Investigación experimental sobre la recolección y funcionamiento de oxígeno químico en escuelas secundarias
①Principio: 2KMn04=calentamiento=2k2mno4+MnO2+O2 = (a)
2KClO3=calentamiento/dióxido de manganeso= 2kcl+3o2 = (b )
2H202 =Dióxido de manganeso= 2h2o+2o 2 =(c)
②Selección del dispositivo de generación de energía
La selección del generador se basa en el estado de los reactivos y condiciones de reacción. Si elige una reacción de acuerdo con los principios (a) o (b), entonces elija un dispositivo típico de calentamiento y reacción sólido-sólido.
Si elige una reacción según el principio (c), elija un dispositivo típico de reacción sólido-líquido sin calentamiento.
③Métodos de recogida, inspección, llenado y almacenamiento.
A. El método de recogida del gas está estrechamente relacionado con las propiedades del gas. La elección del método de recolección de gas se basa en la solubilidad en agua y la densidad del gas, si el gas es tóxico, si puede reaccionar con el aire o el agua, etc.
Método de drenaje: adecuado para gases insolubles en agua o insolubles en agua y que no reaccionan químicamente con el agua. El gas recogido mediante este método es relativamente puro, pero contiene vapor de agua.
Método de escape hacia arriba: indicado para gases más densos que el aire y que no reaccionan con ningún componente del aire en las mismas condiciones. Durante la operación, se debe prestar atención a extender la abertura del conducto hasta el fondo del contenedor de gas para facilitar la descarga de aire en el contenedor de gas. Al mismo tiempo, la boca de la botella del recipiente de gas debe cubrirse con un trozo de vidrio para estabilizar el flujo de aire. El gas recogido por este método es seco pero menos puro.
Método de escape hacia abajo: Es adecuado para gases menos densos que el aire y no reaccionan con ningún componente del aire en las mismas condiciones. Durante la operación, se debe prestar atención a extender la abertura del conducto hasta el fondo del contenedor de gas para descargar el aire en el contenedor de gas. El gas recogido por este método es seco pero menos puro.
Debido a que el oxígeno no es fácilmente soluble en agua y no reacciona con ella, se puede recolectar a través del drenaje porque la densidad del oxígeno es ligeramente mayor que la del aire y no reacciona con ningún componente del aire; aire, también se puede recolectar hacia arriba. Métodos para recolectar las emisiones al aire. El oxígeno recolectado por el método de drenaje es relativamente puro, mientras que el oxígeno recolectado por el método de escape ascendente es relativamente seco.
B. Inspección: Coloque la tira de madera con chispas en el cilindro de gas. Si el palo de madera se enciende nuevamente, el gas es oxígeno.
C. Inspección y almacenamiento completos: Al recolectar gas mediante el método de drenaje, cuando emergen burbujas del borde del contenedor de gas, indica que el gas se ha recolectado por completo. Cuando recolecte oxígeno usando el método de escape ascendente, coloque un palo de madera con chispas en la boca de la botella del tubo recolector de gas. Si las tiras de madera se vuelven a encender, el gas se habrá recogido por completo. El cilindro de oxígeno lleno debe cubrirse con un trozo de vidrio y colocarse sobre la mesa.
④Pasos experimentales
Si elige la reacción del principio (a) o (b) y utiliza el método de drenaje para recolectar oxígeno, los pasos experimentales se pueden resumir como "verificar", "instalar", "establecer", "señalar", "recoger", "quedarse" y "extinguir" se pueden recordar con los sonidos homofónicos de "té", "pueblo" y "establecer".
"Descanso"
Si elige la reacción del principio (c), utilice el método de drenaje para recolectar oxígeno. Los pasos experimentales son los siguientes: conecte el instrumento; estanqueidad del equipo; añadir medicamentos; recoger, comprobar, llenar y almacenar. Antes de producir cualquier gas, se debe comprobar la estanqueidad de la unidad. El principio es que el gas se expande con el calor y se contrae con el calor, creando una diferencia de presión dentro y fuera del dispositivo. El método de operación es: primero conecte el instrumento, luego sumerja un extremo del tubo en el agua y coloque las manos cerca de la pared exterior del recipiente. Si el dispositivo es hermético, el aire del interior se expandirá al calentarse y aparecerán burbujas en la boca del conducto. Suelte las manos y, después de enfriarse, se formará una columna de agua en el catéter.
No cargar primero el medicamento y luego comprobar la estanqueidad del equipo.
