《化學提高》實驗室製取氧氣的原理

2021-02-23 學習竅門

實驗室製取氧氣主要有加熱氯酸鉀、加熱高錳酸鉀,雙氧水制氧氣這三種方法。加熱氯酸鉀的反應方程式為2KClO3Mno2加熱2KCl+3O2↑,表明氯酸鉀能夠在加熱條件下以二氧化錳為催化劑,生成氯化鉀和氧氣。

原理及反應方程式

加熱高錳酸鉀的反應方程式為2KMnO4=∆K2MnO4+MnO2+O2↑,高能酸鉀能夠加熱分解,生成錳酸鉀,二氧化錳和氧氣。

雙氧水制氧氣的反應方程式為2H2O2→Mno22H2O+O2↑,即雙氧水在二氧化錳的催化下能後分解成氧氣和水。

工業制氧氣的方法

工業制氧氣的方法有四種,分別是分離液態空氣法、膜分離技術、分子篩制氧法(吸附法)和電解制氧法。其中分離液態空氣法是在低溫條件下加壓,使空氣轉變為液態,然後蒸發。空氣中約含21%的氧氣,這是製取氧氣的廉價、易得的原料。

因為任何液態物質都有一定的沸點,人們正是利用了物質的這一性質,在低溫條件下加壓,使空氣轉變為液態,然後蒸發。由於氮的沸點是-196℃,比液態氧(-183℃)低,因此氮氣首先從液態空氣中蒸發出來,剩下的主要就是液態氧了。為了便於貯存、運輸和使用,通常把氧氣加壓到15000kPa,並貯存在漆成藍色的鋼瓶中。

近年來,膜分離技術得到迅速發展。利用這種技術,在一定壓力下,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,可以得到含90%以上氧氣的富氧空氣。

富氧膜的研究在醫療、發酵工業、化學工業、富氧燃燒等方面得到重要應用。

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