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实验室制取氧气

发布时间:2013-09-26 17:03:08  

一、氧气的工业制法 (物理变化)
降温
(-196℃) 液态氮气

空气

加压

液态空气
液态氧气 (-183℃)

利用沸点不同 液态氮气先蒸发了,剩下 的主要是液态氧气了,再 蒸发 把它贮存起来
工业上生产大量氧气是

分离液态空气法

二、氧气的实验室制法
原理
文字表达式 加热 高锰酸钾 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气

过氧化氢

二氧化锰

水 + 氧气

二氧化锰 氯酸钾 氯化钾 + 氧气 加热

收集装置: (不易溶与水)

向下排空气法
(密度比空气小)

向上排空气法 排水法
(密度比空气大)

选择收集装 置的依据:

(1)生成气体的溶解性 (2)生成气体的密度

A

B

C

D

E

(4)收集方法
? ?

排水法 √ 气体不溶于水 向上排空气法 √ 气体的密度比空气大
向下排空气法 气体的密度比空气小

?
?

? ?

1、加热高锰酸钾制氧气

棉花

铁架台 试管 A__________B_________ 酒精灯 导管 C__________D_________

集气瓶 水槽 E___________F_________

气体收集装置

气体发生装置

【思考】实验装置中,哪部 分是气体的发生装置,哪部 分是气体的收集装置?

收集装置的选择依据: 气体的溶解性,气体的密度
适用范围:难溶于水且不与水

发生反应的气体
排水法 排水法优点: 1、收集的气体较纯(但不干燥) 2、便于观察气体是否已收集满 适用范围: 密 度比空气大, 不与空气反应, 气体无毒 向上排空气法

适用于:

密度比空气小,
不与空气中任何成 分反应,气体无毒 向下排空气法

排空气法优点:操作简便(气体干燥但不纯净)

操作步骤
第一步

检查装置的气密性
? 方法:把导管一端浸入水里,用手紧握试

管,导管口有气泡冒出。松开手,导管

中形成一段稳定的水柱(液柱),
则装置气密性良好(不漏气)。

第二步
?

将药品装入试管,用带导管的橡胶塞塞紧试管 (先固后液)

?

药品要平铺在试管底部,均匀受热,还可增大受热 面积。

第三步

?

将试管固

定在铁架台上

【仪器组装原则】从下到上,从左到右

注意事项
?

①试管口要略向下倾斜,防止药品中的水分 受热后变成水蒸气,再冷凝成水珠倒流回热 的试管底部,使试管炸裂。 ②试管内导管稍微露出橡皮塞即可,便于 气体排出。

?

③用高锰酸钾制氧气时,试管口处应放一 团棉花,防止加热时高锰酸钾粉末随着氧气 流进入导管,使水变红。 ? ④铁夹要夹在离试管口1/3处。
?

第四步
?点燃酒精灯(先预热)
?

⑤要用酒精灯的外焰对准药品部位加热; 加热时先要将酒精灯在试管下方来回移动, 让试管均匀受热,然后对准药品部位加热

第五步
?

用排水法收集氧气

注意:⑥

用排水法集气时,集气瓶充满水后 倒放入水槽中(瓶口要在水面下),导管 伸到瓶口处即可; ? 用向上排空气法集气时,集气瓶正放,导管 口要接近集气瓶底部(便于排出空气)
?

?

注意:⑦用排水法集气时,应注意当气泡

从导管口连续、均匀地放出时 再收集,否则收集的气体中混有空气,不
纯。当集气瓶口有气泡冒出时,证明已满。

第六步
?

收集完毕,将导管撤离水槽

?

⑧停止反应时,应先把导管移出水面, 再熄灭酒精灯(如先熄灭酒精灯,水槽 内的水会倒流进试管,使试管炸裂)!

第七步

? 熄灭酒精灯

5、操作步骤
? ? ? ? ? ? ?

查 装 定 点 收 离 熄

?

