Question

【題目】制取氧氣有實驗室制法和工業(yè)制法，請回答：

（1）氧氣的實驗室制法：實驗室里，化學小組選用下圖裝置制取并收集氧氣。

①寫出儀器的名稱：a_______________，b_________________。

②實驗室里常用過氧化氫溶液與二氧化錳混合制取氧氣，反應(yīng)的文字表達式（或化學方程式）為_________，反應(yīng)中二氧化錳的作用是_________，實驗時對應(yīng)的氣體發(fā)生裝置和收集裝置是________（填標號）。

③實驗室里也可以用加熱高錳酸鉀的方法制取氧氣，選用A作氣體發(fā)生裝置，該裝置的一處錯誤是_______，這一錯誤所導致的后果是___________，反應(yīng)的文字表達式（或化學方程式）為_____________。

④實驗室里還可以用加熱氯酸鉀與二氧化錳的混合物來制取氧氣，反應(yīng)的文字表達式（或化學方程式）為__________，實驗時應(yīng)選用的氣體發(fā)生裝置為____（填標號）。若用如圖所示裝置來收集氧氣，則氧氣應(yīng)從_____（填“c”或“d”）端通入。

（2）氧氣的工業(yè)制法：工業(yè)上制取氧氣，有深冷法、變壓吸附法兩種。

Ⅰ.深冷法的原理是先將空氣液化，再利用氮氣和氧氣沸點的差異進行分離。

已知：常壓下，氧氣的沸點是-183℃，氮氣的沸點是-196℃。

①分離后，氧氣和氮氣的主要狀態(tài)分別是________（填標號）。

選項 氣體	A	B	C
氧氣	液態(tài)	液態(tài)	氣態(tài)
氮氣	液態(tài)	氣態(tài)	液態(tài)

②制取得到的氧氣可以用于________________。

Ⅱ.變壓吸附法的原理是利用分子篩吸附氮氣和氧氣能力的差異將二者分離。在吸附塔中，通過增壓與減壓的交替循環(huán)，可以使分子篩重復(fù)使用，部分過程的示意圖如圖所示。

③分子篩中發(fā)生的變化屬于___________（填“物理”或“化學”）變化。

④氧化鋁的化學式為_______________。

⑤下列說法正確的是_______（填序號）。

A 變壓吸附法制取的氧氣中不含有稀有氣體

B 變壓吸附法制取的氧氣中含有水蒸氣和二氧化碳

C 分子篩對氮氣的吸附能力與吸附塔內(nèi)氣體壓強有關(guān)

⑥分析下表數(shù)據(jù)，與深冷法相比，變壓吸附法的優(yōu)點是________________（寫1點）。

項目	變壓吸附法	深冷法
最大產(chǎn)量（m3/h）	3200	20000
產(chǎn)品氣含氧氣量（%）	93~95	99.5~99.8
工作表壓強（kPa）	-70~40	460~750
溫度（℃）	0~40	-109~190
生產(chǎn)1m3氧氣耗電量（kWh）	0.40	0.5~0.65

Answer 1

【答案】試管 長頸漏斗 過氧化氫水+氧氣（或2H2O22H2O+O2↑） 催化作用（或催化、催化劑、加快反應(yīng)速率等） BC（或BD） 靠近試管口處沒有放一團棉花（或沒有放棉花） 加熱時高錳酸鉀粉末進入導管 高錳酸鉀錳酸鉀+二氧化錳+氧氣（或2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑） 氯酸鉀氯化鉀+氧氣（或2KClO32KCl+3O2↑） A d B 供給呼吸（或醫(yī)療急救、登山、潛水、宇航、支持燃燒等） 物理 Al2O3 C 生產(chǎn)條件容易達到（或所需溫度較低、耗電量較少等合理答案）

【解析】

（1）①由圖可知，儀器a的名稱是試管，故填試管；

儀器b的名稱是長頸漏斗，故填長頸漏斗。

②過氧化氫在二氧化錳作催化劑的條件下反應(yīng)生成水和氧氣，故反應(yīng)的文字表達式寫為：過氧化氫 水+氧氣，反應(yīng)的化學方程式寫為：2H2O22H2O+O2↑，故填過氧化氫水+氧氣（或2H2O22H2O+O2↑）；

