摘 要： 本文利用改进的实验装置来进行氧化氢制取氧气，并与其他三种制氧方法进行比较，从而得出氧化氢制氧有较好的优越性的结论。 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：
[1]孟凡盛.实验室“绿色制氧”的科学探究[J].中小学实验与装备，2003.
[2]李广洲，陆真.化学教学论实验[M].北京：科学出版社，2007.
