(共78张PPT)
§3.1 空气与氧气
18世纪中叶以前，
人们一直认为空气是一种单质。
猜一猜：空气中有哪些气体？
可能含有：氧气、水蒸气、二氧化碳……
想一想：如何收集一瓶教室里的空气？
如何证明？
灌满水的集气瓶带入教室，在教室内倒出瓶内的水，盖上玻璃片。
观察空气
空气的成分
从冰箱中拿出的冷饮料瓶不一会儿在外壁凝结许多无色小液滴
将松脆的饼干露置于空气中过不了多久变软了
A. 水（H2O）的检验
无水硫酸铜
水
倒置装满冰块的烧杯，烧杯底部放上无水硫酸铜。
白色粉末变成蓝色
降低温度，使空气中的水蒸气遇冷在粉末表面液化。
B. 二氧化碳（CO2）的检验
用大针筒把空气压进石灰水中，观察石灰水是否变浑浊？为什么？
空气中的二氧化碳使石灰水变浑浊
取一瓶空气和一瓶氧气，把一根燃着的木条先后插入两集气瓶中，观察木条在两集气瓶中燃烧的剧烈程度是否相同？
不相同
氧气具有助燃性
C. 氧气（O2）的检验
在纯氧中燃烧更剧烈
猜一猜为什么？
通过以上的活动可以初步确定，空气中至少含有CO2、O2和水蒸气（H2O）等物质。
空气是混合物
法国化学家拉瓦锡首先通过实验得出了空气是由氮气和氧气组成，氧气约占总体积的1/5。
氧气体积分数=
氧气 体积
空气 体积
瓶子装满水后水的体积
活动: 测定空气中氧气的体积分数
注射器
止水夹
导管
集气瓶
如何让水主动进入玻璃瓶中？
有什么方法可以替代针筒抽取瓶中的氧气？
木炭
硫磺
红磷
镁条
选择的药品有什么要求？
木炭
硫磺
红磷
镁条
选择的药品有什么要求？
木炭在空气中燃烧，消耗氧气，生成CO2气体
硫磺在空气中燃烧，消耗氧气，生成SO2气体
红磷在空气中燃烧，消耗氧气，生成P2O5固体（体积忽略不计）
镁条在空气中燃烧，消耗氧气、氮气和二氧化碳
实验装置
燃烧匙
广口瓶
止水夹
导管
烧杯
红磷
水
活动: 测定空气中氧气的体积分数
实验原理
红磷在密闭容器内充分燃烧，消耗了空气中的
氧气，生成五氧化二磷固体。容器内压强减小，
大气压将烧杯中的水压入广口瓶中，水的体积
正好填补消耗掉的氧气的体积。
实验步骤
1、先在集气瓶内加入少量水，再把剩余的容积用记号划成5等份，做上记号。
吸收五氧化二磷 ，并降低反应温度。
2、点燃燃烧匙内的红磷，立即塞紧瓶塞，观察现象： 。
红磷继续燃烧，产生大量白烟。
过量的红磷可以完全消耗掉瓶内空气中的氧气
3、火焰熄灭后，振荡集气瓶，打开止水夹，观察现象： ；消耗的气体跟余下的气体的体积比为 。
水被压入广口瓶内，约占瓶容积的1/5
1 : 4
实验结论
空气中氧气的体积约占总体积的1/5
红磷的量不足；
瓶内氧气没有耗尽；
装置漏气（如塞子未塞紧、燃烧匙与橡皮塞之间有缝隙等），使外界空气进入瓶内；
未冷却至室温就打开弹簧夹，使进入瓶内的水的体积减少。
1. 在这个实验中，为什么有时气体减少的体积小于1/5呢？导致结果偏低的原因可能有哪些？
2. 实验中有时气体减少的体积大于1/5，又是为什么呢？
点燃红磷后，插入燃烧匙时，瓶塞塞得太慢，使得瓶中空气受热膨胀，部分空气溢出。
实验开始时，没有夹或没夹紧止水夹。
装置气密性要好；
反应的物质必须是易与氧气反应而不与空气中其它气体反应，不能有气体生成；
可燃物要稍过量。
3. 本实验成败的关键有哪些？
