制取氧气教学课件

制取氧气教学课件第一章氧气的基础知识地球大气中的氧气21%66%100%大气中氧气含量人体氧元素比例生命必需性氧气占地球大气体积的21%，为所有需氧生物提人体质量中约66%为氧元素，主要以水分子和有氧气是维持生命不可缺少的气体，参与细胞呼吸供生存的基础条件机化合物的形式存在和新陈代谢过程氧气的发现历史年双重发现11773瑞典科学家卡尔·威廉·舍勒和英国科学家约瑟夫·普里斯特利几乎同时发现了氧气，开启了现代化学研究的新纪元2化学符号确立氧气的化学符号确定为O₂，表明其分子由两个氧原子通过共价键结合而成现代应用发展3氧气的物理性质外观特征物理参数•无色、无味、无臭气体•密度约

1.43g/L（标准状况）•在标准状况下为气态•稍重于空气•液化后呈淡蓝色•溶解度较低，微溶于水重要特性地球大气组成第二章实验制取氧气的方法深入了解实验室制取氧气的各种方法，掌握实验操作要点与安全注意事项方法一过氧化氢催化分解法0102化学反应方程式反应特点2H₂O₂→2H₂O+O₂↑反应迅速，温度适中，适合课堂演示实验催化剂能够显著降低反应活化能，提催化剂酵母粉或二氧化锰（MnO₂）高反应速率03产品优势产生的氧气纯度较高，副产物仅为水，环保无污染，操作简单安全这种方法是实验室制取氧气最常用的方法之一，特别适合初学者掌握基本实验技能过氧化氢溶液易于获得，反应条件温和，安全性较高方法二高锰酸钾加热分解法反应机理详解高锰酸钾在240℃高温下分解，产生锰酸钾、二氧化锰和氧气反应过程中可听到轻微的裂纹声，这是晶体结构变化的表现该方法产氧稳定，气体纯度高，是传统实验室制备氧气的经典方法需要注意控制加热温度，避免过度加热导致试管破裂操作要点•试管口略向下倾斜•均匀加热，避免骤冷骤热•观察紫红色晶体变化方法三氯酸钾催化分解法化学方程式反应优势2KClO₃→2KCl+3O₂↑反应温度相对较低，产氧量大，效率高一摩尔氯酸钾可产生

1.5摩尔氧气催化剂二氧化锰（MnO₂）安全注意氯酸钾具有强氧化性，需要特别注意防火防爆，避免与有机物接触重要警告氯酸钾分解实验必须在通风良好的环境中进行，操作时应穿戴完整的防护设备催化剂的加入量要适当，过多可能导致反应过于剧烈过氧化氢分解实验装置反应容器锥形瓶或试管，容量适中，便于观察反应过程导气装置导气管连接反应容器与集气装置，确保气密性良好收集系统集气瓶倒置于水槽中，利用排水法收集产生的氧气实验装置的正确搭建是成功制取氧气的关键各部件连接要紧密，避免气体泄漏导气管插入深度要适当，既不能插得太深影响气体导出，也不能太浅导致气体逸散氧气的收集方法排水法收集排空气法收集装置连接要点利用氧气难溶于水的性质，将集气瓶装满水后倒由于氧气密度略大于空气，可采用向上排空气法集气瓶与导管的正确连接是实验成功的关键确置于水槽中氧气进入瓶中时会将水排出，直至收集将集气瓶正放，导气管从瓶口插入瓶底，保导管插入深度适当，连接处密封良好，避免气瓶中充满气体这种方法收集的气体纯度较高氧气会逐渐排出瓶中的空气体泄漏影响收集效果实验注意事项个人防护反应控制佩戴安全护目镜保护眼部，使用防严格控制反应速度，避免剧烈反应护手套避免化学试剂直接接触皮导致试剂飞溅或设备损坏特别是肤实验服能够防止试剂溅洒到衣在加入催化剂时，应分批少量添物上加环境安全实验应在通风良好的环境中进行，及时处理产生的废料实验结束后彻底清理工作台，妥善处理化学试剂安全是实验的首要原则任何实验操作都要以安全为前提，遇到异常情况应立即停止实验并寻求帮助培养良好的实验习惯对于化学学习