氧氣制取及性質(zhì)實驗報告(中教).docx

精品文檔氧氣的制法與性質(zhì)實驗報告一、實驗目的與要求1. 掌握實驗室制備氧氣與氧氣性質(zhì)實驗的操作；2. 初步學會本實驗的演示教學方法。二、實驗原理1.高錳酸鉀法： 2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O22.過氧化氫法： 2H2O2 MnO2 2H2O+O23.氧氣的性質(zhì)：（1）物理性質(zhì)：在通常狀況下，O2為無色無味的氣體。在標準狀況下， O2的密度（1.429g/L）比空氣的平均密度（1.293g/L）大。不易溶于水（每升水溶解O2約30mL），所以，氧氣采用排水法收集。（2）化學性質(zhì)：氧氣的化學性質(zhì)很活潑。它不僅可以助燃，而且在點燃或高溫條件下可以和大多數(shù)金屬、非金屬發(fā)生反應，放出大量熱。本次實驗主要通過觀察金屬Fe、非金屬C、S、以及石蠟在O2中燃燒的實驗現(xiàn)象及反應產(chǎn)物來驗證O2支持燃燒的化學性質(zhì)。三、儀器、材料與藥品硬質(zhì)大試管、抽濾瓶、分液漏斗、玻璃彎管、酒精燈、火柴、水槽、集氣瓶、毛玻璃片、橡皮軟管、鐵架臺、玻璃棒、藥匙、脫脂棉、托盤天平、燃燒匙、大燒杯、坩堝鉗、細砂、試管及試管架；MnO2、KMnO4、30%H2O2、硫黃、木炭、鐵絲、蠟燭、澄清石灰水。四、實驗步驟1.氧氣的制備與收集（1）過氧化氫分解制備法安裝實驗裝置如圖：實驗步驟： a、檢查裝置氣性；b、在蒸餾燒瓶中加入 0.5-1.5gMnO2,用帶有分液漏斗的塞子塞住燒瓶，分液漏斗中加入 H2O2（與水各 20mL 稀釋為質(zhì)量分數(shù) 15%）； c、用排水法收集（氧氣不溶于水）。反應開始后，待氣泡快速、均勻冒出時開始收集，此時管中空氣已排盡，當集氣瓶冒出第一個大氣泡時，表示已集滿，這時用毛玻璃片蓋住瓶口，移除水面，如此連續(xù)收集四瓶。實驗現(xiàn)象描述： a、打開分液漏斗的活塞后，可以觀察到有氣泡迅速冒出； b、同時觀察到蒸餾燒瓶中出現(xiàn)煙霧?，F(xiàn)象分析： a、過氧化氫與滴入蒸餾燒瓶中與二氧化錳（催化劑）接觸，迅速分解產(chǎn)生大量氧氣和水蒸氣形成了霧，從而看到水槽中氣泡迅速冒出；b、蒸餾燒瓶中產(chǎn)生了大量氣體，二氧化錳固體顆粒被氣流沖起形成煙。關(guān)鍵技術(shù)： a、控制好滴加過氧化氫的速率； b、過氧化氫用前要用蒸餾水稀釋至 15%左右。 c、漏斗口一定要保持在液面以下，以免氣體從漏斗排出，影響實驗的進行。安全性分析： a、溶液中過氧化氫過少，反應太慢，過多則因反應劇烈而引起噴發(fā)事故；b、過氧化氫制氧氣不用加熱，常溫下即可反應； c、反應后的產(chǎn)物是氧氣和水，不會污染環(huán)境，是一種比較綠色的制備氧氣的化學方法；d、30%的 H2O2對皮膚有強烈的腐蝕作用，操作時應戴上防護手套。（2）KMnO4加熱分解制備法安裝實驗裝置如圖：實驗步驟： a、檢查裝置氣密性；b、取 10 克 KMnO4加入硬質(zhì)試管中，管口放脫脂棉，塞進單孔塞； c、點燃酒精燈后，先預熱試管，然后集中在試管的中下部加熱； d、用排水法或向上排空氣法收集（氧氣比空氣密度大）； e、排空法需用帶火星的木條驗證氧氣是否已經(jīng)集滿，若木條復燃，則集滿，否則需要繼續(xù)收集。實驗現(xiàn)象描述： a、觀察到 KMnO4顆粒在加熱時有強烈的迸裂； b、伴隨有少量煙產(chǎn)生。關(guān)鍵技術(shù)： a、在加熱時，顆粒容易迸裂而從導氣管沖進水槽，或致導氣管堵塞，因此要在試管口放一團脫脂棉；b、加熱 KMnO4時，緩緩向后移動酒精燈，保證高錳酸鉀能夠充分反應，增加氧氣產(chǎn)量；c、將導氣管伸至集氣瓶底部，盡量排盡空氣。安全性分析： a、用高錳酸鉀分解制氧氣的優(yōu)點是不用催化劑，熱分解的溫度要比氯酸鉀法低； b、加熱時應將試管向下傾斜。