其他实验装置：
19世纪末，科学家又通过大量实验发现，空气中还有氦、氩、氙等稀有气体。此外，还含有少量的二氧化碳、水蒸气以及其他杂质。
成分 体积分数
氮气
氧气
稀有气体
二氧化碳
其他气体和杂质
78%
21%
0.93%
0.04%
0.03%
大量的科学实验表明：
在通常情况下，空气中各成分的比例保持相对稳定。
O2
供给呼吸
帮助燃烧
燃料在氧气中燃烧后产生的高温火焰可用来切割或焊接金属
N2
充入灯泡延长使用寿命
充入食品保装袋防腐保鲜
制造化肥、炸药的重要原料
用作致冷剂，医疗上常用液氮冷冻麻醉或冷藏人体细胞组织。
通电时能发出不同颜色的光，制成霓虹灯、航行灯、闪光灯等。
用于激光技术，
制造低温环境（氦气），
用于医疗麻醉（氙气）等。
稀有
气体
焊接金属时用于隔绝空气
固态干冰作致冷剂
植物进行光合作用的原料
用于灭火
CO2
作化工原料（制纯碱、尿素、汽水）
空气的利用
气体 性质 用 途
氧气
氮气
稀有
气体
无色、无味、性质较不活泼
性质较活泼
性质不活泼
1、供给呼吸
2、帮助燃烧
3、燃料在氧气中燃烧后产生的高温火焰可用来
切割或焊接金属
1、充入灯泡中，延长灯泡的使用寿命；
2、充入食品保装袋防腐，保鲜。
3、制造化肥、炸药的重要原料。
4、用作致冷剂，医疗上常用液氮冷冻麻醉或
冷藏人体细胞组织。
1、霓虹灯内充气，稀有气体通电后能发出不同
颜色的光。
2、激光技术，制造低温环境（氦气）用于医疗
麻醉（氙气）等。
【练习】
1. 空气的成份按体积分数计算最大的是（ ）
A. 氧气 B. 二氧化碳 C. 氮气 D. 水蒸气
2. 空气中的成分是：①氮气；②稀有气体；③氧气； ④二氧化碳；⑤水蒸气等其他杂质气体。按体积分数由多到少的顺序排列正确的是（ ）
A. ⑤④③②① B. ①②③④⑤
C. ①③②④⑤ D. ③①②④⑤
C
C
3. 下列说法正确的是（ ）
A. 空气的成分是比较固定的，主要由氮气和氧气组成
B. 空气中氮气的质量占78％，氧气占21％
C. 在通常状况下，无色、无味气体一定是空气
D. 空气是一种单质，它是由空气一种成分组成
4. 用实验的方法首先证明空气是由氮气和氧气组成的科学家是（ ）
A. 舍勒 B. 汤姆生 C. 拉瓦锡 D. 牛顿
A
C
空气的成分及作用
稀有气体
（0.93％）
氮气
（78％）
氧气
（21％）
其他
气体
（1％）
二氧化碳
（0.04％）
水蒸气等其他杂质
（0.03％）
冲入灯泡延长使用寿命，用于食品防腐、
保鲜，液态氮可作冷冻剂，是制作化肥、
炸药的原料。
供给生物呼吸，支持燃料的燃烧。
用作保护气，制成各种
用途的电光源
氧气的性质
氧气的结构
氧气的用途
资料
研究物质的性质主要从物理性质和化学性质两个方面展开。物理性质主要从物质的颜色、状态、气味、密度、熔沸点、凝固点等方面展开，化学性质主要是指物质在化学变化过程中表现出性质。研究的方法主要包括观察法和实验法。
从微观和宏观的角度描述氧气的组成和构成？
氧气由氧元素组成；
氧气由大量氧分子构成，每个氧分子由两个氧原子构成。
观察一瓶氧气的颜色和状态。
氧气的物理性质1：常温下为无色无味的气体
用手轻轻地在瓶口扇动，使少量氧气飘进鼻孔，闻一闻它的气味。
钢瓶内装的是什么物质?呈什么状态?
