核心素养下 人教版初中化学 2.3.1制取氧气的方法与原理

月球基地日志 · 供氧系统搭建第三天

氧气不会凭空而来——制氧，先要懂原理

上一篇里，「月球基地供氧系统设计」项目组摸清了氧气的脾气：它无色无味、密度比空气略大、不易溶于水，还能让木炭迸出白光、让铁丝火星四射。可是认识了氧气，只是万里长征第一步——基地真正缺的，是源源不断的氧气供给。

今天我们走进《课题3 制取氧气》第一课时：工业上如何把空气变成氧气的「宝藏矿」？实验室里怎样用一支试管「变」出氧气？发生装置、收集装置又该如何各就各位？把这些问题一一拆解，供氧系统的设计图纸才算真正落笔。

开课前，项目组领到了三张「任务卡」，它们也是本节课的学习目标：

2026年8月，中国嫦娥七号已奔赴月球南极，目标之一是寻找水冰。可宇航员在月面活动时，必须穿着厚重的舱外航天服——因为月球几乎没有大气层，无法提供可供呼吸的氧气。而在地球上，我们时刻被空气温柔包裹，其中的氧气约占21%，是人类生存不可或缺的物质。

那么问题来了：氧气在实验室里能否通过化学方法制取出来？带着这个悬念，让我们一起走进「氧气的制取」。

基地要的是源源不断的氧气，而头顶这片空气就是最大的仓库。工业制氧的第一招，叫做分离液态空气法：先把空气加压降温变成液态空气，再利用各成分沸点的不同进行分离——氮气在−196℃沸腾，氩气在−186℃沸腾，氧气在−183℃沸腾。

蒸发液态空气时，沸点更低的氮气先汽化跑出来，于是我们先收集到氮气，留下来的主要就是液氧。整个过程像一场精心编排的「沸腾接力」：没有新物质生成，属于物理变化。

第二招更加未来感——膜分离技术法：让空气穿过一层特制的分离膜，只放行氧气分子，就能得到氧气含量90%以上的富氧空气。它同样属于物理变化，轻巧、节能，是供氧科技里低调的高手。

工业制氧是「物理搬运」，可月球基地更需要便携的化学制氧方案。请同学们翻开教材第43-45页，自主学习实验室制取氧气的两条「路线」：

路线一 · 加热高锰酸钾

给暗紫色的高锰酸钾加热，它便「一分为三」，分解出锰酸钾、二氧化锰和我们要找的氧气：

路线二 · 分解过氧化氢

在二氧化锰的催化下，过氧化氢悄悄分解成水和氧气，不需要加热，安静而高效：

认识一下两位「主角」的药品档案：

发生装置怎么选？只看两件事：反应物的状态和反应条件。于是实验室制氧就有了两套经典「户型」：

户型一 · 固固加热型

固体药品配加热条件，就选它。一支大试管装高锰酸钾，由铁架台稳稳固定，酒精灯在下方加热，导管从单孔橡胶塞里探出头，把氧气送往收集瓶——高锰酸钾路线的标准配置。

户型二 · 固液常温型

固体加液体、常温反应，锥形瓶配上漏斗即可开工。漏斗家族里还有两位选手：长颈漏斗与带活塞的分液漏斗，它们的本事可不小——便于随时添加液体药品，分液漏斗还能通过活塞控制滴加速率，甚至控制反应的发生与停止。

来个「选一选」热身：下面四套固液常温装置，哪套最合你心意？同是漏斗，分液漏斗带活塞可控速率，长颈漏斗要靠液封防漏气，而普通漏斗颈短、封不住气体，一般不用于制气。

收集装置又怎么定？依据是气体的密度和水溶性。氧气密度大于空气，可用向上排空气法；它不易溶于水且不与水反应，还能用排水法。两种方法各有绝活：排水法收集的氧气更纯净，排空气法收集的氧气更干燥。

重头戏登场！各小组按教材实验2-5的方案开工：连接好装置、检查气密性后，把少量高锰酸钾装入试管，并在试管口放一团棉花，用带导管的橡胶塞塞紧，固定在铁架台上。七步操作，一句口诀全部装下——

操作背后藏着三个「为什么」，小组讨论后一一揭晓：

随堂检测 · 学以致用

下课前，把整节课浓缩成一张知识地图——氧气的「制取手册」就此归档：

回到「月球基地供氧系统设计」项目：工业制氧的思路给基地提供了「空气仓库」的方案，而实验室里那支冒着气泡的试管，则让「随制随用」成为可能。但高锰酸钾分解为什么需要加热，过氧化氢为什么靠二氧化锰「点拨」就足够？催化剂的魔法，将在下一课揭晓。

我是 555老师化学，一个坚持用项目式学习带娃玩转化学的中学老师。如果你觉得今天这篇有收获，欢迎点赞、在看、转发三连，我们下篇见。

既然看到这里了，如果觉得有用，随手点个赞、在看、转发三连吧。

THANKS FOR READING

微信公众号｜小红书号｜抖音号

全网同号：555老师化学

扫二维码获取更多化学资源