学科教师辅导讲义
学员姓名: 学科教师:
年 级: 初三 辅导科目: 化学
授课日期
年月日
时 间
E段
主 题
氧气的性质、用途及制备
教学内容
1.了解氧气的发现史,理解氧气和人类的关系;
2.掌握氧气的物理化学性质及用途;知道氧气的工业制法,理解实验室制取氧气的原理、装置和操作方法;
3.理解二氧化锰在实验室制取氧气反应中的催化作用;
4.培养学生的实验操作能力、观察能力和思维能力,培养实事求是,严肃认真的科学态度和良好的实验习惯
重点:氧气的物理化学性质,实验室制取氧气的反应原理和操作方法
难点:氧气的化学性质,催化剂和催化作用的概念
(此部分15分钟左右。可根据本次课的需要,选择不同的互动探究方法,通过氧气的发现史进行新课导入,建议阅读故事找到问题答案,PK谁理解的更全面,鼓励学生认真实验,尊重科学事实,敢于质疑。)
问题:谁发现了氧气?谁第一个发现了氧气?发现氧气是一个事件还是一个过程?
氧气的发现经历过一段曲折的历史。18世纪初,德国化学家施塔尔(Stahl G E,1660—1734)等人提出“燃素理论”,认为一切可以燃烧的物质由灰和“燃素”组成,物质燃烧后剩下来的是灰,而燃素本身变成了光和热,散逸到空间去了。这样一来,燃烧后物质的质量应当减轻,但人们发现,炼铁时燃烧过的铁块的质量不是减轻,而是增加了,锡、汞等燃烧后,也都比原先重。为什么燃素跑掉后,物质反而会增加呢?随着欧洲工业革命的发展,金属的冶炼和煅烧在生产实践中给化学提出了许多新问题,冲击着燃素理论。
1771—1772年间,瑞典化学家舍勒(Scheele K W,1742—1786)在加热红色的氧化汞、黑色的氧化锰、硝石等时制得了氧气,把燃着的蜡烛放在这个气体中,火烧得更加明亮,他把这个气体称为“火空气”。他还将磷、硫化钾等放置在密闭的玻璃罩内的水面上燃烧,经过一段时间后,钟罩内的水面上升了1/5高度,接着,舍勒把一支点燃的蜡烛放进剩余的“用过了的”空气里去,不一会儿,蜡烛熄灭了。他把不能支持蜡烛燃烧的空气称为“无效的空气”。他认为空气是由这两种彼此不同的成分组成的。
1774年8月,英国科学家普利斯特里( Priestley J,1773—1804 )在用一个直径达一英尺的聚光透镜加热密闭在玻璃罩内的氧化汞时得到了氧气,他发现物质在这种气体里燃烧比在空气中更强烈,他称这种气体为“脱去燃素的空气”。
舍勒和普利斯特里虽然先后独立地发现了氧气,但由于他们墨守陈旧的燃素学说,使他们不知道自己找到了什么。
1774年,法国著名的化学家拉瓦锡(Lavoisier A L,1743—1794)正在研究磷、硫以及一些金属燃烧后质量会增加而空气减少的问题,大量的实验事实使他对燃素理论发生了极大怀疑,正在这时,10月份普利斯特里来到巴黎,把他的实验情况告诉了拉瓦锡,拉瓦锡立刻意识到他的英国同事的实验的重要性。他马上重复了普利斯特里的实验,果真得到了一种支持燃烧的气体,他确定这种气体是一种新的元素。1775年4月拉瓦锡向法国巴黎科学院提出报告──金属在煅烧时与之相化合并增加其重量的物质的性质──公布了氧的发现,他说这种气体几乎是同时被普利斯特里、舍勒和他自己发现的。
氧的发现不是一个人所做的。恩格斯在《资本论》第二卷序言中提到:“普利斯特里和舍勒已经找出了氧气,但不知道他们找到的是什么。他们不免为现有燃素范畴所束缚。这种本来可以推翻全部燃素观点并使化学发生革命的元素,没有在他们手中结下果实。不过普利斯特里不久就把他的发现告诉了巴黎的拉瓦锡;拉瓦锡依据这个新的事实研究了整个燃素化学,方才发现这种新的气体是一种新的化学元素。燃烧的时候,并不是什么神秘的燃素从燃烧体分离,而是这种新的元素和这种物体化合。因此,在燃素形式上倒立着的整个化学才正立起来。照拉瓦锡后来主张,他和其他两位学者是同时并且相互独立地发现氧气。虽然事实不是如此,但同其他两位比较起来,他仍不失为氧气的真正发现者,因为其他两位不过找出了氧气,但一点儿也不知道他们自己找出了什么。”
