如何制取氧气

氧气制法　　MnO2
　　(1)实验室制氧气
　　原理 2H2O2 ======== 2H2O + O2↑ （催化剂：MnO2 ）
　　2KMnO4=====K2MnO4 + MnO2 + O2↑ （条件：△ ）
　　2KClO3======2KCl+3O2↑（ 条件：△ 催化剂：MnO2）
　　(2)气体制取与收集装置的选择
　　甲 乙
　　用高锰酸钾或氯酸钾制氧气选甲装置:固体加热制气体
　　用过氧化氢制氧气选乙装置:液体不加热制气体
　　(3)制取氧气的操作步骤和注意点
　　A.（以高锰酸钾制取氧气为例）
　　a、步骤：查—装—定—点—收—离—熄(茶庄定点收利息)
　　查----检查装置的气密性
　　装----装药品
　　定----把试管固定到铁架台上
　　点----点燃酒精灯加热(先预热)
　　收----收集气体
　　离----把导气管从水槽中取出
　　熄----熄灭酒精灯
　　b、注意点
　　①试管口略向下倾斜：防止冷凝水倒流引起试管破裂
　　②药品平铺在试管的底部：均匀受热
　　③铁夹夹在离管口约1/3处
　　④导管应稍露出橡皮塞：便于气体排出
　　⑤试管口应放一团棉花：防止高锰酸钾粉末进入导管
　　⑥排水法收集时，待气泡均匀连续冒出时再收集（刚开始排出的是试管中的空气,此时收集气体不纯）
　　⑦实验结束时，先移导管再熄灭酒精灯：防止水倒吸引起试管破裂
　　⑧用排空气法收集气体时，导管伸到集气瓶底部:把空气排尽
　　B.(以过氧化氢制氧气为例)
　　a.步骤:查---装---收
　　查---检查装置的气密性(用夹子把导管夹上,然后往长颈漏斗中加水,长颈漏斗的颈部中的水柱如不下降,气密性就良好)
　　装---装药品,先装固体,后装液体(防止液体飞溅)
　　收---收集气体
　　b、注意点
　　①长颈漏斗的颈部应在液面以下:防止气体泄露----可用分液漏斗代替(可随时控制反应的发生和停止,以及反应的速度)
　　②导管应稍露出橡皮塞：便于气体排出
　　(4)氧气的验满：用带火星的木条放在集气瓶口
　　检验：用带火星的木条伸入集气瓶内

工业制氧是指制造大量氧气，大致可分为以下几种方法。

1、空气冷冻分离法

空气中的主要成分是氧气和氮气。利用氧气和氮气的沸点不同，从空气中制备氧气称空气分离法。首先把空气预冷、净化(去除空气中的少量水分、二氧化碳、乙炔、碳氢化合物等气体和灰尘等杂质)、然后进行压缩、冷却，使之成为液态空气。然后，利用氧和氮的沸点的不同，在精馏塔中把液态空气多次蒸发和冷凝，将氧气和氮气分离开来，得到纯氧(可以达到99．6％的纯度)和纯氮(可以达到99．9％的纯度)。如果增加一些附加装置，还可以提取出氩、氖、氦、氪、氙等在空气中含量极少的稀有惰性气体。由空气分离装置产出的氧气，经过压缩机的压缩，最后将压缩氧气装入高压钢瓶贮存，或通过管道直接输送到工厂、车间使用。使用这种方法生产氧气，虽然需要大型的成套设备和严格的安全操作技术，但是产量高，每小时可以产出数干、万立方米的氧气，而且所耗用的原料仅仅是不用买、不用运、不用仓库储存的空气，所以从1903年研制出第一台深冷空分制氧机以来，这种制氧方法一直得到最广泛的应用。

2、分子筛制氧法（吸附法）
利用氮分子大于氧分子的特性，使用特制的分子筛把空气中的氧离分出来。首先，用压缩机迫使干燥的空气通过分子筛进入抽成真空的吸附器中，空气中的氮分子即被分子筛所吸附，氧气进入吸附器内，当吸附器内氧气达到一定量（压力达到一定程度）时，即可打开出氧阀门放出氧气。经过一段时间，分子筛吸附的氮逐渐增多，吸附能力减弱，产出的氧气纯度下降，需要用真空泵抽出吸附在分子筛上面的氮，然后重复上述过程。这种制取氧的方法亦称吸附法。最近，利用吸附法制氧的小型制氧机已经开发出来，便于家庭使用。

