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     在空氣里雖雖然含有相當(dāng)多的氧氣,但工業(yè)上或者實驗室里,往往都需用純粹的氧氣,因此,我們有必要研究制取純氧的方法。

     自然界里的哪些物質(zhì)可以用做制造氧氣的原料呢?前面講過,氧在自然界里,既有以游離態(tài)存在的(單質(zhì)的氧氣,主要存在在空氣里),也有以化合態(tài)存在在各種含氧化合物里的。這些含有氧元素(游游離態(tài)或化合態(tài))的物質(zhì),都有可能用做制造氧氣的原料。

     由于所用原料的不同,制取氧氣就有兩類不同的方法。

     第一類方法是以空氣為原料,通過物理的方法,把氧氣從空氣里分離出來。

     第二類方法是以含氧化合物為原料,通過分解反應(yīng),使其中所含的氧分解出來,成為單質(zhì)的氧氣。

     第一類方法需用的裝置比較復(fù)雜,但原料(空氣)可以隨處取得,成本少,適宜于工業(yè)上大量生產(chǎn)氧氣;第二類方法的操作比較方便,適宜于實實驗室里制取少量氧氣.下面我們分別來介紹。

     氧氣的實驗室制法實驗室里制取氧氣是用含氧化合物為原料的.這些含氧化合物,必須具備下面兩個條件：

     第一,這種含氧化合物是較不穩(wěn)定的,在加熱時容易分解敢出氧氣。

     第二這種含氧化合物里含氧的百分比是比較高的,能分群放出較多的氧氣。

     在實驗室里最常用的、符合于這兩個條件的含氧化合物是氯酸鉀(分子式是KCIO3),它氧的了分比比較高(達40%左右),面且在不太高的溫度下就態(tài)分解放出氧氣。

     用氯酸鉀制取氧氣的方法是:先把固體氯酸鉀放在試管里,加熱(圖2-7(a),不久,氯酸鉀固體開始熔化(氯酸鉀的熔點是357℃),但這時還不分解放出氧氣,繼續(xù)加熱到大約400℃時,就有氧氣氣泡從熔化的氯酸鉀里緩慢地放出,這時如果用一根帶有余燼的木條放在管口,木條就會燃燒起來.這一反應(yīng)可以用下面的式子表示:

氯酸鉀KCIO3=加熱=氯化鉀KCI+氧氣O2

     這是一個分解反應(yīng),反應(yīng)時由一種物質(zhì)變成兩種新物(氯化鉀和氧氣).氯酸即里的氧是化合態(tài)的,當(dāng)它分解出后,就轉(zhuǎn)變成游離態(tài)的氧氣了。

     如果我們在熔化的氯酸鉀里加入少量黑色的二氧化錳(MnO2)粉末,氯酸鉀會迅速分解,有多量的氧氣放出（看圖）。

     在實驗室里實際制取氧氣時,我們就預(yù)先在氯酸鉀的粉末混入適量的二氧化錳,這樣,就不需加熱到氯化鉀熔化的溫度,在200°C左有時,就能得到多量的氧氣。

     在反應(yīng)結(jié)東后,實驗證明,二氧化錳的重量并沒有減少,也就是說,二氧化錳在反應(yīng)過程里沒有任何的消耗.由此可知所得的氧氣并不是從二氧化錳里分解出來的,而仍然是從氯酸鉀里分解出來的.由此可以看出,在氯酸鉀分解的化學(xué)反應(yīng)里,二氧化錳只是起了加快氯酸鉀分解速度的作用,使氯酸鉀在不太高的溫度下就能迅速分解。

     在化學(xué)反應(yīng)里,一種物質(zhì)只是改變了其他物質(zhì)反應(yīng)的速度,而它本身的重量在反應(yīng)后并不改變,這種物質(zhì)對這個反應(yīng)來說,叫做催化劑.催化劑的這種作用,叫做催化作用.二氧化錳在氯酸鉀分解反應(yīng)里所起的作用就是一種催化作用。

     氯酸鉀分解放出的氧氣常用“排水集氣法”0(裝置如圖

用非水集氣法”收集氣體的具體作方法,多看本書2890頁附錄。

2·8所示)收集在集氣瓶里,以供試驗氧氣性質(zhì)之用。

    氧氣的工業(yè)制法前面講過,工業(yè)上制取氧氣是以空氣為原料的。

    從空氣制取氧氣的過程是:先把空氣增加壓強和降低溫度,使它轉(zhuǎn)變成液態(tài)空氣(S2·1).空氣的液化是一個物理變化,在變化的過程里并沒有新物質(zhì)生成,因此液態(tài)空氣主要是由“液態(tài)氧氣和“液態(tài)氮氣”所組成.在1大氣壓下,液態(tài)氧的沸點是一183C,而液態(tài)氮的沸點是-196C,比液態(tài)氧更低.我們知道,當(dāng)蒸發(fā)兩種不同沸點的液體混和物時,圖2-9貯氧氣的鋼筒沸點比較低的那種液體將首先蒸發(fā),沸點比較高的則殘留下來.當(dāng)液態(tài)空氣蒸發(fā)時,首先蒸發(fā)出來的是氮氣,殘留下來的是液態(tài)氧,這樣,就把氮氣和氧氣分離開來.把殘留下來液態(tài)氧蒸發(fā)就能得到凈的氧氣.這樣得到的氧氣再用很大的壓力力(一般用150大氣壓)壓入鋼簡(圖2-9)貯存起來.這種鋼筒我們在有些工廠和醫(yī)院里常能看到。