正是拉瓦锡的实验和结论,使当时的化学研究者们正确地认识了空气的组成成分和氧气对物质燃烧所起的作用,才击破了燃素学说,发现了氧。拉瓦锡一生虽然没有发明过什么新化合物和新化学反应,但他是历史上最杰出的化学家之一,他杰出的天才表现在他能看到旧理论的主要弱点,并能把有用的事实和更正确、更全面的新理论结合起来。
1777年,拉瓦锡命名此种气体为Oxygen(氧),是由希腊文oxus-(酸)和geinomai(源)组成,即“成酸的元素”的意思。它的化学符号为O。我国清末学者徐寿把这种气体称为“羊气”,后来为了统一,取了其中的“羊”字,因是气体,又加了部首“气”头,成为今天我们使用的“氧”字。
1998年6月19日《中国科学报》刊载了由顾关元同志撰写的“漫话氧的发现”一文。文章指出:“在我国,对于氧的提炼和研究,早在唐朝就开始了。”作者进一步指出:“鉴于我国南北朝的时候,炼丹术已经很流行,当时的人就知道用火硝加热等方法,所以我国对氧气的最早发现,时间可能更早,会是在6世纪。
(氧气的性质及制备可通过观看并讲解实验视频,学生通过学习视频填空,PK准确度;选择题可抢答)
(一)氧气的性质和用途
1. 氧气的物理性质
通常情况下,氧气是一种_____色、______味、________于水的气体,密度比空气_____。在一定条件下三态间可以互相转化,在液态和固态时氧气均为淡蓝色。
2. 氧气的化学性质:
氧气是一种化学性质比较活泼的气体,能与许多物质发生化学反应,在反应中提供氧,具有氧化性,是常用的氧化剂。
(1)氧气能使带火星的木条_____________。
(2)碳跟氧气反应
现象:碳在空气或氧气里燃烧,木炭在空气中____________;在氧气中____________________________。
(3) 硫跟氧气反应:
硫在空气中燃烧发出________________的火焰;硫在氧气中燃烧发出________________的火焰,放出热量,生成有剌激性气味______________________________。
④ 铁跟氧气反应
铁丝在空气中红热不能燃烧,却能在氧气中燃烧。
现象:____________________________________________________________
做铁丝在氧气中燃烧实验时应注意哪些问题?
应将细铁丝表面的油污、锈迹擦净,并将细铁丝绕成螺旋状,以增大受热面积。
在细铁丝的一端系上一根火柴,让火柴燃烧,给细铁丝预热,使其温度达到着火温度
集气瓶内应事先装入少量的水或铺一薄层细沙,防止溅落的熔化物炸裂瓶底。
3. 氧气的用途
(1)_____________________________。如高空飞行、潜水、登山等缺氧的场所,其工作人员都需要供氧;病人的急救。
(2)______________________________。利用氧气支持燃烧并放热的性质,用于冶炼金属(吹氧炼钢)、金属的气焊和气割、作火箭发动机的助燃剂、制液氧炸药等。
(二) 氧气的制备
A、氧气的工业制法——分离液态空气法
B、实验室制氧气
(1)实验药品:氯酸钾(KClO3)、二氧化锰(MnO2)或过氧化氢(H2O2)、二氧化锰(MnO2)
化学方程式:2 KClO3 2 KCl + 3O2↑或 2H2O2 2H2O +O2↑
(2)催化剂
定义:在化学反应里,能使其它物质的化学反应速度改变,而本身的质量和化学性质都不发生改变的物质。
催化剂在化学反应前后符合“一变二不变”,一变是指:使其他物质反应速度改变;二不变是指:自身的质量和化学性质不变)。
(3)氧气的收集方法:排水法或向上排空气法
(4)氧气的检验与验满
检验:用带火星的木条伸入集气瓶中,木条复燃,证明是氧气。
验满:①排水法:集气瓶中的液面下降至瓶口或瓶口有气泡向外冒出则收满;
②向上排空气法:用带火星的木条放在瓶口,若木条复燃则证明氧气已满 。
(5)实验步骤:
①检查装置的气密性
②装药品(平铺或斜铺在试管的底部)
③将试管固定在铁架台上(将集气瓶装满水倒立在水槽里)
④点燃酒精灯用外焰给试管加热
