高中化学制氧气的方法十篇

高中化学制氧气的方法篇1

关键词： 过氧化氢 实验室制氧 优越性

氧气的实验室制法历来都是中学化学教学中的一个重要的学生必做实验，很多学校都会无一例外地考虑现阶段中学化学教材中实验室制取氧气的方法，要求学生动手做利用氯酸钾或高锰酸钾分解制氧的学生实验。我注意观察学生对这两个实验的操作，发现很少有学生在第一次做实验做得流畅，要么实验现象不明显，要么氧气收集不足，要么实验中气体产生的速度不易控制等。用过氧化氢制取氧气，并适当改变其实验装置来代替传统实验，正是我们探讨解决的问题所在。

对利用氯酸钾加热分解，高锰酸钾加热分解，过氧化氢分解，以及过氧化钠与水反应制取氧气的方法进行比较探讨，以寻求解决传统实验室制氧中的问题的方法。对此，我们从以下几个方面来探讨过氧化氢制氧的优越性。

一、实验控制与易操作性

传统实验室制氧一般采用氯酸钾和高锰酸钾加热分解来制取氧气，如图1方法1和方法2所示，在制氧过程中由于氯酸钾分解产生的氧气非常快，学生利用排水法收集氧气，由于缺乏实验经验，因此很难在短时间内把产生的氧气收集完毕，导致收集氧气过少而影响后期实验。同时利用高锰酸钾分解的速度又太慢，导致收集氧气过程较长而影响整个实验。而利用过氧化氢取氧和过氧化钠与水反应制氧实验，经过对实验装置进行一定改进，改进后的实验装置如图1方法3和方法4。利用方法3制氧，我们可以利用分液漏斗来适时调节过氧化氢参与反应的流量，从而有效地控制了实验中气体产生的量，利用不同浓度的过氧化氢（一般反应浓度控制在10%～15%）来进行反应，可以有效调节氧气产生的速度。在实验室开始之前，先将气球（气球体积适当大小）里的空气尽量排尽，将开关2关闭，打开开关1。实验开始时，打开分液漏斗的调节开关，让过氧化氢与二氧化锰混合在一起进行有效反应，氧气开始产生后5～10s内，让空气尽量排空，再关闭开关1，打开开关2，氧气开始进入气球，气球膨胀起来，当估计收集到的氧气足够做氧气的性质实验时，关闭分液漏斗的开关，停止氧气的产生。当要进行氧气的性质实验时，可以在开关1的玻璃管上端套上导气管，然后利用排水取气法进行氧气的取用，这样，氧气的取用量和取用的时间都通过对开关1的调节得到有效控制，保证实验顺利进行。方法4的操作要领与方法3类似，但是方法4，过氧化钠与水反应有较多的气泡和大量的热产生，影响实验的正常进行。

二、实验装置简捷性

在化学实验中，我们要求实验装置尽量科学、合理、简捷。这就要求在实验现象达到鲜明的同时，实验所需实验仪器数量和种类尽量少，实验操作过程尽量简单易行。以上四种制取氧气实验装置图和每一种装置所需要仪器种类和数量来看，制取装置分别为固—固装置和固—液装置，装置图的简单性无疑是利用过氧化氢、过氧化钠与水反应制氧显得特别突出，而用氯酸钾和高锰酸钾加热分解来制氧所需仪器的种类和数量多。

三、实验的绿色性

绿色化学已经成为现代化学倡导的化学精神，是指在获取新物质的化学反应中充分利用参与反应的每个原料原子，实现“零排放”。不仅要充分利用资源，而且不产生污染，并采用无毒无害的溶剂、助剂和催化剂，生产有利于环境保护和人身健康的环境友好产品。四种制氧方法中，都有固体参加反应，有新固体出现的是加热氯酸钾、高锰酸钾和过氧化钠与水反应，反应剩余物分别为氯化钾和二氧化锰、锰酸钾和二氧化锰及氢氧化钠。而过氧化氢分解制氧中不需要加热，没有新固体产生，气体产生速度快且容易控制、产物为水和氧气，均为绿色化学产品，对人体和环境均无任何副作用，并且二氧化锰与水的分离比较容易，回收程序简单，可以重复利用，该反应充分体现绿色化学的思想。

四、实验现象的鲜明性

在实验过程中，实验现象鲜明、生动、易于观察是鉴别实验成功的重要标志之一。在我进行的四种制氧实验中，氯酸钾制氧的速度较快，如果使用6g氯酸钾进行实验，一般在几分钟内氧气就基本产生完毕，但实验者需要在较短时间内收集氧气，就必须做到全局考虑，统筹安排。实验现象虽然较为鲜明，但实验初学者很难达到干净利落收集气体的实验要求；高锰酸钾制氧速度最慢，通常需要加热较长时间才会有氧气的制取，实验现象不太明显；利用分液漏斗控制过氧化氢实验用量与二氧化锰做催化剂的情况下，进行制氧现象非常明显，只要有过氧化氢滴下，马上就会有氧气产生，在排除空气后，马上收集气体，立刻会看到气球迅速鼓起来；过氧化钠现象类似于过氧化氢的实验现象，但反应液体泡沫较多。

五、实验的安全性

实验室安全第一，四种实验室制氧方法到底有哪些潜在的不安全因素存在呢？首先看氯酸钾制氧法，氯酸钾俗称白药粉，有毒，不能误入眼、口中，研磨氯酸钾晶体时，如果药品中混有少量还原性杂质，就会导致强烈氧化的发生而爆炸。实验时，如果试管底部一旦低于试管口，由于湿存水就会导致试管破裂。实验开始时，如果酒精灯预热不全面或酒精灯加热位置不对，就会引起试管破裂或药品喷发出来。实验完成后，如实验装置的拆卸步骤不正确（先移走酒精灯，后取出导气管），将使水槽内水迅速倒吸，而导致实验装置炸裂。其次，看高锰酸钾制氧法，高锰酸钾是强氧化物，对皮肤易造成损伤，其他潜在的危险与氯酸钾制氧法相差不多。最后，来看看过氧化氢分解及过氧化钠与水反应制取氧法，这两个反应条件都比较温和，反应过程中不需要加热，能量消耗较少，只要控制好过氧化氢的浓度（浓度不宜过高，一般控制在10%～15%为宜，以免浓度过高引起反应过猛而爆炸），并能通过分液漏斗来控制好过氧化氢和水的流速，缓慢逐滴滴入，并且用较大体积的气球（即使气球破裂，也没有实质性的危险发生）来收集气体，就可以避免因瞬间产生大量气体而气压过大的危险。

综上所述，利用过氧化氢进行实验室制取氧气的方法，无论在实验操作的易控性、实验的简单安全性、实验的绿色性、原料的成本等方面，都是其他三者所不能超越的，具有较好的优越性。

参考文献：

高中化学制氧气的方法篇2

一、选择题1.下列关于氧气物理性质的叙述正确的是(D)A.在标准状况下，氧气的密度略小于空气B.液态氧是无色液体C.氧气易溶于水D.通常状况下，氧气是一种无色无味的气体2.氧气是我们身边常见的物质，以下有关氧气的叙述正确的是(A)A.物质与氧发生的反应都是氧化反应B.鱼、虾等能在水中生存，是由于氧气易溶于水C.氧气具有可燃性D.物质在氧气中燃烧的反应一定是化合反应3下列关于氧气的说法中，正确的是(C)A.红磷在空气中燃烧产生大量的白色烟雾，可做烟雾弹B.带火星的木条插入氧气瓶中，木条复燃说明氧气的性质比较活泼，属于可燃物C.硫粉在氧气中燃烧时，发出蓝紫色火焰，闻到刺激性气味D.铁丝在氧气中剧烈燃烧、火星四射、生成黑色固体氧化铁4.(2013，广州)下列关于氧气的说法正确的是(B)A.氧气易溶于水B.大多数金属能与氧气反应C.食物****不需要氧气D.硫在氧气中燃烧生成SO35.实验室中利用过氧化氢、氯酸钾、高锰酸钾都可以制取氧气，其原因是(D)A.都属于氧化物　B.都含有氧气C.都含有氧气分子 D.都含有氧元素6.实验室制取氧气，下列说法错误的是(C)A.装置①可用于高锰酸钾制取氧气B.装置②可用于过氧化氢溶液制取氧气C.装置③可用于收集氧气D.装置④可用于收集氧气7.有关催化剂的说法正确的是(B)A.催化剂只能加快化学反应速率B.化学反应前后催化剂的质量不变C.所有化学反应都需要催化剂D.化学反应前后催化剂的化学性质改变8.氧气是我们学习过的一种重要物质，以下对氧气的认识错误的是(A)A.氧气既能燃烧又能支持燃烧B.氧气用于炼钢是利用了它的化学性质C.硫在氧气中燃烧发出明亮的蓝紫色火焰D.氧气和臭氧(O3)都是氧元素形成的单质9实验室用高锰酸钾制纯净氧气时，下列做法错误的是(C)A.在试管口放一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管B.把试管口略向下倾斜固定在铁架台上C.导管口开始有气泡放出时就立即收集，防止生成的气体跑掉D.用高锰酸钾制取所需氧气停止加热时，先要把导管移出水面，然后再熄灭酒精灯二、实验及探究题10.根据下列装置图，回答有关问题：(1)写出装置图中标号仪器的名称：a__试管__;b__集气瓶__。(2)写出实验室用H2O2制取氧气的化学方程式__2H2O2=====MnO22H2O+O2__，可选用的发生装置是__B__(填字母)。(3)若使用高锰酸钾制取氧气，可选用的发生装置是__A__(填字母)。(4)选用D装置收集氧气的原因是__氧气不易溶于水，不与水反应__。11右图是某同学正在绘制的实验室制取氧气的装置图。请回答下列问题：(1)图中仪器A的名称是__集气瓶__;(2)将实验装置图补充完整;解：酒精加至2/3处，集气瓶中画满水，水槽中水画2/3。(3)写出用该装置制取氧气的化学方程式__2KMnO4=====K2MnO4+MnO2+O2__;(4)写出硫在氧气中燃烧的实验现象__产生蓝紫色火焰，生成有刺激性气味的气体__。12.老师为同学们提供了如下实验装置：(1)写出仪器a、b的名称：a是__酒精灯__，b是__锥形瓶__。(2)组装仪器时，将玻璃管插入胶皮管或带孔橡胶塞前，要先把玻璃管口__用水润湿__ ，然后稍稍用力旋转，将其插入。(3)实验室用高锰酸钾制取氧气，应选用的发生装置是__A__(填字母代号，下同)。若要收集较纯的氧气，可选用的装置是__F__。(4)①实验室也可以选用过氧化氢溶液和二氧化锰在装置B中制取氧气，化学方程式为__2H2O2=====MnO22H2O+O2__。若选用C做发生装置，你认为选用装置C的优点是__通过控制过氧化氢的滴加速率控制反应速率__。②也可以将注射器连接到装置B的导管口处，用来__检查装置的气密性__。13.某同学在实验室用以下装置制备氧气并探究氧气的性质。(1)该同学制备氧气应选用的药品是__KMnO4__(限选：H2O2溶液、MnO2、KMnO4)，生成氧气的化学方程式为__2KMnO4=====K2MnO4+MnO2+O2__。(2)夏天室温很高的时候，检验该装置气密性的合理方法是：将导管口放入水面下，然后__用酒精灯给试管微热__，若导管口有气泡冒出，说明装置不漏气。(3)添加药品，连接仪器，加热试管后导管口有气泡冒出，此时导管口还在集气瓶外面，接下来的操作正确的是__B__(填字母)。A.立刻将导管口移入集气瓶B.等到气泡连续且均匀时，再将导管口移入集气瓶C.立即熄灭酒精灯，将导管口移入集气瓶后再点燃酒精灯(4)该同学用坩埚钳夹取一小块木炭加热到发红后，伸进一瓶氧气中，观察到的现象是__木炭剧烈燃烧，发出白光__。进一步证明木炭与氧气发生了化学反应的方法是__向集气瓶中加入澄清石灰水，振荡，若澄清石灰水变浑浊，则说明发生了化学反应__。14.据下列装置，结合所学化学知识回答下列问题：(1)写出图中标号仪器的名称：①__长颈漏斗__;②__试管__。(2)实验室制取少量二氧化碳时，发生装置选用__C__(填字母，下同)，收集装置选用__E__，只能用此收集方法的原因是__二氧化碳能溶于水且密度比空气大__，如需随时控制反应速率并节约药品，发生装置选用__B__。(3)实验室用高锰酸钾制取氧气时，发生装置应选用__D__(填字母);其反应的化学方程式为__2KMnO4=====K2MnO4+MnO2+O2__，反应的基本类型是__分解反应__，二氧化锰是该反应的__生成物__。(4)如用F装置收集氧气，判断氧气是否收集满的方法是__集气瓶有气泡冒出__;(5)如果改用氯酸钾和二氧化锰制取氧气，反应前后二氧化锰的质量分数__增大__(填“增大”“减小”或“不变”)。(6)在实验室里，可用硫化亚铁固体和稀硫酸的反应来制取硫化氢气体，在通常情况下硫化氢是一种无色、有臭鸡蛋气味的有毒气体，能溶于水且水溶液呈酸性，密度比空气大，实验室制取硫化氢应选用的发生装置是__A(或B或C)__(填字母)，实验结束后剩余的硫化氢气体应该用__氢氧化钠(或碱溶液，合理即可)__溶液来吸收。

