《氧气的实验室制取》知识清单

《氧气的实验室制取》知识清单一、实验目的我们为啥要在实验室制取氧气呢？这就好比我们想要自己做一个超级有用的东西。氧气在生活里可太重要啦，很多地方都需要它。比如说，医院里那些生病的人可能需要吸氧来让身体变好；潜水员在水底下的时候也得背着氧气罐才能呼吸呢。在实验室制取氧气，一是为了研究氧气的性质，就像我们想知道一个新朋友有啥特点一样；二是为了在做其他化学实验的时候能有氧气这个原料。二、实验原理1、**加热高锰酸钾制取氧气**-高锰酸钾是一种紫黑色的固体，它在加热的时候会发生反应，变成锰酸钾、二氧化锰和氧气。这就像把一个魔法盒子加热，然后里面就会变出其他东西和氧气这个小宝贝。用化学方程式表示就是：2KMnO₄=△=K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑。这里的“△”就表示加热的意思哦。-我们来打个比方，高锰酸钾就像一个小团队，加热的时候呢，这个小团队就分解了，一部分变成了锰酸钾这个小伙伴，一部分变成了二氧化锰这个小伙伴，还有一部分就变成了氧气飞走啦。2、**分解过氧化氢制取氧气**-过氧化氢是一种无色的液体，它在二氧化锰的催化作用下能很快地分解出氧气和水。这个反应就像是过氧化氢这个小懒虫，本来自己分解得很慢很慢，但是二氧化锰这个小助手一来，就像给它打了一针兴奋剂，一下子就快速分解了。化学方程式是：2H₂O₂=MnO₂=2H₂O+O₂↑。-我给你讲个真事儿啊。有一次我在做这个实验的时候，一开始没加二氧化锰，等了好久都没看到有多少气泡产生，就像等公交车等了好久都不来一样。然后我加了一点二氧化锰进去，哇，一下子就像开了锅一样，气泡呼呼地冒出来，那氧气产生得可快了。这就说明二氧化锰这个催化剂真的很厉害呢。3、**加热氯酸钾制取氧气**-氯酸钾是白色的固体，它在二氧化锰做催化剂和加热的条件下，会分解成氯化钾和氧气。化学方程式为：2KClO₃=MnO₂、△=2KCl+3O₂↑。这就好比氯酸钾这个小面团，在二氧化锰这个小酵母和加热这个小火炉的作用下，变成了氯化钾这个小饼干和氧气这个小气泡。三、实验装置1、**发生装置**-**固体加热型（适用于加热高锰酸钾和加热氯酸钾制取氧气）**-这个装置主要有酒精灯、试管、铁架台（带铁夹）等东西。酒精灯就像一个小火炉，给试管里的药品加热。试管是装药品的地方，就像一个小房子，让药品在里面发生变化。铁架台呢，就像一个大力士，稳稳地把试管架起来。-在安装这个装置的时候，有很多小细节要注意哦。比如说，试管口要略向下倾斜，为啥呢？这就像我们盖房子的时候，屋顶要有一点斜度，这样下雨的时候雨水才能流下来。如果试管口向上，加热的时候药品里的水分变成水蒸气，在试管口冷凝后就会流回试管底部，就像雨水倒灌进房子里一样，会使试管炸裂的。-还有啊，铁夹要夹在试管的中上部，就像我们抱小孩的时候，要抱在合适的位置，这样才稳当。酒精灯要用外焰加热，因为外焰的温度最高，就像火焰的最外面一层是最厉害的火力。-**固液常温型（适用于分解过氧化氢制取氧气）**-这个装置就简单一些啦，有长颈漏斗、锥形瓶和双孔塞（带导管）。长颈漏斗就像一个长长的小嘴巴，可以往锥形瓶里添加过氧化氢溶液。锥形瓶就像一个小罐子，是反应发生的地方。-这里面也有要注意的地方呢。长颈漏斗的下端要伸入液面以下，这就像我们喝水的时候，吸管要插到水里才能喝到水一样。这样做是为了防止生成的氧气从长颈漏斗口逸出。2、**收集装置**-**排水法**-排水法收集氧气是因为氧气不易溶于水。我们可以用一个装满水的集气瓶，把导管伸到集气瓶口，当看到集气瓶里的水被排完了，就说明氧气收集满了。这就像我们在浴缸里放水，等水满了就知道不能再放了。-这种方法收集到的氧气比较纯净，就像从纯净的水源里打来的水一样干净。但是它也有缺点，就是收集的速度可能会慢一些，就像慢慢接水一样。-**向上排空气法**-因为氧气的密度比空气大，所以可以用向上排空气法收集。我们把导管伸到集气瓶的底部，让氧气把集气瓶里的空气像赶鸭子一样往上赶，这样就可以收集到氧气了。-不过这种方法收集到的氧气可能没有排水法收集的那么纯净，就像混进了一些灰尘的空气一样。四、实验步骤1、**加热高锰酸钾制取氧气的步骤（以加热高锰酸钾为例）**-**检查装置气密性**-这是实验开始前很重要的一步哦。