微型化实验制氧气

1、实验室制取氧气微型化微型化学实验（microscale chemistry experiment或 microscale laboratory, 简 写为M.L ,又称microscale chemistry）被誉为“化学实验的革命”，是最近20 年在国内外迅速发展的一种化学实验的新方法。 微型实验不是常规实验的简单缩 微或减量, 而是在微型化条件下, 对实验重新设计和探索, 达到以尽可能少的试 剂用量来取得尽可能多的化学信息的目标。微型化学实验是绿色化学的一项内 容,在化学教学中采用微型实验,其经济效益、环保效益和教学效果是显著的。 微型实验在激发学生学习的兴趣, 强化动手能力的训练, 培养

2、创新思维, 树立环 保观念上也有着独特的功效。氧气制取和性质的实验是初中阶段学习的一个气体制备和性质的实验。 教材 中介绍了常温下过氧化氢（H2O2）在二氧化锰（MnO2）催化作用下分解制取氧 气的实验。教科书的实验装置比较复杂、 实验过程中不能有效控制反应速度、 缺少回收 措施,还存在安全隐患。根据化学方程式计算发现, 20 mL 15 % H2O2 能制得 1087 mL O2,可收集 89 瓶（125 mL），而 50 mL 15 % H 2O2 则能制得 2717 mL O 2，可收集 2122瓶！教科书上氧气性质的实验仅需 45瓶 O 2。可见，实验 所用的H 2O2用量过大，药品浪

3、费严重。而老师在讲台上演示硫在氧气中燃烧、 磷在氧气中燃烧实验时，讲台周边弥漫着大量有刺激性味的烟雾，污染了环境， 严重影响了师生的健康。因此，结合中学教学实验的实际情况， 探索微型实验装置具有普遍的现实意 义。我们设计了一个简洁、安全、可控、操作方便、现象明显、 “资源节约、环 境友好”的新装置，开发了氧气制取和性质的微型实验。研究表明，该实验装置 操作简单，节约试剂，节省时间，而且极大地提高了实验的安全性，增强了实验 的趣味性。 .1 实验室制氧气应做到“三防五抓” 。1.1 实验室制氧气要“三防”1.1.1防装置漏气 装置连接好后必须检验气密性 , 避免因装置漏气而长时间收集不到氧气。1

4、.1.2防收集的气体不纯用排水法收集氧气时 , 要让水槽中的气泡均匀连续产生后才能开始收集 , 否 则会使收集的氧气不纯。1.1.3 防导管伸出塞子过长如果试管内的导气管伸出塞子过长 , 不易把试管内的空气排尽 , 且生成的气 体难于导出1.2 实验室制氧气要“五抓”1.2.1抓反应原理过氧化氢（HO）在二氧化锰（MnO2）催化作用下分解制得氧气。1.2.2抓收集检验方法气体的收集方法取决于该气体的性质 .凡难溶于水的气体 ,通常用排水法收集 密度比空气大的气体可用向上排空气法收集 ;密度比空气小的气体可用向下排空 气法收集 .由于氧气易溶于水 ,故可用排水法收集 ;又因为氧气密度比空气密度略

5、 大,因此也可以用向上排空气法收集 .两者比较 ,收集氧气最好用排水法 .将带火星 的木条伸入到收集气体的集气瓶中 ,如果木条复燃 ,则证明收集的气体是氧气。 1.2.3抓主要操作步骤实验室制取氧气的原理不同， 实验操作步骤不同。 若采用加热氯酸钾或高锰 酸钾的方法 .则实验室制取氧气的主要操作步骤按先后顺序可概括为“查、装、 定、点、收、移、熄”七字诀。不能颠倒.1.2.4抓实验注意事项（ 1）伸入试管内的导管不宜过长 ,以刚露出橡皮塞为宜 ,使产生的气体能顺利 导出.（ 2）用排水法收集氧气 ,当刚产生气泡时不宜立即收集 ,因为此时的气体不是 纯净的氧气 ;当气体均匀而连续放出时开始收集

6、.当瓶口有气泡逸出时 ,说明已收集满氧气 此时,先在水面下盖好玻璃片 ,再移出水面 ,并正放在实验台上 .1.2.5抓装置迁移通过对制氧气所用药品及反应条件的分析可知 ,凡是固体和液体反应不加热 制取气体的反应都可采用与实验室制氧气相同的发生装置 .2 实验部分2.1 绿色微型化的实验装置2.1.1 装置材料注射器（5 mL）、小玻璃瓶（约15 mL ）、废圆珠笔芯（两段）、一段自行车 用的小橡皮管、儿童果品盒一个。2.1.2 实验装置及组装（1）将两段废圆珠笔芯弯成 90，两端各连接上乳胶管， 其中一段废圆珠 笔芯穿过一个青霉素瓶的瓶塞。（ 2）取 1 号胶木塞一只，用锥在其中心附近打一小孔

