2.3 氧气的制备（第一课时）-2024-2025学年九年级化学上册同步分层练习（沪教版2024新教材）

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2024-2025学年九年级化学上册同步分层练习

2.3 氧气的制备（第一课时）

1．在101.3kPa时，将液态空气升高温度，三种气体分离出的先后顺序是（　　）

A．N₂、Ar、O₂      B．O₂、Ar、N₂           C．N₂、O₂、Ar           D．Ar、N₂、O₂

2．如图关于工业上“分离液态空气法”制氧气，说法中错误的是（　　）

A．此方法制氧气的原料来源广泛

B．该分离过程是物理变化

C．说明液氧比液氮沸点高

D．该液体物质是纯净的氧气

3．铁酸镍在一定条件下既能促进二氧化碳分解又可重复使用，则铁酸镍在此反应中是（　　）

A．黏合剂             B．制冷剂                  C．防腐剂                   D．催化剂

4．下列有关氧气的制取、收集、验满的实验中错误的是（　　）

A．制取                  B．收集

C．收集                        D．验满

5．某实验小组设计如图实验对过氧化氢分解进行探究。

下列相关说法不正确的是（　　）

A．对比实验甲和乙，探究H₂O₂浓度对H₂O₂分解速率的影响

B．对比实验乙和丁，探究MnO₂对H₂O₂分解速率的影响

C．对比实验甲和丙，探究温度对H₂O₂分解速率的影响

D．对比实验甲、丙和丁，探究MnO₂和温度对H₂O₂分解速率影响的程度

6．实验室用过氧化氢制氧气的实验中，应加入少量二氧化锰。下列说法中正确的是（　　）

A．二氧化锰是一种白色粉末状固体

B．二氧化锰在反应前后中的质量和化学性质都没有改变

C．能作过氧化氢分解的催化剂只有二氧化锰这一种物质

D．加入二氧化锰可以增加过氧化氢分解产生氧气的质量

7．按如图所示进行趣味实验，量筒涌出的柱状泡沫被形象地称为“大象牙膏”。实验中涉及相关内容正确的是（　　）

A．产生的泡沫可用于灭火

B．没有催化剂过氧化氢不会反应

C．反应前后催化剂的化学性质不同

D．实验中发生的反应涉及分解反应

8．工业制氧气有四种方法，分别是分离液态空气法、膜分离技术、分子筛制氧法(吸附法)和电解制氧法。如图是采用膜分离技术制取氧气的简易流程：

（1）膜分离技术制取氧气采用的是______ (填“物理”或“化学”)变化。

（2）分离液态空气法制取氧气的原理是______。

（3）空气中，氮气和氧气的体积比约为______ (填字母序号)。

A．5：1                B．1：5                      C．4：1                      D．1：4

（4）分子筛制氧法：分子筛是一种内部分布有均匀微小孔径的固体，可以把空气中的氧分子吸入孔穴而得到氮气，则分子直径N₂______填“大于”或“小于”)O₂。

9．下图是实验室制取氧气的部分装置，回答下列问题。

（1）实验室用过氧化氢溶液在二氧化锰催化作用下制取氧气，应选择的发生装置是______ (填序号)。可以用C装置收集氧气的原因是______，导管口要伸到瓶底的目的是______，验满的方法是______。集满氧气后，集气瓶应______ (填“正”或“倒”)放在桌面上。

（2）若用E装置收集一瓶氧气，当观察到______时，证明已经集满。

10．某兴趣小组的同学设计实验探究红砖粉对过氧化氢溶液分解反应能否起催化作用：

B试管中均盛等体积等浓度的过氧化氢溶液；

向A中加入1克红砖粉，分别将带火星的木条放置在A、B试管口，A管口木条复燃，B管口木条不复燃；

反应结束后，将A中混合物过滤、洗涤、烘干得到滤渣；

观察滤渣的颜色和状态；

称量滤渣的质量为1克；

将滤渣加入到B试管中，伸入带火星木条，木条复燃。

请回答：

（1）在探究过程中做的是______实验。

（2）通过实验你得出的结论是：______。

（3）设计实验的目的是：______。

（4）若省掉步骤能否达到实验目的？       你的理由是____________；若省掉步骤能否到达实验目的？______。你的理由是____________。

1．向如图所示的集气瓶中加入少量二氧化锰后，铁丝剧烈燃烧，关于该实验的说法正确的是（　　）

A．二氧化锰加快了水的分解                    B．铁丝剧烈燃烧时，火星四射，生成黑色固体

C．铁丝燃烧的后的产物为氧化铁             D．过氧化氢溶液能防止集气瓶局部过热而破裂

2．“温控保鲜”和“气调保鲜”是两类食品保鲜技术。它们通过降低温度和改变气体成分，达到抑制储藏物细胞呼吸的目的。如图所示是工业上用膜分离技术实现“气调保鲜”的流程。

（1）冰箱中常用的是“气调保鲜”，在空气分离后，进入冰箱保鲜室内的气体是____________（填“富氧空气”或“富氮空气”）。

（2）富氧空气中氧气和其他气体的体积比可能是______（填字母）。

A．1：3                B．1：4                      C．1：5                      D．1：6

3．催化剂可显著提高反应效率，二氧化锰是常见的催化剂。

（1）实验室用H₂O₂溶液制取氧气，常用MnO₂作催化剂，反应的文字表达式是______。

（2）FeCl₃对 H₂O₂分解也有催化作用。为比较MnO₂和FeCl₃对H₂O₂分解快慢的不同影响，用装置进行实验：启动传感器，注入H₂O₂溶液。氧气体积分数随时间变化情况如下：

