第三章 维持生命之气——氧气

一、氧气的性质和用途

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（1.293g/L）。（可用向上排空法） 3、溶解性：氧气不易溶于水（1L水只能溶解30mL氧气）。（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（-183℃），甚至淡蓝色雪花状固体（-218℃）。

二、氧气的化学性质 （一）与非金属（碳、硫、磷）的反应 1、木炭（黑色固体）燃烧

实验现象：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。

文字表达式：碳（C）+ 氧气（O2）

点燃 化学方程式 C + O CO 2

点燃

二氧化碳（CO2）

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）。 ．．2、硫粉（淡黄色）燃烧：

实验现象：在空气中：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。 在氧气中: 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。 文字表达式 硫（S） + 氧气（O2） 化学方程式 S + O2 SO2 点燃 2点燃

二氧化硫（SO2）

实验时，要在瓶底装少量水（吸收二氧化硫，防止污染空气）。 3、红磷（暗红色固体）的燃烧 实验现象：在空气中：发出黄白色火焰，放出热量，生成大量白烟 ．．在氧气中：剧烈燃烧，发出白光，放出热量，生成大量的白烟 ．．文字表达式：磷（P）+ 氧气（O2）化学方程式：4P + 5O2 2P2O5 点燃 点燃

五氧化二磷（P2O5）

注意：五氧化二磷（P2O5）是固体，不是气体 （二）与金属（镁、铁）的反应 1、镁带（银白色固体）在空气中燃烧

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。 文字表达式：镁（Mg）+ 氧气（O2） 化学方程式：2Mg + O2 2MgO 2铁丝（银白色固体）在氧气中燃烧

实验现象：剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成一种黑色固体。 文字表达式：铁（Fe） + 氧气（O2）

点燃

化学方程式：3Fe + 2O2

四氧化三铁（Fe3O4） 点燃

氧化镁（MgO）

点燃 点燃 Fe3O4

注意：集气瓶底部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。铁丝在

空气中不能燃烧。

（三）与某些化合物（蜡烛、甲烷）的反应——产物均为：二氧化碳和水

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。

文字表达式：石蜡+ 氧气（O2）

点燃 二氧化碳（CO2）+ 水（H2O）

空气中燃烧情况：燃烧产生黄色火焰，放热，稍有黑烟。 （四）其他物质与氧气的反应

某些物质在一些条件下，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：

1、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。氧气便是常见的氧化剂；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、氧气的用途 （1）、供给呼吸：医疗上急救病人，登山、潜水、航空、宇航提供呼吸； （2）、支持燃烧：炼钢、气焊与气接、液氧炸弹、火箭助燃剂

二、制取氧气 一、工业制法（分离液态空气法） 原理：利用液态氧和液态氮的沸点不同。 注意：该过程是物理变化

氮气 沸点低（—196℃），先蒸发出来

降温加压 空 气 液态空气 蒸发 液态氧 沸点较高（—183℃）

装入天蓝色钢瓶中 二、氧气的实验室制法（化学变化） 1、双氧水（过氧化氢）制取氧气

A、药品：过氧化氢（H2O2）和二氧化锰（黑色粉末 MnO2） B实验原理：

表达式：过氧化氢（H2O2）

MnO2 水（H2O） + 氧气（O2）

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

C、装置： 固体与液体反应，不需加热（双氧水的为一类） 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。 D、步骤：连、查、装（二氧化锰）、定、倒（过氧化氢溶液）、收 2、用高锰酸钾、氯酸钾制取氧气

A、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） B、原理：

①加热氯酸钾（有少量的二氧化锰）： 表达式：氯酸钾（KClO3）

MnO2

方程式：2KClO3

△

氯化钾（KCl） + 氧气（O2）

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：

表达式：高锰酸钾（KMnO4）

△ 锰酸钾（K2MnO4）+ 二氧化锰（MnO2）+ 氧气（O2）

2 MnO 方程式：2KMnO4 △ K4 + MnO2 + O2↑

C、装置：加热固体制气体

D、操作步骤：（连）查、装、定、点、收、离、熄。 注意事项：

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：

a、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） b、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 E、易错事项：

a). 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 b). 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。

c). 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。

d). 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。

e). 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。 F、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） G、检验、验满

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； 验满：用带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明已满。

三、催化剂： 1、 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。

2、 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、又不是生成物

③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

3、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。

四、反应类型： ①：化合反应：由两种或两种以上的物质生成另一种物质的反应。 可表示为：A＋B＋…… → E （简称“多合一”）

②：分解反应：由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应。 可表示为：AB→A＋B＋……。（简称：“一变多”）

③：氧化反应：物质与氧发生的化学反应。有氧气参加的反应一定属于氧化反应。 剧烈氧化：燃烧

缓慢氧化：铁生锈、人的呼吸、事物腐烂、酒的酿造

氧化反应不一定是化合反应（石蜡的燃烧生成了水和二氧化碳两种物质），化合反应不一定是氧化反应。

三、燃烧条件与灭火原理

一、燃烧 1、概念：可燃物与空气中氧气发生的一种发光、放热的剧烈的氧化反应。 2、条件：（1）可燃物（2）氧气（或空气）（3）温度达到着火点（三者缺一不可，否则不能燃烧） 如右图所示：

A、薄铜片上的白磷燃烧而红磷不燃烧，说明了燃烧需要温度达到着火点 B、薄铜片的白磷燃烧而水中的白磷不燃烧，说明了燃烧需要氧气

注：白磷的着火点低，应贮存在装有水的试剂瓶中 3、 燃烧与缓慢氧化的比较

相同点：都是氧化反应、都放热；

不同点：前者发光、反应剧烈，后者不发光、反应缓慢

二、灭火的原理和方法 1、燃烧的条件决定着灭火的原理，只要破坏燃烧的任何一个条件， 就可以达到灭火的目的 2、灭火的原理：（1）消除可燃物（2）隔绝氧气（或空气）（3）降温到着火点以下。 3、灭火器

泡沫灭火器：可扑灭木材、棉布及可燃油等燃烧引起的失火。

干粉灭火器：可扑灭一般的失火外，还可以扑灭电器、油、气等燃烧引起的失火。 液态二氧化碳灭火器：可扑灭图书、档案、贵重设备、精密仪器等处的失火