双氧水制备氧气及氧气的性质

双氧水制备氧气及氧气的性质

一、实验目的

1. 掌握实验室制取和收集氧气的方法及其性质实验的操作技巧; 2. 初步掌握本实验的演示教学方法。 二、实验原理

MnO2

1. 过氧化氢法:2H2O22H2O+O2↑

过氧化氢法制备氧气的优点是产物环保清洁,且装置简单;缺点是具有

腐蚀性(小)。实验装置是液固不加热型。 2. 氧气的性质:

物理性质:在通常状况下, O2为无色无味的气体。在标准状况下,O2的密度(1.429g.l-1)比空气的平均密度(1.293g.l-1)大。不易溶于水(每升水溶溶解O2约30ml)。所以通常采用排水法收集氧气。 化学性质:O2的化学性质很活泼。它不仅可以助燃,而且在点燃火高温

条件下可以喝大多数金属、非金属发生反应,放出大量的热。

三、仪器、材料与药品

硬质大试管、试管夹、锥形瓶、分液漏斗、单孔橡皮塞、30玻璃弯管、酒

精灯、火柴、水槽、集气瓶(共五只)、毛玻璃片(共五片)、橡皮软管、铁架台(配铁夹)、药匙、脱脂棉、托盘天平、燃烧匙、大烧杯、坩埚钳 MnO2 、30% H2O2、蒸馏水(本次实验由于没有蒸馏水,故用自来水替代,对实验结果影响不大)、硫黄、木炭、铁丝、蜡烛。 四、实验内容

1.双氧水制取氧气

在蒸馏烧瓶中装入1gMnO2,用带有分液漏斗的塞子塞住烧瓶,分液漏斗中装入H2O2,其质量分数以10%~15%为宜(与水的体积比:1∶1~1∶4)。溶液中H2O2过少,反应太慢,过多则因反应剧烈而引起爆炸事故。30%的H2O2 20mL,与蒸馏水1:1混匀后使用。收集法是用排水法收集,如此收集3瓶。

H2O2法制取O2实验装置图

2.氧气的性质检测

(1).硫在O2中的燃烧

取一洁净的燃烧匙,放入少量硫黄粉,酒精灯上加热至燃烧,发出微弱的淡蓝色火焰。然后将燃着的硫匙由上往下缓缓伸进集有O2的集气瓶中,这时火焰的颜色呈现为明亮的蓝紫色,并伴有刺激性气味的SO2气体生成。为避免污染空气,将燃烧匙取出后及时淬入盛有冷水的大烧杯中。

实验现象:在空气中硫燃烧是淡蓝色火焰,在氧气中燃烧呈明亮的蓝紫色火焰

(2).碳在O2中的燃烧

用坩埚钳或镊子夹取一小段木炭,在酒精灯上烧至红热,再缓慢伸进盛满O2的集气瓶中。

实验现象:可看到木炭燃烧得更剧烈,并发出白光。给此集气瓶中倒入少量澄清石灰水,振荡,石灰水变混浊。

(3).铁在O2中的燃烧

准备一条铁丝(粗细以石棉网上的铁丝为度或比它更细),用砂纸擦亮后弯成螺旋状,其端部缚一根火柴,点燃火柴,烧至火柴将尽是,伸入铺有水的集气瓶中,会看到铁丝在O2中燃烧,火星四射,并生成黑色的熔融物Fe3O4。

在此实验中,火柴燃烧到何种程度时将铁丝伸入集气瓶中是实验成功的关键,伸入太早,看到的

是火柴棍燃烧的现象;太晚,则无法点燃铁丝。可不用火柴,而将螺旋状铁丝蘸入酒精中拿出,点燃铁丝上的酒精后伸入盛满O2的集气瓶中。 五、注意事项

1.控制分液漏斗活塞时要用左手,且由于双氧水分解快气流大,所以要滴加双氧水。

2.H2O2在pH=4时最稳定。炭粉及尘埃都能使H2O2分解,在碱性溶液中分解最快。为防止H2O2分解,保存时可加入少量磷酸作为稳定剂,并贮存在不透明的塑料瓶中。使用时可加入少量碱。30%的H2O2对皮肤有强烈的腐蚀作用,操作时应戴上防护手套。

3.由于H2O2易分解,稀释时应当用蒸馏水,并在用前稀释。

4.做O2性质实验时,燃烧物一定要放置于集气瓶中央,切勿靠近瓶壁,以防集气瓶炸裂。

5.另外,在做铁丝燃烧实验时,集气瓶底一定要铺细砂,当生成物较少时可以用水代替,因熔铁落入水中后,导热不良,高温的融熔物质会使集气瓶破裂。

六、实验反思

1.H2O2在有催化剂存在时,常温下即可分解出O2来。从绿色化学的角度来看,H2O2制O2最好。

2.化学用语应专业,不要出现“它„„”、“测性质”“冒泡”等不专业的语言。 3.在实验过程中要注意和学生的眼神交流;及提问技巧,对回答要积极的鼓励与必要的表扬;要解放双手,还要与学生互动。

