第3讲 氧气的性质与制取
提分导练
提分点一 氧气化学性质的正误判断
【例1】（中考·云南）下列实验现象描述正确的是（ ）。
A.硫在氧气中燃烧发出淡蓝色火焰
B.磷在空气中燃烧产生大量白烟
C.木炭在空气中燃烧发出白光
D.铁丝在氧气中燃烧，火星四射，生成四氧化三铁
提示：硫在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，产生一种具有刺激性气味的气体，A错误；木炭在空气中燃烧发出红光，放出热量，C错误；铁丝在氧气中燃烧，生成四氧化三铁是实验结论而不是实验现象，D错误。
答案：B
【总结】此类题目考查常见物质在空气或氧气中燃烧的现象及结论，解题时应注意：（1）燃烧现象可从光（或火焰）的颜色、放热、生成物三个方面来记忆，并注意正确区分现象和结论，不能把燃烧生成物作为现象。（2）由于氧气浓度不同，可燃物在空气中和氧气中燃烧的现象有所不同。
【易错警示】理解氧气性质的常见易错点
（1）氧气虽然支持燃烧，但是氧气本身不能燃烧，不具有可燃性。
（2）氧气的化学性质虽然比较活泼，在一定条件下，可与许多物质发生化学反应，但是并不能与所有的物质都反应。如氧气与金即使在加热条件下也不反应。
（3）“烟”≠“雾”
“烟”是固体小颗粒在空气中扩散产生的现象，如磷燃烧产生白烟；“雾”是小液滴在空气中扩散产生的现象，如浓盐酸在空气中易挥发，形成雾。
（4）“光”≠“火焰”
“光”一般指沸点高的固体物质燃烧产生的现象，如木炭燃烧发出光而不产生火焰；“火焰”是气体或沸点低的固体或液体的蒸气燃烧产生的现象，如硫燃烧产生火焰。
【类题训练】
1．（中考·盐城）下列物质在氧气中燃烧，对其实验现象的描述与事实不符的是（ ）。
A.红磷：产生大量白雾
B.硫：发出明亮的蓝紫色火焰
C.镁条：发出耀眼白光
D.细铁丝：火星四射，生成黑色固体
2．（中考·德州）下列有关氧气的描述正确的是（ ）。
A.氧气参与燃烧是高能燃料
B.氧气能使带火星木条复燃
C.红磷与氧气反应产生浓厚白雾
D.低温下氧气可以变成无色液体
3．（中考·北部湾四市）下列有关氧气的说法，错误的是（ ）。
A.氧气能支持燃烧
B.细铁丝在氧气中燃烧，生成氧化铁
C.在通常状况下，氧气的密度比空气大
D.氧气的化学性质比较活泼，能跟许多物质发生反应
提分点二 氧气化学性质的实验探究
【例2】 （期中·牡丹江）某同学测试各种物质在纯净的氧气中燃烧的实验如图3-1所示。
图3-1
（1）准备实验：用玻璃片盖住收集满氧气的集气瓶时，应该用玻璃片的________（选填“光滑面”或“磨砂面”）与集气瓶口接触。
（2）进行实验：为了使各物质与氧气完全反应，操作方法是______；为了检验木炭燃烧时的生成物，应进行的操作是______；图示实验中，有火焰产生的是______（选填实验编号）。
（3）分析与表达：①所示实验中有错误的是______（选填实验编号）；
②图示三个实验的共同特点之一是______。
提示：（1）为了防止气体泄漏，集气瓶口上方和配套的玻璃片都要用磨砂面接触。（2）为了使可燃物能与氧气充分反应，要将各物质自上而下缓慢伸入集气瓶中；木炭在氧气中燃烧生成的气体能使澄清石灰水变浑浊；硫在氧气中燃烧时产生火焰，而木炭和铁丝在氧气中燃烧时只发出光或火星。（3）做铁丝在氧气中燃烧的实验时，为了防止溅落的高温熔融物使瓶底受热不均而炸裂，集气瓶中要注入少量水或垫上一层细沙；为了防止硫燃烧生成的有毒气体污染空气，集气瓶中要注入少量水；三个反应的共同点很多，如都属于化合反应，都是氧化反应，都会放热，条件都是点燃，都有氧气参加反应等。
答案：（1）磨砂面（2）将各物质自上而下缓慢伸入集气瓶中倒入少量的澄清石灰水B（3）B、C都属于化合反应（或都是氧化反应，或都会放热，或条件都是点燃，或都有氧气参加反应）
