通过本教程,你将掌握实验室制取氧气的完整流程,能够独立完成氧气制备及性质验证实验,解决中考实验操作题并提升化学实践能力。
第一步:实验准备

首先准备以下材料与仪器:铁架台(带铁夹)、大试管、单孔橡皮塞、导管、水槽、集气瓶(2个)、酒精灯、药匙、高锰酸钾(约5克)、棉花、火柴。同时,确保实验室通风良好,并穿戴好实验服、护目镜和手套,避免化学品接触皮肤或吸入。检查所有仪器是否完好无损,特别是试管是否有裂缝,防止加热时破裂。
第二步:装置搭建
将铁架台放置在实验台上,用铁夹固定大试管,试管口略微向下倾斜(倾斜角度约15度),防止冷凝水回流导致试管炸裂。在试管口放入少量棉花,防止高锰酸钾粉末进入导管。将单孔橡皮塞塞入试管口,连接好导管,确保连接处紧密不漏气。导管另一端放入盛满水的集气瓶中,瓶口应在水面下,准备排水集气。
第三步:药品装入
用药匙取约5克高锰酸钾,小心地装入试管中,注意不要让药品沾湿试管口。高锰酸钾应均匀分布在试管底部,便于加热反应。再次检查试管口棉花位置是否合适,然后轻轻塞上橡皮塞,确保装置稳定。
第四步:加热操作
点燃酒精灯,先将试管均匀预热,然后集中在药品部位加热。加热时应先移动酒精灯,对准试管底部来回移动,使受热均匀。观察到高锰酸钾开始分解(产生紫色烟雾),并有气体生成时,将导管末端对准集气瓶口,开始收集氧气。注意控制加热速度,反应过快可能导致液体溅出或产生危险。
第五步:氧气收集
采用排水法收集氧气。当导管口有连续气泡冒出时,说明装置内空气已排尽,此时将集气瓶正立在水中,让导管伸入瓶底。当集气瓶口有气泡冒出时,表明气体已集满,在水下用玻璃片盖住瓶口,取出正立放置。准备第二个集气瓶继续收集,直到收集足够氧气用于后续实验。
第六步:氧气性质验证
用坩埚钳夹住一小块木炭,在酒精灯上加热至发红,然后迅速伸入充满氧气的集气瓶中。观察到木炭燃烧更加剧烈,发出白光,证明氧气具有助燃性。再用带火星的木条伸入集气瓶,若木条复燃,进一步验证氧气的存在。记录观察现象,与空气中木炭燃烧情况进行对比。
第七步:实验结束处理
先撤离导管,再熄灭酒精灯,防止倒吸现象。待试管冷却后,拆卸装置,将试管内剩余物质倒入指定废液缸中,不可直接倒入下水道。清洗所有仪器,整理实验台面,将高锰酸钾残渣妥善处理。记录实验数据,分析实验结果,思考实验中可能存在的误差来源。
常见坑提醒:1. 试管口未向下倾斜导致冷凝水回流引起试管炸裂;2. 装置气密性检查不足导致氧气收集效率低;3. 加热过快可能导致高锰酸钾剧烈反应甚至喷溅;4. 未等导管排出空气就开始收集导致氧气纯度不够;5. 实验结束后立即关闭酒精灯导致水槽中的水倒吸入热试管;6. 忽视安全防护措施导致化学品接触皮肤或吸入有害气体;7. 废液未按规定处理造成环境污染。务必注意这些细节,确保实验安全、准确、高效完成。