制取氧气.docx

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制取氧气

课题3制取氧气

通过本课题的学习你会有以下收获:

1、了解分解反应、催化剂、催化作用等基本概念。

2、掌握实验室用分解过氧化氢溶液、加热氯酸钾或高锰酸钾的方法制取氧气。

一、催化剂

1、实验探究

（1）在试管中加入5mL5%的过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入试管，你会发现木条没有明显变化，说明没有氧气放出。

（2）在上述溶液中加入少量的二氧化锰，再把带火星的木条伸进去，你会观察到放出大量的气泡，木条也复燃了，说明有氧气产生。

（3）待试管中没有气泡放出时，重新加入过氧化氢溶液，你会观察到又有大量的气泡产生，用带火星的木条伸进试管，木条复燃，说明有氧气产生。

（4））微微加热盛有过氧化氢的试管，发现有少量气泡冒出。

通过以上实验我们可以得出以下结论：

①常温下，单独的过氧化氢溶液不会放出氧气．

②过氧化氢溶液受热时会分解出氧气．

③在二氧化锰的情况下，过氧化氢溶液不用加热就能生成氧气，并且反应速度比加热分解还快．

④过氧化氢本身就可以分解出氧气，二氧化锰的加入只是加快了过氧化氢的分解速度．

那么二氧化锰本身有没有发生分解或者有没有和过氧化氢发生化学反应呢？

上述实验告诉了我们答案：

二氧化锰的质量在反应前后并没有减少，也没有增加，而且用过之后，洗干净了还可以再用，品质一点儿都没有改变．我们通常把这样的物质叫做催化剂，它们的特点是“一变两不变”．“一变”指的是催化剂可以改变化学反应的速率；“两不变”指的是它们的质量和化学性质不改变。

即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发生改变的物质叫做催化剂（又叫触媒）。

催化剂在化学反应里所起的作用通常被叫做催化作用。

硫酸铜溶液等对过氧化化氢的分解也具有催化作用。

2、奇妙的催化剂

催化剂在现代化学工业中占有极其重要的地位．目前，工业上常用的催化剂有数百种，通常使用的有金属型、金属氧化物型、酸碱型和金属络合物型四类催化剂。

另外，还有像酶一类的特殊的“微生物催化剂”。

使化学反应速率加快的催化剂，叫做正催化剂；使化学反应速率减慢的催化剂，叫做负催化剂。

例如：

化肥厂合成氨生产采用的铁催化剂，硫酸生产中采用的钒催化剂，都是用于加快化学反应速率的，因此，它们都是正催化剂。

食用油里加入0．01%～0．02%的没食子酸正丙酯，就可以有效地防止食用油的腐败，在此例中，没食子酸正丙酯是一种负催化剂。

催化剂只改变化学反应速率，而不能使不发生化学反应的物质相互起反应，也不能增加生成物的产量，另外，不同的催化剂只能各自改变特定类型的化学反应速率，并不能改变所有类型的化学反应速率。

