實(shí)驗(yàn)室制氧氣的方法
反應(yīng)原理：高錳酸鉀—加熱→錳酸鉀+二氧化碳+氧氣
2.藥品：高錳酸鉀
3.儀器：試管,鐵架臺(tái),酒精燈,帶導(dǎo)管的單孔膠塞,集氣瓶,玻璃片,水槽,藥匙
4.步驟：（茶莊定點(diǎn)收利息）
茶：檢查裝置氣密性
莊：裝入藥品,塞緊膠塞
定：固定裝置
點(diǎn)：點(diǎn)燃酒精燈,加熱試管
收：收集氣體
利：收集完畢后,將導(dǎo)管從水槽中撤離出去
息：熄滅酒精燈
5.收集方法：排水法（不易溶于水）,向上排空氣法（密度大于空氣）
6.驗(yàn)滿方法：1.當(dāng)觀察到集氣瓶口有大氣泡冒出
2.將帶火星的木條放在集氣瓶口,如果木條復(fù)燃,則證明已滿
7.檢驗(yàn)方法：將帶火星的木條伸入集氣瓶中,如果木條復(fù)燃,則說明是氧氣
8.注意問題：1.在試管口放一小團(tuán)棉花球（防止加熱時(shí)高錳酸鉀的粉末進(jìn)入導(dǎo)管）
2.試管口要略向下傾斜（防止管中冷凝的水倒流回?zé)岬脑嚬艿撞?導(dǎo)致炸裂）
3.停止加熱時(shí),應(yīng)先把導(dǎo)管撤出來,再熄滅酒精燈(防止水槽中的水被倒吸回?zé)岬脑嚬艿撞?炸裂）
4.盛氧氣的集氣瓶應(yīng)該上玻璃片正放在桌子上
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實(shí)驗(yàn) 氧氣的獲得
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想：
1.通過實(shí)驗(yàn)室制取氣體原料、條件等的選擇,了解物質(zhì)實(shí)驗(yàn)室制法與工業(yè)制法的不同要求.
2.通過實(shí)驗(yàn)掌握部分基本實(shí)驗(yàn)操作,包括氣密性檢驗(yàn)、物質(zhì)加熱、氣體收集等.
實(shí)驗(yàn)原理：
實(shí)驗(yàn)室主要利用含氧化合物的分解來獲得氧氣,使用較多的含氧化合物是高錳酸鉀和雙氧水.
高錳酸鉀錳酸鉀＋二氧化錳＋氧氣
雙氧水 水＋氧氣
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br/>使學(xué)生知道實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的方法和反應(yīng)原理.
知道實(shí)驗(yàn)室收集氣體的一般方法.
使學(xué)生對(duì)催化劑的作用有一定了解.
實(shí)驗(yàn)用品：
加熱高錳酸鉀制取氧氣
試管、鐵架臺(tái)、酒精燈、帶橡皮塞的導(dǎo)管、集氣瓶、水槽
高錳酸鉀、棉花
分解雙氧水制取氧氣
錐形瓶、分液漏斗、帶橡皮塞的導(dǎo)管、集氣瓶、水槽
10%左右的雙氧水、二氧化錳
實(shí)驗(yàn)步驟：
加熱高錳酸鉀制取氧氣
實(shí)驗(yàn)步驟 現(xiàn)象 解釋和結(jié)論
按圖裝配好儀器,檢查氣密性.
在試管中裝入少量高錳酸鉀,并在試管口放一團(tuán)棉花,用帶有導(dǎo)管的塞子塞緊管口.
把試管口略向下傾斜固定在鐵架臺(tái)上.
棉花的作用主要是防止固體粉末進(jìn)入導(dǎo)管.
將兩個(gè)集氣瓶分別盛滿水,并用玻璃片蓋住瓶口.然后把盛滿水的瓶子連同玻璃片一起倒立在盛水的水槽內(nèi).
給試管加熱.先使酒精燈火焰在試管下方來回移動(dòng),讓試管均勻受熱,然后對(duì)高錳酸鉀所在的部位加熱.
導(dǎo)管口開始有氣泡放出時(shí),不宜立即收集,當(dāng)氣泡連續(xù)地并比較均勻地放出時(shí),再把導(dǎo)管口伸入盛滿水的集氣瓶里.
等瓶子里的水排完以后,在水面下用玻璃片蓋住瓶口.小心地把瓶子移出水槽,正放在桌子上.用同樣的方法再收集一瓶氧氣（瓶中留有少量水）.高錳酸鉀受熱分解
氧氣不易溶于水,可用排水集氣法收集
氧氣密度比空氣略大,瓶口向上不易擴(kuò)散
停止加熱時(shí),先要把導(dǎo)管移出水面,然后再熄滅酒精.
