内容正文:
第1节 空气的成分
第2课时 —— 氧气的性质
科学新教材 | 浙教版 | 八年级下册
1.7.2013
大家好,今天我们继续学习第一章《我们呼吸的空气》的第一节《空气的成分》,这是第二课时,我们将重点探讨氧气的性质。
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目录
01 氧气的物理性质
02 氧气的化学性质
03 氧化反应与氧化物
1.7.2013
本次课程主要分为三个部分:首先,我们会了解氧气的物理性质;接着,通过实验来探究它的化学性质;最后,我们将学习两个重要的化学概念——氧化反应和氧化物。
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课堂导入:氧气的重要性
历史命名:“养气”
过去人们曾把氧气叫做“养气”,这个名字充分说明了氧气对于维持生命活动的重要性。
微观构成:氧分子 (O₂)
氧气由氧分子构成,每个氧分子由两个氧原子组成。这种双原子分子结构决定了它的化学性质。
思考:这种对我们至关重要的气体,具体有哪些独特的性质呢?
1.7.2013
在正式学习氧气的性质之前,我们先来看一个有趣的历史小知识。氧气的中文名称最初其实是“养气”,这个名字直接反映了它对生命的重要意义。从微观上看,氧气由氧分子构成。那么,这种对我们至关重要的气体,到底有哪些独特的性质呢?这就是我们这节课要解决的问题。
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氧气的物理性质(一)
颜色、气味、状态
常温常压下,氧气是一种无色、无味的气体。
溶解性
氧气不易溶解于水。常温常压下,1L水中约溶解30mL氧气,这是水生生物生存的关键。
1.7.2013
首先我们来学习氧气的物理性质。在通常情况下,氧气是无色、无味的气体。它的溶解性比较特殊,是不易溶于水的,这意味着它在水中的溶解量有限,但这少量的溶解氧,对维持水中生态系统的平衡至关重要,是鱼儿等水生生物赖以生存的基础。
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氧气的物理性质(二)
03. 密度特性
标准状况下密度为 1.429g/L,比空气的密度(1.293g/L)略大。这一性质决定了实验室收集氧气的方法。
04. 三态变化 (1.01×10⁵Pa)
-183℃时液化成淡蓝色液体;-218℃时凝固成雪花状蓝色固体。
图示:氧气的三态变化过程
1.7.2013
接着看氧气的另外两个物理性质。它的密度比空气略大,这一点在收集氧气时会用到。另外,当温度降低到一定程度时,氧气会发生状态变化,变成淡蓝色的液体甚至蓝色的固体,这就是它的三态变化。工业上制取大量氧气,正是利用了气体的液化和分离技术。
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氧气的化学性质(一):支持燃烧
实验现象
将一根带火星的木条伸入充满氧气的集气瓶里,木条会复燃。
实验结论
这个现象说明氧气能支持燃烧。这也是实验室检验氧气的常用方法。
1.7.2013
了解了物理性质,我们再来探究氧气更活泼的化学性质。第一个重要的化学性质是支持燃烧。大家看这个经典的实验,带火星的木条在氧气中能够重新燃烧起来,这个现象非常直观地证明了氧气的助燃性。同时,这也是我们在实验室里检验一瓶气体是不是氧气的标准方法。
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氧气的化学性质(二):硫的燃烧
硫在空气中燃烧
现象:发出微弱的淡蓝色火焰,放热,生成有刺激性气味的气体。
硫在氧气中燃烧
现象:发出明亮的蓝紫色火焰,放热,生成有刺激性气味的气体(二氧化硫)。
反应表达式:
硫 + 氧气点燃二氧化硫
1.7.2013
接下来我们看硫与氧气的反应。硫在空气中燃烧,火焰是微弱的淡蓝色;而在纯氧中,燃烧会变得异常剧烈,火焰呈现出明亮的蓝紫色。这说明,氧气的浓度越高,燃烧反应越剧烈。反应后生成的二氧化硫气体具有刺激性气味,是一种空气污染物。
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氧气的化学性质(三):铁的燃烧
铁在空气中加热
铁丝只会红热,不能燃烧。
铁在氧气中燃烧
现象:剧烈燃烧,火星四射,放出大量热。
产物:生成一种黑色固体(四氧化三铁)。
反应表达式
铁 + 氧气 --(点燃)--> 四氧化三铁 (Fe₃O₄)
1.7.2013
再来看铁与氧气的反应。铁在空气中加热,最多只会发红,无法燃烧。但在氧气中,它会表现出惊人的活力,剧烈燃烧,火星四射,场面非常壮观。这个实验生动地展示了氧气浓度对化学反应的巨大影响。反应生成的黑色固体是四氧化三铁。
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思考与讨论:铁燃烧实验
火柴的作用是什么?
