第三单元维持生命的物质——氧气、水知识点总结-2024-2025学年九年级化学科粤版上册

第三单元 维持生命的物质——氧气、水 3.1 氧气的性质和用途 知识点1:氧气的物理性质 通常状况下,氧气是一种无色、无气味的气体;标况下,密度略大于空气。 液态氧(-183 )为淡蓝色的液体,固态氧(-218 )为淡蓝色、雪花状的固体。 常温时,氧气不易溶于水,1L水只能溶解30mL氧气,水中生物就是靠溶解在水中的氧气呼吸的。 知识点2:氧气的化学性质及用途 实验内容 实验过程 实验图示 实验现象 表达式 在空气中 在氧气中 木炭(灰黑色固体)燃烧 取两块形状、大小相同的木炭,用坩埚钳夹住,在酒精灯火焰上点燃后,再缓慢伸入充满空气和氧气的集气瓶中 持续红热 放出热量 剧烈燃烧,发出白光 放出热量 碳+氧气 (点燃)二氧化碳 C+O2 (点燃)CO2 生成能使澄清石灰水变浑浊的气体 缓慢:防止燃烧放出的热量使集气瓶内未反应的氧气受热逸出,确保可燃物与氧气充分接触 硫(淡黄色固体)燃烧 在两个燃烧匙里各放等量的适量硫粉,加热直至燃烧后,分别伸入充满空气和氧气的集气瓶(瓶底预先放置少量水,在通风橱中进行) 发出微弱的 淡蓝色火焰 发出明亮的 蓝紫色火焰 硫+氧气 (点燃)二氧化硫 S+O2 (点燃)SO2 放出热量,生成有刺激性气味的气体 少量水:吸收二氧化硫,防止污染空气 铁丝(银白色固体)燃烧 用两把坩埚钳各夹住末端系完全相同的火柴杆的螺旋状的细铁丝,在酒精灯点燃火柴至其快要烧尽时,分别伸入充满空气和氧气的集气瓶中(瓶底预先装有少量水或铺有少量细沙) 红热,不能燃烧 剧烈燃烧,火星四射,放出热量,生成黑色固体。 铁+氧气 (点燃)四氧化三铁 Fe+O2 (点燃)Fe3O4 先用砂纸打磨铁丝除锈;火柴杆:引燃铁丝 螺旋状:增大铁丝与氧气的接触面积,有利于铁丝持续燃烧; 快要烧尽:避免火柴燃烧消耗过多的氧气 少量水或细沙:防止高温熔化物溅落炸裂瓶底 实验过程中铁丝不能碰到集气瓶内壁 红磷燃烧 燃烧匙里放少量红磷,用酒精灯点燃,再伸入瓶底有少量水的集气瓶里 红磷燃烧,产生大量白烟,放出大量热 磷+氧气 (点燃)五氧化二磷 P+O2 (点燃)P2O5 少量水:吸收五氧化二磷,防止污染空气。 (吸收热量,加快冷却) 铜片加热 用坩埚钳将一小段光亮的铜片在酒精灯上加热片刻 铜片由紫红色变为黑色 铜+氧气 (加热)氧化铜 Cu+O2 ( )CuO 镁条燃烧 先将镁条打磨光亮,用坩埚钳夹持镁带,用酒精灯点燃,桌面上垫上陶土网 镁条剧烈燃烧,发出耀眼的白光,放出热量, 并生成白色粉末状固体 镁+氧气 (点燃)氧化镁 Mg+O2 (点燃)MgO 打磨:除去物体表面的氧化物和污物 陶土网:防止生成物溅落下来烫坏桌面 【归纳总结】 1、实验证明,氧气可以和很多物质发生反应,因此氧气是一种化学性质比较活泼的气体。 (1)供给呼吸:动植物的呼吸作用都离不开氧气。潜水、登山、太空行走、医疗急救都需要氧气。 (2)支持燃烧(助燃性、氧化性、没有可燃性):气割、气焊、炼钢炼铁、航天、化工等都需要氧气。 2、可燃物燃烧的剧烈程度与氧气浓度有关:物质在氧气中燃烧比空气中燃烧更剧烈,甚至有的(如铁丝)在空气中不能燃烧的物质,在氧气中却可以燃烧。 3、可燃物燃烧的剧烈程度与可燃物和氧气的接触面积有关:增大可燃物与氧气的接触面积,可以使反应更充分。 知识点3:化合反应和氧化反应 1、氧化反应:物质与氧发生的反应属于氧化反应。 (1)激烈氧化:物质在空气或氧气中燃烧;如镁条、酒精等物质的燃烧; (2)缓慢氧化:食物腐败、动植物的呼吸、金属生锈、酒醋的酿造等; 2、化合反应:由两种或者两种以上的物质生成另一种物质的反应叫作化合反应。特点:多变一 3、化合反应和氧化反应的比较 化合反应(基本反应类型之一) 氧化反应 概念 由两种或者两种以上的物质生成另一种物质的反应 物质与氧发生的反应 特点 多变一,可以用通式A + B + … X表示 有氧气参加的反应 举例 木炭、硫等与氧气反应 木炭、蜡烛等与氧气反应 联系 化合反应不一定是氧化反应(NH3+HCl NH4Cl) 氧化反应也不一定是化合反应(石蜡+O2 (点燃)CO2+H2O) 但有氧气参加的化合反应一定是氧化反应 3.2 氧气的制取 知识点1:实验室制氧气 1、实验装置(发生装置和收集装置)的选择 (1)发生装置的选择(选择依据:反应物状态和反应条件) 固液常温型 固固加热型 装置简单 操作简单 只适用于制取少量气体 便于随时添加液体药品 但长颈漏斗的下端要浸没在液面以下(液封):防止生成的气体从长颈漏斗逸出 可以控制反应速率 得到平稳的气流 通过弹簧夹开关控制装置内的压强,从而随时控制反应的发生与停止 试管口略向下倾斜:防止冷凝水倒流至热的试管,使试管炸裂 (2)收集装置的选择(选择依据:气体的密度和气体的溶解性) 气体难溶于水或 不易溶于水 且气体不与水反应 气体密度比空气大, 且不与空气中的成分反应 气体密度比空气小, 且不与空气中的成分反应 万能瓶 排空气法 密度小于空气 短进长出 密度大于空气 长进短出 排水法 短进长出 检验 除杂 干燥 长进短出 收集到的气体较纯净 但不干燥,含少量水蒸气 收集前集气瓶应装满水 收集到的气体较干燥但纯度不高 集气瓶中导管要伸入瓶底:有利于 充分排尽集气瓶内的空气 2、加热高锰酸钾制取氧气 (1)实验药品:高锰酸钾(暗紫色固体) (2)实验原理:高锰酸钾 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气 KMnO4K2MnO4 + MnO2 + O2加热 (3)实验装置: 发生装置:固固加热型(反应物为固体,且反应需要加热) 收集装置:①排水法(氧气不易溶于水且不与水反应) ②向上排空气法(氧气密度比空气大且不与空气中的成分反应) (4) 实验步骤: 操作步骤 简记 操作方法 检查装置的气密性 查(茶) 连接好装置,装置组装先下后上,从左往右。检查装置的气密性。 将药品装入试管 装(庄) 将药品平铺在试管底部,在试管口放一团棉花(水槽中的水变红说明未放棉花) 棉花:防止加热时试管内的粉末状物质进入导管造成堵塞 固定装置 定(定) 试管口略向下倾斜,固定在铁架台上。将盛满水的集气瓶倒立在盛有水的水槽内,要求瓶内没有气泡。垫高酒精灯至适当位置,将导管伸入水槽中 点燃酒精灯 点(点) 点燃酒精灯,先在试管下方来回移动,再用外焰集中加热盛试剂的部位(先预热) 防止试管因受热不均匀而炸裂 收集气体 收(收) 导管口开始有气泡放出时,不宜立即收集。当导管口有气泡连续均匀地冒出时开始收集。集满后,在水下盖好玻璃片,取出集气瓶,正放在桌面上。 气体不纯的原因:①没有等气泡连续均匀冒出就开始收集;②集气瓶开始未装满水 撤离导管 离(利) 停止加热前,先将导管从水槽中移出,再熄灭酒精灯 防止水槽中的水倒吸进去试管,炸裂试管 熄灭酒精灯 熄(息) 注:【仪器的连接】 (1)连接玻璃管和胶皮管:将玻璃管口用水润湿,稍用力将玻璃管插入胶皮管。 (2)把玻璃管插入带孔橡皮塞:将玻璃管口用水润湿,对准胶塞的孔稍用力转动插入。 (3)在容器口塞橡皮塞:手拿容器(切勿抵桌面),将胶塞慢慢转动旋进容器口。 【检查装置的气密性】 检查装置的气密性方法: 1、将导管伸入水中,手握试管,观察到水中导管口有气泡产生,移开手一段时间后,导管中会形成一段水柱,说明气密性良好。 2、夹紧止水夹,向漏斗中加入一定量的水,至漏斗下端浸入液面以下,液面持续不下降,说明气密性良好。 3、缓慢拉注射器活塞,漏斗下端产生气泡;缓慢推注射器活塞,漏斗内有液面上升,形成一段水柱,说明气密性良好。 (5)氧气的检验与验满 检验:将带火星的木条伸入集气瓶内,若发现木条复燃,证明该气体是氧气; 验满:①向上排空气法:将带火星的木条放在集气瓶瓶口,若木条复燃,证明氧气已收集满。 ②排水法:当集气瓶口有大气泡冒出时,说明氧气已经集满。 (6)整理归位:试剂归位,清理仪器,整理实验台。 知识点2:催化剂和催化作用 1、探究过氧化氢在二氧化锰存在下的分解(对比实验)(所用为浓度10%的过氧化氢溶液) (1)用量筒量取4mL的过氧化氢溶液加入试管中,将带火星的木条伸入试管内,结果怎样? 现象:带火星的木条不复燃。原因:过氧化氢溶液在常温下分解很慢,放出氧气很少。 (2)取少量二氧化锰装入另一试管中,将带火星的木条伸入试管内,结果怎样? 现象:带火星的木条不复燃。说明常温下二氧化锰单独存在没有氧气生成。 (3)再取少量二氧化锰于第三支试管中,再量取4mL过氧化氢溶液加入,将带火星的木条伸进试管内,结果怎样? 现象:产生大量气泡,带火星的木条复燃。说明常温下二氧化锰的存在,使过氧化氢更快地分解产生氧气。 (4)待实验(3)的试管内的液体不再放出气泡时,重新加入4mL过氧化氢溶液,再用带火星的木条伸进试管内,结果怎样?重复多次,结果怎样? 现象:过氧化氢溶液中再次产生大量气泡,带火星的木条复燃。重复多次,实验现象相同。说明二氧化锰一直在起作用,促进过氧化氢溶液分解产生氧气。 (5)反应前准确称量二氧化锰的质量,试验后将二氧化锰回收、干燥、再称量,发现它的质量没有变化。 综上:在有二氧化锰存在的条件下,过氧化氢能更快地分解产生氧气。二氧化锰能促进过氧化氢分解,但它的质量和化学性质在化学反应前后没有发生改变。 2、 催化剂和催化作用 (1)概念:在化学反应中能改变其他物质的反应速率,而本身的质量和化学性质在反应前后没有发生变化的物质叫做催化剂;催化剂在化学反应中所起的作用称为催化作用。 (2)特点:①一变:改变反应速率,包含加快和减慢;②二不变:化学反应前后催化剂的质量和化学性质均不变。 (3)注意:①催化剂不能改变生成物的质量,不能决定反应的进行;②催化剂不是反应物,也不是生成物,写在反应条件上;③一种催化剂仅针对某一些反应,并不是所有反应的催化剂;④某一反应的催化剂可能不只一种,如氧化铁等也可做过氧化氢分解的催化剂;⑤催化剂在化学反应前后化学性质不变,但是物理性质可能会改变。 知识点3:实验室制氧气的其余方法 1、过氧化氢在二氧化锰催化作用下制取氧气(绿色环保) (1)实验药品:过氧化氢溶液(无色液体,俗称双氧水)和二氧化锰MnO2(黑色粉末)。 (2)实验原理:过氧化氢 (二氧化锰)水+氧气 H2O2H2O+O2MnO2 (3)实验装置:(发生)固液常温型(反应物为固体和液体,且反应在常温下进行);(收集)向上排空气法 (4)实验步骤:①查:组装仪器,检查装置的气密性。②装(先固后液):先向锥形瓶中加入二氧化锰,塞好带有漏斗和导管的双孔橡胶塞,再通过漏斗加入过氧化氢溶液。③收:收集气体。 2、在二氧化锰催化作用下加热氯酸钾的方法制取氧气(不塞棉花) (1)实验药品:氯酸钾(白色固体)和二氧化锰(黑色粉末)。 (2)实验原理:氯酸钾 氯化钾 + 氧气 KClO3 KCl + O2二氧化锰 加热 MnO2 (3)实验装置:与高锰酸钾制取氧气基本一致,但试管口不需要塞棉花。 知识点4:氧气的工业制法:液态空气制氧气 1、考虑因素:成本低廉,原料容易获得,生产对环境的影响等; 2、原理:利用液态氧(沸点-183 )和液态氮(沸点-196 )的沸点不同。分离液态空气法——物理变化 3、实验过程空气 降温加压 液态空气 蒸发 液态氧 氮气 沸点低(-196 ),先蒸发出来 贮存在蓝色钢瓶中 沸点较高(-183 ),得到液态氧,仍然是混合物 4、膜分离技术:利用具有氧气富集功能的薄膜,反复进行多级分离,便可得到含氧气90%以上的富氧空气。 知识点5:分解反应与化合反应 分解反应 化合反应 定义 一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应 两种或两种以上的物质生成另一种物质的反应 特点 一变多X A + B + … 多变一A + B + … X 举例 高锰酸钾 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气加热 碳+氧气 (点燃)二氧化碳 共性 分解反应和化合反应都是化学反应的基本类型(注:氧化反应不是化学反应的基本类型) 3.3 燃烧条件与灭火原理 知识点1:物质燃烧的条件 1、 燃烧需要具备的条件——三者缺一不可 (1) 物质本身是可燃物:火柴、蜡烛、煤块可燃,沙子、石块、玻璃不可燃; (2) 可燃物接触氧气或空气:烧杯中燃着的蜡烛一定时间后熄灭; (3) 温度达到可燃物的着火点:用纸盒烧水纸盒不会烧着;钻木取火; 2、 着火点 着火点为可燃物燃烧必须达到的最低温度。着火点与可燃物的种类、状态及大气压强等因素有关。 3、 燃烧条件的探究实验(控制变量法) 知识点2:灭火的原理 1、 灭火原理——满足其一即可 (1)燃烧物与其他可燃物隔离或清除掉可燃物; (2)使燃烧物隔绝空气或氧气; (3)使燃烧物的温度降至着火点以下 2、 常见灭火方法及原理 (1) 釜底抽薪;关闭燃气的阀门;森林着火,砍掉一圈的树木,设置隔离带:清除可燃物; (2) 用高压水枪灭火:使燃烧物的温度降至着火点以下; (3) 用湿抹布盖灭燃着的酒精:隔绝空气;使燃烧物的温度降至着火点以下; (4) 油锅着火,用锅盖灭火:隔绝空气; (5) 图书馆着火,用二氧化碳灭火器:隔绝空气;使燃烧物的温度降至着火点以下; 3、 生活常识及蕴含的化学知识 (1) 电器着火,先应切断电源,不可直接用水灭火; (2) 煤气泄漏,先应关闭阀门,再轻轻打开门窗,切忌产生火花(不能直接开灯,不能开换气扇或抽油烟机); (3) 室内起火,不能立即打开门窗。