检查装置的气密性 将药品装入试管,用带导管的橡胶塞塞紧试管 将试管固定在铁架台上 点燃酒精灯,先将试管均匀受热后对准试管中 的药品部位加热 用排水法收集氧气 收集完毕,将导管撤离水槽 熄灭酒精灯

操作步骤:查 装 定 点 收 离 熄 谐音记忆:茶 庄 定 点 收 利 息

实验室制取氧气大致可分为下列步骤: ①点燃酒精灯,加热试管. ②检查装置的气密性. ③将高锰酸钾装入试管,塞入一小团棉花, 用带导管的橡皮塞塞紧试管,并把试管固 定在铁架台上. ④用排水法收集氧气.⑤熄灭酒精灯. ⑥将导管从水槽中取出.正确的操作顺序为

②③①④⑥⑤ ___________________.

检验与验满
说明瓶内装的是氧气

检验:将带火星的木条伸入瓶内,如木条复燃, 验满:带火星的木条放在瓶口,如木条复燃,
说明瓶内氧气已满。 用向上排空气法收集时,将带火星的木条放在 瓶口,如果木条复燃,说明该瓶内的氧气已满。 用排水法收集时,当气泡从瓶口冒出时,说明 该瓶内的氧气已满

加热高锰酸钾制氧气注意点: 实验前要检查装置气密性,加热前先预热。 试管口要略向下倾斜(防止冷凝水倒流回 热的试管底部,使试管炸裂);要在试管 口加一团棉花,防止高锰酸钾粉末进入导 管使水变红以及堵塞导管。 试管中的导管只要稍微露出橡皮塞,便于 气体的排出;用排水法收集气体时,导管 应放在集气瓶口处;用排空气法收集时, 导管必须伸到接近集气瓶底部,便于排出 集气瓶内的空气。

用排水法收集气体时要等气泡连续均匀 放出时再收集,这时出来的主要是空气, 会导致收集的气体不纯;当瓶口有大量 气泡冒出时,气体已满

实验结束后,要先撤离导管再熄灭酒精 灯,不然会导致水槽中的水倒流回试管, 使试管炸裂

实验室制取氧气时,装药品的大试管口应 (A)朝下 (B)朝上 C (C)略向下倾斜 (D)略向上倾斜 实验室采用排水法收集氧气时

,需将导气 管伸入盛满水的集气瓶,这个操作应在 (A)加热固体药品前 D (B)与加热固体药品同时 (C)开始有气泡放出时 (D)气泡连续并均匀放出时

指出下图“用高锰酸钾制氧气”中存在的 错误

(1)试管口不应向上倾斜。 (2)伸入试管中的导气管过 长。 (3)没在试管口塞一小团棉 花。

易出错的地方
试管内的导管 稍微露出橡皮 塞即可,(便 于气体的排出)

试管口要略向下倾斜(防止 冷凝水倒流回热的试管底部, 使试管炸裂)

试管口要 放一团棉 花 要用酒精灯火 焰的外焰对准 药品部位加热

铁夹应夹在离 试管口约1/3处

导管只要稍微 伸入集气瓶口 即可(排水法)

收集满氧气的集气瓶为什么要正立 放在桌面上?
答:因为氧气的密度比空气的密度大,倒放
会使氧气从瓶口与玻璃片的缝隙中逸散。

O2

O2

高锰酸钾

加热

锰酸钾 +二氧化锰 +氧气

(暗紫色固体) (绿色固体)(黑色粉末) KMnO4 K2MnO4 MnO2 O2

2、分解过氧化氢溶液制取氧气
实验探究
(1)在试管中加入 5 mL 5%的过氧化氢溶液,把带 火星的木条伸入试管,木条 不 复燃。 (2)在另一支试管中加入5 mL 5%的过氧化氢溶液, 并加入少量二氧化锰,把带火星的木条伸入试管,现 象是 迅速产生气泡,木条复燃 。 (3)在上支试管不再产生气泡时,再加入过氧化氢溶 液,现象是 又产生气泡,木条复燃 。

【思考1】在第2个实验中,是不是过氧化氢 与二氧化锰反应生成了氧气呢?

过氧化氢+二氧化锰→氧气+?
【思考2】二氧化锰好象永远也用不完,二氧化 锰在这个反应中到底扮演了一个什么角色呢?