至关重要第三章氧气的检测与应用学习氧气的科学检测方法，了解氧气在各个领域的重要应用氧气的检测方法点燃木条检测法这是最经典、最直观的氧气检测方法将燃着的木条缓慢插入待测气体中，如果木条火焰变得更加明亮甚至复燃，说明气体中含有氧气检测原理基于氧气的助燃性质纯氧环境下，燃烧反应更加剧烈，火焰温度更高，颜色更亮这种方法简单易行，结果直观明了操作要点•使用带火星的木条，而非明火•缓慢插入，观察火焰变化•注意安全，避免烫伤氧气在生活中的应用医疗领域工业应用呼吸治疗、手术麻醉、急救复苏等医疗过程中金属切割、焊接、炼钢等工业过程需要氧气支都需要高纯度氧气医用氧气帮助患者维持正持高温燃烧氧气能够提高燃烧效率，节约能常的生理功能源成本水产养殖环境保护人工增氧设备为鱼类等水生动物提供充足的溶水处理、废气处理等环保技术利用氧气的强氧解氧，提高养殖密度和经济效益化性分解有害物质，改善环境质量氧气与燃烧的关系助燃原理燃烧条件灭火原理氧气是燃烧反应的重要反应物，与可燃物结合燃烧需要同时具备可燃物、助燃剂（氧气）和隔离氧气是灭火的重要方法，无氧环境下火焰释放大量热能和光能点火温度三个基本条件无法持续燃烧燃烧是一种快速的氧化反应，氧气浓度越高，燃烧反应越剧烈这也是为什么在纯氧环境中需要特别注意防火安全的原因氧气的储存与运输液态氧储存技术高压气瓶安全使用液氧在-183℃的超低温下储存，体积比气医用氧气瓶通常采用蓝色涂装，工作压态氧气缩小约800倍，大大提高了储存效力为15MPa使用时必须配备专用减压率液氧储罐采用真空绝热技术，最大阀，控制输出压力限度减少热量传入•定期检验气瓶安全性液氧呈现美丽的淡蓝色，具有顺磁性•避免撞击和高温环境在医院、工厂等大量用氧场所，液氧储•正确操作阀门，防止泄漏存是最经济实用的方案医用氧气设备标识颜色标识安全标签医用氧气瓶统一采用蓝色涂装，便于气瓶上标有详细的安全警告标签，包识别和管理不同气体有不同的颜色括使用注意事项、压力参数、检验日编码，避免混用造成安全事故期等重要信息质量认证医用氧气必须符合药典标准，纯度不低于

99.5%，水分含量极低，确保患者使用安全氧气的环境意义光合作用生态平衡植物通过光合作用释放氧气，补充大气中的氧气含量，形成氧碳循环氧气是维持生态系统平衡的核心要素，支持动植物的呼吸代谢过程臭氧层保护平流层中的臭氧（O₃）由氧气形成，保护地球免受有害紫外线辐射气候调节水体净化大气中氧气含量的变化影响全球气候模式和生物多样性分布溶解氧是水质的重要指标，充足的氧气有利于水生生物生存和水体自净氧气与人体健康呼吸作用机制氧气通过肺部进入血液循环，与血红蛋白结合形成氧合血红蛋白，运输到全身各个细胞在细胞内，氧气参与有氧呼吸，产生ATP为细胞活动提供能量正常成人每分钟呼吸12-20次，每次吸入约500毫升空气血氧饱和度正常值为95-100%，低于90%即被视为缺氧状态缺氧的危害缺氧会导致头晕、乏力、心悸等症状，严重时可能造成器官功能损害甚至生命危险高原反应、呼吸系统疾病、心血管疾病等都可能引起缺氧及时补氧是救治缺氧患者的重要措施实验演示酵母过氧化氢制氧气01材料准备活性干酵母5克、30%过氧化氢溶液50毫升、塑料瓶500毫升、橡皮导管、集气瓶02操作步骤将酵母粉加入塑料瓶中，缓慢倒入过氧化氢溶液，立即塞紧瓶塞并连接导管03现象观察溶液剧烈起泡，产生大量无色气体，用排水法收集气体至集气瓶中04气体检测用带火星的木条检验收集的气体，观察木条是否复燃，验证氧气的存在这个实验生动展示了催化剂的作用机理酵母中含有过氧化氢酶，能