氧气收集实验：你真的掌握了吗？

氧气收集实验：你真的掌握了吗？

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网易

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来源

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在化学实验中，收集纯净的氧气是一项基本技能。实验室中常用的收集方法主要有两种：排水法和向上排空气法。这两种方法各有优缺点，适用于不同的实验场景。

排水法是基于氧气不易溶于水的性质进行收集的。具体操作如下：

1. 首先将集气瓶装满水，并倒扣在水槽中。
2. 将产生氧气的导管伸入集气瓶口，氧气会将瓶中的水排出。
3. 当集气瓶中的水完全被排出，瓶内充满氧气时，在水下用玻璃片盖住瓶口。
4. 最后将集气瓶取出并正放。

排水法的优点是收集到的氧气纯度较高，因为水可以有效隔绝空气中的其他气体。然而，这种方法得到的氧气会带有水分，处于湿润状态，对于某些需要干燥氧气的实验来说可能不太适用。

向上排空气法则是利用氧气的密度大于空气的特性来收集氧气。操作步骤如下：

1. 将集气瓶正放在实验桌上。
2. 通过导管向集气瓶内通入氧气，由于氧气密度较大，它会逐渐将空气从瓶中排出。
3. 使用带火星的木条检验是否收集满：当木条复燃时，说明氧气已充满集气瓶。

这种方法收集的氧气相对干燥，适合需要干燥气体的实验。但其缺点是收集到的氧气纯度可能略低于排水法，因为氧气与空气的密度差较小，难以完全排出空气。

在实验室中，制取氧气通常采用以下三种方法：

1. 加热高锰酸钾：高锰酸钾在加热条件下分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气。这是最常用的制氧方法之一，适用于需要大量氧气的实验。

2. 加热氯酸钾和二氧化锰混合物：氯酸钾在二氧化锰作催化剂并加热的条件下分解生成氯化钾和氧气。这种方法反应速率较快，适合快速制取氧气。

3. 分解过氧化氢溶液：过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下分解生成水和氧气。这个反应在常温下即可进行，操作简单，适合制取少量氧气。

在实际操作中，需要注意以下几点：

• 装置气密性检查：实验前必须检查装置的气密性，确保没有漏气。
• 加热方式：如果采用加热法制氧，需要先均匀预热，再集中加热，防止试管炸裂。
• 试管位置：加热时试管口要略微向下倾斜，防止冷凝水回流导致试管破裂。
• 收集时机：开始收集氧气前要等到导管口有连续均匀的气泡冒出，避免收集到初期的空气混合物。

在某些实验中，需要更高纯度的氧气。以下是一些提高氧气纯度的方法：

1. 多次收集：通过多次收集和排放，可以提高最终收集到的氧气纯度。
2. 使用干燥剂：在收集装置中加入浓硫酸或无水氯化钙等干燥剂，可以去除氧气中的水分。
3. 工业级纯化：在工业生产中，常采用分子筛吸附法、膜分离法等技术进一步提纯氧气，可以达到99.999%以上的纯度。

通过对比排水法和向上排空气法，我们可以根据实验需求选择合适的收集方法。如果需要高纯度且对湿度不敏感的实验，可以选择排水法；如果需要干燥的氧气，则应选择向上排空气法。掌握这些基本的气体收集技巧，对于进行化学实验至关重要。