浅谈氧气的制取

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在初中的教材中,能学到氧气制取这一知识。我们知道氧气对人类的生存,发展有着极其重要的作用。老一代的化学家们不断分析和总结、钻研与积累,证实了氧气的存在,进一步分析氧气的性质、用途和制取原理。氧气的制取常分为实验制法和工业制法,实际就是化学反应方法和物理反应方法。根据其反应所需要的条件,通过一系列的过程,最终制得氧气。现将化学反应和物理反应制取氧气概括如下。

一、化学反应制取氧气

(1)氯酸钾加热制取氧气。

将少量的白色氯酸钾装入试管,然后加热到356℃让它熔化,继续加热到400℃时,氯酸钾缓缓放出气泡,用带有火星的木条检验,发现正是氧气,但分解反应受加热的条件的限制。文字表达式:

(2)用二氧化锰加热制取氧气。

将黑色的二氧化锰加入试管中,然后用酒精灯加热,在加热的过程中,用带有火星的木条给予检验,并未发现木条复燃,说明没有氧气放出。改用喷灯,加热至535℃时又继续用带有火星的木条检验,发现木条复燃,证明此温度下,二氧化锰分解放出氧气。

(3)用氯酸钾与二氧化锰混合加热制取氧气。

用氯酸钾与二氧化锰制取氧气,根据一定的比例配合均匀,加入试管中加热,发现只需稍稍加热就会有氧气放出,不像上述单纯的氯酸钾与二氧化锰需要高温,这里的二氧化锰起催化作用,即催化剂,从而用文字表达式为:

(4)用高锰酸钾制取氧气。

将紫红色的高锰酸钾装入试管,稍稍加热就会有氧气放出,不需要催化剂,也不需要高温,反应原理如下:

(5)用过氧化氢分解制取氧气。

将无色无味的过氧化氢与二氧化锰混合,不需要加热或通电,自然会放出氧气,这里的二氧化锰作为催化剂,而不作反应物,用文字表达式如下:

此反应的反应物是水,水是极为普通的物质,不需要什么成本就可以得到,而反应的条件是通电 ,此电并不是交流电,而是直流电。直流电价钱昂贵,制得的氧气,相比之下很不划算,真是得不偿失,但作为一种反应,有着极其重要的价值。

二、物理方法制取氧气

在工业、医疗、潜水等各项重要工作中,都需要大量氧气。而实验室制取氧气是远远不够需求的,因此需要从空气中将氧气分离出来。怎样才能分离氧气,需要什么条件呢?

(1)在101kp下,将空气降温,变成液态空气,此时水蒸气和二氧化碳气体已经分离出去。

(2)由于液态氮气的沸点(-196℃)比液态氧气的沸点(-182℃)低。

(3)沸点低的液态氮先从空气中蒸发出来,剩下的是液态氧气。此方法制取氧气,称为氧气的工业制法。

综合上面的化学和物理反应制取氧气,必须熟练地掌握反应原理、反应条件(催化剂、加温、加热、高温、通电 、点燃等)、物质的状态、性质等。用化学反应中的第(3),(4),(5)是实验室制取氧气最常用的方法,但必须靠实验的基本操作和基本要领;而物理方法制取氧气,最常用的是分离液态空气,必须注意加压、降温的条件、了解掌握氮气、氧气的沸点。

总之,根据需要量的多少,合理选用制取方法。

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