高中化学制氧气的方法篇3

【关键词】石灰石-石膏湿法烟气脱硫；氧化空气；火电厂

1、前言

目前，火电厂烟气脱硫使用最广的工艺是：石灰石-石膏湿法烟气脱硫。其中二氧化硫吸收系统是石灰石-石膏湿法烟气脱硫的核心部分，而空气氧化系统则是二氧化硫吸收系统中的重要组成部分。许多学者关注着石灰石-石膏湿法烟气脱硫中氧化过程，致力于解决工程中的结垢问题。但这些研究只停留在微观形式上，不能满足宏观上对具体氧化反应要求。

2、强制氧化

目前，火电厂烟气脱硫使用最广的工艺是：石灰石-石膏湿法烟气脱硫。而石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的主要技术是喷淋塔。随着科技的发展，常规的石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术已经趋于成熟；石灰石-石膏湿法烟气脱硫的化学过程已经得到进一步的提高，虽然目前仍对烟气脱硫的化学过程仍不太了解。但吸收塔的理论已经更新到了液滴表面。

2.1影响氧化的因素

火电厂烟气脱硫使用最广的工艺是：石灰石-石膏湿法烟气脱硫。其中二氧化硫吸收系统是石灰石-石膏湿法烟气脱硫的核心部分，而空气氧化系统则是二氧化硫吸收系统中的重要组成部分。而在空气氧化系统中常用的氧化方式为氧化空气管网、搅拌器加氧化空气喷枪组合式，氧化空气管网又称为固定式空气喷射器。搅拌器加氧化空气喷枪组合式简称为氧化空气喷枪技术。强制氧化、自然氧化、抑制氧化是石灰石-石膏湿法烟气脱硫氧化工艺的三种方法。其中，强制氧化是目前各国最常采用的工艺，由于受吸收塔浆液密度、深度、温度、PH值、氧化率及空气压力、氧化空气设计形式等各方面的影响，使得运行要求和总效果也不尽相同。

2.2自然氧化的影响

自然氧化是原烟气中的氧将脱除的二氧化硫氧化。原烟气中氧气的浓度越高、含量越大，自然氧化的份额越高、概率也越大。强制氧化的空气量越小，代表着自然氧化率越高。

2.3浆液的影响

浆液的密度、深度、温度、粘度都对强制氧化有深刻的影响。

（1）浆液中的溶解固体、杂质等决定了浆液的密度。其中溶解的物质不同，对氧化的作用也不同，可能抑制，也可能催化。而溶液中的杂质则会促进细小气泡的生成，破坏大气泡的产生，这样有利于传质；但如果杂质聚集在气液界面，阻碍大气泡的扩散和流通，就不利于传质。（2）浆液越深，氧化空气气泡上升时间越长，则氧气的溶解量、利用率也随之升高，但氧气风机的电耗也会增加。所以，浆液深度一般为5m-7m。（3）氧化反应的速率、氧气的溶解与扩散都会受到温度的影响。温度升高，氧气的扩散性会增加，但其溶解性会降低。（4）浆液的粘度对气泡的稳定、上升速度、分子扩散有深刻的影响。而由于气泡直径对传质的影响，使可利用的界面表面区域也受到影响。

2.4PH值的影响

PH值的提高，可以促进二氧化硫的吸收，但会降低氧化率。氧化风机自身能量影响着管网型氧化空气的扩散，而非喷射点搅拌器的能量；而喷枪型氧化空气的扩散则恰好相反，它受喷射点搅拌器的能量影响，而非氧化风机自身能量。

2.5氧化风机选型

氧化风机主要用来提供氧化空气，一般根据风量确定风机型号。氧化风机一般按两运一备或一运一备设计。

3、强制氧化空气供给技术研究

氧化空气系统供给有塔内、塔外两种形式。塔内的是氧化空气供给模式，塔外是氧化空气管道和氧化风机。氧化空气供给技术是多种多样的。

3.1吸收塔浆液悬浮技术

浆液悬浮技术包括机械搅拌技术和脉冲悬浮技术两方面。其主要作用是防止浆液沉积在塔底结垢，传播扩散氧化空气，充分氧化亚硫酸钙或重亚硫酸钙。机械搅拌技术可以与空气氧化系统中的氧化方式为氧化空气管网、搅拌器加氧化空气喷枪组合式分别进行配套使用和设计。而脉冲悬浮技术仅可以与氧化空气管网技术配套使用和设计。

3.2氧化空气管网技术

氧化空气管网技术是浆液空气氧化的技术之一，它可以与机械搅拌技术和脉冲悬浮技术分别进行配套使用和设计，也可以单独设置。管网是在吸收塔断面分布等距离开孔的多根管子组成，它们可以往浆液内喷空气。而氧化空气管网的好坏直接关系着传质的效果。氧化空气管网技术的特点：（1）均匀分布氧化空气，形成细小的气泡。（2）较小的氧化空气孔，容易受到堵塞（3）结构复杂，分布在整个吸收塔断面，成本较高（4）氧气利用率较低。

3.3氧化空气喷枪技术

氧化空气喷枪经常与搅拌器配套使用，而氧化空气喷枪适用于液位较低的吸收塔，降低了对浸没深度的依赖。氧化空气喷枪技术的特点：（1）氧化空气喷枪管径较大，关口不易堵塞。（2）氧化空气喷枪结构简单，成本较低。（3）氧气利用率较高。

4、氧化空气对脱硫的影响

氧化空气对脱硫的影响，主要在脱硫效率和石膏品质两方面上体现。如果氧化空气管断裂，就会破坏浆液中的氧化反应，减少氧化空气的利用率。使得亚硫酸钙或亚硫酸氢钙的浓度增大，石膏浓度减小，进而石膏品质下降，具体表现为石膏内含水量和亚硫酸钙或亚硫酸氢钙的含量增大。这是因为亚硫酸钙或亚硫酸氢钙无法氧化大颗粒的石膏晶体，而脱水机脱水时小颗粒的亚硫酸钙或亚硫酸氢钙容易阻塞滤布，使石膏内含水量增加。

5、结论

火电厂烟气脱硫使用最广的工艺是：石灰石-石膏湿法烟气脱硫。而石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的主要技术是喷淋塔。强制氧化、自然氧化、抑制氧化是石灰石-石膏湿法烟气脱硫氧化工艺的三种方法。强制氧化是目前各国最常采用的工艺。由于受吸收塔浆液密度、深度、温度、PH值、氧化率及空气压力、氧化空气设计形式等各方面的影响，使得运行要求和总效果也不尽相同。自然氧化是原烟气中的氧将脱除的二氧化硫氧化。原烟气中氧气的浓度越高、含量越大，自然氧化的份额越高、概率也越大。强制氧化的空气量越小，代表着自然氧化率越高。氧化空气的不均匀分配或氧化空气管断裂会使氧化空气的利用率降低，导致脱硫效率和石膏品质的降低，具体表现为石膏内含水量和亚硫酸钙或亚硫酸氢钙的含量增大。

参考文献

[1]张丽玲.石灰石/石膏湿法烟气脱硫技术概述[J].城市建设理论研究，2012，33（15）：89-91.

[2]束松华.PCS7在火电厂烟气脱硫控制系统中的应用[J].江苏电机工程，2008，2（19）：12-14.

高中化学制氧气的方法篇4

氧是维持人生命最重要的物质。人体内三大营养要素(即糖、蛋白质和脂肪)的代谢全都需要氧的参与。人体若不能获得充足的氧,其心跳、呼吸、血压、体温、思维等生命活动就不能正常地进行。老年人的脏器功能和代谢功能低下,即使没有患心脑血管疾病,其机体也会经常处于缺氧的状态。因此,许多老年病、慢性病的发生和发展均与氧气供应不足、物质代谢障碍、氧自由基产生过多等因素有关。在患者缺氧或将要缺氧的时候,通过使用制氧机供氧来增加其吸入气体中的氧浓度,提高其动脉中的血氧含量,改善其组织细胞供氧状况的疗法,就叫做氧气疗法,简称氧疗。在临床上,医生常会让重症患者通过制氧机吸入氧气,以改善其临床症状,促进其病情的康复。近二十年来,人们逐渐将氧疗用于家庭保健。在国外,家用制氧机已成为宾馆、浴池、美容院、体育馆、军队干休所、老年公寓和社区诊所的必备仪器。氧疗具有疗效确切、使用方便、安全经济等优点,为老年人的保健、治病防病开辟了新的途径。那么,老年人应如何在家中进行氧疗呢?

