《氧气和二氧化碳的制备》 知识清单

《氧气和二氧化碳的制备》知识清单
一、氧气的制备
（一）实验室制备氧气的方法
1、加热高锰酸钾制取氧气
（1）实验原理：高锰酸钾在加热的条件下分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，化学方程式为：2KMnO₄加热 K₂MnO₄＋ MnO₂＋O₂↑。

（2）实验装置：固体加热型装置，包括铁架台（带铁夹）、酒精灯、试管、棉花、导管、水槽、集气瓶等。

（3）实验步骤
①检查装置的气密性：将导管的一端放入水中，用手紧握试管的外壁，如果导管口有气泡冒出，说明装置气密性良好。

②装药品：将高锰酸钾粉末装入试管，并在试管口塞一团棉花，以防止加热时高锰酸钾粉末进入导管。

③固定装置：将试管固定在铁架台上，试管口略向下倾斜，防止冷凝水回流到热的试管底部，使试管炸裂。

④加热：先预热，然后集中在药品部位加热。

⑤收集气体：当气泡连续均匀地冒出时，开始收集氧气。

氧气可以用排水法收集，因为氧气不易溶于水；也可以用向上排空气法收集，因为氧气的密度比空气略大。

⑥停止加热：先把导管移出水面，再熄灭酒精灯，防止水槽中的水倒流回试管，使试管炸裂。

2、加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气
（1）实验原理：氯酸钾在二氧化锰的催化作用下加热分解生成氯化钾和氧气，化学方程式为：2KClO₃加热 2KCl ＋ 3O₂↑ ，其中二氧化锰是催化剂，起催化作用。

（2）实验装置和步骤与加热高锰酸钾制取氧气相似，只是不需要在试管口塞棉花。

3、分解过氧化氢溶液制取氧气
（1）实验原理：过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，化学方程式为：2H₂O₂二氧化锰 2H₂O ＋ O₂↑ 。

（2）实验装置：固液不加热型装置，包括锥形瓶、长颈漏斗（或分液漏斗）、双孔塞、导管、集气瓶等。

（3）实验步骤
①检查装置的气密性。

②在锥形瓶中加入二氧化锰固体。

③通过长颈漏斗（或分液漏斗）向锥形瓶中加入过氧化氢溶液。

④收集氧气。

（二）工业制备氧气
1、分离液态空气法
（1）原理：利用液态空气中液氮和液氧的沸点不同，将它们分离开来。

液氮的沸点比液氧低，先蒸发出来，剩下的主要是液氧。

（2）过程：先将空气净化除去杂质，然后在低温下加压，使空气液化，再控制温度蒸发液态空气，沸点低的液氮先蒸发出来，剩下的主要是液氧。

二、二氧化碳的制备
（一）实验室制备二氧化碳的方法
1、实验原理：碳酸钙（大理石或石灰石的主要成分）与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，化学方程式为：CaCO₃＋ 2HCl ＝CaCl₂＋ H₂O ＋ CO₂↑ 。

2、实验装置：固液不加热型装置，包括锥形瓶、长颈漏斗、双孔塞、导管、集气瓶等。

3、实验步骤
（1）检查装置的气密性。

（2）在锥形瓶中加入大理石或石灰石。

（3）通过长颈漏斗向锥形瓶中加入稀盐酸。

（4）用向上排空气法收集二氧化碳，因为二氧化碳的密度比空气大，且能溶于水。

（5）检验二氧化碳是否收集满：将燃着的木条放在集气瓶口，如
果木条熄灭，说明二氧化碳已收集满。

（二）工业制备二氧化碳
1、高温煅烧石灰石
（1）原理：石灰石（主要成分是碳酸钙）在高温条件下分解生成
生石灰（氧化钙）和二氧化碳，化学方程式为：CaCO₃高温 CaO ＋
CO₂↑ 。

（2）这是工业上制取生石灰的同时得到二氧化碳的方法。

三、氧气和二氧化碳制备的比较
（一）反应原理
氧气的制备反应多为分解反应，而二氧化碳的制备是复分解反应。

（二）实验装置
氧气的制备根据反应条件不同，有固体加热型和固液不加热型装置；二氧化碳的制备通常为固液不加热型装置。

（三）收集方法
氧气可以用排水法和向上排空气法收集，二氧化碳一般用向上排空
气法收集。

（四）检验方法
氧气能使带火星的木条复燃；二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊。

四、注意事项
（一）氧气制备的注意事项
1、用高锰酸钾制取氧气时，试管口要放一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管。

2、用排水法收集氧气时，当气泡连续均匀冒出时再收集，防止收集到的氧气不纯。

3、实验结束时，先撤导管，后熄灭酒精灯，防止水槽中的水倒流回试管，使试管炸裂。

（二）二氧化碳制备的注意事项
1、不能用浓盐酸，因为浓盐酸具有挥发性，会使制得的二氧化碳气体中混有氯化氢气体。

2、不能用硫酸，因为硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在大理石表面，阻止反应的进一步进行。

总之，氧气和二氧化碳的制备是化学实验中的重要内容，掌握它们的制备方法、原理、装置和注意事项，对于学习化学知识和进行实验操作都具有重要意义。