分解雙氧水制取氧氣
實(shí)驗(yàn)步驟 現(xiàn)象 解釋和結(jié)論
裝配好儀器,檢驗(yàn)裝置的氣密性.
在實(shí)驗(yàn)室中需用一定量氧氣時(shí),可使用如圖的裝置,過氧化氫水溶液可以根據(jù)需要隨時(shí)補(bǔ)充.
在錐形瓶中裝入少量二氧化錳粉末,塞好塞子.在分液漏斗中注入適量雙氧水.
將兩個(gè)集氣瓶分別盛滿水,并用玻璃片蓋住瓶口.然后把盛滿水的瓶子連同玻璃片一起倒立在盛水的水槽內(nèi).
打開分液漏斗活塞,將雙氧水逐滴加入錐形瓶中 錐形瓶內(nèi)溶液中出現(xiàn)大量氣泡,同時(shí)放出熱量
雙氧水水＋氧氣
氧氣也可以利用向上排空氣法收集.
收集一段時(shí)間后,將一根燃著的木條放在集氣瓶口.
蓋好玻璃片,正放在實(shí)驗(yàn)桌上.繼續(xù)收集第二瓶.
如果木條復(fù)燃 氧氣密度比空氣大,可用向上排空氣法收集.
說明氧氣已經(jīng)集滿.
實(shí)驗(yàn)點(diǎn)撥：
1．原理拓展
催化劑的作用
在用雙氧水制取氧氣的反應(yīng)中要用到二氧化錳作催化劑.催化劑是指那些在化學(xué)反應(yīng)中能改變其他物質(zhì)的反應(yīng)速率,而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后不變的物質(zhì).在這個(gè)反應(yīng)中二氧化錳就是雙氧水分解的催化劑.
兩種制取氧氣方法的比較
用高錳酸鉀和雙氧水制取氧氣各有特點(diǎn).高錳酸鉀是固體,相對(duì)容易保存；雙氧水是液體,易分解,不宜久置.但是用高錳酸鉀需要加熱,而雙氧水在二氧化錳催化作用下,分解非常迅速,不需加熱.
2．成功關(guān)鍵
加熱高錳酸鉀的方法
高錳酸鉀不要緊緊地堆放在試管底部,要平鋪在試管中；開始加熱時(shí)要先預(yù)熱試管,使試管底部均勻受熱,然后將燈焰放在靠試管口一端有藥品的地方加熱,并隨著反應(yīng)的進(jìn)行和需氧氣量的多少,將燈焰向試管底的方向移動(dòng).這樣做的目的是既可防止固體混合物隨氣流沖向試管口,又便于控制氧氣放出的速率和數(shù)量.
雙氧水的濃度
市售的雙氧水一般有兩種濃度,一種是30%左右的濃溶液,一種是3%的稀溶液.制取氧氣比較適宜的濃度在10%左右.太稀反應(yīng)慢,收集時(shí)間較久.雙氧水太濃反應(yīng)過于劇烈,放熱多,會(huì)造成收集的氧氣中水蒸氣過多.
3．注意事項(xiàng)
（1）高錳酸鉀制取氧氣
實(shí)驗(yàn)裝置順序要先下后上,從左至右裝配儀器.并注意鐵夾要夾在試管的中上部（離管口的1/4）左右處,試管管口要略向下傾斜.
（2）理和裝入固體試劑?
加入高錳酸鉀,并使之傾斜地鋪在管底,不要讓它堆積在底部.
（3）為什么要稍向下傾?
因加熱時(shí)藥品里所含的濕氣變成水蒸氣,到管口處冷凝成水滴而倒流,致使試管炸裂.
（4）為什么氣泡剛冒出時(shí)不宜立即收集氣體?
開始加熱時(shí)排出的主要是空氣,當(dāng)氣泡連續(xù)地并比較均勻地放出時(shí),才是氧氣,這時(shí)才能進(jìn)行收集.
（5）為什么用排水法收集氣體,在停止制氧時(shí),應(yīng)先把導(dǎo)管從水里拿出來,然后移去酒精燈?
如果先移去酒精燈,試管內(nèi)溫度降低,氣壓減小,水就沿導(dǎo)管被吸到熱的試管里,有使試管破裂的可能.
（6）為什么試管內(nèi)的導(dǎo)管不宜過長?
伸入試管內(nèi)的導(dǎo)管不宜過長,以免氣體難于排出.
（7）用向上排空氣法收集氧氣時(shí)怎樣驗(yàn)證氧氣已經(jīng)集滿?