够高效催化过氧化氢分解反应产生的氧气纯度较高，是理想的课堂演示实验实验演示高锰酸钾加热制氧气试管准备取干燥试管，装入2-3克高锰酸钾晶体，试管口放一团棉花防止粉末飞出加热操作用酒精灯均匀加热试管，先预热后集中加热药品部位，观察紫红色晶体变化气体收集当产生稳定气泡时，用排水法收集产生的无色气体，直至集气瓶装满验证检测停止加热，拔出导管，用燃着的木条检验收集的气体，确认氧气生成加热高锰酸钾时要特别注意安全试管口应略向下倾斜，防止冷凝水回流引起试管炸裂加热要均匀，避免局部过热实验结束后让试管自然冷却氧气制备实验常见问题与解决气泡产生缓慢1问题原因催化剂用量不足、反应温度过低、试剂浓度太稀解决方案适量增加催化剂、提高反应温度、更换新鲜试剂收集气体不纯2问题原因收集方法不当、装置漏气、导管插入深度不合适解决方案检查装置气密性、调整导管位置、重新收集气体安全事故隐患3问题原因操作不规范、防护措施不到位、试剂保存不当解决方案严格遵守操作规程、正确使用防护用具、规范储存试剂现代工业制氧方法简介空气分离法（低温精馏）压力摆动吸附法（）膜分离技术PSA利用氮气和氧气沸点差异，通过深度冷却和利用分子筛材料对氮气和氧气的选择性吸附采用高分子膜材料的透过性差异分离空气中分馏塔分离这是目前工业制氧的主流方差异实现分离在加压时吸附氮气，减压时的氧气和氮气氧气分子较小，透过膜的速法，可以同时获得高纯度的氧气和氮气，广释放氮气，从而富集氧气设备紧凑，启动率更快技术简单，能耗相对较低，适合小泛应用于大型工业设施快速，适合中小规模制氧规模或特殊环境下的制氧需求工业制氧设备实例大型空气分离装置医用制氧机便携式氧气浓缩器日产氧气数千立方米的大型设备，主要供应钢采用分子筛技术的医用制氧设备，氧气纯度可达小型化的制氧设备，重量仅几公斤，可随身携铁、化工等重工业设备高度可达数十米，工艺93%以上体积相对紧凑，噪音低，适合医疗机带为需要长期氧疗的患者提供便利，提高生活流程复杂精密构使用质量工业空气分离装置流程空气预处理1除尘、除湿、净化原料空气2压缩冷却多级压缩机将空气压缩并冷却至液化温度精馏分离3在分馏塔中根据沸点差异分离氧气和氮气4产品纯化进一步提纯氧气纯度，去除微量杂质储存供应5液氧储罐储存，通过管网供应给用户现代空气分离技术已经非常成熟，单套装置的处理能力可达数万立方米/小时通过计算机控制系统实现全自动化运行，大大提高了生产效率和产品质量稳定性氧气制备技术发展趋势智能化控制AI优化工艺参数1绿色环保技术2减少能耗降低碳排放提高纯度与产量3满足高端应用需求降低成本提高效率4新材料新工艺应用未来制氧技术将朝着更加节能环保、智能化、小型化的方向发展新型催化材料、高效分离膜、人工智能控制系统等技术的应用，将进一步提高制氧效率，降低生产成本，满足不同领域对氧气的多样化需求课堂小结氧气基础知识实验制备方法检测与应用掌握了氧气在地球大气中的重要作用，了解其基本物理学习了过氧化氢分解法、高锰酸钾加热法、氯酸钾分解熟悉了氧气的检测方法，了解氧气在医疗、工业、环保化学性质，认识到氧气对生命活动的重要意义法三种常见的实验室制氧方法及其操作要点等领域的广泛应用和重要价值学习要点回顾•氧气占大气21%，支持燃烧但不可燃•实验制氧要注意安全，控制反应速率•点燃木条法是检测氧气的经典方法•工业制氧技术不断发展创新谢谢观看！欢迎提问与讨论通过本节课的学习，我们全面了解了氧气的制取方法和应用领域希望同学们能够在实际操作中加深理解，培养严谨的科学态度和实验技能如有任何疑问，请随时举手提问！。