因为开门窗会增加空气的流通,增加氧气的浓度,反应更剧烈,燃烧更旺; (4) 烧煤时候把煤块粉碎,烧柴的时候把木柴架空:增大了可燃物与氧气的接触面积,使燃烧更充分; (5) 工厂燃烧会使用压缩空气原因:增大氧气的浓度,使燃烧更充分; (6) 生煤炉火时,需先引燃纸和木材,因为纸和木材的着火点比煤低,容易点燃; 知识点3:燃烧、自燃、爆炸 1、 燃烧:在通常情况下,燃烧是可燃物与氧气发生的一种发光、放热的剧烈氧化反应; 2、 自燃:由缓慢氧化引起的自动燃烧叫作自燃; 3、 爆炸:可燃物在有限的空间内急剧燃烧,使气体的体积迅速膨胀,引起爆炸; 4、 爆炸极限:易爆可燃物在空气中达到一定的含量,遇到明火就会爆炸,能发生爆炸的含量范围就是爆炸极限。 3.4 水资源 知识点1:水的重要性 水资源的分布:地球表面的71%被水覆盖,但人类所能利用的淡水少,仅约为总储量的0.009%,主要是河水、淡水湖泊水和浅层地表水。 生物离不开水:各种生物体内都含有大量的水,水约占人体重的60%,成人每天需要补充约1.5L~1.7L水;水中生物含水的比例更大,鱼体内的含水量约为70%~80%,水母体内的含水量约为95%。 我国的水资源现状:我国淡水资源总量大,居世界第6位,但人均占有量很少,仅为世界人均占有量的1/4,且水资源地域分布不均匀,呈现南多北少的局面。 知识点2:珍惜和保护水资源 1、水污染的来源及防治 (1)工业上:工业生产中“三废”(废渣、废液、废气)的任意排放导致污染;措施:严禁向江河湖海直接排污,工业废水必须经过净化处理,达到排污标准,才能排放。 (2)农业上:农药、化肥的不合理施用导致污染。措施:提倡使用农家肥,合理使用化肥和农药。 (3)生活上:生活污水的任意排放导致污染。措施:对生活污水集中处理和排放;提倡使用无磷洗涤剂以防止水体富营养化,出现“水华”、“赤潮”等;加强水质的监测等。 (4)其他污染:船舶的漏油;城镇垃圾的随处堆积、填埋等。措施:国家制定和颁布法律法规约束等。 2、水污染的危害 ①被污染的水含有有毒物质和细菌、病毒等,不能作饮用水源,也不能用于灌溉;②食用污染水域中养殖的生物,会对人体健康不利;③水体富营养化,会影响人类的生态环境;④水体污染加剧了相关地区水资源的危机。 3、节约用水 ①工业上,改革生产工艺,提高水的重复利用率等;②农业上,改变灌溉方式,改大水漫灌为喷灌、滴灌等;③生活中,使用节水型器具,提倡一水多用(如洗菜水浇花),改变不良用水习惯等。 3.5 跨学科实践活动:水的净化与自制净水器 知识点1:水的净化 1、常见的净水方法 天然水中含有泥沙、腐殖质、藻类、浮渣等难溶物,还有对人类有害的离子、色素等可溶性杂质以及细菌等微生物,需要净化处理后才能饮用和使用。常用的净水方法有:沉淀法、过滤法和吸附法。 (1)沉淀法——使水中密度较大的颗粒物质沉降 ①静置沉淀法; ②吸附沉淀法:通过在水中加入少量絮凝剂硫酸铝【Al2(SO4)3】或明矾,溶于水生成的胶状物可以吸附悬浮于水中的杂质,加速其沉降。 (2)过滤法:利用溶解性差异将固态和液态的混合物分离——除去水中的难溶性杂质 取一张圆形滤纸对折两次,打开成圆锥形放入漏斗内,滤纸边缘略低于漏斗口,用手压紧,并用水润湿,组装实验仪器。将待处理试剂沿玻璃棒缓慢倒进漏斗中,用烧杯收集滤液。 