1、第2章 身边的化学物质 第1节 性质活泼的氧气,学习主题 一 空气的组成和自然界中的氧循环 【问题导引】空气是由哪些气体组成的?各种气体在空气中的体积分数是多少?为什么空气中的氧气的含量能保持恒定? 1.空气的成分:,78%,21%,2.氧循环:,光合作用,呼吸作用,燃烧,学习主题 二 认识氧气的性质 【问题导引】氧气具有什么物理性质?木炭、蜡烛与铁丝在空气中和氧气中分别燃烧会产生什么现象? 1.物理性质:,无色,无味,气体,略大,不易,淡蓝,淡蓝,【特别提醒】氧气变为液氧时,颜色也发生了改变,因此伴随颜色改变的变化不一定是化学变化。,2.化学性质: (1)木炭、铁丝、蜡烛在空气、氧气中燃烧。
2、,红光,白光,热量,碳+氧气 二氧化碳,火星四射,黑色固体,黄光,白光,水雾,铁+氧气 四氧化三铁,石蜡+氧气 二氧化碳+水,(2)结论。 可燃物在氧气中燃烧比在空气中燃烧剧烈。 某些在空气中不易燃烧的物质,在氧气中却可以燃烧。 氧气的化学性质比较活泼,许多物质可以与氧气发生反应。 3.氧化反应: (1)概念:物质与_发生的反应。(2)分类,氧气,缓慢,锈蚀,学习主题 三 氧气的用途和制法 【问题导引】氧气在生产、生活中具有哪些重要用途?工业上和实验室中制取氧气的原理分别是什么?实验室通常采用什么方法制取氧气? 1.氧气的用途: (1)支持_,如用于火箭助燃剂、焊接和切割金属。 (2)供给生物
3、_,如用于医疗、潜水、宇航等。,燃烧,呼吸,2.工业制法: (1)原理。 利用液态氧和液态氮的_不同进行分离。 (2)过程。,沸点,氮气,3.实验室制法: (1)高锰酸钾制取氧气。 反应原理 _ 实验装置 a.发生装置,高锰酸钾 锰酸钾+二氧化锰+氧气,b.收集装置A为_,原因是氧气的密度比空气_。 B为_法,原因是氧气_溶于水。 检验:加热少量高锰酸钾,收集一集气瓶气体,将带火星的 木条伸入瓶中,观察到_。,向上排空气法,排水,不易,大,木条复燃,注意事项 a.实验开始时应先检查装置的_,确保装置不漏气。具 体方法(如下图)用手握住试管时,导管口会_;移开手后过一段时 间,导管中会形成_,说
4、明装置气密性良好。 b.在试管口放置一小团蓬松的棉花团(或少量玻璃棉),以防 止_。 c.停止实验时,应先将导管_,再_,以免 产生_现象。,气密性,有气泡冒出,一段水柱,高锰酸钾粉末进入导气管,移出水面,熄灭酒精灯,倒吸,(2)双氧水和二氧化锰制取氧气。 反应原理 _ 制取装置检验:把稀的双氧水从分液漏斗慢慢加入装有少量二氧化 锰粉末的锥形瓶中,收集一集气瓶气体,将带火星的木条伸入 集气瓶中,观察到_。,过氧化氢 水+氧气,木条复燃,4.催化剂:在化学反应中能_化学反应速率,但本身的 _在反应前后都没有发生变化的物质。,增大,质量和化学性质,1.工业上与实验室制取氧气在变化类型上有什么本质区
5、别? 提示：工业上制取氧气是利用了液态氧和液态氮沸点不同进行分离的,该过程中只是物质的状态发生了变化,没有其他物质生成,属于物理变化;实验室制取氧气的过程中有新物质生成,属于化学变化。,2.“实验室用过氧化氢溶液制取氧气时,若不加二氧化锰,就不会产生氧气”。你认为这种认识是否正确? 提示：不正确。催化剂只能改变反应的速率,对于不能发生的反应,无论是否使用催化剂,反应都无法进行。常温下过氧化氢就能放出氧气,而加入二氧化锰后过氧化氢的分解速率加快,二氧化锰起到了催化作用。因此,化学反应能否发生与是否使用催化剂无关。,3.实验室制取氧气时,两种收集氧气的方法中,哪种方法收集的氧气较纯净? 提示：排水
