九年级化学（科粤版）上精品学案：3.1氧气的性质和用途

3.1　氧气的性质和用途
1．知道氧气的主要物理性质、化学性质和主要用途。
2．能说出碳、铁、石蜡等物质跟氧气的反应现象，会写反应的文字表达式。
3．知道氧化反应初步概念，认识什么是化合反应，能识别、判断。
1．氧气有哪些物理性质
在通常状况下，氧气是一种无色无味的气体。密度比空气稍大(0
℃、101.3
kPa时，密度为1.429
g·L－1)，不易溶于水。氧气能发生三态变化：氧气液态氧(淡蓝色)固态氧(淡蓝色雪花状)。
描述氧气的物理性质时，应抓住温度、压强等外界条件。因为条件不同时，气体的颜色、状态、密度、溶解性等物理性质会发生变化。
Hi！氧气的物理性质中，密度和溶解性尤为重要，因为它们决定了氧气的收集方法。
【例1】氧气跟世间万物如影随形。下列有关氧气叙述中不正确的是(　　)。
A．在通常状况下，氧气是无色无味的气体，密度比空气略大
B．氧气可加压贮存在钢瓶中
C．无色氧气变成蓝色液体发生了物理变化
D．鱼类能在水中生存说明氧气易溶于水
解析：
A
√
通常状况下，氧气是无色无味的气体，密度比空气略大
B
√
气体分子间隔较大，加压分子间隔变小，气体体积减小，可存入钢瓶中
C
√
无色氧气变成蓝色液体只是状态发生了变化，没有生成新物质，发生的是物理变化
D
×
鱼类能在水中生存说明水中溶有氧气，因为常温下，1
L水只能溶解30
mL氧气，不能说明氧气易溶于水，而是不易溶于水
答案：D
2．氧气有哪些化学性质
氧气是一种化学性质比较活泼的气体，具有氧化性。在一定条件下能与许多物质发生化学反应，放出热量。
探究实验1：木炭的燃烧
实验步骤：用镊子夹取一小块木炭，先放在空气中加热到红热，再放入充满氧气的集气瓶中；一会儿后，向集气瓶中倒入澄清的石灰水，振荡，观察现象。
实验现象：
反应物
空气中
氧气中
生成物
木炭(黑色)
持续红热，无烟，无火焰
剧烈燃烧，发出白光，放热
无色无味气体，澄清的石灰水变浑浊
实验结论：木炭在氧气中比在空气里燃烧更剧烈，生成二氧化碳气体。。
探究实验2：氧气与铁丝的反应
实验步骤：将一根光亮细铁丝，绕成螺旋状，在铁丝下端系上一根火柴梗。用坩埚钳夹住铁丝点燃火柴梗，至其快燃尽时，伸入充满氧气且瓶底有少量水(或铺少量沙子)的集气瓶中，观察现象。
实验现象：
反应物
空气中
氧气中
生成物
铁丝(银白色)
不能燃烧，灼烧时红热，离火后迅速变冷
剧烈燃烧，火星四射，放热
生成黑色固体
实验结论：铁丝在氧气里能燃烧，生成四氧化三铁。。
铁丝为什么要绕成螺旋状？瓶底的水起什么作用？
①铁丝绕成螺旋状，既增加了其长度，又增大了铁丝的受热面积，便于铁丝持续燃烧；瓶底的水是为了防止高温熔化物溅落下来，使集气瓶底炸裂。
探究实验3：蜡烛的燃烧
实验步骤：用铁丝固定一段蜡烛，先在空气中点燃，再放入充满氧气的干燥集气瓶中；一会儿后，向集气瓶中倒入澄清的石灰水，振荡，观察现象。
实验现象：
反应物
空气中
氧气中
生成物
蜡烛(白色)
放热，黄白色火焰，火焰分层，少量黑烟
发出白光，放热，瓶壁上出现水雾
无色液体；无色无味气体，澄清的石灰水变浑浊
实验结论：蜡烛在氧气中比在空气里燃烧更剧烈，发白光，生成二氧化碳和水。石蜡＋氧气二氧化碳＋水。
①氧气可以支持燃烧(助燃性)，但没有可燃性，不能作燃料。
②氧气的浓度越高，物质燃烧得越旺，故物质在氧气中燃烧比在空气中燃烧更旺。
③有些物质尽管在空气中不能燃烧，但却能在氧气中燃烧。
