为了制取少量的氧气,化学兴趣小组的同学把工作分为以下三个阶段。
Ⅰ.查阅资料,获得信息:过氧化氢、氯酸钾、高锰酸钾等含有氧元素的物质在一定条件下分解都可以产生氧气,其中过氧化氢价格最低,在常温下就能够分解放出氧气,该过程无副产物;氯酸钾价格较高,分解较困难,且常伴有副产物;高锰酸钾价格较高,加热即可快速分解。二氧化锰能加速上述三种物质的分解。
根据上述信息,确定制取氧气的实验方案。
Ⅱ.组装仪器,进行实验。可供选择的实验装置如下:
Ⅲ.实验完毕,洗刷仪器,整理用品,总结实验,完成实验报告。
(1)要制取一瓶氧气,你认为应选择的最佳实验装置是________(填写字母代号),组装好实验装置后首先应 。
(2)有气体产生的化学反应在有限的空间里发生时,如果反应速度过快,容易引起爆炸。在用过氧化氢和二氧化锰制氧气的实验中,为预防爆炸应采取的措施是(列举两条): 。
(3)回顾整个工作过程,你认为在准备工作阶段除应考虑药品的成本、制氧气反应的难易、制氧气过程的安全性等因素外,还应考虑的因素是(一条即可)________________。
(1)BC 检查装置的气密性
(2)控制过氧化氢溶液的浓度,控制催化剂(或二氧化锰)的用量,应保证气体通道畅通等(以上任意两条或其他合理答案均可)
(3)反应物应在含有氧元素的物质中选择;应考虑实验过程对环境的影响;实验所需仪器的规格、性能;实验试剂的浓度、用量等问题
【解析】根据资料可知,过氧化氢价格最低且常温就能分解制氧气,所以实验室选用过氧化氢制氧气,不选用氯酸钾和高锰酸钾。为了防止爆炸,可控制产生氧气的速率,通常采用控制过氧化氢溶液浓度和催化剂的用量等。还要考虑实验是否环保、反应物是否含有氧元素等。
过氧化氢制氧气 | 高锰酸钾制氧气 | |
药品和反应原理 | 2H2O22H2O+O2↑ | 2KMnO4K2MnO4 + MnO2 + O2↑ |
发生装置 | 固液常温型 |
固体加热型 |
收集装置 | 氧气可用排水法收集,也可用向上排空气法收集 | |
整体装置图 | ||
操作步骤 | ①检查装置气密性 ②再锥形瓶中装入二氧化锰 ③塞好带有长颈漏斗和导管的橡皮塞(长颈漏斗的下端一定在液面以下,否则氧气会从长颈漏斗中跑出来) ④向长颈漏斗中加入过氧化氢溶液 ⑤收集氧气 |
①检查装置气密性 ②将药品平铺在试管底部,用带导管的单孔橡皮塞塞紧试管口(用高锰酸钾制取氧气,还要在管口放一小团棉花) ③将试管固定在铁架台上 ④点燃酒精灯,预热后加热试管 ⑤当导管口有连续均匀的气泡冒出时开始收集气体 ⑥收集完毕,先将导管移出水面 ⑦熄灭酒精灯。加热高锰酸钾(或氯酸钾和二氧化锰的混合物)制氧气,用排水法收集,其操作步骤可概括为:“查”“装”“定”“点”“收”“离”“熄”7个字。可用谐音记忆为“茶庄定点收利息”。 |
注意事项 | ①伸入试管或锥形瓶中的导管应刚刚露出橡皮塞即可,否则不利于气体的导出。 ②用排水法收集氧气时,导管应刚伸人集气瓶口即可,过长不利于水的排出,气体不易收集满。 ③用向上排空气法收集氧气时,导管要伸入集气瓶的底部,否则不利于空气的排出,收集的气体不纯。 ④用长颈漏斗时,长颈漏斗末端应在液面以下,否则氧气会从长颈漏斗中逸出。 |
①药品要平铺在试管底部,均匀受热。 ②试管口要略向下倾斜,防止药品中湿存的水分受热后变成水蒸气,遇冷凝结成水倒流回试管底部,使试管炸裂。 ③铁架台的铁夹要夹在试管的中上部(或距离试管口1/3处)。 ④试管内的导管稍伸出橡皮塞即可,这样便于气体导出。 ⑤集气瓶充满水后倒放入水槽中(瓶口要在水面下)。 ⑥加热时要先使试管均匀受热,然后酒精灯外焰要对准药品所在部位加热。 ⑦用排水法收集气体时,应注意当气泡连续均匀冒出时再收集,否则收集的气体中混有空气,当集气瓶口有大盆气泡冒出时,证明已集满。 ⑧停止加热时,应先把导管从水里撤出,再撤掉酒精灯。如果先熄灭酒精灯,试管内气体温度降低,压强减小,水槽中的水就会被倒吸入热的试管内,使试管炸裂。 ⑨用高锰酸钾制氧气时,试管口要放一小团棉花,防止加热时高锰酸钾小颗粒进人导管。 ⑩盛氧气的集气瓶应盖上玻璃片正放,因为在相同状况下氧气的密度大于空气的密度,正放可减少气体的逸散。 |
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