氧气的工业制法 氧气制法

氧气的工业制法 氧气制法 氧气的制法 一、氧气的工业制法 原理:工业上大规模生产氧气广泛采用液态空气分馏法。首先使空气通过过滤器除去尘埃等固体杂质，进入压缩机压缩，再经过分子筛净化器除去水蒸气和二氧化碳等杂质气体。在这里分子筛可使氮气、氧气等较小分子通过，起到筛选分子的作用。然后进行冷却、降压，当温度降至—170?左右时，空气开始部分液化进入精馏塔，根据空气中各气体的不同沸点进行分馏。液态氧的沸点比液态氮的沸点高，两者相比液氮更易气化。经多步分馏可以得到99,以上的纯氧，同时得到氮气和提取稀有气体的原料。这种方法工艺复杂。如果需用纯度不高的氧气，可用分子筛吸附法分离空气，制得氧气。特定的分子筛对氮的吸附能力比氧大，当空气通 1 过分子筛床后，流出的气体含氧量较高，经多次吸附可得含氧70,80,的气体。这种方法是常温操作，循环周期短，易于实现自动化。另外，如需高纯度氧气，可采用电解水法生产，此法成本高，只适于小型生产。从空气中分离出的氧气，一般是加压贮存在天蓝色的钢瓶中，以供工业、医疗或其它方面使用。 二、氧气的实验室制法 1. 将某些含氧化合物加热分解是实验室制取氧气的主要方法。常用的含氧化合物为氯酸钾或高锰酸钾。用高锰酸钾制氧气的方法简便、安全，但是原料的价格较高，利用率低，高锰酸钾分解时化合态的氧元素没有全部转化成游离态的氧元素(即氧气): 2KMnO4 K2MnO4，MnO2，O2? 2.用氯酸钾分解制氧气，如果单独加热氯酸钾，到356?才熔化，400?才开始缓慢分解放出氧气。为了加快氯酸钾的分解速度和降低分解温度，常常需要加入二氧化锰作催化剂: 2 3.当实验室用氯酸钾制氧气而没有二氧化锰时，可用少量的高锰酸钾代替。在反应中高锰酸钾分解产物二氧化锰(见化学方程式?)可以在氯酸钾的分解反应中(见化学方程式?)起催化剂作用。实验室制取氧气的装置如图。由于氧气不易溶于水，可用排水法收集;由于氧气的密度大于空气，可用向上排气法收集。验满的方法是:将带火星的木条接近集气瓶口，若木条复燃，证明集气瓶里已充满氧气。 4.另外，在实验室还可用其它化学反应制取氧气，如过氧化氢分解: 2H2O2 2H2O，O2? 5.过氧化钠(Na2O2)与水反应也可得到O2。过氧化钠等过氧化物是市场上“氧立 得”中产生氧气的主要物质。 三、制取氧气时的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 : 1.原理拓展 催化剂的作用:在用双氧水制取氧气的反应中要用到二氧化 3 锰作催化剂。催化剂是指那些在化学反应中能改变其他物质的反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后不变的物质。在这个反应中二氧化锰就是双氧水分解的催化剂。 两种制取氧气方法的比较 用高锰酸钾和双氧水制取氧气各有特点。高锰酸钾是固体，相对容易保存;双氧水是液体，易分解，不宜久置。但是用高锰酸钾需要加热，而双氧水在二氧化锰催化作用下，分解非常迅速，不需加热。 2.成功关键 加热高锰酸钾的方法:高锰酸钾不要紧紧地堆放在试管底部，要平铺在试管中;开始加热时要先预热试管，使试管底部均匀受热，然后将灯焰放在靠试管口一端有药品的地方加热，并随着反应的进行和需氧气量的多少，将灯焰向试管底的方向移动。这样做的目的是既可防止固体混合物随气流冲向试管口，又便于控制氧气放出的速率和数量。 3.双氧水的浓度 4 市售的双氧水一般有两种浓度，一种是30%左右的浓溶液，一种是3%的稀溶液。制取氧气比较适宜的浓度在10%左右。太稀反应慢，收集时间较久。