氧氣的實驗室製取
1、藥品:採用分解過氧化氫溶液、加熱分解氯酸鉀或高錳酸鉀的方法制取氧氣。
2、原理:過氧化氫(H2O2) 水(H2O)+氧氣(O2)
高錳酸鉀(KMnO4) 錳酸鉀(K2MnO4)+二氧化錳(MnO2)+氧氣(O2)
氯酸鉀(KClO3) 氯化鉀(KCl)+ 氧氣(O2)
3、收集方法:排水法或向上排空氣法收集,這是因為氧氣不易溶解於水,氧氣的密度略大於空氣。
4、檢驗氧氣是否收集滿的方法:
(1)用排水法收集氧氣,如果氣泡從集氣瓶口外部冒出,證明瓶內已集滿了氧氣。
(2)用向上排空氣法收集氧氣,將帶火星的木條放在集氣瓶口,如果木條重新燃燒,證明瓶內已集滿了氧氣。
5、操作步驟
(1)用過氧化氫製氧氣(檢、裝、固、收)
① 檢:連線儀器,檢查裝置的氣密性。
② 裝:試管中加入少量的二氧化錳,然後倒入適量的過氧化氫,塞上帶導管的單孔膠塞。
④收:用排水法或向上排空氣法收集氧氣,收集滿氧氣後將集氣瓶口蓋好玻璃斷,正放在實驗臺上。
(2)加熱氯酸鉀或高錳酸鉀製氧氣(檢、裝、固、熱、收、燈)
①檢:連線儀器,檢查裝置的氣密性。
②裝:將氯酸鉀和二氧化錳按質量比3:1均勻混合後放入大試管中,或將適量的高錳酸鉀加入大試管中。
④熱:用酒精燈給試管加熱。
⑤收:用排水法或向上排空氣法收集氧氣。
⑥燈:實驗完畢先將導管移出水面,後撤掉酒精燈,停止加熱。
6、注意事項:
(1)檢查裝置氣密性時,最好先將導管放入水中,再用手握住試管,防止管內的氣體事先已排出,看不到氣泡。
(2)裝入高錳酸鉀後,在管口塞少量棉花,可以防止加熱時,高錳酸鉀粉末隨氧氣流進入導管和沿導管進入水槽,堵塞導管或將水槽中的水染成紅色。
(3)試管固定在鐵架臺上時,要注意試管口略向下傾斜,防止冷凝水倒流,炸裂試管;另外鐵夾應夾在試管中上部,防止試管因受熱不均勻而破裂。
(4)加熱時要先給試管均勻加熱,然後在藥品的部位集中加熱,防止試管區域性受熱而炸裂。
(5)剛開始有氣泡的時候不能收集,因為現在排出的僅僅是原試管中的空氣及少量的新產生的氧氣。要等到有大量的連續的氣泡冒出時,才開始收集。
(6)收集完氧氣後,要停止實驗,應該先從水槽中拿出導管,再熄滅酒精燈。否則會引起水槽中的水倒流到試管中,熱的試管遇到冷的水會被炸裂。
(7)收集滿氧氣後將集氣瓶口蓋好玻璃斷,正放在實驗臺上。因為氧氣比空氣密度略大,防止氧氣散逸。
三、分解反應:是由一種物質生成兩種或兩種以上其他物質的反應叫分解反應。
用過氧化氫溶液、加熱氯酸鉀或高錳酸鉀製取氧氣的反應都是分解反應。
氫氣製備裝置:
完整的氣體制取裝置包括髮生裝置(即發生反應生成該氣體的裝置)和收集裝置兩部分。
氣體發生裝置的確定,要依據反應原理,特別是反應物的狀態和反應條件。實驗室製取氫氣所用的鋅是顆粒狀固體,所用的稀硫酸呈液體,常溫下兩種藥品接觸即可發生反應。由此可見,只需用容器將鋅和稀硫酸盛放在一起,並將產生的氫氣透過導管匯出即可。因此組裝發生裝置應包括盛裝藥品的反應容器(大試管、廣口瓶、錐形瓶、燒瓶等均可),用於封閉反應容器口的膠塞,穿過膠塞用於匯出氫氣的玻璃導管(用試管或燒瓶作反應容器時還需用鐵架臺固定)。這種裝置是最簡單的氫氣發生裝置。
2. 氣體的收集:
氣體的收集裝置要依據該氣體的收集方法而定。氫氣的收集方法有兩種:向下排空氣法(因為氫氣密度最小)和排水法(因為氫氣難溶於水且不和水反應)。如果用向下排空氣法收集氫氣,難於驗滿,因此收集氫氣的最佳方法是排水法。
注意事項:儀器連線好以後應先檢查裝置的氣密性,然後再裝入藥品製取氫氣;將鋅粒裝入試管時,應將試管傾斜,使鋅粒滑入試管底部,以免直接投入時砸破試管底;對產生的氫氣經驗純後再收集或直接應用;收集滿氫氣的集氣瓶應倒置在桌上,防止氫氣很快逸散。
三、氫氣純度的檢驗方法
實驗操作:用排水法或向下排氣法收集一試管氫氣,用拇指堵住,移近火焰,如果聽到尖銳的爆鳴聲,表明氫氣不純。然後按上述方法再收集、再檢驗,至點燃時發出的響聲很小時,表明氫氣已經純淨。
注意事項:當開始收集的氫氣經檢驗不純,這時需要再收集、再檢驗。若下一步要採用向下排空氣法收集氫氣,應先用拇指把試管口堵住一會兒,再去收集、檢驗氫氣。否則剛用於檢驗氫氣的試管內的火焰可能沒有熄滅,立即用這個試管去再收集氫氣時,可能會點燃導管口不純的氫氣,引起裝置爆炸,發生危險。