【总结】此类题目考查常见物质在氧气中燃烧实验的操作及注意事项，解题时应明确：（1）做硫、磷、铁丝在氧气中燃烧实验，集气瓶底部常放少量水，其作用有所不同。（2）将可燃物伸入集气瓶时，应从上向下慢慢伸入，以防止燃烧放出的热量使集气瓶中部和上部尚未反应的氧气受热排出。（3）做铁丝在氧气中燃烧实验时，需注意的问题较多，如铁丝应拧成螺旋状等。
【延伸拓展】集气瓶中水的作用
（1）硫燃烧时在集气瓶底放少量的水，目的是吸收二氧化硫，防止污染空气。
（2）磷燃烧时在集气瓶底放少量的水，目的是吸收五氧化二磷。
（3）铁丝燃烧时在集气瓶底放水的目的是防止高温熔融物落到瓶底，使集气瓶炸裂。
【类题训练】
4．（模考·广州）如图3-2所示，根据对木炭、硫、铁丝在氧气中燃烧的实验的回忆，按要求回答问题。
图3-2
（1）硫在氧气中燃烧的现象为______________________________。
（2）做铁丝在氧气中燃烧实验时，如果没有预先在集气瓶内装少量的水或细沙子，可能产生的后果是__________，该反应的文字表达式为____________________。
（3）在这三个实验中，氧气提供氧，具有__________性。
5．（中考节选·佛山）氧气的化学性质比较活泼，能支持燃烧。图3-3所示的是木炭在氧气中燃烧的实验示意图，对该实验进行分析并回答。
图3-3
（1）①图中仪器a的名称是__________。
（2）②图熄灭酒精灯的操作是______________________________。
（3）③图中木炭在氧气里燃烧比在空气里燃烧要剧烈，说明了__________________。
（4）④图在整个实验设计中的意图是______。
提分点三 氧气的实验室制法
【例3】 （中考·德州）实验室中分别用高锰酸钾、过氧化氢、氯酸钾制取比较纯净的氧气。请你按照要求回答问题：
（1）结合图3-4所提供装置完成下列表格。
图3-4
（2）请结合图3-4回答问题：
①写出甲、乙所指仪器名称：甲______；乙______；
②用过氧化氢制氧气的装置与其他两种方法的装置相比具有的优点______，______（写出两条）；
③若用如图3-5装置收集一瓶氧气，气体应从______（填a或b）端进入集气瓶。
图3-5
提示：（1）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水与氧气，发生装置应该选用固体与液体常温下反应制取气体的B装置，制取比较纯净的氧气应该用排水法收集；氯酸钾在二氧化锰作催化剂且加热的条件下生成氯化钾与氧气。（2）结合装置图可以判断甲是酒精灯，乙是集气瓶；用过氧化氢制取氧气是在常温下进行，反应物可从长颈漏斗随时添加，所以与其他两种方法的装置比较，具有可随时添加液体药品、操作简单及节能安全等优点。集气瓶中装满水，用排水法收集氧气时，气体应从短导管通入，水从长导管排水。
答案：（1）A、D；过氧化氢
水+氧气B、D；氯酸钾
氯化钾+氧气（2）①酒精灯 集气瓶 ②不需加热；操作简单 ③b
【总结】解答本类题的重点是明确反应原理，认识实验仪器，会根据反应物和反应条件选择发生装置，根据气体的密度和溶解性选择收集装置，知道组装实验装置的注意事项。
（1）实验室制取氧气的反应原理主要考查文字表达式（或化学方程式）的写法，要注意记准反应条件。
（2）实验装置分为发生装置和收集装置，主要考查仪器名称、发生装置和收集装置的选择及原因、实验装置的注意事项及原因、找出装置中的错误并改正等问题。
（3）若要制得较纯的氧气则选用排水法，若要制得较干燥的氧气则采用向上排空气法。
【类题训练】
6．（中考·泰安）实验室制取气体选择收集方法时，下列气体性质不需考虑的是（ ）。
A.密度
B.可燃性
C.溶解性
D.能否与水反应
