Question

【題目】制取氧氣有實(shí)驗(yàn)室制法和工業(yè)制法，請(qǐng)回答：

（1）氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法：實(shí)驗(yàn)室里，化學(xué)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(shí)驗(yàn)室里常用過(guò)氧化氫溶液與二氧化錳混合制取氧氣，反應(yīng)的文字表達(dá)式（或化學(xué)方程式）為_________，反應(yīng)中二氧化錳的作用是_________，實(shí)驗(yàn)時(shí)對(duì)應(yīng)的氣體發(fā)生裝置和收集裝置是________（填標(biāo)號(hào)）。

③實(shí)驗(yàn)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(cuò)誤是_______，這一錯(cuò)誤所導(dǎo)致的后果是___________，反應(yīng)的文字表達(dá)式（或化學(xué)方程式）為_____________。

④實(shí)驗(yàn)室里還可以用加熱氯酸鉀與二氧化錳的混合物來(lái)制取氧氣，反應(yīng)的文字表達(dá)式（或化學(xué)方程式）為__________，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)選用的氣體發(fā)生裝置為____（填標(biāo)號(hào)）。若用如圖所示裝置來(lái)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?dú)夂脱鯕夥悬c(diǎn)的差異進(jìn)行分離。

已知：常壓下，氧氣的沸點(diǎn)是-183℃，氮?dú)獾姆悬c(diǎn)是-196℃。

①分離后，氧氣和氮?dú)獾闹饕獱顟B(tài)分別是________（填標(biāo)號(hào)）。

選項(xiàng) 氣體	A	B	C
氧氣	液態(tài)	液態(tài)	氣態(tài)
氮?dú)?/span>	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?dú)夂脱鯕饽芰Φ牟町悓⒍�者分離。在吸附塔中，通過(guò)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(guò)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(xué)”）變化。

④氧化鋁的化學(xué)式為_______________。

⑤下列說(shuō)法正確的是_______（填序號(hào)）。

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(duì)氮?dú)獾奈�附能力與吸附塔內(nèi)氣體壓強(qiáng)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(diǎn)是________________（寫1點(diǎn)）。

項(xiàng)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(qiáng)（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(zhǎng)頸漏斗 過(guò)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(méi)有放一團(tuán)棉花（或沒(méi)有放棉花） 加熱時(shí)高錳酸鉀粉末進(jìn)入導(dǎo)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(dá)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(zhǎng)頸漏斗，故填長(zhǎng)頸漏斗。

②過(guò)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(dá)式寫為：過(guò)氧化氫 水+氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式寫為：2H2O22H2O+O2↑，故填過(guò)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(guò)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(shí)，應(yīng)在試管口處放一團(tuán)棉花，防止高錳酸鉀粉末進(jìn)入導(dǎo)管，圖中試管口處沒(méi)有放一團(tuán)棉花，故填靠近試管口處沒(méi)有放一團(tuán)棉花（或沒(méi)有放棉花）；

試管口處沒(méi)有放棉花會(huì)造成高錳酸鉀粉末進(jìn)入導(dǎo)管，進(jìn)而污染收集到的氧氣，故填加熱時(shí)高錳酸鉀粉末進(jìn)入導(dǎo)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(dá)式為：高錳酸鉀錳酸鉀+二氧化錳+氧氣，反應(yīng)的化學(xué)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(dá)式為：氯酸鉀氯化鉀+氧氣，反應(yīng)的化學(xué)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(lái)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(jìn)入瓶中，故填d。

（2）①由圖可知，氧氣的沸點(diǎn)高于氮?dú)獾姆悬c(diǎn)，分離液態(tài)空氣時(shí)，溫度先達(dá)到氮?dú)獾姆悬c(diǎn)，即氮?dú)庀扔谘鯕鈸]發(fā)出來(lái)，所以分離后氮?dú)獬蕷鈶B(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(jìn)行了分離，分子本身并沒(méi)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(jià)為+3價(jià)，氧元素的化合價(jià)為-2價(jià)，利用十字交叉法，則氧化鋁的化學(xué)式寫為Al2O3，故填Al2O3。

⑤A 由圖可知，分子篩吸附氮?dú)�，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(xiàng)錯(cuò)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(xiàng)錯(cuò)誤；

C 由圖可知，增壓分離出氧氣，減壓分離出氮?dú)猓�所以分子篩對(duì)氮?dú)獾奈�附能力與吸附塔內(nèi)氣體壓強(qiáng)有關(guān)，選項(xiàng)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(diǎn)有生產(chǎn)條件容易達(dá)到所需溫度較低、耗電量較少等，即生產(chǎn)條件容易達(dá)到，故填生產(chǎn)條件容易達(dá)到（或所需溫度較低、耗電量較少等）。