氧气的制备与性质

氧气的制备与性质 一、 实验原理: 1. 氯酸钾法: 2KClO=2KCl+3O?(MnO、?) 322 由于市售的MnO中常混有有机物和炭屑等杂质，若与KClO相混合后加热，会23看到试管里出现闪光，发生危险。为确保安全，可先将MnO放在铁盘或蒸发皿2中加强热至暗红，使可燃物在空气中燃尽。 颗粒状KClO晶体可放在研钵中用杵慢慢压碎，切不可研磨，更不能把它与MnO32混合研磨，以免引起爆炸。压细后，可将两者放在洁净的瓷蒸发皿中，用玻璃棒轻轻搅和，混合均匀后，装入硬质试管中。 综上，为了安全起见，该实验过程老师演示完成。 2. 高锰酸钾法: 2KMnO=KMnO+MnO+O?(?) 42422 用KMnO分解制O的优点是不用催化剂，加热分解的温度要比KClO法低，423操作方便、安全，适于学生分组实验。但由于KMnO中的氧不能全部放出，故4 反应物的利用率较低。因此，该方法在实验中只作为验证性实验。 另外，KMnO在加热时，颗粒容易迸裂而从导气管冲进水槽，或致导气管阻塞。4 防止的就是在试管口放一团脱脂棉即可。 3. 过氧化氢法: 2HO=2HO+O?(MnO) 22222 HO制O不用加热，常温下即可反应，另外，反应后的产物除了O外，其余2222都是HO，不污染环境，值得提倡。此外，本次实验主要以此法制备O 2。2 4.氧气的性质: )物理性质:在通常状况下，O为无色无味的气体。 在状况下，O的(122密度(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)。 (2)化学性质:比较活泼，它不仅可以助燃，而且在点燃或高温条件下可以和大多数金属、非金属发生反应，放出大量热。 二、实验操作过程与实验现象 1.O的制取与收集 2 (1)KMnO加热分解法 4 制取装置及氧气的收集操作如下: 步骤: a、 组,现组装好仪器; b、 查,检查装置的气密性; c、 装,装药品;取3g KMnO入硬质试管中，管口放好脱脂棉后，塞紧单孔4 塞。否则，药品会随产生的气流喷向试管口。 d、 定,把试管固定到铁架台上; e、 点,点燃酒精灯加热(先预热); f、 收,收集气体(可用排水法和向上排空气法，此处用排水法); g、 离,把导管从水槽中取出; h、 熄,熄灭酒精灯。 现象: 加热高锰酸钾时，试管内有高锰酸钾升华形成的紫色蒸气，固体物颜色变深，呈黑色(二氧化锰和锰酸钾)，水槽中的导管口有气泡冒出。 收集: 导气管开始有气泡冒出，待气泡快速、均匀冒出时，即表示管中空气排尽，这时将导气管伸进集气瓶集气。当集气瓶口冒出第一个气泡时，表示已集满O，2这时用毛玻璃片盖住瓶口，移出水面。 气体收集完后，开始做验证性实验。 (2)HO分解法 22 制取装置如下: 图HO分解制取氧气装置 22 步骤: a、 按图组装好仪器; b、 检查气密性; c、 装好药品。 在锥形瓶中装入0.5,1.5g(本次采用0.5g) MnO，用带有分液漏斗的塞子塞2 住烧瓶，分液漏斗中装入HO，其质量分数以10%,15%为宜(与水的体积比:1?2 1,1?4本次采用1:3)。溶液中HO过少，反应太慢，过多则因反应剧烈而引22 起爆炸事故。30%的HO20mL，完全分解后可收集到O约2000mL。 22 2由于HO易分解，稀释时应当用蒸馏水，并在用前稀释。 