7．（模考·张家口）图3-6所示为制取氧气装置图，实验室制取氧气，下列说法错误的是（ ）。
图3-6
A.装置①可用于加热高锰酸钾固体制取氧气
B.装置②可用于过氧化氢溶液制取氧气
C.装置③可用于收集氧气
D.装置④可用于收集氧气
8．（中考·内江）图3-7甲所示为实验室制取某些气体的装置图：
图3-7
（1）写出图中标有序号的仪器名称：①______；②______。
（2）实验室若选用A装置来制取氧气，通常是先将二氧化锰加入锥形瓶中，然后通过长颈漏斗加入一定量的双氧水（过氧化氢），其中二氧化锰的作用是______，发生反应的文字表达式为____________；该实验过程中拟通过调节双氧水加入的量来控制反应速率，可将长颈漏斗改为____________；若用C装置来收集氧气，则检验氧气集满的方法是____________。
（3）B装置可用于实验室制取氨气（常用固体氯化铵和氢氧化钙的混合物在加热的条件下反应）。已知通常情况下氨气是一种无色有特殊刺激性气味的气体，极易溶解于水，密度比空气小。则上述装置中，不能用于收集氨气的装置是__________，若用E装置收集氨气，气体应从__________端（填a或b）进入。
（4）若将氨气溶于水制备氨水，不能将通氨气的导管直接插入盛水的烧杯中，应在导管的前沿倒接一个漏斗，如乙图所示。这样做的目的是____________________。
提分点四 化合反应及氧化反应的区分
【例4】（模考·武汉）下列反应中，既属于氧化反应又属于化合反应的是（ ）。
A.高锰酸钾
锰酸钾+二氧化锰+氧气。
B.磷+氧气
五氧化二磷
C.酒精+氧气
二氧化碳+水D.蜡烛+氧气
二氧化碳+水
提示：有氧气参加的反应一定属于氧化反应，即反应B、C、D属于氧化反应；化合反应的特点是：反应物有两种或两种以上，而生成物只有一种，只有反应B具有此特点。
答案：B
【总结】解答此类题目应注意两种反应的分类角度，氧化反应是物质与氧发生的反应，化合反应是“多变一”的反应，根据这些反应特点作出判断。
【方法指南】化合反应与氧化反应的关系（如图3-8所示）
图3-8
（1）两者不存在从属关系，化合反应不一定是氧化反应，氧化反应也不一定是化合反应，A为化合反应，C为氧化反应。
（2）物质与氧气发生的反应且生成物只有一种的反应既是氧化反应又是化合反应，如图中B。
【类题训练】
9．（模考·南京）对知识的归纳与整理是学习化学的重要方法，现有四个反应的文字表达式：
①硫+氧气
二氧化硫
②碳+氧气
二氧化碳
③铁+氧气
四氧化三铁
④铜+氧气+水+二氧化碳-→碱式碳酸铜
（1）从反应物和生成物的种类看，它们的共同点是____________，这类反应属于______反应，再写一个符合这个特点的化学反应文字表达式____________。
（2）天然气的主要成分是甲烷，它燃烧的文字表达式为：甲烷+氧气
二氧化碳+水，该反应与上述四个反应既有相同点也有不同点，相同点是____________，不同点是____________，它们可以归为一类反应，即______。
提分点五 催化剂与催化作用的正误判断
【例5】（中考·荆州）关于催化剂的下列说法中，正确的是（ ）。
A.化学反应后催化剂本身的质量减少
B.化学反应后催化剂本身的质量增加
C.催化剂可改变化学反应速率
D.化学反应后催化剂的化学性质发生变化
提示：化学反应后催化剂本身的质量不变，A、B错误；催化剂可改变化学反应速率，C正确；化学反应后催化剂的化学性质不变，D错误。
答案：C
【总结】解答此类题目应“抓住关键词”，如催化剂概念中的“改变”“反应前后”“质量和化学性质不变”等关键词，不能偷换成“加快”“反应过程中”“质量和性质”。
【易错警示】理解催化剂性质的常见误区
（1）一种物质不仅是一个反应的催化剂，也可能是多种反应的催化剂；同一个反应也可能有不同的催化剂。
