5．资源开发：

⑴ 除二氧化锰上，还有很多物质可用来做该反应的催化剂。这些物质包括：TiO₂、V₂O₅、Cr₂O₃、MoO₃、P₂O₅、MnSO₄、NaHSO₄、Na₂S₂O₄、Ca₂P₂O₇、CuO、Fe₂O₃、PbO₂、ZnO、Al₂O₃、Al₂(SO₄)₃、CaCl₂、KCl、NaCl、CaO、SiO₂、碱石灰、细砂子、粉笔灰、碎瓷粉、砖瓦粉、玻璃粉、粘土、石灰石等。其中Fe₂O₃、CuO、PbO₂等的实际效果，从表面上看，比MnO₂的催化效果还要更好些。

验室若无二氧化锰时，完全可以用以上物质代替。

⑵ 用过氧化氢溶液时，若无二氧化锰，除用以上物质代替外，还可以用高锰酸钾代替，也有理想的放出氧气的速度。

⑶ 用过氧化氢溶液制取氧气时，可以用医用注射器代替分液漏斗，装置如图8-3所示，还可以用塑料瓶代替分液漏斗，装置如图8-4所示。

⑷ 可以不加催化剂而用直接加热过氧化氢溶液的方法制取过氧气。但要注意加热不可过猛，防止产生氧气的速度太快。

4．探究评价：

⑴ 用氯酸钾和二氧化锰混合物制取氧气操作比较简便，产生气体速度适中，易控制反应速度，但由于有副反应，会使收集到的氧气带有白烟，同时有较浓厚的氯气气味。笔者曾用湿润的淀粉碘化钾试纸测试所生成的氧气，试纸变蓝色，说明气体中混有氯气。因此不是实验室制取氧气的最佳选择。

氯酸钾制取氧气最大的缺点是不安全，若氯酸钾中混有可燃性物质，在加热时会发生猛烈爆炸。如：

因此，用氯酸钾和二氧化锰混合加热制取氧气前，一定要对二氧化锰进行事先处理。一般可以将二氧化锰放入坩埚内用酒精喷灯灼烧，若发现二氧化锰中有火星放出，说明其中混有可燃性物质。必须灼烧足够时间，直到无火星放出时为止。

该实验中，二氧化锰加入的量决定了反应的速度，二氧化锰越多，反应速度越快。一般地，教师演示实验，加入的二氧化锰质量约为氯酸钾质量的三分之一为宜，学生实验以五分之一比较好。

⑶　 用高锰酸钾制取氧气，产生气体的速度比较快，且几乎没有副产物，是比较好的制取氧气的方法，但高锰酸钾的粉末颗粒很小，易被气体带入水槽中，故实验时，需要在试管口置一团棉花。

该实验最大的缺点是生成氧气的量比较少，生成的氧气的质量仅占高锰酸钾质量的10%左右，要制取较多的氧气，也不宜用该方法。

⑶用过氧化氢溶液和二氧化锰的混合物制取氧气，很安全，不需加热，生成氧气速度较快。但反应速度不易控制，必须通过控制分液漏斗滴加溶液的速度来控制反应速度，对于初做实验的学生来说，有一定的难度。

为了使反应速度不至于过快，过氧化氢溶液的速度需控制好。教师演示实验时，可控制过氧化氢溶液的浓度在5%-8%之间，学生实验时，必须控制过氧化氢溶液的浓度在3%以下。

3．探究方案：

⑴ 加热高锰酸钾制氧气

①按图8-1所示，将装置连接好。

②检查装置的气密性。若气温较高，用手握方法加热试管的效果很差，几乎看不到导管口有气泡冒出。此时，可用酒精灯微微加热试管，观察导管口是否有气泡放出。再移却酒精灯，静置一会，可观察到水进入导管，在导管里形成一段水柱。证明装置的气密性完好。

③在试管内装入约7 g左右高锰酸钾(用250mL集气瓶收集，可收集到两瓶气体)，按要求装好装置：铁夹夹持试管前半端，试管口略向下倾斜；并在试管口部位加一团棉花。

④点燃酒精灯加热，待导管末端气泡均匀放出时，用排水集气法收集气体。加热时，应从前往后慢慢移动酒精灯。若先加热试管后端，气流会将高锰酸钾粉尘冲到导管内。

⑤待气泡从集气瓶口往外冒出时，用水下盖住集气瓶口，移出水面，正放在桌面上待用。

⑥将导管从水槽出取出。

熄灭酒精灯，停止加热。

⑧用带火星木条伸入集气瓶内，木条复燃，证明收集的气体是氧气。

⑶　 用过氧化氢和二氧化锰混合制取氧气。

①按图8-2所示，将装置连接好。

②检查装置的气密性：用止水夹夹住胶皮管，向分液漏斗中注入水，打开分液漏斗活塞，水不会持续流入锥形瓶中，证明装置不漏气。

③在锥形瓶中加入适量的二氧化锰。塞上塞子。

④在分液漏斗中加入过氧化氢溶液，打开塞子，缓慢滴入溶液(根据反应速度确定滴加过氧化氢溶液的速度)。

⑤待气泡均匀且较快放出时，用排水法收集气体。

⑥关闭分液漏斗活塞，从水槽中取出导管。清理实验台。

2．实验仪器：试管、酒精灯、铁架台、带导管的单孔塞、分液漏斗、带导管的双孔塞、水槽、集气瓶、玻璃片。

实验药品：高锰酸钾、二氧化锰、3%过氧化氢溶液。

1．化学反应原理

实验室可利用氯酸钾与二氧化锰混合加热、高锰酸钾加热或过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气。

