过氧化氢制取氧气 过氧化氢制取氧气的装置图
探讨氧气的获取方法是了解其性质的重要一步。我们分为两大类来探讨氧气的制取：一是工业大规模制取，二是实验室制取。接下来，让我们深入了解这两种制取方法的具体细节。
在工业领域，氧气的制取通常涉及到大规模的操作。下面，我们来看看工业制取氧气的方法：
1.
分离液态空气法
这一方法利用了液态空气中氧气和氮气的沸点差异。这是一种物理变化的方法，通过将空气液化后逐渐升温，分别获得液态氧和液态氮。由于氧气和氮气的沸点不同，最终能够分离出纯净的氧气。
2.
膜分离技术
膜分离技术利用特殊的膜材料，利用其选择性透过性来分离空气中的氧气和氮气。这也是一种物理变化的方法。该技术不仅高效，还具备较好的安全性和经济性。
除了这些常见的工业方法，还有一些其他工艺可以在特定条件下生产氧气，但通常，使用过氧化氢、高锰酸钾或氯酸钾等物质进行实验室制取时，会更加便捷和高效。
接下来，我们将重点介绍在实验室中如何制取氧气，这些方法适用于小规模的实验。
1.
过氧化氢溶液制氧
（1）
所需药品：
过氧化氢溶液（俗称“双氧水”，主要成分H
）以及二氧化锰（黑色粉末MnO
）。
（2）
反应原理：
文字表达式为：过氧化氢 = 水 + 氧气。
符号表达式为：H
= H
O + O
在此反应中，MnO
作为催化剂，加速了反应过程。
（3）
装置：
固液常温型装置。装置的设计允许在反应过程中随时添加液体。
（4）
注意事项：
① 长颈漏斗的下端管口需伸入液面以下，以防止生成的气体从漏斗逸出。
② 导管应略微伸入试管塞，以便气体能够顺利导出。
③ 在装药品时，应先加入固体药品，再加入液体。
④ 该装置的优势在于能够随时添加液体。
2.
氯酸钾或高锰酸钾制取氧气
（1）
所需药品：
高锰酸钾（暗紫色固体）、氯酸钾（白色固体）以及二氧化锰（黑色粉末）。
（2）
反应原理：
氯酸钾的分解反应：氯酸钾 = 氯化钾 + 氧气。
符号表达式：KClO
= KCl + O
高锰酸钾的分解反应：高锰酸钾 = 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气。
符号表达式：KMnO
= K
MnO
+ MnO
+ O
（3）
装置：
固体加热型。对于高锰酸钾的反应，通常在加热时会使用一团棉花，而氯酸钾的反应则不需要。
（4）
高锰酸钾制氧气的操作步骤：
①
连接装置：
按照从下到上的顺序进行连接。
②
检查气密性：
将导管的一端浸入水槽中，握住试管外壁，若水中出现气泡，则说明装置漏气。若水柱稳定，装置气密性良好。
③
装药品：
使用药匙或纸槽将高锰酸钾装入试管，并在试管口塞上一团棉花，以防止加热时粉末进入导气管。
④
固定试管：
试管应略微倾斜，避免生成的冷凝水回流造成试管炸裂。铁夹应夹在试管中上部，导管略伸出试管塞。
⑤
加热药品：
先均匀预热试管，再用酒精灯外焰加热固体药品。
⑥
收集气体：
使用排水法或向上排空气法收集生成的氧气。
在使用排水法时，将装满水的集气瓶倒扣在水中，导管稍微伸入瓶口。当气泡均匀冒出时开始收集。若瓶口有大量气泡冒出，即表示氧气收集满。移出水槽时，用玻璃片盖住瓶口，防止氧气逸出。
向上排空气法收集时，将集气瓶正放在桌面上，导管应伸入瓶底以排尽瓶内空气。当氧气收集满时，用带火星的木条放在瓶口检查，如果木条复燃，则说明氧气已收集满。
⑦
移除导管：
在停止加热之前，先将导管从水面移出。
⑧
熄灭酒精灯：
实验结束后，先将导气管移出水面，然后熄灭酒精灯，以防水槽中的水倒流回试管中，避免试管炸裂。
3.
检验和验满：
检验氧气时，用带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，说明瓶内气体为氧气。
验满氧气时，用带火星的木条放在瓶口，若木条复燃，证明瓶内氧气已经满了。
4.
催化剂
催化剂是一类能够改变其他物质反应速率的物质，但自身的化学性质和质量在反应前后保持不变。
特点：
一是能够改变反应速率，无论是加快还是减慢；
二是催化剂的质量和化学性质在反应中不发生变化。
理解催化剂：
① 催化剂不改变生成物的质量。
② 催化剂不算作反应物也不是生成物，通常写在反应条件上。
③ 一种催化剂通常只针对特定的反应或反应物，不同反应可能需要不同的催化剂。</span
④ 证明某物质是否为催化剂的方法：
① 通过对比实验，观察该物质是否改变了反应速率。在相同的条件下，添加或不添加该物质，比较反应的速度。
② 检测物质的质量是否改变。实验前后分别称量该物质，判断其质量是否发生变化。
③ 检查该物质的化学性质是否保持不变。将分离出的物质重新投入实验，观察其是否还能改变反应速率。
5.
影响反应速率的因素：
反应速率受多种因素影响，包括但不限于反应物浓度、反应温度、反应物的接触面积、是否存在催化剂以及催化剂的种类和质量等。
例如，增高温度通常会加快反应速率，因为高温能使反应物分子运动更快，从而提高碰撞的频率和能量。增大反应物的表面积，如将固体粉碎成粉末，也能加快反应速率，因为这增加了反应物的接触面积。
催化剂的使用可以显著提高反应速率，但其作用的机理和效果因具体反应而异。催化剂可以是某些化学物质或化合物，它们通过提供替代的反应路径来加快反应速度，而自身则不会在反应中被消耗。
浓度的变化也会影响反应速率。通常，增加反应物的浓度会提高反应速率，因为在单位体积内有更多的反应物分子可以发生碰撞。
通过理解和掌握这些影响因素，可以更有效地控制和优化化学反应，从而在实验和工业应用中获得最佳的结果。
练习：
1. 在实验室中进行氧气的制取时，通常包含以下步骤：①点燃酒精灯加热试管；②检查装置的气密性；③将适量的高锰酸钾装入试管并在试管口塞上一团棉花；④用带导管的单孔橡皮塞紧试管口并将试管固定在铁架台上；⑤使用排水法收集氧气；⑥熄灭酒精灯；⑦将导气管从水槽中移出。请问，以上步骤的正确操作顺序是什么？
A. ②③④①⑤⑦⑥
B. ②③④①⑤⑥⑦
C. ③④②①⑤⑦⑥
D. ③④②①⑤⑥⑦
2. 请参照所提供的装置图，回答以下问题：
（1）写出图中标有序号的仪器名称；
a.；b.；c.；d.。
（2）请指出图中是否存在错误。如果有，请指出错误所在或直接说明如何进行修正。
①。
②。
③。
④。
3. 在用高锰酸钾加热制取氧气的实验中，如果出现以下现象，请你分析其原因：
（在此处可以插入具体的现象描述和分析问题的内容。）
通过上述内容，我们详细探讨了氧气的工业制取与实验室制取方法，并对催化剂的概念及其影响反应速率的因素进行了说明。这些知识不仅有助于理解氧气的生成过程，也为实验操作提供了宝贵的指导。
