4.2氧气的性质-2024-2025学年九年级化学鲁教版2024上册

第四单元 我们周围的空气 第二节 氧气的性质 （2024鲁教版）九年级 上 学习目标 氧气的物理性质 01 02 氧气的化学性质 03 自然界的氧循环 氧气与世间万物如影随形，动植物呼吸、燃料 燃烧、钢铁冶炼等都需要氧气。这些变化虽然发生的场所和产生的现象各不相同，但都与氧气的性质有关。 一、氧气的物理性质 氧气的物理性质 观察集气瓶中的氧气，并结合下列给出的数据和你的生活经验，归纳氧气的物理性质。 在标准状况(0℃、1.01x105Pa)下，氧气的密度是1.429g/L，空气的密度是1.293g/L，1L水中最多能溶解0.049L氧气。 在标准状况下，氧气是一种无色无味的气体密度比空气略大，不易溶于水。有趣的是，在强为1.01x105Pa时，氧气在-183℃时变为监色的液体，在-218℃时变为淡蓝色的雪花状固体。 二、氧气的化学性质 物质的化学性质是该物质在发生化学变化的过程中表现出来的。根据组成物质的元素种类，我们把纯净物分为单质和化合物。让我们从这两类物质中选取几种物质，看看它们能否与氧气发生化学反应？ 氧气与木炭反应：用坩埚钳夹取一块木炭，在酒精灯上加热至燃烧，然后将木 炭插入盛有氧气的集气瓶中。待燃烧停止后，向集气瓶中加入少量澄清石灰水并振 荡。 氧气与铁丝反应：将细铁丝绕成螺旋状，用坩埚钳夹持，在酒精灯上加热。待 铁丝红热后迅速插入盛有氧气的集气瓶中（瓶中预先加少量水或铺一层细沙）。 实验表明，木炭、铁丝都能在氧气中燃烧，这说明氧气能与碳、铁发生化学反应，这些反应可分别表示为： 思考：木炭、铁丝在空气中反应与在氧气中反应剧烈程度明显不同，原因是什么？ 通过以上实验还发现：碳、石蜡等可燃物在氧气 中燃烧比在空气中燃烧更剧烈，而像铁这种在空气中 不易燃烧的物质也能够在氧气中剧烈燃烧。这说明物 质跟氧气发生化学反应时，单位体积的空间里氧分子 的数目越多，反应就越剧烈。 与木炭、铁丝类似，硫、磷、铜等单质在点燃或加热条件下，也能与氧气发生反应，这些反应可分别表示为: 实验事实表明，氧气是一种化学性质比较活泼的气体，能与大多数金属、非金属单质及化合物发生化学反应，使这些物质得到氧元素，这样的过程叫作氧化，发生的反应属于氧化反应。 像 H2O、CO2、Fe304、SO2,等由两种元素组成的化合物，其中一种元素是氧元素的化合物叫作氧化物。 三、自然界的氧循环 氧是地壳中含量最高的元素，也是组成生命体的重要元素。氧元素在自然界中的循环，广泛存在于物质的天然转化、人工转化以及生命活动过程中，对于维持健康的生命活动与和谐的生态环境都具有极其重 要的意义。 思考： 1. 自然界中氧气产生与消耗的途径主要有哪些？ 2. 氧气是性质活泼的气体，自然界中很多物质在常温下就能与氧气发生化学反应，为什么大气中氧气的含量没有越来越低呢？ 在自然界中，通过氧气以及各种含氧化合物的天然或人工转化，形成持续、稳定的氧循环，从而维持了相对恒定的大气含氧量，构建了陆地、海洋和大气等环境的物质和能量平衡，为生态系统的正常运转提供可靠的资源保障。 氧循环过程中，人和动物吸入的氧气主要用于氧化所摄入的营养物质，为机体生长发育和新陈代谢等提供物质基础和能量。这类反应往往进行得非常缓慢，甚至不容易被察觉，称为缓慢氧化。常温下，许多物质都能发生缓慢氧化反应，例如金属的锈蚀、动植物体的腐烂和塑料的老化等。 四、拓展提升 氧循环： 氧元素在自然界的循环状态。动植物的呼吸作用及人类活动中的燃烧都需要消耗氧气，产生二氧化碳。