制作氧气可以通过多种化学或物理方法实现,以下是几种常见且相对安全的实验室或家庭实验方法,但需注意安全操作(佩戴护目镜、手套,确保通风良好)。
方法一:过氧化氢分解法(推荐家庭实验)
材料:
- 3%~6% 过氧化氢(双氧水,药店可购)
- 二氧化锰(MnO₂,催化剂,可从化学试剂店购买)
- 锥形瓶或塑料瓶、导管、集气瓶、水槽
步骤:
- 锥形瓶中倒入适量过氧化氢,加入少量二氧化锰(催化剂)。
- 迅速连接导管,将气体导入装满水的集气瓶(排水法收集氧气)。
- 氧气会聚集在集气瓶顶部,通过气泡判断收集进度。
反应式:
[ 2\text{H}_2\text{O}_2 \xrightarrow{\text{MnO}_2} 2\text{H}_2\text{O} + \text{O}_2↑ ]
方法二:电解水法
材料:
- 水(蒸馏水导电性差,需加少量稀硫酸或氢氧化钠增强导电性)
- 直流电源(如9V电池)
- 两根电极(石墨铅笔芯、不锈钢片)
- 两个试管、导线
步骤:
- 将电极插入水中,连接电源正负极(阳极产生氧气,阴极产生氢气)。
- 用试管分别收集两极气体,氧气体积约为氢气的一半。
- 注意氢气易燃,远离明火!
反应式:
[ 2\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{电解}} 2\text{H}_2↑ + \text{O}_2↑ ]
方法三:加热高锰酸钾(实验室常用)
材料:
- 高锰酸钾(KMnO₄,紫黑色固体)
- 试管、酒精灯、铁架台、导管
步骤:
- 试管中装入少量高锰酸钾,固定在铁架台上,试管口略向下倾斜(防止冷凝水倒流)。
- 加热试管,用排水法收集氧气。
反应式:
[ 2\text{KMnO}_4 \xrightarrow{\Delta} \text{K}_2\text{MnO}_4 + \text{MnO}_2 + \text{O}_2↑ ]
方法四:氯酸钾分解法(需严格防护)
材料:
- 氯酸钾(KClO₃)
- 二氧化锰(催化剂)
- 酒精灯、试管
步骤:
- 混合氯酸钾与二氧化锰(比例约3:1),装入试管加热。
- 用排水法收集氧气。
注意:氯酸钾为强氧化剂,加热时可能剧烈反应,需专业人员操作!
氧气检验方法
- 验证:将带火星的木条伸入集气瓶,若木条复燃则为氧气。
- 储存:氧气密度大于空气,可用玻璃片盖住集气瓶保存。
注意事项
- 所有实验需在成人监督或专业指导下进行。
- 避免明火(尤其是电解水产生的氢气)。
- 加热时防止试管炸裂(预热、管口向下)。
- 不可用于医疗供氧!医用氧气需专业设备提纯。
如需大量氧气,建议通过工业分馏液态空气或购买医用氧气设备。