1应掌握家庭氧疗的适应症。临床实践证实,患有冠心病、脑血栓、脑缺血、脑动脉硬化、糖尿病足坏死、高血压、心肌梗死、肺炎、支气管炎、慢性气管炎、病毒性呼吸道感染、哮喘、肺气肿或肺心病等病症的人在进行家庭氧疗后均可取得很好的治疗效果。其中,家庭氧疗最适合患有冠心病的老年人使用。此类患者若经常在家中进行氧疗(如采取低流量持续吸氧治疗),可有效地缓解心绞痛、憋气、胸闷等症状,而且其中30%的患者其心电图可出现明显好转。身体健康状况较好的老年人若经常出现缺氧的症状,也可进行家庭氧疗,以取得养生保健的效果。老年人在轻度缺氧时,可出现频繁地打哈欠、手脚冰凉、胸闷气短、心慌、喘气急促等症状,在中度缺氧时,可出现皮肤干燥、睡眠不足、多梦易醒、注意力不集中、脸色苍白、胸闷气短、喘粗气等症状。

2应选用适合自己的家用制氧机。目前,国内可购买到的制氧机主要有以下几种;①化学制氧机。化学制氧机可利用化学药剂的化学反应生成氧气,制出的氧气浓度可高达98%。但这种制氧机的使用时间较短,一般仅能连续使用15分钟。这些制氧机主要有氧立得制氧机等。②膜式制氧机。膜式制氧机可利用空气中的氧气和氮气通过机身中富氧膜的速度不同,将氧气分离出来,制出的氧气浓度约为30%。这种制氧机只适合健康人进行保健吸氧之用。这类制氧机主要有海氧之家制氧机等。③分子筛制氧机。分子筛制氧机可将机身中的分子筛作为吸附剂,用变压吸附法将空气中的氧气和氮气分离出来,制出的氧气浓度约为93%。目前,国内的分子筛制氧机种类繁多,质量参差不齐,性能的差别也很大。人们在购买这种制氧机时,应尽量选择大厂家的产品。此外,医用氧气钢瓶也可供家庭氧疗之用。这种钢瓶中所含的氧浓度为99%,主要在医院中使用。

3应选择适合自己的吸氧方式。氧疗的常用吸氧方式主要包括鼻管吸氧法、面罩吸氧法、经气管导管吸氧法、电子脉冲吸氧法、机械通气吸氧法及高压氧吸氧法等。其中,鼻管吸氧法、面罩吸氧法适合人们在家中使用。人们在采取鼻管吸氧法时,吸入的氧浓度仅为30~40%。但这种吸氧方式舒适方便,较适合冠心病患者、肺心病患者及健康的老年人使用。人们在采取面罩吸氧法时,吸入的氧浓度最高可达到80%以上。这种吸氧方式适合心绞痛和哮喘病患者在病情发作时使用。

高中化学制氧气的方法篇5

1.某校兴趣小组同学将课本“测定空气中氧气的含量”实验装置(如甲图)改进为新的实验装置(如乙图)，以下评价不恰当的是

A.甲、乙两装置实验前都要检查装置的气密性

B.乙装置实验中胶塞先向右移动，后向左移动

C.乙装置简洁，减少了甲图装置中导管引起的误差

D.甲装置实验中没夹紧弹簧夹，会使测定结果偏小

2.下列实验，不能成功的是

A.收集一瓶氧气，观察颜色 B.观察颜色来区分高锰酸钾和氯酸钾

C.闻气味来区分白酒和白醋 D.用10毫升量筒量取5.56mL的水

3.下列说法正确的是( )

A.工业上常采用分离液态空气法制氧气，该原理是利用氮气和氧气的密度不同进行分离

B.实验是制取气体的原料必须是纯净物

C.氧气的化学性质比较活泼，属于可燃物

D.空气质量报告中所列的空气质量级别越小，空气质量越好

4.为鉴别空气、氧气、二氧化碳三瓶气体，可选用的方法是

A.将水倒入三瓶气体中 B.将澄清的石灰水倒入三瓶气体中

C.闻三瓶气体的气味 D.将燃着的木条分别伸入三瓶气体中

5.除去下列物质中的少量杂质，所选用的试剂及操作方法均正确的是( )

选项 物质(括号内为杂质) 试剂 操作方法

A HCl( CO2) 适量NaOH溶液 洗气

B NaCl (NaOH) 过量稀盐酸 蒸发结晶

C CO2(CO) 足量O2 点燃

D 稀盐酸(稀硫酸) 适量硝酸钡溶液 过滤

6.下列物质的鉴别方法错误的是( )

待鉴别的物质 鉴别方法

A 腈纶和羊毛纤维 燃烧，闻燃烧产生的气味

B 食盐溶液和盐酸 滴加无色酚酞试液，观察溶液颜色的变化

C 氯化铵和尿素[CO(NH2)2] 与熟石灰混合后一起研磨，闻气味

D CO2和CO 通入澄清石灰水中，观察溶液是否变浑浊

7.现有空气、氧气、二氧化碳的三瓶气体，最简单的区别方法是( )

A.测量三种气体的密度 B.将燃着的木条分别伸入三瓶气体中

C.将气体分别通入澄清石灰水中 D.将气体分别通入水中

8.下列方法一定能够达到实验目的的是

A.除去氧化铜中含有的木炭粉——高温加热

B.除去碳酸钠中含有少量的碳酸氢钠——加入稀硫酸

C.提纯新制二氧化碳气体(含有少量氯化氢气体)——将气体通过氢氧化钠溶液

D.鉴别生石灰中是否含有未分解的石灰石——加入稀盐酸

9.为实现下列实验目的，所选的试剂或方法正确的是()

选项 实验目的 所用试剂或方法

A 区分NH4NO3溶液和K2SO4溶液 加Ba(NO3)2　溶液

B 除去生石灰中含有的杂质石灰石 加水或稀盐酸

C 除去CO2中的CO气体 在氧气中点燃

D 除去氧化铜粉末中的铜粉 加入足量稀盐酸，过滤

A.A B. B C. C D. D

10.下列实验不能达到实验目的是

A.探究水的组成 B.探究化学反应是否遵循质量守恒定律

C.探究分子运动 D.探究二氧化锰能否加快过氧化氢分解二、填空题

11.(12分)现有A、B、C、D四种物质，已知A为暗紫色固体，B为白色固体，C和D都是黑色粉末，将A与B混合或B与C混合，加热时都有无色的气体F产生，加热B和C的混合物与只加热B相比，产生F的速度前者要比后者快很多，且反应前后C的化学性质和质量都不变，只加热A时，除产生气体F外还有物质C产生，D在F中剧烈燃烧，生成一种无色气体E，E能使澄清的石灰水变浑浊。根据以上事实推断A、B、C、D、E、F各是什么物质，并写出有关的文字表达式。

(1)各物质的名称：A ，B ，C ，D ，E ，F 。

(2)写出有关反应的文字表达式并在后面括号内注明基本反应类型：

① ( )

② ( )

③ ( )

12.(7分)一种白色固体A和黑色粉末B在加热条件下生成一种无色气体C。在C中，黄色粉末D剧烈燃烧，生成无色有刺激性气味的气体E。某常见金属F，在C中剧烈燃烧，火星四射，得黑色固体G。

(1)物质A、G的名称分别是 ， ;物质B的作用是 。

(2)实验室完成反应D时，预先在集气瓶里装少量水的目的是 。

(3)写出F在C中燃烧的表达式： ，此反应属于 反应。

13.(8分)利用废旧电池铜帽(含Cu、Zn)制取海绵铜(Cu)，并得到硫酸锌溶液，主要流程如下(反应条件己略去)：

已知：2Cu+2H2SO4+O2 2CuSO4+2H2O

请回答下列问题

(1)过程II中分离操作的名称是 ，在操作过程中使用到的玻璃仪器有烧杯、

和 。

(2)溶液A中的溶质有 (填化学式)。

(3)过程III中有气体产生，反应的化学方程式为_______ 。

(4)A～E中含铜、锌两种元素的物质有 (填字母序号)。 .

14.请分别选择合适的试剂或方法，除去下列物质中少量的杂志(括号内的物质为杂质)，用化学方程式来表示：

(1)NaNO3(Na2CO3)　_________　;

(2)Cu(CuO)　_________　.三、简答题

15.(4分)根据实验要求完成下列各题：

(1)实验室通常用(填写化学方程式)____反应制O2 ;如图所示的实验装置中，可用作O2制气装置的是(选填字母)____。

(2)粗盐中难溶性杂质的去除实验的基本操作步骤依次为： 、

、 ;最后一步操作中需要用到的仪器有(选填字母)：____。

a.玻璃棒 b.试管 c.酒精灯 d.蒸发皿

e.量筒 f.烧杯 g.铁架台

16.氯化钾固体样品中混有少量碳酸钾和硫酸钾两种杂质，为了获得纯净的氯化钾，将样品溶解，按如图所示步骤进行提纯.已知试剂1为氯化钾溶液，B、C为固体难溶物，每步骤加稍过量的试剂.

(1)固体难溶物B含有碳酸钡和　 　;

(2)检验步骤①已除去杂质的方法(操作、现象、结论)是

;

(3)试剂Ⅱ中溶质的化学式：　 ，试剂Ⅲ的名称是　 　;

(4)由E获得氯化钾晶体的分离操作名称是　 　.

17.“孔雀石”的主要成分是碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]，它是一种重要的铜矿石原料。小明欲从孔雀石中提炼出单质铜。

【查阅资料】(1) 碱式碳酸铜加热易分解，其方程式为：Cu2(OH)2CO3加热2CuO+CO2+H20。

(2) 向Cu2(OH)2CO3中加入足量的盐酸，固体完全溶解，有无色气体生成，写出此反应的化学方程式：　 　。

【设计方案】在实验室中以碱式碳酸铜、铁粉、稀盐酸为原料来制取单质铜。请你仿照下图画出方案二制取铜的流程图，要求：步骤最少。

方案一：

方案二：你设计的方案为

【进行实验】方案一中最后一步：在溶液中加入过量的Fe的实验现象为

【反思】铜锈的主要成分也是碱式碳酸铜，从碱式碳酸铜的化学式[Cu2(OH)2CO3]推知，铜生锈可能与空气中的氧气、水、________________________有关。四、推断题

18.如图是中学常见物质的转换关系图，其中A、B常温下都为无色液体，且组成元素相同.A、B、X、Y、E都为氧化物，X、E都为黑色固体，Y可用作干燥剂，F是大理石的主要成分，I为蓝色沉淀，L为不溶于稀硝酸的白色沉淀.请回答：

(1)X在反应①中起　 　作用.

(2)写出反应⑥的化学方程式　 　.

(3)写出L的化学式　 .

(4)写出G在空气中变质发生反应的化学方程式　 　.