但植物的光合作用却大量吸收二氧化碳，释放氧气，如此构成了生物圈的氧循环（氧循环和碳循环是相互联系的）.。氧在各圈层中的浓度如下（括号内数字为元素的丰度次序）： 地球整体：28.5%（2） 地壳：46.6%（1）海洋：总量85.8%（1）溶解氧量，15℃时为6mg/kg（13） 大气：23.2%（2） 1 课堂导入 支持燃烧 钢铁冶炼 金属焊接 支持 燃料燃烧 供给呼吸 潜水 宇宙航行 通过上节课的学习，我们知道氧气与世间万物如影随性，动植物呼吸、燃料燃烧、钢铁冶炼等都需要氧气。那么在实验室中如何获得一瓶纯净的氧气呢？ 2 课堂活动 活动天地4-2 实验室制取气体物质的思路分析 在实验室里制取一种气体时，首先要选择反应物，知道如何控制反应条件，然后要确定气体发生和收集装置，最后要审查整个反映体系是否符合环保安全的要求。请认真思考以下问题： 1.你认为下列哪些物质不能作为制取氧气的反应物？依据是什么？ ①水( H2O ) ②二氧化碳（CO2) ③氯化钠（NaCl) ④高锰酸钾（KMnO4） ⑤过氧化氢（H2O2） ⑥甲烷（CH4） ⑦氯酸钾（KClO3） 依据：化学反应前后元素种类不变，因此反应物中必须含有氧元素。 √ √ 01 实验室制取气体物质的思路分析 2.你知道有哪些方法可以得到氧气？适合在实验室制取吗？为什么？ 1.通电分解水： 水 氢气 + 氧气 通电 2.植物的光合作用： 3.分离液态空气： 需要消耗大量的电能，反应速度慢 反应慢，受植物制约，不易收集 耗能大，设备要求高 01 实验室制取气体物质的思路分析 注意：1.不是所有含氧元素的物质都适合做制取氧气的原料，一定要选择合适的反应物。 2.确定实验室制取气体的反应时，应考虑以下几方面因素： A.原料是否容易获得 B.实验条件是否容易控制 C.实验装置是否容易装配 D.实验操作是否安全可靠 ①是否节能、经济 ②是否环保、安全 ③是否简便易行 物质 相关资料 高锰酸钾（KMnO4）〈紫黑色固体〉 受热分解放出氧气（O2），成本较高。 氯酸钾（KClO3） 〈白色晶体〉 受热分解放出氧气（O2），如果混有可燃性杂质可能会发生爆炸。 过氧化氢（H2O2）〈无色液体〉 俗称双氧水，是一种无色的液体，常温下当与其他物质接触时会很快分解氧气（O2）和水（H2O），反应速度适中，价格低廉。 01 实验室制取气体物质的思路分析 3.选择气体发生装置和收集装置的依据分别是什么？ ①液/固+液；②不需加热。 ①固+固； ②需加热。 发生装置根据药品的状态和反应条件选择： 收集装置根据气体的密度和溶解性选择： 向上排空气法 向下排空气法 排水法 向上排空气法：气体密度比空气大； 向下排空气法：气体密度比空气小； 排水法：气体不易溶于水或难溶于水。 实验 操作 操作及现象 结论 1 H2O2 2 H2O2+MnO2　 A试管 B试管 常温下，H2O2溶液只能缓慢分解 H2O2溶液遇到MnO2时, 迅速产生氧气 催化剂 02 活动天地4-3 实验室制取氧气的方法 实验 操作 现象 结论 3 4 B试管停止反应后再加入H2O2溶液 H2O2溶液还能迅速产生O2，说明MnO2仍在发挥作用 A试管H2O2 + CuSO4 CuSO4也能作H2O2的催化剂 MnO2好像用不完，角色？ 过氧化氢 水+氧气 二氧化锰 二氧化锰还有其它物质能对过氧化氢分解起催化作用吗？ 催化剂 02 思考：实验结束后，试管B中还有二氧化锰，它的化学性质是否发生改变？ 概念：在化学反应中,能改变其他物质的化学反应速度，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫作催化剂。 ①“一变”：改变其他物质的化学反应速度。 (注意：改变可以是加快、也可以是减慢) ②“二不变”：本身的质量和化学性质都没有改变。 催化剂 02 02 催化剂 炼油厂使用的催化剂 工业上合成氨气的铁催化剂 处理汽车尾气的铂催化剂 生物酶催化剂 硫酸生产中使用的五氧化二钒催化剂 【多识一点】形形色色的催化剂 03 利用过氧化氢制取氧气 1、药品： 过氧化氢（无色液体）和二氧化锰（黑色固体） 2、反应原理： 过氧化氢 水+氧气 二氧化锰 3、实验装置： √ √ √ 氧气小资料：通常状况下,氧气不易溶于水，且不与水反应;在 0℃，1个标准大气压下，其密度为1.429g/L,空气的密度为1.293g/L。 分液漏斗的优点： ①控制反应的速度②节约药品。 03 利用过氧化氢制取氧气 4、实验步骤（P93）： ①按照自下而上、从左到右的顺序安装实验装置并检查装置的气密性。 ②先向锥形瓶中加入约0.1g二氧化锰，再向分液漏斗中加入约15ml过氧化氢溶液，并将盛满水的集气瓶倒入水槽中。 ③打开分液漏斗的活塞，将过氧化氢溶液缓缓滴入锥形瓶中，待导管有气泡连续、均匀产生时，再把导管伸入集气瓶中。集满后用玻璃片在水面下盖住瓶口，移出水面，正放在实验台上。 氧气 正放在桌面上 03 利用过氧化氢制取氧气 5、氧气的检验与验满： 验证O2： 用带火星的木条伸入瓶中，若木条复燃，则说明该气体是氧气。 验满O2： 用带火星的木条放到集气瓶口，木条复燃则说明氧气已满。 药 品： 过氧化氢和二氧化锰 反应原理： 过氧化氢 催化剂 水+氧气 收集方法： 排水法或向上排空气法 实验装置： 验满方法： 带火星的木条 发生装置 收集装置 收集装置 3 课堂小结 氧气的实验室制法 4 典例分析 考点一：催化剂 【典型例题1】常温下，当碘与镁化合时，速度很慢，若滴入几滴水，则剧烈反应生成碘化镁， 还形成一股美丽的紫色烟雾，在此反应中水的作用是（ ） A.反应物 B.氧化剂 C.催化剂 D.还原剂 【典型例题2】下列有关催化剂的说法正确的是（ ） A.在反应中使用催化剂，反应速率一定加快 B.不使用催化剂过氧化氢反应不能发生 C.催化剂不能改变生成物的质量 D.催化剂在化学反应前后，性质和质量都没有改变 C C 考点二：利用过氧化氢制取氧气 【典型例题3】过氧化氢溶液在二氧化锰的催化作用下能迅速分解生成氧气和水。分液漏斗可以通过调节活塞控制液体滴加速度。观察下图后，回答问题。 （1）分液漏斗中应放入的物质是 ，锥形瓶中应放入的物质是 。 （2）写出该方法制取氧气的文字表达式 ，要收集一瓶纯净的氧气，应选择上图中的装置 （填字母）。 （3）某同学在观察到锥形瓶中有大量气泡产生时，即用装置D收集氧气，然后用带火星的木条伸入瓶中，瓶口、瓶中都未见木条复燃，其原因是 。 （4）装置A中反应很剧烈，由此提出实验安全注意事项是 （填序号）。 ①控制液体的滴加速度 ②加水稀释一下过氧化氢溶液 ③加热反应物。 过氧化氢溶液 二氧化锰 过氧化氢 水+氧气 二氧化锰 D 装置漏气 ①② 物质在化学变化中表现出来的性质。 物质不需要发生化学变化就表现出来的性质。 物理性质 化学性质 物质性质 如可燃性、助燃性、氧化性、热不稳定性、腐蚀性、毒性等。 如颜色、状态、气味、熔点、沸点、硬度、密度等。 课堂导入 1 氧气 课堂活动 颜色 气味 状态 密度 溶解性 沸点 熔点 -183℃ -218℃ 无色 无味 气体 比空气大 不易溶于水 在标准状况 ： 氧气密度：1.429g/L 空气密度：1.293g/L 标准大气压下:1L水中只能溶解30mL氧气 液态呈淡蓝色液体，固态氧呈淡蓝色雪花状固体 思考1.