4.实验开始时要强调本节课的目的及重点,实验时和实验结束后要询问同学们哪些地方还不懂,以及这节课学到了什么。 七、对于此次实验的改进

从理论上分析 ,实验室制取氧气 ,双氧水的温度和浓度、 催化剂的种类和用量、 催化剂与双氧水接触的表面积 都会影响双氧水分解放出氧气的速度。

在不同的温度下, 笔者选择不同浓度的双氧水 ,选用不同种类的催化剂和不同的用量、 不同的二氧化锰粉末与水泥的质量配比 ,进行优化选择的对比实验 。通过正交试验法进行双氧水制氧的方法改进, 最后得到比较合适的实验条件: 室温下双氧水浓度约10 % ~15 % ,固体催化剂中二氧化锰粉末与水泥的质量比1:2 或1:1 。制取装置改用启普发生器.

固体催化剂的制作方法: 二氧化锰与水泥的质量比1:2 或1:1, 加适量的水搅拌均匀 ,制成黄豆大小的固体颗粒 ,24小时后晾干固体化 ,可以用做制取氧气的催化剂。1

【】

实验的主要优点和注意点:

在实际教学中, 可以根据需要, 用于课堂演示实验和学生实验 。实验的主要优点 :可以连续制取氧气, 制气时可控制反应的速度 ,防止双氧水快速反应时的喷射现象。 制得的氧气纯净 ,实验现象明显,操作简便。 催化剂可以回收利用, 反复使用实验的重复性好 ,再现效果好。 最后的产物是水,对

【2】环境没有污染 ,环保。

实验过程中要注意点 :双氧水稀释配制后及时用, 不能久放。 固体催

【3】化剂要冲洗、 晾干后保存。

八、参考文献

【1】国家教委教学仪器研究所编 .初中化学实验大全【s】 电子工业

出版社,1992.

【2】张春艳. 过氧化氢分解生物催化剂的比较探究【J】 化学教学2006(12);7~9. 【3】孙丹儿. 殷莉莉. 过氧化氢制氧气实验不同催化剂的探究【J】.

化学教学2005(11);5.

双氧水制备氧气及氧气的性质

一、实验目的

1. 掌握实验室制取和收集氧气的方法及其性质实验的操作技巧; 2. 初步掌握本实验的演示教学方法。 二、实验原理

MnO2

1. 过氧化氢法:2H2O22H2O+O2↑

过氧化氢法制备氧气的优点是产物环保清洁,且装置简单;缺点是具有

腐蚀性(小)。实验装置是液固不加热型。 2. 氧气的性质:

物理性质:在通常状况下, O2为无色无味的气体。在标准状况下,O2的密度(1.429g.l-1)比空气的平均密度(1.293g.l-1)大。不易溶于水(每升水溶溶解O2约30ml)。所以通常采用排水法收集氧气。 化学性质:O2的化学性质很活泼。它不仅可以助燃,而且在点燃火高温

条件下可以喝大多数金属、非金属发生反应,放出大量的热。

三、仪器、材料与药品

硬质大试管、试管夹、锥形瓶、分液漏斗、单孔橡皮塞、30玻璃弯管、酒

精灯、火柴、水槽、集气瓶(共五只)、毛玻璃片(共五片)、橡皮软管、铁架台(配铁夹)、药匙、脱脂棉、托盘天平、燃烧匙、大烧杯、坩埚钳 MnO2 、30% H2O2、蒸馏水(本次实验由于没有蒸馏水,故用自来水替代,对实验结果影响不大)、硫黄、木炭、铁丝、蜡烛。 四、实验内容

1.双氧水制取氧气

在蒸馏烧瓶中装入1gMnO2,用带有分液漏斗的塞子塞住烧瓶,分液漏斗中装入H2O2,其质量分数以10%~15%为宜(与水的体积比:1∶1~1∶4)。溶液中H2O2过少,反应太慢,过多则因反应剧烈而引起爆炸事故。30%的H2O2 20mL,与蒸馏水1:1混匀后使用。收集法是用排水法收集,如此收集3瓶。

H2O2法制取O2实验装置图

2.氧气的性质检测

(1).硫在O2中的燃烧

取一洁净的燃烧匙,放入少量硫黄粉,酒精灯上加热至燃烧,发出微弱的淡蓝色火焰。然后将燃着的硫匙由上往下缓缓伸进集有O2的集气瓶中,这时火焰的颜色呈现为明亮的蓝紫色,并伴有刺激性气味的SO2气体生成。为避免污染空气,将燃烧匙取出后及时淬入盛有冷水的大烧杯中。