双氧水太浓反应过于剧烈，放热多，会造成收集的氧气中水蒸气过多。 4.注意事项 (1)高锰酸钾制取氧气 实验装置顺序要先下后上，从左至右装配仪器。并注意铁夹要夹在试管的中上部(离管口的1/4)左右处，试管管口要略向下倾斜。 (2)理和装入固体试剂, 加入高锰酸钾，并使之倾斜地铺在管底，不要让它堆积在底部。 (3)为什么要稍向下倾, 因加热时药品里所含的湿气变成水蒸气，到管口处冷凝成水滴而倒流，致使试管炸裂。 5 (4)为什么气泡刚冒出时不宜立即收集气体, 开始加热时排出的主要是空气，当气泡连续地并比较均匀地放出时，才是氧气，这时才能进行收集。 (5)为什么用排水法收集气体，在停止制氧时，应先把导管从水里拿出来，然后移去酒精灯, 如果先移去酒精灯，试管内温度降低，气压减小，水就沿导管被吸到热的试管里，有使试管破裂的可能。 (6)为什么试管内的导管不宜过长, 伸入试管内的导管不宜过长，以免气体难于排出。 (7)用向上排空气法收集氧气时怎样验证氧气已经集满, 用带有火星的木条去试验氧气，是鉴定氧气的一种常用方法。将带火星的木条放在集气瓶口，如果木条复燃，说明氧气已经集满。 6 (8)怎样验证制得的气体是氧气, 将带火星的木条伸入集气瓶中，如果木条复燃，说明该气体是氧气。 实验拓展: 用双氧水制取氧气时，双氧水的添加可有不同的方法。 如果在实验室中想制得少量的氧气，也可以使用图的装置，往试管中注入15%的过氧化氢水溶液，在投入少量二氧化锰后，立即塞紧塞子，氧气沿导管排出。例如，用15 mL过氧化氢水溶液，加0.1 g二氧化锰，大约半分钟可得氧气0.7 L。比较适合学生自己进行实验。实验装置见图A。 A B 7 A装置只能一次性或间断性地收集氧气，不能连续收集。为了能达到连续收集的目的，可以将大试管改成锥形瓶，单孔塞改成双孔塞，并使用长颈漏斗。实验装置见图B。 B装置虽然可以随时添加双氧水，但是对反应速率的控制不是太好，特别是双氧水浓度偏高时易发生溶液从长颈漏斗中冲出。同时也不能停止反应。将长颈漏斗改成分液漏斗，是较为理想的制取装置。 装置中分液漏斗的作用有: (1)控制滴加液体的总量，获得所需气体的总量，能最大限度的节约药品; (2)控制滴加液体速率，从而实现控制反应速率; (3)可控制反应随时开始，随时停止。 例题 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 8 例题1:用高锰酸钾加热制氧气，实验中发现试管破裂，有以下原因与之不相关的是( ) ?试管外壁有水没擦干 ?加热时试管底部触及灯芯 ?高锰酸钾的量太多 ?加热过程中不时地移动酒精灯 ?直接对准药品部分加热 A.??? B.??? C.??? D.???? 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 :B 例题点评:本题考察对实验室制取氧气的注意事项的理解和掌握。 解题指导:?试管外壁有水没擦干?直接对准药品部分加热，这些情况都可能造成试管受热不均匀而炸裂;?加热时试管底部触及灯芯，灯芯温度较低试管会因骤冷而炸裂;?停止加热后即将试管直立起来，等冷却后洗涤，虽然等冷却后洗涤不错，但是停止加热后即将试管直立起来可能造成管口的冷凝水流到试管底部而使试管炸裂。?试管口没放棉花可能造成的后果是固体粉末进入导管。?加热过程中不时地移动酒精灯?高锰酸钾的量太多都不会造成试管炸裂。因此选B 9 例题2:下列哪一种气体可以即可以用向上排空气法收集，又可以用排水法收集( ) A密度大于空气且易溶于水 B密度大于空气且难溶于水 C密度小于空气且易溶于水 D密度小于空气且难溶于水 答案:B 例题点评:本题重在考察气体收集方法与气体性质间的关系。 