關于氧氣的制備及其性質實驗的改進

鄧秦

摘要：該實驗位于人教版九年級上冊第二單元課題2，教材介紹了氧氣的性質和一類重要的化學反應——化和反應，通過氧氣與木炭，硫，鐵絲等所發生的一些具體的化學反應，分析了氧氣反應的一些特點。

關鍵詞：氧氣性質? 制備氣體? 實驗改進

一、儀器及藥品

錐形瓶、多孔橡膠塞、導氣管、酒精燈、火柴、燃燒匙、集氣瓶、長頸漏斗、止水夾、多孔小藥品瓶、氣球、小木條、二氧化錳水泥球、過氧化氫溶液、鋼絲球、無水乙醇、木炭、硫粉、澄清石灰水、氫氧化鈉溶液。

二、實驗操作

1.實驗準備

（1）塊狀二氧化錳的制作：按照水泥：二氧化錳=1：2（質量比），加水攪拌成糊狀，然后制成黃豆大小，使之陰干24小時以上，等水泥發硬后用水沖洗掉粉末，再晾干備用。

（2）硫燃燒裝置的制作：把燃燒匙剪成兩端，燃燒匙一端的鐵絲反向彎曲，插在水泥墩里（可以是紅薯、土豆、蘿卜等可以固定燃燒匙的物品）。另一端插在雙孔橡膠塞上，把固定好的燃燒匙放入集氣瓶內，調整燃燒匙與橡膠塞上的鐵絲的高度，使兩者恰好接觸。在雙孔橡膠塞中的一個玻璃管上套上小氣球，另一個玻璃管上加一節橡膠管并夾上止水夾。

2.制取氧氣

（1）先連接好裝置，檢查氣密性。（關閉集氣瓶的止水夾，往長頸漏斗內加水至浸沒漏斗下端，繼續加水，漏斗內形成穩定的液柱）。

（2）往集氣瓶內加入少量飽和澄清石灰水和氫氧化鈉溶液，蓋上玻璃片。在多孔塑料瓶內放幾粒硬化后的二氧化錳催化劑，然后通過長頸漏斗向大試管中加過氧化氫溶液，打開止水夾，反應立即發生，有大量平穩氣泡逸出，一段時間后用帶火星的木條放在集氣瓶導管口，木條復燃。

（3）關閉止水夾，反應液壓回長頸漏斗，使固液分離，反應停止。

3.鐵絲在氧氣中燃燒的實驗

（1） 先將鐵絲在燃燒匙柄端繞成螺旋狀之后，將鐵絲螺旋狀的一端少許浸沒在事先準備好的小燒杯中的無水酒精內。（浸沒部分不易超過螺旋狀長度的1/2，避免因酒精燃燒消耗過多氧氣。

（2）點燃酒精燈，將浸過酒精的細鐵絲在酒精燈上直接弓|燃，同時微微移開玻璃片，立刻由，上而下慢慢伸入集氣瓶中，鐵絲劇烈燃燒，火星四射，放出熱量，生成黑色固體物質。

4.木炭與氧氣反應

（1）打開錐形瓶的止水夾，繼續在剛才的集氣瓶里收集一瓶氧氣。關閉止水夾，反應液壓回長頸漏斗，使液體與仁化劑分離，反應停止。

（2）點燃酒精燈，用鑷子夾取一小塊木炭在酒精燈上直接加熱，待木炭發紅以后，移開酒精燈，移開開玻璃片，立刻由，上而下慢慢伸入集氣瓶中，木炭燃燒，發出白光，放出熱量，取出木炭，蓋上玻璃片振蕩集氣瓶內的溶液，澄清石灰水變渾濁，說明木炭燃燒生成了二氧化碳。

