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氧气的实验室制取及性质验证实验报告


氧气的实验室制法及性质
实验目的: 1. 练习仪器的装配、物质的加热、检查装置的气密性、收集气体和检验等基本 操作。 2. 掌握实验室制备氧气的方法,并用实验探究氧气的化学性质。 3. 培养学生利用所学知识进行科学探究的能力,激发学习化学的兴趣。 实验原理 1.O2 的制取反应: 1) KMnO4 在加热的条件下会分解产生 O2,并生成 K2MnO4、MnO2,反应方程式 如下:

2KMnO4



K2MnO4
MnO2

+

MnO2 + O2

2) H2O2 在 MnO2 的催化作用下也可以生成 H2O 和 O2,化学反应方程式如下:

2H2O2

2H2O + O2

2.O2 的收集方法: 1) 排水法:排水法收集气体,要求气体不溶于水或难溶于水; 2) 排空气法:排空气法分为向上排空气法和向下排空气法,前者要求气体 的密度大于空气平均密度,后者反之。① 3.O2 的性质验证: 1) O2 的物理性质:O2 是空气的组分之一,约占空气组分 20.95%,无色、无 臭、无味。O2 比空气重,在标准状况(0℃和大气压强 101325 帕)下密 度为 1.429 克/升,能溶于水,但溶解度很小。在压强为 101kPa 时,O2 在约-180 摄氏度时变为淡蓝色液体, 在约-218 摄氏度时变成雪花状的淡 蓝色固体。 2) O2 的化学性质:O2 的化学性质比较活泼。除了稀有气体、活性小的金属元 素如金、铂、银之外,大部分的元素都能与氧起反应,这些反应称为氧 化反应,而经过反应产生的化合物(有两种元素构成,且一种元素为氧 元素)称为氧化物。一般而言,非金属氧化物的水溶液呈酸性,而碱金 属或碱土金属氧化物则为碱性。此外,几乎所有的有机化合物,可在氧 中剧烈燃生成 CO2 与 H2O。化学上曾将物质与 O2 发生的化学反应定义为氧 化反应,氧化还原反应指发生电子转移或偏移的反应。 3) 本次实验主要通过观察金属 Fe、非金属 C 和 Si 以及石蜡在 O2 中的燃烧 的实验现象及反应产物来验证 O2 支持燃烧的化学性质。② 二、实验操作过程与实验现象 1. O2 的制备 1)KMnO4 的分解反应: 连:按装置图连接装置; 查:检查装置气密性。双手握住试管,观察玻 璃管内水柱变化。是否会有气泡产生,将 手拿开后,是否液面倒吸,高于水槽中的 液面; 装: 将药品装入试管, 在试管口放一小团棉花, 装好带导管的软木塞; 定:将试管固定在铁架台,试管夹应夹在试管 中上部,试管口应略向下倾斜; 点:点燃酒精灯,先来回移动,使试管预热,然后 将火焰集中在药品处加热; 收:采用排水法收集氧气,理由氧气不易溶于水。 当气泡连续且均匀开始收集; 离:将导管移开水槽;

熄:熄灭酒精灯; 2)H2O2 的催化分解反应: ① 照装置图连接实验装置; ② 检查装置的气密性:关闭分液漏斗的活塞,用手捂住具支锥形瓶,观 察玻璃导气管中的液面变化; ③ 采用排水法收集氧气,当气泡连续且均匀开始收集; ④ 氧气基本不再产生时,先将导气管移开水槽,再逐步拆卸装置。 2. O2 性质验证 1)木炭 C 在 O2 中的燃烧: 操作方法:用坩埚钳夹取一小块木炭,用酒精灯加热至红热状态,将集 气瓶上的毛玻璃片移开,用坩埚钳夹着木炭缓慢放入,观察 现象; 实验现象:木炭剧烈燃烧,发出白光,放出大量的热,并产生使澄清石 灰水变浑浊的气体;③ 反应方程式:

C + O2

点燃

CO 2

2)铁丝 Fe 在 O2 中的燃烧: 操作方法:将细铁丝缠绕在火柴棒上,用坩埚钳夹着铁丝另一端,用酒 精灯点燃火柴,待火柴燃烧将尽,剩下红热的余烬,将红热 的铁丝缓慢放入底部有少量水或细砂的集气瓶, 观察实验现 象; 实验现象: 铁丝剧烈燃烧, 火星四射, 放出大量的热, 并生成黑色固体; 反应方程式:

3Fe + 2O2

点燃

Fe3O4

3)硫磺 S 在 O2 中的燃烧: 操作方法:用纸糙取少量硫磺放入燃烧匙,用酒精点燃,缓慢将燃烧匙 放入氧气的集气瓶中,观察现象,待反应基本完成,取出燃 烧匙迅速放入已准备好的水中,并给集气瓶中倒入少量水吸 收产生的气体; 实验现象: 硫磺在氧气中剧烈燃烧,产生蓝紫色火焰,放出大量热, 并生成有特殊刺激性气味的气体; 反应方程式:

S + O2

点燃

SO2

4)石蜡在 O2 中的燃烧: 操作方法:用坩埚钳夹取一小段石蜡,用酒精灯点燃,缓慢放入氧气的 集气瓶中, 并在集气瓶上方倒放一个干燥的烧杯,观察实验 现象; 实验现象:石蜡在氧气中剧烈燃烧,发出苍白的光,放出大量热,并生 成使澄清石灰水变浑浊的气体,干燥的烧杯壁上有水珠生 成; 反应方程式:

石蜡 + O2

点燃

CO2 + H2O

三、实验应注意的事项 1.使用 KMnO4 制氧气时应将试管口略向下倾斜,使氧气更易排出; 2.使用 KMnO4 制氧气需在试管口放入适量脱脂棉,防止崩裂的 KMnO4 进入导气 管,造成堵塞或者使水槽水变成红色; 3.收集氧气时必须等气泡均匀再收集,避免氧气不纯影响性质实验的反应; 4.氧气收集完成后,必须先移开水槽中的导气管再熄灭酒精灯,防止水槽中 的水由导气管倒流回炙热的试管造成试管炸裂; 5.做铁丝燃烧的实验必须在集气瓶底部铺上少量细砂或倒入少量水,防止反

应生成的炙热的黑色固体与集气瓶接触使集气瓶炸裂。


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