第三节 氧气的制法

实验室里怎样制取氧气

【想一想】在小学自然课上是怎样制取氧气的？

在小学自然常识课上，我们已经学习了加热分解高锰酸钾制取氧气的方法。由于高锰酸钾在稍稍加热的条件下，就能分解放出氧气，所以实验室常用这种方法来制取氧气。这个反应可以表示如下：

KMnO4 K2MnO4 ＋ MnO2 ＋ O2

(高锰酸钾)(锰酸钾) (二氧化锰) (氧气)

此外，加热分解氯酸钾也能产生氧气，这是实验室制取氧气的另一种常用的方法。使用这种方法时，通常还要在氯酸钾中加入少量的二氧化锰。

［实验 4—8］把少量二氧化锰放在试管里加热，将带火星的木条插入管口，观察木条是否复燃。

带火星的木条没有复燃，这表明二氧化锰受热时没有放出氧气。

［实验 4—9］把少量氯酸钾放在试管里加热至完全熔化，将带火星的木条插入管口，观察木条是否复燃。继续加热至开始放出气泡，再将带火星的木条插入管口，观察木条是否复燃。把试管移离火焰，当插入的带火星的木条不再燃烧时，将上一个实验中的二氧化锰迅速倒入试管中，再用带火星的木条试验，观察木条是否复燃。

实验表明，氯酸钾熔化后继续加热才能使带火星的木条复燃，这时才有氧气放出，而在氯酸钾中加入二氧化锰后，不需要加热到熔化状态，插入的带火星的木条就能复燃，证明有大量氧气放出。

【想一想】通过上述两个实验说明二氧化锰具有什么作用？

实验证明，在一般情况下，二氧化锰受热不能放出氧气，但它却能使氯酸钾在较低温度下分解放出氧气。人们还通过实验进一步证明，二氧化锰在这个反应中并未消耗，反应前加入多少，反应后仍有多少，而且化学性质也没有改变。像这种在化学反应里能改变其它物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有改变的物质，叫做催化剂(或触媒)。催化剂在化学反应里所起的作用叫做催化作用。二氧化锰是氯酸钾受热产生氧气这个反应的催化剂。在化学工业里，如生产硫酸、合成氨等，都要采用适当的催化剂来改变反应速率，以提高单位时间的产量。

加热氯酸钾制取氧气的化学反应，可用下式表式： KClO3 KCl ＋ O2

(氯酸钾) (氯化钾) (氧气)

实验室制取和收集氧气常用图 4—9 所示的装置。

图 4-9 实验室制取氧气

［实验 4—10］把氯酸钾和二氧化锰按质量比 3∶1 混合均匀后，放在试管里，用带有导管的塞子塞紧管口(图 4—9)，然后给试管加热，用排水集气法收集一瓶氧气。

【想一想】(1)试管口为什么要稍向下倾斜？

(2)收集满氧气后，应该先从水槽中移走导管还是先撤离酒精灯？为什么？

工业用氧气是从哪儿来的

工业上是用取之不尽、用之不竭的空气做原料来制取氧气的。

怎样把空气中的氧气跟其它气体(主要是氮气)分离呢？首先将空气进行压缩、降温，使它转变为液态空气(主要成分是液态氧和液态氮)，然后进行蒸发。由于液态氧的沸点(－183℃)比液态氮的沸点(－196℃)高，所以液态空气在蒸发时，沸点低的液态氮首先变为氮气逸出，而氧仍以液态存在，从而使氮气和氧气分离。制得的氧气通常以 1.5×107 帕的压强贮存在特制的钢瓶中。工业制取氧气的原理可表示如下：

加压 蒸发氮气

空气 →

液态空气 →

液态氧 蒸发→ 氧气

降温 分离