一、氧气的制法(一)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,【,实验目的,】,1.,使学生初步理解催化作用和催化剂的概念；,2.,使学生掌握排水法收集氧气的操作方法。,【,实验原理,】,1.,制取原理,氯酸钾在以二氧化锰作催化剂的条件下，可,在,300,左右受热分解产生氧气。反应的化学,方程式为：,一、氧气的制法,(,一,),2KClO,3,2KCl+3O,2,MnO,2,实验室中还可以用加热高锰酸钾的方法来制取,氧气。反应的化学方程式为：,2KMnO,4,K,2,MnO,4,+MnO,2,+O,2,实验室中也可以用二氧化锰作催化剂来分解过,氧化氢的方法制取氧气。反应的化学方程式为：,2H,2,O,2,2H,2,O+O,2,MnO,2,后两种制取法见二、三。,2.,催化原理,关于二氧化锰在氯酸钾的分解反应中的催化原理,(,机理,),，到目前为止还没有肯定的解释。,有的文献认为中间产物是七氧化二锰：,2KClO,3,+4MnO,2,2KCl+2Mn,2,O,7,2Mn,2,O,7,4MnO,2,+3O,2,总的化学方程式为：,2KClO,3,+（4MnO,2,）2KCl+3O,2,+（4MnO,2,）,也有的文献鉴于制得的氧气里有氯气的气味，,生成的氯化钾常带有紫红色，认为反应过程如,下：,2KClO,3,+2MnO,2,2KMnO,4,+Cl,2,+O,2,2KMnO,4,K,2,MnO,4,+MnO,2,+O,2,K,2,MnO,4,+Cl,2,2KCl+MnO,2,+3O,2,总的化学方程式为：,2KClO,3,+（2MnO,2,）2KCl+3O,2,+（2MnO,2,）,3.,净化原理,由于在氯酸钾分解反应中有可能有氯气产生，,因此应对反应生成的氧气进行净化。根据氧气和氯气的性质，可将混合气体通入盛碱液的洗气瓶中，再经过干燥后可得到纯净的氧气。,4.,干燥原理,氧气属中性气体，可用各种干燥剂进行干燥。,5.,检验原理,由于氧气有助燃作用，因此可用带火星的木,条伸入集气瓶中,(,或瓶口,),，若木条复燃，则证,明集气瓶中的气体为氧气。,6.,收集原理,(1),根据氧气的密度比空气的大，可选用向上,排空气法收集。,(2),根据氧气不易溶于水的性质，可采用排水,法收集。,【,实验装置,】,图,6-10,实验室制取氧气,【,实验步骤,】,1.,检验装置的气密性。,把氯酸钾和二氧化锰按质量比为,31,的比例混合均匀，装入试管中。,3.,用带有导管的胶塞塞紧管口，预热试管，,然后在试管底部的药品部位集中加热。,4.,用排水法收集氧气。,【,注意事项及成败关键,】,应使用洁净的硬质大试管盛装药品,铁,夹应夹在距管口,1/3,处，且试管口应略,低于试管底部。,2.,玻璃导管末端,(,伸入试管那端,),应伸出胶,塞,0.5,cm,左右，以使气体顺利排出。,3.,所用氯酸钾和二氧化锰的质量比应为,31,，且二者必须是纯净的，不能混,有草木屑、纸屑等可燃物或其它还原,性物质,以免发生爆炸。若使用纯度,不高或混入杂质的二氧化锰或氯酸钾,时，应对二者分别进行处理：对二氧,化锰可将其放在坩埚内灼烧至无火星、,无白烟为止，以除去水分和易燃性杂,质；对氯酸钾，应使用重结晶的方法,将其提纯。,4.,将块状氯酸钾弄细时，千万不要敲砸，,也不能研磨，应小心将其压碎，以免,发生爆炸。,5.,应将氯酸钾和二氧化锰分别处理成细末,后再混合均匀，用纸槽送入试管中，并,平铺在试管底部。不要不混匀就加入试,管中。,6.,应检查装置的气密性。,7.,应将集气瓶灌满水后，倒立在水槽中，集,气瓶中不能有气泡，否则导致气体不纯。,8.,若要连续收集多瓶氧气，则应将多个集气瓶,都灌满水，倒放在水槽中，这样便于集气操,作。,9.,水槽中的水不要加得太多，否则会使水,溢出水槽，也易使集气瓶翻转。,10.,加热时，要先进行预热，然后从药品前部,向试管底部逐渐移动加热，使药品反应完,全。,11.,实验时，应等气泡连续放出时，再收集氧,气，不要在刚有气泡放出时就收集，因为,此时试管中和导管里的空气还没排尽，氧,气是不纯的。,12.,收集气体时要使集气瓶保持直立，待从瓶口,处有一大气泡冒出时，说明集气瓶中已集满,氧气。