6、法收集氧气前,在集气瓶中充满水,其中不含有空气;而排空气法排出的是空气,空气中不同气体的密度不同,有些气体的密度与所收集气体密度相近,难排出,故用排水法比用排空气法收集的气体更纯净。,考点 1 氧气的化学性质 【典例】(2012怀化中考改编)下列叙述正确的是( ) A.木炭在充足的氧气中燃烧生成一氧化碳 B.蜡烛在氧气中燃烧发出白光 C.铁丝在氧气中燃烧火星四射,生成三氧化二铁 D.红磷在空气中燃烧产生大量白雾,【解析】选B。本题考查可燃物在氧气中燃烧的现象及结论。木炭在氧气充足的时候完全燃烧生成二氧化碳,在氧气不充足的时候不完全燃烧生成一氧化碳;蜡烛在氧气中燃烧发出白光,放出大量的热;铁丝在
7、氧气中燃烧生成黑色的四氧化三铁;红磷在空气中燃烧生成白色固体五氧化二磷,产生 大量的白烟。由此判断选项B正确。,【方法平台】描述物质燃烧现象的误区 (1)“烟”和“雾”:“烟”是固体小颗粒悬浮于空气中形成的现象,如红磷燃烧时产生白色的五氧化二磷固体小颗粒,悬浮于空气中形成的现象;而“雾”是小液滴悬浮于空气中形成的现象。 (2)“光”和“火焰”的区别:当气体或沸点低的固、液体的蒸气燃烧时产生“火焰”,如氢气燃烧产生淡蓝色火焰;酒精、硫燃烧时,实际是它们的蒸气在燃烧,所以也会产生火焰。高沸点的固体在燃烧时,不易变为气体,燃烧过程中不会产生火焰,只是发光(或冒火星),如铁、木炭燃烧时的现象。,(3)
8、“现象”与“结论”的区别:实验现象往往是指我们通过视觉、嗅觉、听觉、触觉等感觉器官感知到的,故不能描述出物质的名称。如“使澄清石灰水变浑浊的气体”是我们观察到的现象,“生成二氧化碳气体”是由此现象得出的结论。,考点 2 氧气的实验室制法 【典例】(2012青岛中考)根据下列实验装置图填空:(1)写出上图所示装置中标有序号的仪器名称: , 。,(2)实验室中用过氧化氢溶液与二氧化锰混合制取氧气,发生 反应的文字表达式为 ;制取气体时,组 装好仪器后,应先 ,再添加药品;收集氧气时,使用(选填装置序号)所示的方法收集到的气体比较纯净。 (3)若用氯酸钾固体制取氧气,反应的文字表达式为氯酸钾氯化钾+
9、氧气,因为 和_,所以发生 装置应选用 (选填装置序号)。,【解析】(1)根据实验室常见仪器、名称可知装置中标有序号的仪器名称:试管集气瓶;(2)过氧化氢溶液与二氧化锰混合发生反应生成水和氧气;添加药品前,应首先检查装置的气密性;排水法收集的气体较纯净;(3)根据反应的文字表达式可知该反应为“固体加热型”,即反应物是固体、反应条件是加热,所以发生装置应选用A。 答案：(1)试管 集气瓶 (2)过氧化氢 水+氧气 检查装置的气密性 E (3)反应物是固体 反应条件是加热 A,【方法平台】实验室制取氧气应注意的问题 (1)添加药品前,应首先检查装置的气密性,若装置的气密性差,不会收集到足够多的气体
10、。 (2)应根据反应物的状态和反应条件确定发生装置。 (3)排水法比排空气法收集的气体纯净。,考点 3 催化剂 【典例】研究性学习小组选择“H2O2生成O2的快慢与什么因素有关”的课题进行探究,以下是他们探究的主要过程: 【假设】H2O2生成O2的快慢与催化剂种类有关。 【实验方案】常温下,在两瓶体积相同、浓度相同的H2O2溶液中分别加入相同质量的MnO2和红砖粉,测量各生成一瓶(相同体积)O2所需要的时间。,【进行实验】图示是他们进行实验的装置图,气体发生装置 中A仪器的名称是 ,此实验中B处宜采用的气体收集 方法是 。,【结论】该探究过程得出的结论是 。 【反思】H2O2在常温下分解缓慢,
