实验室制取氧气的化学反应原理

实验室制取氧气的化学反应原理： 1.实验室还能采用单独加热_高锰酸钾__来制取氧气，其文字表达式为__高锰酸钾--加热--锰酸钾+二氧化锰+氧气_. 3。

实验室还能采用加热氯酸钾__和_二氧化锰__的混合物的方法来制取氧气，其文字表达式为_氯酸钾--二氧化锰加热----氯化钾+氧气__.
排水法适合不溶于水的气体，向上排气法适合比空气重的气体（就是相对分子质量大于29的气体，氧气32可以，广口瓶正放，导管伸入到瓶底，因为收集气体比空气重，就将空气
挤了出来），向下排气法适合比空气轻的气体，如氢气，氨气，广口瓶倒放导管伸入瓶底．氧气的收集可以用向上排气法和排水法过氧化氢加热可以产生氧气，但实验室一般不用，因
为会产生大量水蒸气，实验室制氧气用加热高锰酸钾产生锰酸钾．氯化锰和氧气，因为不会产生杂质气体．实验室还可以加热氯酸钾和二氧化锰（二氧化锰作催化剂）产生氯化钾和氧气．工业上利用空气降压法（空气中有百分之八十是氮气，有百分之二十是氧气，利用二
者沸点不同）高中教材说潜艇中有利用过氧化钠和人呼出的二氧化碳来制取氧气的排水集气法制取的氧气纯度比排气法要高的多。

分解过氧化氢这个成本太高，而且在加热分解过
程中会有水蒸气产生，高锰酸钾由于是固体，加入催化剂二氧化锰很容易分解制得氧气。

注：用加热高锰酸钾制取氧气时，用排水法收集氧气是，加热高锰酸钾的试管口应朝下倾斜一定
角度，避免将水倒吸至试管内造成试管爆裂。

查----检查装置的气密性装----装药品定----把试管固定到铁架台上点----点燃酒精灯加热(先预热，注意：一定要让试管均匀受热，否则会因冷热不均炸裂试管) 收----收集气体（用排水法）。

当-------------时，开始收集。

离----把导气管从水槽中移出，离开水面。

用排水法
收集时气体收集满的标志是-------------------- 熄----熄灭酒精灯
催化剂又称触媒，在初中阶段的定义是能改变化学反应速率，而本身的质量、组成和化学性质在参加化学反应前后保持不变的物质。

例如二氧化锰可以作为过氧化氢（双氧水）分解的催化剂。

催化剂分为和正催化剂逆催化剂，正催化剂有助于反应向正方向移动，逆催化剂有助于反应向逆方向移动。

化合反应指的是由两种或两种以上的物质生成一种新物质的反应。

根据这一定义，初中化学里所接触到的化合反应有如下一些情况。

由一种物质生成两种或两种以上其它的物质的反应叫分解反应。

简称一分为二，表示为AB ＝A十B。

只有化合物才能发生分解反应。

物质失电子的作用叫氧化反应；得电子的作用叫还原。

狭义的氧化指物质与氧化合；还原指物质失去氧的作用。

氧化时氧化值升高；还原时氧化值降低。

氧化、还原都指反应物（分子、离子或原子）。

金属活动顺序
金属活动顺序，就是指金属的活跃程度而已,代表了金属的反应活性。

至于反应的难易程度
就属于应用。

在金属活动顺序表中，一般位置越后的金属，金属性越弱，原子的还原性越弱。

位置越前的金属，金属性越强，原子的还原性越强。

（初中）钾钙钠镁铝、锌铁锡铅(氢)、铜汞银铂金。

K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
（高中）钾钡钙钠镁铝锰锌、铬铁镍、锡铅(氢)、铜汞银铂金。

K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
金属活动顺序表常有如下应用
1、判断金属与酸反应情况
（1）在氢以前的金属（K→Pb）能置换出非氧化性酸中的氢生成氢气，且从左
到右由易到难，K→Na会爆炸。

