几乎不反应 几乎不反应 几乎不反应
无催化剂、加热 360 480 540 720
二氧化锰作催化剂、加热 10 25 60 120
请你分析回答：
（1）该研究小组在设计方案时，考虑了浓度、 、 等因素对过氧化氢溶液分解速率的影响。
（2）从上述影响过氧化氢溶液分解速率的因素中任选一个，说明该因素对分解速率有何影响？
三、实验题
12．根据下图回答问题：
(1)写出仪器①、②的名称。①是 ；②是 。
(2)若用一种固体和一种液体混合制取氧气，则应选择的发生装置是 。固体在该反应中起 作用。反应的符号表达式是 。
(3)马强用高锰酸钾制取氧气，他选择上述装置中的 和 或 (填字母)进行组装。你认为该装置中还缺少 。写出该反应的符号表达式 。
(4)装置A试管口略微向下倾斜的目的是 。
(5)用E装置收集氧气最适宜的时刻是 。收集氧气完毕，停止实验时，应先 后 。
(6)实验室常用氯化铵固体与碱石灰固体共热来制取氨气。常温下NH3是一种无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小。NH3极易溶于水。现选择合适的装置来制取并收集NH3，应该选择的发生装置是 ，收集装置是 。
四、简答题
13．工业上制取氧气主要有下列步骤：
(1)下列属于氧气用途的是 （填序号）。
A．医疗急救 B．冷冻麻醉 C．霓虹灯
(2)工业制取氧气是分离 ，发生 变化（填“物理”或“化学”），从步骤②可以得出氮气的沸点比氧气的沸点 （填“高”或“低”）；
(3)氧气与空气都能支持燃烧的原因是 ；
(4)用 可以区分空气、氧气和二氧化碳。
14．写出下列错误操作可能造成的后果．
（1）用排水法收集气体时，导管口开始冒气泡就立即收集： ；
（2）做细铁丝燃烧实验时，瓶底忘记留少量水： ；
（3）倾倒液体时，手心没有向着标签： 。
五、科学探究题
15．氧气是我们身边无法离开的物质。某兴趣小组对氧气的研究如下:
I.氧气的收集
[实验1]用向上排空气法收集氧气,当放置在集气瓶口带火星木条复燃时停止收集,测定瓶中氧气的含量,重复实验3次。
[实验2]用向上排空气法收集氧气,当放置在集气瓶口带火星木条复燃后,继续收集40秒,测定瓶中氧气的含量,重复实验3次。
[实验3]用排水法收集氧气,测定瓶中氧气的含量,重复实验3次。
实验数据
实验1 实验2 实验3
氧气的体积分数（%） 79.7 79.6 79.9 88.4 89.0 87.9 90.0 89.8 89.3
氧气的平均体积分数（%） 79.7 88.4 89.7
数据分析
(1)由实验1、2可知,用向上排空气法收集氧气时,为提高获得的氧气体积分数,可采取的措施是 。
(2)不考虑操作因素,实验3获得的氧气体积分数不能达到100%的主要原因是 (填序号)。
A．不能使用排水法收集氧气 B．收集到的氧气中含有水蒸气 C．本来制得的氧气就不纯
II氧气的性质
(3)足量的木炭在如图1密闭的集气瓶内燃烧至熄灭,用仪器测出瓶内氧气含量的变化如图2所示。下列判断正确的是 。
A．木炭燃烧前瓶内只有氧气 B．木炭燃烧时发白光
C．氧气浓度小于一定值时,木炭无法燃烧 D．木炭熄灭后瓶内只剩二氧化碳气体
六、综合应用题
16．I．通过一月的化学学习，你应该知道有多种途径可以制取氧气．如：
A分离空气 B加热高锰酸钾 C分解过氧化氢 D
（1）相信你在D处还可以写出另一种制取氧气的文字表达式；
（2）工业上常用来制氧气的方法是 ，该方法利用了液态氮的沸点比液态氧的沸点 （填“高”或“低”）的原理．
II．今年我市化学实验操作考察的实验之一是“高锰酸钾制取氧气”．现摘录某同学的实验过程如下：
①选择适当仪器，组装成如上图所示的实验装置；
②检查装置气密性，装置气密性良好；
③向集气瓶中加水，并倒置于盛有水的水槽中，集气瓶底部出现气泡；
④将药品平铺于干燥试管底部，在试管口放置蓬松的棉花团，塞上橡皮塞，固定于铁架台上；
⑤点燃酒精灯加热，待导管口有气泡产生，立即用集气瓶进行收集；
