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氧气的收集技巧及原理分析

氧气的收集技巧主要基于其物理性质（密度、溶解性）和实验室条件，常用技巧包括排水法和向上排空气法。下面内容是具体说明及操作要点：

一、排水法

• 适用条件

  • 氧气不易溶于水且不与水反应。
  • 适合需要高纯度氧气的实验（如物质燃烧实验）。

• 装置与操作

  • 装置：集气瓶、水槽、导管、毛玻璃片。
  • 步骤：
    • 将集气瓶装满水并倒扣于水槽中，确保瓶内无气泡。
    • 待导管口连续、均匀冒出气泡时开始收集（初始气泡为装置内空气，需排尽）。
    • 水排尽后，用毛玻璃片盖住瓶口并正放。

• 优缺点

  • 优点：氧气纯度较高（可达99%以上）。
  • 缺点：气体含少量水蒸气，需干燥处理时需另加步骤。

二、向上排空气法

• 适用条件

  • 氧气密度比空气大（空气平均摩尔质量29 g/mol，氧气32 g/mol）。
  • 适用于需要干燥氧气的实验（如某些催化反应）。

• 装置与操作

  • 装置：集气瓶、导管、毛玻璃片。
  • 步骤：
    • 导管需伸入集气瓶底部，以充分排出瓶内空气。
    • 收集时刻需适当延长，确保空气排净。
    • 用带火星的木条置于瓶口，若复燃则证明收集满。

• 优缺点

  • 优点：气体干燥，适合储存。
  • 缺点：氧气纯度较低（可能混入少量空气）。

三、其他装置与注意事项

• 多功能瓶（装置C）的应用

  • 若使用多功能瓶：
    • 排水法：气体从短管（b口）进入，水从长管排出。
    • 向上排空气法：气体从长管（a口）进入，空气从短管排出。

• 操作注意事项

  • 停止加热时，需先移导管再熄灭酒精灯，防止水倒吸导致试管炸裂。
  • 高*制氧时，试管口需塞棉花，防止粉末进入导管。

四、工业制法与独特场景

• 工业制氧

  • 主要采用分离液态空气法，利用液态氮与液态氧的沸点差异（氮气-196℃，氧气-183℃）。

• 独特需求

  • 若需控制反应速率，可选用分液漏斗或注射器调节液体滴加速度。

实验室中，排水法和向上排空气法是氧气收集的核心技巧，需根据实验需求（纯度、干燥性）选择。操作时需严格遵循步骤以避免气体污染或仪器损坏。