一、氧气的物理性质
1.色、味、态:通常情况下,是无色无味的气体。
2.密度:标准状况下,密度为1.429g/L,略大于空气。(可用向上排空法)
3.溶解性:氧气不易溶于水。(可用排水法收集)
4.三态变化:降温后,氧气可以变为淡蓝色的液体,甚至淡蓝色雪花状固体。
二、氧气的化学性质
⒈ 与非金属的反应
⑴ 木炭(黑色固体)的燃烧
化学反应方程式:C+O2=CO2
实验现象:
木炭在氧气中,剧烈燃烧,发出白光,放出热量,生成一种无色无味气体,该气体能使澄清石灰水变浑浊。
注意:做木炭燃烧实验时,燃烧匙应慢慢从瓶口向瓶底伸入(充分利用瓶内的氧气)。
⑵ 硫粉(淡黄色)的燃烧
化学反应方程式:S+O2=SO2
实验现象:
硫在空气中燃烧,发出微弱的淡蓝色火焰;放出热量、生成一种带有刺激性气味的气体。
硫在氧气中燃烧,发出明亮的蓝紫色的火焰,放出热量、生成一种带有刺激性气味的气体。
注意:实验时,要在瓶底装少量水吸收二氧化硫,防止污染空气。
⑶ 红磷(暗红色固体)的燃烧
化学反应方程式:4P+5O2=2P2O5
实验现象:
红磷在空气中燃烧,发出黄白色火焰,放出热量,生成大量白烟。
红磷在氧气中剧烈燃烧,发出白光,放出热量,生成大量的白烟。
注意:五氧化二磷(P2O5)是固体,不是气体
⒉ 与金属的反应
⑴ 镁带(银白色固体)在空气中燃烧
化学反应方程式:2Mg+O2=2MgO
实验现象:剧烈燃烧,发出耀眼的白光,放出热量,生成白色粉末状固体。
⑵ 铁丝(银白色固体)在氧气中燃烧
化学反应方程式:3Fe+4O2=2Fe3O4
实验现象:剧烈燃烧,火星四射,放出热量,生成一种黑色固体。
注意:
① 集气瓶底部应铺少量的细沙或加少量的水,防止生成的固体物质溅落瓶底,致使集气瓶炸裂。
② 铁丝在空气中不能燃烧。
⒊ 与某些化合物(蜡烛、甲烷)的反应——产物均为:二氧化碳和水
化学反应方程式:CH4+2O2=CO2+2H2O
实验现象:比空气中燃烧剧烈,发出白光,集气瓶内壁出现水珠,有使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体产生。
蜡烛在空气中燃烧的情况:燃烧产生黄色火焰,放热,稍有黑烟。
⒋ 其他物质与氧气的反应
某些物质在一定条件下,与氧气发生缓慢的氧化反应,成为缓慢氧化。
缓慢氧化也放热。如:动植物新陈代谢、金属的锈蚀、食物的腐烂、酒醋的酿造、农家肥的腐熟等等。
总结:
⒈ 氧气是一种化学性质比较活泼的气体,在一定的条件下,能与许多物质发生反应并放出大量的热。
在这些反应中,氧气提供氧,称为氧化反应。氧气是常见的氧化剂;具有氧化性。
2.物质在纯氧气中燃烧程度比空气中燃烧要剧烈。说明物质燃烧程度,与氧气的浓度大小成正比。
3.物质燃烧时有的有火焰,有的会发光,有的会冒烟。一般来说,气体燃烧会有火焰产生;固体直接燃烧,产生光或者火星。生成物有固体,一般都会产生烟,即固体小颗粒;
4.物质与氧气反应不一定是燃烧现象,如缓慢氧化。
三、氧气的制取
㈠ 工业制法(分离液态空气法)
⒈ 原理:利用液态氧和液态氮的沸点不同。氮气沸点低(-196℃),氧气沸点高(-183℃)(蒸馏)
具体过程为:空气→(降温降压)液态空气→(蒸发)液态氧(氮气)→(蒸发)氧气
⒉ 注意:该过程是物理变化。
㈡ 氧气的实验室制法(化学变化)
⒈ 双氧水(过氧化氢)制取氧气
⑴ 药品:过氧化氢(H2O2)和二氧化锰(黑色粉末MnO2)
⑵ 实验原理:
化学方程式:2H2O2=(MnO2)2H2O+O2↑
注:MnO2在该反应中是催化剂,起催化作用
⑶ 装置:固体与液体反应,不需加热。
