题目

如何将氧气装入集气瓶

提问时间：2020-11-21

答案

实验室制氧气的方法
反应原理：高锰酸钾—加热→锰酸钾+二氧化碳+氧气
2.药品：高锰酸钾
3.仪器：试管,铁架台,酒精灯,带导管的单孔胶塞,集气瓶,玻璃片,水槽,药匙
4.步骤：（茶庄定点收利息）
茶：检查装置气密性
庄：装入药品,塞紧胶塞
定：固定装置
点：点燃酒精灯,加热试管
收：收集气体
利：收集完毕后,将导管从水槽中撤离出去
息：熄灭酒精灯
5.收集方法：排水法（不易溶于水）,向上排空气法（密度大于空气）
6.验满方法：1.当观察到集气瓶口有大气泡冒出
2.将带火星的木条放在集气瓶口,如果木条复燃,则证明已满
7.检验方法：将带火星的木条伸入集气瓶中,如果木条复燃,则说明是氧气
8.注意问题：1.在试管口放一小团棉花球（防止加热时高锰酸钾的粉末进入导管）
2.试管口要略向下倾斜（防止管中冷凝的水倒流回热的试管底部,导致炸裂）
3.停止加热时,应先把导管撤出来,再熄灭酒精灯(防止水槽中的水被倒吸回热的试管底部,炸裂）
4.盛氧气的集气瓶应该上玻璃片正放在桌子上
----
实验 氧气的获得
实验设计思想：
1.通过实验室制取气体原料、条件等的选择,了解物质实验室制法与工业制法的不同要求.
2.通过实验掌握部分基本实验操作,包括气密性检验、物质加热、气体收集等.
实验原理：
实验室主要利用含氧化合物的分解来获得氧气,使用较多的含氧化合物是高锰酸钾和双氧水.
高锰酸钾 锰酸钾＋二氧化锰＋氧气
双氧水 水＋氧气
实验目的：
使学生知道实验室制取氧气的方法和反应原理.
知道实验室收集气体的一般方法.
使学生对催化剂的作用有一定了解.
实验用品：
加热高锰酸钾制取氧气
试管、铁架台、酒精灯、带橡皮塞的导管、集气瓶、水槽
高锰酸钾、棉花
分解双氧水制取氧气
锥形瓶、分液漏斗、带橡皮塞的导管、集气瓶、水槽
10%左右的双氧水、二氧化锰
实验步骤：
加热高锰酸钾制取氧气
实验步骤 现象 解释和结论
按图装配好仪器,检查气密性.
在试管中装入少量高锰酸钾,并在试管口放一团棉花,用带有导管的塞子塞紧管口.
把试管口略向下倾斜固定在铁架台上.
棉花的作用主要是防止固体粉末进入导管.
将两个集气瓶分别盛满水,并用玻璃片盖住瓶口.然后把盛满水的瓶子连同玻璃片一起倒立在盛水的水槽内.
给试管加热.先使酒精灯火焰在试管下方来回移动,让试管均匀受热,然后对高锰酸钾所在的部位加热.
导管口开始有气泡放出时,不宜立即收集,当气泡连续地并比较均匀地放出时,再把导管口伸入盛满水的集气瓶里.
等瓶子里的水排完以后,在水面下用玻璃片盖住瓶口.小心地把瓶子移出水槽,正放在桌子上.用同样的方法再收集一瓶氧气（瓶中留有少量水）. 高锰酸钾受热分解
氧气不易溶于水,可用排水集气法收集
氧气密度比空气略大,瓶口向上不易扩散
停止加热时,先要把导管移出水面,然后再熄灭酒精.
分解双氧水制取氧气
实验步骤 现象 解释和结论
装配好仪器,检验装置的气密性.
在实验室中需用一定量氧气时,可使用如图的装置,过氧化氢水溶液可以根据需要随时补充.
在锥形瓶中装入少量二氧化锰粉末,塞好塞子.在分液漏斗中注入适量双氧水.
将两个集气瓶分别盛满水,并用玻璃片盖住瓶口.然后把盛满水的瓶子连同玻璃片一起倒立在盛水的水槽内.
打开分液漏斗活塞,将双氧水逐滴加入锥形瓶中 锥形瓶内溶液中出现大量气泡,同时放出热量
双氧水 水＋氧气
氧气也可以利用向上排空气法收集.
收集一段时间后,将一根燃着的木条放在集气瓶口.
盖好玻璃片,正放在实验桌上.继续收集第二瓶.
如果木条复燃 氧气密度比空气大,可用向上排空气法收集.
说明氧气已经集满.
实验点拨：
1．原理拓展
催化剂的作用
在用双氧水制取氧气的反应中要用到二氧化锰作催化剂.催化剂是指那些在化学反应中能改变其他物质的反应速率,而本身的质量和化学性质在反应前后不变的物质.在这个反应中二氧化锰就是双氧水分解的催化剂.
