化学氧气的制取教学课件

化学制取氧气教学课件第一章氧气的重要性与基本性质空气组成基本特性氧气占空气约，是地球大气层中无色无味无臭，化学符号₂，分子21%O第二丰富的气体元素，仅次于氮气量，存在于大气中支持生命活动32广泛应用在医疗、工业、农业等领域有着重要应用，是生命和工业生产的必要元素氧气的物理与化学性质物理性质沸点°，凝固点°•-183C-

218.4C密度比空气略大（倍），•

1.

431.429g/L微溶于水，水中溶解度约为•30mg/L化学性质氧化性强，能与多种元素直接化合•形成多种类型的氧化物，如碱性、酸性氧化物•常温下较稳定，高温或催化条件下活性增强•支持燃烧但自身不燃烧氧气生命之源——第二章化学制取氧气的原理过氧化氢分解高锰酸钾加热分解氯酸钾加热分解₂₂₂₂₄₂₄₂₂₃₂2H O→2H O+O↑2KMnO→K MnO+MnO+O↑2KClO→2KCl+3O↑在常温下可缓慢分解，加入二氧化锰催化剂加紫色晶体加热变为黑色，同时释放氧气加入二氧化锰催化剂可降低分解温度速反应过氧化氢分解制氧气反应条件与特点•反应温和，常温下即可进行•需加入催化剂（二氧化锰）加速反应•产生的气体含水蒸气，需干燥处理•反应迅速，适合课堂演示•安全性较高，操作简便氯酸钾加热制氧气反应特点催化剂作用安全注意事项₃₂₂二氧化锰（₂）作为催化剂可降低氯避免氯酸钾与有机物混合，防止爆炸2KClO→MnO2KCl+3O↑MnO•酸钾的分解温度至℃左右200加热要均匀，避免局部过热产氧量大，是常用的实验室制氧方法••催化剂在反应前后化学性质不变，但能显反应装置需确保气密性良好反应放热，需控制加热速度••著加快反应速率纯氯酸钾分解温度高达℃•400实验装置示意图主要组件装置功能硬质试管放置反应物确保反应在封闭环境中进行••单孔橡皮塞确保气密性有效收集产生的气体••导气管引导气体流动防止空气污染反应产物••集气瓶收集产生的氧气•第三章常见制氧气实验装置介绍集气瓶与水槽法连接系统加热系统利用气体不溶于水的性质，通过排水法收集玻璃导管连接反应瓶与集气瓶酒精灯适合小型实验，加热均匀气体橡皮管具有一定弹性，便于装置组装电热板温度可控，安全性较高优点简便直观，能清晰观察气体产生过程气密性要求高，防止气体泄漏加热时需使用铁架台固定装置缺点收集的气体可能含有水蒸气实验步骤概览010203准备反应物组装装置加热反应将氯酸钾与二氧化锰按质量比混合均匀，放连接试管、导气管和集气瓶，确保各连接处密封用酒精灯小火均匀加热试管，观察固体变化和气4:1入干燥的硬质试管中良好，无气体泄漏泡产生情况0405收集气体验证气体通过排水法收集氧气，注意集气瓶口应始终位于水下，防止空气进入用带火星的木条进行助燃试验，确认收集的气体为氧气第四章氧气的检测方法助燃实验原理氧气是一种强氧化性气体，能够支持可燃物的燃烧当带有火星的木条插入含有氧气的容器中时，由于氧气浓度高于空气中的浓度，火星会重新燃烧起来，甚至燃烧更加旺盛检测步骤准备一根木条，点燃后吹灭，保留火星

1.迅速将带火星的木条插入待测气体中

2.观察火星是否复燃或燃烧更旺

3.助燃实验示意准备带火星的木条将细木条点燃后吹灭，确保木条顶端有明显的红色火星插入集气瓶迅速将带火星的木条插入盛有待测气体的集气瓶中观察现象如果是氧气，火星会立即复燃并产生明亮的火焰燃烧越旺盛，说明氧气浓度越高氧气助燃，火星复燃第五章实验安全注意事项加热安全化学品安全避免试管口对着人氯酸钾是强氧化剂，避免与有机••物混合使用试管夹固定试管•二氧化锰粉尘不可吸入均匀加热，避免局部过热••过氧化氢溶液具有腐蚀性，防止反应结束后，先移去导管再停止••皮肤接触加热操作环境保持实验室通风良好•穿戴适当防护装备（护目镜、实•验服、手套）实验台面保持整洁，远离易燃物•第六章氧气的工业制取方法简介主要工业制氧技术空气液化分离法利用空气中各组分沸点差异，通过低温精馏分离压力摆动吸附法（）利用吸附剂对氮气的选择性吸附，分离氧气PSA膜分离法利用特殊膜材料对气体分子的选择性透过性能分离氧气工业制氧技术选择取决于氧气纯度需求、产量规模和经济性考量大规模生产通常采用空气液化分离法，中小规模则多采用技术PSA空气液化分离法空气净化处理除去空气中的水分、二氧化碳和其他杂质，防止在低温下结冰堵塞设备压缩与冷却将空气压缩至约个大气压，然后通过热交换器降温至约°200-200C液化与精馏空气液化后进入精馏塔，利用各组分沸点差异（氧气°，氮气-183C-°）分离氧气196C压力摆动吸附法（）PSA工作原理PSA压力摆动吸附法基于沸石分子筛在高压下选择性吸附氮气而让氧气通过的原理工作过程包括吸附阶段压缩空气通过分子筛床层，氮气被吸附，氧气富集脱附阶段降低压力，吸附的氮气释放并排出再生阶段吸附床再生后进入下一个循环通常使用两个或多个吸附床交替工作，实现连续供氧技术特点PSA氧气纯度可达•90-95%能耗低，启动快•维护简单，运行可靠•适用于中小规模需求•制氧机结构示意图PSA第七章化学制氧气实验案例分析案例过氧化氢分解制氧气案例氯酸钾加热制氧气案例高锰酸钾分解制氧气123利用过氧化氢溶液和二氧化锰催化剂使用氯酸钾和二氧化锰混合物加热利用高锰酸钾晶体直接加热分解3%反应温和，适合初学者和安全演示产氧量大，需严格控制加热条件紫色晶体变为黑色，同时释放氧气₂₂₂₂₃₂₄₂₄₂₂2H O→2H O+O↑2KClO→2KCl+3O↑2KMnO→K MnO+MnO+O↑案例详细步骤过氧化氢分解制氧气1材料准备•3%过氧化氢溶液（双氧水）50mL•二氧化锰粉末少量（约