【例2】下列说法正确的是(　　)。
A．氧气的化学性质非常活泼，能跟许多的物质发生化学反应
B．铁丝插入氧气瓶中，剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体四氧化三铁
C．氧气具有可燃性，可以作燃料
D．将带火星的木条插入一瓶无色无味的气体中，木条复燃，证明这瓶气体是氧气
解析：
A
×
氧气的化学性质比较活泼
B
×
铁丝插入氧气瓶中，没有点燃，不会燃烧
C
×
氧气不能燃烧，只能帮助燃烧，不能作燃料
D
√
能使带火星的木条复燃的气体是氧气
答案：D
3．化合反应和氧化反应
(1)化合反应
①概念：由两种或两种以上的物质生成另一种物质的反应。
②特征：“多变一”，可用通式：A
＋
B→AB表示。
【例3—1】下列反应中属于化合反应的是(　　)。
A．碱式碳酸铜氧化铜＋水＋二氧化碳
B．二氧化碳＋水→碳酸
C．石蜡＋氧气二氧化碳＋水
D．石墨金刚石
解析：化合反应是由多种物质反应生成一种物质的反应。A是一种物质生成多种物质的反应，C是两种物质生成两种物质的反应，D是由一种物质生成一种物质的反应，均不符合多种物质生成一种物质的要求，故选B。
答案：B
(2)氧化反应
①概念：物质跟氧发生的反应。
②特征：有氧参加反应。
概念中的“氧”是指氧元素，是指氧气或其他含氧物质中的氧，不能单纯地理解为氧气。当然，物质与氧气发生的反应一定是氧化反应，但氧化反应中不一定有氧气参加。
【例3—2】下列反应不属于氧化反应的是(　　)。
A．乙炔
＋氧气二氧化碳
＋
水
B．铁
＋氧气四氧化三铁
C．镁
＋氧气氧化镁
D．碳酸钙氧化钙＋二氧化碳
解析：氧化反应是物质与氧发生的化学反应。A、B、C三个选项均是物质与氧气反应的，所以属于氧化反应。故答案为D。
答案：D
4．氧气有何用途
氧气的用途(如图)从两个方面进行归纳：
(1)供给呼吸，如医疗抢救、潜水作业、登山运动、高空飞行、宇宙航行等。
(2)支持燃烧，如气焊、气割、炼钢、液氧炸药、航空航天器的推进剂等。
氧气的化学性质决定了氧气的用途。用途主要利用了氧气易于跟其他物质起反应并放热的特性。
【例4】某同学学习了“氧气的用途”后，通过图书馆、网络等查阅，归纳出氧气的主要用途有：①急救病人，为飞行员、登山运动员、潜水员提供呼吸所需的氧气　②在钢铁冶炼中，进行富氧鼓风提高炉温，加速冶炼过程，提高钢铁的质量和产量　③化学工业上主要用来跟氢气反应制取蒸馏水　④使乙炔燃烧产生高温的氧炔焰，用于焊接或切割金属　⑤在工业生产和科学实验中常用作氧化剂　⑥液氧用于火箭发动机，促使燃料迅速燃烧，产生高能推动火箭前进。你认为其中不正确的是(　　)。
A．①③⑤　　　　　B．②④⑥
C．仅有③
D．仅有⑤
解析：氧气的用途可从两个方面进行分析，即供给呼吸和支持燃烧。
答案：C
5．物质在氧气中燃烧的现象
化学反应现象是化学反应本质的外在表现。正确认识物质在氧气中燃烧的现象，要注意以下几点：
(1)物质燃烧与氧气的浓度有关，因此物质在氧气中燃烧与在空气里燃烧现象不同。
(2)正确理解“光”和“焰”、“烟”和“雾”的不同。“烟”是固体小颗粒分散在空气中形成的，“雾”是液体小液滴分散在空气中形成的。“光”一般指固体燃烧时产生的一种现象，“火焰”一般指气体或液体或低熔点固体燃烧时产生的现象。
(3)正确区别现象的内在本质和外观特征；反应现象与结论两者之间不能相提并论，不能把生成物的名称作为实验现象来描述。
【例5】下列有关物质燃烧现象的描述正确的是(　　)。