两种制取氧气方法的比较
用高锰酸钾和双氧水制取氧气各有特点.高锰酸钾是固体,相对容易保存；双氧水是液体,易分解,不宜久置.但是用高锰酸钾需要加热,而双氧水在二氧化锰催化作用下,分解非常迅速,不需加热.
2．成功关键
加热高锰酸钾的方法
高锰酸钾不要紧紧地堆放在试管底部,要平铺在试管中；开始加热时要先预热试管,使试管底部均匀受热,然后将灯焰放在靠试管口一端有药品的地方加热,并随着反应的进行和需氧气量的多少,将灯焰向试管底的方向移动.这样做的目的是既可防止固体混合物随气流冲向试管口,又便于控制氧气放出的速率和数量.
双氧水的浓度
市售的双氧水一般有两种浓度,一种是30%左右的浓溶液,一种是3%的稀溶液.制取氧气比较适宜的浓度在10%左右.太稀反应慢,收集时间较久.双氧水太浓反应过于剧烈,放热多,会造成收集的氧气中水蒸气过多.
3．注意事项
（1）高锰酸钾制取氧气
实验装置顺序要先下后上,从左至右装配仪器.并注意铁夹要夹在试管的中上部（离管口的1/4）左右处,试管管口要略向下倾斜.
（2）理和装入固体试剂?
加入高锰酸钾,并使之倾斜地铺在管底,不要让它堆积在底部.
（3）为什么要稍向下倾?
因加热时药品里所含的湿气变成水蒸气,到管口处冷凝成水滴而倒流,致使试管炸裂.
（4）为什么气泡刚冒出时不宜立即收集气体?
开始加热时排出的主要是空气,当气泡连续地并比较均匀地放出时,才是氧气,这时才能进行收集.
（5）为什么用排水法收集气体,在停止制氧时,应先把导管从水里拿出来,然后移去酒精灯?
如果先移去酒精灯,试管内温度降低,气压减小,水就沿导管被吸到热的试管里,有使试管破裂的可能.
（6）为什么试管内的导管不宜过长?
伸入试管内的导管不宜过长,以免气体难于排出.
（7）用向上排空气法收集氧气时怎样验证氧气已经集满?
用带有火星的木条去试验氧气,是鉴定氧气的一种常用方法.将带火星的木条放在集气瓶口,如果木条复燃,说明氧气已经集满.
（8）怎样验证制得的气体是氧气?
将带火星的木条伸入集气瓶中,如果木条复燃,说明该气体是氧气.
实验拓展：
用双氧水制取氧气时,双氧水的添加可有不同的方法.
如果在实验室中想制得少量的氧气,也可以使用图的装置,往试管中注入15%的过氧化氢水溶液,在投入少量二氧化锰后,立即塞紧塞子,氧气沿导管排出.例如,用15 mL过氧化氢水溶液,加0.1 g二氧化锰,大约半分钟可得氧气0.7 L.比较适合学生自己进行实验.实验装置见图A.
A装置只能一次性或间断性地收集氧气,不能连续收集.为了能达到连续收集的目的,可以将大试管改成锥形瓶,单孔塞改成双孔塞,并使用长颈漏斗.实验装置见图B.
B装置虽然可以随时添加双氧水,但是对反应速率的控制不是太好,特别是双氧水浓度偏高时易发生溶液从长颈漏斗中冲出.同时也不能停止反应.将长颈漏斗改成分液漏斗,是较为理想的制取装置.
装置中分液漏斗的作用有：
（1）控制滴加液体的总量,获得所需气体的总量,能最大限度的节约药品；
（2）控制滴加液体速率,从而实现控制反应速率；
(3)可控制反应随时开始,随时停止.
生活中的实验：
用消毒双氧水和红砖粉末等物质作为原料,针筒、塑料小瓶、橡胶管、水盆水杯等作为仪器可以制取少量的氧气.
提示：针筒可以实现部分分液漏斗的功能,可以控制滴加液体.红砖粉末可以代替二氧化锰作催化剂.
实验考点导航：
例题1：用高锰酸钾加热制氧气,实验中发现试管破裂,有以下原因与之不相关的是（ ）
①试管外壁有水没擦干 ②加热时试管底部触及灯芯 ④高锰酸钾的量太多 ⑤加热过程中不时地移动酒精灯 ⑥直接对准药品部分加热
A. ②④⑦ B. ③④⑤ C. ③⑤⑦ D. ①②⑥⑦
例题点评：本题考察对实验室制取氧气的注意事项的理解和掌握.