5.硫在氧氣中燃燒的實驗

（1）把裝有硫粉的燃燒匙放入剛才的集氣瓶里，打開錐形瓶的止水夾，繼續收集一瓶氧氣。關閉止水夾，反應液壓回長頸漏斗，使液體與仁化劑分離，反應停止。

（2）點燃酒精燈，將橡膠塞上的鐵絲在酒精燈上加熱10-20s，鐵絲發紅后立即伸入集氣瓶引燃硫粉，在硫粉引燃前迅速塞緊橡膠塞。觀察硫在氧氣中燃燒的現象，待集氣瓶內的二氧化硫全部被溶液吸收后，打開瓶塞，清洗儀器。（可以用同樣的方法觀察硫在空氣中燃燒的現象）

三、實驗改進的意義

1.雙氧水制取氧氣

（1）用二氧化錳水泥球做催化劑，采用多孔藥瓶搭配長頸漏斗的裝置，可以控制反應的發生和停止，可以為反應快速且源源不斷的提供充足的氧氣，既節約了藥品，又節約了時間。（二氧化錳水泥球還可以多次重復利用）

（2）排空法收集氧氣時，在集氣瓶底部留少量澄清石灰水，既冷凝了隨氧氣出來的水蒸氣，增加了氧氣的純度，利用物質的燃燒，增強了實驗的成功率;也為后續實驗木炭的燃燒產物檢驗提供依據，同時幫助吸收二氧化硫有害氣體。

2.鐵絲燃燒

（1）產生氧氣的導管不移開，可以為鐵絲燃燒提供更充足的氧氣。

（2）系火柴梗和浸潤無水乙醇都是引燃鐵絲的方式，作用是維持鐵絲的溫度不低于著火點。最大的區別在于無水酒精弓|燃鐵絲后不會影響學生對黑色產物的判斷，也不用去判斷什么時候是火柴快要燃盡的時候。點燃無水乙醇后，立即伸入集氣瓶即可（少量的無水乙醇燃燒耗氧少），大大增加了實驗的成功率，減少了實驗操作的繁瑣。

（3）螺旋狀的半徑大小對鐵絲燃燒發生的難易程度有一定影響，選擇用鋼絲球代替鐵絲，不僅省去了打磨的時間，而且鋼絲球燃燒的現象也比鐵絲劇烈。

3.木炭燃燒現象檢驗

在集氣瓶底留的石灰水，直接振蕩即可看到變渾濁的現象，操作簡單。

4.硫燃燒

特點：（1）用鐵絲在集氣瓶里引燃硫，硫在密閉空間里燃燒，集氣瓶底部加入氫氧化鈉溶液，用于吸收生成的二氧化硫，避免了生成的二氧化硫逸散，體現了綠色化原則。

（2）氣球的輔助作用：

①增強了實驗的趣味性，同時給學生注入創新意識，如：通過觀察氣球體積的改變，直觀地感受化學反應中能量的變化。

②起緩沖作用，調節瓶內大氣壓強的變化。

③防止有害氣體污染空氣，即防止硫燃燒使瓶內氣體膨脹逸散到瓶外。

5.整體意義

（1）可以在很短的時間內完成氧氣的制備和幾個典型的性質實驗。

（2）整個實驗裝置還可以用于多種實驗。比如二氧化錳水泥球，可以用于二氧化錳是雙氧水分解的催化劑探究;多孔小藥瓶還可以用于其他需要控制反應的發生和停止的實驗;硫粉燃燒的裝置可以用于紅磷等燃燒后有有害物質生成的實驗;集氣瓶中的澄清石灰水和氫氧化鈉溶液既吸收了氧氣中混有的大量水蒸氣，也為后續實驗木炭的燃燒產物檢驗提供依據，同時幫助吸收二氧化硫有害氣體，一物多用，更節約，更環保。

參考文獻：

1.對用過氧化氫溶液分解制取氧氣實驗的改進，張偉，李路路 - 《中學化學教學參考》，2012年

2.過氧化氫催化分解制備氧氣的實驗改進研究，王麗麗，吳暾艷，張艷華 - 《化學教學》，2019年

3.氧氣化學性質實驗的改進，郝曉紅 - 《中學化學教學參考》 - 2012年

4. 氧氣的性質實驗改進，楊澤遠-《百度學術》-2017年