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第二章 我們身邊的物質 第二節 性質活潑的氧氣

第二章 我們身邊的物質 第二節 性質活潑的氧氣


第二節 性質活潑的氧氣

學習目標:

知識與技能:

1.認識氧氣的主要物理性質;

2.觀察和描述木炭、鐵絲、蠟燭等在空氣中燃燒的現象,從中歸納出氧氣的化學性質;

3.了解氧氣的主要用途、氧氣與人類關系密切;

4.了解氧氣的工業制法,學習實驗室制備氧氣的原理、裝置和操作

過程與方法:

1.觀察與描述物質與氧氣反應的現象,學會從中歸納出物質的化學性質的方法;

2.能夠根據反應物的性質來選擇制備氣體的實驗裝置與操作方法,根據生成物的性質選擇收集方法;

情感態度與價值觀:

1.了解氧氣在自然界中的循環及重要意義,增強環保意識

2.養成細致的觀察習慣和嚴謹的工作作風

學習重點與難點:

1.氧氣的性質與用途

2.氧氣的獲得和實驗室制取氧氣的方法

教學方法:

1.物理性質主要有學生自行歸納總結;

2.化學性質可以通過演示實驗及回憶已學的實驗來歸納

3.對于實驗室制法,主要通過探究、對比,從而找出不同點加深印象

4.氧氣的用途主要是知識性的介紹

探究內容:

1.燃燒的現象及劇烈程度與什么因素有關?

2.實驗室制取氣體的裝置的選取所考慮的因素有哪些?

學習內容:

一、認識氧氣(Oxygen)的性質

1.物理性質:

1)色、味、態:通常情況下,是無色無味的氣體;

2)密度:標準狀況下,密度為1.429g/L,略大于空氣;

P.S.:通常情況下,是指201.01×105Pa;標準狀況下,是指01.01×105Pa

3)溶解性:氧氣不易溶于水

4)三態變化:降溫后,氧氣可以變為淡藍色的液體,甚至淡藍色雪花狀固體。

問題:有什么事實可以證明自然界的水中溶有氧氣?

答:水中的生物就是依靠溶解在水中的氧氣生存的。

2.化學性質:

1)木炭在氧氣中燃燒(黑色固體)

實驗現象:劇烈燃燒,發出白光,放熱,生成一種無色無味氣體,該氣體能使澄清石灰水變渾濁。

文字表達式:碳(C+ 氧氣(O2點燃——→二氧化碳(CO2

在空氣中的燃燒情況:木炭紅熱,無煙、無焰,生成無色無味的氣體

2)鐵絲在氧氣中燃燒(銀白色固體)——介紹鋁箔在氧氣中可以燃燒

實驗現象:劇烈燃燒,火星四射,鐵絲熔成小球,生成一種黑色固體。

文字表達式:鐵(Fe + 氧氣(O2點燃——→四氧化三鐵(Fe3O4

注意事項:集氣瓶底部鋪少量的細沙或加少量的水,防止生成的固體物質濺落瓶底,致使集氣瓶炸裂。

在空氣中加熱情況:持續加熱發紅,離火后變冷。

3)蠟燭在氧氣中燃燒(白色固體)

實驗現象:比空氣中燃燒劇烈,發出白光,集氣瓶內壁出現水珠,有使澄清石灰水變渾濁的無色無味氣體產生。

文字表達式:石蠟+ 氧氣(O2點燃——→二氧化碳(CO2+ 水(H2O

空氣中燃燒情況:燃燒產生黃色火焰,放熱,稍有黑煙。

4)鎂帶在氧氣中燃燒(銀白色固體)

實驗現象:劇烈燃燒,發出耀眼的白光,放熱,生成白色粉末狀固體。

文字表達式:鎂(Mg + 氧氣(O2點燃——→ 氧化鎂(MgO

5)銅絲在空氣中灼燒(紅色固體)

實驗現象:加熱后,銅絲紅熱,冷卻后,在銅絲表面出現一層黑色物質。

文字表達式:銅(Cu + 氧氣(O2加熱——→ 氧化銅(CuO

6)紅磷在氧氣中的燃燒(暗紅色固體)

實驗現象:劇烈燃燒,發出白光,放出熱量,生成大量的白煙

文字表達式:磷(P+ 氧氣(O2點燃——→ 五氧化二磷(P2O5

空氣中燃燒情況:黃白色火焰,放熱,有大量白煙

7)其他物質與氧氣的反應

某些物質在一些條件下,與氧氣發生緩慢的氧化反應,成為緩慢氧化。

如:動植物新陳代謝,金屬的銹蝕,食物的腐爛等等。

結論:

1)氧氣是一種化學性質比較活潑的氣體,在一定的條件下,能與許多物質發生反應。在這些反應中,氧氣提供,稱為氧化反應。氧氣便是常見的氧化劑;

2)物質在純氧氣中燃燒程度比空氣中燃燒要劇烈。說明物質燃燒程度,與氧氣的濃度大小成正比;