答:引燃铁丝,提供反应所需的初始温度。
为什么要将铁丝盘成螺旋状?
答:增大铁丝的受热面积,利于铁丝持续、充分地燃烧。
为什么要在集气瓶底加水或细砂?
答:防止高温熔融物溅落,炸裂瓶底。
1.7.2013
在铁燃烧的实验中,有几个细节非常值得我们思考。首先,火柴的作用仅仅是点火吗?不,它更重要的作用是提供足够的热量来引燃铁丝。其次,把铁丝绕成螺旋状,是为了让它能更充分地接触氧气,并且保持热量,让燃烧持续下去。最后,瓶底的水或沙子是必不可少的安全措施,用来防止高温的熔融物掉落,导致集气瓶炸裂。这些细节都体现了实验设计的严谨性。
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思考与讨论:反应剧烈程度差异
为什么硫和铁在氧气中燃烧比在空气中更剧烈?
核心原因解析
物质在空气中燃烧,本质是与其中的氧气发生反应。反应剧烈程度与氧气浓度密切相关:
空气中氧气含量约为21%
纯氧中氧气浓度为100%
由于纯氧浓度远高于空气,因此燃烧反应在氧气中会剧烈得多。
1.7.2013
通过硫和铁的燃烧实验,我们发现一个共同的规律:它们在氧气中燃烧远比在空气中剧烈。这背后的原因是什么呢?其实很简单,就是氧气的浓度不同。空气中氧气只占五分之一,而纯氧的浓度是它的五倍,反应物浓度越高,反应自然就越剧烈。
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氧化反应与氧化物
1. 氧化反应 (Oxidation Reaction)
定义:物质与氧气发生的化学反应。
特征:氧气提供氧,具有氧化性。
实例:硫的燃烧、铁的生锈等。
2. 氧化物 (Oxide)
定义:由两种元素组成,其中一种是氧元素的化合物。
实例:二氧化硫(SO₂)、四氧化三铁(Fe₃O₄)。
1.7.2013
基于前面的实验,我们来学习两个重要的化学概念。首先是氧化反应,简单来说,就是物质与氧发生的反应,氧气在这类反应中扮演着“供氧者”的角色,体现出氧化性。其次是氧化物,我们刚才生成的二氧化硫和四氧化三铁,它们都由两种元素组成,并且其中一种是氧元素,这样的化合物就叫做氧化物。
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课堂小结
氧气的性质
物理性质
• 色味态:无色无味气体,密度略大于空气
• 溶解性:不易溶于水
• 三态变化:-183℃淡蓝色液体,-218℃蓝色固体
化学性质(支持燃烧)
• 硫 + 氧气 → 二氧化硫(蓝紫色火焰)
• 铁 + 氧气 → 四氧化三铁(火星四射)
基本概念
氧化反应
物质与氧气发生的反应。
氧化物
由两种元素组成,其中一种元素是氧元素的化合物。
1.7.2013
好了,这节课的主要内容就到这里。我们一起来回顾一下,这节课我们学习了氧气的物理性质和化学性质,重点做了硫和铁在氧气中燃烧的实验,并由此引出了氧化反应和氧化物这两个基本概念。希望大家能通过这个思维导图,巩固今天所学的知识。
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课堂练习(一)
典例1:如图是小徐用手掌总结氧气的化学性质的表示方法,手指上的物质能与手掌心氧气反应。则下列说法正确的是( )
A. 铁在空气中燃烧,生成四氧化三铁
B. 煤脱硫的目的是减少二氧化硫的生成
C. 磷燃烧产生大量的白雾,会污染空气
D. 氧气的化学性质非常活泼,能与所有的物质反应
1.7.2013
