实验活动1 氧气的实验室制取与性质(一)
实验活动1 氧气的实验室制
搞懂三种制氧方法的反应本质、装置差异和性质验证的关键判断
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实验活动1 氧气的实验室制
搞懂三种制氧方法的反应本质、装置差异和性质验证的关键判断
检验气密性的方法
装置搭好了,激动地想加药品?先停一下——如果橡皮塞没塞紧或导管接口有缝,你加热产生的气体会从缝隙悄悄溜走,收集到的氧气就少得可怜。所以制氧前必须先检验气密性。
气球能保持鼓→水柱稳定=气密;气球慢慢瘪→水柱下降=漏气
用排水法收集气体
气密性检查合格后,装置已经能稳定地产气了。现在要做的,是把生成的氧气收集起来。对难溶于水的气体,有一种简洁巧妙的方法——让气体把瓶里的水「挤」出去。
空气进杯内把水挤出杯口;气体进瓶内把水从瓶口排出
控制加热顺序与火力
装置装好、气密性查完,下一步该点火加热了——但加热不是一上来就开最大火。加热顺序和火力调控,背后是热胀冷缩和反应速率两套原理在起作用。
冷杯直接倒沸水内外壁温差大,会炸裂;试管加热同理,必须先让玻璃慢慢升温
预先排除杂质气体
上一页我们讲了加热顺序,但你有没有想过:刚开始冒气泡时,能不能立刻收集?那段气体其实混着大量空气,直接收集的「氧气」根本不纯。
管道里残留的灰尘和旧气要先冲掉,后面流出来的才是你要用的介质
防止液体倒吸的操作
上页讲开始时怎么操作——要先排气再加热。那实验收尾呢?如果先关火再拔管,水会沿导管倒灌进还烫着的试管,试管可能当场炸裂。这就是「倒吸」,怎么防?
松开嘴时吸管内气压变低,液体被大气压「压」上来——容器内气压低时液体就被「吸」进来
观察并记录燃烧现象
前面已经能制取、检验并收集氧气,接下来不能只说“烧得很旺”。应先固定条件,再按反应前、反应中和反应后有序记录。
都按条件、过程、结果收集证据,并把亲眼所见与推断分开
氧气的实验室制取
看到了木条在氧气中复燃——氧气确实能支持燃烧。但氧气不会凭空出现,要研究它就得先在实验室把它「造」出来。这一页说清楚:实验室到底怎么把氧气做出来。
备料→打浆→滤渣→装杯,对应原料→发生→净化→收集
高锰酸钾制氧气
制氧气最经典的反应之一,是加热高锰酸钾——紫黑色晶体,受热自己会'裂开'放出氧气。今天拆开看它的反应本质和几个关键操作。
雨水顺坡流走不倒灌;管口水蒸气冷凝后顺坡流走,不会回流到热管底
气体发生装置
做高锰酸钾制氧气:试管装药、酒精灯加热、铁架台夹稳——三者围绕『产氧气』这一件事组织起来。这套为产生气体而服务的整体,就是气体发生装置。
不同的菜(反应)决定不同的锅+火(装置)组合
气体收集装置
前面我们用高锰酸钾制出了氧气,也用过排水法收集。但实验室里不止氧气一种——氢气、二氧化碳要不要也这样收?这要看气体的「脾气」。
氢气(轻)往上→瓶口朝下收集;CO₂(重)往下→瓶口朝上收集
本节要点
- ✓气密性是所有气体实验的共同前提
- ✓发生装置由反应物状态和反应条件决定
- ✓收集方法看溶解性和密度,排水法纯度更高
- ✓加热遵循先预热后集中,防试管炸裂
- ✓现象描述先具体观察,后给化学结论
课后思考
先自己想一想,再对照参考答案。不是死记硬背,而是检验自己是否真的理解。
参考答案不可以。如果先装药品再检查,一旦发现漏气就要拆装置,药品会被污染或洒出;某些反应一旦启动也难以中途停止。检查气密性是装置组装后的第一步,目的是在动手前排除隐患。
参考答案反应过于剧烈,气流会把高锰酸钾粉末带进导管,堵塞导管或污染水槽里的水。正确顺序是先均匀预热,再对准药品集中加热——「控制火力」本质上是在控制反应速率。
参考答案不适用。排水法的前提是气体难溶或不溶于水。氨气极易溶于水,一接触水就被吸收,收集瓶里不会出现气体。应改用向下排空气法(氨气密度比空气小)。方法选择要回到物质本身的物理性质。