解题指导:能用向上排空气法收集的气体密度应大于空气，而能用排水法收集的气体应难溶于水。综合两种情况，答案为B。 例题3:医院给病人输氧时用到类似下图所示的装置。关于该装置，下列说法不正确的是 a ( ) b 10 A(使用该装置用来观测是否有氧气输出 B(使用该装置用来观测氧气的输出速率 C(a导管连接供给氧气的钢瓶 D(a导管连接病人吸氧气的塑料管 答案:D 例题点评:本题考察日常生活经验，排水集气法的扩展应用。 解题指导:氧气很重要的用途之一就是供给呼吸。医院给病人输氧时利用图中液体中是否有气泡及气泡的大小可以观测，是否有氧气输出及输出氧气的速度，所以A、B选项是正确的。使用时需将氧气通入水中以观测气泡，所以应从a端通入氧气，b端连接病人的吸氧管，若反之，则液体会从a端被压出，不可以供病人呼吸，所以C选项正确，D选项不正确。 例题4:某同学利用双氧水制取氧气，按图装配好仪器后加入药品反应，并收集到一瓶气体。他用带火星的木条检验， 11 发现木条没有复燃。请你来想想，可能是那些原因造成的, 答案:可能的原因有 (1)装置气密性不好 (2)双氧水浓度太大 (3)滴入双氧水速度太快 (4)一次性注入双氧水太多 其它合理答案亦可 例题点评:本题是开放题， 中出现的问题作出分析、归纳与整理。 解题指导:木条没有复燃的原因其实比较简单，主要应为氧气浓度低或没有氧气。从这个角度来看，一种可能就是气密性不好而收集不到氧气。另外，由于使用双氧水制取氧气，并用向上排空气法收集氧气，如果反应过于剧烈会造成大量 12 水蒸气溢出，从而致使集气瓶中的氧气不能使木条复燃。还有像药品浓度太低或失效等可能造成结果是收集不到氧气，不适合作为答案。 例5:在军事术语上把在海里的连续航行叫“长行”。为保证长时间潜行，在潜艇里要配备氧气的化学再生装置。制氧气的方法有以下几种:?加热高锰酸钾;?电解水;?在常温下使过氧化钠与二氧化碳反应，生成碳酸钠和氧气;?加热氧化汞，生成汞和氧气。 (1)其中最适宜在潜艇里制氧气的方法是哪一种, (2)与其他几种方法相比，该方法有哪些优点, 答案:(1)最适宜在潜艇里制氧气的方法是在常温下使过氧化钠与二氧化碳反应，生成碳酸钠和氧气 (2) 优点是反应常温时就能发生，不需额外提供能源;反应物之一是二氧化碳，有利于消耗潜艇内人员呼吸作用生成的二氧化碳。 13 例题点评:本题考察学生对氧气制取条件的理解和实际运用的能力，了解现实活动中各种因素对制取的限制和影响。 解题指导:加热高锰酸钾、电解水、加热氧化汞，生成汞和氧气都需要额外的能源供给，而且生成物还需另外处理，特别是加热氧化汞，产率低，生成物汞有毒。在常温下使过氧化钠与二氧化碳反应，生成碳酸钠和氧气的方法比较好，首先反应常温时就能发生，不需额外提供能源，其次是参加反应物之一是二氧化碳，这样有利于消耗潜艇内人员呼吸作用生成的二氧化碳。 专项训练 一、选择题(每小题有1—2个答案) 1、下列变化属于物理变化的是 A(白磷自燃 B(用氯酸钾和二氧化锰混合加热制氧气 C(蜡烛燃烧 D(用分离空气的方法制氧气 14 2、常温下是无色、无嗅无味气体的一组是 A(氧气、氮气 B(二氧化硫和水蒸气 C(五氧化二磷、空气 D(氧气和二氧化硫 3、下列物质在氧气中燃烧，产生大量白烟的是 A(硫粉 B(红磷 C(木炭 D(蜡烛 4、下列叙述可用氧气物理性质解释的是 A(氧气可使带火星的木条着火 百度搜索“就爱阅读”,专业资料、生活学习,尽在就爱阅读网92to.com,您的在线图书馆! 15