理论学习之后,我们来做几道练习题检验一下学习成果。请看第一题,这是一道关于氧气化学性质的综合判断题,大家仔细阅读每个选项,思考一下哪个说法是正确的。
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课堂练习(一)解析
正确答案:B
煤脱硫的目的是减少二氧化硫的生成,这是一项重要的环保措施。
选项 A (错误)
铁在空气中不能燃烧,只有在氧气中才能剧烈燃烧。
选项 C (错误)
磷燃烧产生的是大量的“白烟”(固体小颗粒),而非“白雾”(小液滴)。
选项 D (错误)
氧气能与许多物质发生反应,但并非所有物质,该表述过于绝对。
1.7.2013
这道题的正确答案是B。我们来分析一下:A选项错误,因为铁在空气中不能燃烧;C选项混淆了“烟”和“雾”的概念,磷燃烧产生的是白烟;D选项过于绝对,氧气虽然活泼,但并不能和所有物质反应。B选项是正确的,煤脱硫是为了减少燃烧时产生的二氧化硫,这是一项重要的环保措施。
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课堂练习(二)
典例2:如图所示,硫、铁在氧气中燃烧,相同之处是( )
A. 都发出明亮的蓝紫色火焰
B. 反应都放出大量热量
C. 生成物都是固体
D. 集气瓶底部的水都是为了防止集气瓶被炸裂
1.7.2013
来看第二题,这道题要求我们对比硫和铁在氧气中燃烧的相同点。请结合我们刚才做的实验和观察到的现象,分析一下哪个选项描述的是它们共有的特征。
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课堂练习(二)解析
正确答案:B
燃烧反应的本质都是剧烈的氧化反应,都会释放出大量的热量。
A. 现象描述错误
硫燃烧发出蓝紫色火焰,铁燃烧火星四射,两者现象明显不同。
C. 生成物状态不同
硫燃烧生成二氧化硫(气体),铁燃烧生成四氧化三铁(黑色固体)。
D. 瓶底水的作用不同
硫燃烧实验中是为了吸收有毒气体(环保),铁燃烧是为了防止炸裂瓶底(安全)。
1.7.2013
这道题的正确答案是B。燃烧反应的本质都是剧烈的氧化反应,都会释放出大量的热量。A选项描述的现象不同;C选项中生成物的状态不同,一个是气体一个是固体;D选项中,虽然两个实验瓶底都放了水,但目的完全不同,一个是为了环保,一个是为了安全。
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课堂练习(三)
典例3:物质的结构、性质与用途的关系如图所示,下列有关氧气的说法错误的是( )
A. 氧气分子是保持氧气化学性质的最小微粒
B. 氧气的助燃性决定了氧气可以作为燃料
C. 分离液态空气制氧气,利用了氧气与氮气沸点不同的性质
D. 氧气能和很多金属单质反应,体现了氧气具有氧化性
结构-性质-用途关系图
1.7.2013
最后一题,这道题考察的是结构、性质和用途之间的关系,并要求我们找出错误的说法。请大家运用本节课所学的知识,仔细判断每个选项的正误。
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感谢观看
期待下次课程
1.7.2013
好了,今天的课程就全部结束了。通过本节课的学习,相信大家对氧气的性质有了更深入的理解。感谢大家的观看,我们下次课再见!
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