⑥气体收集完毕，用毛玻璃片将集气瓶口盖好，从水中取出并正放在桌面上；
⑦先熄灭酒精灯，后将导管从水槽中取出；
…
请回答下列问题：
（1）写出用高锰酸钾制氧气的文字表达式： ；
（2）欲调整试管高度，应调节图中A、B、C哪个旋钮： ；
（3）步骤②的操作与观察到的现象是： ；若装置无破损，加热一段时间后，观察到高锰酸钾已大量分解，但导管口仍未产生明显气泡，可能的原因是 ；
（4）上述实验步骤中，可能导致集气瓶中收集的氧气不纯净（水蒸气不计）的是 ；（填序号）
（5）步骤⑦中的操作，可能引起 ．
III．下图是某同学检验氧气性质的装置图。
（1）指出该同学实验中的错误 ，按照该同学的方法实验可能出现的不良后果是 ；
（2）纠正错误后，该同学做该实验将会看到的现象是 ，写出该反应的文字表达式 ；
（3）该同学实验时只发现“铁丝”红热一下，就没有观察到其它现象，请你分析铁丝没有燃烧的可能原因是 。（只答一条）
()
()
参考答案：
1．D
【详解】A、洁净的空气中含有氧气、氮气等多种气体，属于混合物，故选项A错误；
B、根据液氮、液氧的沸点不同，工业上利用分离液态空气法制取氧气，故选项B错误；
C、空气中的氧气能支持燃烧，所以氧气可作助燃剂，而不能做燃料，故选项C错误；
D、混合物中各成分保持着它们各自的性质，所以空气中的氧气不易溶于水，故选项D正确。
故选D。
2．D
【详解】A.由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应叫做化合反应，化合反应的反应物可以是两种或两种以上，而生成物必须是一种，故选项说法错误，不符合题意；
B.由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应叫做分解反应，分解反应的生成物可以是两种或两种以上，而反应物必须是一种，故选项说法错误，不符合题意；
C.分解反应不一定需要加热，如碳酸分解，化合反应不一定需要点燃，如氧化钙与水反应生成氢氧化钙，故选项说法错误，不符合题意；
D.石蜡燃烧是石蜡和氧气在点燃条件下生成二氧化碳和水，反应物是两种，生成物是两种，既不是化合反应也不是分解反应，故选项说法正确，符合题意；
故选D。
【点睛】本题考查化合应和分解反应的知识，依据化合反应、分解反应的概念和特点进行解答即可。
3．B
【分析】化学变化是指有新物质生成的变化，物理变化是指没有新物质生成的变化，化学变化和物理变化的本质区别是否有新物质生成。
【详解】A、钢铁生锈的过程中有新物质铁锈生成，属于化学变化，不符合题意。
B、工业制氧的过程中是利用氮气和氧气沸点不同进行分离的过程，没有新物质生成，属于物理变化，符合题意。
C、苹果腐烂的过程中有对人体有害的新物质生成，属于化学变化，不符合题意。
D、煤气燃烧的过程中有新物质二氧化碳等生成，属于化学变化，不符合题意。
故选：B。
【点睛】分析变化过程中是否有新物质生成是正确解答本题的关键，若没有新物质生成属于物理变化，若有新物质生成属于化学变化。
4．A
【详解】A、有氧气参加的反应属于氧化反应，故选项说法正确；
B、氧气不能跟一切物质发生化学反应，如金不与氧气反应，故选项说法错误；
C、氧气具有助燃性，没有可燃性，故选项说法错误；
D、物质在氧气中燃烧的反应不一定是化合反应，蜡烛在氧气中燃烧的反应，生成物是两种物质，不属于化合反应，故选项说法错误。
故选A。
5．B
【详解】A、单质属于纯净物，由一种元素组成，不符合题意；
B、纯净物所含分子种类为1，符合题意；
C、反应前后催化剂的化学性质不变，物理性质有可能改变，不符合题意；
D、白炽灯发光放热是物理变化，不符合题意。故选B。
6．D
【详解】A、由同种元素组成的纯净物是单质，此选项错误；
B、催化剂是改变化学反应速率，不一定是加快，此选项错误；
C、催化剂是改变化学反应速率，不一定是加快，要加快化学反应速率不一定使用催化剂，可用升高温度、增多反应物浓度的方法，此选项错误；
D、化学反应伴随能量变化，所以金属腐蚀过程中一定有能量变化，此选项正确。
故选D。
