資源簡介

(共78張PPT)
§3.1 空氣與氧氣
18世紀中葉以前，
人們一直認為空氣是一種單質。
猜一猜：空氣中有哪些氣體？
可能含有：氧氣、水蒸氣、二氧化碳……
想一想：如何收集一瓶教室里的空氣？
如何證明？
灌滿水的集氣瓶帶入教室，在教室內倒出瓶內的水，蓋上玻璃片。
觀察空氣
空氣的成分
從冰箱中拿出的冷飲料瓶不一會兒在外壁凝結許多無色小液滴
將松脆的餅干露置于空氣中過不了多久變軟了
A. 水（H2O）的檢驗
無水硫酸銅

水
倒置裝滿冰塊的燒杯，燒杯底部放上無水硫酸銅。
白色粉末變成藍色

降低溫度，使空氣中的水蒸氣遇冷在粉末表面液化。
B. 二氧化碳（CO2）的檢驗
用大針筒把空氣壓進石灰水中，觀察石灰水是否變渾濁？為什么？
空氣中的二氧化碳使石灰水變渾濁
取一瓶空氣和一瓶氧氣，把一根燃著的木條先后插入兩集氣瓶中，觀察木條在兩集氣瓶中燃燒的劇烈程度是否相同？
不相同
氧氣具有助燃性
C. 氧氣（O2）的檢驗
在純氧中燃燒更劇烈
猜一猜為什么？
通過以上的活動可以初步確定，空氣中至少含有CO2、O2和水蒸氣（H2O）等物質。
空氣是混合物
法國化學家拉瓦錫首先通過實驗得出了空氣是由氮氣和氧氣組成，氧氣約占總體積的1/5。
氧氣體積分數=
氧氣 體積

空氣 體積


瓶子裝滿水后水的體積

活動: 測定空氣中氧氣的體積分數

注射器
止水夾


導管

集氣瓶
如何讓水主動進入玻璃瓶中？
有什么方法可以替代針筒抽取瓶中的氧氣？
木炭
硫磺
紅磷
鎂條
選擇的藥品有什么要求？
木炭
硫磺
紅磷
鎂條
選擇的藥品有什么要求？
木炭在空氣中燃燒，消耗氧氣，生成CO2氣體
硫磺在空氣中燃燒，消耗氧氣，生成SO2氣體
紅磷在空氣中燃燒，消耗氧氣，生成P2O5固體（體積忽略不計）
鎂條在空氣中燃燒，消耗氧氣、氮氣和二氧化碳
實驗裝置