此时应在水下盖上玻璃片，迅速将集,气瓶拿出水面，并将其正立放置，备用。然,后再继续收集下一瓶。,实验完毕，应先将导管从水槽中取出,(,或拔,下带导管的胶塞,),，然后再撤去酒精灯，顺,序 不能颠倒，否则易引起倒吸，使试管炸,裂。,14.,用此法制得的氧气中常常带有刺激性气味,和混有白烟。这是由于反应过程中有少量,的氯气和氯酸钾分解生成的氯化钾固体小,颗粒分散于氧气中所致。为得到较纯的氧,气，可将产生的气体通过盛有氢氧化钠溶,液的洗气瓶，然后再用集气瓶收集。,15.,如实验室中无二氧化锰，可用氯化铜、三,氧化二铁等代替二氧化锰作氯酸钾分解反,应的催化剂。,【,实验目的,】,掌握用高锰酸钾制取氧气的方法。,【,实验原理,】,将高锰酸钾加热到,200,时，就分解产生氧气：,2,KMnO,4,K,2,MnO,4,+MnO,2,+O,2,这一方法的缺点是，高锰酸钾中所含的化合态,氧在分解时不能全部转化为游离态氧。但由于,高锰酸钾价廉，且不需加催化剂，制得的氧气,中不含有氯气，因此用高锰酸钾制取氧气也是,常用的方法之一。,二、氧气的制法,(,二,),【,实验装置,】,图,6-11,实验室制取氧气,【,实验步骤,】,1.,检查装置的气密性。,2.,用纸槽或药匙向试管中加入一定质量的,高锰酸钾。,3.,用一团棉花放在靠近试管口的地方，再用,带有导管的胶塞塞紧试管口，然后预热试,管，最后对高锰酸钾所在的部位加热。,4.,用排水法或向上排空气法收集氧气。,【,注意事项及成败关键,】,1.,所用高锰酸钾要纯，为防止混有还原性物质,在加热时发生危险，实验时应选用试剂级的,高锰酸钾为原料。,所用试管要干燥洁净，不能沾有有机物污,物，以防实验时产生危险。,3.,在试管口要放一团棉花，以防加热时高锰,酸钾粉末进入导管，并使之堵塞。,4.,为保证收集到足够的氧气，高锰酸钾的用,量要比理论值多些。收集三瓶,150,mL,集气,瓶的氧气需要,7,g,高锰酸钾。,5.,块状高锰酸钾应研细，且平铺在试管底,部，以使反应更完全。,6.,要注意控制加热的温度，当一有氧气产生就,应微热，否则反应速率太快，不便于收集。,反应后的固体产物为锰酸钾和二氧化锰，可,把它们集中起来，供制取氯气时用。或用水,溶解生成物，将不溶物二氧化锰过滤烘干，,收集起来用于其它实验。,8.,反应完毕，待试管冷却后，应立即冲洗,试管。如有污物，可用稀盐酸洗去。,其它注意事项见“氧气的制法,(,一,)”,。,三、氧气的制法,(,三,),【,实验目的,】,了解用过氧化氢制取氧气的方法。,【,实验原理,】,过氧化氢在二氧化锰催化下能迅速地分解放,出氧气。反应的化学方程式为：,2H,2,O,2,2H,2,O+O,2,MnO,2,使用过氧化氢制取氧气，具有操作简单，反应快的特点，是一种好的方法。理论计算可知用,15%,的过氧化氢溶液能生成,50,倍体积的氧气。,【,实验装置,】,图,6-12,用过氧化氢,制少量氧气,图,6-13,用过氧化氢,制氧气的装置,【,实验步骤,】,使用图,6-12,所示的装置时,:,应先往试管中注入一定量,15%,的过氧化氢,溶液，再投入少量二氧,化锰，立即塞紧塞,子。若用,15,mL15%,的过氧化氢溶液，加,0.1,g,二氧化锰，,0.5,min,可收集氧气约,0.7,L,。,使用图,6-13,所示的装置时,:,应先往锥形瓶中投入少量二氧化锰，塞紧,塞子，在分液漏斗里装入,15%,的过氧化氢,溶液，然后转动活塞，滴加过氧化氢，反,应剧烈进行。,【,注意事项及成败关键,】,1.,由于过氧化氢不稳定，放置时间过长,见光会分解，容易失效。因此在使用,时，最好使用刚开封的新溶液。取完,一定体积的过氧化氢后，应及时盖上,盖子，并套上黑罩，放置于冷暗处。,2.,氧气的生成速度受过氧化氢的质量分数,和二氧化锰用量的影响。过氧化氢的质,量分数和二氧化锰的用量过大，则容易,爆发式地产生氧气，给收集带来困难。,3.,滴加过氧化氢溶液时，必须缓缓滴入,4.,市售的,30%,的过氧化氢溶液对皮肤有,强烈的腐蚀作用，因此使用时要特别,小心，不要沾到皮肤上。,5.,用过的二氧化锰可以回收，经洗涤、,烘干后可再使用。,6.,若实验室中无二氧化锰，也可用硫酸,铜、三氯化铁等代替，它们对此反应,也都有催化作用。,