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第二章 我們身邊的物質(zhì) 第二節(jié) 性質(zhì)活潑的氧氣
第二節(jié) 性質(zhì)活潑的氧氣
學(xué)習(xí)目標(biāo)：
知識與技能：
1．認(rèn)識氧氣的主要物理性質(zhì)；
2．觀察和描述木炭、鐵絲、蠟燭等在空氣中燃燒的現(xiàn)象，從中歸納出氧氣的化學(xué)性質(zhì)；
3．了解氧氣的主要用途、氧氣與人類關(guān)系密切；
4．了解氧氣的工業(yè)制法，學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)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(zhì)與氧氣反應(yīng)的現(xiàn)象，學(xué)會從中歸納出物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)的方法；
2．能夠根據(jù)反應(yīng)物的性質(zhì)來選擇制備氣體的實(shí)驗(yàn)裝置與操作方法，根據(jù)生成物的性質(zhì)選擇收集方法；
情感態(tài)度與價值觀：
1．了解氧氣在自然界中的循環(huán)及重要意義，增強(qiáng)環(huán)保意識
2．養(yǎng)成細(xì)致的觀察習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)
學(xué)習(xí)重點(diǎn)與難點(diǎn)：
1．氧氣的性質(zhì)與用途
2．氧氣的獲得和實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的方法
教學(xué)方法：
1．物理性質(zhì)主要有學(xué)生自行歸納總結(jié)；
2．化學(xué)性質(zhì)可以通過演示實(shí)驗(yàn)及回憶已學(xué)的實(shí)驗(yàn)來歸納
3．對于實(shí)驗(yàn)室制法，主要通過探究、對比，從而找出不同點(diǎn)加深印象
4．氧氣的用途主要是知識性的介紹
探究內(nèi)容：
1．燃燒的現(xiàn)象及劇烈程度與什么因素有關(guān)？
2．實(shí)驗(yàn)室制取氣體的裝置的選取所考慮的因素有哪些？
學(xué)習(xí)內(nèi)容：
一、認(rèn)識氧氣（Oxygen）的性質(zhì)
1．物理性質(zhì)：
（1）色、味、態(tài)：通常情況下，是無色無味的氣體；
（2）密度：標(biāo)準(zhǔn)狀況下，密度為1.429g/L，略大于空氣；
P.S.：通常情況下，是指20℃，1.01×105Pa；標(biāo)準(zhǔn)狀況下，是指0℃，1.01×105Pa；
（3）溶解性：氧氣不易溶于水
（4）三態(tài)變化：降溫后，氧氣可以變?yōu)榈{(lán)色的液體，甚至淡藍(lán)色雪花狀固體。
問題：有什么事實(shí)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(xué)性質(zhì)：
（1）木炭在氧氣中燃燒（黑色固體）
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：劇烈燃燒，發(fā)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(dá)式：碳（C）+ 氧氣（O2）點(diǎn)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)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(dá)式：鐵（Fe） + 氧氣（O2）點(diǎn)燃——→四氧化三鐵（Fe3O4）
注意事項(xiàng)：集氣瓶底部鋪少量的細(xì)沙或加少量的水，防止生成的固體物質(zhì)濺落瓶底，致使集氣瓶炸裂。
在空氣中加熱情況：持續(xù)加熱發(fā)紅，離火后變冷。
（3）蠟燭在氧氣中燃燒（白色固體）
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：比空氣中燃燒劇烈，發(fā)出白光，集氣瓶內(nèi)壁出現(xiàn)水珠，有使澄清石灰水變渾濁的無色無味氣體產(chǎn)生。
文字表達(dá)式：石蠟+ 氧氣（O2）點(diǎn)燃——→二氧化碳（CO2）+ 水（H2O）
空氣中燃燒情況：燃燒產(chǎn)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，放熱，生成白色粉末狀固體。
文字表達(dá)式：鎂（Mg） + 氧氣（O2）點(diǎn)燃——→ 氧化鎂（MgO）
（5）銅絲在空氣中灼燒（紅色固體）
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：加熱后，銅絲紅熱，冷卻后，在銅絲表面出現(xiàn)一層黑色物質(zhì)。
文字表達(dá)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：劇烈燃燒，發(fā)出白光，放出熱量，生成大量的白煙
文字表達(dá)式：磷（P）+ 氧氣（O2）點(diǎn)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(zhì)與氧氣的反應(yīng)
某些物質(zhì)在一些條件下，與氧氣發(fā)生緩慢的氧化反應(yīng)，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(jié)論：
