关于氧气的制备及其性质实验的改进

邓秦

摘要：该实验位于人教版九年级上册第二单元课题2，教材介绍了氧气的性质和一类重要的化学反应——化和反应，通过氧气与木炭，硫，铁丝等所发生的一些具体的化学反应，分析了氧气反应的一些特点。

关键词：氧气性质  制备气体  实验改进

一、仪器及药品

锥形瓶、多孔橡胶塞、导气管、酒精灯、火柴、燃烧匙、集气瓶、长颈漏斗、止水夹、多孔小药品瓶、气球、小木条、二氧化锰水泥球、过氧化氢溶液、钢丝球、无水乙醇、木炭、硫粉、澄清石灰水、氢氧化钠溶液。

二、实验操作

1.实验准备

（1）块状二氧化锰的制作：按照水泥：二氧化锰=1：2（质量比），加水搅拌成糊状，然后制成黄豆大小，使之阴干24小时以上，等水泥发硬后用水冲洗掉粉末，再晾干备用。

（2）硫燃烧装置的制作：把燃烧匙剪成两端，燃烧匙一端的铁丝反向弯曲，插在水泥墩里（可以是红薯、土豆、萝卜等可以固定燃烧匙的物品）。另一端插在双孔橡胶塞上，把固定好的燃烧匙放入集气瓶内，调整燃烧匙与橡胶塞上的铁丝的高度，使两者恰好接触。在双孔橡胶塞中的一个玻璃管上套上小气球，另一个玻璃管上加一节橡胶管并夹上止水夹。

2.制取氧气

（1）先连接好装置，检查气密性。（关闭集气瓶的止水夹，往长颈漏斗内加水至浸没漏斗下端，继续加水，漏斗内形成稳定的液柱）。

（2）往集气瓶内加入少量饱和澄清石灰水和氢氧化钠溶液，盖上玻璃片。在多孔塑料瓶内放几粒硬化后的二氧化锰催化剂，然后通过长颈漏斗向大试管中加过氧化氢溶液，打开止水夹，反应立即发生，有大量平稳气泡逸出，一段时间后用带火星的木条放在集气瓶导管口，木条复燃。

（3）关闭止水夹，反应液压回长颈漏斗，使固液分离，反应停止。

3.铁丝在氧气中燃烧的实验

（1） 先将铁丝在燃烧匙柄端绕成螺旋状之后，将铁丝螺旋状的一端少许浸没在事先准备好的小烧杯中的无水酒精内。（浸没部分不易超过螺旋状长度的1/2，避免因酒精燃烧消耗过多氧气。

（2）点燃酒精灯，将浸过酒精的细铁丝在酒精灯上直接弓|燃，同时微微移开玻璃片，立刻由，上而下慢慢伸入集气瓶中，铁丝剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色固体物质。

4.木炭与氧气反应

（1）打开锥形瓶的止水夹，继续在刚才的集氣瓶里收集一瓶氧气。关闭止水夹，反应液压回长颈漏斗，使液体与仁化剂分离，反应停止。

（2）点燃酒精灯，用镊子夹取一小块木炭在酒精灯上直接加热，待木炭发红以后，移开酒精灯，移开开玻璃片，立刻由，上而下慢慢伸入集气瓶中，木炭燃烧，发出白光，放出热量，取出木炭，盖上玻璃片振荡集气瓶内的溶液，澄清石灰水变浑浊，说明木炭燃烧生成了二氧化碳。

5.硫在氧气中燃烧的实验

（1）把装有硫粉的燃烧匙放入刚才的集气瓶里，打开锥形瓶的止水夹，继续收集一瓶氧气。关闭止水夹，反应液压回长颈漏斗，使液体与仁化剂分离，反应停止。

（2）点燃酒精灯，将橡胶塞上的铁丝在酒精灯上加热10-20s，铁丝发红后立即伸入集气瓶引燃硫粉，在硫粉引燃前迅速塞紧橡胶塞。观察硫在氧气中燃烧的现象，待集气瓶内的二氧化硫全部被溶液吸收后，打开瓶塞，清洗仪器。（可以用同样的方法观察硫在空气中燃烧的现象）

三、实验改进的意义

1.双氧水制取氧气

（1）用二氧化锰水泥球做催化剂，采用多孔药瓶搭配长颈漏斗的装置，可以控制反应的发生和停止，可以为反应快速且源源不断的提供充足的氧气，既节约了药品，又节约了时间。（二氧化锰水泥球还可以多次重复利用）

（2）排空法收集氧气时，在集气瓶底部留少量澄清石灰水，既冷凝了随氧气出来的水蒸气，增加了氧气的纯度，利用物质的燃烧，增强了实验的成功率;也为后续实验木炭的燃烧产物检验提供依据，同时帮助吸收二氧化硫有害气体。

2.铁丝燃烧

（1）产生氧气的导管不移开，可以为铁丝燃烧提供更充足的氧气。

（2）系火柴梗和浸润无水乙醇都是引燃铁丝的方式，作用是维持铁丝的温度不低于着火点。最大的区别在于无水酒精弓|燃铁丝后不会影响学生对黑色产物的判断，也不用去判断什么时候是火柴快要燃尽的时候。点燃无水乙醇后，立即伸入集气瓶即可（少量的无水乙醇燃烧耗氧少），大大增加了实验的成功率，减少了实验操作的繁琐。

（3）螺旋状的半径大小对铁丝燃烧发生的难易程度有一定影响，选择用钢丝球代替铁丝，不仅省去了打磨的时间，而且钢丝球燃烧的现象也比铁丝剧烈。

3.木炭燃烧现象检验

在集气瓶底留的石灰水，直接振荡即可看到变浑浊的现象，操作简单。

4.硫燃烧

特点：（1）用铁丝在集气瓶里引燃硫，硫在密闭空间里燃烧，集气瓶底部加入氢氧化钠溶液，用于吸收生成的二氧化硫，避免了生成的二氧化硫逸散，体现了绿色化原则。

（2）气球的辅助作用：

①增强了实验的趣味性，同时给学生注入创新意识，如：通过观察气球体积的改变，直观地感受化学反应中能量的变化。

②起缓冲作用，调节瓶内大气压强的变化。

③防止有害气体污染空气，即防止硫燃烧使瓶内气体膨胀逸散到瓶外。

5.整体意义

（1）可以在很短的时间内完成氧气的制备和几个典型的性质实验。

（2）整个实验装置还可以用于多种实验。比如二氧化锰水泥球，可以用于二氧化锰是双氧水分解的催化剂探究;多孔小药瓶还可以用于其他需要控制反应的发生和停止的实验;硫粉燃烧的装置可以用于红磷等燃烧后有有害物质生成的实验;集气瓶中的澄清石灰水和氢氧化钠溶液既吸收了氧气中混有的大量水蒸气，也为后续实验木炭的燃烧产物检验提供依据，同时帮助吸收二氧化硫有害气体，一物多用，更节约，更环保。

参考文献：

1.对用过氧化氢溶液分解制取氧气实验的改进，张伟，李路路 - 《中学化学教学参考》，2012年

2.过氧化氢催化分解制备氧气的实验改进研究，王丽丽，吴暾艳，张艳华 - 《化学教学》，2019年

3.氧气化学性质实验的改进，郝晓红 - 《中学化学教学参考》 - 2012年

4. 氧气的性质实验改进，杨泽远-《百度学术》-2017年