实验现象:在空气中硫燃烧是淡蓝色火焰,在氧气中燃烧呈明亮的蓝紫色火焰

(2).碳在O2中的燃烧

用坩埚钳或镊子夹取一小段木炭,在酒精灯上烧至红热,再缓慢伸进盛满O2的集气瓶中。

实验现象:可看到木炭燃烧得更剧烈,并发出白光。给此集气瓶中倒入少量澄清石灰水,振荡,石灰水变混浊。

(3).铁在O2中的燃烧

准备一条铁丝(粗细以石棉网上的铁丝为度或比它更细),用砂纸擦亮后弯成螺旋状,其端部缚一根火柴,点燃火柴,烧至火柴将尽是,伸入铺有水的集气瓶中,会看到铁丝在O2中燃烧,火星四射,并生成黑色的熔融物Fe3O4。

在此实验中,火柴燃烧到何种程度时将铁丝伸入集气瓶中是实验成功的关键,伸入太早,看到的

是火柴棍燃烧的现象;太晚,则无法点燃铁丝。可不用火柴,而将螺旋状铁丝蘸入酒精中拿出,点燃铁丝上的酒精后伸入盛满O2的集气瓶中。 五、注意事项

1.控制分液漏斗活塞时要用左手,且由于双氧水分解快气流大,所以要滴加双氧水。

2.H2O2在pH=4时最稳定。炭粉及尘埃都能使H2O2分解,在碱性溶液中分解最快。为防止H2O2分解,保存时可加入少量磷酸作为稳定剂,并贮存在不透明的塑料瓶中。使用时可加入少量碱。30%的H2O2对皮肤有强烈的腐蚀作用,操作时应戴上防护手套。

3.由于H2O2易分解,稀释时应当用蒸馏水,并在用前稀释。

4.做O2性质实验时,燃烧物一定要放置于集气瓶中央,切勿靠近瓶壁,以防集气瓶炸裂。

5.另外,在做铁丝燃烧实验时,集气瓶底一定要铺细砂,当生成物较少时可以用水代替,因熔铁落入水中后,导热不良,高温的融熔物质会使集气瓶破裂。

六、实验反思

1.H2O2在有催化剂存在时,常温下即可分解出O2来。从绿色化学的角度来看,H2O2制O2最好。

2.化学用语应专业,不要出现“它„„”、“测性质”“冒泡”等不专业的语言。 3.在实验过程中要注意和学生的眼神交流;及提问技巧,对回答要积极的鼓励与必要的表扬;要解放双手,还要与学生互动。

4.实验开始时要强调本节课的目的及重点,实验时和实验结束后要询问同学们哪些地方还不懂,以及这节课学到了什么。 七、对于此次实验的改进

从理论上分析 ,实验室制取氧气 ,双氧水的温度和浓度、 催化剂的种类和用量、 催化剂与双氧水接触的表面积 都会影响双氧水分解放出氧气的速度。

在不同的温度下, 笔者选择不同浓度的双氧水 ,选用不同种类的催化剂和不同的用量、 不同的二氧化锰粉末与水泥的质量配比 ,进行优化选择的对比实验 。通过正交试验法进行双氧水制氧的方法改进, 最后得到比较合适的实验条件: 室温下双氧水浓度约10 % ~15 % ,固体催化剂中二氧化锰粉末与水泥的质量比1:2 或1:1 。制取装置改用启普发生器.

固体催化剂的制作方法: 二氧化锰与水泥的质量比1:2 或1:1, 加适量的水搅拌均匀 ,制成黄豆大小的固体颗粒 ,24小时后晾干固体化 ,可以用做制取氧气的催化剂。1

【】

实验的主要优点和注意点:

在实际教学中, 可以根据需要, 用于课堂演示实验和学生实验 。实验的主要优点 :可以连续制取氧气, 制气时可控制反应的速度 ,防止双氧水快速反应时的喷射现象。 制得的氧气纯净 ,实验现象明显,操作简便。 催化剂可以回收利用, 反复使用实验的重复性好 ,再现效果好。 最后的产物是水,对

【2】环境没有污染 ,环保。

实验过程中要注意点 :双氧水稀释配制后及时用, 不能久放。 固体催

【3】化剂要冲洗、 晾干后保存。

八、参考文献

【1】国家教委教学仪器研究所编 .初中化学实验大全【s】 电子工业

出版社,1992.

【2】张春艳. 过氧化氢分解生物催化剂的比较探究【J】 化学教学2006(12);7~9. 【3】孙丹儿. 殷莉莉. 过氧化氢制氧气实验不同催化剂的探究【J】.

化学教学2005(11);5.


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