19.(14分)某兴趣小组用下图所示流程制取氧气(反应原理： 2KClO3 2KCl+3O2)，并回收提纯氯化钾和二氧化锰。

回答下列问题：

(1)根据化学方程式计算，理论上可制得氧气的质量是多少?(计算结果精确到0.1g)

解：

(2)在回收提纯的过程中需要控制水的用量，原因有 (填标号)。

A.提高实验效率 B.保证固体1全部溶解 C.节约能源

(3)①写出下图中仪器a、b的名称：

A ，b 。

②步骤Ⅱ中的操作m应选择图11中

(填“甲”或“乙”)装置，该操作中玻璃棒

的作用是 。

③步骤Ⅲ中用酸化的硝酸银(AgNO3)溶液检验洗出液中是否含有氯化钾，该检验方法的原理

为 (用化学方程式表示)。

(4)实验结束后，称得回收到的氯化钾的质量比理论值小，

可能的原因有 (写一点)。参考答案

1.D

【解析】

试题分析：A、为了确保实验的成功，甲、乙两装置实验前都要检查装置的气密性，正确，B、乙装置实验中红磷燃烧放热，使装置内的气体受热膨胀，故胶塞先向右移动，正确，C、乙装置简洁，减少了甲图装置中导管引起的误差，正确，D、甲装置实验中若没夹紧弹簧夹，则集气瓶中的气体受热膨胀排出，会使测定结果偏大，错误，故选D

考点：空气中氧气含量的测定

2.D

【解析】

试题分析：A、可以通过观察得出氧气的颜色，正确，B、高锰酸钾是暗紫色，而氯酸钾是白色，故可观察颜色来区分高锰酸钾和氯酸钾，正确，C、白酒有特俗气味，白醋有刺激性气味，故可用闻气味的方法来区分白酒和白醋，D、量筒的精确值是0.1mL，故数据不合理，故选D

考点：物质的性质，量筒的使用

3.D

【解析】

试题分析：A、工业上常采用分离液态空气法制氧气，该原理是利用氮气和氧气的沸点不同进行分离，错误; B、实验是制取气体的原料不一定纯净物，例如制取氧气使用过氧化氢溶液和二氧化锰的混合物，错误; C、氧气的化学性质比较活泼，不具有可燃性，不属于可燃物，错误; D、空气质量报告中所列的空气质量级别越小，空气质量越好，正确;故选D.

考点：氧气的工业制法、氧气的化学性质、空气污染及其危害

4. D

【解析】

试题分析：鉴别空气、氧气、二氧化碳三瓶气体，根据气体的性质知道可选用的方法是将燃着的木条分别伸入三瓶气体中，燃烧更旺的集气瓶中的气体为氧气;变化不大的集气瓶中的气体为空气;熄灭的集气瓶中的气体为二氧化碳，故选择D

考点：气体的鉴别

5.B

【解析】

试题分析：物质除杂的原则是所加试剂与杂质反应的同时不能引进新的杂质，主要物质可以多但不能少;A选项氢氧化钠与主要物质反应;B选项符合除杂的原则;C选项在二氧化碳的环境下一氧化碳不能燃烧;D选项引进新杂质硝酸;故选择B

考点：物质的除杂

6.B

【解析】

试题分析：A选项腈纶和羊毛纤维利用燃烧法闻燃烧产生的气味可以鉴别;B选项中食盐溶液和盐酸溶液都不能使无色酚酞溶液变颜色;C选项氯化铵和尿素可以通过加熟石灰混合研磨的方法鉴别;D选项二氧化碳和一氧化碳，可通入石灰水中，观察是否变浑浊进行鉴别;故选择B

考点：物质的鉴别

7.B

【解析】

试题分析：根据物质的性质可知鉴别空气、氧气、二氧化碳的三瓶气体，最简单的区别方法将燃着的木条分别伸入三瓶气体中，木条熄灭的集气瓶中的气体为二氧化碳、燃烧更旺的集气瓶中的气体为氧气，无明显变化的集气瓶中的气体为空气;故选择B

考点：气体的鉴别

8.D

【解析】

试题分析：A选项不能达到目的，高温加热碳能与氧化铜反应;B选项不能达到目的，硫酸能与碳酸钠反应是主要物质减少;C选项二氧化碳、氯化氢气体均能与氢氧化钠溶液反应，不但能把杂质除去，也会把原物质除去，不符合除杂原则;故选项所采取的方法错误;D选项鉴别生石灰中是否含有未分解的石灰石——加入稀盐酸能达到目的;故选D

考点：物质的鉴别与除杂

9.A

【解析】

试题分析：A、硫酸钾溶液和硝酸钡溶液反应生成硫酸钡沉淀和硝酸钾，所以可用加Ba(NO3)2　溶液的方法区分NH4NO3溶液和K2SO4溶液，故A正确; B、生石灰能和水反应生成氢氧化钙，生石灰也能和盐酸反应生成氯化钙和水，所以不能用加水或稀盐酸的方法除去生石灰中含有的杂质石灰石，故B错误; C、CO2中含有CO气体时不能被点燃，所以不能用在氧气中点燃的方法除去CO2中的CO气体，故C错误; D、盐酸和氧化铜反应生成氯化铜和水，而和铜不反应，故D错误.故选：A.

考点：化学实验方案设计与评价;常见气体的检验与除杂方法;金属的化学性质;盐的化学性质;酸、碱、盐的鉴别

10.B

【解析】

试题分析： A选项电解水探究水的组成能达到目的;B选项有气体生成的反应在敞口容器中探究质量守恒定律 是不能达到目的的;C选项用浓氨水探究分子的运动;时能达到目的的;D选项用对比的方法探究二氧化锰是否加快过氧化氢的分解时能达到目的的;故选B。

考点：实验方案评价

11.(1)高锰酸钾 氯酸钾 二氧化锰 木炭 二氧化碳 氧气

(2)高锰酸钾 锰酸钾+二氧化锰+氧气 (分解反应) 氯酸钾 氯化钾+氧气(分解反应) 木炭+氧气 二氧化碳(化合反应)

【解析】

试题分析：根据题中的叙述所学物质的性质可知，(1)物质A为高锰酸钾、B为氯酸钾、C为二氧化锰、D为木炭、E为二氧化碳、F为氧气;(2)有关反应的文字表达式及反应的类型为：高锰酸钾 锰酸钾+二氧化锰+氧气 (分解反应) 氯酸钾 氯化钾+氧气(分解反应) 木炭+氧气 二氧化碳(化合反应)

考点：物质的推断、文字表达式的书写、反应类型的判断

12.(1) 氯酸钾 ， 四氧化三铁 ; 催化作用 (2) 吸收二氧化硫，防止空气污染 (3)铁+氧气 四氧化三铁 (也可写符号表达式，下同)，化合(或氧化)

【解析】

试题分析：依据“在C中，黄色粉末D剧烈燃烧，生成无色有刺激性气味的气体E”可知C是氧气，D是硫磺，E是二氧化硫;F和氧气的反应现象推得F是铁G是四氧化三铁;所以可根据白色固体A和黑色粉末B在加热条件下生成氧气，可知A是氯酸钾B是二氧化锰;(1)由以上分析可知物质A、G的名称分别是氯酸钾，四氧化三铁; 物质B时氯酸钾分解制取氧气的催化剂，所起的作用是催化作用;(2)二氧化硫是有毒气体，且能与水反应，所以实验室完成反应D时，预先在集气瓶里装少量水的目的是吸收二氧化硫，防止空气污染;(3)铁丝在氧气中燃烧的反应表达式为铁+氧气 四氧化三铁，该反应的反应物是两种生成物是一种，故该反应是化合反应;

考点：物质的鉴别及推断

13.(1)过滤 漏斗 玻璃棒 (2) H2SO4、CuSO4、ZnSO4

(3) Zn + H2SO4 === ZnSO4 + H2 (4)A、C

【解析】

试题分析：(1) 经过过程II得到固体和液体，即将固体和液体分离，所以操作的名称是过滤，在操作过程中使用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒

(2) 溶液A是经过实验I，发生反应：2Cu+2H2SO4+O22CuSO4+2H2O，Zn + H2SO4 =ZnSO4 + H2，再加上过量的硫酸，所以溶液A中的溶质有H2SO4、CuSO4、ZnSO4

(3) 经分析固体C应是铜、锌混合物，所以过程III就是要将锌除去，所以有气体产生，发生的方程式：Zn + H2SO4 === ZnSO4 + H2

(4)根据上面的分析，溶液A中的溶质有：H2SO4、CuSO4、ZnSO4，固体C应是铜、锌混合物，所以选AC

考点：过滤基本操作，金属的化学性质，反应后溶液中溶质的判断

14.(1)Na2CO3+2HNO32NaNO3+H2O+CO2 (2)CuO+H2SO4CuSO4+H2O

【解析】

试题分析：用化学方法给物质的除杂有2个原则：1、加入的物质或采取的方法只能除去杂质，2、在除杂过程中不能引入新的杂质

(1)除去NaNO3中的Na2CO3，应加入稀HNO3，化学方程式为：Na2CO3+2HNO32NaNO3+H2O+CO2(2)除去Cu中的CuO，应加入稀H2SO4，化学方程式为：CuO+H2SO4CuSO4+H2O

考点：物质的除杂

15. (1)2KClO3 2KCl + 3O2 或2H2O2 2H2O+ O2;B或A;(2)溶解、过滤、蒸发结晶;acdg.

【解析】

试题分析：根据所学知识可知(1)实验室通常用2KClO3 2KCl + 3O2 或2H2O2 2H2O+ O2反应制O2 ;如图所示的实验装置中，可用作O2制气装置的是B或A;(2)粗盐中难溶性杂质的去除实验的基本操作步骤依次为：溶解、过滤、蒸发结晶;最后一步操作中需要用到的仪器有a.玻璃棒c.酒精灯 d.蒸发皿、g.铁架台

考点：氧气的制取、粗盐的提出

16. (1)硫酸钡;(2)取少量A溶液滴加氯化钡溶液，如果没有出现白色沉淀生成，说明硫酸钾和碳酸钾已经除去;(3)K2CO3;盐酸;(4)蒸发结晶

【解析】

试题分析：(1)氯化钡溶液和硫酸钾溶液反应生成硫酸钡沉淀和氯化钾，氯化钡溶液和碳酸钾溶液反应生成碳酸钡沉淀和氯化钾，所以可用氯化钡溶液除去硫酸钾和碳酸钾，所以固体难溶物B含有碳酸钡和硫酸钡;(2)氯化钡溶液和硫酸钾溶液反应生成硫酸钡沉淀和氯化钾，氯化钡溶液和碳酸钾溶液反应生成碳酸钡沉淀和氯化钾，所以可取少量A溶液滴加氯化钡溶液，如果没有出现白色沉淀生成，说明硫酸钾和碳酸钾已经除去;(3)氯化钡溶液过量，所以A中含有氯化钾和氯化钡，碳酸钾溶液和氯化钡溶液反应生成碳酸钡沉淀和氯化钾，所以试剂Ⅱ为碳酸钾;盐酸和碳酸钾反应生成氯化钾、水和二氧化碳，所以试剂Ⅲ的名称是盐酸;(4)氯化钾溶于水，所以由E获得氯化钾晶体的分离操作名称是蒸发结晶.

考点：混合物的分离方法;蒸发与蒸馏操作;盐的化学性质.