22 现象: 有大量的气泡产生。 收集:与(1)相同。 至少收集四瓶O，做接下来的O性质实验。注意其中一瓶中瓶底要留少许水。 22 2、O的性质 2 (1)硫在O中的燃烧 2 操作:取一洁净的燃烧匙，放入少量硫磺粉，酒精灯上加热至燃烧，发出微弱的淡蓝色火焰。然后将燃着的硫匙由上往下缓缓伸进集有O的集气瓶中。 2现象:火焰的颜色呈现为明亮的蓝紫色，并伴有刺激性气味的SO气体生成。为2避免污染空气，将燃烧匙取出后及时淬入盛有冷水的大烧杯中。 反应:S+ O=SO ,2 (2)碳在O中的燃烧 , 操作:用坩埚钳或镊子夹取一小段木炭，在酒精灯上烧至红热，再缓慢伸进盛满O的集气瓶中。 2 现象:木炭燃烧得更剧烈，并发出白光。给此集气瓶中倒入少量澄清石灰水， 振荡，石灰水变混浊。 反应:C+ O =CO 22 (3)铁在O中的燃烧 2 操作:准备一条细铁丝(粗细以石棉网上的铁丝为度或比它更细)，砂纸擦亮后弯成螺旋状，其端部缚一根火柴，点燃火柴，烧至火焰将尽时，伸入铺有一层细河砂的集气瓶中。。 现象:铁丝在O中燃烧，火星四射，并生成黑色的熔融物 2 反应:3Fe+ 2OFeO 2=34 (4)蜡烛在O中的燃烧 2 操作:用小刀截取长约1cm长蜡烛一段，放入燃烧匙，点燃后伸入集气瓶中。蜡烛的火焰更加亮白，集气瓶中注入少量石灰水，振荡后变混浊。 现象:蜡烛的火焰更加亮白，集气瓶中注入少量石灰水，振荡后变混浊。 三、实验应注意的事项 1.KClO、MnO和KMnO若含有可燃物，在高温加热时会出现事故。因此在使用324 前要进行检查。其方法是:取少量药品放入洁净试管中加热，如果发现有火星出现，这种药品是不纯净的，不可使用。若要使用，必须先做处理。KClO可3通过重结晶办法提纯，MnO可灼烧。 2 2.学生实验若使用KClO，一定要注意避免学生误将红磷当MnO，否则会酿成32强烈的爆炸事故。 3.HO在pH=4时最稳定。炭粉及尘埃都能使HO分解，在碱性溶液中分解最快。2222 为防止HO分解，保存时可加入少量磷酸作为稳定剂，并贮存在不透明的塑料22 瓶中。使用时可加入少量碱。30%的HO对皮肤有强烈的腐蚀作用，操作时应22 戴上防护手套。 4.做O性质实验时，燃烧物一定要放置于集气瓶中央，切勿靠近瓶壁，以防集2 气瓶炸裂。 5、高锰酸钾法制氧气时，试管口要略向下倾斜，防止倒流。 6、另外，在做铁丝燃烧实验时，集气瓶底一定要铺细砂而不能用水代替。因熔铁落入水中后，导热不良，高温的融熔物质会使集气瓶破裂。 四、参考文献 1、实验四 氧气的制取和性质[J]. 中学生理科月刊, 2001,(S1) . 2、 马玉山. 《氧气的制取和性质》实验中的注意事项[J]. 青海师专学报, 1999,(S1) . 3、曹志兵. 对新教材中“氧气制备实验”的教学思考[J]. 化学教学, 2008,(11) 4、 韩玉成,马元栋. MnO_2和KClO_3制备氧气实验装置的改进[J]. 新课程(中学版), 2009,(08) . 5、 孙玉德,马胜利. 氧气的性质探究性教学实践[J]. 教学仪器与实验, 2004,(04) . 6、 许纪芬. 氧气的性质实验改进[J]. 化学教学, 2009,(09) . 7、 陈彦玲, 蔡艳, 白秀丽, 周妍妍. 高锰酸钾制备方法的比较研究[J]. 长春师范学院学报(自然科学版), 2008,(06)