①初始时氧气的体积分数不为0，原因是______。

②使 H₂O₂分解较快的催化剂是______（填MnO₂或FeCl₃）。判断依据是______。

③用 5% H₂O₂溶液制取氧气，若采用如图所示装置进行实验，上述两种催化剂中较为合适的是______。

4．氧气是工业生产中不可或缺的原料，某小组以“制取简易制氧机”为主题开展项目式学习。

（1）工业上通过分离液态空气制取氧气属于______变化(填“物理”或“化学”)。

任务二：获得稳定的氧气来源

（2）若直接用过氧化氢溶液制取氧气，反应速率太快。为获得平稳的气流，下图所示发生装置能达到最佳效果的是(填字母序号)。

任务三：研究过氧化氢分解的条件

（3）已知过氧化氢在常温下分解缓慢，加入二氧化锰或红砖粉后反应明显加快，若要证明二氧化锰或红砖粉是该反应的催化剂，还需要增加实验来验证它们在化学反应前后的质量和______是否改变。设计实验比较相同质量、相同颗粒大小的二氧化锰、红砖粉对过氧化氢分解产生的催化效果。写出你的设计方案______。

1．制取氧气有实验室制法和工业制法，请回答：

（1）氧气的实验室制法：实验室里，化学小组选用下图装置制取并收集氧气。

①写出仪器的名称：a______，b______。

②实验室里常用过氧化氢溶液与二氧化锰混合制取氧气，反应中二氧化锰的作用是______，实验时对应的气体发生装置和收集装置是______（填标号）。

（2）氧气的工业制法：工业上制取氧气，有深冷法、变压吸附法两种。

Ⅰ.深冷法的原理是先将空气液化，再利用氮气和氧气沸点的差异进行分离。

已知：常压下，氧气的沸点是-183℃，氮气的沸点是-196℃。

①分离后，氧气和氮气的主要状态分别是______（填标号）。

②制取得到的氧气可以用于____________。

Ⅱ.变压吸附法的原理是利用分子筛吸附氮气和氧气能力的差异将二者分离。在吸附塔中，通过增压与减压的交替循环，可以使分子筛重复使用，部分过程的示意图如图所示。

③分子筛中发生的变化属于______ （填“物理”或“化学”）变化。

④下列说法正确的是 ______（填序号）。

A 变压吸附法制取的氧气中不含有稀有气体

B 变压吸附法制取的氧气中含有水蒸气和二氧化碳

C 分子筛对氮气的吸附能力与吸附塔内气体压强有关

⑤分析下表数据，与深冷法相比，变压吸附法的优点是 ____________ （写1点）。

2．全球新冠疫情暴发，中国向世界各国提供了大量制氧机。

（1）【氧气的获得】工业上利用空气制取氮气和氧气的流程如下所示：

工业获取氧气的方法是利用氮气和氧气的      不同，将氮气和氧气分离开来。

【家用制氧机】利用空气制取氧气

【查阅资料】

①制氧机说明书部分内容：

名称：家用分子筛制氧机

制得气体成分：氧浓度≥90%（V/V），水分含量≤-43℃（露点法），二氧化碳含量≤100×10 ^-6（V/V），一氧化碳含量≤5×10 ^-6（V/V），无气味，固体物质含量≤1mg/m³。

②分子筛是一种人工合成的具有筛选分子作用的水合硅铝酸盐或天然沸石，有许多孔径均匀的孔道和排列整齐的孔穴，不同孔径的分子筛能把不同大小和形状的分子分开。

③根据资料卡，家用制氧机制取氧气的过程属于______（填“物理”或“化学”）变化，制得的气体属于______     （填“纯净物”或“混合物”）。

④用制氧机收集几瓶氧气，小组同学完成了以下实验。

【总结反思】

⑤实验结束后，小明发现他们小组完成方案二的实验后集气瓶底部炸裂了，请你分析可能的原因______。

（2）实验室常用双氧水和用二氧化锰作催化剂制取氧气。

【提出问题】

二氧化锰是催化剂，二氧化锰的用量对反应速率是否有影响？

【设计实验】

实验装置如图所示。

【实验记录】每次用 30mL5%的过氧化氢溶液，分别采用不同质量二氧化锰粉末做催化剂进行实验，测定相关数据记录于下表中：

【分析】

①写出该反应的文字表达式______。

②本实验中，测定“待测数据”的装置（图中方框内）是______（填序号）。

③若第Ⅱ次实验比第Ⅲ次实验的“待测数据”更______（填“大”或“小”），说明催化剂的用量越多，反应越快。判断二氧化锰可作为该反应的催化剂的依据是：加快该反应的反应速率，且反应前后二氧化锰的      不改变。

④过氧化氢加热到80℃才有较多氧气生成，加入二氧化锰作为催化剂立即生成氧气。采用等量过氧化氢溶液，（虚线表示加热分解制取氧气的曲线，实线表示利用催化剂制取氧气曲线），放出氧气的质量与反应时间的关系正确的是______。

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参考答案

基础练

1． A

【解析】物质的沸点越低，越容易蒸发，氮气的沸点最低，先蒸发出来。氧气的沸点最高，最后蒸发出来。故三种气体分离出的先后顺序是：N₂、Ar、O₂。

故选：A。

2． D

【解析】A、该方法是利用分离液态空气获得氧气，空气来源广泛，说法正确；

B、该分离过程，只是利用液氮和液氧沸点的不同，将其分离，无新物质生成，属于物理变化，说法正确；

C、分离液态空气时，氮气先分离出来，说明液氧比液氮沸点高，说法正确；

D、该液体物质是由氧气、稀有气体等混合而成，属于混合物，说法错误。

故选：D。

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