17. Cu2(OH)2CO3+ 4HCl = 2CuCl2 + CO2+ 3H20

产生气泡，析出红色固体，溶液逐渐变浅绿色 CO2

【解析】

试题分析：(2) 向Cu2(OH)2CO3中加入足量的盐酸，固体完全溶解，有无色气体生成，反应的化学方程式：Cu2(OH)2CO3+ 4HCl = 2CuCl2 + CO2+ 3H20，根据反应的情况可设计为

【进行实验】方案一中最后一步：在溶液中加入过量的Fe，铁与剩余的盐酸反应也能置换出金属铜，故实验现象为产生气泡，析出红色固体，溶液逐渐变浅绿色;根据质量守恒定律可知【反思】铜锈的主要成分也是碱式碳酸铜，从碱式碳酸铜的化学式[Cu2(OH)2CO3]推知，铜生锈可能与空气中的氧气、水、二氧化碳有关

考点：实验方案设计、质量守恒定律

18.(1)催化;(2)CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2+Na2SO4;(3)BaSO4;(4)2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O.

【解析】

试题分析：(1)F是大理石的主要成分，所以F是碳酸钙，A、B常温下都为无色液体，且组成元素相同，A和X反应会生成B、C，A、B、X、Y、E都为氧化物，X、E都为黑色固体，所以A是过氧化氢，X是二氧化锰，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，所以B是水，C是氧气，Y可用作干燥剂，水与Y生成的D和碳酸钠反应会生成碳酸钙，所以Y是氧化钙，水和氧化钙反应生成氢氧化钙，所以D是氢氧化钙，氢氧化钙和碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，所以G是氢氧化钠，氢氧化钠和H会生成蓝色沉淀I，所以I是氢氧化铜沉淀，H中含有铜离子，E和硫酸反应会生成H，所以H是硫酸铜，氧气和Z反应会生成E，所以Z是铜，E是氧化铜，氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，所以J是硫酸钠，通过验证，推出的各种物质均满足题意，推导合理，所以X是二氧化锰，催化过氧化氢的分解，X在反应①中起催化作用;(2)反应⑥是硫酸铜和氢氧化钠反应生成蓝色的氢氧化铜沉淀和硫酸钠，化学方程式为：CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2+Na2SO4;(3)通过推导可知，J是硫酸钠，K和硫酸钠反应会生成不溶于稀硝酸的白色沉淀L，所以L是硫酸钡沉淀，化学式为：BaSO4;(4)通过推导可知，G是氢氧化钠，氢氧化钠和空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠和水而发生变质，化学方程式为：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O.

考点：物质的鉴别、推断;化学式的书写及意义;书写化学方程式、文字表达式、电离方程式.

19. (1)5.9g(2)AC(3)①a铁架台b酒精灯②甲 引流

③KCl+AgNO3==AgCl+KNO3(4)蒸发过程中，氯化钾固体飞溅(合理均可)

【解析】

试题分析： (1)根据题意可知：题目中的反应的化学方程式为2KClO3MnO2 2KCl+3O2。已知量为氯酸钾的质量为15.0g;未知量为可制得氧气的质量。所以解题思路为：利用氯酸钾和氧气在化学反应中的质量关系进行求解。

解题过程： 解题步骤：

解：设理论上可制得氧气的质量为x ①设未知量

2KClO3MnO2 2KCl+3O2 ②写出反应的化学方程式

245 96 ③标出化学方程式所表示的相关物质的质量关系

15.0g x 标出题目中的已知量和未知量

245：96 =15.0g：x ④列比例式

x=5.9 g 求解未知量

答：理论上可制得氧气的质量为5.9 g。 ⑤写出答案

(2)在操作过程中，固体1的成分为氯化钾和二氧化锰的混合物。二氧化锰不溶解于水，所以加入水只能使氯化钾溶解而不能使二氧化锰溶解。因此B项错误。控制水的用量是为了减少因过滤和烘干、蒸发过程中由于水太多而影响实验的效率和浪费能源。所以应选AC。

(3)①图示中的仪器a为铁架台;b为酒精灯。

②操作m将原混合物分离为固体和液体，所以应为过滤。应选甲操作。在过滤操作中，玻璃棒的作用是引流。

③如有氯化钾存在，则会和加入的硝酸银反应生成氯化银沉淀和硝酸钾，可观察到有白色沉淀出现。反应的化学方程式为KCl+AgNO3==AgCl+KNO3。如无氯化钾存在，则反应不发生，不会观察到有白色沉淀出现。

高中化学制氧气的方法篇6

关键词：碳纤维；碳纤维导电混凝土；表面处理

1 引言

碳纤维在混凝土中的分散状态是碳纤维混凝土制备和应用过程中的关键问题，对其导电性能、电一力和力一电等效应具有重要的影响。国内外学者对碳纤维的分散开展了大量研究工作，美国纽约州立大学布法罗分校的D.D.L.Chung最早采用甲基纤维素（MC）作为分散剂对纤维分散进行改善。此外，她还提出对碳纤维进行表面改性的两种方法：一种是将碳纤维浸泡在强氧化剂溶液中或在臭氧中处理[1]，在其表面形成具有亲水性的含氧官能团；另一种方法是将碳纤维浸泡在硅烷偶联剂溶液中，在纤维表面形成硅烷涂层而提高亲水性。孙辉、孙明清等发现在水泥浆体中掺加羧甲基纤维素钠（CMC）和硅灰能显著改善碳纤维的分散性。王闯等[2]使用甲基纤维素（MC）、羧甲基纤维素钠（CMC）、羟乙基纤维素（HEC）3种常用分散剂后发现分散剂对短碳纤维的分散效果为HEC>CMC>MC。

2 常用表面处理方法

2.1 阳极氧化法

阳极氧化法，又称为电化学氧化表面处理，是以碳纤维作为电解池的阳极，石墨作为阴极，在电解水的过程中利用阳极生产的“氧”，氧化碳纤维表面的碳及其含氧官能团，将其先氧化成羟基，之后逐步氧化成酮基、羧基和二氧化碳的过程。

阳极氧化法对碳纤维的处理效果不仅与电解质的种类密切相关，并且增加电流密度与延长氧化时间是等效的。该表面处理方法可以通过改变反应温度、电解质浓度、处理时间和电流密度等条件进行控制。

通过此方法处理后，使碳纤维表面引入各种功能基团而改善纤维的浸润和黏接等特性，显著增加碳纤维增强复合材料的力学性能。庄毅等[3]采用碳酸氢铵为电解质，对PAN基碳纤维进行阳极氧化处理后，测试发现复合材料的层间剪切断裂转变为张力断裂，使其ILSS提高了49%。

阳极氧化法的特点是氧化反应缓和，易于控制，处理效果显著，可对氧化程度进行精确

控制，目前已得到广泛应用，是目前最具有实用价值的方法之一。 但是处理后残留电解质的洗净和干燥十分繁琐，需要连续的电化学处理设备，对处理后的碳纤维进行充分的水洗、烘干，会增加处理成本。

2.2 液相氧化法

液相氧化法是采用液相介质对碳纤维表面进行氧化的方法。常用的液相介质有浓硝酸、混合酸和强氧化剂等，其中硝酸是液相氧化中研究较多的。杜慧玲等[4]用65%的浓硝酸在煮沸8h情况下，处理PAN基碳纤维，制得的C/PAL复合材料的弯曲强度提高12.9%，横向剪切强度提高63.4%，平面剪切强度提高15.6%，并通过X-射线电子能谱分析，发现复合材料界面黏结性能得到改善的根本原因是在界面区域发生了酯化反应。

液相氧化法相对较为温和，一般不使纤维产生过多的起坑和裂解。但是其处理时间较长，与碳纤维生产线匹配难，多用于间歇表面处理。

2.3 气相氧化法

气相氧化法是将碳纤维暴露在氧化性气体（如空气、氧气和臭氧等）中，在一定温度和催化剂等特殊条件下使其表面氧化成如羟基和羧基等一些活性基团。氧化处理后，碳纤维表面积增大，官能团增多，可以提高复合材料界面的黏接强度和材料的力学性能。

冀克俭等[5]采用臭氧氧化法对碳纤维进行了表面处理，发现碳纤维表面羟基或醚基官能团的含量提高，其与环氧树脂制成复合材料后的ILSS提高35%。王玉果等[6]对碳纤维在400℃空气氧化处理1 h和450℃处理1 h后制成三维编织碳纤维/环氧复合材料，研究发现其力学性能（冲击强度除外）随处理温度的升高而增加。近年来，利用惰性气体氧化法进行表面处理，也得到了研究人员的关注。

此方法的优点是可以方便在线配套使用。但是氧化的均匀性有待商榷，氧化条件稍有改变就会造成氧化过度，从而对碳纤维的强度造成极大的损伤。

2.4 等离子体氧化法

等离子体是具有足够数量，而且电荷数近似相等的正负带电粒子的物质聚集态。用等离子体氧化法对纤维表面进行改性处理，通常指利用非聚合性气体（可以是活性气体，也可是惰性气体）对材料表面进行物理和化学作用的过程。

等离子体表面处理时，电场中产生的大量等离子体及其高能的自由电子撞击碳纤维表面晶角、晶边等缺陷处，促使纤维表层产生活性基团，在空气中氧化后生产羰基、羧基等基团。

华东理工大学贾玲等[7]将碳纤维预浸芳基乙炔进行空气等离子处理，使芳基乙炔接枝在碳纤维上，结果表明：经过等离子处理后的碳纤维/芳基乙炔复合材料的ILSS最大可提高12.4MPa，而碳布接枝了丙烯酸单体以后，ILSS最大提高到51.27MPa。

此表面处理方法可在低温下进行，避免高温对纤维的损伤；处理时间短，经改性的表面厚度薄，可做到使材料表面性质发生较大的变化，而本体的性质基本保持不变。且经等离子体处理的纤维干燥、干净，免去了后续处理工艺。但是等离子体的生产需要一定的真空环境，设备复杂，因此，给连续、稳定和长时间处理带来一定的困难。

2.5 表面涂层改性法

将某种聚合物涂覆在碳纤维表面，改变复合材料界面层的结构与性能，使界面极性等相适应以提高界面黏结强度，并提供一个可塑界面层，以消除界面内应力。用热塑性PPQ作为涂覆剂，涂层处理碳纤维表面增强环氧树脂，使CFRP的层间剪切强度由64.4MPa提高到78.9MPa。

2.6 气液双效氧化法

气液双效氧化法是指先用液相涂层，后用气相氧化，使碳纤维的自身抗拉强度及其复合材料的层间剪切强度均得到提高。贺福等[8]用此方法对碳纤维表面进行了处理，羰基的质量分数由13.6%提高到16.0%，层间剪切强度由70.0MPa提高到96.6MPa，拉伸强度的提高幅度为6%～19%。

该方法兼具液相补强和气相氧化的作用，是新一代的碳纤维表面处理方法。但存在于气相氧化法相同的缺点，即反应激烈，反应条件难以控制。

3 结语

碳纤维的各种表面处理方法各有特点，有一部分方法还只停留在实验室阶段，如气相沉积法和等离子法等。但是复合表面处理法可适当调和几种表面处理方法的优缺点，必将成为今后碳纤维表面处理的主要研究方向。随着社会的发展，未来对碳纤维导电混凝土的需求必然增加，同时对混凝土的整体性能提出更高的要求。通过改善增强纤维的表面性能，提高纤维在水泥基体内的分散程度，以降低混凝土的导电性能，必然会得到更高的重视。

参考文献

[1]Fu X L，Lu w M，Chung D D L.[J].Cement and ConcreteResearch，1996，26（10）：1485―1488.