（2）氢以前的金属与氧化性酸（如浓H2SO4、HNO3）反应，但无氢气生成，
反应的难易及产物与金属活动性、酸的浓度、温度等因素有关。

①Fe、Al在冷的浓H2SO4、浓HNO3中钝化，加热或稀HNO3可充分反应。

②Zn与HNO3反应时，HNO3浓度由浓变稀可分别生成NO2、NO、N2O、N2、NH4NO3。

③氢以后的金属（Cu→Ag）与非氧化性酸不反应，但与氧化性酸反应，与硝
酸反应时，浓硝酸一般生成NO2，稀硝酸生成NO。

④氢以后的Pt→Au与氧化性酸也不反应，只能溶于王水。

2、判断金属与水反应情况
（1）K→Na，遇冷水剧烈反应，且易发生爆炸。

（2）Mg、Al在冷水中反应很慢，在沸水中可反应。

（3）Zn→Pb在冷水中不反应，但在加热条件下可与水蒸气反应。

如：3Fe+4H2O （气）Fe3O4+4H2
3、判断金属元素在自然界的存在状况
（1）K→Pb在自然界中只有化合态。

（2）Cu→Au在自然界中既有化合态，又有游离态。

只是Pt Au大多已游离态存在
4、判断金属单质的冶炼方法
（1）K→Al用电解法，如：
2Al2O3（熔融）4Al+3O2↑
特例：Na+KCl NaCl+K（↑）
（2）Zn→Cu用热还原法，常见的还原剂为：C、CO、H2或Al等。

如：
3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2；2Al+Cr2O3=2Cr+Al2O3（铝热反应，冶炼难熔金属）
特例：湿法炼铜：Fe+CuSO4 = FeSO4+Cu，电解精炼铜：2CuSO4+2H2O=2Cu+2H2SO4+O2↑
（3）Hg→Ag用热分解法，如2HgO=2Hg+O2↑
（4）（4）Pt→Au用物理方法：如用浮洗法进行沙里淘金。

5、判断氢氧化物的溶解性、碱性强弱
金属性越强，其对应氢氧化物的碱性越强。

（1）K→Na对应的氢氧化物为可溶性强碱[Ca（OH）2微溶]。

（2）Mg→Cu对应的氢氧化物为难溶性弱碱[Al（OH）3、Zn（OH）2为两性氢氧化物]。

（3）Hg→Au对应的氢氧化物不存在或不稳定、易分解。

6、判断氢氧化物的热稳定性
（1）K→Na对应的氢氧化物不易分解。

（2）Mg→Fe对应的氢氧化物加热可分解。

如2Fe（OH）3=Fe2O3 +3H2O。

（3）Sn→Cu对应的氢氧化物微热即分解。

如Cu（OH）2=CuO+H2O。

（4）Hg→Ag对应的氢氧化物常温即易分解，如2AgOH = Ag2O+H2O。

（5）Pt→Au一般无对应的氢氧化物。

7、判断金属单质与氧气反应情况
（1）K→Na在常温下易被氧气氧化，加热时燃烧。

Na在O2中燃烧生成Na2O2，K与O2可生成KO2。

（2）Mg→Fe在常温下可缓慢氧化生成一层致密而坚固的氧化物保护膜，高温
时易燃烧。

（3）Sn→Pb在通常条件下，Pb可生成氧化膜，而Sn不能。

高温时在氧气中
燃烧。

（4）Cu→Ag在高温时与氧气化合。

（5）Pt→Au与氧气不反应，但存在氧化物，如有PtO2。

其他应用
8、判断金属原子还原性、阳离子氧化性强弱
（1）K→Au金属原子还原性逐渐减弱。

（2）K+→Ag+金属离子氧化性逐渐增强。

（Fe3+氧化性较强）
9、判断原电池的电极和电极反应式
相对活泼的金属为原电池的负极，失去电子发生氧化反应，被腐蚀。

如Cu-Zn 原电池（稀硫酸作电解质溶液）
电极反应式为：
Zn为负极：Zn―2e― =Zn2+ Cu为正极：2H++2e―=H2↑
10、判断电解时阳离子的放电顺序
阳离子放电强弱顺序与金属活动顺序表相反，即由强到弱的顺序为：Ag+>Fe3+>Hg2+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+ >Ca2+>K +。