为什么可以用排水法收集氧气？ 思考2.充满氧气的集气瓶为什么应瓶口向上放在桌面上？ 2 01 氧气物理性质 氧气不易溶于水 医疗上：可根据气泡产生速率，知道氧气的输出速率。 02 氧气化学性质 实验探究4-3 探究氧气的化学性质 【提出问题】氧气具有怎样的化学性质？ 【猜想与假设】氧气的化学性质： A.非常活泼 B.比较活泼 C.比较稳定 D.非常稳定 【设计并进行实验】 A.铁丝、镁条、铜丝 B.氢气（易燃易爆气体） 、木炭、红磷（燃烧产物污染空气） C.甲烷（CH4）、酒精（C2H5OH）、石蜡（组成元素：C、H） 思考：1、以上几组药品若单独使用，能否全面的体现氧气的性质？为什么？ 2、你会如何选择药品？选择的理由是什么？ 金属单质 非金属单质 化合物 A.铁丝、镁条、铜丝 B.氢气（易燃易爆气体）、木炭、红磷（燃烧产物污染空气） C.甲烷（CH4）、酒精（C2H5OH）、石蜡（组成元素：C、H） 兴趣 常见易获得 现象明显 易操作 环保 安全 典型物质 化繁为简 √ √ √ 氧气化学性质 02 分 类 法 02 氧气化学性质 实验探究4-3 探究氧气的化学性质 【提出问题】氧气具有怎样的化学性质？ 【猜想与假设】氧气的化学性质： A.非常活泼 B.比较活泼 C.比较稳定 D.非常稳定 【设计并进行实验】 1.木炭燃烧的实验步骤：用坩埚钳取一小块木炭片,放在酒精灯外焰上加热至红热时，迅速将红热的木炭由集气瓶口向下慢慢深入。待燃烧停止后加入少量澄清石灰水并震荡。 2.蜡烛燃烧的实验步骤：在空气中点燃一根蜡烛，然后用燃烧匙将其由集气瓶口向下慢慢深入。待燃烧停止后加入少量澄清石灰水并震荡。 3.铁丝燃烧的实验步骤：取一段螺旋状的普通细铁丝铁丝，将火柴棒塞入铁丝中并固定；用镊子将铁丝夹住，然后将整个铁丝放在酒精灯上点燃，等火柴完全烧尽时将铁丝由集气瓶口向下慢慢深入。 实验前 实验中 实验后 　 在空气中点燃 　 　 在氧气中点燃 　 碳 + 氧气 二氧化碳 点燃 C O2 CO2 文字表达式： 木炭为黑色 持续红热，无烟、无焰 剧烈燃烧，发出白光，放出热量 产生的气体能 使澄清的石灰 水变浑浊 氧气化学性质 02 实验前 实验中 　 在空气中点燃 　 在氧气中点燃 　 铁 + 氧气 四氧化三铁 点燃 Fe O2 Fe3O4 文字表达式： 铁丝为 银白色 铁丝红热，不燃烧 ①剧烈燃烧②火星四射③放出热量④生成黑色固体 氧气化学性质 02 实验前 实验中 实验后 　 在空气中点燃 　 　 在氧气中点燃 　 石蜡 + 氧气 二氧化碳 + 水 点燃 O2 CO2 H2O 文字表达式： 蜡烛为白色 ①燃烧②产生黄色火焰③放出热量 ①剧烈燃烧②发出白色火焰③放出热量④集气瓶内壁出现水雾 产生的气体能 使澄清的石灰 水变浑浊 氧气化学性质 02 02 氧气化学性质 实验探究4-3 探究氧气的化学性质 【提出问题】氧气具有怎样的化学性质？ 【猜想与假设】氧气的化学性质： A.非常活泼 B.比较活泼 C.比较稳定 D.非常稳定 【设计并进行实验】 【获得结论】 1.木炭燃烧的实验步骤：用坩埚钳取一小块木炭片,放在酒精灯外焰上加热至红热时，迅速将红热的木炭由集气瓶口向下慢慢深入。待燃烧停止后加入少量澄清石灰水并震荡。 2.蜡烛燃烧的实验步骤：在空气中点燃一根蜡烛，然后用燃烧匙将其由集气瓶口向下慢慢深入。待燃烧停止后加入少量澄清石灰水并震荡。 3.