氧气的实验室制法与工业制法的本质区别是什么

Question

一道初三的化学题 谢谢了

Answer 1

　　氧气的实验室制法与工业制法的本质区别
　　工业上液化空气法制氧气，主要是将空气液化，利用液氮和液氧的沸点不同，通过控制液化空气的温度，使氧气和氮气在不同温度下释放出来，是物理变化；实验室制氧主要是利用含氧化合物的分解，来制取氧气，是化学变化。

　　工业制氧的方法:
1、空气冷冻分离法
空气中的主要成分是氧气和氮气。利用氧气和氮气的沸点不同，从空气中制备氧气称空气分离法。首先把空气预冷、净化(去除空气中的少量水分、二氧化碳、乙炔、碳氢化合物等气体和灰尘等杂质)、然后进行压缩、冷却，使之成为液态空气。然后，利用氧和氮的沸点的不同，在精馏塔中把液态空气多次蒸发和冷凝，将氧气和氮气分离开来，得到纯氧(可以达到99．6%的纯度)和纯氮(可以达到99．9%的纯度)。如果增加一些附加装置，还可以提取出氩、氖、氦、氪、氙等在空气中含量极少的稀有惰性气体。由空气分离装置产出的氧气，经过压缩机的压缩，最后将压缩氧气装入高压钢瓶贮存，或通过管道直接输送到工厂、车间使用。使用这种方法生产氧气，虽然需要大型的成套设备和严格的安全操作技术，但是产量高，每小时可以产出数干、万立方米的氧气，而且所耗用的原料仅仅是不用买、不用运、不用仓库储存的空气，所以从1903年研制出第一台深冷空分制氧机以来，这种制氧方法一直得到最广泛的应用。
2、分子筛制氧法（吸附法）
利用氮分子大于氧分子的特性，使用特制的分子筛把空气中的氧离分出来。首先，用压缩机迫使干燥的空气通过分子筛进入抽成真空的吸附器中，空气中的氮分子即被分子筛所吸附，氧气进入吸附器内，当吸附器内氧气达到一定量（压力达到一定程度）时，即可打开出氧阀门放出氧气。经过一段时间，分子筛吸附的氮逐渐增多，吸附能力减弱，产出的氧气纯度下降，需要用真空泵抽出吸附在分子筛上面的氮，然后重复上述过程。这种制取氧的方法亦称吸附法.利用吸附法制氧的小型制氧机已经开发出来，便于家庭使用。

Answer 2

氧气的实验室制法与工业制法为何不同？
因为氧气大量用于工业、医疗、科研、航天航海等各方面，所以需要工业上大量生产氧气。氧气的工业制法要符合大量产出氧气时具有经济效益的要求，从长期生产过程来考虑，要求其生产流程先进，生产过程连续，使用原料廉价，不产生废物质污染环境等等工业生产因素，所以工业制氧气选择分离液态空气。这个过程中所需达到的压力约为3×104kPa,温度约为－150℃以下,可见设备与生产工艺要求是极高的，设备的投资是很高的。但原料是取之不尽、用之不完的空气。且在分离出氧气的同时，还可将空气中的氮气、各种稀有气体等一一分离出来，同时作为产品满足对这几种气体的应用需求。

而实验室制备氧气，就不可能应用这类条件要求极高的方法，所以一般都选用特定的化学反应来生成，其对于所选的反应也有多方面的要求：一是该化学反应能产生氧气，但所需的反应条件容易达到；二是该反应所需装置均是常用仪器可连接而成的；三是该反应生成的气体只有氧气，很容易从其他的生成物中分离出来而不带有杂质；四是该反应易于操作且实验速率容易控制等等。所以实验室制氧气，所需原料（药品）价格一定比这种气体的工业制法昂贵，但获得这种气体的方法与反应条件一定比工业制法容易与简单。

实验室制备与收集氧气的有关知识一般包括：反应原理、制备装置和收集装置等。

实验室可以用什么方法制备氧气？

从制备氧气的原理（一般就是指利用哪个化学反应得到所需的气体）来说，我们的课本中学习了用氯酸钾或高锰酸钾的分解反应得到氧气。这两个化学反应分别产生氧气的化学方程式是：

2KClO3MnO2=△K2MnO4+MnO2+O2 ↑
这两个反应都是固体药品（一种或加入催化剂）加热就能得到气体，所以反应都能在配有单孔橡皮塞的试管中进行，制备装置均可采用（如果药品是高锰酸钾，为防止其粉末进入导气管，在试管口内还要放一团棉花）：在其他的化学教材中还经常介绍另一种用于实验室制氧气的反应：所用药品是一种叫“过氧化氢（H2O2）”物质的水溶液（俗称“双氧水”），因为过氧化氢在二氧化锰做催化剂时很容易分解出氧气，这个反应的化学方程式是：

2H2O2MnO2=2H2O+O2↑
这个反应是液体（双氧水）与固体二氧化锰接触后迅速产生氧气，不需加热，所以制备装置也要改变为（在锥形瓶中放二氧化锰固体，从长颈漏斗加入双氧水）：

从以上不难总结出，实验室是依据反应物的状态、反应发生的条件来选择制备气体的装置的。在初中阶段，我们只学习这两种制备气体的装置，这就是固体加热制气体，还有就是用固体与液体接触制气体。

实验室可以用什么方法收集气体？

实验室制出的气体要收集在集气瓶（或试管）中，初中我们要学到的方法有三种：凡是不溶于（或不易溶于）水且不与水反应的气体，可以用排水法收集。凡是密度大于空气，且不与空气中的任何成分发生反应的气体，可以用向上排空气法收集。凡是密度小于空气，且不与空气中的任何成分反应的气体，可以用向下排气法收集。根据以上原则，氧气可以用向上排空气法或排水法收集。
收集在集气瓶中的氧气，盖好玻璃片正放在桌面上，这当然是因为氧气的密度略大于空气的原故。如果收集到像氢气那种密度小于空气的气体，则盖好玻璃片的集气瓶应倒放在桌面上。

参考资料：http://www.tianjindaily.com.cn/docroot/200609/13/kb02/13251301.htm

Answer 3

实验室制备氧气是采用的化学方法

工业制备氧气采用分离液态空气法，是物理方法本回答被提问者采纳