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氧气的制法与性质的实验报告


氧气的制法与性质
黄亚琴 (2009 级 4 班 1 实验小组,1228722026@qq.com)

一、实验原理

1.高锰酸钾法:

2.过氧化氢法: 二、实验操作过程与实验现象 1.O2 的制取与收集 (1)KMnO4 加热分解法 首先检查装置的气密性,连接好装置,把导管插入水槽中,用双手捂热试管 底部,待看到导气管口有气泡冒出时,则说明装置气密性良好。也可用酒精灯给 试管底部稍微加热,那样现象会更明显一点。 装置如图,检查完气密性,取 7.5g KMnO4 加入硬质试管中,管口放好脱脂棉 后,塞紧单孔塞,否则,药品会随产生的气流喷向试管口。再准备 2 只集气瓶, 装满水后用毛玻璃片横切瓶口,盖住以不留水泡为度,然后依次倒置于水槽中。

点燃酒精灯后,先均匀预热试管,然后集中在试管的中下部加热,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。当气泡略有减小时,可移动酒精灯向试管底部加热。当集气瓶 口冒出第一个气泡时,表示已集满 O2,这时用毛玻璃片盖住瓶口,移出水面,如 此连续收集 2 瓶。实验完毕先取出导管再撤离酒精灯,以防水被倒吸。 (2)H2O2 分解法 首先检查装置气密性,方法同上 装置如图,在锥形瓶中装入 1gMnO2,用带有分液漏斗的塞子塞住烧瓶,分液

漏斗中装入 H2O,其质量分数为 30%,与水的体积比 1:1,由于 H2O2 易分解,稀释 时应当用蒸馏水,并在用前稀释。再准备 4 只集气瓶,装满水后用毛玻璃片横切 瓶口,盖住以不留水泡为度,然后依次倒置于水槽中。

缓慢旋开分液漏斗的活塞,使双氧水逐滴滴下,导气管开始有气泡冒出,待 气泡快速、均匀冒出时,即表示锥形瓶中空气排尽,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 O2,这时用毛玻璃片盖住瓶口, 移出水面,如此连续收集 4 瓶。 2.O2 的性质 (1)硫在 O2 中的燃烧 取一洁净的燃烧匙,放入少量的硫黄粉,酒精灯上加热至燃烧,发出微弱的 但蓝色火焰。然后将燃着的硫匙由上往下缓缓伸进集有 O2 的集气瓶中,这时火 焰的颜色呈现为明亮的蓝紫色,并伴有刺激性气味的 SO2 气体生成。为避免污染 空气,将燃烧匙取出后及时淬入盛有冷水的大烧杯中。 (2)木炭在 O2 中的燃烧 用坩埚钳夹取一小段木炭,在酒精灯上烧至红热,再缓慢伸进盛满 O2 的集 气瓶中,可看到木炭燃烧的更剧烈并发出白光。给此集气瓶中倒入少量澄清石灰 水,振荡,石灰水变混浊。 (3)铁在 O2 中的燃烧 准备一条铁丝,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,伸入铺有一层细砂的集气瓶中,会看到铁丝在 O2 中燃烧火星四 射,并生成黑色的熔融物。 (4)蜡烛在 O2 中的燃烧 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。 三、实验应注意的事项 1.使用的药品高锰酸钾如果混有还原性物质,如木炭、纸屑等易发生爆炸,比较危险。 2.对试管中的高锰酸钾加热时,灯焰应该从试管前部往试管底部移动,以防 剧烈反应时将固体反应物喷散。

3.30%的 H2O2 对皮肤有强烈的腐蚀作用,操作时应戴上防护手套。 4.做 O2 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 防集气瓶炸裂。 5.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、相关文献与重点文献综述 (一)O2 制法的改进 1.装置的改进 用两个大注射器筒(可用双通管、塑料瓶等代替) ,将两个容器的下端口部 用橡皮管连接构成连通器。在其中一个容器上塞上带导管的橡皮塞。如下图 1:

图1 2.催化剂的处理改进

图2

催化剂处理: 将水泥用水搅拌均匀, 制成约 0.5cm 厚的水泥板, 然后 在水泥板表面撒上适量的二氧化锰, 等到五成干后, 按需要切成一定大小的块状, 完全干燥后备用。这样处理后,将粉末状的二氧化锰制成了块状, 有利于与液 体药品隔离开和循环使用。 催化剂改进: 将生的马铃薯按需要切成一定大小的块状或片状代替二氧化 锰作催化剂备用。 用生的马铃薯代替二氧化锰, 反应速度虽然比不上二氧化锰,但马铃薯本 身可以切成所需的形状、大小, 从而节省了将二氧化锰制成块状的这一道工序。 3.方法步骤 将上面改进的装置检查气密性, 取下带导管的橡皮塞, 将适量上面处理过 备用的催化剂放入容器中, 塞紧橡皮塞。 从另一容器口倒入适量的过氧化氢, 过 氧化氢通过橡皮管进入装处理或改进过的催化剂的容器与催化剂接触, 立即反应 产生氧气。如图 2,将 A 端降低至液体与催化剂分开,反应停止;升高 A 端,过 氧化氢与催化剂接触,反应又进行。也可以在导气管的橡皮管处放一个止气夹, 关闭止气夹,反应停止,打开止气夹,反应发生。 通过以上改进后的实验,操作简单;发生装置容易自制,催化剂也容易找而

且可以循环使用,节约药品;反应后的废液对环境无任何污染。 (二)铁丝燃烧实验的改进 将一块包装硬纸剪成集气瓶底部大小的圆形纸片放入集气瓶中, 展平铺在瓶 底。然后将集气瓶装满水用排水集气法收集一瓶氧气, 用编制石绵网的细铁丝 (无漆的)或编制沙窗用的细铁丝代替市售的细铁丝,用 2—3 根缠在一起螺旋 式捆在火柴梗上慢慢伸入盛氧气的集气瓶中。此时会明显看到细铁丝剧烈燃烧, 火星四射。生成的固体熔融物掉在集气瓶底部的湿润纸上, 由于纸上的水吸收 了热量,从而有效的避免了集气瓶的破裂。这样改进以后使得实验的成功率大大 的提高了, 从而避免了仪器的消耗。 以上选自 程胜富.氧气制法与性质的实验改进[J].实验教学研 究,2010,(73). 五、参考文献 [1] 张国良.浅谈氧气的制取实验几点作法[J].实验教学与仪器,2002,(05). [2] 李明娟.对氧气的性质和制取实验的几点思考 [J] .中学化学教学参考,2004, (Z1). [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] 王素贤.实验室制取氧气导学[J].中学生数理化(教与学.教研 版),2008,(10). [5] 孙丹儿,殷莉莉. 过氧化氢制氧气实验不同催化剂的探究[J]. 化学教学, 2005,(11) . [6] 韩玉成,马元栋. MnO2 和 KClO3 制备氧气实验装置的改进[J]. 新课程(中学 版), 2009,(08) . [7] 许纪芬. 氧气的性质实验改进[J]. 化学教学, 2009,(09) . [8] 康莲枝. 实验室制取氧气的绿色设计[J]. 内蒙古教育, 2007,(08) .


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