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氧气的实验室制法与性质实验报告


§实验一、氧气的实验室制法与性质
2010 级化学 1 班 1223 实验室

一、实验目的 1.掌握实验室制取和收集氧气的方法及其性质实验的操作技巧; 2.初步掌握本实验的演示教学方法。

二、实验原理 1.氧气的制备方法 (1)高锰酸钾法: 2KMnO4 (2)过氧化氢法:
2H2O2
MnO2


K2MnO4+MnO2+O2↑

2H2O + O2↑

(3)氯酸钾法:
2KClO3
MnO2



2KCl +

3O2



2.氧气的性质及实验方法 (1)物理性质:在通常状况下,O2 为无色无味的气体。在标准状况下, O2 的密度(1.429g/L)比空气的平均密度(1.293g/L)大。不易溶 于水(每升水溶解 O2 约 30mL) ,所以,氧气采用排水法收集。 (2)化学性质:氧气的化学性质很活泼。它不仅可以助燃,而且在点燃或 高温条件下可以和大多数金属、非金属发生反应,放出大量热。本次 实验主要通过观察金属 Fe、非金属 C、S、P 以及石蜡在 O2 中燃烧的 实验现象及反应产物来验证 O2 支持燃烧的化学性质[1]。

三、实验操作过程与实验现象 1.氧气的制取与收集

(1) KMnO4 加热分解法 连:按装置图 1 从下到上、从左到右连接装置; 查:检查装置气密性。用手握住试管,如果水中导管口有气泡逸出, 则说明气密性好[2]; 装:取 15 克 KMnO4 加入硬质试管中,管口放好脱脂棉后,塞紧单孔 塞。 定:将试管固定在铁架台上,试管夹应夹在距试管口三分之一处,试 管口略向下倾斜; 点:点燃酒精灯,先预热试管,然后将火焰集中在药品处加热;导管 口有气泡冒出; 收: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。

图 1.KMnO4 加热分解制氧气装置

(2) H2O2 分解法 ①按照装置图 2 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, 若导管口有气泡冒出,则气密性好; ③在具支锥形瓶中装入 0.5-1.5gMnO2,分液漏斗中装入适量 10% -15%的 H2O2 溶液。调节分液漏斗旋塞,使过氧化氢溶液均匀缓慢 滴下,导管口开始有少量不均匀气泡冒出; ④采用排水法收集氧气,当气泡连续 且均匀时开始收集; ⑤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。

图 2. H2O2 分解制氧气装置

2.氧气的性质 (1) S 在氧气中燃烧 【操作过程】取少量硫磺粉放入洁净的燃烧匙中,在酒精灯上加热至燃 烧, 将燃着的硫匙由上往下缓缓伸进集有 O2 的集气瓶中观察现象。 [3] 【实验现象】硫在空气中燃烧,发出微弱的淡蓝色火焰,硫匙伸入氧气 后,火焰的颜色呈现为明亮的蓝紫色,并伴有刺激性气味的气体产生, 集气瓶内有大量白烟,推测为未燃烧的硫气化又冷凝所致。 【化学方程式】S+O2 点燃 SO2 (2) P 在氧气中燃烧 【操作过程】取少量红磷放入洁净的燃烧匙中,点燃,缓慢伸入盛满氧 气的集气瓶中,观察现象。 【实验现象】红磷在空气中燃烧,火焰呈黄色;在氧气中燃烧,火焰呈 亮黄色,并有大量白烟附着在瓶壁上,此为 P2O5。 【化学方程式】4P+5O2 点燃 2P2O5 (3) C 在氧气中燃烧 【操作过程】用坩埚钳夹取一小块木炭,在酒精灯上烧至红热,缓慢伸 入盛满氧气的集气瓶中,观察现象。燃烧停止后,给此集气瓶倒入少 量澄清石灰水,振荡,观察现象。 【实验现象】 木炭在氧气中更剧烈燃烧, 并发出白光。 倒入澄清石灰水, 振荡后,澄清石灰水变浑浊,说明木炭在氧气中燃烧有 CO2 产生。 【化学方程式】C+O2 点燃 CO2 (4) Fe 在氧气中燃烧 【操作过程】将适当粗细的铁丝用砂纸打磨后弯成螺旋状,其端部附一 根火柴,点燃火柴,烧至火柴将尽时,伸入铺有一层细砂的盛满氧气 的集气瓶中,观察现象。 【实验现象】 铁丝在氧气中燃烧,火星四射,并生成黑色物质(Fe3O4) 。

【化学方程式】3Fe+2O2 点燃 Fe3O4 (5) 蜡烛在氧气中燃烧 【操作过程】用小刀截取长约 1cm 长蜡烛一段,放入燃烧匙,点燃后伸 入集气瓶中,观察现象,燃烧停止后,注入少量澄清石灰水,振荡, 观察现象。 【实验现象】蜡烛在氧气中燃烧,火焰更加亮白,注入澄清石灰水,澄 清石灰水变浑浊,说明蜡烛在氧气中燃烧有 CO2 产生。 【化学方程式】石蜡+O2 ?点燃 ? CO2+H2O ? ?

四、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, 防止药品中所含的水分变成 水蒸汽,在试管口冷凝成水滴倒流,致使试管炸裂; 2.使用 KMnO4 制氧气需在试管口放入适量脱脂棉,防止 KMnO4 粉末进入导 气管,造成堵塞或者使氧气变成紫红色; 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。

五、参考文献
[1]李明媚. 对氧气的性质和制取实验的几点思考[J].实验教学, 2004 年第 1-2 合 期:81. [2]柴文锋.氧气的制法相关知识问答[J].《中学理科:初中数理化》 ,2003 年,7 期: 40. [3]段玉峰.综合训练与设计[M].2002 年 8 月.北京 :科学出版社,2001 年.214-218.


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