燃燒匙
廣口瓶
止水夾
導管
燒杯

紅磷

水
活動: 測定空氣中氧氣的體積分數
實驗原理
紅磷在密閉容器內充分燃燒，消耗了空氣中的
氧氣，生成五氧化二磷固體。容器內壓強減小，
大氣壓將燒杯中的水壓入廣口瓶中，水的體積
正好填補消耗掉的氧氣的體積。
實驗步驟
1、先在集氣瓶內加入少量水，再把剩余的容積用記號劃成5等份，做上記號。
吸收五氧化二磷 ，并降低反應溫度。
2、點燃燃燒匙內的紅磷，立即塞緊瓶塞，觀察現象： 。
紅磷繼續燃燒，產生大量白煙。
過量的紅磷可以完全消耗掉瓶內空氣中的氧氣
3、火焰熄滅后，振蕩集氣瓶，打開止水夾，觀察現象： ；消耗的氣體跟余下的氣體的體積比為 。
水被壓入廣口瓶內，約占瓶容積的1/5
1 : 4
實驗結論
空氣中氧氣的體積約占總體積的1/5
紅磷的量不足；
瓶內氧氣沒有耗盡；
裝置漏氣（如塞子未塞緊、燃燒匙與橡皮塞之間有縫隙等），使外界空氣進入瓶內；
未冷卻至室溫就打開彈簧夾，使進入瓶內的水的體積減少。
1. 在這個實驗中，為什么有時氣體減少的體積小于1/5呢？導致結果偏低的原因可能有哪些？
2. 實驗中有時氣體減少的體積大于1/5，又是為什么呢？
點燃紅磷后，插入燃燒匙時，瓶塞塞得太慢，使得瓶中空氣受熱膨脹，部分空氣溢出。
實驗開始時，沒有夾或沒夾緊止水夾。
裝置氣密性要好；
反應的物質必須是易與氧氣反應而不與空氣中其它氣體反應，不能有氣體生成；
可燃物要稍過量。
3. 本實驗成敗的關鍵有哪些？
其他實驗裝置：
19世紀末，科學家又通過大量實驗發現，空氣中還有氦、氬、氙等稀有氣體。此外，還含有少量的二氧化碳、水蒸氣以及其他雜質。
成分 體積分數
氮氣
氧氣
稀有氣體
二氧化碳
其他氣體和雜質
78%
21%
0.93%
0.04%
0.03%
大量的科學實驗表明：
在通常情況下，空氣中各成分的比例保持相對穩定。
O2
供給呼吸
幫助燃燒
燃料在氧氣中燃燒后產生的高溫火焰可用來切割或焊接金屬
N2
充入燈泡延長使用壽命
充入食品保裝袋防腐保鮮
制造化肥、炸藥的重要原料
用作致冷劑，醫療上常用液氮冷凍麻醉或冷藏人體細胞組織。
通電時能發出不同顏色的光，制成霓虹燈、航行燈、閃光燈等。
用于激光技術，
制造低溫環境（氦氣），
用于醫療麻醉（氙氣）等。
稀有
氣體
焊接金屬時用于隔絕空氣
固態干冰作致冷劑
植物進行光合作用的原料
用于滅火
CO2
作化工原料（制純堿、尿素、汽水）
空氣的利用
氣體 性質 用 途
氧氣
氮氣
稀有
氣體
無色、無味、性質較不活潑
性質較活潑
性質不活潑
1、供給呼吸
2、幫助燃燒
3、燃料在氧氣中燃燒后產生的高溫火焰可用來
切割或焊接金屬
1、充入燈泡中，延長燈泡的使用壽命；
2、充入食品保裝袋防腐，保鮮。
3、制造化肥、炸藥的重要原料。
4、用作致冷劑，醫療上常用液氮冷凍麻醉或
冷藏人體細胞組織。
1、霓虹燈內充氣，稀有氣體通電后能發出不同
顏色的光。
2、激光技術，制造低溫環境（氦氣）用于醫療
麻醉（氙氣）等。
【練習】
1. 空氣的成份按體積分數計算最大的是（ ）
A. 氧氣 B. 二氧化碳 C. 氮氣 D. 水蒸氣
2. 空氣中的成分是：①氮氣；②稀有氣體；③氧氣； ④二氧化碳；⑤水蒸氣等其他雜質氣體。按體積分數由多到少的順序排列正確的是（ ）
A. ⑤④③②① B. ①②③④⑤
C. ①③②④⑤ D. ③①②④⑤
C
C
3. 下列說法正確的是（ ）
A. 空氣的成分是比較固定的，主要由氮氣和氧氣組成
B. 空氣中氮氣的質量占78％，氧氣占21％
C. 在通常狀況下，無色、無味氣體一定是空氣
D. 空氣是一種單質，它是由空氣一種成分組成
4. 用實驗的方法首先證明空氣是由氮氣和氧氣組成的科學家是（ ）
A. 舍勒 B. 湯姆生 C. 拉瓦錫 D. 牛頓
A
C
空氣的成分及作用
稀有氣體
（0.93％）

氮氣
（78％）
氧氣
（21％）
其他
氣體
（1％）

二氧化碳
（0.04％）
水蒸氣等其他雜質
（0.03％）
沖入燈泡延長使用壽命，用于食品防腐、
保鮮，液態氮可作冷凍劑，是制作化肥、
炸藥的原料。
供給生物呼吸，支持燃料的燃燒。
用作保護氣，制成各種
用途的電光源
氧氣的性質
氧氣的結構
氧氣的用途


