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1、氧气的制法与性质王娟娟（2009级化学1班第1组 电子邮箱：）一、实验目的1、掌握中学化学实验室制氧气的方法，初步掌握该实验的教学演示方法。二、实验原理实验室制备氧气一般有三种方法，分别是：高锰酸钾分解制备氧气2KMnO4加热K2MnO4MnO2O2氯酸钾在二氧化锰催化下加热制备氧气2KCIO3加热MnO22KCI3O2双氧水在二氧化锰催化下制备氧气2H2O2MnO22H2OO2在通常状况下，O2为无色无味的气体。在标准状况下，O2的密度为1.429g/L，比空气的平均密度1.293g/L大。不易溶于水（每升水溶解O2约30mL）。氧气的化学性质很活波。它不仅可以助燃，而且在点燃或者高温条件下
2、可以和大多数金属、非金属发生反应，放出大量的热。根据氧气的化学性质可以检验洋气的存在。本实验只做高锰酸钾及双氧水制氧气两种方法。三、实验药品及仪器硬质大试管、锥形瓶、分液漏斗、单孔橡皮塞、30o玻璃弯管、120玻璃弯管、酒精灯、火柴、水槽、集气瓶、毛玻璃片、橡皮软管、铁架台(配铁夹)、玻璃棒、药匙、脱脂棉、托盘天平、燃烧匙、大烧杯、坩埚钳、试管及试管架；MnO2、KMnO4、30% H2O2、硫黄、木炭、铁丝、蜡烛、澄清石灰水。四、实验内容及步骤1、KMnO4制氧气及收集取一支干净且干燥的硬质大试管，将单孔橡胶塞塞入试管口，并在单孔橡胶塞中塞入带橡皮管玻璃导管，并在橡皮管的一端套入一个30度的
3、玻璃管，并将其插入水槽中，检查气密性，若气密性良好，则开始装入药品，准备开始实验。称取7.5gKMnO4用一个纸做的V型槽将样品平行送入试管中，将试管竖直，样品此时装入试管底部，然后按顺序从左到右，从下到上，将实验装置装好，然后准备开始加热制备氧气。装置如下图1所示：注意：（1）、装KMnO4时尽量不要将试样粘到试管壁上。 （2）、在开始加热时，要先对试管预热，然后再局部加热，以免引起爆炸。（3）、由于KMnO4在分解的时候会崩裂，有可能随产生的氧气进入导管中将导管堵塞，要先在试管口放一团脱脂棉花。（图中未标出）2、H2O2制备氧气同KMnO4制备氧气一样，要先将装置连接，然后检查气密性，若气
4、密性良好，才能进行实验。然后用量筒或者小烧杯量取20mL30%的H2O2并将其稀释成15%的溶液，然后称取1gMnO2将其装入锥形瓶中，然后将15%的双氧水导入分液漏斗中，按照从左到右，从上到下的顺序安装好仪器，开始实验，控制H2O2的滴加速度。装置如图2所示：注意：(1)、在开始实验之前要检查分液漏斗是否漏水。 （2）、水槽中的水过多时有可能因为压强过大使氧气不能快速有效的进入集气瓶中，而使氧气从分液漏斗中溢出，因此，水槽中的水控制为水槽的二分之一即可。3、氧气的性质检验（1）用木炭检验将木炭放入燃烧匙中，用酒精灯烧红后将其放入收集满氧气的集气瓶中，观察现象，现象为火星四溅。而木炭在空气中不
5、能燃烧。（2）用硫检验用燃烧匙盛取一点硫，硫在空气中燃烧放出淡蓝色火焰时，将燃烧匙放入集满氧气的集气瓶中，观察现象，现象为硫放出耀眼的白光。（3）用铁丝检验将很细的铁丝绑在火柴上，尽量绑在火柴头一端，然后用坩埚钳夹住铁丝一端，点燃火柴，待火柴燃烧使细铁丝变红时，将坩埚钳伸入底部有水或细沙的集气瓶中，观察现象，现象为发出耀眼的光芒，火星四溅。 图1 图2 五、实验注意事项1、试验中要仔细操作，按要求进行。在用KMnO4制备氧气时，一定要在试管口放一团脱脂棉花，并且试管口要朝下，以防反应中生成的水使试管破裂。2、在进行H2O2的实验时，由于30%的双氧水具有强氧化性，因此要注意安全，戴上橡胶手套，