以上步驟可以記為：查裝定點收離熄(茶莊定點收利息)查-檢查裝置的氣密性裝-裝藥品定-把試管固定到鐵架臺上點-點燃酒精燈加熱(先預熱，注意：一律先讓試管均勻受熱，否則會因冷熱不均炸裂試管)收-收集氣體（可以使用排水法、向上排空氣法）離-把導管從水槽中取出（如果使用向上排空氣法，此步驟基本不需要，但是最好先取出導管在蓋上玻片）熄-熄滅酒精燈2.O2的性質(zhì)(1)硫在氧氣中的燃燒: S+O2 點燃 SO2實驗步驟：取一潔凈的燃燒匙，放入少量硫磺粉，酒精燈上加熱至燃燒，然后將燃著的硫匙緩緩伸進有 O2的集氣瓶中。實驗現(xiàn)象： a、硫磺粉在酒精燈上加熱至燃燒時，在黑色背景下看到：發(fā)出微弱的淡藍色火焰；b、硫匙緩緩伸進有 O2的集氣瓶中可以觀察到這時火焰顏色為明亮的藍紫色，并伴有刺激性氣體生成。注意事項： a、為避免污染空氣，將燃燒匙取出后及時淬入盛有冷水的大燒杯中。 b、燃燒物定要放于集氣瓶中央，切勿靠近瓶壁，以防集氣瓶炸裂。（2）炭在 O2中的燃燒: C+O2 點燃 CO2實驗步驟： a、用坩堝鉗夾取一小段木炭，在酒精燈上燒至紅熱； b、緩慢將木炭伸進 O2瓶中，觀察實驗現(xiàn)象； c、給此集氣瓶中倒入少量澄清石灰水，振蕩，觀察實驗現(xiàn)象。CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O實驗現(xiàn)象： a、木炭伸進 O2瓶中實驗現(xiàn)象為：木炭燃燒的更劇烈，并發(fā)出白光,并伴有少量煙產(chǎn)生。 b 倒入少量澄清石灰水，振蕩后的實驗現(xiàn)象為：石灰水變混濁。注意事項：燃燒物定要放于集氣瓶中央，切勿靠近瓶壁，以防集氣瓶炸裂。(3)鐵在 02中的燃燒：3Fe+2O2 點燃 Fe3O4 裝置同上實驗步驟： a、取一條細鐵絲，砂紙擦亮后將鐵絲纏繞于火柴棍上，充分利用火柴燃燒的熱量將鐵燒至紅熱； b、點燃火柴，用坩堝鉗夾住火柴一端，燒至火焰將盡時，豎直將其伸入到鋪有一層細沙的 O2集氣瓶中，觀察實驗現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象： a、空氣中只能看到鐵絲被燒紅，火柴燃盡； b、看到鐵絲在氧氣中燃燒，火星四射，并伴有少許煙產(chǎn)生，瓶壁可觀察到有黑色的熔融物。注意事項： a、燃燒物定要放于集氣瓶中央，切勿靠近瓶壁，以防集氣瓶炸裂； b、集氣瓶底一定要鋪細砂，而不能用水代替。因熔鐵落入水中，導熱不良，高溫的熔融物會使集氣瓶底炸裂。鐵在空氣中不能劇烈反應，在氧氣中能夠反應強烈。（4）蠟燭在氧氣中的燃燒：CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O實驗步驟：a、用小刀截取 4cm 左右長蠟燭一段，放入燃燒匙，點燃后伸入用排空氣法收集的氧氣瓶中，觀察蠟燭燃燒的實驗現(xiàn)象；b、向集氣瓶中注入少量石灰水，振蕩，觀察實驗現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象：a、蠟燭在氧氣中燃燒時火焰更加亮白；b、瓶壁上有水珠出現(xiàn)； c、振蕩后集氣瓶中出現(xiàn)混濁。蠟燭是有機物，含有 C、H 元素，與氧氣反應生成 CO2和 H2O，CO2 能使澄清石灰水便混濁。 注意事項：a、為了鑒定水的生成，此瓶氧氣必須是用排空氣法收集； b、燃燒物定要放于集氣瓶中央，切勿靠近瓶壁，以防集氣瓶炸裂。五、討論與研究1、過氧化氫是液態(tài)，只需加入催化劑二氧化錳就可以反應，不需要加熱，而且可以根據(jù)需要隨開隨停，并可以通過過氧化氫溶液的滴加速度來控制反應的速度和通過燒瓶內(nèi)氣體的冒出速度來判斷反應速度，產(chǎn)物是水沒有污染。2、加熱高錳酸鉀制氧氣的優(yōu)點：能產(chǎn)生較為穩(wěn)定的氣流，反應速率適中，危險小。KMnO4加熱的溫度高于 200，便有 O2產(chǎn)生。缺點：原料價格高，氧元素利用率低，反應裝置復雜，操作不當容易引起試管炸裂，固體廢棄物對環(huán)境有負面影響。六、參考文獻1 柴文鋒.氧氣的制法相關(guān)知識問答J.中學理科：初中數(shù)理化，2003年，7 期：4 2 任晶晶. 實驗室制氧氣解疑J.