内容正文:
拯救锦鲤
——氧气的制取
上节课我们讨论了锦鲤的运输方式,回顾了空气的组成;探究了锦鲤状态不佳的原因,得到锦鲤缺氧的结论。
鱼运输
鱼缺氧
鱼供氧
为了提高锦鲤运输袋中氧气的含量,增加锦鲤的运输成活率。你有什么办法呢?
拯救锦鲤
任务1:提高锦鲤运输袋中氧气的含量需要考虑哪些问题?
在准备过程中:是否便于寻找反应药剂,是否需要特殊装置;
在制取过程中:是否便于携带,是否消耗(或产生)过大的能量,反应速率是否过快或过慢,反应条件是否易得;
在制取结果中:是否收益率最高,生成物的纯净程度;
需求角度,安全角度,经济角度,反应原理和装置结构
任务2:我们可以通过哪些方法得到氧气呢?
实验室制氧气
实验药品:高锰酸钾、氯酸钾、过氧化氢;
实验仪器:锥形瓶、分液漏斗、双控橡皮塞、导管、集气瓶、水槽、镊子、药匙、二氧化锰、酒精灯等
实验方法:加热高锰酸钾、氯酸钾;向过氧化氢溶液中加入二氧化锰。
请同学们回忆一下常见的制氧方法:
反应原理:
①2H2O2 2H2O+O2↑
②2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑
③2H2O 2H2↑+O2↑
④2KClO3 2KCl+3O2↑
拓展
工业上和自然界氧气的来源
工业制氧气:分离液态空气
自然界氧气的来源:光合作用
实验室制氧气反应快、操作简便、便于收集,但是成本很高,那么在工业上使用的氧气是怎么来的呢? 正如鱼儿离不开水一样,人也离不开氧气,那么人呼吸的氧气从哪里来呢?
任务3:当反应条件需要加热时,制氧药剂能用于锦鲤运输袋的的制氧剂吗?
在实验室制取氧气时,需要加热的制氧剂有KMnO4、KClO3
反应原理:
2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑
2KClO3 2KCl+3O2↑
锦鲤运输袋中不便于加热,因此不能使用需要加热的药品制作锦鲤运输袋的供氧剂。
任务4:当反应条件需要通电时,制氧药剂能用于锦鲤运输袋的的制氧剂吗?
在实验室制取氧气时,需要通电的制氧剂有H2O。
反应原理:
2H2O 2H2↑+O2↑
锦鲤运输袋中不便于通电,因此不能使用需要加热的药品制作锦鲤运输袋的供氧剂。
思考
锦鲤运输袋能用下列这些制取氧气的方式吗?为什么呢?
光合作用制取氧气
工业制取氧气
反应缓慢,不适合快速制取氧气
需要在高压条件下进行,装置不易得,不适合运输过程中制取氧气。
我们应该使用什么方式给锦鲤运输袋供氧呢?
任务5:当制氧药剂是液体时,能用于锦鲤运输袋的的制氧药剂吗?
液体的制氧剂为过氧化氢(H2O2),反应原理:2H2O2 2H2O+O2↑
怎样选择合适的锦鲤运输袋的制氧剂呢?
资料卡片
成分 过硫酸氢钾(KHSO5·0.5KHSO4·0.5K2SO4) 过氧化钙(CaO2) 过氧碳酸钠(Na2CO4)
价格 4000/1t 6000/1t 3500/1t
市面上在售的用于鱼类养殖的供氧剂的主要成分和价格如表所示:
反应原理分别是:KHSO5+ H2O → KHSO4+ H2O2,2H2O2→ 2H2O + O2↑
2CaO2+2H2O →2Ca(OH)2+O2↑
Na2CO4+ H2O →Na2CO3+ H2O2,2H2O2→ 2H2O + O2↑
资料1:
资料卡片
过氧碳酸钠作为水产养殖的供氧剂,放氧速度高于过氧化钙,并且可给在贮存运送过程中的鱼、虾、蟹等生物供氧保鲜。
资料2:
水体的弱碱性会加快供氧剂的供氧速度。
水体中的金属离子,金属氧化物、非金属都可以催化过氧化氢。
资料3:
思考
阅读资料卡片,为什么不直接使用过氧化氢作供氧剂吗?
过氧化氢在常温状态无催化剂时,分解速率缓慢;
过硫酸氢钾、过氧碳酸钠与水反应生成对应的盐和过氧化氢,资料3中提到水体中的金属离子,金属氧化物、非金属都可以催化过氧化氢。
思考
如果你是商家,你会选择哪种制氧剂呢?
考虑角度 过硫酸氢钾 过氧化钙 过氧碳酸钠
产物无害 生成的物质会促进过氧化氢的分解,但不对鱼产生危害
价格方面
安全角度 反应过程不会剧烈放热
反应装置 不需要使用特殊装置
反应条件 反应条件十分温和
4000/1t
6000/1t
3500/1t
通过对比,商家会选择过氧碳酸钠或者过硫酸氢钾。
思考
Na2O2(过氧化钠)也能与水反应产生氧气,你能根据过氧化钙与水反应的方程式写出该反应方程式吗?
2Na2O2+2H2O=