資料
研究物質的性質主要從物理性質和化學性質兩個方面展開。物理性質主要從物質的顏色、狀態、氣味、密度、熔沸點、凝固點等方面展開，化學性質主要是指物質在化學變化過程中表現出性質。研究的方法主要包括觀察法和實驗法。
從微觀和宏觀的角度描述氧氣的組成和構成？
氧氣由氧元素組成；
氧氣由大量氧分子構成，每個氧分子由兩個氧原子構成。
觀察一瓶氧氣的顏色和狀態。
氧氣的物理性質1：常溫下為無色無味的氣體
用手輕輕地在瓶口扇動，使少量氧氣飄進鼻孔，聞一聞它的氣味。
鋼瓶內裝的是什么物質?呈什么狀態?
通過加壓的方法液化成淡藍色的液態氧
氧氣在1標準大氣壓下，降溫到-183℃時液化成淡藍色液體，-218 ℃變成雪化狀的藍色固體
沸點
熔點
常溫下1L水中大約能溶解30mL的氧氣
氧氣的物理性質2：不易溶于水
氧氣的物理性質3：密度比空氣大
在標準狀況下，氧氣的密度為1.429g/L，比空氣的密度（1.239g/L）略大。
化學式 分 類
結構
溶解性
顏色狀態氣味
密 度
熔 點
沸 點
氧 氣
是由大量氧分子構成的
每個氧分子是由兩個氧原子構成的
O2
非金屬單質
不易溶于水
常溫下無色無味氣體
比空氣密度（1.293克/升）略大
在標準狀況下氧氣的密度為1.429克/升
-218℃
此溫度下凝固成雪花狀的藍色固體
-183℃
此溫度下液化成淡藍色的液體
（在1.01×105帕下）
活動：將一根帶火星的木條伸入充滿氧氣的集氣瓶里，觀察產生的現象。

氧氣的化學性質：具有助燃性，不具有可燃性
氧氣的驗證方法？
帶火星的木條伸入瓶中，
如果復燃，證明是氧氣。
收集氧氣時如何驗滿？
帶火星的木條伸到瓶口，
如果復燃，說明已集滿。
化學性質通過化學反應表現出來，如何觀察化學反應？
① 反應前物質顏色狀態是怎樣的？
② 反應在什么條件下發生？
③ 反應過程中有哪些現象？
④ 反應后生成物質顏色狀態又是怎樣的？
活動1：在鋪有細砂的燃燒匙里放入少量的硫，在酒精燈火焰上加熱，直至燃燒，觀察其現象。然后把燃燒匙伸進盛有氧氣的集氣瓶里，觀察燃燒的現象，聞一聞氣味，用手觸摸瓶壁有什么感覺？
反應物的
顏色、狀態
反應條件
反應過程
中的現象
生成物的
顏色、狀態
反應表達式
硫是 色的固體粉末
點燃
硫在純氧中燃燒發出 火焰，
明亮的藍紫色
生成一種具有 氣味的氣體，
刺激性
反應 熱。
放
具有刺激性氣味的氣體，
二氧化硫（化學式為 ）
黃
SO2
硫和氧氣反應
（空氣中燃燒發出 火焰）
微弱的淡藍色
硫+氧氣 二氧化硫
點燃
為什么燃燒匙里要鋪上細砂？
為什么集氣瓶的底部要預留少量水？
細砂是燃燒匙和藥品之間的一個保護層，防止藥品腐蝕燃燒匙
吸收生成的二氧化硫，防止對空氣造成污染。
活動2：取一根光亮的細鐵絲繞成螺旋狀，一端系上一根火柴，另一端系在一根粗鐵絲上，點燃火柴，待火柴臨近燒完時，緩緩伸進盛有氧氣、瓶底預先裝有少量水或鋪上一層細砂的集氣瓶里，不要觸壁。觀察發生的現象。
鐵和氧氣反應
反應物的
顏色、狀態
反應條件
反應過程
中的現象
生成物的
顏色、狀態
反應表達式
鐵絲是 色的金屬
點燃
銀白
鐵絲在純氧氣中 ，
劇烈燃燒，火星四射
放出 。
熱量
生成一種 色的固體
四氧化三鐵（化學式為 ）
黑
Fe3O4
鐵+氧氣 四氧化三鐵
點燃
鐵絲為什么要繞成螺旋狀？
增大鐵絲的受熱面積，利于鐵絲持續燃燒。
火柴有什么作用？
火柴燃燒放出的熱量使鐵絲溫度升高，引燃鐵絲。
為什么集氣瓶底裝有少量水或鋪上一層細砂？
防止生成的高溫熔融物濺落而炸裂瓶底。
為什么要待火柴臨近燒完時，緩緩伸進氧氣瓶？
以免火柴燃燒消耗氧氣過多而使現象不明顯。
活動3：用鑷子夾取一小塊木炭，放在酒精燈外焰加熱成發紅狀態，伸進盛有氧氣的集氣瓶里， 觀察現象。等燃燒停止后，立即向瓶內倒進一些澄清石灰水，振蕩，觀察石灰水發生什么變化？
反應物的
顏色、狀態
反應條件
反應過程
中的現象
生成物的
顏色、狀態
反應表達式