⑤ Precauciones al utilizar permanganato de potasio para producir oxígeno en el laboratorio.
A. La boca del tubo de ensayo debe estar ligeramente inclinada hacia abajo para evitar que el agua del medicamento se convierta en vapor cuando se calienta y luego se condense en gotas de agua que regresen al fondo del tubo de ensayo. , provocando que el tubo de ensayo estalle.
B. El tapón de goma puede quedar ligeramente expuesto del catéter en el tubo de ensayo para facilitar la descarga del gas.
c El medicamento debe colocarse en diagonal en el fondo del tubo de ensayo para aumentar el área de calentamiento.
d. El clip de hierro debe sujetarse a 1/3 de la boca del tubo de ensayo.
E. Apunte la llama externa de la lámpara de alcohol al sitio de la droga para calentarla, primero mueva la lámpara de alcohol hacia adelante y hacia atrás debajo del tubo de ensayo para que el tubo de ensayo se caliente uniformemente y luego caliente. el lugar donde se coloca el medicamento.
F. Al recolectar oxígeno mediante el método de drenaje, el cilindro se llena con agua y se coloca boca abajo en el tanque de agua (la boca de la botella debe estar debajo de la superficie del agua) y el conducto se puede extender. a la boca de la botella; cuando se extrae hacia arriba para recoger oxígeno, el cilindro debe colocarse directamente y la abertura del conducto debe estar cerca del fondo del cilindro.
G. Al utilizar el método de drenaje, se debe prestar atención a recoger las burbujas de aire cuando se liberan de forma continua y uniforme del puerto del catéter; de lo contrario, el gas recogido se mezclará con el aire. Cuando salen burbujas de la boca de la botella, demuestra que el gas está lleno.
H. Al detener la reacción, primero retire el catéter del tanque de agua y luego apague la lámpara de alcohol (para evitar que el agua regrese al tubo de ensayo y provoque que el tubo de ensayo explote).
1. Cuando utilice permanganato de potasio para producir oxígeno, coloque una bolita de algodón en la boca del tubo de ensayo.
⑥ Precauciones al utilizar peróxido de hidrógeno para producir oxígeno en el laboratorio.
A. Cuando utilice un embudo de cuello largo, extienda su extremo por debajo de la superficie del líquido para evitar que el gas generado se escape del embudo de cuello largo.
b. El tubo de vía aérea sólo necesita extender ligeramente el tapón de goma.
C. Al llenar medicamentos, llene primero el sólido y luego el líquido. Los medicamentos sólidos se colocan en tubos de ensayo, matraces, matraces Erlenmeyer, frascos y otros recipientes, y los líquidos se agregan desde un embudo de cuello largo (o embudo de decantación).
D. En el experimento de calentar peróxido de hidrógeno (agua oxigenada), porque al calentar la solución de peróxido de hidrógeno al 5% se escapa una gran cantidad de vapor de agua junto con una pequeña cantidad de oxígeno, y la madera. con escapes de Marte es difícil volver a encender el gas, por lo que el gas preparado se puede secar antes de realizar la prueba.
(2) Método industrial: separación de aire líquido
La preparación de oxígeno en el laboratorio requiere una reacción rápida, una operación simple y una fácil recolección, pero el costo es alto y no se puede realizar en masa. producido. La producción industrial de oxígeno requiere materias primas baratas y fácilmente disponibles, que sean de bajo costo, puedan producirse en grandes cantidades y no contaminen el medio ambiente.
Método: Método de separación líquido-gas.
②Materia prima: aire.
③Principio: Según los diferentes puntos de ebullición del oxígeno y el nitrógeno, el aire se enfría y presuriza, se licua y luego se evapora para obtener nitrógeno y oxígeno líquido: antes y después de este cambio, no se producen nuevas sustancias. , que es un cambio físico.
④Almacenamiento: Presurizar a 1,5×104 kPa y almacenar en un cilindro de acero azul.
Además de separar el aire líquido, la tecnología de separación por membrana también se puede utilizar en la industria para obtener aire enriquecido con oxígeno con un contenido de oxígeno superior al 90 %. Se utiliza ampliamente en la industria médica, de fermentación y química. Industria, combustión enriquecida con oxígeno y otros campos.
(3) La fotosíntesis de las plantas verdes es la principal fuente de oxígeno en la naturaleza.
Dióxido de carbono + agua → glucosa + oxígeno