第3講 氧氣的性質與制取
提分導練
提分點一 氧氣化學性質的正誤判斷
【例1】（中考·云南）下列實驗現(xiàn)象描述正確的是（ ）。
A.硫在氧氣中燃燒發(fā)出淡藍色火焰
B.磷在空氣中燃燒產生大量白煙
C.木炭在空氣中燃燒發(fā)出白光
D.鐵絲在氧氣中燃燒，火星四射，生成四氧化三鐵
提示：硫在氧氣中燃燒，發(fā)出明亮的藍紫色火焰，產生一種具有刺激性氣味的氣體，A錯誤；木炭在空氣中燃燒發(fā)出紅光，放出熱量，C錯誤；鐵絲在氧氣中燃燒，生成四氧化三鐵是實驗結論而不是實驗現(xiàn)象，D錯誤。
答案：B
【總結】此類題目考查常見物質在空氣或氧氣中燃燒的現(xiàn)象及結論，解題時應注意：（1）燃燒現(xiàn)象可從光（或火焰）的顏色、放熱、生成物三個方面來記憶，并注意正確區(qū)分現(xiàn)象和結論，不能把燃燒生成物作為現(xiàn)象。（2）由于氧氣濃度不同，可燃物在空氣中和氧氣中燃燒的現(xiàn)象有所不同。
【易錯警示】理解氧氣性質的常見易錯點
（1）氧氣雖然支持燃燒，但是氧氣本身不能燃燒，不具有可燃性。
（2）氧氣的化學性質雖然比較活潑，在一定條件下，可與許多物質發(fā)生化學反應，但是并不能與所有的物質都反應。如氧氣與金即使在加熱條件下也不反應。
（3）“煙”≠“霧”
“煙”是固體小顆粒在空氣中擴散產生的現(xiàn)象，如磷燃燒產生白煙；“霧”是小液滴在空氣中擴散產生的現(xiàn)象，如濃鹽酸在空氣中易揮發(fā)，形成霧。
（4）“光”≠“火焰”
“光”一般指沸點高的固體物質燃燒產生的現(xiàn)象，如木炭燃燒發(fā)出光而不產生火焰；“火焰”是氣體或沸點低的固體或液體的蒸氣燃燒產生的現(xiàn)象，如硫燃燒產生火焰。
【類題訓練】
1．（中考·鹽城）下列物質在氧氣中燃燒，對其實驗現(xiàn)象的描述與事實不符的是（ ）。
A.紅磷：產生大量白霧
B.硫：發(fā)出明亮的藍紫色火焰
C.鎂條：發(fā)出耀眼白光
D.細鐵絲：火星四射，生成黑色固體
2．（中考·德州）下列有關氧氣的描述正確的是（ ）。
A.氧氣參與燃燒是高能燃料
B.氧氣能使帶火星木條復燃
C.紅磷與氧氣反應產生濃厚白霧
D.低溫下氧氣可以變成無色液體
3．（中考·北部灣四市）下列有關氧氣的說法，錯誤的是（ ）。
A.氧氣能支持燃燒
B.細鐵絲在氧氣中燃燒，生成氧化鐵
C.在通常狀況下，氧氣的密度比空氣大
D.氧氣的化學性質比較活潑，能跟許多物質發(fā)生反應
提分點二 氧氣化學性質的實驗探究
【例2】 （期中·牡丹江）某同學測試各種物質在純凈的氧氣中燃燒的實驗如圖3-1所示。
圖3-1
（1）準備實驗：用玻璃片蓋住收集滿氧氣的集氣瓶時，應該用玻璃片的________（選填“光滑面”或“磨砂面”）與集氣瓶口接觸。
（2）進行實驗：為了使各物質與氧氣完全反應，操作方法是______；為了檢驗木炭燃燒時的生成物，應進行的操作是______；圖示實驗中，有火焰產生的是______（選填實驗編號）。
（3）分析與表達：①所示實驗中有錯誤的是______（選填實驗編號）；
②圖示三個實驗的共同特點之一是______。
提示：（1）為了防止氣體泄漏，集氣瓶口上方和配套的玻璃片都要用磨砂面接觸。（2）為了使可燃物能與氧氣充分反應，要將各物質自上而下緩慢伸入集氣瓶中；木炭在氧氣中燃燒生成的氣體能使澄清石灰水變渾濁；硫在氧氣中燃燒時產生火焰，而木炭和鐵絲在氧氣中燃燒時只發(fā)出光或火星。（3）做鐵絲在氧氣中燃燒的實驗時，為了防止濺落的高溫熔融物使瓶底受熱不均而炸裂，集氣瓶中要注入少量水或墊上一層細沙；為了防止硫燃燒生成的有毒氣體污染空氣，集氣瓶中要注入少量水；三個反應的共同點很多，如都屬于化合反應，都是氧化反應，都會放熱，條件都是點燃，都有氧氣參加反應等。
答案：（1）磨砂面（2）將各物質自上而下緩慢伸入集氣瓶中倒入少量的澄清石灰水B（3）B、C都屬于化合反應（或都是氧化反應，或都會放熱，或條件都是點燃，或都有氧氣參加反應）
