[第二章]第二章 我们身边的物质 第二节 性质活泼的氧气

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第二节 性质活泼的氧气

学习目标：

知识与技能：

1．认识氧气的主要物理性质；

2．观察和描述木炭、铁丝、蜡烛等在空气中燃烧的现象，从中归纳出氧气的化学性质；

3．了解氧气的主要用途、氧气与人类关系密切；

4．了解氧气的工业制法，学习实验室制备氧气的原理、装置和操作

过程与方法：

1．观察与描述物质与氧气反应的现象，学会从中归纳出物质的化学性质的方法；

2．能够根据反应物的性质来选择制备气体的实验装置与操作方法，根据生成物的性质选择收集方法；

情感态度与价值观：

1．了解氧气在自然界中的循环及重要意义，增强环保意识

2．养成细致的观察习惯和严谨的工作作风

学习重点与难点：

1．氧气的性质与用途

2．氧气的获得和实验室制取氧气的方法

教学方法：

1．物理性质主要有学生自行归纳总结；

2．化学性质可以通过演示实验及回忆已学的实验来归纳

3．对于实验室制法，主要通过探究、对比，从而找出不同点加深印象

4．氧气的用途主要是知识性的介绍

探究内容：

1．燃烧的现象及剧烈程度与什么因素有关？

2．实验室制取气体的装置的选取所考虑的因素有哪些？

学习内容：

一、认识氧气（Oxygen）的性质

1．物理性质：

（1）色、味、态：通常情况下，是无色无味的气体；

（2）密度：标准状况下，密度为1.429g/L，略大于空气；

P.S.：通常情况下，是指20℃，1.01×105Pa；标准状况下，是指0℃，1.01×105Pa；

（3）溶解性：氧气不易溶于水

（4）三态变化：降温后，氧气可以变为淡蓝色的液体，甚至淡蓝色雪花状固体。

问题：有什么事实可以证明自然界的水中溶有氧气？

答：水中的生物就是依靠溶解在水中的氧气生存的。

2．化学性质：

（1）木炭在氧气中燃烧（黑色固体）

实验现象：剧烈燃烧，发出白光，放热，生成一种无色无味气体，该气体能使澄清石灰水变浑浊。

文字表达式：碳（C）+ 氧气（O2）点燃——→二氧化碳（CO2）

在空气中的燃烧情况：木炭红热，无烟、无焰，生成无色无味的气体

（2）铁丝在氧气中燃烧（银白色固体）——介绍铝箔在氧气中可以燃烧

实验现象：剧烈燃烧，火星四射，铁丝熔成小球，生成一种黑色固体。

文字表达式：铁（Fe） + 氧气（O2）点燃——→四氧化三铁（Fe3O4）

注意事项：集气瓶底部铺少量的细沙或加少量的水，防止生成的固体物质溅落瓶底，致使集气瓶炸裂。

在空气中加热情况：持续加热发红，离火后变冷。

（3）蜡烛在氧气中燃烧（白色固体）

实验现象：比空气中燃烧剧烈，发出白光，集气瓶内壁出现水珠，有使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体产生。

