氧气的制备与性质实验研究

1实验氧气的制备与性质实验研究一、实验目的1.掌握实验室氧气的制备、氧气性质实验的操作技能及实验的准备；2.探索氯酸钾法制取氧气实验的最佳方案（催化剂的选择和试剂的配比）；3.掌握有关试管的规范操作；4.训练用实验对比法研究具体教学实验；二、仪器、药品及材料电子天平、秒表；铁架台、木块、酒精灯、试管、大试管、导气管、集气瓶、1000mL量筒；氯酸钾、二氧化锰、氧化铁、氧化亚铜、三氧化二铬；高锰酸钾、浓硫酸、无水乙醇、木炭、硫、蜡烛、铁三、实验原理1、2KClO32KCl+3O2↑；2、O2不溶于水，采用排水集气法；3、3gKClO3制O2时，最多可生成约830mL的O2，2g约530mL；四、实验装置图五、实验步骤（催化剂的选择）1、用电子天平秤取KClO33g，共称取4份，放入大试管中，按1、2、3、4编号；22、秤取催化剂二氧化锰、氧化铁、氧化亚铜、三氧化二铬各1g分别放入1、2、3、4号大试管中；3、按装置图安装实验仪器；4、检查气密性；5、分别加热试管；6、记录实验收集气体时排水的最终体积V总及排水体积分别为200mL、400mL、600mL、800mL时所需的时间；KClO3/g3333编号ABCD催化剂MnO2/1gFe2O3/1gCuO/1gCr2O3/1gO2终体积/mLO2/mL200400600800200400600800200400600800200400600800t/sv/(mL/s)v均/(mL/s)7、作图分析；8、分析结果，得出氯酸钾制取氧气时的最佳催化剂；六、实验步骤（MnO2与KClO3的最佳配比）1、用电子天平秤取KClO32g，共称取10份，放入大试管中，按1~10编号；2、分别秤取催化剂二氧化锰2*1/20,2*1/10,2*1/6,2*1/5,2*1/4,2*1/3,2*1/2,2*1/1,2*3/2,2*5/2，分别置于1~10号试管中；3、按装置图安装实验仪器；4、检查气密性；5、分别加热试管；36、记录实验收集气体时排水的最终体积V总及排水体积分别为100mL、200mL、300mL、500mL时所需的时间；KClO3/g22222编号12345MnO2/g2*1/202*1/102*1/62*1/52*1/4O2终体积/mLO2/mL100300500100100300500300500100300500100300500t/sv/(mL/s)v均/(mL/s)KClO3/g22222编号678910MnO2/g2*1/32*1/22*1/12*3/22*5/2O2终体积/mLO2/mL100300500100100300500300500100300500100300500t/sv/(mL/s)v均/(mL/s)7、作图分析；8、得出结果MnO2与KClO3的最佳配比；七、实验步骤（氧气的制备及性质）1、用电子天平秤取KClO32g，二氧化锰2*2/3g;42、检查二氧化锰的纯度；3、按装置图安装实验仪器；4、检查气密性；5、加热大试管；6、记录实验收集气体时排水的最终体积V总及排水体积分别为100mL、200mL、300mL、500mL时所需的时间；7、收集的气体分别与木炭、硫、蜡烛、铁燃烧，观察并记录实验现象；8、分析结果；八、注意事项1、取MnO2、KMnO4等强氧化性药品是不能用纸槽，避免发生爆炸；2、作对比实验室注意要采用控制单一变量的原则；3、加热时试管口微偏下；4、加热制取氧气时，大试管要干燥，避免提前反应；5、加热时试管口不应加棉花，避免发生爆炸；6、在实验前检查MnO2、KMnO4等强氧化性药品纯度；九、趣味实验1、魔棒点火在一直蒸发皿中放一颗蚕豆大小的高锰酸钾粉末，滴加浓硫酸，混合均匀后，用玻璃棒蘸取，在酒精灯下沾一沾，酒精灯点点燃。解答：高锰酸钾具有很强的氧化性，遇浓硫酸后快速分解放出氧气并伴有大量的热量放出，遇到酒精后，达到“燃烧三要素”，从而把酒精灯点燃。2、水中火花去小试管加入约2mL无水乙醇，然后延时管内壁滴加浓硫酸约2mL，最后加入高锰酸钾固体5~6粒，观察现象解答：浓硫酸加入无水乙醇后使乙醇碳化形成固体的碳颗粒，加入高锰酸钾后，在浓硫酸作用下分解放放出氧气并伴有大量的热量热，使碳颗粒达到燃烧三要素而燃烧，形成水中火花的现象。十、问题与讨论51、用氯酸钾制氧气可能发生的事故是什么？如何防止？解：发生爆炸；反应时避免与易燃易爆物品接触，如取药品时不用纸槽，加热时试管口不加棉花，用排水集气法收集气体时注意设置防倒吸装置；在实验前检查药品纯度。2、做好氧气制备与性质实验的关键是什么？解：催化剂与氯酸钾的配比；MnO2、KMnO4纯度的检查及处理3、为使学生看清演示实验，老师应注意什么问题？解：安装仪器是要注意按“从右到左，从下到上”的顺序；用手拿去仪器时应尽量避免自己的手挡住实验仪器或其现象。4、氧气实验观察的重点是什么？解：氧气产生的速率及产量；验证氧气的实验现象；5、用实验对比法研究具体实验，设计方案时应注意些什么问题？解：采用控制单一变量的原则；选择配比时要先计算最佳配比的大致范围，避免许多不必要实验。