⑤当试管的气泡连续并均匀地放出时,开始收集气体
⑥先从水槽中移出(离去)导管
⑦再熄灭酒精灯
七字口诀:查、装、定、点、收、离、熄。(茶庄定点收利息)
注意:①检查装置的气密性;
(当用第一种药品制取时以下要注意)
②试管口要略向下倾斜(防止凝结在试管口的小水珠倒流入试管底部使试管破裂)
③加热时应先使试管均匀受热,再集中在药品部位加热。
④排水法收集完氧气后,先撤导管后撤酒精灯(防止水槽中的水倒流,使试管破裂)
(此部分测试时间为20分钟左右,讲评时间为10分钟左右。对本次所学内容进行检测)
1.空气中含量较多且化学性质较活泼的气体是
A.O2 B.N2 C.He D.CO2
2.含有游离态氧元素的物质是
A.H2 B.O2 C.H2O D.H2O2
3.在氧气中燃烧,产生明亮的蓝紫色火焰,且有刺激性气味的气体产生的是
A.木炭 B.甲烷 C.硫 D.红磷
物质在氧气中燃烧现象描述正确的是
A.红磷:产生大量的白烟 B.镁条:发出明亮的红光
C.硫粉:产生淡蓝色火焰 D.铁丝:产生耀眼的白光
4.物质燃烧现象描述正确的是
A.红磷在氧气中燃烧产生浓厚烟雾
B.铁丝在空气中燃烧,火星四射,生成黑色固体
C.木炭在氧气中燃烧发出白光,有无色刺激性气味气体生成
D.硫在氧气中燃烧发出蓝紫色火焰,有刺激性气味的气体生成
5.实验现象描述正确的是A.磷在空气中燃烧,产生大量的白色烟雾。
B.铁丝在空气中燃烧,火星四射,生成黑色固体。
C.硫粉在空气中燃烧,观察到微弱的淡蓝色火焰,并产生二氧化硫。
D.双氧水加入二氧化锰后,产生大量气泡
6.潜水员在深水下呼吸所用的人造空气,由氦气和下列哪一种气体混合而成
A.O2??????? B.H2?????? C.CO2?????? D.天然气
7.下列含氧化合物不需要加热,也可以直接产生02的是 ( )
A.KClO3 B.MnO2 C.H2O2 D.Fe3O4
8.下列说法正确的是 ( )
A.要使氯酸钾受热分解放出氧气,必须加入二氧化锰
B.高锰酸钾能分解生成二氧化锰,可作为氯酸钾分解制备氧气的催化剂
C.在工业上主要用分离液态空气的方法制取氧气,这个过程属于物理变化
D.用排水法收集氧气时,将带火星的木条放在瓶口,木条复燃,说明氧气已收满
9.实验室制取并收集氧气常用的一组仪器是 ( )
A.蒸发皿、漏斗、玻璃棒、烧杯 B.试管、酒精灯、铁架台、集气瓶
C.量筒、烧杯、试管、药匙 D.试管、酒精灯、石棉网、玻璃棒
10.下列实验基本操作正确的是 ( )
A.实验室制氧气时,应先将药品装入试管中,再检查装置的气密性
B.用排水取气法收集完氧气后应先熄灭酒精灯,再从水槽中取出导管
C.安装大试管时,应使试管口稍稍向上倾斜
D.给试管中的物质加热时应使用酒精灯的外焰
11.工业制氧气的原理是分离液态空气,其方法是将空气加压降温成液态空气,然后略微升温,其中先逸出的是 。(已知氧气的沸点是一183℃,氮气的沸点是一196℃)
12.实验室常用 和 混合加热来制取氧气,完全反应后,试管里剩余的固体是 ,该反应的文字表达式是 ,这个反应的基本类型是 反应,木炭在氧气中燃烧的基本反应类型是 ,很多物质能够在空气中燃烧,实际上是跟空气中的 反应,这些反应叫 反应。
13.将白色晶体X与黑色粉末Y的混合物共热,反应生成无色气体A和固体B,Y在反应前后的质量和化学性质都不改变,将淡黄色固体C点燃后伸进盛有A的集气瓶中,发出明亮的蓝紫色火焰,并产生刺激性气味的气体D。则有关物质的名称是:X ,Y ,A ,B ,C ,D 。
14.右图是实验室制取氧气的装置图:
(1)写出图①~⑥仪器的名称。
① ② ③
④ ⑤ ⑥
(2)将以下实验步骤的序号按正确的先后顺序排列为 。
①撤去酒精灯②检查装置的气密性③把集气瓶装满水,倒置于水槽里 ④点燃酒精灯,给装有药品的试管加热 ⑤收集气体 ⑥撤出伸入水槽中的导管⑦装入药品
(3)①实验中试管口向下倾斜的原因是
②用排水法收集氧气的适宜时刻是
7.下列有关氧气的制取、收集、验满、性质的实验中错误的是