如果实验室缺少MnO₂时，可用KMnO₄、Fe₂O₃、CuO等代替MnO₂，效果也很不错，而且价格比MnO₂低得多。

6. 创新思维：

取一根粗铜丝，将其弯成螺旋状，如图12-8所示。将铜丝放到酒精灯外焰部位加热至红热，使其表面氧化成黑色的氧化铜。

用锥形瓶收集一瓶氢气，把红热的铜丝从酒精灯火焰上取出稍冷，让学生观察到外表的黑色氧化铜后，缓慢伸进集满氢气的锥形瓶口，可见铜丝很快变成紫红色。随即取出，铜丝又被氧化成黑色，再伸进锥形瓶，铜丝又变光亮的紫红色。如此可以反复多次。如图12-9。

5．资源开发：

⑴ 氢气与空气混合爆炸实验可用滴瓶上的滴管代替。如图12-6所示。

取一根滴瓶上的胶头滴管，去掉胶头，插到氢气发生器导管前的胶皮管上，点燃。立即拔掉胶皮管，手持滴管，尖端朝上，可见氢气仍然继续安静燃烧，随着氢气的消耗，空气进入滴管内，与氢气混合。1-2秒后，听到明显的爆炸声。此实验既可说明纯净的氢气可以在空气中安静燃烧，也可以说明氢气不纯后，遇明火爆炸。

此实验容器小，没有危险性，爆炸声也很响亮。

⑵ 在一个蒸发皿里，加入适量肥皂水，启动氢气发生器，将氢气通入肥皂水中，鼓起氢气泡后，随即向肥皂水中通入适量氧气。迅速用火柴点燃肥皂泡，立即发生尖锐的爆鸣声。如图12-7。

⑶ 取一只塑料方便袋，拎起袋口稍抖动，使袋内盛一定量的空气，将氢气发生器的导管伸入塑料袋内，扎紧袋口，收集氢气，根据袋子膨胀后的体积大小，估计空气与氢气的体积比大约为1∶1时，停止收集气体，取下塑料袋，扎紧袋口。将塑料袋吊悬于某物体上(比如实验室的水管上)，用较长的燃着木条点燃塑料袋，可听到猛烈的爆鸣声。

此实验爆炸声音很响，但没有危险。

4．探究评价：

⑴ 用上述方法测定的氢气纯度，不能说明氢气已纯。实验事实证明，只要氢气的纯度超过氢气的爆炸极限，就听不到尖锐的爆鸣声。

下表是不同浓度下氢气点燃时的现象：

由上表可知，只要氢气的纯度超过70%，点燃时就不会出现爆鸣声。

⑵ 氢气燃烧实验时，气流速度慢了，火焰太小且易熄灭。若在天气较热的夏末秋初做些实验，很难看到有水滴产生，为此，做实验时，可将烧杯稍冷却后再罩在火焰上方。

实验中常常看到的是黄色火焰，这是由于玻璃中钠离子的焰色所致。要做好此实验，一是要注意气流不要太小，火焰小了，也很难看到蓝色火焰；二是将玻璃管换成金属管，点燃时可见明显的蓝色火焰。还可以在玻璃导管外套上一支口径为15-20cm的长玻璃管，可见火焰黄色明显减弱，出现蓝色火焰，并明显看到玻璃管壁出现水滴，一段时间后，可见水滴滴下。套上玻璃管，加速了空气对流，使氢气燃烧更加充分。如图12-5。

氢气不纯的爆炸实验，若塑料筒体积较大，爆炸声很响，现象明显，给学生较强烈的刺激。但有一定的危险性，做此实验时一定要注意安全。

⑶ 用氢气还原氧化铜，由于氧化铜粉末颗粒较细，堆积在试管底部，很难与氢气充分接触，完全反应需要较长的时间。为此，可将氧化铜换成加热变黑的铜丝。将粗铜丝弯成螺旋状，在酒精灯上加热烤黑，表面生成薄薄的一层氧化铜，将此螺旋状铜丝置于试管内，通入氢气加热，反应所需要时间短，现象明显。

3．探究方案：

⑴ 检查纯气纯度：用排水集气法收集一试管氢气，用大拇指按住试管口，移进火焰，放开拇指，若听到尖锐的爆鸣声，证明氢气不纯；若听到轻微的“噗”声，说明氢气已纯。如图12-1。

⑵ 点燃在导管口点燃氢气，可观察到蓝色火焰。用冷而干燥的烧杯罩在火焰上方，一会后，可观察到烧杯内壁出现水滴。如图12-2。证明有水生成：。

取一个去盖、底部有小的塑料筒，用纸团堵住小孔，用排水法集满一筒氢气，倒置时筒下垫木条使筒的下边缘一端稍抬起(如图12-3，Ⅰ)，拿掉小孔纸团，用燃着的木条在小孔处点火，注意观察有什么现象发生。

可以看到，刚点燃时，氢气安静地燃烧(如图12-3，Ⅱ)，过一会儿，随着“砰”的爆炸声响，塑料筒被爆炸的气浪高高掀起(如图12-3，Ⅲ)。

⑶按如图12-4所示装配好装置，先通入氢气，直到排尽试管内空气后，点燃酒精灯加热。防止氢气与空气混合后，遇热爆炸。一会后，可见黑色氧化铜逐渐变光亮的紫红色，试管口有水滴出现。

实验结束后，先停止加热，直到试管冷却后，停止通入氢气。防止铜在较热的条件下氧化成氧化铜，使实验失败。

2．实验仪器：试管、导管、铁架台、酒精灯、塑料筒等

实验药品：贮气瓶中的氢气、氧化铜等。