就像我们出门前要检查门窗有没有关好一样。我们可以把导管的一端浸入水中，然后用手握住试管，如果看到导管口有气泡冒出，就说明装置的气密性良好。这就像我们捏一个小气球，如果气球不漏气，捏的时候就会鼓起来一样。-**装入药品**-把高锰酸钾装入干燥的试管里，在试管口放一团棉花。放棉花是为了防止加热时高锰酸钾粉末进入导管，就像我们在门口放一个小帘子，防止灰尘进到屋里一样。-**固定装置**-按照前面说的，把试管固定在铁架台上，注意试管口略向下倾斜。-**点燃酒精灯加热**-用酒精灯的外焰给试管加热，先预热，就是在试管底部来回移动酒精灯，就像我们炒菜的时候先把锅热一热一样。然后再集中加热药品部位。-**收集气体**-等气泡连续均匀冒出的时候再开始收集氧气，这时候的氧气比较纯净。如果刚冒气泡就收集，可能收集到的是空气和氧气的混合气体，就像一杯水里混进了沙子一样不纯。-**撤离导管**-当集气瓶里的氧气收集满了之后，要先把导管从水槽里撤离出来，这就像船靠岸了要先把绳子收起来一样。如果先熄灭酒精灯，试管里的温度会降低，气压减小，水槽里的水就会倒吸进试管，就像外面的风突然把水吹进屋里一样，会使试管炸裂的。-**熄灭酒精灯**-最后再熄灭酒精灯。2、**分解过氧化氢制取氧气的步骤**-先检查装置的气密性，方法和前面一样。-在锥形瓶里加入二氧化锰，通过长颈漏斗加入过氧化氢溶液。然后就可以看到有气泡产生啦，按照前面说的方法收集氧气就可以了。五、氧气的检验和验满1、**检验氧气**-把带火星的木条伸入集气瓶里，如果木条复燃，就说明这个气体是氧气。这就像我们用一把小钥匙去开锁，如果能打开，就说明这个锁就是我们要开的那把锁。2、**验满氧气**-如果是用排水法收集氧气，当集气瓶口有大气泡冒出的时候，就说明氧气已经收集满了。如果是用向上排空气法收集氧气，可以把带火星的木条放在集气瓶口，如果木条复燃，就说明氧气收集满了。这就像我们看杯子里的水满了没有，从水面上就能看出来一样。六、实验注意事项1、在加热高锰酸钾制取氧气的时候，一定要在试管口放一团棉花，前面已经说过原因啦。2、用排水法收集氧气的时候，实验结束后要先撤导管再灭酒精灯，这个也很重要哦。3、在往长颈漏斗里加液体的时候，长颈漏斗的下端要伸入液面以下。4、做实验的时候要按照正确的操作步骤来，就像我们走在路上要遵守交通规则一样，不然可能会出现危险或者实验失败。七、典型问题1、为什么加热高锰酸钾制取氧气时试管口要略向下倾斜？-答案：加热时药品里的水分会变成水蒸气，如果试管口向上，水蒸气在试管口冷凝后会流回试管底部，导致试管炸裂。就像屋顶要有斜度让雨水流走，不然雨水倒灌进房子会损坏房子一样。2、用排水法收集氧气时，什么时候开始收集比较合适？-答案：当气泡连续均匀冒出的时候开始收集比较合适。因为刚开始冒出的气泡可能是空气，这时候收集的话氧气不纯，就像刚开始接的水可能有杂质一样。3、分解过氧化氢制取氧气时，二氧化锰的作用是什么？-答案：二氧化锰是催化剂，它能加快过氧化氢分解的速度，但是它本身的质量和化学性质在反应前后都不变。就像一个小助手，帮助过氧化氢更快地产生氧气，但是它自己没有变成别的东西。八、练习题1、加热高锰酸钾制取氧气时，反应的化学方程式是什么？-答案：2KMnO₄=△=K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑2、在分解过氧化氢制取氧气的实验中，如果长颈漏斗下端没有伸入液面以下，会出现什么情况？-答案：生成的氧气会从长颈漏斗口逸出，导致收集到的氧气减少。就像水从没有插好的吸管里漏出去一样。3、用向上排空气法收集氧气时，如何验满？-答案：把带火星的木条放在集气瓶口，如果木条复燃，就说明氧气收集满了。4、加热氯酸钾制取氧气时，需要什么条件？-答案：需要二氧化锰做催化剂并且加热，化学方程式为：2KClO₃=MnO₂、△=2KCl+3O₂↑5、在加热高锰酸钾制取氧气的实验中，为什么要在试管口放一团棉花？-答案：防止加热时高锰酸钾粉末进入导管。6、如果用排水法收集氧气，收集满的标志是什么？-答案：集气瓶口有大气泡冒出。7、写出分解过氧化氢制取氧气的化学方程式。-答案：2H₂O₂=MnO₂=2H₂O+O₂↑8、在加热高锰酸钾制取氧气的实验中，先熄灭酒精灯再撤离导管会有什么后果？