A．铁丝在氧气中燃烧，发出明亮的火焰
B．木炭在氧气中燃烧，生成无色无味的气体
C．红磷在空气中燃烧，产生白色的烟雾
D．硫粉在空气中燃烧，发出蓝紫色的火焰，生成有刺激性气味的二氧化硫气体
解析：A：铁丝在氧气中燃烧，火星四射→不会产生火焰→A错。
B：木炭在氧气中燃烧，生成无色无味的气体→B正确。
C：红磷在空气中燃烧，产生大量白烟→不是烟雾→C错。
D：硫粉在空气中燃烧，发出蓝紫色的火焰，生成有刺激性气味的气体→生成二氧化硫是结论→D错。
本题集中了本节课中较多的易错点、易混点，稍不注意就会误中陷阱。错因主要是对“光”和“火焰”、“烟”和“雾”以及变化现象和结论的认识模糊不清造成的。
答案：B
解题时①明确物质“在空气中”和“在氧气中”燃烧的差异；
②正确区分“烟”与“雾”、“光”与“火焰”；
③分清反应现象和结论。
6．影响物质在氧气中顺利燃烧的因素
物质在氧气中能否顺利燃烧，除了受物质本身的性质影响外，还要受氧气的浓度、实验操作方法、反应条件等因素的影响。
(1)氧气的浓度。这是最重要的因素之一，由物质在氧气中燃烧比在空气中燃烧更旺，可知氧气的浓度越高，物质燃烧得越旺。
(2)与氧气的接触面积，接触面积越大，越容易燃烧。
(3)实验操作方法。实验操作时，将点燃的物质放入氧气瓶中的速率、位置，对燃烧的影响也很大。如将点燃的物质迅速放入氧气瓶内下部，会使瓶内中上部氧气受热膨胀排出，造成氧气浓度过低，而不能顺利燃烧。
此外，反应条件、物质质地的疏密、氧气的量等因素，也会对物质燃烧有一定的影响。
【例6】(科学探究题)科学探究是重要的学习方式，假设和验证是探究过程中的重要环节。为了探究“铁丝可以在纯净的氧气中燃烧”，同学们将一根火柴梗塞入一段螺旋状‘铁丝’末端，将它固定，用镊子夹住“铁丝”，然后将火柴在酒精灯上点燃，将‘铁丝’由集气瓶口向下慢慢伸入，观察现象：
(1)甲同学只发现“铁丝”红热一下，就没有观察到其他现象，请你分析铁丝没有燃烧的可能原因是
________________；(只答一条)
(2)乙同学发现“铁丝”在纯净氧气中燃烧起来，观察到火星四射，并有黑色固体生成，请写出该反应的文字表达式______________。
解析：本题是对铁丝在氧气中燃烧现象影响因素的探究。(1)铁丝不能顺利燃烧的原因主要有：氧气不足、铁丝没与氧气充分接触、温度太低。根据题干提供的信息，“将一根火柴梗塞入一段螺旋状‘铁丝’末端，将它固定，用镊子夹住‘铁丝’，然后将火柴在酒精灯上点燃，将‘铁丝’由集气瓶口向下慢慢伸入”，再结合“细铁丝在空气中不能燃烧，而在氧气中能剧烈燃烧”的信息，可推知：插入过早，火柴梗燃烧消耗了过多的氧气，或‘铁丝’太粗、插入过慢，导致‘铁丝’的温度太低，或者是‘铁丝’表面有铁锈或污垢，以至‘铁丝’不能与氧气充分接触。
答案：(1)没等到火柴快要熄灭的时候将“铁丝”由集气瓶口向下慢慢伸入(合理答案均可)
(2)铁＋氧气四氧化三铁
解答该题的关键是把题设的情景与已有的知识有机结合起来，对比分析。这类题一般设置为由氧气的浓度太低引起的，通过对比分析，找出引起氧气浓度降低的直接原因。
7．化合反应和氧化反应的关系
化合反应和氧化反应都属于化学反应，它们是以截然不同的分类依据，从不同的角度对化学反应进行的分类。二者没有必然的联系。氧化反应不一定是化合反应，化合反应也不一定是氧化反应，二者属于交叉关系。如图所示：图中，Ⅰ(实线圆区)：属于化合反应；
Ⅱ(虚线圆区)：属于氧化反应；