7．A
【详解】试题分析：氯酸钾是一种白色固体晶体。故选A．
考点：物质的性质
8．B
【分析】由图中可知，一个氯气分子和一个水分子反应生成一个氯化氢分子和一个次氯酸分子。两个次氯酸分子在光照的条件下反应生成两个氯化氢分子和一个氧分子。化学方程式分别为：、。
【详解】A、由微粒的变化可知，甲图和乙图中反应前后分子的种类都发生了变化，选项A错误；
B、甲图中反应的符号表达式为：，选项B正确；
C、乙图中的反应由一种物质生成了两种物质，符合一变多的特点，属于分解反应，选项C错误；
D、由物质的构成和变化可知，乙图中反应物有1种，选项D错误；
故选：B。
9． 21 沸点 分子之间的间隔变小 氮气/N2 都是气体 都由分子构成 氮气不支持燃烧，氧气支持燃烧 二者的分子构成不同
【详解】（1）氧气约占空气总体积的21%；
（2）工业制取氧气是利用了液态氮和液态氧的沸点不同进行分离；
（3）根据工业上制取氧气的微观示意图可知，空气含有氮分子和氧分子，是一种混合物；在这个变化过程中，氮分子、氧分子并没有发生改变，只是变化过程中分子间的间隔发生了改变，故其微观本质是分子之间的间隔变小；
由图示还可以看出：升温时，由于液态氮的沸点比液态氧的低，液态氮的分子首先运动到空气中，即氮气首先从液态空气中蒸发出来；
（4）宏观上氮气和氧气都是气体，微观上，氮气和氧气都是由分子构成；氮气和氧气的化学性质不同，例如氮气不支持燃烧，氧气能支持燃烧；二者化学性质不同的根本原因是分子构成不同。
10．（1）2KMnO4△K2MnO4 + MnO2 + O2↑ 木条复燃
（2）2H2O2催化剂2H2O+ O2↑
【详解】试题分析：（1）A中发生的反应是加热高锰酸钾，化学方程式为：2KMnO4△K2MnO4 + MnO2 + O2↑；由于氧气具有助燃性，故将带火星的木条置于a处，若观察到木条复燃，说明已有氧气产生
（2）原理主要是H2O2在某些催化剂作用下迅速分解产生水和氧气，反应的化学方程式为：2H2O2催化剂2H2O+ O2↑
考点：化学方程式的书写，氧气的检验
11．（1）温度 催化剂
（2）二氧化锰能加速过氧化氢的分解或过氧化氢的浓度越大反应越快或温度越高反应
越快
【详解】试题分析：（1）该表格中列出了催化剂，过氧化氢的浓度和温度对过氧化氢分解速率的影响；
（2）由表格信息可知二氧化锰能加速过氧化氢的分解。
考点：影响化学反应速率的因素
12． 试管 集气瓶 B 催化作用 略 A C E 一团棉花 略 防止冷凝水倒流到试管底部使试管炸裂 气泡连续均匀产生 先将导管移出水槽 熄灭酒精灯 A D
【详解】(1)装置图中标有①②序号的仪器名称分别为试管、集气瓶；故填：试管、集气瓶；(2)装置B适用于固体和液体混合制取气体，所以可用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气，其中二氧化锰起催化作用，此反应生成水和氧气，反应的符号表达式是：H2O2 MnO2 H2O+O2；故填：B；催化作用；H2O2 MnO2 H2O+O2；(3)马强用高锰酸钾制取氧气反应物质的状态固态，反应条件需要加热，所以可选用的发生装置是A；氧气的密度大于空气的密度，所以可选用的收集装置是C；又因为氧气不易溶于水，所以可选用的收集装置还可是E ；若实验时发现水槽中的水变红了，可能的操作原因是试管口没有放一团棉花；故填：A；C；E ；试管口没有放一团棉花；KMnO4△ K2MnO4+MnO2+O2；(4)给固体加热时试管口要略向下倾斜，防止冷凝水倒流到试管底部使试管炸裂；(5)用排水法收集氧气的最佳时机是气泡连续均匀冒出时开始收集，否则刚冒出的气泡是装置内的空气使收集的气体不纯；实验结束后，为了避免冷水倒吸，炸裂试管，应先将导管移出水槽，然后熄灭酒精灯；故填：气泡连续均匀产生；先将导管移出水槽，然后熄灭酒精灯； (6)用氯化铵固体与碱石灰固体共热来制取氨气属于反应物是固体，反应条件是加热，所以发生装置选择A，氨气的密度比空气小；NH3极易溶于水，所以用向下排空气法收集；故填：A；D。
