氧气的实验室制取实验探究

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【摘要】实验中采用新的气体发生装置对氧气实验室制法进行了改进，选用试剂MnO2 和H2O2，实验药品的费用少！操作更简便！克服了用分解KMnO4（ 或KClO3） 来制取氧气所存在的缺点！更好地完成实验教学任务！改进后的实验在现行的初级中学化学教学中有一定的推广价值。

【关键词】氧气； 实验探究； 催化剂； 发生装置； 微型实验

我国的教材《义务教育课程标准实验教科书化学九年级（人教版）上册》中实验室制造氧气方法：

1 氯酸钾和二氧化锰混合后加热的方法

2 将高锰酸钾直接加热的方法

原理：KMnO4K2MnO4+MnO2+O2

由于高锰酸钾的强氧化性和制造氧气的能力偏低，近来都不常采用这一方法而主要以氯酸钾和二氧化锰混合的方法来制造。但是这个实验除了要说明氯酸钾（KClO3）能制造氧气之外，还要强调二氧化锰（MnO2）能起到催化剂的作用。因此把KClO3单独加热制造氧气的反应现象和混入MnO2的KClO3的现象进行比较能说明MnO2的催化能力。可是我们在教学中一般不会把两个实验都去做一遍，因为氯酸钾（KClO3）受热分解的时间较长，且现象不明显。用高锰酸钾和氯酸钾制氧气的化学实验操作比较复杂，因此不常用，而是用分解过氧化氢溶液（加入二氧化锰）来制取氧气。

3 分解过氧化氢溶液（加入二氧化锰）

我国的教材《义务教育课程标准实验教科书化学九年级（人教版）上册》中用该法代替传统的分解氯酸钾或高锰酸钾的方法。但是该法主要有两点不足：一是反应速率快，不便于集气换瓶，氧气逸失较多；二是气体产生后，装置内压强骤然增大，使滴液受阻，给操作带来不便。

可是，这个实验现象不是很理想。化学是建立在实验基础上的科学，在化学实验教学中要求既传授知识和技能，更训练科学方法和思维，还要培养科学精神和品质。国家大力推广新课程教育，新课程主要突出了探究测创新方面的内容，教材中的实验内容也有不少变化。但是现行初中化学教材中有些实验在操作方法和步骤上需要改进，在探究创新方面也稍显不足，其中氧气的制造方法、演示试验及相关废物的回收管理方面就可以做些改进。因此，又作了以下改进：

【实验用品】

仪器：矿泉水瓶1支、30 mL注射器1支、20 mL注射器1支、输液管、控制阀1支、纱布袋1支、药匙1支、集气瓶（带玻璃片）1支。

药品：二氧化锰、5%的过氧化氢溶液

【实验操作】

1. 在上课前准备好一个矿泉水瓶、1支30 mL注射器和1支20 mL注射器、1根输液管、控制阀1个。输液管剪去一部分，只需留下一段。

2. 打开矿泉水瓶塞，向在其中加入一定量的二氧化锰装入纱布袋，放入矿泉水瓶中，盖好瓶塞。

3. 将输液管和两支注射器插入矿泉水瓶的瓶塞中。

4. 用注射器1向矿泉水瓶中加入5%的过氧化氢溶液，即可制取氧气。

5. 反应完毕，用注射器2向矿泉水瓶中抽取废液。

【说明】

1. 本实验用到矿泉水瓶、30 mL注射器1支、20 mL注射器1支、输液管1根、控制阀1个，都可以是医用废弃品；矿泉水瓶和注射器最好都是塑料的，不容易破碎。

2. 使用矿泉水瓶、注射器、输液管做制取氧气的发生装置，好处很多：

（1）矿泉水瓶的容积大，可以用来制取大量的氧气，能随时随地排出废液；

（2）密封性好，可以省去检查装置的气密性的操作；

（3）与实验室制取氧气的任何装置相比较，连接装置起来要简便多；

（4）能很好地控制过氧化氢的使用量和反应速率；

（5）节省药品（小纱袋里面的二氧化锰可以多次使用，损失的可能性也非常小；用过后拔掉输液管，里面的氧气不会扩散到空气中，下次使用可以减少过氧化氢的使用量）；

（6）废物利用，节约资金（矿泉水瓶和注射器都有塑料的，不容易破碎，要用多少都可以找到并且可反复使用）；

（7）有助于培养学生的创新精神，节约思想，变废为宝的理念。

总结说明：中学化学实验的改进余地还很大，教师可以亲自设计实验，也可以指导学生进行探索。既能强化学生所学化学知识，对考试内容理解加深；又可以在动手能力和创新能力方面有所作为，对教学其实没有耽误而是促进。实验教学对学生的观察能力、归纳推理都很有裨益，因此值得教师去大力探索改进。