实验分析
实验编号

现象

原因

1 2 3

结论

常温下过氧化氢溶 木条不复燃 液产生的氧气很少 迅速产生气泡、 过氧化氢溶液产生 木条复燃 较多氧气 二氧化锰对过氧化氢 又产生气泡、 溶液的分解有催化作 木条复燃 用,化学性质没变化 二氧化锰是过氧化氢溶液的分解有 催化作用,是催化剂

催化剂
在化学反应中能改变其他物质的化学反应 速率,而本身的质量和化学性质在反应前 后都没有发生变化的物质叫催化剂(又叫 触媒)。

“一变”:改变其他 物质的化学反应速率

(改变≠加快) 催化作用:催化剂在化学反应中起的作用

“二不变”:本身的 质量和化学性质都没 有改变

①能改变其它物质的反应速率,这里的“改变”包括 加快和减慢两种含义(一般指加快) 。 ②催化剂的化学性质在化学反应前后没有改变,但 是物理性质可能改变。

对于某些指定的化学反应,没有催化剂并不意味着 该反应不能进行,只是速率不一样而已。
③催化剂并不具

有通用性,如二氧化锰在过氧化氢 分解制取氧气时,能够起催化作用,是催化剂,但 对于其他反应就不一定了。 ④同一化学反应可有多种催化剂。如双氧水分解制取 氧气时,既可用二氧化锰做催化剂,也可用硫酸铜 溶液做催化剂。

反应原理
过氧化氢
H2O2
二氧化锰

水+氧气 O2

H2O

此反应中,二氧化锰既不是反应物也不是 生成物,是一种催化剂,是反应条件, 所以二氧化锰写在箭头的上方。

练习:下列有关催化剂的叙述正确的 是( C )
A、在化学反应里能加快其他物质的化学反 应速率,而本身的质量和性质在反应前后没 有改变的物质。 ? B、二氧化锰是催化剂。 ? C、在化学反应里能改变其他物质的化学反 应速率,而本身的质量和化学性质在化学反 应前后都没有改变的物质。 ? D、要使过氧化氢溶液分解出氧气,必须要 加入二氧化锰,否则就不能发生反应。
?

催化剂在化学反应中所起的作用是 (A)加快化学反应速率 (B)使生成物质量增加 (C)改变化学反应速率 (D)减慢化学反应速率



3、加热氯酸钾和二氧化锰的混 合物
用排水法收 集一瓶气体 并用带火星 木条检验

反应原理
文字表达式
二氧化锰 氯酸钾 氯化钾 + 氧气 加热
(白色固体)

归纳氧气的实验室制法
过氧化氢 二氧化锰 水 + 氧气
氯酸钾
二氧化锰 加热

氯化钾+氧气

高锰酸钾

加热

锰酸钾+二氧化锰+氧气







分解反应

化合反应 概 念
特 征 实 例 共 性
两种或两种以上的物质 反应生成另一种物质的 反应

分解反应
由一种物质生成两种或两 种以上其他物质的反应

多变一 A+B+C →ABC 一变多 ABC→A+B+C
S + O2 点燃 SO2 H 2O2 MnO2 H 2O + O2

都是化学变化

实验室制取气体装置的确定
反应物的状态 固态或液态
气体发生装置

反应条件 (是否需加热、催化剂等)

排空气法
气体收集装置

密度比空气大:向上排气法 密度比空气小:向下排气法

排水法 (不易溶于水、不与水反应)

已知氨气是一种无色有刺激性气味的气体,密度小于 空气,极易溶于水。实验室常用碱石灰和硫酸铵两种 固体混合加热的方法制取氨气。根据所学的知识判断, 实验室制取氨气时发生装置应选择( )装置, A 收集装置应选择( )装置。 C
B

A

E D C

1.试管口应略低于试管底(试管 口略向下倾斜) 防止水倒流入试管底部而使试管 破裂

2、冒出气泡后,能否马上收集氧气?

不行,可能还是空气
3、收集满氧气后,要先移导管,还是先熄灭酒精灯? 如果先熄灭酒精灯,试管内压强减小,水槽中的水会 倒吸入试管,使试管破裂。

4.铁夹夹在离试管口约1/3至1/4处

实验室常用下列

装置研究气体的制取和性质,根据所 学知识回答下列问题。
b

a

一氧化氮气体难溶于水,密度略小于空气,在空气中 容易发生下列反应:一氧化氮+氧气→二氧化氮,则 收集一氧化氮气体时只能用的装置是(填序号)______

1、下列反应属于分解反应的是
A. 硫 + 氧气 点燃

D

二氧化硫

点燃 二氧化碳 + 水 B.石蜡 + 氧气 点燃 C. 铁 + 氧气 四氧化三铁 加热 汞 + 氧气 D. 氧化汞
2、下列物质中,属于纯净物的是 A.矿泉水 B.空气 C.氯酸钾

