【高锰酸钾制氧气的方法】高锰酸钾(KMnO₄)是一种常见的强氧化剂,在实验室中常用于制取氧气。该方法操作简单,设备要求不高,是中学化学实验中常用的制氧方式之一。以下是关于“高锰酸钾制氧气的方法”的详细总结。
一、实验原理
高锰酸钾在加热条件下会发生分解反应,产生氧气、二氧化锰和锰酸钾。其化学反应方程式如下:
$$
2\text{KMnO}_4 \xrightarrow{\Delta} \text{K}_2\text{MnO}_4 + \text{MnO}_2 + \text{O}_2\uparrow
$$
该反应属于分解反应,需在加热条件下进行,且反应过程中会释放出氧气。
二、实验装置与步骤
实验所需仪器和药品如下:
名称 | 用途说明 |
高锰酸钾 | 反应物 |
酒精灯 | 加热源 |
试管 | 反应容器 |
铁架台 | 固定装置 |
导管 | 导出气体 |
水槽 | 收集气体 |
集气瓶 | 收集氧气 |
实验步骤:
1. 将少量高锰酸钾放入干燥的试管中。
2. 用铁架台固定试管,并将导管一端插入试管口,另一端伸入水槽中的集气瓶中。
3. 点燃酒精灯,对试管进行均匀加热。
4. 当导管开始有气泡冒出时,继续加热一段时间,待气体稳定后开始收集。
5. 收集满氧气后,先将导管从水中取出,再熄灭酒精灯,防止水倒吸。
三、注意事项
注意事项 | 说明 |
试管倾斜 | 试管应略微向下倾斜,防止冷凝水回流导致试管破裂 |
防止堵塞 | 导管不能堵塞,否则可能导致压力过大引发危险 |
安全操作 | 实验应在通风良好处进行,避免吸入刺激性气体 |
熄灯顺序 | 先移导管后熄灯,防止水倒吸 |
四、实验现象与结论
实验现象:
- 试管内固体颜色由紫黑色逐渐变浅;
- 导管中有气泡产生;
- 集气瓶中充满无色气体。
实验结论:
通过加热高锰酸钾可以成功制取氧气,该方法适用于实验室基础制氧实验。
五、实验优缺点对比
优点 | 缺点 |
操作简单,成本低 | 反应速率较慢,需要持续加热 |
所需设备少 | 产生的副产物较多,需处理 |
适合教学演示 | 生成的氧气纯度较低 |
总结:
高锰酸钾制氧气是一种经典的化学实验方法,虽然在工业上已不常用,但在教学和基础实验中仍具有重要价值。掌握其原理、操作流程及注意事项,有助于更好地理解化学反应的基本规律。