用帶有火星的木條去試驗(yàn)氧氣,是鑒定氧氣的一種常用方法.將帶火星的木條放在集氣瓶口,如果木條復(fù)燃,說明氧氣已經(jīng)集滿.
（8）怎樣驗(yàn)證制得的氣體是氧氣?
將帶火星的木條伸入集氣瓶中,如果木條復(fù)燃,說明該氣體是氧氣.
實(shí)驗(yàn)拓展：
用雙氧水制取氧氣時(shí),雙氧水的添加可有不同的方法.
如果在實(shí)驗(yàn)室中想制得少量的氧氣,也可以使用圖的裝置,往試管中注入15%的過氧化氫水溶液,在投入少量二氧化錳后,立即塞緊塞子,氧氣沿導(dǎo)管排出.例如,用15 mL過氧化氫水溶液,加0.1 g二氧化錳,大約半分鐘可得氧氣0.7 L.比較適合學(xué)生自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)裝置見圖A.
A裝置只能一次性或間斷性地收集氧氣,不能連續(xù)收集.為了能達(dá)到連續(xù)收集的目的,可以將大試管改成錐形瓶,單孔塞改成雙孔塞,并使用長頸漏斗.實(shí)驗(yàn)裝置見圖B.
B裝置雖然可以隨時(shí)添加雙氧水,但是對(duì)反應(yīng)速率的控制不是太好,特別是雙氧水濃度偏高時(shí)易發(fā)生溶液從長頸漏斗中沖出.同時(shí)也不能停止反應(yīng).將長頸漏斗改成分液漏斗,是較為理想的制取裝置.
裝置中分液漏斗的作用有：
（1）控制滴加液體的總量,獲得所需氣體的總量,能最大限度的節(jié)約藥品；
（2）控制滴加液體速率,從而實(shí)現(xiàn)控制反應(yīng)速率；
(3)可控制反應(yīng)隨時(shí)開始,隨時(shí)停止.
生活中的實(shí)驗(yàn)：
用消毒雙氧水和紅磚粉末等物質(zhì)作為原料,針筒、塑料小瓶、橡膠管、水盆水杯等作為儀器可以制取少量的氧氣.
提示：針筒可以實(shí)現(xiàn)部分分液漏斗的功能,可以控制滴加液體.紅磚粉末可以代替二氧化錳作催化劑.
實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)導(dǎo)航：
例題1：用高錳酸鉀加熱制氧氣,實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)試管破裂,有以下原因與之不相關(guān)的是（）
①試管外壁有水沒擦干②加熱時(shí)試管底部觸及燈芯④高錳酸鉀的量太多⑤加熱過程中不時(shí)地移動(dòng)酒精燈⑥直接對(duì)準(zhǔn)藥品部分加熱
A. ②④⑦ B. ③④⑤ C. ③⑤⑦D. ①②⑥⑦
例題點(diǎn)評(píng)：本題考察對(duì)實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的注意事項(xiàng)的理解和掌握.
解題指導(dǎo)：①試管外壁有水沒擦干⑥直接對(duì)準(zhǔn)藥品部分加熱,這些情況都可能造成試管受熱不均勻而炸裂；②加熱時(shí)試管底部觸及燈芯,燈芯溫度較低試管會(huì)因驟冷而炸裂；⑦停止加熱后即將試管直立起來,等冷卻后洗滌,雖然等冷卻后洗滌不錯(cuò),但是停止加熱后即將試管直立起來可能造成管口的冷凝水流到試管底部而使試管炸裂.③試管口沒放棉花可能造成的后果是固體粉末進(jìn)入導(dǎo)管.⑤加熱過程中不時(shí)地移動(dòng)酒精燈④高錳酸鉀的量太多都不會(huì)造成試管炸裂.因此選B
答案：B
例題2：下列哪一種氣體可以即可以用向上排空氣法收集,又可以用排水法收集（）
A密度大于空氣且易溶于水B密度大于空氣且難溶于水
C密度小于空氣且易溶于水D密度小于空氣且難溶于水
例題點(diǎn)評(píng)：本題重在考察氣體收集方法與氣體性質(zhì)間的關(guān)系.
解題指導(dǎo)：能用向上排空氣法收集的氣體密度應(yīng)大于空氣,而能用排水法收集的氣體應(yīng)難溶于水.綜合兩種情況,答案為B.
答案：B
例題3：醫(yī)院給病人輸氧時(shí)用到類似下圖所示的裝置.關(guān)于該裝置,下列說法不正確的是（）
A．使用該裝置用來觀測是否有氧氣輸出
B．使用該裝置用來觀測氧氣的輸出速率
C．a(chǎn)導(dǎo)管連接供給氧氣的鋼瓶
D．a(chǎn)導(dǎo)管連接病人吸氧氣的塑料管
例題點(diǎn)評(píng)：本題考察日常生活經(jīng)驗(yàn),排水集氣法的擴(kuò)展應(yīng)用.
