中教实验报告

O 2的制备与性质

41307056，陈冬婷

（2013级化学一班四实验小组）

一、实验教学目标

1.掌握实验室制备制备O 2与O 2性质实验的操作；

2. 初步学会本实验的演示教学方法。

二、实验原理

1. H 2O 2法：

2H 2O 2

2H 2O+O 2↑ 2．MnO 4法：

2KMnO 4K 2MnO 4+ MnO 2+ O 2↑

O 2的物理性质：在通常情况下，O 2为无色无味的气体；在标准状况下，O 2的密度（1.429g/L ）大；氧气不易溶于水（每升水溶解O 2约30mL ）。

O 2的化学性质：O 2的化学性质很活泼。它不仅可以助燃，而且在点燃或者高温条件下可以和大多数金属、非金属发生反应，放出大量热。

三、实验仪器、材料与试剂

实验仪器：硬质大试管、500mL 抽滤瓶、单孔橡胶塞、30°玻璃弯管、120°玻璃弯管、酒精灯、火柴、水槽、集气瓶、毛玻璃片、铁架台（配铁夹）、药匙、脱脂棉、燃烧匙、坩埚钳、250mL 烧杯、50mL 烧杯、100mL 烧杯。

材料与试剂：MnO 2、KMnO 4、30％H 2O 2、S 、木炭、铁丝、蜡烛、澄清石灰水、砂纸、细沙。

四、实验内容

1. O 2的制取与收集

（1） H 2O 2催化分解法

组装仪器如下图所示（从左到右，从下到上）

操作过程：先检查装置的气密性，即用手捂抽滤瓶，若30°玻璃弯管在水发生装置 收集装置

MnO 2 ∆

槽中有气泡冒出，说明装置气密性好，不漏气。在500mL 抽滤瓶中加入1g MnO 2 ，在分液漏斗中加入60mL10％H 2O 2（与水的体积为1:1）。准备4只集气瓶，装满水后用毛玻璃片横切瓶口，盖住以不留气泡为度，然后依次倒置于水槽中。将导气管通入水中。慢慢旋开分液漏斗活塞以控制O 2制备速率。当10％H 2O 2液滴慢慢淹没抽滤瓶底部催化剂时，导气管开始有气泡冒出，待气泡快速、均匀冒出时，即表示管中空气已经排尽，这时将导气管伸进集气瓶集气。当集气瓶冒出第一个气泡时，表示已集满，这时用毛玻璃片盖住瓶口，移出水面，如此连续收集4瓶。

现象：H 2O 2液滴慢慢淹没抽滤瓶底部催化剂时，抽滤瓶出现白雾，产生大量气体，导气管开始有气泡冒出，待气泡快速、均匀冒出时，将导气管伸进集气瓶集气，集气瓶的水被排出，集气瓶中充入气体，当集气瓶冒出第一个气泡时，这时用毛玻璃片盖住瓶口，移出水面，集气瓶内没有水或只有少量水，被气体充满。

解释：2H 2O 2

2H 2O+O 2↑ H 2O 2在MnO 2的催化作用下分解产生O 2，将集气瓶内的水排出，即排水法收集O 2。

注意事项：①H 2O 2的质量分数一般为30%，使用期要用蒸馏水稀释至15%左右。若H 2O 2浓度过低，反应会太慢，过高，则反应剧烈易喷发；②由于H 2O 2易分解，稀释时应当用蒸馏水，并随用随配；③30%的H 2O 2对皮肤有强烈的腐蚀作用，操作过程中应戴上护目镜和防护手套；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；④排水法收集，导气管低于水面。（2） KMnO 4加热分解法

组装实验装置如下图所示（从左到右，从下到上）

操作过程：先检查装置的气密性，用手捂试管，若30°玻璃弯管在水槽中有气泡冒出，说明装置气密性好，不漏气。准备集气瓶，装满水后用毛玻璃片横切瓶口，盖住以不留水泡为度，然后依次倒置于水槽中。取7gKMnO 4加入到硬质大试管中，管口放好脱脂棉后，塞进单孔塞，点燃酒精灯，试管中底部均匀预MnO 2

热，然后固定灯焰于药品斜面起始端（试管底端），待水槽中气泡流速降低，加热部位的KMnO 4完全分解，再将灯焰像试管底端移动，直至KMnO 4完全分解。收集方法与H 2O 2法相同，收集1瓶。

现象：当KMnO 4开始分解时，管壁由紫红色变成黑色，气管开始有气泡冒出，待气泡快速、均匀冒出时，将导气管伸进集气瓶集气，集气瓶的水被排出，集气瓶中充入气体，当集气瓶冒出第一个气泡时，这时用毛玻璃片盖住瓶口，移出水面，集气瓶内没有水或只有少量水，被气体充满。

解释：2KMnO 4K 2MnO 4+ MnO 2+ O 2↑

KMnO 4分解产生O 2，将集气瓶内的水排出，即排水法收集O 2。

注意事项：①KMnO 4在加热时，颗粒容易迸裂，会从导气管冲进水槽或者导致导气管堵塞，因此要在大试管口放一团脱脂棉，能使气体通过，阻止固体通过。②点燃酒精灯后，先均匀预热试管，然后集中在试管的中下部均匀加热。③实验结束后，先将导气管移出水面，然后熄灭酒精灯，防止水槽中的水倒流，炸裂试管。

2. O 2的性质实验

（1） S 在O 2中的反应

操作过程：取一洁净的燃烧匙，放入少量硫粉，酒精灯上加热至燃烧，然后将燃烧着的硫匙由上往下缓缓伸进集有O 2的集气瓶中，为避免污染空气，将燃烧匙取出后及时淬入盛有冷水的250mL 烧杯中。

现象：S 在空气中燃烧发出微弱的淡蓝色火焰，伸进集有O 2的集气瓶中，这时火焰呈现明亮的蓝紫色，并伴有刺激性气味的SO 2产生。

解释：S+O 2

SO 2 S 在氧气中燃烧比在空气中燃烧现象更明显，因为纯氧的含氧量远远比空气的含氧量大。

注意事项：①燃烧物一定要放于集气瓶中央，切勿靠近瓶壁，以防集气瓶炸裂；②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。

（2） C 在O 2中的反应

操作过程：用坩埚钳夹取一小段木块碳，在酒精灯上烧至亮黄，再缓缓伸进盛满O 2的集气瓶中，将坩埚钳取出后及时淬入盛有冷水的250mL 烧杯中。

现象：可看到木炭燃烧的更剧烈并发出白光，给集气瓶中倒入少量澄清石灰水，振荡，饱和的澄清石灰水变浑浊。

解释：C+O 2 CO 2

CO 2+Ca(OH)2 CaCO 3↓+H 2O

C 在氧气中燃烧比在空气中燃烧现象更明显，因为纯氧的含氧量远远比空气的含氧量大。并且CO 2能使澄清石灰水变浑浊，因此实验中集气瓶中澄清石灰点燃 ∆ 点燃