【總結】此類題目考查常見物質在氧氣中燃燒實驗的操作及注意事項，解題時應明確：（1）做硫、磷、鐵絲在氧氣中燃燒實驗，集氣瓶底部常放少量水，其作用有所不同。（2）將可燃物伸入集氣瓶時，應從上向下慢慢伸入，以防止燃燒放出的熱量使集氣瓶中部和上部尚未反應的氧氣受熱排出。（3）做鐵絲在氧氣中燃燒實驗時，需注意的問題較多，如鐵絲應擰成螺旋狀等。
【延伸拓展】集氣瓶中水的作用
（1）硫燃燒時在集氣瓶底放少量的水，目的是吸收二氧化硫，防止污染空氣。
（2）磷燃燒時在集氣瓶底放少量的水，目的是吸收五氧化二磷。
（3）鐵絲燃燒時在集氣瓶底放水的目的是防止高溫熔融物落到瓶底，使集氣瓶炸裂。
【類題訓練】
4．（模考·廣州）如圖3-2所示，根據對木炭、硫、鐵絲在氧氣中燃燒的實驗的回憶，按要求回答問題。
圖3-2
（1）硫在氧氣中燃燒的現(xiàn)象為______________________________。
（2）做鐵絲在氧氣中燃燒實驗時，如果沒有預先在集氣瓶內裝少量的水或細沙子，可能產生的后果是__________，該反應的文字表達式為____________________。
（3）在這三個實驗中，氧氣提供氧，具有__________性。
5．（中考節(jié)選·佛山）氧氣的化學性質比較活潑，能支持燃燒。圖3-3所示的是木炭在氧氣中燃燒的實驗示意圖，對該實驗進行分析并回答。
圖3-3
（1）①圖中儀器a的名稱是__________。
（2）②圖熄滅酒精燈的操作是______________________________。
（3）③圖中木炭在氧氣里燃燒比在空氣里燃燒要劇烈，說明了__________________。
（4）④圖在整個實驗設計中的意圖是______。
提分點三 氧氣的實驗室制法
【例3】 （中考·德州）實驗室中分別用高錳酸鉀、過氧化氫、氯酸鉀制取比較純凈的氧氣。請你按照要求回答問題：
（1）結合圖3-4所提供裝置完成下列表格。
圖3-4
（2）請結合圖3-4回答問題：
①寫出甲、乙所指儀器名稱：甲______；乙______；
②用過氧化氫制氧氣的裝置與其他兩種方法的裝置相比具有的優(yōu)點______，______（寫出兩條）；
③若用如圖3-5裝置收集一瓶氧氣，氣體應從______（填a或b）端進入集氣瓶。
圖3-5
提示：（1）過氧化氫在二氧化錳的催化作用下生成水與氧氣，發(fā)生裝置應該選用固體與液體常溫下反應制取氣體的B裝置，制取比較純凈的氧氣應該用排水法收集；氯酸鉀在二氧化錳作催化劑且加熱的條件下生成氯化鉀與氧氣。（2）結合裝置圖可以判斷甲是酒精燈，乙是集氣瓶；用過氧化氫制取氧氣是在常溫下進行，反應物可從長頸漏斗隨時添加，所以與其他兩種方法的裝置比較，具有可隨時添加液體藥品、操作簡單及節(jié)能安全等優(yōu)點。集氣瓶中裝滿水，用排水法收集氧氣時，氣體應從短導管通入，水從長導管排水。
答案：（1）A、D；過氧化氫
水+氧氣B、D；氯酸鉀
氯化鉀+氧氣（2）①酒精燈 集氣瓶 ②不需加熱；操作簡單 ③b
【總結】解答本類題的重點是明確反應原理，認識實驗儀器，會根據反應物和反應條件選擇發(fā)生裝置，根據氣體的密度和溶解性選擇收集裝置，知道組裝實驗裝置的注意事項。
（1）實驗室制取氧氣的反應原理主要考查文字表達式（或化學方程式）的寫法，要注意記準反應條件。
（2）實驗裝置分為發(fā)生裝置和收集裝置，主要考查儀器名稱、發(fā)生裝置和收集裝置的選擇及原因、實驗裝置的注意事項及原因、找出裝置中的錯誤并改正等問題。
（3）若要制得較純的氧氣則選用排水法，若要制得較干燥的氧氣則采用向上排空氣法。
【類題訓練】
6．（中考·泰安）實驗室制取氣體選擇收集方法時，下列氣體性質不需考慮的是（ ）。
A.密度
B.可燃性
C.溶解性
D.能否與水反應
