氧氣制取及性質(zhì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告(中教).docx

精品文檔氧氣的制法與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求1. 掌握實(shí)驗(yàn)室制備氧氣與氧氣性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的操作；2. 初步學(xué)會(huì)本實(shí)驗(yàn)的演示教學(xué)方法。二、實(shí)驗(yàn)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(wú)色無(wú)味的氣體。在標(biāo)準(zhǔn)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(xué)性質(zhì)：氧氣的化學(xué)性質(zhì)很活潑。它不僅可以助燃，而且在點(diǎn)燃或高溫條件下可以和大多數(shù)金屬、非金屬發(fā)生反應(yīng)，放出大量熱。本次實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及反應(yīng)產(chǎn)物來驗(yàn)證O2支持燃燒的化學(xué)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(tái)、玻璃棒、藥匙、脫脂棉、托盤天平、燃燒匙、大燒杯、坩堝鉗、細(xì)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(shí)驗(yàn)步驟1.氧氣的制備與收集（1）過氧化氫分解制備法安裝實(shí)驗(yàn)裝置如圖：實(shí)驗(yàn)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?jǐn)?shù) 15%）； c、用排水法收集（氧氣不溶于水）。反應(yīng)開始后，待氣泡快速、均勻冒出時(shí)開始收集，此時(shí)管中空氣已排盡，當(dāng)集氣瓶冒出第一個(gè)大氣泡時(shí)，表示已集滿，這時(shí)用毛玻璃片蓋住瓶口，移除水面，如此連續(xù)收集四瓶。實(shí)驗(yàn)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(shí)觀察到蒸餾燒瓶中出現(xiàn)煙霧。現(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(shí)驗(yàn)的進(jìn)行。安全性分析： a、溶液中過氧化氫過少，反應(yīng)太慢，過多則因反應(yīng)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(yīng)； c、反應(yīng)后的產(chǎn)物是氧氣和水，不會(huì)污染環(huán)境，是一種比較綠色的制備氧氣的化學(xué)方法；d、30%的 H2O2對(duì)皮膚有強(qiáng)烈的腐蝕作用，操作時(shí)應(yīng)戴上防護(hù)手套。（2）KMnO4加熱分解制備法安裝實(shí)驗(yàn)裝置如圖：實(shí)驗(yàn)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(jìn)單孔塞； c、點(diǎn)燃酒精燈后，先預(yù)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(yàn)證氧氣是否已經(jīng)集滿，若木條復(fù)燃，則集滿，否則需要繼續(xù)收集。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象描述： a、觀察到 KMnO4顆粒在加熱時(shí)有強(qiáng)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(shí)，顆粒容易迸裂而從導(dǎo)氣管沖進(jìn)水槽，或致導(dǎo)氣管堵塞，因此要在試管口放一團(tuán)脫脂棉；b、加熱 KMnO4時(shí)，緩緩向后移動(dòng)酒精燈，保證高錳酸鉀能夠充分反應(yīng)，增加氧氣產(chǎn)量；c、將導(dǎo)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(diǎn)是不用催化劑，熱分解的溫度要比氯酸鉀法低； b、加熱時(shí)應(yīng)將試管向下傾斜。以上步驟可以記為：查裝定點(diǎn)收離熄(茶莊定點(diǎn)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(tái)上點(diǎn)-點(diǎn)燃酒精燈加熱(先預(yù)熱，注意：一律先讓試管均勻受熱，否則會(huì)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(dǎo)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(dǎo)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(diǎn)燃 SO2實(shí)驗(yàn)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(jìn)有 O2的集氣瓶中。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象： a、硫磺粉在酒精燈上加熱至燃燒時(shí)，在黑色背景下看到：發(fā)出微弱的淡藍(lán)色火焰；b、硫匙緩緩伸進(jìn)有 O2的集氣瓶中可以觀察到這時(shí)火焰顏色為明亮的藍(lán)紫色，并伴有刺激性氣體生成。注意事項(xiàng)： a、為避免污染空氣，將燃燒匙取出后及時(shí)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(diǎn)燃 CO2實(shí)驗(yàn)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(jìn) O2瓶中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象； c、給此集氣瓶中倒入少量澄清石灰水，振蕩，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象： a、木炭伸進(jìn) O2瓶中實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為：石灰水變混濁。注意事項(xiàng)：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(diǎn)燃 Fe3O4 裝置同上實(shí)驗(yàn)步驟： a、取一條細(xì)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(diǎn)燃火柴，用坩堝鉗夾住火柴一端，燒至火焰將盡時(shí)，豎直將其伸入到鋪有一層細(xì)沙的 O2集氣瓶中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)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(xiàng)： 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(xì)砂，而不能用水代替。因熔鐵落入水中，導(dǎo)熱不良，高溫的熔融物會(huì)使集氣瓶底炸裂。鐵在空氣中不能劇烈反應(yīng)，在氧氣中能夠反應(yīng)強(qiáng)烈。（4）蠟燭在氧氣中的燃燒：CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O實(shí)驗(yàn)步驟：a、用小刀截取 4cm 左右長(zhǎng)蠟燭一段，放入燃燒匙，點(diǎn)燃后伸入用排空氣法收集的氧氣瓶中，觀察蠟燭燃燒的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；b、向集氣瓶中注入少量石灰水，振蕩，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：a、蠟燭在氧氣中燃燒時(shí)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(jī)物，含有 C、H 元素，與氧氣反應(yīng)生成 CO2和 H2O，CO2 能使澄清石灰水便混濁。 注意事項(xiàng)：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(yīng)，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(yīng)的速度和通過燒瓶?jī)?nèi)氣體的冒出速度來判斷反應(yīng)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(diǎn)：能產(chǎn)生較為穩(wěn)定的氣流，反應(yīng)速率適中，危險(xiǎn)小。KMnO4加熱的溫度高于 200，便有 O2產(chǎn)生。缺點(diǎn)：原料價(jià)格高，氧元素利用率低，反應(yīng)裝置復(fù)雜，操作不當(dāng)容易引起試管炸裂，固體廢棄物對(duì)環(huán)境有負(fù)面影響。六、參考文獻(xiàn)1 柴文鋒.氧氣的制法相關(guān)知識(shí)問答J.中學(xué)理科：初中數(shù)理化，2003年，7 期：4 2 任晶晶. 實(shí)驗(yàn)室制氧氣解疑J.