[2]王闯，李克智，李贺军.[J].精细化工，2007，1：1-4.

[3]庄毅，梁节英，刘杰.PAN基碳纤维阳极电解氧化表面处理的研究[J].合成纤维工业，2003，26（3）：5-8.

[4]杜慧玲，齐锦刚，庞洪涛，等.表面处理对碳纤维增强聚乳酸材料界面性能的影响[J].材料保护，2003，36（2）：16 - 18.

高中化学制氧气的方法篇7

关键词：近地臭氧污染；监测方法；氧化还原反应；I2的性质

文章编号：1005－6629(2007)05－0039－04中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1课题的背景[1,2]

臭氧(O3)是天然大气的重要微量组分，大部分集中在离地面10-30公里的平流层中，在最靠近地面的对流层中的氧仅占约10%左右。平流层中氧的存在对于地球生命物质至关重要，因为它阻挡了高能量的紫外辐射到达地面，已成为地球生命系统的保护层。但当氧过多地聚集在地面附近时，臭氧更像是一剂猛烈的毒药。臭氧的强氧化性对人体健康有危害作用，过多吸入会引起严重的肺部疾病。一般认为臭氧吸入体内后，能造成细胞损伤，引起上呼吸道的炎症病变。由于氧能引起上呼吸道炎症，损伤终末细支气管上皮纤毛，从而削弱了上呼吸道的防御功能，因此长期接触一定浓度的臭氧还易于引发上呼吸道感染。臭氧浓度在2ppm时，短时间接触即可出现呼吸道刺激症状、咳嗽、头疼。近地臭氧污染受到欧美发达国家的高度重视，但过去我国对近地臭氧污染的认识不够。本课题研究的内容为自制工具测量近地臭氧污染。

2课题的意义

2.1 重要性

目前我国计入空气污染指数的项目暂定为二氧化硫、氮氧化物和总悬浮颗粒物。说明过去我国对近地臭氧污染的认识不够。[3]

志愿者研究表明接触0.09ppm臭氧2小时后，肺活量、用力肺活量和第一秒用力肺活量显著下降；浓度达0.15ppm时，80%以上的人感到眼和鼻粘膜刺激，100%出现头疼和胸部不适。臭氧浓度在2ppm时，短时间接触即可出现呼吸道刺激症状、咳嗽、头疼。[4]

北京市副市长吉林日前表示，为确保2008年奥运会期间空气质量达到要求，北京将制定出台《奥运空气质量保障方案》，可吸入颗粒物和近地臭氧污染成大气污染控制重点。[5]

2.2 知识实践性

高一学习了氧化还原反应的相关知识，可利用臭氧的强氧化性设计实验检测之。

培养学生的科学意识、科学方法、环保意识。

2.3 实用性和创新性

可以用测量的结果为依据提出倡议保护环境。

目前近地臭氧污染在中学作为研究性学习的课题几乎未见研究成果报道。

3研究过程

3.1 初步方案设想

流程图

运用的研究方法：文献调查法、实验研究法。

3.2查阅文献

3.2.1臭氧的基本性质

数据表明O3的氧化还原电位很高，即氧化性很强。可以利用来测量O3浓度。

3.2.2 已有的近地臭氧测量方法[7]

碘量法是最常用的臭氧测定方法，我国和许多国家均把此法作为测定气体臭氧的标准方法，我国建设部的《臭氧发生器臭氧浓度、产量、电耗的测量》标准CJ/T3028.2-94中即规定使用碘量法。其原理为强氧化剂臭氧(O3)与碘化钾(KI)水溶液反应生成游离碘(I2)，臭氧还原为氧气。

物理方法分析臭氧在国际上最流行的是紫外线吸收法。它是利用臭氧对254nm波长的紫外线特征吸收的特性，依据比尔―郎伯(Beer-Lambert)定律制造出的分析仪器，只要选择合适长度的吸收池，就可以检测0.002mg/m3―5%(vol)浓度的臭氧。其线形在4―5个数量级内都很好。该法已被我国作为环境空气中测定臭氧的标准方法(GB1/T1154348)。

靛蓝二磺酸钠(简称IDS)分光光度法原理是含臭氧的气体在有多孔玻板的吸收管中通过蓝色的IDS溶液，生成的溶液用分光光度计在610nm处测量，通过计算得出臭氧浓度。这种方法操作比较复杂，用于检测环境中臭氧浓度或作为基准用来标定物理方法仪器(低浓度)。IDS法也被定为国家标准用来测定环境中的臭氧浓度(GB/T15437)。

化学发光法是利用过量的乙烯(或一氧化氮)与臭氧发生化学发光，用光电倍增管接受发光光强来计算出臭氧的浓度。此法在上世纪七、八十年代很盛行，曾经被美国ERP列为环境检测标准方法之一。现已被紫外法所取代。

德国、日本和我国都生产臭氧检测管，浓度范围分为高(1000ppm)、中(10ppm)、低(3ppm)三类，用于检测空气臭氧浓度，适于现场应用，使用简便，但精度低(为±15%)。

3.3 实验过程

3.3.1 自制测量装置――臭氧试纸

原理：强氧化剂臭氧(O3)与碘化钾(KI)反应生成游离磺(I2)。

O3+2KI+H2OO2＋I2＋2KOHI2遇淀粉变蓝

依据：氧化还原反应的知识，I2的化学性质，定捷伦科技资助“清洁空气的挑战”教程提供的试纸比色卡。

制作方法：100ml蒸馏水煮沸，加5g淀粉加热搅拌至液体透明。停止加热，向混合物中加1g KI，搅拌一段时间。将滤纸放入混合液中，彻底浸润后，拿出微波炉加热40s烘干。用保鲜膜包好封存起来(注意隔绝空气)。

操作方法：使用时将试纸拿出，暴露在空气中1h(除特殊指明外，一般避光测试)，而后将试纸与比色卡做对比。

实验效果：基本符合要求。

优点：操作方便、携带方便、尤其适合室外随时测量。

缺点：定量效果不太理想。

3.3.2 测量结果与讨论

3.3.2.1 臭氧浓度的日变化

测量时间：2006年10月25、26、29日

测量地点：北京二中化学办公室内

测量手段：自制臭氧试纸

测量结果：

结果说明：10月25日～10月29日气温相差不大。10月25日：阴气温3℃～17℃，早晚温差大。由于早晚温差大，中午的臭氧浓度相对较大。10月26日办公室开了空调气温约为23℃。由于开了空调26日室内臭氧浓度比25日大得多。说明温度对臭氧浓度有正影响。

测量时间：2006年10月29日

测量地点：朝阳门南北小街交接处天桥

测量手段：自制臭氧试纸

测量结果：

结果说明：表2、3的结果表明，10月29日办公室内和交通枢纽的臭氧浓度相差较大，初步认为是由于交通枢纽汽车尾气引起臭氧浓度增大。

3.3.2.2 臭氧浓度与光照的关系

测量时间：2006年10月26日11:00～12:00

测量地点：北京二中化学办公室内、外

测量手段：自制臭氧试纸

测量结果：

结果说明：光照对臭氧浓度有正影响。

3.3.2.3臭氧浓度月变化

测量时间：2006年10月每日11:00～12:00

测量地点：北京二中化学办公室内

测量手段：自制臭氧试纸

测量结果：臭氧浓度10月变化图(图1)

结果说明：10月份前期近地臭氧污染比后期严重。可能原因是天气转凉，气温降低使得光化学作用逐渐转弱。

3.3.4结论

臭氧试纸能够粗略地检测大气臭氧浓度。

近地臭氧浓度受温度、光照和汽车尾气的影响。温度升高，臭氧浓度加大。

光照也会加大臭氧浓度。交通枢纽汽车流量大，臭氧浓度较大。臭氧日最高浓度一般出现在下午1点。

3.3.5倡议

臭氧是经过光化学反应生成的新的污染物(又称二次污染物)，其危害比一次污染物更为严重。我们的测量结果表明汽车排放的氮氧化物、碳氢化合物严重影响近地臭氧污染的发生。而且温度和光照对近地臭氧污染有正影响。科研工作者发现，汽车尾气排放物产生的光化学反应造成了近地臭氧水平过高。高温和光照天气会加快这种光化学反应，增大了有害气体的浓度，致使呼吸道疾病人数明显增多。随着经济的发展我国机动车数据持续增加，使得臭氧污染成为一个不可忽视的污染源。我们倡议：

学习国外，在空气质量日报中增加对臭氧的监控。

控制机动车尾气排放，减少对空气的污染。推广使用清洁能源的汽车：电动汽车、氢能源汽车等。

在臭氧含量超标时，号召大家减少户外活动。对在臭氧超标时必须户外工作的高危人群如交警等，建议使用一些抗氧化物质。

4后续工作

前期工作已经建立了粗略测量臭氧的方法，并测量了10月份北京二中的近地臭氧污染。但是测量数据均为北京二中附近的臭氧污染不具备代表性。所以，我们小组下一步的工作计划为：

针对臭氧试纸定量效果差的缺点，设计基于传感器的测量方法，增强定量效果。

监测北京市各区近地臭氧污染的情况。

查文献了解影响臭氧含量的因素(机动车尾气，挥发性有机物等)。实地调查北京市这些影响因素的存在情况。

结合调查报告和研究报告，针对北京市的近地臭氧污染现状提出倡议。

5致谢

感谢安捷伦科技赞助“清洁空气的挑战”教程提供的臭氧比色卡。

感谢北京市对北京二中环境监测实验室的资助。

参考文献：

[1]臭氧也会污染空气[OL].下载时间：2006-09-25.

[3]臭氧介绍[OL].下载时间：2006-09-25.

高中化学制氧气的方法篇8

一、实验探究教学活动,有助于把握教材,突出重点,突破难点。

以氧气的实验室制法中药品和条件的探究为例说明之。

以分组实验展开实验室用什么方法获得氧气的教学,大胆地对教材中的三个演示实验进行改进。用带火星的木条分别直接接触石棉网上的A氯酸钾、B氯酸钾和二氧化锰、C二氧化锰三种固体药品

A中; 木条直接接触氯酸钾,木条火星闪动,但不复燃,证明产生了较少的氧气。

B中; 木条接触掺有二氧化锰的氯酸钾,木条复燃,证明产生了较多的氧气。

C中; 木条接触二氧化锰,火星不变化,证明不产生氧气。

通过现象,同学们很快得出结论,若氯酸钾和二氧化锰混和加热,只有氯酸钾会放出氧气,而二氧化锰不会放出氧气。证明了氯酸钾是制取氧气的反应物,二氧化锰只是改变了氯酸钾放氧气的速度,是个条件。然后再对催化剂这个概念加以阐述。原教材中的实验,操作繁琐,药品消耗大,耗时长,不适宜学生分组。实验改进后,仪器简单,操作简便,现象明显。通过分组实验后,同学们轻轻松松地就掌握了实验室制氧气的化学反应原理这一重点内容的学习,而且把催化剂这个难点易化了。

二、实验探究活动,最重要的是体现了教师的主导性和学生的主体性相结合的原则。

学习有两种方式:接受式学习和体验式学习。传统教学重视知识的灌输,抽走了最生动的学生情感体验,使教学变成了干瘪的知识传授。而实验探究学习是体验式学习方式中的一种。实验探究式学习是通过自己的亲身实验活动,积极探究出知识的发生过程,从问题的解决中习得知识,培养能力,获得情感体验。更重要的是在过程中教会学生如何学会学习,如何学会解决问题。

1、氢气的实验室制法的反应原理的探究。

【教师投影】指出早在19世纪科学家就发现了某些金属与某些酸反应就能产生氢气。接着,老师提出探究问题:“那么哪种金属与哪种酸反应比较适合于实验室制取氢气呢?”