解題指導(dǎo)：氧氣很重要的用途之一就是供給呼吸.醫(yī)院給病人輸氧時(shí)利用圖中液體中是否有氣泡及氣泡的大小可以觀測,是否有氧氣輸出及輸出氧氣的速度,所以A、B選項(xiàng)是正確的.使用時(shí)需將氧氣通入水中以觀測氣泡,所以應(yīng)從a端通入氧氣,b端連接病人的吸氧管,若反之,則液體會(huì)從a端被壓出,不可以供病人呼吸,所以C選項(xiàng)正確,D選項(xiàng)不正確.
答案：D
舉一反三：
右圖是一瓶用排水法收集好的無色氣體.請(qǐng)你判斷與這種氣體相關(guān)的性質(zhì) .
解題指導(dǎo)：題目十分簡潔,但是信息給予得十分充分.首先該氣體是無色的,而且能用排水法收集,說明氣體應(yīng)該是難溶于水的并且不會(huì)與水發(fā)生反應(yīng).集滿后的集氣瓶正放,說明氣體的密度比空氣大.綜合起來就可以得到該氣體的三條物理性質(zhì),一條化學(xué)性質(zhì).
答案：該氣體是無色氣體,密度比空氣大,難溶于水且不與水反應(yīng).
例題4：某同學(xué)利用雙氧水制取氧氣,按圖裝配好儀器后加入藥品反應(yīng),并收集到一瓶氣體.他用帶火星的木條檢驗(yàn),發(fā)現(xiàn)木條沒有復(fù)燃.請(qǐng)你來想想,可能是那些原因造成的?
例題點(diǎn)評(píng)：本題是開放題,考察學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)室制氧氣的各個(gè)環(huán)節(jié)的了解,是否能對(duì)實(shí)際操作中出現(xiàn)的問題作出分析、歸納與整理.
解題指導(dǎo)：木條沒有復(fù)燃的原因其實(shí)比較簡單,主要應(yīng)為氧氣濃度低或沒有氧氣.從這個(gè)角度來看,一種可能就是氣密性不好而收集不到氧氣.另外,由于使用雙氧水制取氧氣,并用向上排空氣法收集氧氣,如果反應(yīng)過于劇烈會(huì)造成大量水蒸氣溢出,從而致使集氣瓶中的氧氣不能使木條復(fù)燃.還有像藥品濃度太低或失效等可能造成結(jié)果是收集不到氧氣,不適合作為答案.
答案：可能的原因有
（1）裝置氣密性不好
（2）雙氧水濃度太大
（3）滴入雙氧水速度太快
（4）一次性注入雙氧水太多
其它合理答案亦可
例五：在軍事術(shù)語上把在海里的連續(xù)航行叫“長行”.為保證長時(shí)間潛行,在潛艇里要配備氧氣的化學(xué)再生裝置.制氧氣的方法有以下幾種：①加熱高錳酸鉀；②電解水；③在常溫下使過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng),生成碳酸鈉和氧氣；④加熱氧化汞,生成汞和氧氣.
（1）其中最適宜在潛艇里制氧氣的方法是哪一種?
（2）與其他幾種方法相比,該方法有哪些優(yōu)點(diǎn)?
例題點(diǎn)評(píng)：本題考察學(xué)生對(duì)氧氣制取條件的理解和實(shí)際運(yùn)用的能力,了解現(xiàn)實(shí)活動(dòng)中各種因素對(duì)制取的限制和影響.
解題指導(dǎo)：加熱高錳酸鉀、電解水、加熱氧化汞,生成汞和氧氣都需要額外的能源供給,而且生成物還需另外處理,特別是加熱氧化汞,產(chǎn)率低,生成物汞有毒.在常溫下使過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng),生成碳酸鈉和氧氣的方法比較好,首先反應(yīng)常溫時(shí)就能發(fā)生,不需額外提供能源,其次是參加反應(yīng)物之一是二氧化碳,這樣有利于消耗潛艇內(nèi)人員呼吸作用生成的二氧化碳.
答案：（1）最適宜在潛艇里制氧氣的方法是在常溫下使過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng),生成碳酸鈉和氧氣
(2) 優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)常溫時(shí)就能發(fā)生,不需額外提供能源；反應(yīng)物之一是二氧化碳,有利于消耗潛艇內(nèi)人員呼吸作用生成的二氧化碳.