⑷ 注意事项:
① 分液漏斗可以用长颈漏斗代替,但其下端应该伸入液面以下,防止生成的气体从长颈漏斗中逸出;
② 导管只需略微伸入试管塞;
③ 气密性检查:用止水夹关闭,打开分液漏斗活塞,向漏斗中加入水,水面不持续下降,就说明气密性良好;
④ 装药品时,先装固体后装液体;
⑤ 该装置的优点:可以控制反应的开始与结束,可以随时添加液体;
⑸ 步骤:连、查、装(二氧化锰)、定、倒(过氧化氢溶液)、收。
⒉ 用高锰酸钾、氯酸钾制取氧气
⑴ 药品:高锰酸钾(暗紫色固体)、氯酸钾(白色固体)与二氧化锰(黑色粉末)
⑵ 原理:
① 加热氯酸钾(有少量的二氧化锰):
化学方程式:2KClO3=(MnO2 ∆)2KCl+3O2↑
注意:MnO2在该反应中是催化剂,起催化作用
② 加热高锰酸钾:
化学方程式:2KMnO4=(∆)K2MnO4+MnO2+O2↑
⑶ 装置:加热固体制气体。
⑷ 操作步骤:(连)查、装、定、点、收、离、熄。
① 连接装置:先下后上,从左到右的顺序;
② 检查装置的气密性:将导管的一端浸入水槽中,用手紧握试管外壁,若水中导管口有气泡冒出,证明装置不漏气。松开手后,导管口出现一段水柱;
③ 装入药品:按粉末状固体取用的方法(药匙或纸槽);
④固定装置:固定试管时,试管口应略向下倾斜;铁夹应夹在试管的中上部;
⑤加热药品:先使试管均匀受热,后在反应物部位用酒精灯外焰由前向后加热;
⑥收集气体:
ⅰ若用排水集气法收集气体,当气泡均匀冒出时再收集,刚排出的是空气;水排完后,应用玻璃片盖住瓶口,小心地移出水槽,正放在桌面上(密度比空气大)(防止气体逸出);
ⅱ用向上排空法。收集时导管应伸入集气瓶底部(为了排尽瓶内空气);
(用排水法收集时,导管放在集气瓶口;)
⑦先将导管移出水面;
⑧再停止加热。
⑸ 易错事项:
① 试管口要略微向下倾斜:防止生成的水回流,使试管底部破裂。药品应平铺在试管底部。
② 导气管伸入发生装置内要稍露出橡皮塞:有利于产生的气体排出。
③ 用高锰酸钾制取氧气时,试管口塞一团棉花:防止高锰酸钾粉末进入导气管,污染制取的气体和水槽中的水。
④ 排气法收集气体时,导气管要伸入接近集气瓶底部:有利于集气瓶内空气排出,使收集的气体更纯。
⑤ 实验结束后,先将导气管移出水面,然后熄灭酒精灯:防止水槽中的水倒流,炸裂试管。
⑹ 收集方法:
① 排水法(不易溶于水);
② 向上排空法(密度比空气大)。
⑺ 检验、验满
① 检验:用带火星的木条伸入集气瓶内,发现木条复燃,说明是氧气;
② 验满:用带火星的木条放在集气瓶口,若木条复燃,证明已满。
四、氧气的用途
⒈ 供给呼吸:医疗上急救病人,登山、潜水、航空、宇航提供呼吸;
⒉ 支持燃烧:炼钢、气焊与气接、液氧炸弹、火箭助燃剂。
五、催化剂
⒈ 概念:在化学反应中能改变其他物质的反应速率(加快或变慢),但本身的化学性质和质量在反应前后没有发生变化的物质。
⒉ 特点:两不变(质量、化学性质)、一改变(反应速率)
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;
③ 一种催化剂仅针对某一反应,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。
⒊ 二氧化锰在一些反应中不只作催化剂,催化剂不一定就只有二氧化锰。(在过氧化氢溶液制取氧气中,催化剂可以用硫酸铜溶液、氧化铁、氧化铜、红砖粉末)。在氯酸钾制取氧气中,二氧化锰的质量和化学性质不变,但质量分数变大。
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