【活动与探究】实验内容,铜、镁与稀硫酸,锌、铁与稀盐酸反应,然后学生动手实验,观察现象,同时填好实验报告。通过现象,同学们可能会得出错误的结论,认为反应越快越好,而不会从成本上,可操作性方面考虑。这时老师应及时反馈学生探索成果,并给予评价,引导学生得出正确的结论: 即实验室是用锌粒和稀硫酸反应来制取氢气的。

2、二氧化碳的实验室制法的反应原理的探究

首先:老师提出问题,请同学们思考,我们学过的哪些反应可以生成二氧化碳呢?同学们思考归纳以下的反应:A 碱式碳酸铜受热分解 B 碳与氧气燃烧生成二氧花碳 C 碳与氧化铜受热生成铜与二氧化碳 D 一氧化碳与氧气燃烧生成二氧化碳 E一氧化碳与氧化铜受热生成铜与二氧化碳 F 碳酸钙高温煅烧生成氧化钙和二氧化碳 G 碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙和水和二氧化碳 H 碳与氧化铁高温生成铁与二氧化碳 I 碳酸钠与稀盐酸反应生成氯化钠、水与二氧化碳。请同学们思考上述9个反应中,哪个反应适合在实验室制备二氧化碳呢?同学们经过思考后,大胆地提出假设:A B C 三种方法比较适合实验室制二氧化碳。

【验证猜想】分组实验,提供给学生碳酸钠粉末,碳酸钙粉末,碳酸钙块状固体,稀盐酸和稀硫酸溶液,进行制取二氧化碳的实验。同学们经过分组实验、观察、记录实验现象,从反应速度上分析、比较得出结论,只有碳酸钙块状固体与稀盐酸反应是最适合实验室制二氧化碳的。整个过程中总结复习旧知识,提出新的假设猜想到猜想假设的验证都是学生的活动。学生在掌握知识的基础上把握科学的思维方式是突出学生在你课堂上的主动行为,最大范围地体现了学生的主体性,在实施这堂课中教师只是适当调控、点拨和引导,这样更好地达到了教学效果。

三、实验探究活动在民主合作的氛围中,更有利于培养创新精神和实践能力。

又如在初中“一氧化碳”的教学中,先复习“碳”与“二氧化碳”的性质,从得失氧的观点分析碳只能获得氧,即可燃性、还原性;二氧化碳只能失去氧,有氧化性。接着提出“介于两者之间的一氧化碳,应具有怎样的化学性质呢?”学生自然就会提出“一氧化碳可能具有A 得氧——还原性、可燃性,B 失氧 ——氧化性”的猜想。那么如何用科学的方法来验证“一氧化碳的化学性质呢?”同学们分组讨论,总体方案定在空气中点燃还原氧化铜。但在细节上有许多争议,问题大多集中在:一氧化碳是否需验纯,一氧化碳还原氧化铜的装置与实验步骤与氢气还原氧化铜有何区别?一氧化碳有毒,为了防止污染空气,如何处理还原氧化铜后的尾气?大家各抒己见,有的同学认为教材中的装置可优化,把处理尾气的导管弯到加热氧化铜的酒精灯上,两盏酒精灯就合二为一了。这种想法马很快就遭到其他同学的反对,如果这样加热前要通一氧化碳,停止加热后又要通一氧化碳,那么开始和结束的一氧化碳就无法处理。这时又有人想出解决的办法,酒精灯先在外面点燃尾气一会儿,再放到氧化铜下加热,结束时放酒精灯在外面点燃尾气。这样处理就创造性的把验证一氧化碳的化学性质的实验装置和步骤改进了。在同学们掌握知识和技能的基础上培养了学生的创新精神。

总之,实验探究活动在以学生为主体的学习活动中进行的,有利于教师恰当地处理教材,也有利于培养同学们的民主合作意识和创新精神,有利于培养同学们的实践能力,符合素质教育的要求。

参考文献:

[1] 黄娟. 调整课堂结构 提高课堂效率[J].《试题与研究新课程论坛》 2011年2期 .

高中化学制氧气的方法篇9

邻硝基苯甲酸是一种重要的中间体，广泛用于医药、染料和有机合成。目前，全球对邻硝基苯甲酸的年需求量呈逐年上升的趋势。因此，研究高效绿色快速合成邻硝基苯甲酸的方法是十分必要的。

制备邻硝基苯甲酸的原料主要是邻硝基甲苯，以邻硝基甲苯为原料制取邻硝基苯甲酸的方法很多，主要分为化学计量法、空（氧）气液相氧化法、还有近些年新发展起来的微波加热法，现分别概述如下。

1、 化学计量法

化学计量法中，由邻硝基甲苯氧化制取邻硝基苯甲酸的方法也有很多，不过真正适用于工业化生产的方法很少。下面对该法进行简单介绍。

1.1高锰酸钾氧化法

高锰酸钾氧化法是最早用于化学计量氧化邻硝基甲苯制取邻硝基苯甲酸的方法，其反应的方程式如下：

图1-1 高锰酸钾催化氧化邻硝基甲苯制取邻硝基苯甲酸

高锰酸钾法的优点是产物收率高，反应条件相对温和，反应所需时间短。缺点是成本高、产生三废多，基于以上缺点，现也仅用于邻硝基苯甲酸试剂的生产。

1.2 重铬酸钠氧化法

由于重铬酸钠化学性质与高锰酸钾相似，但是高锰酸钾价格便宜，很早就有人用氧化邻硝基甲苯制取邻硝基苯甲酸。其反应式如下：

图1-2 重铬酸钠催化氧化邻硝基甲苯制取邻硝基苯甲酸

金属铬属于重金属，在生产中势必造成严重的环境污染。目前，都提倡绿色环保节能的方法，所以该法已被淘汰。

1.3 硝酸氧化法

自从五十年代以后，国外许多学者都已开始研究用硝酸作为氧化剂，氧化邻硝基甲苯制取邻硝基苯甲酸的方法。其反应式如下：

图1-3 硝酸催化氧化邻硝基甲苯制取邻硝基苯甲酸

硝酸具有强氧化性和腐蚀性的强酸。所以，尽管用硝酸氧化邻硝基甲苯制取邻硝基苯甲酸取得了较高的收率，成本也很低，但设备腐蚀十分严重，而且硝基产物也严重污染环境。所以目前使用的也很少。

1.4电解氧化法

Sagae等[1]采用电化学法在电极上形成过氧离子氧化邻硝基甲苯制取邻硝基苯甲酸，其中邻硝基苯甲酸的收率为45.0 %。反应在DMF中进行，邻硝基甲苯的回收率为25.0 %。该法虽无明显的工业三废问题，但是耗电量太大，邻硝基苯甲酸的收率不高，目前也尚难工业化。

2.空（氧）气液相氧化法

2.1氧气/空气液相氧化法

氧气氧化法分为两种，分别是酸法和碱法。

酸法是指在酸性条件下进行的反应。另一类是以非酸类有机物为溶剂，在强碱（NaOH或KOH）存在下，以各种有机金属络合物或冠醚、季胺盐等为催化剂，在温和的条件下用氧气或空气氧化邻硝基甲苯制取邻硝基苯甲酸的方法[2-3]。

下面就氧气氧化法的研究进展进行详细的介绍。

2.2 Amoco氧化法

在空气液相氧化邻硝基甲苯制取邻硝基苯甲酸的研究中，Amoco法用于空气液相氧化邻硝基甲苯制取邻硝基苯甲酸的研究很多。该法以低级的脂肪酸为溶剂，过渡金属化合物和溴化物为催化剂进行氧化反应。所用的氧化剂包括空气或空气与臭氧的混合物。

Amoco法的最大缺点是在高温下反应时，溶剂乙酸或丙酸严重腐蚀设备，因而限制了此法的工业生产。

2.3碱性介质（氧）气液相氧化法

为了解决酸性介质对设备腐蚀的问题，最近，杨帆等[4]开发出了一种在非酸性溶剂中采用 Co（C18H35O2）O2 / NH4Br（催化体系A）或Co（OAc）2 / NaBr（催化体系B）为催化剂，AIBN为自由基引发剂，合成硝基苯甲酸的方法。其反应方程式如下：

图1-4 Co（C18H35O2）O2 / NH4Br催化氧化邻硝基甲苯制取邻硝基苯甲酸

1-1邻硝基苯甲酸各种合成方法的对比[5，6]

制备方法 成本 产率 设备腐蚀 环境污染

高锰酸钾法 高 高 严重 严重

重铬酸钠法 高 较高 严重 最严重

次氯酸钠法 很高 高 较严重 严重

硝酸氧化法 较高 高 最严重 较严重

Amoco法 低 高 最严重 轻

NHPI法 低 高 较严重 较严重

空气液相氧化法 低 低 较轻 较轻

仿生催化氧化法 低 高 轻 最轻

上表1-1可以看出，目前工业上应用较为成熟的邻硝基苯甲酸合成方法主要有邻硝基甲苯化学计量法和空气（氧气）液相氧化法，化学计量法使用的氧化剂不仅对环境造成巨大污染而且设备腐蚀严重同时存在潜在的危险隐患，基本被淘汰。空气（氧气）液相氧化法较化学计量氧化法对环境的污染程度减小同时，对设备的腐蚀也减轻了，但还存在着反应溶剂不够绿色、能耗较高等缺点。

3.微波加热法

传统的化学合成是通过外部热源的热传导来实现的，热量被施加时，为了传导到溶剂和反应物，必须要经过容器壁，这种方式非常缓慢并且效率很低地传递着能量给系统。所以这种方式耗时长，造成资源浪费。

与传统的传导加热方式相反，微波是对物质内部直接加热。加热效率很高。微波不仅可以改变化学反应的速率，还可以改变化学反应的途径。与传统的加热方式相比，利用微波辐射进行有机反应主要有以下三个特点：

①显著加快反应速度；②提高反应转化率；③微波辐射下不引起反应产物的改变。

近年来，在化学反应过程中引入微波加热技术，不仅可以有效提高反应转化率及选择性，而且具有节能、环保等诸多优点，当微波加热用于某些化学反应时，反应速度比采用传统加热方式快得多，具有十分广阔的发展前景。

