關(guān)于氧氣的制備及其性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

鄧秦

摘要：該實(shí)驗(yàn)位于人教版九年級(jí)上冊(cè)第二單元課題2，教材介紹了氧氣的性質(zhì)和一類(lèi)重要的化學(xué)反應(yīng)——化和反應(yīng)，通過(guò)氧氣與木炭，硫，鐵絲等所發(fā)生的一些具體的化學(xué)反應(yīng)，分析了氧氣反應(yīng)的一些特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：氧氣性質(zhì)? 制備氣體? 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

一、儀器及藥品

錐形瓶、多孔橡膠塞、導(dǎo)氣管、酒精燈、火柴、燃燒匙、集氣瓶、長(zhǎng)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(guò)氧化氫溶液、鋼絲球、無(wú)水乙醇、木炭、硫粉、澄清石灰水、氫氧化鈉溶液。

二、實(shí)驗(yàn)操作

1.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

（1）塊狀二氧化錳的制作：按照水泥：二氧化錳=1：2（質(zhì)量比），加水?dāng)嚢璩珊隣睿缓笾瞥牲S豆大小，使之陰干24小時(shí)以上，等水泥發(fā)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?jī)?nèi)，調(diào)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(gè)玻璃管上套上小氣球，另一個(gè)玻璃管上加一節(jié)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(guān)閉集氣瓶的止水夾，往長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)加水至浸沒(méi)漏斗下端，繼續(xù)加水，漏斗內(nèi)形成穩(wěn)定的液柱）。

（2）往集氣瓶?jī)?nèi)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?jī)?nèi)放幾粒硬化后的二氧化錳催化劑，然后通過(guò)長(zhǎng)頸漏斗向大試管中加過(guò)氧化氫溶液，打開(kāi)止水夾，反應(yīng)立即發(fā)生，有大量平穩(wěn)氣泡逸出，一段時(shí)間后用帶火星的木條放在集氣瓶導(dǎo)管口，木條復(fù)燃。

（3）關(guān)閉止水夾，反應(yīng)液壓回長(zhǎng)頸漏斗，使固液分離，反應(yīng)停止。

3.鐵絲在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)

（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(méi)在事先準(zhǔn)備好的小燒杯中的無(wú)水酒精內(nèi)。（浸沒(méi)部分不易超過(guò)螺旋狀長(zhǎng)度的1/2，避免因酒精燃燒消耗過(guò)多氧氣。

（2）點(diǎn)燃酒精燈，將浸過(guò)酒精的細(xì)鐵絲在酒精燈上直接弓|燃，同時(shí)微微移開(kāi)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(zhì)。

4.木炭與氧氣反應(yīng)

（1）打開(kāi)錐形瓶的止水夾，繼續(xù)在剛才的集氣瓶里收集一瓶氧氣。關(guān)閉止水夾，反應(yīng)液壓回長(zhǎng)頸漏斗，使液體與仁化劑分離，反應(yīng)停止。

（2）點(diǎn)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(fā)紅以后，移開(kāi)酒精燈，移開(kāi)開(kāi)玻璃片，立刻由，上而下慢慢伸入集氣瓶中，木炭燃燒，發(fā)出白光，放出熱量，取出木炭，蓋上玻璃片振蕩集氣瓶?jī)?nèi)的溶液，澄清石灰水變渾濁，說(shuō)明木炭燃燒生成了二氧化碳。

5.硫在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)

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

（2）點(diǎn)燃酒精燈，將橡膠塞上的鐵絲在酒精燈上加熱10-20s，鐵絲發(fā)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(xiàn)象，待集氣瓶?jī)?nèi)的二氧化硫全部被溶液吸收后，打開(kāi)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(xiàn)象）

三、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)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(zhǎng)頸漏斗的裝置，可以控制反應(yīng)的發(fā)生和停止，可以為反應(yīng)快速且源源不斷的提供充足的氧氣，既節(jié)約了藥品，又節(jié)約了時(shí)間。（二氧化錳水泥球還可以多次重復(fù)利用）

（2）排空法收集氧氣時(shí)，在集氣瓶底部留少量澄清石灰水，既冷凝了隨氧氣出來(lái)的水蒸氣，增加了氧氣的純度，利用物質(zhì)的燃燒，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的成功率;也為后續(xù)實(shí)驗(yàn)?zāi)咎康娜紵a(chǎn)物檢驗(yàn)提供依據(jù)，同時(shí)幫助吸收二氧化硫有害氣體。

2.鐵絲燃燒

（1）產(chǎn)生氧氣的導(dǎo)管不移開(kāi)，可以為鐵絲燃燒提供更充足的氧氣。

（2）系火柴梗和浸潤(rùn)無(wú)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(diǎn)。最大的區(qū)別在于無(wú)水酒精弓|燃鐵絲后不會(huì)影響學(xué)生對(duì)黑色產(chǎn)物的判斷，也不用去判斷什么時(shí)候是火柴快要燃盡的時(shí)候。點(diǎn)燃無(wú)水乙醇后，立即伸入集氣瓶即可（少量的無(wú)水乙醇燃燒耗氧少），大大增加了實(shí)驗(yàn)的成功率，減少了實(shí)驗(yàn)操作的繁瑣。

（3）螺旋狀的半徑大小對(duì)鐵絲燃燒發(fā)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(shí)間，而且鋼絲球燃燒的現(xiàn)象也比鐵絲劇烈。

3.木炭燃燒現(xiàn)象檢驗(yàn)

在集氣瓶底留的石灰水，直接振蕩即可看到變渾濁的現(xiàn)象，操作簡(jiǎn)單。

4.硫燃燒

特點(diǎn)：（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(xiàn)了綠色化原則。

（2）氣球的輔助作用：

①增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的趣味性，同時(shí)給學(xué)生注入創(chuàng)新意識(shí)，如：通過(guò)觀察氣球體積的改變，直觀地感受化學(xué)反應(yīng)中能量的變化。

②起緩沖作用，調(diào)節(jié)瓶?jī)?nèi)大氣壓強(qiáng)的變化。

③防止有害氣體污染空氣，即防止硫燃燒使瓶?jī)?nèi)氣體膨脹逸散到瓶外。

5.整體意義

（1）可以在很短的時(shí)間內(nèi)完成氧氣的制備和幾個(gè)典型的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)。

（2）整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置還可以用于多種實(shí)驗(yàn)。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(yīng)的發(fā)生和停止的實(shí)驗(yàn);硫粉燃燒的裝置可以用于紅磷等燃燒后有有害物質(zhì)生成的實(shí)驗(yàn);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(xù)實(shí)驗(yàn)?zāi)咎康娜紵a(chǎn)物檢驗(yàn)提供依據(jù)，同時(shí)幫助吸收二氧化硫有害氣體，一物多用，更節(jié)約，更環(huán)保。

參考文獻(xiàn)：

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4. 氧氣的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，楊澤遠(yuǎn)-《百度學(xué)術(shù)》-2017年