7．（模考·張家口）圖3-6所示為制取氧氣裝置圖，實驗室制取氧氣，下列說法錯誤的是（ ）。
圖3-6
A.裝置①可用于加熱高錳酸鉀固體制取氧氣
B.裝置②可用于過氧化氫溶液制取氧氣
C.裝置③可用于收集氧氣
D.裝置④可用于收集氧氣
8．（中考·內江）圖3-7甲所示為實驗室制取某些氣體的裝置圖：
圖3-7
（1）寫出圖中標有序號的儀器名稱：①______；②______。
（2）實驗室若選用A裝置來制取氧氣，通常是先將二氧化錳加入錐形瓶中，然后通過長頸漏斗加入一定量的雙氧水（過氧化氫），其中二氧化錳的作用是______，發(fā)生反應的文字表達式為____________；該實驗過程中擬通過調節(jié)雙氧水加入的量來控制反應速率，可將長頸漏斗改為____________；若用C裝置來收集氧氣，則檢驗氧氣集滿的方法是____________。
（3）B裝置可用于實驗室制取氨氣（常用固體氯化銨和氫氧化鈣的混合物在加熱的條件下反應）。已知通常情況下氨氣是一種無色有特殊刺激性氣味的氣體，極易溶解于水，密度比空氣小。則上述裝置中，不能用于收集氨氣的裝置是__________，若用E裝置收集氨氣，氣體應從__________端（填a或b）進入。
（4）若將氨氣溶于水制備氨水，不能將通氨氣的導管直接插入盛水的燒杯中，應在導管的前沿倒接一個漏斗，如乙圖所示。這樣做的目的是____________________。
提分點四 化合反應及氧化反應的區(qū)分
【例4】（模考·武漢）下列反應中，既屬于氧化反應又屬于化合反應的是（ ）。
A.高錳酸鉀
錳酸鉀+二氧化錳+氧氣。
B.磷+氧氣
五氧化二磷
C.酒精+氧氣
二氧化碳+水D.蠟燭+氧氣
二氧化碳+水
提示：有氧氣參加的反應一定屬于氧化反應，即反應B、C、D屬于氧化反應；化合反應的特點是：反應物有兩種或兩種以上，而生成物只有一種，只有反應B具有此特點。
答案：B
【總結】解答此類題目應注意兩種反應的分類角度，氧化反應是物質與氧發(fā)生的反應，化合反應是“多變一”的反應，根據這些反應特點作出判斷。
【方法指南】化合反應與氧化反應的關系（如圖3-8所示）
圖3-8
（1）兩者不存在從屬關系，化合反應不一定是氧化反應，氧化反應也不一定是化合反應，A為化合反應，C為氧化反應。
（2）物質與氧氣發(fā)生的反應且生成物只有一種的反應既是氧化反應又是化合反應，如圖中B。
【類題訓練】
9．（模考·南京）對知識的歸納與整理是學習化學的重要方法，現(xiàn)有四個反應的文字表達式：
①硫+氧氣
二氧化硫
②碳+氧氣
二氧化碳
③鐵+氧氣
四氧化三鐵
④銅+氧氣+水+二氧化碳-→堿式碳酸銅
（1）從反應物和生成物的種類看，它們的共同點是____________，這類反應屬于______反應，再寫一個符合這個特點的化學反應文字表達式____________。
（2）天然氣的主要成分是甲烷，它燃燒的文字表達式為：甲烷+氧氣
二氧化碳+水，該反應與上述四個反應既有相同點也有不同點，相同點是____________，不同點是____________，它們可以歸為一類反應，即______。
提分點五 催化劑與催化作用的正誤判斷
【例5】（中考·荊州）關于催化劑的下列說法中，正確的是（ ）。
A.化學反應后催化劑本身的質量減少
B.化學反應后催化劑本身的質量增加
C.催化劑可改變化學反應速率
D.化學反應后催化劑的化學性質發(fā)生變化
提示：化學反應后催化劑本身的質量不變，A、B錯誤；催化劑可改變化學反應速率，C正確；化學反應后催化劑的化學性質不變，D錯誤。
答案：C
【總結】解答此類題目應“抓住關鍵詞”，如催化劑概念中的“改變”“反應前后”“質量和化學性質不變”等關鍵詞，不能偷換成“加快”“反應過程中”“質量和性質”。
【易錯警示】理解催化劑性質的常見誤區(qū)
（1）一種物質不僅是一個反應的催化劑，也可能是多種反應的催化劑；同一個反應也可能有不同的催化劑。