3)物質燃燒時有的有火焰,有的會發光,有的會冒煙。一般來說,氣體燃燒會有火焰產生,固體直接燃燒,產生光或者火星。生成物有固體,一般都會產生煙,即固體小顆粒;

4)物質與氧氣反應不一定是燃燒現象,如緩慢氧化。

二、氧氣的用途

1.供給呼吸:醫療上急救病人,登山、潛水、航空、宇航提供呼吸;

2.支持燃燒:煉鋼、氣焊與氣接、液氧炸彈、火箭助燃劑

介紹:

1)一般情況下,我們呼吸使用空氣就可以了。正常的人呼吸用純氧氣對人體有害,吸入純氧氣會損害肺的上皮層。吸入100%的揚棄,只需幾天就會發生肺氧氣中毒。一般醫院中的氧氣只是大于40%

2)用氦氣代替氮氣與氧氣混合,可得到“人造空氣”。人造空氣用于代替空氣供深海潛水員呼吸。因為用空氣供潛水員呼吸時,在壓強較大的深海里,會有較多的氮氣溶解在潛水員的血液里,當潛水員從深海上升,血液里的氮氣將成為氣泡釋放出來,大量氣泡會阻塞微血管,引起病變。

三、氧氣的獲得

1.自然界氧氣的獲得:主要是來源于綠色植物的光合作用

二氧化碳 +  葡萄糖 + 氧氣

2.工業制法(分離液態空氣法)

空氣

空氣

除去二氧化碳

干燥

氮氣

液態空氣

降溫

加壓

升溫-196

液態氧

升溫-183

氧氣

1)具體過程

 

 

2)注意:該過程是物理變化

3.實驗室制法

1)高錳酸鉀制取氧氣

a. 實驗原理:高錳酸鉀(KMnO4加熱——→ 錳酸鉀(K2MnO4+ 二氧化錳(MnO2+氧氣(O2

b. 注意事項:

  a). 試管口要略微向下傾斜:防止生成的水回流,使試管底部破裂。

  b). 導氣管伸入發生裝置內要稍露出橡皮塞:有利于產生的氣體排出。

  c). 試管口塞一團棉花:防止高錳酸鉀粉末進入導氣管,污染制取的氣體和水槽中的水。

  d). 排氣法收集氣體時,導氣管要伸入接近集氣瓶底部:有利于集氣瓶內空氣排出,使收集的氣體更純。

  e). 實驗結束后,先將導氣管移出水面,然后熄滅酒精燈:防止水槽中的水倒流,炸裂試管。

c. 實驗步驟:

  a). 儀器組裝:先下后上,從左到右的順序。

  b). 氣密性檢查:將導管的一端浸入水槽中,用手緊握試管外壁,若水中的導管口有氣泡冒出,證明裝置不漏氣。松開手后,導管口出現一段水柱。

  c). 裝入藥品:按粉末狀固體取用的方法(藥匙或紙槽)。

  d). 加熱藥品:先使試管均勻受熱,后在反應物部位用酒精燈外焰由前向后加熱。

  e). 收集氣體:若用排水集氣法收集氣體,當氣泡均勻冒出時再收集;或向上集氣法。

  f). 檢驗及驗滿:用帶火星的木條伸入試管中,發現木條復燃,說明是氧氣;

                 用帶火星的木條靠近集氣瓶口部,木條復燃,證明已滿。

  g). 儀器的拆卸:按先右后左,先上后下的順序。

二氧化錳

2)雙氧水(過氧化氫)制取氧氣

a. 實驗原理:過氧化氫(H2O2 ————→  水(H2O + 氧氣(O2

b. 注意事項:

  a). 分液漏斗可以用長頸漏斗代替,但其下端應該深入液面以下,防止生成的氣體從長頸漏斗中逸出;

  b). 導管只需略微伸入試管塞

  c). 氣密性檢查:用止水夾關閉,打開分液漏斗活塞,向漏斗中加入水,水面不持續下降,就說明氣密性良好。

  d). 裝藥品時,先裝固體后裝液體

  e). 該裝置的優點:可以控制反應的開始與結束,可以隨時添加液體。

總結:若固體(或固體+固體)加熱生成氣體,選用高錳酸鉀制氧氣裝置;

若固體+液體常溫下制取氣體,選用雙氧水制取氧氣裝置。

催化劑:在化學反應中能改變其他物質的反應速率,但本身的化學性質和質量在反應前后沒有發生變化的物質。

補充練習測試題

1)從液態空氣分離氮氣和氧氣,為什么得到的是氣態氮和液態氧?

2)用氧炔焰焊接和切割金屬時,發生三種變化:乙炔在氧氣中燃燒;焊接處金屬與金屬焊條熔化、冷卻后凝固在一起;切割處的金屬在高溫下被氧氣氧化除去。這三種變化哪些是物理變化?哪些是化學變化?

3)從液態空氣、高錳酸鉀、雙氧水三種物質制氧氣時,各物質發生的是物理變化還是化學變化?為什么?

4)空氣中有氧氣,帶余燼的木條伸入裝有空氣的集氣瓶,木條是否會復燃?為什么?


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