（2）催化剂能改变化学反应速率，“改变”包括加快和减慢。没有催化剂，并不意味着反应不能发生，只是反应速率发生变化。
（3）催化剂在反应前后只是化学性质不变，物理性质可能发生改变。
（4）催化剂不改变生成物的质量，生成物的质量由反应物的质量决定。
【类题训练】
10．（中考·三明）某课外小组取“红色”水，加入适量纳米二氧化钛，进行“污水变纯净水”的趣味实验。纳米二氧化钛是一种新型材料，在可见光下能促使有色物质降解为水和二氧化碳。据此推测，纳米二氧化钛在污水处理中可作（ ）。
A.吸附剂
B.絮凝剂
C.消毒剂
D.催化剂
11．（中考·襄阳）下列关于催化剂的说法正确的是（ ）。
A.化学反应前后催化剂的质量不变
B.化学反应前后催化剂的性质不变
C.催化剂只能加快化学反应速率
D.没有催化剂化学反应不能发生
提分点六 催化剂的实验探究
【例6】（中考·广东）学习了MnO2对过氧化氢分解有催化作用的知识后，某同学想：CuO能否起到类似MnO2的催化剂作用呢？于是进行了以下探究。
【猜想】Ⅰ.CuO不是催化剂，也不参与反应，反应前后质量和化学性质不变；
Ⅱ.CuO参与反应产生O2，反应前后质量和化学性质发生了改变；
Ⅲ.CuO是反应的催化剂，反应前后________。
【实验】用天平称量0.2gCuO，取5mL 5%的过氧化氢溶液于试管中，进行如图3-9所示的实验。
图3-9
（1）填写下表：
（2）步骤①的目的是____________。
（3）步骤④需用到的实验仪器有：铁架台（带铁圈）、漏斗、烧杯、______。
（4）过氧化氢能被CuO催化分解放出O2的文字表达式为__________________。
提示：【猜想】根据催化剂的概念，可猜想CuO的质量和化学性质在反应前后不变。
【实验】（1）因反应中加入了CuO，过氧化氢分解速率加快，故步骤③产生了气泡，而CuO的质量在反应前后不变，故步骤⑥称量的CuO质量仍为0.2g，CuO的化学性质在反应前后不变，仍对过氧化氢的分解起催化作用，故步骤⑦中会有大量气体产生，带火星的木条复燃。（2）步骤①的目的是与步骤③作对比。（3）过滤操作中还需要的仪器是玻璃棒。（4）过氧化氢在以CuO作催化剂的条件下分解生成水和氧气，据此可写出反应的文字表达式。
答案：【猜想】质量和化学性质不变【实验】（1）溶液中放出气泡0.2g带火星的木条复燃（2）和步骤③作对比，证明加入CuO后放出氧气的速率加快（3）玻璃棒（4）
+氧气
【总结】此类题目是有关催化剂的实验探究题。验证一种物质是否为催化剂，需要验证三个方面，三个方面全部满足，才能证明该物质为催化剂。
（1）是否能改变物质的反应速率。
（2）本身质量是否改变。
（3）本身化学性质是否改变。
【类题训练】
12．（期末·秦皇岛）如图3-10所示，小云通过探究发现，氯酸钾与氧化铜（CuO）、氧化铁（Fe2O3）混合加热，也能较快产生氧气，于是进行探究。
图3-10
【查阅资料】氯酸钾的熔点为356℃，常温下稳定，在400℃以上则分解产生氧气。酒精灯加热温度为400～500℃。
【提出猜想】除MnO2、CuO外，Fe2O3也可以作氯酸钾分解的催化剂。
【完成实验】按下表进行实验并测定分解温度。
【分析数据，得出结论】
（1）实验3的化学反应式：__________。
（2）小云从甲图中选择该实验的最佳发生装置是__________。
（3）实验4中x的值应为__________，由实验__________与实验4对比，证明猜想合理。
（4）通过实验测得的数据，小云绘出了部分乙图，请帮她完成该图。
【结论】通过该实验探究，得到的结论有______（填序号）。
A.催化剂可降低反应温度
B.二氧化锰只能催化氯酸钾的分解
C.催化剂的质量和性质在反应前后不变
D.催化剂可改变产物的质量
E.三种催化剂中，二氧化锰对氯酸钾分解催化效果最好