碳和氧氣反應
木炭是 色的固體
點燃
木炭在氧氣中燃燒更 ，發出 光，
放出 。
旺
白
生成一種使澄清石灰水變 的氣體。
渾濁
熱量
黑
二氧化碳（化學式為 ）
CO2
碳+氧氣 二氧化碳
點燃
反應物的
顏色、狀態
反應條件
反應過程
中的現象
生成物的
顏色、狀態
反應表達式
紅磷和氧氣反應
紅磷是 色的固體
點燃
紅磷在氧氣中燃燒 ，
放出 。
產生白煙，發出白光
生成 固體
白色
熱量
暗紅
五氧化二磷（化學式為 ）
P2O5
紅磷+氧氣 五氧化二磷
點燃
硫在空氣和氧氣中燃燒現象不同；鐵絲在空氣中不能燃燒，而在純氧中可以燃燒。你認為其中的原因是什么？
氧氣的濃度不同
相同的物質參加反應，反應物濃度越大，反應越劇烈。
觀察下列化學變化有何共同點？
S
+
O2
SO2
點燃
Fe
+
O2
Fe3O4
點燃
C
+
O2
CO2
點燃
P
+
O2
P2O5
點燃

氧化物
由2種元素組成的化合物，其中一種元素是氧
由兩種或兩種以上的物質生成一種物質的反應叫做化合反應
氧氣的性質
氧氣的物理性質
氧氣的化學性質
化學性質比較活潑，具有助燃性，不具有可燃性。
能與許多物質（非金屬、金屬單質等）發生反應。
常溫下是無色無味的氣體，低溫下可液化成淡藍色液體，也可凝固成雪花狀藍色固體；
不易溶于水；
密度比空氣略大。
（排水集氣法）
（向上排空氣法）
S+O2 SO2

點燃
劇烈燃燒，發出明亮的藍紫色火焰，放出大量熱，生成刺激性氣味的氣體。
劇烈燃燒，火星四射，放出大量熱，生成黑色固體。
劇烈燃燒，發出白光，放出大量熱，生成使澄清石灰水變渾濁的無色無味氣體。
劇烈燃燒，產生白煙，放出大量熱，生成白色固體。
Fe+O2 Fe3O4

點燃
C+O2 CO2

點燃
P+O2 P2O5

點燃
請寫出硫、鐵絲、木炭和紅磷在氧氣中燃燒的表達式以及反應的現象。
空氣中含有氧氣，那么能否從空氣中制取氧氣呢？
氧氣的工業制法
① 空氣冷凍分離法
空氣
多次壓縮
降溫
液態空氣
低溫蒸發
-196℃
氮氣
液氧
（沸點-196℃）
（沸點-183℃）
N2
O2



原理：利用氧氣與氮氣的沸點不同
② 膜分離技術分離法
空氣
一定壓力下
有富集氧功能的薄膜
富集氧氣

以上兩種工業制氧過程，屬于什么變化？
物理變化
氧氣的實驗室制法
制取原理：分解含氧化合物
過氧化氫(H2O2)
無色液體
高錳酸鉀(KMnO4)
氯酸鉀(KClO3)
紫黑色顆粒
白色粉末
選擇反應裝置


固固加熱型
固液不加熱型
選擇發生裝置的依據
① 反應物的狀態
② 反應的條件



選擇收集裝置的依據
① 生成氣體的溶解性
② 生成氣體的密度

排水法
向上排空氣法
向下排空氣法
空氣
空氣
(不易溶于水或難溶于水)
(密度比空氣大)
(密度比空氣小)
制取方法1：
反應裝置：
長頸漏斗的末端必須插入液體，防止生成的氣體從長頸漏斗口逸出。

長頸漏斗

分液漏斗
檢查裝置的氣密性
1、手捂（加熱）法
將導管的出口浸入水中，手握試管等容器，如果觀察到有氣泡冒出，放手后，觀察到導管末端回流一段水柱，表明裝置不漏氣。
2、液差（注水）法
從漏斗注入一定量的水，使漏斗下端浸沒，塞緊橡皮塞，夾緊彈簧夾后，繼續加水，使漏斗管內的液面高于瓶內液面，停止加水，觀察到液面差不變，表明裝置不漏氣。

