实验室制取氧气

一、制取氧气的主要方法

1. 加热高锰酸钾法

反应原理：高锰酸钾受热分解，生成锰酸钾、二氧化锰和氧气。其化学反应方程式为：2KMnO → KMnO + MnO + O↑。

装置类型：固固加热型，主要设备包括铁架台、酒精灯和试管等。

操作要点：试管口略向下倾斜，以防冷凝水倒流引发试管炸裂。试管口需塞入棉花，防止高锰酸钾粉末堵塞导管。实验结束时，应先移除导管，然后熄灭酒精灯，以防倒吸。

2. 加热氯酸钾与二氧化锰混合法

反应原理：氯酸钾在二氧化锰的催化作用下分解为氯化钾和氧气，反应方程式为：2KClO → 2KCl + 3O↑。

装置类型：同样采用固固加热型，与高锰酸钾法装置类似。

优缺点：此法制得的氧气产量较高，但需要催化剂且需要加热。

3. 过氧化氢催化分解法

反应原理：过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解为水和氧气，反应方程式为：2HO → 2HO + O↑。

装置类型：采用固液不加热型，主要设备包括锥形瓶、分液漏斗等。

优点：该法常温反应，操作安全，产物环保。

缺点：反应速率较慢，催化剂需要回收。

二、氧气的收集方法

1. 排水法：利用氧气不易溶于水的性质，可收集到较为纯净的氧气。

2. 向上排空气法：利用氧气密度大于空气的性质，适用于快速收集但纯度稍低。

三、实验操作通用步骤

1. 检查气密性：确保装置密封良好。

2. 装药与固定：将药品平铺于试管底部，铁夹固定在试管口的1/3处。

3. 预热与加热：先对试管进行均匀预热，再对反应物进行集中加热。

4. 收集时机：当导管口连续均匀冒出气泡时开始收集，以避免混入空气。

四、验满与检验

验满（向上排空气法）：将带火星的木条置于集气瓶口，若木条复燃，则表示氧气已充满。

检验：将带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，则证明是氧气。

五、其他制氧方法（补充）

1. 电解水法：通过水电解生成氢气和氧气，氧气在阳极析出。

2. 过氧化钠分解法：过氧化钠与水反应产生氧气和氢氧化钠。

注意事项：

1. 安全防护：加热过程中要注意避免烫伤，并防止试管炸裂。

2. 环保处理：实验产生的废液需妥善处理，催化剂二氧化锰可回收再利用。

以上制氧方法可根据实验需求选择。高锰酸钾法因操作简单常用作基础教学，而过氧化氢法因安全性高更适用于学生实验。