一、工業制氧氣
1.原料:空氣。
2.原理:利用液态氮的沸點比液态氧的沸點低的原理。先将空氣在低溫條件下加壓變為液态,再将液态空氣緩緩升溫至-196℃左右,氮氣首先達到沸點從液态空氣裡蒸發出來,剩下的主要就是液态氧了。
3.方法:分離液态空氣,其過程可以簡單地表示如下:
4.貯存:氧氣貯存在藍色鋼瓶中。
【注意】工業上以空氣為原料制取氧氣,原料來源廣泛,所制得的氧氣價格較低,量比較大。工業上在制取氧氣的過程中,沒有新物質生成,屬于物理變化。
二、實驗室制取氧氣
方法一:加熱高錳酸鉀制取氧氣
1、實驗藥品:高錳酸鉀(暗紫色固體)
2、實驗原理:高錳酸鉀受熱時,分解出氧氣,同時還有錳酸鉀和二氧化錳生成。
3、實驗裝置:
(1)發生裝置
(2)收集裝置:
所以加熱高錳酸鉀制氧氣的實驗裝置為:
5、實驗步驟——"查、裝、定、點、收、移、熄"
實驗步驟 |
操作方法及注意事項 |
①組裝儀器 |
從左到右,自下而上的順序 |
①檢查裝置氣密性 |
将導管一端浸入水中,用手緊握試管外壁,若水中導管口有氣泡冒出,松開手一會兒,導管口形成一段水柱,說明裝置不漏氣 |
②藥品裝入試管 |
按固體藥品的取用方法,将固體裝入試管,平鋪在試管底部。試管口部要塞一團棉花,防止加熱時,氧氣流把氯酸鉀粉末吹入導管,使導管堵塞 |
③将試管固定在鐵架台上 |
鐵夾夾在距離試管口的1/3處; 試管口略向下傾斜,防止冷凝水回流,使試管炸裂 |
④點燃酒精燈加熱 |
先預熱:先使酒精燈火焰在試管下方來回移動,讓試管均勻受熱,然後對準試管中藥品部位處加熱 |
⑤排水法收集氧氣 |
集氣瓶内裝滿水,不留氣泡,當導管口産生連續氣泡時才開始收集;當集氣瓶瓶口有大量氣泡冒出時停止收集,取出集氣瓶,用玻璃片磨砂面蓋蓋好毛玻璃片,正放在桌面上。 |
⑥收集完畢,移出導管 |
導管不離開水槽,不能熄滅酒精燈,防止水倒吸使試管炸裂。 |
⑦熄滅酒精燈 |
撤離導管後才能熄滅酒精燈,防止水槽中的水倒流入熱的試管,使試管炸裂。 |
⑧儀器的拆卸 |
按先右後左,先上後下的順序。 |
6、檢驗:将帶火星的木條伸入集氣瓶内,若木條複燃,證明該氣體是氧氣。
7、驗滿:用向上排空氣法收集到的氧氣,驗滿時,應将帶火星的木條放到集氣瓶口部,若木條複燃,證明氧氣已充滿集氣瓶。
方法二:加熱氯酸鉀和二氧化錳固體生成氧氣
1、實驗藥品:氯酸鉀(白色固體) 二氧化錳(黑色固體)
2、實驗原理(文字表達式):
3、實驗裝置:
實驗步驟:
①查:檢查裝置氣密性。
②裝:将氯酸鉀與二氧化錳裝入幹燥的試管,并用帶導管的橡皮塞塞緊試管。
③定:将試管固定在鐵架台上,注意試管口要略向下傾斜。
④點:點燃酒精燈,試管均勻受熱後,就使酒精燈固定在試管底部加熱。
⑤收:根據所選的收集裝置來确定氣體的收集方法。
(注意:當氣泡均勻連續冒出時,開始收集氣體。當集氣瓶口有大量氣泡溢出時,證明氣體已經收集滿。)
⑥移:把導管移出水槽。
⑦熄:熄滅酒精燈。
方法三:分解過氧化氫溶液制氧氣
1、實驗藥品:過氧化氫溶液是無色液體,二氧化錳是黑色粉末。
2、反應原理(文字表達式):
3、實驗裝置
4、實驗步驟
(1)在試管中加入5mL5%的過氧化氫溶液,把帶火星的木條伸入試管中,觀察木條是否複燃。
(2)向上述試管中加入少量二氧化錳,把帶火星木條伸入試管,觀察現象。
用過氧化氫和二氧化錳制氧氣時,如果采用了雙孔塞和長頸漏鬥,則要求長頸漏鬥的下端管口必須_在液面以下_,以防止生成氣體從長頸漏鬥的下端管口逸出。
3、實驗現象:第(1)步中帶火星木條不複燃;第(2)步中迅速産生大量氣泡,木條複燃
4、實驗結論:向過氧化氫溶液中加入二氧化錳後能迅速産生氧氣。
三、氧氣三種實驗室制法的比較(可以自己列一下,加深記憶,尤其是不同點)
過氧化氫制取氧氣 |
氯酸鉀制取氧氣 |
高錳酸鉀制取氧氣 | ||
發生裝置 | ||||
收集裝置 | ||||
反應原理 | ||||
試劑狀态 | ||||
反應條件 |
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