11、判断金属离子的水解情况
12、（1）K→Mg的金属阳离子不水解。

13、（2）Al→Ag的金属阳离子可水解，且水解程度逐渐增强。

如Fe3++3H2O=Fe （OH）3+3H+。

14、判断硝酸盐热分解
（1）K→Na活泼金属的硝酸盐分解生成亚硝酸盐和氧气。

（2）Mg→Cu等较活泼金属的硝酸盐分解生成氧化物、NO2和O2。

（3）Hg以后不活泼金属的硝酸盐分解生成金属、NO2和O2。

15、碳酸、酸式碳酸盐、碳酸盐的热稳定性
一般说，碳酸的热稳定性比碳酸氢盐小，碳酸氢盐的热稳定性比相应的碳酸盐
小。

不同阳离子的碳酸盐或酸式碳酸盐的热稳定性也不同。

例如碳酸水溶液稍微加热
就分解，碳酸氢钠在150℃左右分解，而碳酸钠加热至850℃以上才分解成氧化钠和
二氧化碳。

以上各类物质的热稳定性规律可以用阳离子对碳酸根离子的反极化
作用来解释。

CO32-离子为一等边三角形，碳原子在中间，键角∠O—C—O为120°。

在无外电场的情况下，三个氧原子被正四价的碳极化，形成偶极。

当阳离子靠近某一
个氧原子时，阳离子产生的外加电场使这个氧原子产生的诱导偶极方向恰好与这个氧
原子原有的偶极方向相反，这个作用叫做反极化。

反极化作用使这个氧原子与碳原子
之间的键被削弱，甚至使CO22-离子完全分解为CO2和O2-。

阳离子的极化作用越大，碳酸盐就越容易分解。

半径小，电荷大的阳离子对碳酸根的极化作用大。

H+离子的半径很小，正电荷密度大，极化作用强。

所似，含2个H+离子的碳酸最不
稳定，其次是含1个H+离子的酸式碳酸盐，而不含H+的碳酸盐则相对较为稳定。

在碳酸盐中，不同阳离子对CO32-的极化作用不同，热稳定性也不相同。

例如碱金属
的碳酸盐中，Li2CO3因Li+离子半径小，极化作用强而较易热分解。

Na2CO3和K2CO3都因Na+离子和K+离子为半径较大，电荷较少的稀有气体型离子，对CO32-离子的极化作用较小而有较高的热稳定性。

碱土金属的碳酸盐，随金属离子半径增大，
对CO32-离子极化作用减小而热稳定性升高。

14、判断金属与盐溶液反应情况
（1）K→Na与盐溶液反应时，因金属活泼性太强，金属先与水反应。

（2）Mg→Zn与盐溶液反应时，其实质是金属与盐水解产生的H+反应。

如Mg与AlCl3
溶液反应为：Al3++3H2O=Al（OH）3+3H+，Mg+ 2H+=Mg2+ + H2↑。

总反应为：3Mg+2Al3++6H2O= 2Al（OH）3↓+3 H2↑。

（3）除K→Mg外，顺序表中前面金属可将后面金属从其盐溶液中置换出来。

15、判断金属硫化物的溶解性
1）K→Na的金属硫化物易溶于水。

（2）Mg→Al的金属硫化物易水解，在水中不存在。

（3）Zn→Pb的金属硫化物均不溶于水。

16、判断金属硫化物的颜色
（1）K→Zn的金属硫化物为无色或白色。

（2）Fe以后的金属硫化物均为黑色。