Ⅲ(公共区)：既属于化合反应，又属于氧化反应。
注：图中的圆圈仅表示概念之间的包含关系或并列关系。
化合反应是基本反应类型之一，是指由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应，其特点是“多变一”，根据反应物、生成物种数的多少来判断。而氧化反应不属于基本反应类型，根据是否有氧参加反应来判断。见下图：
【例7—1】下列化学反应既属于化合反应，又属于氧化反应的是(　　)。
A．硫＋氧气二氧化硫
B．蜡烛＋氧气二氧化碳＋水
C．碳酸氢铵氨气＋二氧化碳＋水
D．乙炔＋氧气二氧化碳＋水
解析：
A
√
两种物质发生反应生成另外一种物质，且有氧气参加
B
×
虽有氧气参加，但是生成物是两种
C
×
没有氧气参加，且生成物是三种
D
×
虽有氧气参加，但是生成物是两种
答案：A
【例7—2】小刚在学习了氧化反应和化合反应两个概念以后，用图示的方式表示了两个概念的关系，并且通过自学完成了A处所表达的内容的填写，请你完成B、C的填写内容。
A：是化合反应，不是氧化反应，举例：二氧化碳＋水→碳酸。
B：________________，举例：______________。
C：______________，举例：__________________。
解析：两种或两种以上的物质生成另一种物质的反应叫做化合反应。如碳、硫、铁等物质在氧气中的燃烧，二氧化碳和水反应等；物质与氧发生的化学反应叫做氧化反应，如各种物质在氧气中的燃烧。但两者没有包含关系，有的化合反应并非氧化反应，如图中A处表示的反应；有的氧化反应并非化合反应，如图中C处表示的反应；也有的反应既是氧化反应又是化合反应，如图中B处表示的反应。
答案：B：既是化合反应又是氧化反应　碳＋氧气二氧化碳(合理答案均可)
C：是氧化反应不是化合反应　石蜡＋氧气水＋二氧化碳(合理答案均可)
解题的关键是把握化合反应和氧化反应的实质，理清化合反应和氧化反应之间的关系，弄懂图示所示的含义。然后，把图示含义与化合反应和氧化反应之间的关系综合起来分析。
8．气体的鉴别
气体的鉴别：是指给定几种气体物质，在此范围内根据物质物理性质或化学性质的差异，运用一定的方法将它们进行区分。
现阶段需掌握两种气体：
气体
性质
氧气
使带火星的木条复燃
二氧化碳
使澄清石灰水变浑浊
解题时(1)以所给物质的特性作为解题突破口，依次鉴别；方法简单，现象明显，操作简便可行。
(2)步骤：取样→操作→现象→结论。
(3)两种气体的鉴别，若有氧气，用带火星木条；若有二氧化碳，一般用澄清石灰水。三种或三种以上气体鉴别，若有氧气，则首先使用燃着的木条，再用其他试剂加以区分。
【例8】(实际应用题)四个集气瓶中分别充满了空气、氧气、氮气和二氧化碳，试用简单的方法把它们区分开。
解析：四种气体虽然都是无色、无味的，但各自有一些特性，如空气(含有氧气)、氧气都能支持燃烧，且物质在氧气中燃烧更旺，氮气、二氧化碳一般不能支持燃烧，但二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，而氮气不能。
答案：分别用燃烧的木条伸入四个集气瓶中，使木条燃烧更旺的那瓶气体是氧气；使燃烧的木条立即熄灭的气体是氮气、二氧化碳；木条燃烧没有明显的变化的那瓶气体是空气。再分别向使燃烧的木条熄灭的两瓶气体中注入少量澄清的石灰水，振荡，使澄清的石灰水变浑浊的那瓶气体是二氧化碳，澄清的石灰水没有明显变化的那瓶气体是氮气。(合理叙述均可)