二、氧气的实验室制取

1、药品：

采用分解过氧化氢溶液、加热分解氯酸钾或高锰酸钾的方法制取氧气。

2、原理：

过氧化氢（H2O2）

水（H2O）＋氧气（O2）

二氧化锰

加热

高锰酸钾（KMnO4）

锰酸钾（K2MnO4）＋二氧化锰（MnO2）+氧气（O2）

氯酸钾（KClO3）氯化钾（KCl）+氧气（O2）

3、收集方法：

排水法或向上排空气法收集，这是因为氧气不易溶解于水，氧气的密度略大于空气。

4、检验氧气是否收集满的方法：

（1）用排水法收集氧气，如果气泡从集气瓶口外部冒出，证明瓶内已集满了氧气。

（2）用向上排空气法收集氧气，将带火星的木条放在集气瓶口，如果木条重新燃烧，证明瓶内已集满了氧气。

5、操作步骤

（1）用过氧化氢制氧气（检、装、固、收）

1检：

连接仪器，检查装置的气密性。

2装：

试管中加入少量的二氧化锰，然后倒入适量的过氧化氢，塞上带导管的单孔胶塞。

3固：

将试管固定在铁架台上。

④收：

用排水法或向上排空气法收集氧气，收集满氧气后将集气瓶口盖好玻璃断，正放在实验台上。

（2）加热氯酸钾或高锰酸钾制氧气（检、装、固、热、收、灯）

①检：

连接仪器，检查装置的气密性。

②装：

将氯酸钾和二氧化锰按质量比3：

1均匀混合后放入大试管中，或将适量的高锰酸钾加入大试管中。

③固：

将大试管固定在铁架台上。

铁夹夹在试管的中上部，使试管口略向下倾斜。

④热：

用酒精灯给试管加热。

⑤收：

用排水法或向上排空气法收集氧气。

⑥灯：

实验完毕先将导管移出水面，后撤掉酒精灯，停止加热。

6、注意事项：

（1）检查装置气密性时，最好先将导管放入水中，再用手握住试管，防止管内的气体事先已排出，看不到气泡。

（2）装入高锰酸钾后，在管口塞少量棉花，可以防止加热时，高锰酸钾粉末随氧气流进入导管和沿导管进入水槽，堵塞导管或将水槽中的水染成红色。

（3）试管固定在铁架台上时，要注意试管口略向下倾斜，防止冷凝水倒流，炸裂试管；另外铁夹应夹在试管中上部，防止试管因受热不均匀而破裂。

（4）加热时要先给试管均匀加热，然后在药品的部位集中加热，防止试管局部受热而炸裂。

（5）刚开始有气泡的时候不能收集，因为现在排出的仅仅是原试管中的空气及少量的新产生的氧气。

要等到有大量的连续的气泡冒出时，才开始收集。

（6）收集完氧气后，要停止实验，应该先从水槽中拿出导管，再熄灭酒精灯。

否则会引起水槽中的水倒流到试管中，热的试管遇到冷的水会被炸裂。

（7）收集满氧气后将集气瓶口盖好玻璃断，正放在实验台上。

因为氧气比空气密度略大，防止氧气散逸。

三、分解反应：

是由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应叫分解反应。

用过氧化氢溶液、加热氯酸钾或高锰酸钾制取氧气的反应都是分解反应。

四、氧气的工业制取

工业制氧气的原理如下：

由于液氮的沸点比液氧低，蒸发液态空气时，氮气先分离出来，剩下的就是氧气．在整个过程中，只有物质状态的变化，因此工业制氧气是物理变化。

五、问题全解

1、化合反应和分解反应有什么区别和联系？

答：

化合反应是由两种或两种以上的物质生成另一种物质的反应．特点是生成物只有一种，可表示为：

A+BAB。

而分解反应是由一种物质生成两种或两种以上的物质的反应．它的特点是反应物只有一种，可表示为ABA+B。

2．简单仪器的装配需注意什么问题？

答：

装配仪器时，首先要研究仪器装置图，再选择合适的仪器，按图装配。

仪器连接的基本操作有：

（1）把玻璃管插入橡皮管：

玻璃管一端先蘸水润湿，再将它插入橡皮管，旋进1厘米左右即可．

（2）把带导管的塞子塞在容器口上：

容器拿在手中，不可放在桌子上，另一手拿塞子，旋进容器口．塞子要选择适当型号，一般以伸入瓶口2/3为宜。

安装仪器一般按从下到上，从左到右的顺序，以用高锰酸钾制氧气的实验为例，应先放好酒精灯，以酒精灯外焰的高度为准，调整铁架台上铁夹的高度，并固定好试管，试管口向右方，塞好带导管的单孔塞，将水槽放在右边以便于用右手进行收集气体的操作。

仪器装置应科学合理，重心尽可能放低以增强其稳定性，操作方便。

3、下图是制取气体的两种实验装置，请问用过氧化氢制取氧气和用氯酸钾、高锰酸钾制氧气用下列哪类装置？

用过氧化氢制氧气可用右面的装置，用氯酸钾或高锰酸钾制氧气可用左面的装置。

4、怎样检查装置的气密性？

答：

安装完毕，为防止装置漏气，使用前应检查装置的气密性，方法是：

先将反应装置中的导管一端浸入水里，用手掌紧贴反应容器的外壁，如果装置不漏气，容器里的气体受热膨胀导管口就有气泡逸出；容器冷却后，又会有水升到导管内形成一段水柱；若装置漏气，则不会有气泡冒出。