反應(yīng)中二氧化錳作催化劑，起催化作用，能加快反應(yīng)速率，故填催化作用（或催化、催化劑、加快反應(yīng)速率等）；

用過氧化氫與二氧化錳制取氧氣的反應(yīng)是固體與液體在常溫條件下反應(yīng)，應(yīng)選擇固液常溫發(fā)生裝置，即B，氧氣不易溶于水，且密度比空氣的密度大，收集氧氣可選擇排水法或向上排空氣法，即C或D，故填BC 或BD。

③用加熱高錳酸鉀的方法制取氧氣時，應(yīng)在試管口處放一團棉花，防止高錳酸鉀粉末進入導管，圖中試管口處沒有放一團棉花，故填靠近試管口處沒有放一團棉花（或沒有放棉花）；

試管口處沒有放棉花會造成高錳酸鉀粉末進入導管，進而污染收集到的氧氣，故填加熱時高錳酸鉀粉末進入導管；

高錳酸鉀在加熱的條件下反應(yīng)生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，反應(yīng)的文字表達式為：高錳酸鉀錳酸鉀+二氧化錳+氧氣，反應(yīng)的化學方程式寫為：2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑，故填高錳酸鉀錳酸鉀+二氧化錳+氧氣（或2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑）。

④氯酸鉀在二氧化錳作催化劑和加熱的條件下反應(yīng)生成氯化鉀和氧氣，反應(yīng)的文字表達式為：氯酸鉀氯化鉀+氧氣，反應(yīng)的化學方程式為：2KClO3 2KCl+3O2↑，故填氯酸鉀氯化鉀+/span>氧氣（或2KClO3 2KCl+3O2↑）；

用加熱氯酸鉀與二氧化錳的混合物來制取氧氣是加熱固體生成氣體的反應(yīng)，應(yīng)選擇固體受熱發(fā)生裝置，即A，故填A；

氧氣的密度大于水的密度，為便于水的排除，氧氣應(yīng)從d管進入瓶中，故填d。

（2）①由圖可知，氧氣的沸點高于氮氣的沸點，分離液態(tài)空氣時，溫度先達到氮氣的沸點，即氮氣先于氧氣揮發(fā)出來，所以分離后氮氣呈氣態(tài)，氧氣呈液態(tài)，故填B。

②氧氣具有支持呼吸和助燃性等性質(zhì)，所以制取得到的氧氣可以用于供給呼吸、醫(yī)療急救、登山、潛水、宇航、支持燃燒等，故填供給呼吸（或醫(yī)療急救、登山、潛水、宇航、支持燃燒等）。

③該變化只是將氧分子與氮分子進行了分離，分子本身并沒有發(fā)生變化，所以該變化屬于物理變化，故填物理。

④氧化鋁中，鋁元素的化合價為+3價，氧元素的化合價為-2價，利用十字交叉法，則氧化鋁的化學式寫為Al2O3，故填Al2O3。

⑤A 由圖可知，分子篩吸附氮氣，氯化鋁能除去水和二氧化碳，所以變壓吸附法制取的氧氣中含有稀有氣體，選項錯誤；

B 由圖可知，氯化鋁能除去水和二氧化碳，變壓吸附法制取的氧氣中不含水蒸氣和二氧化碳，選項錯誤；

C 由圖可知，增壓分離出氧氣，減壓分離出氮氣，所以分子篩對氮氣的吸附能力與吸附塔內(nèi)氣體壓強有關(guān)，選項正確，故填C。

⑥由圖可知，與深冷法相比，變壓吸附法的優(yōu)點有生產(chǎn)條件容易達到所需溫度較低、耗電量較少等，即生產(chǎn)條件容易達到，故填生產(chǎn)條件容易達到（或所需溫度較低、耗電量較少等）。