第1節 空氣與氧氣主題第1節 空氣與氧氣教學內容學習目標：1.了解空氣的主要成分，了解組成空 氣各主要成分的體積分數；2.能根據實驗現象分析空氣中氧氣的 體積分數；3.了解空氣的應用，知道空氣是一種 寶貴的資源。4.了解氧氣的主要物理性質和化學性質，能通過氧氣的性質理解氧氣的廣泛用途。了解氧氣是空氣中最活躍的成分，也是和我們人類生命最息息相關的部分。5.了解實驗室制取氧氣的方法（過氧化氫分解和高錳酸鉀加熱分解），了解實驗室制取氧氣的儀器名稱、裝置的連接、檢驗氣密性的方法、收集方法和檢驗氧氣的方法。了解工業上制氧的方法。互動探究：1.期中考試試卷分析2.空氣是“空”的嗎?3.“O2”的含義？4.什么叫物質的物理性質？它包括哪些內容？什么叫物質的化學性質？舉一例說明。精講提升：一、 物質的分類純凈物和混合物：純凈物：只含一種成分（物質）。如：水、氧氣、氯化鈉、銅等。混合物：含兩種或兩種以上成分（物質）。如：空氣、鹽水、碘酒等。 兩者的區別： 按成分是否單一。純凈物可用一個化學式表示所有成分，如：冰水（H2O）；但混合物不能，如：空氣。二、空氣的成分1.空氣中各成分的體積分數大約是：氮氣78%、氧氣21%、稀有氣體0.94%、二氧化碳0.03%、其他氣體0.03%。2.氧氣的性質比較活潑用途：提供呼吸（如：潛水、醫療、登山等）；支持燃燒（煉鋼、氣焊、氣割、宇航）3.氮氣的性質不活潑。用途：保護氣、冷凍劑、燈泡充氮、食品防腐、制硝酸和氮肥等。4.稀有氣體(氦、氖、氬、氪、氙等)： 性質極不活潑，曾被稱為“惰性氣體”； 用途：保護氣、不同色彩的電光源、激光超導技術、醫療冷凍麻醉等。三、空氣中氧氣含量的測定實驗1.實驗現象：紅磷燃燒，冒出大量白煙，燒杯中的2.水倒流進集氣瓶，液面上升約1/5。3.實驗結論：空氣中氧氣約占1/5，氮氣約占4/5；氮氣不能燃燒，也不支持燃燒，且不溶于水。4.實驗注意點：裝置必須密封好，不能漏氣；紅磷必須過量，完全消耗掉集氣瓶內的氧氣； 不能用木炭、硫粉等代替紅磷。四、氧氣的性質【物理性質】密度略大于空氣的密度。不易溶于水。氣態的氧是無色無味的，液態氧和固態氧是淡藍色的。【化學性質】氧氣化學性質比較活潑。氧氣具有助燃性和氧化性。五、氧氣的檢驗方法：把一根帶火星的木條伸入集氣瓶中，如果帶火星的木條復燃，證明是氧氣。六、氧氣與常見物質發生的反應物質反應現象化學方程式（表達式）磷產生大量白煙、放熱4P+5O22P2O5木炭 木炭在空氣中燃燒時持續紅熱，無煙無焰；木炭在氧氣中劇烈燃燒，并發出白光 放熱、生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體C+O2CO2硫 在空氣中燃燒發出淡藍色火焰，在氧氣中燃燒發出藍紫色火焰 放熱、生成有刺激性氣味的氣體S+ O2SO2氫氣 純凈的氫氣在空氣中燃燒，產生淡藍色火焰 放熱、生成能使無水硫酸銅變藍的液體2H2+O22H2O鐵鐵在氧氣中劇烈燃燒，火星四射，放熱，生成黑色固體3Fe+2O2Fe3O4鋁鋁在氧氣中燃燒，發出耀眼的白光，放熱，生成白色固體4Al+3O22Al2O3鋁在空氣中與氧氣反應，表面形成致密的氧化膜4Al+3O2=2Al2O3鎂鎂在空氣中燃燒，發出耀眼的白光、放熱、生成白色粉末2Mg+O22MgO銅紅色的固體逐漸變成黑色2Cu+O22CuO汞銀白色液體逐漸變成紅色2Hg+O22HgO一氧化碳產生藍色火焰，放熱，生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體2CO+O22CO2甲烷產生明亮的藍色火焰，放熱，產生能使無水硫酸銅變藍的液體，生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體CH4+2O2CO2+2H2O蠟燭火焰發出白光，放熱，產生能使無水硫酸銅變藍的液體，生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體石蠟氧氣水二氧化碳七、探究實驗1.