A.制取 B.收集 C.验满 D.性质2
8.关于空气的说法正确的是
A.空气是由空气分子构成的
B.空气中的氮气、氧气经混合,它们的化学性质都已改变
C.分离液态空气法制氧气属于分解反应
D.空气是由氮气、氧气等组成的混合物
9.实验室中利用过氧化氢、氯酸钾、高锰酸钾都可以制取氧气的共同点是
A.都属于氧化物 B.都含有氧气 C.都含有氧分子 D.都含有氧元素
10.实验室用如图所示装置制取氧气,实验操作正确的是( )
A.加热前,将集气瓶注满水后倒立在盛水的水槽中
B.先将导管口移入集气瓶,再开始加热
C.集满O2后将集气瓶移出水槽,然后盖上玻璃片
D.停止加热时,先熄灭酒精灯,再移出导气管
(此部分10分钟左右,以学生自我总结为主,TR引导为辅,为本次课做一个总结回顾)
1、.氧气的物理性质、化学性质和用途有哪些;(明确性质与用途的关系:性质决定用途。)
2、描述本堂复习中几种物质在氧气反应的现象及原理;
3、实验室制取氧气的原理、装置和操作方法步骤及注意事项。
【巩固练习】
(此部分内容包含本次课所学内容相关的练习题及综合练习题)
1.下列关于氧气的用途中叙述错误的是 ( )
A.钢铁工业可以加快冶炼过程 B.可供给呼吸
C.可用作植物光合作用的原料 D.可用作燃料的助燃剂
2.下列物质在氧气中燃烧没有蓝色火焰的是 ( )
A.氢气 B.一氧化碳 C.硫 D.镁
3.臭氧是一种 色有鱼腥味的气体。大气层中有一层臭氧层,它能 ,使地球上的生物避免过多的 。
4.下列变化过程中有白烟产生的是( )
A.硫在空气中燃烧 B.红磷在空气中燃烧
C.铁丝在氧气中燃烧 D.碳在氧气中燃烧
5.在空气中燃烧发出耀眼白光的是( )
A.氢气 B. 木炭 C. 镁带 D.硫粉
6.有关物质燃烧的描述错误的是( )
A.镁条在空气中燃烧发出耀眼白光
B.硫在氧气中燃烧火焰呈蓝紫色
C.纯净的氢气在空气中可以安静地燃烧,火焰呈淡蓝色
D.铁丝在空气中剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体
7.关于氧气的说法,错误的是( )
A.氧气能与镁、铁等金属、某些化合物反应,化学性质比较活泼
B.硫在氧气中燃烧,发出明亮的蓝紫色火焰
C.油锅着火,依据灭火原理隔绝空气,可用锅盖盖灭
D.可燃物燃烧一定需要氧气
8.物质在空气中燃烧的实验现象描述正确的是( )
A.硫粉:蓝紫色火焰 B.红磷:白色烟雾
C.铁丝:火星四射 D.镁带:耀眼的白光
9.实验现象的描述正确的是( )A、硫在空气中点燃:蓝紫色火焰 B、木炭在氧气中燃烧:发出白光C、红磷在氧气中燃烧:产生白色烟雾 D、铁丝在空气中燃烧:火星四射
10.下列有关氧气的制取、收集、验满、性质的实验中错误的是( )
A.制取 B.收集 C.验满 D.性质2
11.实验室中利用过氧化氢、氯酸钾、高锰酸钾都可以制取氧气的共同点是( )
A.都属于氧化物 B.都含有氧气 C.都含有氧分子 D.都含有氧元素
(选做)下面是几种实验室制取气体的发生装置与收集装置。
写出仪器名称Ⅰ (1) ,Ⅱ (2) 。
实验室可用二氧化锰与双氧水制取氧气。若要较好地控制产生氧气的速度,应选用装置 ( 编号)
实验室还可以用氯酸钾和二氧化锰制氧气,反应的化学方程式为 (4) 。
D装置收集氧气,操作的正确顺序为 (5) (填编号)。
将导管深入集气瓶口,气体进入瓶中
将装满水的集气瓶倒置在水槽中
当气体收集满时,用毛玻璃片盖上瓶口,将集气瓶移出水面放置
若用E装置进行排空气法收集氧气,气体应从 (6) (填“a”或“b”)端通入。
【预习思考】(将要学习的内容进行提前预习,化学式化合价的预习。)
完成下列反应的文字表达式,并在表达式下面的括号中填上该物质的化学式
(1)硫在氧气中燃烧
文字表达式: +
化学式: ( ) ( ) ( )
(2)镁带在空气中燃烧
文字表达式: +
化学式: ( ) ( ) ( )
(3)木炭在氧气中燃烧
文字表达式: +
化学式: ( ) ( ) ( )