實驗步驟：
2、轉動分液漏斗的活塞，滴加過氧化氫，用排水法收集氣體并驗證收集的是氧氣。
1、在分液漏斗中加入20~50毫升15%的H2O2，在燒瓶中加入50毫升水及0.5克MnO2。
二氧化錳 （MnO2）只改變反應速度，本身的質量和化學性質在反應前后都沒有改變，這種物質叫做催化劑，在反應中起催化作用。工業上又叫做觸媒。
催化劑不一定加快反應速率，也有減慢反應速率。
催化劑在反應中可以參與反應而發生變化，但反應結束時又能轉化回原來的物質。
催化劑只影響反應速率，不影響最終產量。
當打開分液漏斗滴下雙氧水時，導管的一端就會冒出氣泡，此時能馬上收集氧氣嗎？
不能，此時排出的是燒瓶內的空氣，等氣泡連續均勻產生才能收集。
除了用排水法收集氧氣外，還可以用什么方法？
向上排空氣法，
因為氧氣密度比空氣略大。
制取方法2：
反應裝置：
發生裝置


收集裝置
實驗步驟：
1. 檢查裝置的氣密性。
2. 在試管中裝入約 7克高錳酸鉀，并把一團棉花放在試管口，用帶導管的橡皮塞塞緊管口，使試管口略向下傾斜，固定在鐵架臺上。
（加熱法）
防止固體進入導管
防止冷凝水回流，炸裂試管
防止受熱不均，炸裂試管
導管伸入不宜太長（1cm左右），便于氣體排出
3. 來回移動酒精燈，使試管受熱均勻后將火焰集中在藥品處加熱。
4. 當有連續、均勻地氣泡冒出后，再把導管口伸入盛滿水的集氣瓶里，收集氣體。
防止水槽中的水倒吸入試管而使試管破裂
5. 停止加熱時，先把導管移出水面，再熄滅酒精燈。
6. 觀察收集到氣體的顏色。
1、檢查裝置氣密性
2、裝入藥品
3、固定試管
7、熄滅酒精燈
4、點燃酒精燈加熱
5、收集氧氣
6、把導管撤離水面
查
裝
定
點
收
離
熄
茶莊定點收利息
（1）試管口應略向下
（3）導管應稍露出橡皮塞
（4）鐵夾應夾在離試管口1/3處
（6）外焰應加熱在試管底部
（5）排水收集時導管不能太長





大家來找茬

（7）酒精量不少于1/4，不多于2/3
（2）試管口應放一團棉花
7. 用坩堝鉗夾取一小塊木炭， 在酒精燈上燒至發紅，然后插入集氣瓶內，出現 現象，說明集氣瓶中有 。反應完后，向集氣瓶內加入澄清石灰水，振蕩后，有 現象。
8. 把一塊約2厘米X5厘米的鋁箔片一端固定在粗鐵絲上，另一端裹上一根火柴。點燃火柴，待火柴燃燒盡時，立即把鋁箔伸入留有水、充滿氧氣的集氣瓶中，有 現象。
劇烈燃燒，發出白光
氧氣
渾濁
Al+O2 Al2O3

點燃
C+O2 CO2

點燃
劇烈燃燒，發出白光，產生白煙
課本討論
（1）因試管受熱不均而導致破裂；應先在試管下方來回移動酒精燈，使試管受熱均勻后再集中加熱。
（2）試管口處未放一團棉花，使高錳酸鉀顆粒隨氣體進入水槽，溶于水后，變為紫紅色；應在試管口放一團棉花。
（3）氧氣具有支持燃燒的性質，集氣瓶內的氧氣逸出，使氧氣的含量降低，所以與空氣中燃燒的現象相同；應用排水法重新收集一瓶氧氣再做實驗。
制取方法3：
反應裝置：
觀察下列化學變化有何共同點？
由一種物質生成兩種或兩種以上的物質的反應叫做分解反應
反應類型 化合反應 分解反應

特點
模式
兩種或兩種以上的物質生成另一種物質的反應
由一種反應物生成兩種或兩種以上其他物質的反應
多變一
一變多
A + B → AB
AB → A + B
原子利用率最高

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