操作注意事项:“一贴二低三靠” 玻璃棒(引流作用) “一贴”:滤纸紧贴在漏斗内壁上(加快过滤速度); “二低”:滤纸边缘低于漏斗口(防止液体从漏斗边流出);11 漏斗内的液面低于滤纸的边缘(防止液体从滤纸和漏斗壁的间隙流出); “三靠”:盛液烧杯口紧靠在倾斜的玻璃棒中部(防止液体溅到漏斗外); 玻璃棒斜靠在三层滤纸一边(充分过滤,防止戳破滤纸); 漏斗下端紧靠接液烧杯内壁(防止液体溅出); 过滤后滤液仍然浑浊的可能原因有: ①承接滤液的烧杯不干净; ②倾倒液体时液面高于滤纸边缘; ③滤纸破损; (3)吸附法:活性炭、木炭的吸附性(物理性质)——吸附水中的色素和异味 (4)最终溶液仍然属于混合物,剩余可溶性杂质未除去。 2、水的纯化方法——蒸馏:通过加热的方法使水沸腾变成水蒸气,再冷凝成水,得到蒸馏水(物理变化) 知识点2:简易净水器 纱布、小卵石、石英砂、蓬松棉起过滤作用 活性炭起吸附作用 净化后的水:无色、澄清的混合物 简易净水器没有杀菌消毒的作用,还有可溶性的杂质等 知识点2:自来水的生产过程 自来水厂能除去天然水中大多数杂质,但是水体中对人体有害的离子,以及加氯消毒过程中残留的含氯物质(余氯)是不能被完全出去的,同时输水管道中也难免有些不洁物质和致病细菌,因此不宜直接饮用自来水(混合物),应将自来水煮沸后再饮用。化学变化 知识点3:混合物分离的一般思路和方法 混合物分离是利用混合物中不同组分的性质差异,选择合适的方法将杂质分离。其主要步骤如下: 分离液态空气法:利用氮气和氧气的沸点不同进行分离 过滤法:利用溶解性差异将固态和液态的混合物分离 第 4 页 学科网(北京)股份有限公司 1-3单元表达式总结 ①过氧化氢水 + 氧气 H2O2H2O + O2二氧化锰 MnO2 现象:试管内有气泡产生,带火星的木条复燃。 ②高锰酸钾锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气 KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2 加热 ③氯酸钾 氯化钾 + 氧气 KClO3 KCl + O2MnO2 二氧化锰 加热 ④氢气 + 氧气水 H2 + O2H2O点燃 点燃 现象:产生淡蓝色火焰,放出热量,烧杯内壁出现水雾。 ⑤水氢气 + 氧气 H2OH2 + O2通电 通电 口诀:正氧负氢,氢二氧一(体积比),氢一氧八(质量比)。 ⑥汞 + 氧气氧化汞 Hg + O2 HgO 加热 空气中加热现象:银白色的液态汞(水银)变成红色粉末。 ⑦氧化汞汞 + 氧气 HgO Hg + O2 加热 现象:红色粉末逐渐变化,试管内出现银光闪闪的液滴,同时生成一种可以支持燃烧的气体。 ⑧镁 + 氧气氧化镁 Mg + O2MgO点燃 点燃 空气中燃烧现象:剧烈燃烧,发出耀眼的白光,放出热量,生成白色粉末状固体。 ⑨铜 + 氧气氧化铜 Cu + O2 CuO加热 空气中加热现象:紫红色固体变为黑色。 ⑩磷 + 氧气五氧化二磷 P + O2P2O5点燃 点燃 空气中燃烧现象:产生大量白烟,放出热量。 ⑪碳 + 氧气二氧化碳 C + O2CO2点燃 点燃 纯氧中燃烧现象:剧烈燃烧,发出白光,放出热量。 ⑫硫 + 氧气二氧化硫 S + O2SO2点燃 点燃 现象:A、纯氧中燃烧:发出明亮的蓝紫色火焰,放出热量,生成一种有刺激性气味的气体。 B、空气中燃烧:发出微弱的淡蓝色火焰,放出热量,生成一种有刺激性气味的气体。 ⑬铁 + 氧气四氧化三铁 Fe + O2Fe3O4点燃 点燃 纯氧中燃烧现象:剧烈燃烧,火星四射,放出热量,生成黑色固体。 ⑭氯化氢 + 氨气氯化铵 HCl + NH3NH4Cl 现象:有白烟产生。 $$