5、常见的几种收集气体的方法是什么？

答：

常见的收集气体的方法分为两大类：

（1）排水集气法：

它适用于难溶或微溶于水的气体的收集。

操作时要注意：

集气瓶中要将水注满，不得有气泡，否则收集的气体不纯，导管不要伸入集气瓶内太长，以免收集满气体后，集气瓶不容易从水槽中拿出，甚至使气体跑掉。

从导管中刚刚冒出的气泡不要收集，它们可能是发生器中残留的空气。

排水法收集的气体中都含有水蒸气。

（2）排空气取气法：

适用于密度与空气相差较大的气体，例如二氧化碳、氢气等。

由于气体密度的不同又分为：

①向上排空气法：

收集密度大于空气的气体。

②向下排空气法：

收集密度小于空气的气体。

操作时要注意：

应将导管伸入到集气瓶底部，以使集气瓶中的空气顺利地完全排出，收集到较纯的气体，同时集气瓶口应用玻璃片盖住，无论用哪种方法收集好的气体，在放置时要用玻璃片盖严集气瓶，密度大于空气的气体，集气瓶应正放；密度小于空气的气体，集气瓶应该倒放，以免气体逸散。

6、什么是液氧炸药？

将无色、无味、无臭的氧气通过降温、加压就会变成淡蓝色液体——液氧。

液氧容易挥发，1升液氧在一瞬间会变成800升氧气，加上纯氧气又是极好的助燃剂，一旦将浸有液氧的可燃物点燃，就会引起爆炸．人们利用这一特性制作的炸药叫液氧炸药。

工业上是把液氧吸收到炭黑、木屑、棉花烟煤粉等物质中就可制成液氧炸药，一般要现做现用。

例如，当进行爆破作业时，先打好爆破孔，然后用厚纸把上述几种易燃物包成圆筒形，浸泡在液氧中，直到浸透．取出后，迅速放进爆破孔，立即引燃，就会发生剧烈爆炸。

液氧炸药有使用安全、方便等优点，因为其他任何一种炸药，因故未能引爆时，人们去排除故障都是十分危险的事情。

但液氧炸药不能引爆时，15分钟后，液氧就会全部挥发，液氧炸药就会失去效力。

另外，液氧炸药的优点还在于原料来源广，价格便宜。

通过你的自学和阅读上面的知识归类总结，你一定掌握了本课题的知识了，也相信你一定能完成下列习题。

一、选择题

1、从安全、环保、节能、简便等方面考虑，实验室制取氧气的最佳方法是（）

A、电解水制氧气

B、过氧化氢催化分解制氧气

C、氯酸钾与二氧化锰混合加热制氧气

D、高锰酸钾加热分解制氧气

2、下列物质属于氧化物的是（）

A、空气B、氧化铝C、红磷D、氯酸钾

3、用试管加热固体物质时，有时因操作不正确而出现试管炸裂现象，某学生寻找出下列原因，其中不正确的是（）

A、加热前试管外壁有水未擦干

B、加热不均匀，局部温度过高

C、加热完，没冷却即用冷水冲洗

D、加热时试管夹夹得靠近试管口

4、飘尘是物质燃烧时产生的粒状飘浮物，颗粒很小，不易沉降。

它与空气中的二氧化硫、氧气接触时，二氧化硫全部转化为三氧化硫，使空气的酸度增加。

飘尘所起的作用可能是（）

A、氧化剂B、还原剂C、催化剂D、吸附剂

5、下列说法不正确的是（）

A、在过氧化氢的分解反应中，二氧化锰起催化作用

B、氧气的化学性质很活泼，在常温下能与所有物质发生反应

C、细铁丝在氧气中燃烧时，火星四射，生成黑色固体

D、用排水法可以收集不溶于水的气体

6、质量、浓度都相等的两份过氧化氢溶液，a中加入少量二氧化锰，b中不加二氧化锰，分别同时加热，下列图像表示放出氧气质量（纵坐标）与反应时间（横坐标）的关系，其中正确的是

