實驗室制法
1.加熱高錳酸鉀:
加熱氯酸鉀或高錳酸鉀制取氧氣
高錳酸鉀熱分解的方程式存在爭議,因為其在不同溫度條件下的分解產物會有差異
2.二氧化錳與氯酸鉀***熱: (制得的氧氣中含有少量Cl2、O3和微量ClO2;部分教材已經刪掉該制取方法;該反應實際上是放熱反應,而不是吸熱反應,發生上述1mol反應,放熱108kJ)。
3.過氧化氫溶液催化分解(催化劑主要為二氧化錳,三氧化二鐵、氧化銅也可)
化學詩歌:氧氣的制取
實驗先查氣密性,受熱均勻試管傾。
收集常用排水法,先撤導管後移燈。
解釋:
1、實驗先查氣密性,受熱均勻試管傾:“試管傾”的意思是說,安裝大試管時,應使試管略微傾斜,即要使試管口低於試管底,這樣可以防止加熱時藥品所含有的少量水分變成水蒸氣,到管口處冷凝成水滴而倒流,致使試管破裂。“受熱均勻”的意思是說加熱試管時必須使試管均勻受熱。
2、收集常用排水法:意思是說收集氧氣時要用排水集氣法收集。
3、先撤導管後移燈:意思是說在停止制氧氣時,務必先把導氣管從水槽中撤出,然後再移去酒精燈(如果先撤去酒精燈,則因試管內溫度降低,氣壓減小,水就會沿導管吸到熱的試管裏,致使試管因急劇冷卻而破裂)。
工業制法
1、分離液態空氣法
在低溫條件下加壓,使空氣轉變為液態,然後蒸發,由於液態氮的沸點是‐196℃,比液態氧的沸點(‐183℃)低,因此氮氣首先從液態空氣中蒸發出來,剩下的主要是液態氧。
空氣中的主要成分是氧氣和氮氣。利用氧氣和氮氣的沸點不同,從空氣中制備氧氣稱空氣分離法。首先把空氣預冷、凈化(去除空氣中的少量水分、二氧化碳、乙炔、碳氫化合物等氣體和灰塵等雜質)、然後進行壓縮、冷卻,使之成為液態空氣。然後,利用氧和氮的沸點的不同,在精餾塔中把液態空氣多次蒸發和冷凝,將氧氣和氮氣分離開來,得到純氧(可以達到99.6%的純度)和純氮(可以達到99.9%的純度)。如果增加壹些附加裝置,還可以提取出氬、氖、氦、氪、氙等在空氣中含量極少的稀有惰性氣體。由空氣分離裝置產出的氧氣,經過壓縮機的壓縮,最後將壓縮氧氣裝入高壓鋼瓶貯存,或通過管道直接輸送到工廠、車間使用。使用這種方法生產氧氣,雖然需要大型的成套設備和嚴格的安全操作技術,但是產量高,每小時可以產出數千、萬立方米的氧氣,而且所耗用的原料僅僅是不用買、不用運、不用倉庫儲存的空氣,所以從1903年研制出第壹臺深冷空分制氧機以來,這種制氧方法壹直得到最廣泛的應用。
2、膜分離技術
膜分離技術得到迅速發展。利用這種技術,在壹定壓力下,讓空氣通過具有富集氧氣功能的薄膜,可得到含氧量較高的富氧空氣。利用這種膜進行多級分離,可以得到百分之九十以上氧氣的富氧空氣。
3、分子篩制氧法(吸附法)
利用氮分子大於氧分子的特性,使用特制的分子篩把空氣中的氧離分出來。首先,用壓縮機迫使幹燥的空氣通過分子篩進入抽成真空的吸附器中,空氣中的氮分子即被分子篩所吸附,氧氣進入吸附器內,當吸附器內氧氣達到壹定量(壓力達到壹定程度)時,即可打開出氧閥門放出氧氣。經過壹段時間,分子篩吸附的氮逐漸增多,吸附能力減弱,產出的氧氣純度下降,需要用真空泵抽出吸附在分子篩上面的氮,然後重復上述過程。這種制取氧的方法亦稱吸附法.利用吸附法制氧的小型制氧機已經開發出來,便於家庭使用。