第2章第3节 氧气的制备【七大题型】（解析版）2024-2025学年九年级化学上册举一反三系列（沪教版 全国2024.docxVIP

第2章第3节氧气的制备

【题型1氧气的工业制法】

【题型2分解过氧化氢制取氧气】

【题型3加热高锰酸钾制取氧气】

【题型4加热氯酸钾制取氧气】

【题型5催化剂及催化作用】

【题型6实验探究影响化学反应速率的因素】

【题型7简易供氧器的制作】

【知识梳理1氧气的工业制法】

1．分离液态空气法

原理：利用液态氧气和液态氮气的沸点不同。

过程:首先将空气净化除去杂质等，然后在高压低温的条件下，使空气液化，控制温度蒸发液态氮气，沸点较低的氮气先蒸发出来，余下的便是沸点较高的淡蓝色液态氧气。

2．膜分离制氧和分子筛制氧（物理变化）：指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过\t/item/%E8%86%9C%E5%88%86%E7%A6%BB%E6%8A%80%E6%9C%AF/_blank特定薄膜时，实现选择性分离的技术。

3．分子筛制氧（物理变化）：分子筛是一种具有均匀微孔结构的材料，有很强的吸附能力，能把不同的分子分离开，起到“筛分分子的作用，故称为分子筛。分子筛制氧机是利用分子筛特殊的吸附能力和解吸技术，加压时吸附空气中的氮气、二氧化碳气体，将未被吸收的氧气收集起来，经过净化处理后即成为高纯度的氧气。

【题型1氧气的工业制法】

【例1】生产氧气的方法有多种。其中两种方法如下。

（1）液冷法：在低温条件下将空气压缩成液态，升温后，氮气先逸出，剩余物质主要为液态氧。空气中两种主要成分的沸点如下表。

成分

A

B

沸点

-196℃

-183℃

根据上述信息判断，（填“A”或“B”）是氧气。

（2）变压吸附法：利用变压吸附技术，以分子筛为吸附剂制取氧气。

由图1、图2可知：过程1中，空气通过分子筛吸附材料时，分子更容易被吸附；过程2中，采用方法，能使被吸附的气体释放出去（此过程称为解吸）。分子筛吸附材料恢复吸附能力。过程1和过程2交替进行，可连续生产大量高纯度氧气。

根据以上信息，写出分子筛制氧机的应用场所（写一处）。

【答案】

（1）B

（2）氮气降低压强医院

【详解】

（1）在低温条件下将空气压缩成液态，升温后，氮气先逸出，说明氮气的沸点低，根据表格中数据，B为氧气；

（2）由图2可知，相同压强时，氮气的吸附量更大，所以氮气分子更容易被吸附；吸附量受压强的影响，压强越大，吸附量越大，所以过程2中，采用降低压强的方法，减小吸附量，从而使被吸附的气体释放出去；分子筛制氧机运行成本低、使用寿命长、制氧浓度高、安全性好和能耗低，可应用于医院、实验室、家庭等场所。

【变式1-1】工业制氧气采用分离液态空气法，先将空气液化，然后逐渐升温，关于这个过程的描述不正确的是

A．有新物质氧气生成 B．利用了物质的沸点不同

C．先收集到的氮气沸点较低 D．得到的氮气或氧气中可能混有稀有气体

【答案】A

【详解】A、工业制氧气得到的氧气是空气中本来就含有的，而不是新生成的，故A错误；

B、在低温条件下加压，使空气转变为液态，然后升温，因为氮气和氧气的沸点不同，可以将氮气和氧气分离，故B正确；

C、由于氮气沸点比氧气低，所以氮气先从液态空气中蒸发出来，剩下的主要就是液态氧，故C正确；

D、空气中除了氧气和氮气外，还有稀有气体、二氧化碳等物质，所以得到的氮气或氧气中可能混有稀有气体，故D正确。

故选A。

【变式1-2】任务一：阅读教材P44资料卡片，并结合下列流程图了解工业制取氧气的原理。

（1）分离液态空气法是利用的沸点比的沸点低，先从液态空气中分离出来。

（2）该过程发生了（填“物理”或“化学”）变化。

【答案】

（1）液氮液氧氮气/N2

（2）物理

【详解】

（1）分离液态空气制取氧气，是利用液氮和液氧沸点的不同，将其分离，液氮的沸点比液氧的沸点低，故升温过程中，氮气先从液态空气中分离出来；

（2）该过程只是状态的改变，无新物质生成，属于物理变化。

【变式1-3】（1）工业上采用分离液态空气法获得氧气，其过程可用如下图所示实验模拟。

浸入液氮3min后，试管内产生约占其容积1/3的液态空气。取出试管，液态空气沸腾，伸入燃着的木条，木条熄灭；1min后伸入带火星的木条，观察到木条复燃。由实验现象可知氮气与氧气的沸点比较低的气体是。

（2）利用分子筛可将氧分子从空气中“筛”出去，通过增压与减压的交替循环，实现氮气和氧气的分离，从而获得高浓度的氧气。原理示意图如下图：

①由此可知两种分子的大小：（填“”或“”）。

②用分子筛吸附氮气发生的是（填“物理”或“化学”）变