（2）催化劑能改變化學反應速率，“改變”包括加快和減慢。沒有催化劑，并不意味著反應不能發(fā)生，只是反應速率發(fā)生變化。
（3）催化劑在反應前后只是化學性質不變，物理性質可能發(fā)生改變。
（4）催化劑不改變生成物的質量，生成物的質量由反應物的質量決定。
【類題訓練】
10．（中考·三明）某課外小組取“紅色”水，加入適量納米二氧化鈦，進行“污水變純凈水”的趣味實驗。納米二氧化鈦是一種新型材料，在可見光下能促使有色物質降解為水和二氧化碳。據此推測，納米二氧化鈦在污水處理中可作（ ）。
A.吸附劑
B.絮凝劑
C.消毒劑
D.催化劑
11．（中考·襄陽）下列關于催化劑的說法正確的是（ ）。
A.化學反應前后催化劑的質量不變
B.化學反應前后催化劑的性質不變
C.催化劑只能加快化學反應速率
D.沒有催化劑化學反應不能發(fā)生
提分點六 催化劑的實驗探究
【例6】（中考·廣東）學習了MnO2對過氧化氫分解有催化作用的知識后，某同學想：CuO能否起到類似MnO2的催化劑作用呢？于是進行了以下探究。
【猜想】Ⅰ.CuO不是催化劑，也不參與反應，反應前后質量和化學性質不變；
Ⅱ.CuO參與反應產生O2，反應前后質量和化學性質發(fā)生了改變；
Ⅲ.CuO是反應的催化劑，反應前后________。
【實驗】用天平稱量0.2gCuO，取5mL 5%的過氧化氫溶液于試管中，進行如圖3-9所示的實驗。
圖3-9
（1）填寫下表：
（2）步驟①的目的是____________。
（3）步驟④需用到的實驗儀器有：鐵架臺（帶鐵圈）、漏斗、燒杯、______。
（4）過氧化氫能被CuO催化分解放出O2的文字表達式為__________________。
提示：【猜想】根據催化劑的概念，可猜想CuO的質量和化學性質在反應前后不變。
【實驗】（1）因反應中加入了CuO，過氧化氫分解速率加快，故步驟③產生了氣泡，而CuO的質量在反應前后不變，故步驟⑥稱量的CuO質量仍為0.2g，CuO的化學性質在反應前后不變，仍對過氧化氫的分解起催化作用，故步驟⑦中會有大量氣體產生，帶火星的木條復燃。（2）步驟①的目的是與步驟③作對比。（3）過濾操作中還需要的儀器是玻璃棒。（4）過氧化氫在以CuO作催化劑的條件下分解生成水和氧氣，據此可寫出反應的文字表達式。
答案：【猜想】質量和化學性質不變【實驗】（1）溶液中放出氣泡0.2g帶火星的木條復燃（2）和步驟③作對比，證明加入CuO后放出氧氣的速率加快（3）玻璃棒（4）
+氧氣
【總結】此類題目是有關催化劑的實驗探究題。驗證一種物質是否為催化劑，需要驗證三個方面，三個方面全部滿足，才能證明該物質為催化劑。
（1）是否能改變物質的反應速率。
（2）本身質量是否改變。
（3）本身化學性質是否改變。
【類題訓練】
12．（期末·秦皇島）如圖3-10所示，小云通過探究發(fā)現(xiàn)，氯酸鉀與氧化銅（CuO）、氧化鐵（Fe2O3）混合加熱，也能較快產生氧氣，于是進行探究。
圖3-10
【查閱資料】氯酸鉀的熔點為356℃，常溫下穩(wěn)定，在400℃以上則分解產生氧氣。酒精燈加熱溫度為400～500℃。
【提出猜想】除MnO2、CuO外，F(xiàn)e2O3也可以作氯酸鉀分解的催化劑。
【完成實驗】按下表進行實驗并測定分解溫度。
【分析數據，得出結論】
（1）實驗3的化學反應式：__________。
（2）小云從甲圖中選擇該實驗的最佳發(fā)生裝置是__________。
（3）實驗4中x的值應為__________，由實驗__________與實驗4對比，證明猜想合理。
（4）通過實驗測得的數據，小云繪出了部分乙圖，請幫她完成該圖。
【結論】通過該實驗探究，得到的結論有______（填序號）。
A.催化劑可降低反應溫度
B.二氧化錳只能催化氯酸鉀的分解
C.催化劑的質量和性質在反應前后不變
D.催化劑可改變產物的質量
E.三種催化劑中，二氧化錳對氯酸鉀分解催化效果最好