7、，刚好能将一段废圆 珠笔芯插入。（ 3）将注射器针头插过胶木塞，用火烧去针头中的胶木屑，使其畅通。（ 4）取一个 15 mL 的小玻璃瓶作反应容器，其他的小玻璃瓶作集气瓶。（ 5）连接各部分仪器，整个装置小巧玲珑，安全简洁，还省去了铁架台！ 实验装置如下图所示 :注射器0.1g MnO22.2氧气制取和性质的实验2.2.1实验仪器与药品（1）注射器（5 mL） 1支、小玻璃瓶（约15 mL） 6只、砂纸、废圆珠笔芯（两段）、胶木塞、乳胶管（自行车用的小橡皮管）、药匙、镊子、小刀、锥、小水槽（儿童果品盒等均可）、微型燃烧匙（将耳挖的前端弯折90即成，或取一截直 径2.5 mm左右的铁丝或铜丝，用

8、铁锤将其一端敲扁后弯折而成）、铜丝10 cm、 量筒（10 mL）、酒精灯、火柴、玻璃棒、废物杯、清洗杯、回收杯。（2）MnO2、溶液。15 % H2Q溶液、木炭、硫、铁丝、磷、 pH试纸、5 % NaOH2.2.2实验操作2.2.2.1氧气的制取（1）按上图所示连接装置并检查气密性。（2）往反应器内先装入0.1 g左右的MnO2粉末，注入1 mL水，浸没二氧 化锰粉末。往水槽里注入八分满的水。将用作集气瓶的小玻璃瓶装满水，放入水槽内， 备用。（3）拔出针筒，取2 mL HQ，插回原处。缓缓注入反应器。待水槽中逸出的气泡连续、均匀时，开始收集，共收集5瓶。用排水法收集时，瓶内留12 mL左右的

9、水。通过注射器推出HQ的量来控制反应速度，使得氧气流平缓。（4） 氧气制取实验结束后，将反应容器内的MnO2粉末和水一道倒入回收 杯中。2.2.3氧气的性质实验2.2.3.1木炭在氧气中燃烧用镊子取一颗黄豆大的木炭放在酒精灯火焰上方烧至暗红，然后将它慢慢伸 入氧气瓶中，即可清晰地观察到木炭在氧气中剧烈燃烧，发出耀眼的白光。占娜反应方程式是：C+O2 CO2反应结束后，盖上瓶塞，振荡，静置片刻。2.2.3.2铁在氧气中燃烧取10 cm铜丝，在其一端弯成一个钩。从石棉网上取下一根长的细铁丝,用砂纸锉去表层物质，将其一端缠绕火柴梗上，密密绕上69匝。另一端固定在铜丝的钩上（也可直接用镊子夹住细铁丝的

10、另一端）。将火柴梗放在酒精灯火 焰上点燃，在火柴梗即将烧尽时，迅速将它移入氧气瓶，并慢慢地从上往下伸， 即可观察到铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射的生动景象。还可观察到瓶底部有 黑色的小球形固体物质丄反应方程式是：3Fe+2O2丄 Fe3O4223.3硫在氧气中燃烧用微型燃烧匙取一点硫粉，在酒精灯外焰上加热，可观察到硫粉熔化并燃烧。 此时硫在空气中燃烧，火焰呈微弱的淡蓝色。随后将它迅速伸入氧气瓶中，火焰 立即变成明亮的蓝紫色，并慢慢继续往下伸，直到完全反应。几乎闻不到SO 2的刺激性气味。丄反应方程式是：S+O2丄SO2反应结束，盖上瓶塞，振荡，静置片刻，用玻璃棒蘸取瓶中液体，滴在pH试纸上，检查该溶液的酸碱性。可观察到pH试纸即呈红色。2.2.3.4磷在氧气中燃烧用微型燃烧匙取一点磷粉，在酒精灯外焰上加热，可观察到磷燃烧。随后将 它迅速伸入氧气瓶中，火焰明亮并伴有烟，并慢慢地往下伸，直到完全反应。反应方程式是：4P+5O2丄2 RO5反应结束