11、加入MnO2或红砖粉后反应明 显加快。若要证明MnO2和红砖粉是该反应的催化剂,还需要 增加实验来验证它们在化学反应前后的 和_是否改变。 H2O2生成O2的快慢还与哪些因素有关?请你帮助他们继续探究。(只要求提出假设和实验方案) 【假设】_ 。 【实验方案】_ 。,【解析】此题借助控制变量法这一科学方法,对催化剂的种类是否影响化学反应速率进行探究,解题时首先要仔细阅读,找出“问题”,这是解题的“题眼”。其次,要对题中提供的数据进行仔细分析,找出变量及其变化范围。最后,结合问题与数据分析所得出的结论进行总结,得出最后的结论。由于排水集气法容易观察到收集满一瓶气体所需时间,故可用排水法收集;从表
12、中数据分析,加入MnO2比加入红砖粉反应所需时间短,说明H2O2分解速率与催化剂的种类有关;但红砖粉和MnO2是否为H2O2发生反应的催化剂,该实验不能确定,还要验证反应前后MnO2和红砖粉的质量和化学性质是否不变。H2O2分解生成O2速率的快慢还可能与温度、H2O2溶液的浓度有关。,答案：【进行实验】锥形瓶 排水法 【结论】在相同条件下,H2O2分解生成O2的快慢与催化剂的种类有关 【反思】质量 化学性质 【假设】H2O2生成O2的快慢与H2O2溶液的浓度有关 【实验方案】常温下取两份体积相等的5%和10%的H2O2溶液,分别加入相同质量的同种催化剂,测量各收集一瓶气体所需的时间(答案不唯一
13、,合理即可),1.结合所学内容,将氧气的相关物理性质和化学性质填入下图中:,提示：氧气的密度比空气略大,不易溶于水,通常情况下是无色气体,其液体和固体均呈淡蓝色,氧气可使带火星的木条复燃。石蜡在氧气中燃烧生成二氧化碳和水,铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁;木炭在氧气中燃烧生成二氧化碳。,2.下图为实验室用高锰酸钾制取氧气的实验装置图,请指出图中的错误之处,并将修改建议写在横线上。(1) ; (2) ; (3) ; (4) ; (5) 。,提示：(1)酒精灯中酒精不能超过酒精灯容积的三分之二; (2)酒精灯应用外焰加热; (3)试管口应向下倾斜; (4)集气瓶中导管只需伸到集气瓶口; (5)试管口应
14、塞一团棉花。,3.结合催化剂的概念,将其特点填入图中。提示：催化剂的特点可概括为“一变”“两不变”。“一变”是指催化剂可以改变化学反应速率,包括加快和减慢化学反应速率两层含义;“两不变”是指作为某个反应的催化剂,本身在其反应前后质量和化学性质没有变。,1.下列关于氧气物理性质的说法中错误的是 ( ) A.通常状况下氧气是无色无味的气体 B.鱼类能在水中生活,证明氧气易溶于水 C.通常状况下,氧气的密度大于空气 D.通过低温加压,可使氧气液化成淡蓝色的液体,【解析】选B。通常状况下氧气是无色无味的气体,说法正确;鱼类能在水中生活,是因为氧气能溶于水,不能说明是易溶于水,说法错误;通常状况下,氧气
15、的密度比空气的密度大,说法正确;通过低温加压,可使氧气液化成淡蓝色的液体,说法正确。,2.下列操作可鉴定一瓶气体是否为氧气的是 ( ) A.观察气体颜色 B.闻气体的气味 C.插入带火星的木条 D.倒入澄清的石灰水 【解析】选C。氧气能使带火星的木条复燃,据此可检验氧气。,3.(2012温州中考改编)水在科学实验中的应用很广泛,在做铁丝在氧气中燃烧的实验时,常在集气瓶的底部加少量的水(如图)。该实验中水的作用是 ( ) A.吸收有害气体 B.作反应物 C.作催化剂 D.保护集气瓶 【解析】选D。本题考查氧气性质实验中 的注意事项。铁丝在氧气中燃烧时会放出大量的热,生成的熔融物,直接溅落容易使集