文字表达式：石蜡+ 氧气（O2）点燃——→二氧化碳（CO2）+ 水（H2O）

空气中燃烧情况：燃烧产生黄色火焰，放热，稍有黑烟。

（4）镁带在氧气中燃烧（银白色固体）

实验现象：剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放热，生成白色粉末状固体。

文字表达式：镁（Mg） + 氧气（O2）点燃——→ 氧化镁（MgO）

（5）铜丝在空气中灼烧（红色固体）

实验现象：加热后，铜丝红热，冷却后，在铜丝表面出现一层黑色物质。

文字表达式：铜（Cu） + 氧气（O2）加热——→ 氧化铜（CuO）

（6）红磷在氧气中的燃烧（暗红色固体）

实验现象：剧烈燃烧，发出白光，放出热量，生成大量的白烟

文字表达式：磷（P）+ 氧气（O2）点燃——→ 五氧化二磷（P2O5）

空气中燃烧情况：黄白色火焰，放热，有大量白烟

（7）其他物质与氧气的反应

某些物质在一些条件下，与氧气发生缓慢的氧化反应，成为缓慢氧化。

如：动植物新陈代谢，金属的锈蚀，食物的腐烂等等。

结论：

（1）氧气是一种化学性质比较活泼的气体，在一定的条件下，能与许多物质发生反应。在这些反应中，氧气提供氧，称为氧化反应。氧气便是常见的氧化剂；

（2）物质在纯氧气中燃烧程度比空气中燃烧要剧烈。说明物质燃烧程度，与氧气的浓度大小成正比；

（3）物质燃烧时有的有火焰，有的会发光，有的会冒烟。一般来说，气体燃烧会有火焰产生，固体直接燃烧，产生光或者火星。生成物有固体，一般都会产生烟，即固体小颗粒；

（4）物质与氧气反应不一定是燃烧现象，如缓慢氧化。

二、氧气的用途

1．供给呼吸：医疗上急救病人，登山、潜水、航空、宇航提供呼吸；

2．支持燃烧：炼钢、气焊与气接、液氧炸弹、火箭助燃剂

介绍：

（1）一般情况下，我们呼吸使用空气就可以了。正常的人呼吸用纯氧气对人体有害，吸入纯氧气会损害肺的上皮层。吸入100%的扬弃，只需几天就会发生肺氧气中毒。一般医院中的氧气只是大于40%；

（2）用氦气代替氮气与氧气混合，可得到“人造空气”。人造空气用于代替空气供深海潜水员呼吸。因为用空气供潜水员呼吸时，在压强较大的深海里，会有较多的氮气溶解在潜水员的血液里，当潜水员从深海上升，血液里的氮气将成为气泡释放出来，大量气泡会阻塞微血管，引起病变。

三、氧气的获得

1．自然界氧气的获得：主要是来源于绿色植物的光合作用

二氧化碳 + 水  葡萄糖 + 氧气

2．工业制法（分离液态空气法）

空气

空气

除去二氧化碳

干燥

氮气

液态空气

降温

加压

升温-196℃

液态氧

升温-183℃

氧气

（2）注意：该过程是物理变化

3．实验室制法

（1）高锰酸钾制取氧气

a. 实验原理：高锰酸钾（KMnO4）加热——→ 锰酸钾（K2MnO4）+ 二氧化锰（MnO2）+氧气（O2）

b. 注意事项：

  a). 试管口要略微向下倾斜：防止生成的水回流，使试管底部破裂。

  b). 导气管伸入发生装置内要稍露出橡皮塞：有利于产生的气体排出。

  c). 试管口塞一团棉花：防止高锰酸钾粉末进入导气管，污染制取的气体和水槽中的水。

  d). 排气法收集气体时，导气管要伸入接近集气瓶底部：有利于集气瓶内空气排出，使收集的气体更纯。

  e). 实验结束后，先将导气管移出水面，然后熄灭酒精灯：防止水槽中的水倒流，炸裂试管。

c. 实验步骤：

  a). 仪器组装：先下后上，从左到右的顺序。

  b). 气密性检查：将导管的一端浸入水槽中，用手紧握试管外壁，若水中的导管口有气泡冒出，证明装置不漏气。松开手后，导管口出现一段水柱。

  c). 装入药品：按粉末状固体取用的方法（药匙或纸槽）。

  d). 加热药品：先使试管均匀受热，后在反应物部位用酒精灯外焰由前向后加热。

  e). 收集气体：若用排水集气法收集气体，当气泡均匀冒出时再收集；或向上集气法。

  f). 检验及验满：用带火星的木条伸入试管中，发现木条复燃，说明是氧气；

                 用带火星的木条靠近集气瓶口部，木条复燃，证明已满。

  g). 仪器的拆卸：按先右后左，先上后下的顺序。

二氧化锰

a. 实验原理：过氧化氢（H2O2） ————→  水（H2O） + 氧气（O2）

b. 注意事项：

  a). 分液漏斗可以用长颈漏斗代替，但其下端应该深入液面以下，防止生成的气体从长颈漏斗中逸出；

  b). 导管只需略微伸入试管塞

  c). 气密性检查：用止水夹关闭，打开分液漏斗活塞，向漏斗中加入水，水面不持续下降，就说明气密性良好。

  d). 装药品时，先装固体后装液体

  e). 该装置的优点：可以控制反应的开始与结束，可以随时添加液体。

总结：若固体（或固体+固体）加热生成气体，选用高锰酸钾制氧气装置；

若固体+液体常温下制取气体，选用双氧水制取氧气装置。

催化剂：在化学反应中能改变其他物质的反应速率，但本身的化学性质和质量在反应前后没有发生变化的物质。

补充练习测试题

（1）从液态空气分离氮气和氧气，为什么得到的是气态氮和液态氧？

（2）用氧炔焰焊接和切割金属时，发生三种变化：乙炔在氧气中燃烧；焊接处金属与金属焊条熔化、冷却后凝固在一起；切割处的金属在高温下被氧气氧化除去。这三种变化哪些是物理变化？哪些是化学变化？

（3）从液态空气、高锰酸钾、双氧水三种物质制氧气时，各物质发生的是物理变化还是化学变化？为什么？

（4）空气中有氧气，带余烬的木条伸入装有空气的集气瓶，木条是否会复燃？为什么？

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