（1）氧氣是一種化學(xué)性質(zhì)比較活潑的氣體，在一定的條件下，能與許多物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。在這些反應(yīng)中，氧氣提供氧，稱為氧化反應(yīng)。氧氣便是常見的氧化劑；
（2）物質(zhì)在純氧氣中燃燒程度比空氣中燃燒要劇烈。說明物質(zhì)燃燒程度，與氧氣的濃度大小成正比；
（3）物質(zhì)燃燒時有的有火焰，有的會發(fā)光，有的會冒煙。一般來說，氣體燃燒會有火焰產(chǎn)生，固體直接燃燒，產(chǎn)生光或者火星。生成物有固體，一般都會產(chǎn)生煙，即固體小顆粒；
（4）物質(zhì)與氧氣反應(yīng)不一定是燃燒現(xiàn)象，如緩慢氧化。
二、氧氣的用途
1．供給呼吸：醫(yī)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(yáng)棄，只需幾天就會發(fā)生肺氧氣中毒。一般醫(yī)院中的氧氣只是大于40%；
（2）用氦氣代替氮?dú)馀c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?yàn)橛每諝夤撍畣T呼吸時，在壓強(qiáng)較大的深海里，會有較多的氮?dú)馊芙庠跐撍畣T的血液里，當(dāng)潛水員從深海上升，血液里的氮?dú)鈱⒊蔀闅馀葆尫懦鰜恚罅繗馀輹枞⒀埽鸩∽儭?/p>
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 + 水
2．工業(yè)制法（分離液態(tài)空氣法）
空氣 空氣 除去二氧化碳 干燥 氮?dú)?/p> 液態(tài)空氣 降溫 加壓 升溫-196℃ 液態(tài)氧 升溫-183℃ 氧氣
（2）注意：該過程是物理變化
3．實(shí)驗(yàn)室制法
（1）高錳酸鉀制取氧氣
a. 實(shí)驗(yàn)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(xiàng)：
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(dǎo)氣管伸入發(fā)生裝置內(nèi)要稍露出橡皮塞：有利于產(chǎn)生的氣體排出。
c). 試管口塞一團(tuán)棉花：防止高錳酸鉀粉末進(jìn)入導(dǎo)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(dǎo)氣管要伸入接近集氣瓶底部：有利于集氣瓶內(nèi)空氣排出，使收集的氣體更純。
e). 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，先將導(dǎo)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(shí)驗(yàn)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(dǎo)管的一端浸入水槽中，用手緊握試管外壁，若水中的導(dǎo)管口有氣泡冒出，證明裝置不漏氣。松開手后，導(dǎo)管口出現(xiàn)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(yīng)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(dāng)氣泡均勻冒出時再收集；或向上集氣法。
f). 檢驗(yàn)及驗(yàn)滿：用帶火星的木條伸入試管中，發(fā)現(xiàn)木條復(fù)燃，說明是氧氣；
用帶火星的木條靠近集氣瓶口部，木條復(fù)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
a. 實(shí)驗(yàn)原理：過氧化氫（H2O2） ————→ 水（H2O） + 氧氣（O2）
b. 注意事項(xiàng)：
a). 分液漏斗可以用長頸漏斗代替，但其下端應(yīng)該深入液面以下，防止生成的氣體從長頸漏斗中逸出；
b). 導(dǎo)管只需略微伸入試管塞
c). 氣密性檢查：用止水夾關(guān)閉，打開分液漏斗活塞，向漏斗中加入水，水面不持續(xù)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(yōu)點(diǎn)：可以控制反應(yīng)的開始與結(jié)束，可以隨時添加液體。
總結(jié)：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(xué)反應(yīng)中能改變其他物質(zhì)的反應(yīng)速率，但本身的化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量在反應(yīng)前后沒有發(fā)生變化的物質(zhì)。
補(bǔ)充練習(xí)測試題
（1）從液態(tài)空氣分離氮?dú)夂脱鯕猓瑸槭裁吹玫降氖菤鈶B(tài)氮和液態(tài)氧？
（2）用氧炔焰焊接和切割金屬時，發(fā)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(xué)變化？
（3）從液態(tài)空氣、高錳酸鉀、雙氧水三種物質(zhì)制氧氣時，各物質(zhì)發(fā)生的是物理變化還是化學(xué)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(fù)燃？為什么？
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