第二章 我们身边的物质 第二节 性质活泼的氧气

第二章 我们身边的物质 第二节 性质活泼的氧气

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

（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？