3.1、使用高锰酸钾作为催化剂

王龙彪[7]等人使用高锰酸钾作为催化剂，在相转移催化剂四丁基溴化铵和碳酸钠存在下750 W，10 min合成苯甲酸。反应方程式如下：

图3-1 微波催化氧化苯甲醛制取苯甲酸

3.2使用氧化锌作为催化剂

Monika Gupta[8]在氧化锌做催化剂的条件下，在DMF溶剂中3 min内合成间硝基苯甲酸。使用微波促进有机合成，产物的收率高，选择性也高，副产物少，反应时间短，操作简单方便。反应方程式如下：

图3-2 微波促进氧化间硝基甲苯制取间硝基苯甲酸

3.3使用金属卟啉作为催化剂[9]

以金属卟啉为催化剂，微波催化氧化邻硝基甲苯的反应方程式如下：

图3-3 微波促进氧化邻硝基甲苯制取邻硝基苯甲酸

使用微波加热法生产邻硝基苯甲酸，反应时间短，环保污染小，是一种值得深入研究和推广的绿色节能好方法。

综上所述，微波技术具有清洁、高效、耗能低、污染少等特点，它不仅开辟了有机合成的一个新领域，同时在化学的各分支领域中得到广泛应用。最早利用微波是在化学分析领域，现已逐渐形成微波等离子体分析化学，微波溶样，微波萃取、脱附、干燥、测湿，微波预浓缩和净化等也得到较快发展。在环境化学的诸多领域（如微波除污，污油回收及放射性废料的微波陶化等）及在石油工业和冶金等部门中都得到广泛的应用。

从世界市场看，精细化工产品仍然是重点行业急需的主要中间材料，仍然是消费品市场的主要来源之一。尤其是高附加值精细化学产品的需求，仍将不断增加，仍然存在供给缺口。精细化学品主要使用于农业、建筑业、纺织业、医药业、机械设备、电子设备等行业，随着各行业的进一步发展壮大，对精细化工材料需求的数量逐年上升，性能结构要求提高，精细化工行业与下游行业之间的关系变得更加紧密。

然而，我们的资源毕竟有限，我们生存的环境也急需要保护，所以研究环保，低能，高效的化工产品生产方法，势必任重而道远。

参考文献

[1] H Sagae， M Fujihira， T Osa， H Lund. Chemical reactions of superoxide anion radical in aprotic solvents. Chem. Lett. 1977， 40（7）： 793～796

[2] N Sawatari， S Sakaguchi， Y Ishii. Oxidation of Nitrotoluenes with air using N-hydroxyphthalimide analogues as key catalysts. Tetrahedron Lett. 2003， 44（10）： 2053～2056

[3] N Hirai， N Sawatari， N Nakamura， S Sakaguchi， Y Ishii. Oxidation of Substituted Toluenes with Molecular Oxygen in the Presence of N，N’，N’-Trihydroxyisocyanuric Acid as a Key Catalyst. J. Org. Chem. 2003， 68（17）： 6587～6590

[4] F Yang， J Sun， R Zheng， W Qiua， J Tang， M Hea. Oxidation of toluenes to benzoic acids by oxygen in non-acidic solvents. Tetrahedron. 2004， 60（5）： 1225～1228

[5] 化学工业部情报研究所，世界精细化工产品技术经济手册，北京：化工部情报所出版社，1988，893

[6] N Sawatari， S Sakaguchi， Y Ishii. Oxidation of Nitrotoluenes with air using N-hydroxyphthalimide analogues as key catalysts. Tetrahedron Lett. 2003， 44（10）： 2053～2056

[7] 王龙彪，杨盟辉，李孝琼，未本美. 微波辐射合成苯甲酸. 广东化工，2009，36（11）： 34～41

高中化学制氧气的方法篇10

摘要：近年来，能源消耗带来的环境污染越来越严重，氮氧化物的治理已经成为人们关注的焦点之一。本文结合笔者多年的工作经验，对氮氧化物的来源和对环境的污染进行详细分析，并对城市氮氧化物污染的防治措施进行讨论，以作参考。

关键词：环境监测；氮氧化物；环境污染；大气防治

大气是环境的重要组成部分，是人类生存必不可少的物质。洁净的大气对生命至关重要。但是人类社会的生活消费、交通、工农业生产排放的废气，造成了严重的大气污染。对人类、动植物的生长和生存造成严重危害。NOx是一种主要的大气污染物。NOx的存在对环境物质、人类及其生物都会产生严重的危害。

一、NOx的来源

NOx的种类很多，它是一氧化二氮（NO）、一氧化二氮（N2O）、二氧化氮（NO2）、四氧化二氮（N2O4）、五氧化二氮（N2O5）等的总称。造成大气污染的主要指NO和NO2。大气中的一部分NOx是由天然源产生的，高空中的闪电可以使氮气和氧气化合生成NOx，平流层注入，NH3的氧化，生物质的燃烧，土壤的释放等都可产生NOx。据相关统计，人为污染源一年向大气排放NOx约5.21×107吨，人类活动排放的NOx主要来自各种燃料的燃烧过程，其中工业窑炉和汽车排放最多。此外，硝酸的生产或使用过程，氮肥厂，有机中间体厂，有色及黑色金属冶炼厂的某些生产过程也有NOx的生成。燃料燃烧时，生成NOx的途径有二种：一是在高温下空气中的氮被氧化，生成热致NOx，温度越高，氧的浓度越大，NOx的生成量越大；二是燃料中各种氮化合物、吡啶（C5H5N），呱啶（C5H11N）和煤中的链状和环状含氮化合物等被分解生成燃料NOx。由燃料燃烧生成的NOx主要是NO，而在一般锅炉中只有10%的NO氧化成NO2，主要反应如下：

N2+O22NO，N+O2NO+O

N2+ONO+N，2NO+O22NO2

二、我国城市NO2污染现状及污染特征分析

随着中国人口的不断增加，国民经济的持续稳定增长和人民物质文化生活水平的不断提高，未来20年中国NOx排放量将呈现稳步增长的趋势。如果不采取进一步的控制措施，到2020年和2030年，全国能源消费导致的NOx排放总量将分别达到3154万t和4296万t。预测到2020年前后将超过美国成为世界第一大NOx排放国，如此巨大的排放量将给公众健康和生态环境带来灾难性的后果。2012年2月29日，国务院常务会议同意新修订的《环境空气质量标准》。新标准不仅增设了饱受关注PM2.5浓度限值，还增设臭氧8小时平均浓度限值，收紧了二氧化氮的浓度限值，这也对我国NOx控制提出了新的挑战。实际上，"十一五"以来，尽管二氧化硫完成了减排任务，但是全国113个环保重点城市空气中的二氧化氮浓度一直没有下降。2010年，环境保护重点城市总体平均二氧化氮浓度与上年相比反而略有上升，这种增长态势一直持续到2011年上半年。环境保护部的《2011年上半年环境保o重点城市环境空气质量状况》显示，与2010年上半年相比，2011年上半年全国113个环境保护重点城市空气中二氧化氮平均浓度上升5.7%，而短期内这种上升的趋势很难扭转。如果按2006年版《环境空气质量标准》来衡量，2010年所有环境保护重点城市均能够达到0.04mg/m3的标准限值。但如果按新的空气质量标准，将有35个城市也就是31%的城市没法达到标准限值。我国NOx减排形势依然严峻。

三、进一步加强城市环境NOx污染的防治措施

3.1催化还原法

催化还原法是利用不同的还原剂在一定温度和催化剂的作用下将NOx还原为无害的氮气和其他不含氮的组分。净化过程中。根据还原剂是否与气体中的氧气发生反应分为选择性催化还原法和选择性非催化还原法。选择性催化还原法是工业上应用最广的一种脱硝技术。利用还原剂在催化剂作用下有选择性地与烟气中的氮氧化物发生化学反应，使之生成氮气和水，从而减少烟气中氮氧化物排放应用于电站锅炉、工业锅炉等。理想状态下可使NOx的脱除率达90%以上，但实际上由于氨量的控制误差而造成的二次污染等原因使得通常仅能达到65%～80%的净化效果。由于此法效率较高，是目前能找到的最好的可以广泛应用于固定源NOx治理的技术。选择性非催化还原法是向烟气中喷氨或尿素等含有NH3基的还原剂。在高温（900～1100℃）和没有催化剂的情况下，通过烟道气流中产生的氨自由基与NOx反应，把NOx还原成N2和H2O。在选择性非催化还原反应中，部分还原剂将与烟气中O2发生氧化反应生成CO2和H2O。

3.2液体吸收法

液体吸收法是用水或酸、碱、盐的水溶液来吸收废气中的氮氧化物，使废气得以净化的方法。按吸收剂的种类可分为水吸收法、酸吸收法、碱吸收法、氧化一吸收法及液相络合法等。由于吸收剂种类较多，为中小型企业广泛使用。液体吸收方法的主要问题是不能用于机动车尾气治理，其次是吸收液的再生或处置不好解决。

3.3固体吸附法

固体吸附法是一种采用吸附剂吸附氮氧化物以防其污染的方法。目前常用的吸附剂有分子筛、活性炭、硅胶等。

3.4生化处理技术

生化法处理氮氧化物废气技术只是近10多年才逐步发展起来的，目前研究的只是强化和优化该过程。主要是从强化传质和控制有利于转化反应过程的条件两方面着手，凭借细胞固定化技术，可提高单位体积内微生物浓度。通过对温度、pH等环境因素的控制，使微生物处于最佳生长状态，提高其对NOx的净化率等。随着研究的不断深入，该技术将会从各方面得到全面的发展。

3.5其他措施

（1）植树造林，绿化环境利用植物美化环境、调节气候，吸收大气中的NOx气体，可以大面积长时间连续地净化大气。据报道，落叶树木对NOx等气体的吸收能力和解毒作用比长绿树木要强得多。

（2）"排烟脱氮"除NOx。"排烟脱氮"是指应用液态或固态的吸收剂或吸附剂来吸收或吸附NOx，以达到脱氧的目的。目前排烟脱氧的方法有催化还原法和吸收法等.催化还原法是应用Pt或Cu、Cr、Fe、Mo、CO、Ni等的氧化物为催化剂，以H2、NH3、H2S及CO等为还原剂，将烟气中的NOx还原为N2。

四、结束语

综上所述，在用车方面应加强监督管理完善在用车检测、维护管理体系，解决电力行业二氧化硫和氮氧化物控制中遇到的煤质煤种复杂多变的问题，不断为氮氧化物控制提供科技支撑开展大气污染物的协同效应、氮氧化物污染源清单、排放与环境质量标准、排放量同环境质量的关系、监测技术体系和控制策略、柴油车的氮氧化物控制技术研究等方面的基础研究工作。

[1]城市低层大气臭氧生成的模拟研究[J]. 蒋维楣，蔡晨霞，李昕. 气象科学. 2015（02）

[2]NOx与NMHC的变化对O3生成量的影响[J]. 安俊岭，韩志伟，王自发，黄美元，陶树旺，程新金. 大气科学. 2016（06）