0.5g）•锥形瓶、导气管、集气瓶•木条、火柴（用于检验氧气）实验步骤

1.将过氧化氢溶液倒入锥形瓶中

2.组装好排水集气装置

3.向锥形瓶中加入少量二氧化锰粉末

4.观察反应现象并收集气体

5.用带火星的木条检验氧气案例详细步骤氯酸钾加热制氧气20102材料准备装置组装氯酸钾（₃）约，二氧化锰（₂）约，混合均匀将混合物放入干燥的硬质试管中，约占试管容积的KClO4g MnO1g1/5准备硬质试管、单孔橡皮塞、导气管、集气瓶和铁架台安装橡皮塞和导气管，确保气密性良好将导气管另一端插入水槽中的集气瓶内0304加热控制气体收集先整体预热试管，然后集中加热底部的混合物开始时排出的气体可能含有空气，不收集观察到白色固体熔化并开始冒泡，有气泡从导管排出稳定产气后开始收集，通常可收集瓶氧气3-4控制火焰大小，保持稳定产气速率集气瓶充满后用玻璃片盖住瓶口，倒置取出案例简述高锰酸钾分解制氧气3实验原理与特点高锰酸钾（₄）是深紫色晶体，加热到约°时分解产生氧气KMnO240C₄₂₄₂₂2KMnO→K MnO+MnO+O↑操作要点使用干燥的高锰酸钾晶体，约•2-3g缓慢加热，观察晶体颜色变化•紫色晶体逐渐变为暗绿色（₂₄）和黑色（₂）•K MnOMnO产氧速率较慢，适合演示氧气生成过程•高锰酸钾加热分解前后的颜色变化第八章实验数据记录与分析氧气产量测定方法数据记录要点排水法测量排出水的体积等于反应物用量精确记录••气体体积定时记录产气体积•气体流量计直接测量气体流量•记录环境温度和气压•气体收集袋收集后测量体积•标准状况下换算气体体积•误差分析与改进气体溶解在水中造成的损失•气体泄漏导致的体积误差•温度变化引起的体积变化•改进使用饱和盐水减少溶解•实验数据示例表格时间（min）氧气体积（mL）产气速率（mL/min）0005501010959151409201757251954302052第九章氧气制取的教学拓展光合作用制氧实验氧气与生命利用水生植物在光照下释放氧气探讨氧气在呼吸作用中的角色连接生物学与化学知识生物体内能量转换与氧气关系工业应用探索小组合作实验参观制氧工厂或医用氧气站设计对比不同制氧方法的效率了解氧气在工业中的应用培养团队协作与科学探究能力光合作用制氧实验简介实验原理绿色植物在光照条件下进行光合作用，将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气₂₂光能₆₁₂₆₂6CO+6H O→C H O+6O↑实验材料水生植物（如轮藻、金鱼藻）•碳酸氢钠溶液（提供₂源）•CO大试管或玻璃烧杯•漏斗、集气装置•强光源（如台灯）•观察现象光照条件下，水生植物叶片表面产生小气泡•气泡上升并在倒置的试管中集聚•收集的气体可用带火星的木条检验•对比光照强度与产气速率的关系•绿色植物制造氧气第十章总结与复习氧气的性质无色无味无臭的气体•密度略大于空气（倍）•

1.43支持燃烧但自身不燃烧•微溶于水，在自然界广泛存在•化学制氧方法过氧化氢分解₂₂₂₂•2H O→2HO+O↑氯酸钾加热₃₂•2KClO→2KCl+3O↑高锰酸钾加热₄₂₄₂₂•2KMnO→K MnO+MnO+O↑工业制氧技术空气液化分离法•压力摆动吸附法（）•PSA膜分离法•安全与实验技能正确组装实验装置•安全控制加热条件•准确进行气体检验•科学记录实验数据•课堂互动与思考题12氧气的本质催化剂作用为什么氧气能够支持燃烧但自身不燃烧？从分子结构和化学反应本质角度分析过氧化氢分解制氧气的催化剂（二氧化锰）作用机制是什么？为什么加入催化剂后反应速率显著提高？34纯度保障方法比较在实验室制取氧气过程中，如何保证收集到的氧气纯度？有哪些因素可能导致气工业制氧与实验室制氧有何本质区别？为什么大规模工业生产不采用化学反应制体被污染？氧的方法？掌握化学制氧，点亮科学之光理论与实践结合通过亲手制取氧气，加深对化学原理的理解，培养实验操作技能和科学探究精神认识氧气的关键角色理解氧气在自然界中的循环和在工业生产中的应用，体会化学与生活的密切联系激发科学探索热情。