一、 实验原理 1.O2的制取反应：
1) KMnO4 在加热的条件下会分解产生O2，并生成K2MnO4、MnO2，反应方程式如下：
2KMnO4△K2MnO4MnO2+MnO2+O2
2) KClO3在加热条件下并伴随MnO2的可以分解生成KCl、O2，反应的方程
式如下：
3) H2O2在MnO2的催化作用下也可以生成H2O和O2，化学反应方程式如下：
2KClO3△2KCl+3O22H2O2MnO22H2O+O2
4) 考虑到实验安全，本次实验只使用KMnO4和H2O2分解制氧。 2.O2的收集方法：
1) 排水法：排水法收集气体，要求气体不溶于水或难溶于水；
2) 排空气法：排空气法分为向上排空气法和向下排空气法，前者要求气体
的密度大于空气平均密度，后者反之。① 3.O2化学的性质验证：
1) O2的物理性质：O2是空气的组分之一，约占空气组分20.95%，无色、无
臭、无味。O2比空气重，在标准状况（0℃和大气压强101325帕）下密度为1.429克/升，能溶于水，但溶解度很小。在压强为101kPa时，O2在约-180摄氏度时变为淡蓝色液体，在约-218摄氏度时变成雪花状的淡蓝色固体。
2) O2的化学性质：O2的化学性质比较活泼。除了稀有气体、活性小的金属元
素如金、铂、银之外，大部分的元素都能与氧起反应，这些反应称为氧化反应，而经过反应产生的化合物（有两种元素构成，且一种元素为氧元素）称为氧化物。一般而言，非金属氧化物的水溶液呈酸性，而碱金属或碱土金属氧化物则为碱性。此外，几乎所有的有机化合物，可在氧中剧烈燃生成CO2与H2O。化学上曾将物质与O2发生的化学反应定义为氧化反应，氧化还原反应指发生电子转移或偏移的反应。
3) 本次实验主要通过观察金属Fe、非金属C和Si以及石蜡在O2中的燃烧
的实验现象及反应产物来验证O2支持燃烧的化学性质。②
二、实验操作过程与实验现象
1. O2的制备
1)KMnO4的分解反应：
连：按装置图连接装置；
查：检查装置气密性。双手握住试管，观察玻
璃管内水柱变化。是否会有气泡产生，将手拿开后，是否液面倒吸，高于水槽中的液面； 装：将药品装入试管，在试管口放一小团棉花，
装好带导管的软木塞；
定：将试管固定在铁架台，试管夹应夹在试管
中上部，试管口应略向下倾斜；
点：点燃酒精灯，先来回移动，使试管预热，然后
将火焰集中在药品处加热；
收：采用排水法收集氧气，理由氧气不易溶于水。
当气泡连续且均匀开始收集； 离：将导管移开水槽；
熄：熄灭酒精灯； 2)H2O2的催化分解反应：
① 照装置图连接实验装置；
② 检查装置的气密性：关闭分液漏斗的活塞，用手捂住具支锥形瓶，观察玻璃导气管中的液面变化；
③ 采用排水法收集氧气，当气泡连续且均匀开始收集；
④ 氧气基本不再产生时，先将导气管移开水槽，再逐步拆卸装置。 2. O2性质验证
1)木炭C在O2中的燃烧：
操作方法：用坩埚钳夹取一小块木炭，用酒精灯加热至红热状态，将集
气瓶上的毛玻璃片移开，用坩埚钳夹着木炭缓慢放入，观察现象；
实验现象：木炭剧烈燃烧，发出白光，放出大量的热，并产生使澄清石
灰水变浑浊的气体；③
反应方程式：
C+O2点燃CO2
2)铁丝Fe在O2中的燃烧：
操作方法：将细铁丝缠绕在火柴棒上，用坩埚钳夹着铁丝另一端，用酒
精灯点燃火柴，待火柴燃烧将尽，剩下红热的余烬，将红热的铁丝缓慢放入底部有少量水或细砂的集气瓶，观察实验现象；
实验现象：铁丝剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，并生成黑色固体； 反应方程式：
3Fe+2O2点燃3)硫磺S在O2中的燃烧：
操作方法：用纸糙取少量硫磺放入燃烧匙，用酒精点燃，缓慢将燃烧匙
放入氧气的集气瓶中，观察现象，待反应基本完成，取出燃烧匙迅速放入已准备好的水中，并给集气瓶中倒入少量水吸收产生的气体；
实验现象： 硫磺在氧气中剧烈燃烧，产生蓝紫色火焰，放出大量热，
并生成有特殊刺激性气味的气体；
反应方程式：
Fe3O4
S+O2点燃SO2
4)石蜡在O2中的燃烧：
操作方法：用坩埚钳夹取一小段石蜡，用酒精灯点燃，缓慢放入氧气的
集气瓶中，并在集气瓶上方倒放一个干燥的烧杯，观察实验现象；
实验现象：石蜡在氧气中剧烈燃烧，发出苍白的光，放出大量热，并生
成使澄清石灰水变浑浊的气体，干燥的烧杯壁上有水珠生成；
反应方程式：
石蜡+O2点燃CO2+H2O
三、实验应注意的事项
1.使用KMnO4制氧气时应将试管口略向下倾斜，使氧气更易排出；
2.使用KMnO4制氧气需在试管口放入适量脱脂棉，防止崩裂的KMnO4进入导气管，造成堵塞或者使水槽水变成红色；
3.收集氧气时必须等气泡均匀再收集，避免氧气不纯影响性质实验的反应； 4.氧气收集完成后，必须先移开水槽中的导气管再熄灭酒精灯，防止水槽中的水由导气管倒流回炙热的试管造成试管炸裂；
5.做铁丝燃烧的实验必须在集气瓶底部铺上少量细砂或倒入少量水，防止反
应生成的炙热的黑色固体与集气瓶接触使集气瓶炸裂。 四、相关文献与重点文献综述
1、用KMnO4制O2的优点是不用催化剂，加热分解的温度要比KClO3分解法低，操作方便、安全，适于学生分组实验。但由于KMnO4分解产生O2没有充分利用反应物中的氧元素，故反应物的利用率较低。另外，KMnO4在加热分解时，颗粒容易崩裂而从导气管进入水槽，或导致导气管阻塞。故反应时在试管口放一团脱脂棉即可。
2、H2O2制O2不用加热，常温下即可反应，另外，反应后的产物除了O2外，其
余都是H2O，安全环保，产率较高。 3、改进后发生装置的优点
①通过分液漏斗逐滴向锥形瓶中加入过氧化氢溶液可以很好地控制反应速
率，是气体均匀产生，便于收集。
②可以方便的控制反应进程，随时停止以节约药品。 五、参考文献
段玉峰.综合训练与设计［M］.2002年8月.北京 :科学出版社,2001年.214-218. 李明媚. 对氧气的性质和制取实验的几点思考［J］.实验教学, 2004 年第1-2 合期:81. 沈兆刚. 是谁创造了魔法奇迹［J］. 中小学教学研究, 2010 年5 月第5 期:41-42. 程胜富.氧气的制法与性质的实验改进[B].化学教与学，2010,6.
蔡小兰.用过氧化氢溶液制取氧气的实验改进［J］.中国教育技术装备，2007，03.
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