C
D.氯化铜溶液

3、工业上制取大量氧气的方法是 (A)加热氯酸钾 (B)加热高锰酸钾 (C)分离液态空气 (D)加热二氧化锰 4、在化学反应中,催化剂 A.质量减少 B.在化学反应后化学性质发生了变化 C.质量增加 D.能改变化学反应的速率



D

5、某无毒气体的密度约是空气密度 的5/9,且极难溶于水,那么收集该 气体的方法是 ①向上排空气法 ② 向下排空气法 ③排水法 C A.①② B.①③ C.②③ D.①②③

6、三份质量相等的氯酸钾固体。第一份中 加入少量二氧化锰,第二份中加入少量高 锰酸钾,第三份不加任何物质。给它们分 别加热完全分解,放出氧气的量: B A、第一份最多 B、第二份最多 C、第三份最多 D、一样多

7、某同学设计了4种制氧气的方案:①用氯 酸钾和二氧化锰共热;②使高锰酸钾受热; ③用高锰酸钾和氯酸钾共热;④使二氧化 锰受热.判断这四种方法: C A.全正确 B. 全不正确 C. ①②③正确 D.只有①②正确
8、实验室用氯酸钾和二氧化锰混合加热制氧 气,反应前后二氧化锰在固体混合物中质量分 数是: B A、由大到小 B、由小到大 C、不变 D、无法判断

下图是实验室用高锰酸钾制取和收集氧气 的装置图,指出其中的五处错误










过氧化氢制氧气和氯 酸钾制氧气的发生装 置能否相同?

固固加热型
反应物都是固体, 反应需要加热

固液不加热型
反应物是固体和 液体的混合物, 反应不需要加热

固液不加热型

使用长颈漏斗时,长颈漏斗的末端必须插 入液体中,防止生成的气体从长颈漏斗口 逸出,所以必须液封。

气体收集装置

排水法

向上排空气法

向下排空气法 密度比空气小 的气体

不易溶于水或难 密度比空气大 溶于水的气体 的气体

实验步骤是:
(1)连接装置,检查装置气密性。
连接装置(从左到右,自下而上)
检查气密性的方法:先将导 管一端伸入水中,然后用手 紧握试管,观察导管口有没 有气泡冒出或冷却后导管内 能否形成一段水柱。

实验步骤:
(1)连接装置,检查装置气密性。 (2)装药品,固定装置 (3)加热 (4)收集气体 (5)先把导管

移出水面, 后熄灭酒精灯。

如何检验收集到的是氧气? 将一支带火星的木条伸进集气瓶内,若 木条复燃,证明是氧气。 用向上排空气法收集氧气,如何验满? 将一支带火星的木条伸到集气瓶口, 若木条复燃,证明已集满。

探究:加热氯酸钾(KClO3)和二氧化锰 (MnO2)制取氧气

编号

现象

原因

导管口有气泡冒出, 氯酸钾分解产生氧气; (1) 并较快收集到一瓶气体 氧气不易溶于水 (2) 带火星的木条复燃

氧气支持燃烧

1、药品平铺在试管底部
(使药品受热均匀)