13．(1)A
(2) 液态空气 物理 低
(3)都含有氧分子
(4)燃着的小木条
【解析】(1)
A、氧气能供给呼吸，可用于医疗急救，故A正确；
B、氮气经过降温或加压可以形成液态氮气，液氮的温度极低，医疗上可再在液氮冷冻麻醉条件下做手术，故B错误；
C、稀有气体在通电是能发出有色光，可用于霓虹灯，氧气不具有这种性质，故C错误；
(2)
工业制氧气是根据空气中各组成沸点的不同加以分离的方法，没有新物质生成，属于物理变化；从步骤②可知，氮气先从液态空中分离出去，可以得出氮气的沸点比氧气的沸点低；
(3)
氧气具有助燃性，氧气与空气都能支持物质燃烧，是因为空气和氧气中都含有氧分子，同种物质的分子性质相同；
(4)
氧气具有助燃性，二氧化碳不燃烧、也不支持燃烧，因此空气、氧气、二氧化碳的鉴别方法：将燃着的木条分别伸入三个集气瓶，燃烧的更旺的是氧气，照常燃烧的是空气，熄灭的是二氧化碳。
14． 可能收集的气体不纯 炸裂集气瓶 腐蚀标签
【详解】(1)等导管口排出的气泡均匀后，再将导管伸入盛水的集气瓶中，否则可能会收集的气体不纯；
(2)铁丝在燃烧时，会生成黑色的四氧化三铁，且放出大量的热，为防止炸裂集气瓶我们可在集气瓶底部放少量的水或细沙；
(3)倾倒液体时，手心没有向着标签，会导致腐蚀标签。
15． 延长收集氧气的时间 B C
【分析】（1）根据实验信息分析解答；
（2）根据排水法收集气体时，气体中存在水蒸气进行分析；
（3）根据实验装置与图像信息来分析。
【详解】（1）根据实验1、2的操作可知，实验2延长了氧气收集的时间，从而使瓶中氧气的体积分数有所提升，所以如果想提高获得的氧气体积分数，可以采取延长收集时间的措施；
（2）水易形成水蒸气。如果各项操作没有问题，实验3获得的氧气体积分数不能达到100%的主要原因可能是用排水法收集会形成水蒸气留存在集气瓶中，故选B；
（4）A、反应前氧气的体积分数是19.56%，说明蜡烛燃烧前装置内不只有氧气，故A错误；B、木炭在空气中燃烧时持续红热，在氧气中燃烧发白光，故B错误；C、当氧气的体积分数达到15.96%时，蜡烛熄灭，说明氧气的浓度低于一定值时，蜡烛无法燃烧，故C正确；D、蜡烛燃烧生成二氧化碳和水，瓶内不会只剩下二氧化碳，还有没有参加反应的氮气等，故D错误。故选C。
16． 加热氯酸钾制氧气 分离液态空气 低 A 用手捂住大试管，导管口冒气泡，松手后导管口形成稳定的水柱 橡皮塞没有塞紧 ③⑤ 倒吸 集气瓶底部没放少量水或细沙 集气瓶底部炸裂 铁丝剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成一种黑色固体 氧气的浓度过低
【详解】Ⅰ
（1）在实验室中还可以通过加热氯酸钾和二氧化锰的混合物的方法制取氧气，；
（2）工业上可以使用分离液态空气的方法制取氧气，液态氮的沸点比液态氧的沸点低。
Ⅱ
（1）加热高锰酸钾生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，；
（2）要调节试管的高度，可以调节与铁架台杆相连的铁夹，观察图可以发现，A与铁架台杆相连；
（3）检查装置的气密性，可以使用手握住试管，利用温度升高，分子间间隔增大，试管内压强增大的性质，可以观察到试管口有气泡冒出，松开手形成液柱，若装置气密性良好，制取气体时没有收集到，则可能是橡皮塞没塞紧；
（4）装水时集气瓶内有气泡，气泡是空气，刚开始就有气泡冒出立即收集，则气泡为空气，会使氧气不纯，所以选③⑤；
（5）先熄灭酒精灯，会使温度降低，试管内压强减小，在大气压的作用下，水会倒吸。
Ⅲ
（1）铁丝燃烧时放出大量的热，生成物溅落会使集气瓶底部炸裂，应该在集气瓶底部放少量水或细沙；
（2）铁丝在氧气剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成一种黑色固体四氧化三铁，；
（3）铁在氧气中能剧烈的燃烧，在空气中不会燃烧，也就是铁丝的燃烧与氧气的浓度有关，即氧气浓度过低。
()
()