氧氣的實驗室製取
1、藥品:採用分解過氧化氫溶液、加熱分解氯酸鉀或高錳酸鉀的方法制取氧氣。
2、原理:過氧化氫(H2O2) 水(H2O)+氧氣(O2)
高錳酸鉀(KMnO4) 錳酸鉀(K2MnO4)+二氧化錳(MnO2)+氧氣(O2)
氯酸鉀(KClO3) 氯化鉀(KCl)+ 氧氣(O2)
3、收集方法:排水法或向上排空氣法收集,這是因為氧氣不易溶解於水,氧氣的密度略大於空氣。
4、檢驗氧氣是否收集滿的方法:
(1)用排水法收集氧氣,如果氣泡從集氣瓶口外部冒出,證明瓶內已集滿了氧氣。
(2)用向上排空氣法收集氧氣,將帶火星的木條放在集氣瓶口,如果木條重新燃燒,證明瓶內已集滿了氧氣。
5、操作步驟
(1)用過氧化氫製氧氣(檢、裝、固、收)
① 檢:連線儀器,檢查裝置的氣密性。
② 裝:試管中加入少量的二氧化錳,然後倒入適量的過氧化氫,塞上帶導管的單孔膠塞。
④收:用排水法或向上排空氣法收集氧氣,收集滿氧氣後將集氣瓶口蓋好玻璃斷,正放在實驗臺上。
(2)加熱氯酸鉀或高錳酸鉀製氧氣(檢、裝、固、熱、收、燈)
①檢:連線儀器,檢查裝置的氣密性。
②裝:將氯酸鉀和二氧化錳按質量比3:1均勻混合後放入大試管中,或將適量的高錳酸鉀加入大試管中。
④熱:用酒精燈給試管加熱。
⑤收:用排水法或向上排空氣法收集氧氣。
⑥燈:實驗完畢先將導管移出水面,後撤掉酒精燈,停止加熱。
6、注意事項:
(1)檢查裝置氣密性時,最好先將導管放入水中,再用手握住試管,防止管內的氣體事先已排出,看不到氣泡。
(2)裝入高錳酸鉀後,在管口塞少量棉花,可以防止加熱時,高錳酸鉀粉末隨氧氣流進入導管和沿導管進入水槽,堵塞導管或將水槽中的水染成紅色。
(3)試管固定在鐵架臺上時,要注意試管口略向下傾斜,防止冷凝水倒流,炸裂試管;另外鐵夾應夾在試管中上部,防止試管因受熱不均勻而破裂。
(4)加熱時要先給試管均勻加熱,然後在藥品的部位集中加熱,防止試管區域性受熱而炸裂。
(5)剛開始有氣泡的時候不能收集,因為現在排出的僅僅是原試管中的空氣及少量的新產生的氧氣。要等到有大量的連續的氣泡冒出時,才開始收集。
(6)收集完氧氣後,要停止實驗,應該先從水槽中拿出導管,再熄滅酒精燈。否則會引起水槽中的水倒流到試管中,熱的試管遇到冷的水會被炸裂。
(7)收集滿氧氣後將集氣瓶口蓋好玻璃斷,正放在實驗臺上。因為氧氣比空氣密度略大,防止氧氣散逸。
三、分解反應:是由一種物質生成兩種或兩種以上其他物質的反應叫分解反應。
用過氧化氫溶液、加熱氯酸鉀或高錳酸鉀製取氧氣的反應都是分解反應。
氫氣製備裝置:
完整的氣體制取裝置包括髮生裝置(即發生反應生成該氣體的裝置)和收集裝置兩部分。
氣體發生裝置的確定,要依據反應原理,特別是反應物的狀態和反應條件。實驗室製取氫氣所用的鋅是顆粒狀固體,所用的稀硫酸呈液體,常溫下兩種藥品接觸即可發生反應。由此可見,只需用容器將鋅和稀硫酸盛放在一起,並將產生的氫氣透過導管匯出即可。因此組裝發生裝置應包括盛裝藥品的反應容器(大試管、廣口瓶、錐形瓶、燒瓶等均可),用於封閉反應容器口的膠塞,穿過膠塞用於匯出氫氣的玻璃導管(用試管或燒瓶作反應容器時還需用鐵架臺固定)。這種裝置是最簡單的氫氣發生裝置。
2. 氣體的收集:
氣體的收集裝置要依據該氣體的收集方法而定。氫氣的收集方法有兩種:向下排空氣法(因為氫氣密度最小)和排水法(因為氫氣難溶於水且不和水反應)。如果用向下排空氣法收集氫氣,難於驗滿,因此收集氫氣的最佳方法是排水法。
注意事項:儀器連線好以後應先檢查裝置的氣密性,然後再裝入藥品製取氫氣;將鋅粒裝入試管時,應將試管傾斜,使鋅粒滑入試管底部,以免直接投入時砸破試管底;對產生的氫氣經驗純後再收集或直接應用;收集滿氫氣的集氣瓶應倒置在桌上,防止氫氣很快逸散。
三、氫氣純度的檢驗方法
實驗操作:用排水法或向下排氣法收集一試管氫氣,用拇指堵住,移近火焰,如果聽到尖銳的爆鳴聲,表明氫氣不純。然後按上述方法再收集、再檢驗,至點燃時發出的響聲很小時,表明氫氣已經純淨。
注意事項:當開始收集的氫氣經檢驗不純,這時需要再收集、再檢驗。若下一步要採用向下排空氣法收集氫氣,應先用拇指把試管口堵住一會兒,再去收集、檢驗氫氣。否則剛用於檢驗氫氣的試管內的火焰可能沒有熄滅,立即用這個試管去再收集氫氣時,可能會點燃導管口不純的氫氣,引起裝置爆炸,發生危險。