解题指导：①试管外壁有水没擦干⑥直接对准药品部分加热,这些情况都可能造成试管受热不均匀而炸裂；②加热时试管底部触及灯芯,灯芯温度较低试管会因骤冷而炸裂；⑦停止加热后即将试管直立起来,等冷却后洗涤,虽然等冷却后洗涤不错,但是停止加热后即将试管直立起来可能造成管口的冷凝水流到试管底部而使试管炸裂.③试管口没放棉花可能造成的后果是固体粉末进入导管.⑤加热过程中不时地移动酒精灯④高锰酸钾的量太多都不会造成试管炸裂.因此选B
答案：B
例题2：下列哪一种气体可以即可以用向上排空气法收集,又可以用排水法收集（ ）
A密度大于空气且易溶于水 B密度大于空气且难溶于水
C密度小于空气且易溶于水 D密度小于空气且难溶于水
例题点评：本题重在考察气体收集方法与气体性质间的关系.
解题指导：能用向上排空气法收集的气体密度应大于空气,而能用排水法收集的气体应难溶于水.综合两种情况,答案为B.
答案：B
例题3：医院给病人输氧时用到类似下图所示的装置.关于该装置,下列说法不正确的是（ ）
A．使用该装置用来观测是否有氧气输出
B．使用该装置用来观测氧气的输出速率
C．a导管连接供给氧气的钢瓶
D．a导管连接病人吸氧气的塑料管
例题点评：本题考察日常生活经验,排水集气法的扩展应用.
解题指导：氧气很重要的用途之一就是供给呼吸.医院给病人输氧时利用图中液体中是否有气泡及气泡的大小可以观测,是否有氧气输出及输出氧气的速度,所以A、B选项是正确的.使用时需将氧气通入水中以观测气泡,所以应从a端通入氧气,b端连接病人的吸氧管,若反之,则液体会从a端被压出,不可以供病人呼吸,所以C选项正确,D选项不正确.
答案：D
举一反三：
右图是一瓶用排水法收集好的无色气体.请你判断与这种气体相关的性质 .
解题指导：题目十分简洁,但是信息给予得十分充分.首先该气体是无色的,而且能用排水法收集,说明气体应该是难溶于水的并且不会与水发生反应.集满后的集气瓶正放,说明气体的密度比空气大.综合起来就可以得到该气体的三条物理性质,一条化学性质.
答案：该气体是无色气体,密度比空气大,难溶于水且不与水反应.
例题4：某同学利用双氧水制取氧气,按图装配好仪器后加入药品反应,并收集到一瓶气体.他用带火星的木条检验,发现木条没有复燃.请你来想想,可能是那些原因造成的?
例题点评：本题是开放题,考察学生对实验室制氧气的各个环节的了解,是否能对实际操作中出现的问题作出分析、归纳与整理.
解题指导：木条没有复燃的原因其实比较简单,主要应为氧气浓度低或没有氧气.从这个角度来看,一种可能就是气密性不好而收集不到氧气.另外,由于使用双氧水制取氧气,并用向上排空气法收集氧气,如果反应过于剧烈会造成大量水蒸气溢出,从而致使集气瓶中的氧气不能使木条复燃.还有像药品浓度太低或失效等可能造成结果是收集不到氧气,不适合作为答案.
答案：可能的原因有
（1）装置气密性不好
（2）双氧水浓度太大
（3）滴入双氧水速度太快
（4）一次性注入双氧水太多
其它合理答案亦可
例五：在军事术语上把在海里的连续航行叫“长行”.为保证长时间潜行,在潜艇里要配备氧气的化学再生装置.制氧气的方法有以下几种：①加热高锰酸钾；②电解水；③在常温下使过氧化钠与二氧化碳反应,生成碳酸钠和氧气；④加热氧化汞,生成汞和氧气.
（1）其中最适宜在潜艇里制氧气的方法是哪一种?
（2）与其他几种方法相比,该方法有哪些优点?
例题点评：本题考察学生对氧气制取条件的理解和实际运用的能力,了解现实活动中各种因素对制取的限制和影响.
解题指导：加热高锰酸钾、电解水、加热氧化汞,生成汞和氧气都需要额外的能源供给,而且生成物还需另外处理,特别是加热氧化汞,产率低,生成物汞有毒.在常温下使过氧化钠与二氧化碳反应,生成碳酸钠和氧气的方法比较好,首先反应常温时就能发生,不需额外提供能源,其次是参加反应物之一是二氧化碳,这样有利于消耗潜艇内人员呼吸作用生成的二氧化碳.
答案：（1）最适宜在潜艇里制氧气的方法是在常温下使过氧化钠与二氧化碳反应,生成碳酸钠和氧气
(2) 优点是反应常温时就能发生,不需额外提供能源；反应物之一是二氧化碳,有利于消耗潜艇内人员呼吸作用生成的二氧化碳.