3、电解制氧法
把水放入电解槽中，加入氢氧化钠或氢氧化钾以提高水的电解度，然后通入直流电，水就分解为氧气和氢气。每制取一立方米氧，同时获得两立方米氢。用电解法制取一立方米氧要耗电12—15千瓦小时，与上述两种方法的耗电量（0．55—0．60千瓦小时）相比，是很不经济的。所以，电解法不适用于大量制氧。另外同时产生的氢气如果没有妥善的方法收集，在空气中聚集起来，如与氧气混合，容易发生极其剧烈的爆炸。所以，电解法也不适用家庭制氧的方法。

（二）化学制氧
工业和医用氧气均购自制氧厂。工厂制氧的原料是空气，故价格非常便宜。但是，氧气的贮存（高压氧气用钢瓶、液氧要用特殊贮罐）、运输、使用不太方便。因此远离氧气厂的偏远山区运输困难，另外有些特殊环境如病人家中、高空飞行、水下航行的潜艇、潜水作业、矿井抢救等携带巨大笨重的钢瓶极为不便，小型钢瓶贮氧量小，使用时间短，因此就出现化学制氧法，在化合物中以无机过氧化物含氧量最多且易释放，目前化学制氧多采用过氧化物来制氧。

对无机过氧化合物的科学研究开始于18世纪。1798年德国自然科学家洪堡(Alexandervon Humboldt)采用在高温中把氧化钡氧化的方法，制取了过氧化钡。1810年法国化学家盖一吕萨克(Joseph—Louis Gay—Lussac)和泰纳尔(Louis—Jacques Thenard)合作制取了过氧化钠和过氧化钾。1818年泰纳尔又用酸处理过氧化钡，再经蒸馏发现了过氧化氢。200年来，化学家们不断地研究，发现大量无机过氧化合物。这些过氧化物，在遇热或遇水或遇其他化学试剂的时候，很容易析出氧气。常用的过氧化物有以下几种：

1、液体过氧化物（液体产氧剂）—双氧水
双氧水的化学名称是过氧化氢(H2O2)，为无色透明液体，有微弱的特殊臭氧味，是很不稳定的物质，在遇热、遇碱、混入杂质等许多情况下都会加速分解。温度每升高5℃，它的分解速度就要增加1．5倍。即便是稀释后浓度为35％的双氧水，在pH值增加(例如贮存在含碱玻璃瓶里)超过6个小时就要发生急剧分解。双氧水中混入少量杂质（如铁、铜、黄铜、青铜、铅、银、铬、锰等金属粉末或它们的盐类），即便在室温下，同样要引起急剧的分解，产生氧气。
双氧水是过氧化物中最基本的物质，也是各国科学家最早认识的化学产氧剂。双氧水具有产氧量较大(30％的稀释液中，有效氧含量为14．1％)和成本较低的好处。但是，双氧水是强腐蚀剂，稍稍不慎便会造成人身伤害，而且在许多情况下还可引起爆炸或燃烧，无论在使用或贮存、运输中都属于危险品。比如：在常压下，双氧水的蒸汽浓度达到40%以上时，温度过高即有爆炸危险。双氧水与有机物混合，能生成敏感和强烈的高效炸药。双氧水与醇类、甘油等有机物混合，就形成极危险的爆炸性混合物。双氧水是强烈氧化剂，对有机物、特别对纺织物和纸张有腐蚀性，与大多数可燃物接触都能自行燃烧。

其中第一个就是“分离液态空气法”

1 过氧化氢在二氧化锰的催化下生成水与氧气

2 氯酸钾在二氧化锰的催化下加热生成氯化钾与氧气

3 高锰酸钾在加热的条件下生成锰酸钾与二氧化锰与氧气

4 水通电生成氢气与氧气

氧是人体进行新陈代谢的关键物质，是人体生命活动的第一需要。呼吸的氧转化为人体内可利用的氧，称为血氧。

心脏冠状动脉的输血能力越强，血氧输送到心脑及全身的浓度就越高，人体重要器官的运行状态就越好。实验室制备氧气有多种方法，例如:高锰酸钾制氧、过氧化氢(双氧水)制氧。

2H2O2____2H2O+O2↑（横线填MnO2）2KMnO3____2KCl+3O2↑（横线填MnO2或△）3KmnO4_____K2Mno4+MnO2+O2↑（横线填△）

实验室制取氧气的三种方法