2、铁夹夹在离试管口1/3处 3、导管伸入试管不能太长

原因:不利于气体的排出

4、试管口略向下倾斜

原因:防止冷凝水倒流至试管 底部,炸裂试管
5、用酒精灯的外焰先均匀预热,再 集中在有药品的部位集中加热, 6、等有连续的气泡产生时再收集

原因:刚加热时产生的气泡中混 有空气,这时的气体不纯

7、实验完毕,先撤导管,后移酒精灯

原因:防止试管冷却后,水槽内 的水沿导管上升,进入试管,使 试管炸裂
8、收集满的氧气,应正放在桌面上, 并用毛玻璃片盖上

原因:氧气密度空气略大

探究:用高锰酸钾制氧气

为什么呢?
防止加热时高锰酸 钾粉末进入导管

文字表达式 加热 高锰酸钾 符号表达式 KMnO4 加热

锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气 K2MnO4 + MnO2 + O2

过氧化氢 氯酸钾 高锰酸钾

二氧化锰

水 + 氧气 氯化钾 + 氧气

二氧化锰 加热 加热

锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气

分解反应: 由一种反应物生成两种或两

种以上其他物质的反应。“一变多” A = B + C + 〃〃〃

工业方法制氧气

——分离液态空气方法
原理:利用液态空气的沸点不同, 属于物理变化。

随堂检测 1.工业上制取大量氧气的方法是 ( ) C (A)加热氯酸钾 (B)加热高锰酸钾 (C)分离液态空气 (D)加热二氧化锰 2.催化剂在化学反应中所起的作用是( ) (A)加快化学反应速率 C (B)使生成物质量增加 (C)改变化学反应速率 (D)减慢化学反应速率

3.实验室制取氧气时,装药品的大试管 C 口应 ( ) (A)朝下 (B)朝上 (C)略向下倾斜 (D)略向上倾斜 4.实验室采用排水法收集氧气时,需将 导气管伸入盛满水的集气瓶,这个操作应 在(D ) (A)加热固体药品前 (B)与加热固体药品同时 (C)开始有气泡放出时 (D)气泡连续并均匀放出时

5.某同学设计了4种制氧气的方案:①用氯酸钾和 二氧化锰共热;②使高锰酸钾受热; ③用高 锰酸钾和氯酸钾共热;④使二氧化锰受热.判断 这四种方法: C A.全正确 B. 全不正确 C. ①②③正确 D.只有①②正确 6.实验室用氯酸钾和二氧化锰混合

加热制氧气, 反应前后二氧化锰在固体混合物中质量分数是: A、由大到小 B、由小到大 B C、不变 D、无法判断

7.在高锰酸钾分解制氧气的反应中,二氧化锰是 ________物。在氯酸钾与二氧化锰混合加热制氧 气时,氯酸钾是________物,二氧化锰是_____, 若不 加二氧化锰,则氯酸钾分解反应将_____, 若将高锰酸钾加入氯酸钾,则反应______,这是 因为________________________。 8、三份质量相等的氯酸钾固体。第一份中加入 少量二氧化锰,第二份中加入少量高锰酸钾,第 三份不加任何物质。给它们分别加热完全分解, 放出氧气的 量: B A、第一份最多 B、第二份最多 C、第三份最多 D、一样多

9、下图是实验室用高锰酸钾制取和收集氧气 的装置图,指出其中的五处错误










10.医院给病人输氧时用到类似下图所示的装置。 关于该装置,下列说法不正确的是 A.b导管连接供给氧气的钢瓶 B.b导管连接病人吸氧气的塑料管 C.使用该装置来观测是否有氧气输出 D.使用该装置用来观测氧气输出的速率

B

b

a

11.实验室制取氧气大致可分为下列 步骤:①点燃酒精灯,加热试管.② 检查装置的气密性.③将高锰酸钾装 入试管,塞入一小团棉花,用带导 管的橡皮塞塞紧试管,并把试管固 定在铁架台上.④用排水法收集氧气. ⑤熄灭酒精灯.⑥将导管从水槽中取 出.正确的操作顺序为 ②③①④⑥⑤ ___________________.

制取氧气的途径有多种,如 ①水 通电 氢气+氧气 ② 氯酸钾 △ 氯化钾+氧气 ③ 氧化汞 △ 汞+氧气 ④ 过氧化钠+二氧化碳 碳酸钠+氧气等等.现在 潜水员想选择其中的一种作为潜水艇中氧气中的来源, 你认为应该选择哪一个?为什么?(至少要阐明三条 不同的理由)





试管 铁架台 A__________B_________ 酒精灯 导管 C__________D_________ 集气瓶 水槽 E___________F_________

2、下列反应属于分解反应的是( D
A. 硫 + 氧气 点燃 点燃 点燃 加热 二氧化硫



B.石蜡 + 氧气
C. 铁 + 氧气 D. 氧化汞

二氧化碳 + 水 四氧化三铁

汞 + 氧气

3、在化学反应中,催化剂( D ) A.质量减少 B.在化学反应后化学性质发生了变化

C.质量增加
D.能改变化学反应的速率


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