16、气瓶底部炸裂。实验时,在集气瓶底部加少量水,防止生成物溅落使瓶底炸裂。故选D。,4.(2012广州中考)空气是一种宝贵的自然资源,下列气体不可以直接从空气中分离获得的是 ( ) A.用作医疗急救的氧气 B.用作焊接保护气的稀有气体 C.用作食品防腐剂的氮气 D.用作清洁燃料的氢气 【解析】选D。本题考查学生对空气分离知识的理解。解答本题应明确:空气分离是利用空气各成分沸点不同进行分离的一种方法,属物理变化,其分离可得到O2、N2、稀有气体等气体,不可能得到空气中不含有的氢气。,5.下列变化过程中,不包含缓慢氧化的是 ( ) A.动植物的呼吸 B.蔗糖的溶解 C.酒和醋的酿造 D.食物的腐烂 【
17、解析】选B。蔗糖的溶解属于物理变化,不包含缓慢氧化,而动植物的呼吸、酒和醋的酿造、食物的腐烂,都属于化学变化,都有氧气参加,进行得比较慢,属于缓慢氧化。,6.工业上用分离液态空气法制取氧气的依据是 ( ) A.氧气与氮气的化学性质不同 B.氧气与氮气在水中溶解性不同 C.氧气与氮气的密度不同 D.液氧与液氮的沸点不同 【解析】选D。工业上制取氧气是利用了液氧和液氮的沸点不同,从而将液态空气分离为氧气和氮气的。,7.下列关于催化剂的认识中正确的是 ( ) A.催化剂在反应后质量减小 B.催化剂用一次就不能再用了 C.催化剂能增加生成物的质量 D.催化剂能改变化学反应的速率 【解析】选D。由催化剂
18、的定义可知:催化剂在反应后质量不变,故A错误;由于催化剂的化学性质不变,催化剂可以多次使用,故B错误;催化剂能改变其他物质的反应速率,不能增加生成物的质量,故C错误;由催化剂的定义可知,催化剂能改变化学反应的速率。,8.为探究氧气的性质,老师做了如下实验,根据实验回答有关问题:(1)取一瓶氧气,把带火星的木条伸入瓶内(如图甲所示),发现木条复燃,说明氧气能 ,该实验原理可于 。(2)另取一瓶氧气,倒立后将带火星的木条伸入瓶中(如图乙所示),木条复燃了,但在乙中燃烧不如在甲中旺。该实验说明 ,所以盛放氧气的集气瓶应该 放置。,【解析】甲、乙两瓶氧气都能使带火星的木条复燃,说明氧气有支持燃烧的性质
19、,可利用该实验检验氧气;因为甲瓶中比乙瓶中的木条燃烧更旺,说明甲瓶中氧气的浓度比乙瓶大,因为乙瓶的瓶口向下,部分氧气逸散到空气中去了,从而说明氧气的密度比空气大,由于氧气的密度大于空气的密度,为防止氧气逸出,盛放氧气的集气瓶应该瓶口向上放置。 答案：(1)支持燃烧 检验氧气 (2)氧气的密度比空气大 瓶口向上,9.已知铁丝在氧气中可以发生反应:铁+氧气 四氧化三铁。反应时铁丝剧烈燃烧、火星四射,生成黑色的四氧化三铁固体,如图所示,试回答:,夹取细铁丝的仪器叫 ,铁丝前端火柴梗的作用是_ _。 (1)某同学在做“细铁丝在纯氧中燃烧”的实验时,集气瓶炸裂了,请你帮助他分析一下原因: 。 (2)铁丝
20、在空气中和在纯氧气中反应情况不同,铁丝在空气中缓慢氧化生成铁锈(主要成分为氧化铁),而铁丝在氧气中剧烈燃烧生成四氧化三铁,这说明化学反应与 有关。,【解析】夹取细铁丝的仪器叫坩埚钳,铁丝前端火柴梗的作用是引燃细铁丝。 (1)铁丝燃烧产生的高温熔融物落在瓶底,会造成瓶底炸裂。 (2)铁丝在空气中和纯氧气中反应的产物不同,显然是氧气在它们中的含量不同造成的。 答案：坩埚钳 引燃细铁丝 (1)集气瓶底部没有铺细沙或放水(或燃着的细铁丝碰到了瓶壁) (2)反应物浓度,10.(2011陕西中考)下图是实验室制取氧气的两种装置,请回答下列问题。(1)写出甲装置中发生反应的文字表达式 。 (2)乙装置收集氧气时需要用带火星的木条来验满,这是利用了氧气的 性。甲、乙两种制取氧气的方法相比,乙方法的优点是 。,【解析】甲装置是利用加热高锰酸钾生成锰酸钾、二氧化锰和氧气的方法制取氧气;乙装置是利用分解过氧化氢的方法制取氧气,因为氧气具有助燃性,所以可以使带火星的木条复燃。乙装置不用加热,操作简便、安全。 答案：(1)高锰酸钾 锰酸钾+二氧化锰+氧气 (2)助燃或氧化 操作简便、节能、安全等,