木炭燃燒實驗【實驗操作】用坩堝鉗夾取一小塊木炭，在酒精燈上加熱到發紅，插入到盛有集氣瓶的氧氣中（由瓶口向下緩慢插入），觀察木炭在氧氣里燃燒的現象。燃燒停止后，取出坩堝鉗，向集氣瓶中加入少量澄清的石灰水，振蕩，觀察現象。【實驗現象】木炭在空氣中燃燒時持續紅熱，無煙無焰；在氧氣中燃燒更旺，發出白光。向集氣瓶中加入少量澄清的石灰水后，澄清的石灰水變渾濁。【化學方程式】C+O2CO2【注意事項】木炭應該由上向下緩慢伸進盛有氧氣的集氣瓶中，原因：為了保證有充足的氧氣支持木炭燃燒，防止木炭燃燒生成的二氧化碳使木炭熄滅，確保實驗成功。2.硫燃燒實驗【實驗操作】在燃燒匙里放少量硫，在酒精燈上點燃，然后把盛有燃著硫的燃燒匙由上向下緩慢伸進盛有氧氣的集氣瓶中，分別觀察硫在空氣中和在氧氣中燃燒的現象。【實驗現象】硫在空氣中燃燒發出淡藍色火焰，在氧氣中燃燒發出藍紫色火焰。生成一種有刺激性氣味的氣體。【化學方程式】S+ O2SO2【注意事項】在集氣瓶中加入少量的氫氧化鈉溶液，可以吸收有毒的二氧化硫，防止造成空氣污染。【思考】能用S、C代替P做測定空氣中含氧量（體積）的實驗嗎？為什么？3.細鐵絲在氧氣中燃燒的實驗【實驗操作】把光亮的細鐵絲盤成螺旋狀，下端系一根火柴，點燃火柴，待火柴快燃盡時，由上向下緩慢插入盛有氧氣的集氣瓶中（集氣瓶底部要先放少量水或鋪一薄層細沙）。【實驗現象】細鐵絲在氧氣中劇烈燃燒，火星四射，生成一種黑色固體。【化學方程式】3Fe+2O2Fe3O4【注意事項】 用砂紙把細鐵絲磨成光亮的銀白色，是為了除去細鐵絲表面的雜質。 將細鐵絲盤成螺旋狀，是為了增大細鐵絲與氧氣的接觸面積。 把細鐵絲繞在火柴上，是為了引燃細鐵絲，使細鐵絲的溫度達到著火點。 待火柴快燃盡時才緩慢插入盛有氧氣的集氣瓶中，是為了防止火柴燃燒時消耗氧氣，保證有充足的氧氣與細鐵絲反應。 由上向下緩慢伸進盛有氧氣的集氣瓶中是為了防止細鐵絲燃燒時放熱使氧氣從集氣瓶口逸出，保證有充足的氧氣與細鐵絲反應。 集氣瓶里要預先裝少量水或在瓶底鋪上一薄層細沙，是為了防止灼熱的生成物濺落使集氣瓶瓶底炸裂。【思考】鐵絲在空氣中與純氧中點燃的現象差別。八、氧氣的制取（1）雙氧水制氧氣：a. 實驗原理：H2O2 H2O O2b. 實驗裝置：c.實驗步驟：連接儀器，檢查裝置的氣密性；在錐形瓶中加入少量二氧化錳粉末，旋緊膠塞，在分液漏斗中加入雙氧水，如圖掿好裝置；放雙氧水緩慢放入錐形瓶中，等氣泡連續均勻冒出時，開始收集；等集氣瓶中液面下降至瓶口，瓶外有氣泡產生時，實驗結束。d.注意事項：a)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。 b)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； c) 導管只需略微伸入試管塞 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。（2）高錳酸鉀制取氧氣：a. 實驗原理：高錳酸鉀 錳酸鉀 + 二氧化錳 + 氧氣（分解反應）b. 實驗裝置：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，松開手后，導管口出現一段水柱。證明裝置不漏氣。 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。口訣：組查裝定點收離熄 d.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。（3）氯酸鉀制氧氣：實驗原理：氯酸鉀氯化鉀 + 氧氣（分解反應）實驗步驟大致如（2），本實驗中試管中不用塞棉花。3.工業制氧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