氯化钾无法直接制取氧气,实验室是利用氯酸钾($KClO_3$)在加热条件下分解制取氧气,化学方程式为:$2KClO_3 xlongequal{triangle} 2KCl + 3O_2↑$。以下为详细说明:
反应原理:该反应中,氯酸钾在加热和催化剂(通常为二氧化锰)的作用下分解,生成氯化钾和氧气。其中,氯化钾是反应的产物,而非反应物。反应的实质是氯酸钾中的氧元素以氧气的形式释放出来,而氯元素和钾元素则结合形成氯化钾。

反应条件:
加热:加热是促使氯酸钾分解的关键条件。通过加热,氯酸钾分子获得足够的能量,从而发生化学键的断裂和重新组合,形成氯化钾和氧气。
催化剂:二氧化锰常作为该反应的催化剂。催化剂能够降低反应的活化能,使反应在较低的温度下就能进行,从而加快反应速率。但催化剂在反应前后其质量和化学性质均不发生变化。
实验装置与操作:
发生装置:通常由试管、酒精灯和带有铁夹的铁架台组成。试管用于盛放氯酸钾和二氧化锰的混合物,酒精灯提供加热源,铁架台用于固定试管。
收集装置:根据氧气的性质,可采用排水法或向上排空气法收集氧气。排水法适用于不易溶于水的气体,而氧气不易溶于水,因此可以用排水法收集;向上排空气法适用于密度比空气大的气体,氧气的密度比空气略大,因此也可以用向上排空气法收集。
操作步骤:遵循“查—装—定—点—收—离—熄”的顺序。即先检查装置的气密性,确保装置不漏气;然后装入药品,用单孔橡皮塞塞紧试管;接着固定试管在铁架台上;点燃酒精灯,均匀加热试管;收集气体;实验结束后,先让导管撤离水槽(或先取出导管再盖上玻片),然后熄灭酒精灯。
实验注意事项:
试管口应略向下倾斜,以防止冷凝水倒流回试管底部炸裂试管。
药品应平铺在试管的底部,先预热试管,之后可以将酒精灯的外焰对准装有药品部位定向加热。
铁夹应夹在离管口约$frac{1}{3}$处。
导管应稍露出橡皮塞,便于气体排出。
用向上排空气法收集气体时,导管应伸到集气瓶底部,以便把空气排尽。
排水法收集时,待气泡均匀连续冒出时再收集,以确保收集到的气体纯净。
实验结束时,应先移走导管,再熄灭酒精灯,以防止水槽中的冷水倒吸进热的试管引起试管炸裂。
