氧气的制备和性质

1 实验 氧气的制备与性质实验研究

一、实验目的

1. 掌握实验室氧气的制备、氧气性质实验的操作技能及实验的准备；

2. 探索氯酸钾法制取氧气实验的最佳方案（催化剂的选择和试剂的配比）；

3. 掌握有关试管的规范操作；

4. 训练用实验对比法研究具体教学实验；

二、仪器、药品及材料

电子天平、秒表；

铁架台、木块、酒精灯、试管、大试管、导气管、集气瓶、1000mL量筒；

氯酸钾、二氧化锰、氧化铁、氧化亚铜、三氧化二铬；

高锰酸钾、浓硫酸、无水乙醇、木炭、硫、蜡烛、铁

三、实验原理

1、2KClO3 2KCl+3O2↑；

2、O2不溶于水，采用排水集气法；

3、3g KClO3制O2时，最多可生成约830mL的O2，2g约530mL；

四、实验装置图

五、实验步骤（催化剂的选择）

1、用电子天平秤取KClO33g，共称取4份，放入大试管中，按1、2、3、4编号； 2 2、秤取催化剂二氧化锰、氧化铁、氧化亚铜、三氧化二铬各1g分别放入1、2、3、4号大试管中；

3、按装置图安装实验仪器；

4、检查气密性；

5、分别加热试管；

6、记录实验收集气体时排水的最终体积V总及排水体积分别为200mL、400mL、600mL、800mL时所需的时间；

KClO3/g 3 3 3 3

编号 A B C D

催化剂 MnO2/1g Fe2O3/1g CuO/1g Cr2O3/1g

O2终体积/mL

O2/mL 200 400 600 800 200 400 600 800 200 400 600 800 200 400 600 800

t/s

v/(mL/s)

v均/(mL/s)

7、作图分析；

8、分析结果，得出氯酸钾制取氧气时的最佳催化剂；

六、实验步骤（MnO2与KClO3的最佳配比）

《氧气的性质和用途》说课教案

一、教材分析

从知识结构来说：氧气对学生来说是一种非常熟悉的气体，教材把它放在化学第一册第二章第二节课，以作为学习物质性质和结构的起始点，为进一步揭示物质的微观结构提供事实材料，是教材编写的成功之处。本节教材从学生熟悉的日常生活中的经验知识——氧气的用途入手，引出氧气的物理性质，进一步通过实验介绍氧气的化学性质，最后总结出氧化反应和化合反应的概念，层层深入，符合初中学生从感性理解上升到理性理解的认知规律和建构主义教育论的元认知规律。

从水平培养来说：从看图理解氧气的用途开始，到观察氧气的颜色、状态，到闻氧气的气味，再到观察木炭、硫、铁在氧气中燃烧现象，能够说教材深入浅出，为后面几节氢气、碳及其化合物等内容的学习提供了一个合理的思维模式。

从情感培养来说：通过本节内容的学习，使学生又一次理解到生活中的自然科学知识，进一步激发了学生学习自然科学的兴趣。

二、学情分析

学生经过近三周的学习，对化学的学习已积累了一定的知识基础和方法基础，能够开始尝试培养学生的自主学习水平和分析归纳水平，但是初三学生的自我管理和调控水平还不够，学习过程中需要教师的严格管理。

初中生的思维方式要求逐步由形象思维向抽象思维过渡，所以在教学中应注意积极引导学生应用已掌握的基础知识，通过理论分析和推理判断来获得新知识，发展抽象思维水平。当然在此过程仍需以一些感性理解作为依托，能够借助实验或多媒体电教手段，增强直观性和形象性，以便学生理解和掌握。所以做好每一个演示实验和调动好学生的积极性，持续提供动脑的问题情景，提供动手的练习机会，让每个学生参与到学习中来是上好本节课的关键。 三、教学目标

1、知识目标：

了解氧气的用途。了解氧气的物理性质。掌握氧气的化学性质。初步了解氧化反应和化合反应。了解氧化剂。

2、情感目标

氧气的制备和性质

在我们日常生活中，氧气是一种不可或缺的气体。它广泛应用于医学、工业以及生活领域。针对氧气的制备和性质，本文将从制备方法、物理性质和化学性质等方面进行探讨。

1. 氧气的制备方法

1.1 热分解法

热分解法是制备氧气最常见的方法之一，主要通过加热金属氧化物来获得氧气。常用的金属氧化物有高岭土和过氧化锌等。当加热到一定温度时，金属氧化物会发生热分解反应，产生氧气。该方法操作简单，成本较低，适用于小规模生产和实验室制备。