二、填空题

7、加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气。

（1）除铁架台、带导管的橡皮塞、试管、集气瓶、水槽外，还必需的仪器是（填序号）。

（A）长颈漏斗（B）滴管（C）酒精灯和药匙（D）量筒和天平

（2）制取氧气有以下主要操作步骤：

A.熄灭酒精灯；B.把药品装入试管后固定在铁架台上，C.用排水法收集；D.加热；E.从水槽中取出导管；F.检查装置气密性.正确的操作顺序是（填序号）________。

（3）若改用高锰酸钾加热制取氧气，应在试管口加________,目的是________。

8、实验室常用氯酸钾与二氧化锰加热制氧气.某同学在实验过程中发现所

用的试管破裂，请分析引起试管破裂的三点原因：

①______；②______；③______。

9、根据下图1所示，回答问题.

图1

（1）在实验宣制取气体的发生装置中，有错误的是（填序号，下同）_____，其中有_____处错误.

（2）在实验室中，常用加热固体氯化铵和氢氧化钙混合物的方法制氨气，已知在标准状况下，氨气的密度为0.717g／L（空气：

1.429g／1），且在常温常压下，1体积的水能溶解700体积的氨气，则氨气的发生装置应选用_________，收集装置应选用_________。

10、为了测定某氯酸钾与二氧化锰混合物中氯酸钾的质量分数，课外小组的同学设计了如下实验：

取一定质量混合物样品放入图2的大试管中充分加热，直至反应完全，并用如图所示装置测量出生成氧气的体积，试回答下列问题：

（1）如何检验装置的气密性?

________.

（2）现有如下可供选择的操作：

①将导气管放入盛满水的量筒内；②给药品加热；⑧有连续气泡产生时开始收集气体；④取出导管；⑤反应完全后停止加热（如图，此时导管口略高于液面）；⑥冷却至室温；⑦调整量筒内外液面高度使之相同后读出量筒内气体体积数.为了较准确地测量出生成的氧气在常温、常压下的体积，正确的操作顺序是（填序号）______。

（3）为了较准确地测量出收集到气体的体积，需要调整量筒内外液面高度，其原理是_____。

三、图3是实验室用KMnO4（高锰酸钾）制取氧气的装置图，指出图中错误之处，能造成哪些后果？

图3

参考答案：

一、1B2B3D4C5B6D

二、7、

（1）（C）；

（2）FBDCEA；（3）一小团棉花防止高锰酸钾粉末进入导管。

8、解析：

此题具有开放性，突出考查学生的发散思维能力和探究能力。

可从实验步骤、注意事项等多方面、多角度去分析实验过程中引起试管破裂的原因。

其可能原因有：

①没有先将导管从水槽中取出便停止加热，使水倒吸回试管；②加热时试管口向上；⑧试管外壁有水，未擦干即加热；④未预热；⑤试管底部紧靠在灯芯上加热，等等。

9、

（1）B、长颈漏斗未插入液面下；

（2）AD

10、

（1）检验装置的气密性的常用方法是：

将导管出口浸入水槽的水中，手握住试管，有气泡从导气管口逸出，松开手后，有少量水进入导管，表明装置不漏气。

（2）正操作顺序是①②⑤⑥⑦④。

（3）其原理是保证量筒内外气压相等。

三、

（1）药品堆积在试管底部，不利于均匀加热和增大受热面积，药品应平铺在试管底部。

（2）铁夹夹在试管中间，不利于均匀加热，易炸裂试管，铁夹应夹在试管中上部。

（3）试管口向上倾斜，易使冷凝水倒流炸裂试管，试管口应略向下倾斜．

（4）试管内导管太长，不利于气体的排出，导管露出橡皮塞1～2mm即可。

（5）试管口没有塞棉花，高锰酸钾粉末易随气流进入导管堵塞导管并能使水槽中的水变红，应在试管口塞一团棉花。