铁丝燃烧的实验步骤：取一段螺旋状的普通细铁丝铁丝，将火柴棒塞入铁丝中并固定；用镊子将铁丝夹住，然后将整个铁丝放在酒精灯上点燃，等火柴完全烧尽时将铁丝由集气瓶口向下慢慢深入。 氧气的化学性质比较活泼 【反思与交流】 1、对探究过程的反思 铁丝燃烧实验：①火柴的作用： ②将铁丝绕成螺旋状： ③待火柴即将燃尽时再将铁丝伸入氧气瓶中： ④实验时向下慢慢深入： ⑤预先在集气瓶中装少量水或在瓶底铺一薄层细沙： ⑥生锈的铁丝不能在氧气中燃烧的原因： 02 氧气化学性质 引燃铁丝。 增大铁丝的受热面积。 防止火柴燃烧消耗过多的氧气。 为了使铁丝和氧气充分反应。 防止燃烧产物落下,炸裂集气瓶。 铁丝表面生锈，影响了铁丝与氧气接触。 【反思与交流】 2、有待进一步研究的问题 ①木炭、铁丝、蜡烛在空气中反应与在氧气中反应剧烈程度明显不同，原因是什么？ ②木炭、铁丝、蜡烛与氧气的反应中有什么共同的特征？ ③氧气的化学性质比较活泼，能与很多物质发生反应。但通常情况下，有些物质却能和氧气“和平共处”，这是为什么呢？ ④如果空气的组成不是现在的样子，而是氧气占78%，氮气占21%，世界会是什么样？ 02 氧气化学性质 木炭在空气中燃烧 木炭在氧气中燃烧 02 氧气化学性质 ①木炭、铁丝、蜡烛在空气中反应与在氧气中反应剧烈程度明显不同，原因是什么？ 宏观：物质与氧气发生化学反应时，氧气浓度越高，反应越剧烈。 1.单位体积内，哪瓶气体中氧分子数目多？ 2.氧分子数目的多少，与碳原子碰撞的机会之间有什么关系？ 信息：物质之间之所以发生化学反应，从微观角度看，是因为反应物的微粒之间在一定条件下发生了有效的碰撞,微观粒子之间碰撞机会越多，反应就会越剧烈。 微观：物质与氧气发生化学反应时，单位体积的空间里氧分子的数目越多，反应越剧烈。 02 氧气化学性质 ②木炭、铁丝、蜡烛与氧气的反应有什么共同的特征？ 碳 + 氧气 二氧化碳 点燃 C O2 CO2 铁 + 氧气 四氧化三铁 点燃 Fe O2 Fe3O4 石蜡 + 氧气 二氧化碳 + 水 点燃 O2 CO2 H2O 反应物中都是两种物质参加反应； 反应条件都是点燃； 都是物质与氧气发生的化学反应，属于氧化反应； 生成物中都是由两种元素组成的化合物，其中一种是氧元素。（生成物都是氧化物） 02 氧气化学性质 ③氧气的化学性质比较活泼，能与很多物质发生反应。但通常情况下，有些物质却能和氧气“和平共处”，这是为什么呢？ 化学反应的发生需要一定的条件。 ④如果空气的组成不是现在的样子，而是氧气占78%，氮气占21%，世界会是什么样？ 3 课堂小结 4 典例分析 考点一：氧气的性质 【典型例题1】对氧气物理性质的叙述正确的是（ ） A、极易溶于水 B、在标准状况下，密度比空气略大 C、在-183℃时变成无色液体   D、在-218℃时变成白色固体 【典型例题2】下列有关氧气性质的叙述中，正确的是（ ） A、氧气是可燃物燃烧的催化剂 B、氧气能使带火星的木条复燃，是因为氧气具有可燃性 C、氧气是一种化学性质比较活泼的气体 D、它能跟所有物质发生化学反应 B B 考点二：氧化反应 【典型例题3】下列有关氧化反应中，叙述正确的是（ ） A、物质与氧气发生的反应都是氧化反应 B、化合反应一定是氧化反应 C、氧化反应一定是化合反应   D、氧化反应中一定有氧气的参与 考点三：氧化物 【典型例题4】下列几种物质中不属于氧化物的是（ ） A.Fe2O3 B.CaCO3 C.MgO D.CO A B Lavf58.46.101 Lavf58.46.101 Lavf58.46.101 Lavf58.46.101 $$