6、以免烧伤皮肤。3、在集气瓶中装水盖毛玻璃片时，应横切过去，要求是不留气泡，玻璃片的毛面应该与集气瓶接触。4、在进行氧气的性质检验实验时要注意安全，用毛玻璃片盖住。在用铁丝检验室，集气瓶底部要铺一层细沙或者放一些水。六、文献综述氧气刚开始被发现的时候叫做火空气，舍勒用了很多方法去制备火空气，例如，将二氧化锰同硫酸或砷酸一起加热、硝石单独的强烈加热等。在后来的发展过程中，有人也用二氧化锰和漂白粉（含次氯酸钙）制备氧气，但由于有氯气混在制得的氧气中，需要处理，不符合操作简单等要求，慢慢便被替代；有人曾也用绿色植物来制备氧气，但效率不高。1氧气的制备发展到今天，主要有三种方法。一是用高锰酸钾的分解反应
7、来制备氧气，该方法的优点是操作方便，装置简单，是与学生分组进行实验，但该方法也有它的缺点：速度太快, 不容易收集; 产率太低, 高锰酸钾中化合态的氧元素只有25%转化为单质氧; 高锰酸钾粉末易通过导管进入水槽, 把水染红( 即使试管口放了一团棉花还是有此现象) , 收集的氧气瓶也略呈红色, 使学生造成不必要的误解, 认为氧气不是无色气体。2二是用二氧化锰作催化剂分解双氧水制备氧气，此方法也是新教材中首先介绍的制备氧气的方法，3该方法的优点是符合学生发展的生成性、直观性、发展性、适用性原则，现象易观察，待锥形瓶中的双氧水反应完后还可以继续滴加，利于学生理解二氧化锰的催化作用，为以后用氯酸钾在二氧
8、化锰催化下制氧气打下基础，而且双氧水在生活中用于杀菌，易于获得，适用。但也有其缺点，一是反应太过剧烈，不易控制，因此只适用于制取少量的氧气，若需要较多地制取氧气，则需要对反应速率进行控制，而如何控制反应速率对刚接触化学不久的初三学生来说也是不宜介绍的；二是学生实验时要注意过氧化氢的浓度不宜大，不要接触到皮肤，以免“烧”伤皮肤。4三是在二氧化锰催化下分解氯酸钾制氧气，该方法的优点是反应产生的气流平稳，易于控制，氯酸钾中的氧元素可100%转化为氧气，产生的氯化钾液易于回收不会对环境造成污染。5最为催化剂的二氧化锰的含量多少对反应速率影响没有太大的影响,一般为氯酸钾的1/2、1/3或更多都可以。在实
9、验中要注意指导学生不能将红磷或木炭当作二氧化锰适用，以免发生危险。6关于氧气的性质检验，基本上都是利用木炭、铁不能在空气中燃烧，但可以在纯氧中燃烧，即助燃性来检验；另一方面，就是利用硫等非金属单质或蜡烛等在空气与氧气中燃烧的现象不同来检验氧气的助燃性。最大的改进是在试验进行的过程中检验还是收集后检验，最近出现了微型实验装置，即在氧气制备的同时进行氧气性质的检验，这一装置使操作更加简单方便。利于教师边实验边进行讲解，七、参考文献1、1中国学术期刊:肖江.氧气的制备J. 19942012中国学术期刊电子出版社,19942、2、6、5中学化学教学参考：李明娟.对氧气的性质和制取实验的几点思考J.2004年第12合期3、3、4化学教学：曹志兵.对新教材中_氧气制备实验_的教学思考J.19942012中国学术期刊电子出版社,2008.4、化学教学：许纪芬.氧气的性质试验改进J.2009年第九期5、会议论文：刘东方.氧气制备和性质试验的微型设计Z.第七届全国微型实验研讨会暨第五届中学微型实验研讨会,香港,2007 第 1 页,共 4页
