Question

【题目】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，反应的文字表达式（或化学方程式）为_________，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）。

③实验室里也可以用加热高锰酸钾的方法制取氧气，选用A作气体发生装置，该装置的一处错误是_______，这一错误所导致的后果是___________，反应的文字表达式（或化学方程式）为_____________。

④实验室里还可以用加热氯酸钾与二氧化锰的混合物来制取氧气，反应的文字表达式（或化学方程式）为__________，实验时应选用的气体发生装置为____（填标号）。若用如图所示装置来收集氧气，则氧气应从_____（填“c”或“d”）端通入。

（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）。

选项 气体	A	B	C
氧气	液态	液态	气态
氮气	液态	气态	液态

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氧化铝的化学式为_______________。

⑤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

⑥分析下表数据，与深冷法相比，变压吸附法的优点是________________（写1点）。

项目	变压吸附法	深冷法
最大产量（m3/h）	3200	20000
产品气含氧气量（%）	93~95	99.5~99.8
工作表压强（kPa）	-70~40	460~750
温度（℃）	0~40	-109~190
生产1m3氧气耗电量（kWh）	0.40	0.5~0.65

Answer 1

【答案】试管 长颈漏斗 过氧化氢水+氧气（或2H2O22H2O+O2↑） 催化作用（或催化、催化剂、加快反应速率等） BC（或BD） 靠近试管口处没有放一团棉花（或没有放棉花） 加热时高锰酸钾粉末进入导管 高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气（或2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑） 氯酸钾氯化钾+氧气（或2KClO32KCl+3O2↑） A d B 供给呼吸（或医疗急救、登山、潜水、宇航、支持燃烧等） 物理 Al2O3 C 生产条件容易达到（或所需温度较低、耗电量较少等合理答案）

【解析】

（1）①由图可知，仪器a的名称是试管，故填试管；

仪器b的名称是长颈漏斗，故填长颈漏斗。

②过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下反应生成水和氧气，故反应的文字表达式写为：过氧化氢 水+氧气，反应的化学方程式写为：2H2O22H2O+O2↑，故填过氧化氢水+氧气（或2H2O22H2O+O2↑）；

反应中二氧化锰作催化剂，起催化作用，能加快反应速率，故填催化作用（或催化、催化剂、加快反应速率等）；

用过氧化氢与二氧化锰制取氧气的反应是固体与液体在常温条件下反应，应选择固液常温发生装置，即B，氧气不易溶于水，且密度比空气的密度大，收集氧气可选择排水法或向上排空气法，即C或D，故填BC 或BD。

③用加热高锰酸钾的方法制取氧气时，应在试管口处放一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管，图中试管口处没有放一团棉花，故填靠近试管口处没有放一团棉花（或没有放棉花）；

试管口处没有放棉花会造成高锰酸钾粉末进入导管，进而污染收集到的氧气，故填加热时高锰酸钾粉末进入导管；

高锰酸钾在加热的条件下反应生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的文字表达式为：高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气，反应的化学方程式写为：2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑，故填高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气（或2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑）。

④氯酸钾在二氧化锰作催化剂和加热的条件下反应生成氯化钾和氧气，反应的文字表达式为：氯酸钾氯化钾+氧气，反应的化学方程式为：2KClO3 2KCl+3O2↑，故填氯酸钾氯化钾+/span>氧气（或2KClO3 2KCl+3O2↑）；

用加热氯酸钾与二氧化锰的混合物来制取氧气是加热固体生成气体的反应，应选择固体受热发生装置，即A，故填A；

氧气的密度大于水的密度，为便于水的排除，氧气应从d管进入瓶中，故填d。

（2）①由图可知，氧气的沸点高于氮气的沸点，分离液态空气时，温度先达到氮气的沸点，即氮气先于氧气挥发出来，所以分离后氮气呈气态，氧气呈液态，故填B。

②氧气具有支持呼吸和助燃性等性质，所以制取得到的氧气可以用于供给呼吸、医疗急救、登山、潜水、宇航、支持燃烧等，故填供给呼吸（或医疗急救、登山、潜水、宇航、支持燃烧等）。

③该变化只是将氧分子与氮分子进行了分离，分子本身并没有发生变化，所以该变化属于物理变化，故填物理。

④氧化铝中，铝元素的化合价为+3价，氧元素的化合价为-2价，利用十字交叉法，则氧化铝的化学式写为Al2O3，故填Al2O3。

⑤A 由图可知，分子筛吸附氮气，氯化铝能除去水和二氧化碳，所以变压吸附法制取的氧气中含有稀有气体，选项错误；

B 由图可知，氯化铝能除去水和二氧化碳，变压吸附法制取的氧气中不含水蒸气和二氧化碳，选项错误；

C 由图可知，增压分离出氧气，减压分离出氮气，所以分子筛对氮气的吸附能力与吸附塔内气体压强有关，选项正确，故填C。

⑥由图可知，与深冷法相比，变压吸附法的优点有生产条件容易达到所需温度较低、耗电量较少等，即生产条件容易达到，故填生产条件容易达到（或所需温度较低、耗电量较少等）。