氧气是人类和许多生物生存的不可的物质，通过测定可知，空气中的氧气体积分数大约占21%，我们通过红磷燃烧实验，也可以得到“氧气约占空气总体积的1/5”这个结论。现代研究认为，自然界的氧气绝大部分都是由绿色植物光合作用产生。

我们在实验室研究物质，通常要制取一些纯净的氧气用于测试、验证其性质。

什么是“制取”呢？简而言之，就是既要产生这种物质，又要用仪器将其收集。

那么我们用什么药品和仪器，能够完成氧气的制取呢？

在之前的小组实验中，我们已经明确了以下事实：

1.过氧化氢溶液与二氧化锰混合，能够迅速产生大量气泡，产生的气体能够使带火星的木条复燃；

2.同浓度过氧化氢溶液中，加入与之前二氧化锰质量相近的硫酸铜晶体、胡萝卜块等物质，能够观察到有气泡产生，但是由于产生的速率较慢，所以不能够使带火星的木条复燃。如果想做出复燃的效果，可更换为浓度较高的过氧化氢溶液再次实验。

3.这种其他条件都不变，只改变其中一个条件的方法，是控制变量法。不知不觉中，我们已经用控制变量法成功探究了二氧化锰、硫酸铜、胡萝卜块对于过氧化氢溶液分解速度的改变情况。

综上，实验室中较为合理的实验药品，是过氧化氢溶液和二氧化锰。二氧化锰不需要很多，就能使过氧化氢溶液迅速产生氧气。

1实验装置

如何才能产生氧气呢？在之前的实验中，我们验证了二氧化锰在过氧化氢分解中起催化作用，加速了过氧化氢的分解，而二氧化锰作为催化剂，反应前后的质量和化学性质都没有发生改变。而且我们也通过带火星的木条复燃这一事实，验证了过氧化氢与二氧化锰混合之后产生氧气，那么也就证明了我们可以通过将过氧化氢溶液这种液体和二氧化锰这种固体混合制取氧气。

如何才能收集氧气呢？在“探究人体呼出气体”的实验中，我们用排水法收集过人体呼出气体，如图：

所以，接下来我们就可以考虑将发生装置（试管）和收集装置（导管、集气瓶、水槽）这二者进行组合。

首先必须保证实验人员的安全，其次是尽量保证实验成功。

在实验室中，我们通常可以用这三种装置制取氧气：

这三种装置可以分为两部分，发生装置和收集装置。

发生装置，指的就是产生气体的装置。在上图中，左侧部分都是发生装置。

收集装置，指的是收集生成气体的装置。在上图装置中，右侧部分就是收集装置。

2实验过程

检查装置气密性

装置，使用试管、橡胶塞、导管、集气瓶。

检查气密性方法：用手紧握试管，看伸入液体的导管口是否有气泡产生，如果有则说明装置气密性良好。

II装置，使用锥形瓶、长颈漏斗、导管、集气瓶。检查气密性方法：用弹簧夹夹住橡胶管，从长颈漏斗中加入水，若长颈漏斗中液面不下降则证明装置气密性良好。

III装置与II装置类似，使用锥形瓶、分液漏斗、导管、集气瓶、水槽。

检查气密性方法：将分液漏斗阀门打开，并夹紧导管处的弹簧夹，从分液漏斗中加入水，如果分液漏斗中液面不下降，则证明装置气密性良好。

实验过程

是简易装置，液态的过氧化氢溶液和固态的二氧化锰混合即可产生大量气泡。

II装置先在锥形瓶中加入一些黑色二氧化锰固体，然后将过氧化氢溶液从长颈漏斗中加入，我们要注意，长颈漏斗必须伸入液面以下，如果长颈漏斗的底端在液面上方，生成的气体（氧气）有可能顺长颈漏斗逸散（跑了）。

III装置与II装置类似，不过加入液体的装置是分液漏斗，顾名思义，能把液体分开，分液漏斗有一个阀门，当在上部加入过氧化氢溶液的时候，打开就能够使过氧化氢流下与二氧化锰接触，从而产生氧气， 关闭后过氧化氢就不再流下，使用分液漏斗的好处就是能够控制加入过氧化氢的速率，从而间接控制反应的速率。因为分液漏斗自带阀门，所以它的末端不需要伸入液面以下。

这三种发生装置，都是固液混合装置，如果再遇到固体和液体仅仅混合就能产生气体的发生装置，就可以选择这三种装置。

收集装置

收集氧气？

I和II的收集装置使用的都是向上排空气法，III使用的是我们收集人体呼出气体时候使用的排水法。

为什么能用向上排空气法收集氧气？是因为氧气的密度比空气的密度大。向上排空气法要注意，导管必须伸到集气瓶底端，我们可以想象，一个个氧气气泡就像水一样慢慢聚集在从下向上逐渐聚集。那么为什么可以用排水法收集呢？是因为氧气不易溶于水，且不与水发生反应。

使用排水法的时候请注意，无论发生装置是哪种，观察到刚产生气泡的时候，必然会先将试管或锥形瓶这些发生装置内的空气排出去，故我们在排水法的导管末端观察到的气泡，首先是空气的，并不是纯净的氧气，所以我们在收集氧气的时候，刚开始产生的气泡是不能够收集的。那么什么时候收集呢？得等气泡均匀稳定冒出的时候再收集，这样收集到的气体就是纯净的氧气了。

验证和验满

什么是验证？验证指的是：做一个测试，看一看集气瓶里是什么物质。而验满指的是做一个测试，看看集气瓶中的氧气是否满了。关于验证的问题就是：如何验证集气瓶中的气体是氧气呢？我们从现实世界总结出氧气两大用途是供给呼吸和支持燃烧，而支持燃烧相对来说更容易观察到现象，在上一个验证二氧化锰在过氧化氢分解过程中，我们将带火星的木条放入试管，观察到了木条复燃，证明了产生的气体是氧气，所以这里我们也用带火星的木条来验证：将带火星的木条放到集气瓶中，如果木条复燃，证明集气瓶中是氧气。

那么如何验证集气瓶中的氧气已经满了呢？我们已经知道观察一杯水是否“满”，就是看水的液面是否在杯口处，所以我们也用类似的方法，只要证明了集气瓶口处有氧气的存在，就可以认为氧气已经满了：将带火星的木条放到集气瓶口，若木条复燃则证明氧气已满。

实验原理

过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下，生成了水和氧气。

4小结