1.2 电解水法

电解水法是通过电解水溶液来制备氧气。在一个电解槽中，将两个电极-阴极和阳极-分别插入水溶液中。当通过外部电源加电时，水分子发生电解反应，产生氢气和氧气。氧气集中在阳极处，可收集和利用。该方法适用于大规模工业生产，且产生的氧气纯度较高。

1.3 过氧化氢分解法

过氧化氢分解法是利用过氧化氢分解反应制备氧气。过氧化氢在催化剂的作用下，可自发地分解为氧气和水。该方法操作简单，适用于小规模制备。

2. 氧气的物理性质 2.1 外观和状态

氧气是一种无色、无臭的气体。在常温下，它处于气态，不具有固态或液态。

2.2 密度

氧气是空气的成分之一，其密度略高于空气。在常温常压下，其密度约为1.43 g/L。

2.3 熔点和沸点

氧气的熔点为-218.79℃，沸点为-183℃。相较于其他气体，氧气具有较低的熔点和沸点。

2.4 溶解性

氧气与许多物质，如水和有机溶剂，具有一定的溶解性。在水中溶解度较低，每升水溶解氧气约为34.6克。

3. 氧气的化学性质

3.1 反应性

氧气是一种高度活泼的气体，具有较强的氧化性。它能够促进物质的燃烧，并与多种元素和化合物发生反应。例如，氧气与金属反应生成金属氧化物，与非金属元素反应生成相应的氧化物。

3.2 支持燃烧 氧气具有极好的燃烧性能，被称为燃烧的促进剂。许多物质在与氧气接触时容易燃烧，释放大量能量。例如，燃烧木材时，氧气与木材中的碳发生反应，释放出热量和二氧化碳。

△ MnO2 实验室制氧气的三种方法及氧气性质验证

一、实验室制取氧气的三种方法的比较

比较

方法 利用高锰酸钾制氧气 利用氯酸钾制氧气 利用双氧水制氧气

制取装置比较

文字表达式 高锰酸钾 锰酸钾+二氧化锰+氧气 氯酸钾 氯化钾+氧气 双氧水 氧气+水

化学方程式 2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑ 2KClO3 2KCl+3O2↑ 2H2O2 2H2O+O2↑

装置名称 ①试管；②酒精灯；③铁架台；④导管；⑤集气瓶；⑥水槽；⑦分液漏斗；⑧锥形瓶

收集氧气的方法 排水法 向上排空气法

适用范围：收集不溶于水和不易溶于水的气体

适用范围：收集密度比空气大的气体

（ρ气体＞ρ空气）

装置气密性检查比较

热膨胀法：将导管的一端浸入水中，双手捂住大试管，若导管口有气泡冒出，松开双手之后，在导管口形成一端倒吸的水柱，则证明装置气密性良好。

液差法1：用止水夹夹住橡胶管，向长颈漏斗加水，如在长颈漏斗下端形成一端稳定的水柱，则证明装置气密性良好。

液差法2：将导管一端浸入水中，打开分液漏斗活塞，向分液漏斗加水，如在分液漏斗下端形成一端稳定的水柱，则证明装置气密性良好。

不同点 不同点

试管口有一团棉花 试管口没有棉花 ⑦

⑧

加热 加热 二氧化锰

△ MnO2 二氧化锰 二、收集气体的三种方法

方法

比较 排水法 排液法 排空气法

向上排空气法 向下排空气法

装置图

适用范围 适用于收集不溶于水（不易溶于水）且不与水发生化学反应的气体（是排液法的一种） 液体可以为水、煤油、酒精等（不与要收集的气体反应） 适用于收集不与空气发生化学反应且密度大于空气的气体。（ρ气体＞ρ空气） 适用于收集不与空气发生化学反应且密度小于空气的气体。（ρ气体＜ρ空气）

三、利用高锰酸钾（KMnO4）制取氧气实验中的若干问题