制作氧气的方法主要有两种:实验室制法和工业制法。
实验室制法
反应原理
加热高锰酸钾:
$2KMnO_4 \rightarrow K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2$
加热氯酸钾和二氧化锰的混合物:
$2KClO_3 \rightarrow 2KCl + 3O_2$
分解过氧化氢溶液:
$2H_2O_2 \rightarrow 2H_2O + O_2$(需要加入二氧化锰作为催化剂)
实验装置
通常使用固体反应物在加热条件下制取气体的装置,包括:
反应容器(试管)
加热器(酒精灯)
气体收集装置(排水法或向上排空气法)
气体验满装置(带火星的木条)
收集方法
排水法:适用于不易溶于水的气体,如氧气。
向上排空气法:适用于比空气密度大的气体,如氧气。
操作步骤
查:
检查装置的气密性。
装:
将药品装入试管内,使之平铺在试管底部。
定:
把试管固定在铁架台上。
点:
点燃酒精灯加热。
收:
用排水法或向上排空气法收集气体。
离:
把导气管撤离水槽或集气瓶。
熄:
熄灭酒精灯。
注意事项
试管口略向下倾斜,防止冷凝水回流。
收集气体时,导管口开始有气泡放出时不宜立即收集,待气泡连续均匀放出后再开始收集。
结束时,应先撤去导管,后停止加热,防止水倒吸入试管。
工业制法
分离液态空气法
在低温条件下加压,使空气转变为液态空气。
蒸发液态空气,由于液态氮的沸点比液态氧低,氮气首先蒸发出来,剩下的主要是液态氧。
膜分离技术
利用膜技术在一定压力下,让空气通过具有富集氧气功能的薄膜,得到含氧较高的富氧空气。
氧气的检验方法
将带火星的木条伸入集气瓶内,如果木条复燃,说明该瓶内气体是氧气。
总结
初中阶段主要学习的是实验室制取氧气的方法,包括反应原理、实验装置、操作步骤和注意事项。工业制取氧气的方法虽然也在学习范围内,但通常不作为中考的重点。通过实验操作,学生可以更直观地理解氧气制取的过程和原理。