通过加压的方法液化成淡蓝色的液态氧
氧气在1标准大气压下，降温到-183℃时液化成淡蓝色液体，-218 ℃变成雪化状的蓝色固体
沸点
熔点
常温下1L水中大约能溶解30mL的氧气
氧气的物理性质2：不易溶于水
氧气的物理性质3：密度比空气大
在标准状况下，氧气的密度为1.429g/L，比空气的密度（1.239g/L）略大。
化学式 分 类
结构
溶解性
颜色状态气味
密 度
熔 点
沸 点
氧 气
是由大量氧分子构成的
每个氧分子是由两个氧原子构成的
O2
非金属单质
不易溶于水
常温下无色无味气体
比空气密度（1.293克/升）略大
在标准状况下氧气的密度为1.429克/升
-218℃
此温度下凝固成雪花状的蓝色固体
-183℃
此温度下液化成淡蓝色的液体
（在1.01×105帕下）
活动：将一根带火星的木条伸入充满氧气的集气瓶里，观察产生的现象。
氧气的化学性质：具有助燃性，不具有可燃性
氧气的验证方法？
带火星的木条伸入瓶中，
如果复燃，证明是氧气。
收集氧气时如何验满？
带火星的木条伸到瓶口，
如果复燃，说明已集满。
化学性质通过化学反应表现出来，如何观察化学反应？
① 反应前物质颜色状态是怎样的？
② 反应在什么条件下发生？
③ 反应过程中有哪些现象？
④ 反应后生成物质颜色状态又是怎样的？
活动1：在铺有细砂的燃烧匙里放入少量的硫，在酒精灯火焰上加热，直至燃烧，观察其现象。然后把燃烧匙伸进盛有氧气的集气瓶里，观察燃烧的现象，闻一闻气味，用手触摸瓶壁有什么感觉？
反应物的
颜色、状态
反应条件
反应过程
中的现象
生成物的
颜色、状态
反应表达式
硫是 色的固体粉末
点燃
硫在纯氧中燃烧发出 火焰，
明亮的蓝紫色
生成一种具有 气味的气体，
刺激性
反应 热。
放
具有刺激性气味的气体，
二氧化硫（化学式为 ）
黄
SO2
硫和氧气反应
（空气中燃烧发出 火焰）
微弱的淡蓝色
硫+氧气 二氧化硫
点燃
为什么燃烧匙里要铺上细砂？
为什么集气瓶的底部要预留少量水？
细砂是燃烧匙和药品之间的一个保护层，防止药品腐蚀燃烧匙
吸收生成的二氧化硫，防止对空气造成污染。
活动2：取一根光亮的细铁丝绕成螺旋状，一端系上一根火柴，另一端系在一根粗铁丝上，点燃火柴，待火柴临近烧完时，缓缓伸进盛有氧气、瓶底预先装有少量水或铺上一层细砂的集气瓶里，不要触壁。观察发生的现象。
铁和氧气反应
反应物的
颜色、状态
反应条件
反应过程
中的现象
生成物的
颜色、状态
反应表达式
铁丝是 色的金属
点燃
银白
铁丝在纯氧气中 ，
剧烈燃烧，火星四射
放出 。
热量
生成一种 色的固体
四氧化三铁（化学式为 ）
黑
Fe3O4
铁+氧气 四氧化三铁
点燃
铁丝为什么要绕成螺旋状？
增大铁丝的受热面积，利于铁丝持续燃烧。
火柴有什么作用？
火柴燃烧放出的热量使铁丝温度升高，引燃铁丝。
为什么集气瓶底装有少量水或铺上一层细砂？
防止生成的高温熔融物溅落而炸裂瓶底。
为什么要待火柴临近烧完时，缓缓伸进氧气瓶？
以免火柴燃烧消耗氧气过多而使现象不明显。
活动3：用镊子夹取一小块木炭，放在酒精灯外焰加热成发红状态，伸进盛有氧气的集气瓶里， 观察现象。等燃烧停止后，立即向瓶内倒进一些澄清石灰水，振荡，观察石灰水发生什么变化？
反应物的
颜色、状态
反应条件
反应过程
中的现象
生成物的
颜色、状态
反应表达式
碳和氧气反应
木炭是 色的固体
点燃
木炭在氧气中燃烧更 ，发出 光，
放出 。
旺
白
生成一种使澄清石灰水变 的气体。
浑浊
热量
黑
二氧化碳（化学式为 ）
CO2
碳+氧气 二氧化碳
点燃
反应物的
颜色、状态
反应条件
反应过程
中的现象
生成物的
颜色、状态
反应表达式
红磷和氧气反应
红磷是 色的固体
点燃
红磷在氧气中燃烧 ，
放出 。
产生白烟，发出白光
生成 固体
白色
热量
暗红
五氧化二磷（化学式为 ）
P2O5
红磷+氧气 五氧化二磷
点燃
硫在空气和氧气中燃烧现象不同；铁丝在空气中不能燃烧，而在纯氧中可以燃烧。你认为其中的原因是什么？
氧气的浓度不同
相同的物质参加反应，反应物浓度越大，反应越剧烈。
观察下列化学变化有何共同点？
S
+
O2
SO2
点燃
Fe
+
O2
Fe3O4
点燃
C
+
O2
CO2
点燃
P
+
O2
P2O5
点燃
氧化物
由2种元素组成的化合物，其中一种元素是氧
由两种或两种以上的物质生成一种物质的反应叫做化合反应
氧气的性质
氧气的物理性质
氧气的化学性质
化学性质比较活泼，具有助燃性，不具有可燃性。
能与许多物质（非金属、金属单质等）发生反应。
常温下是无色无味的气体，低温下可液化成淡蓝色液体，也可凝固成雪花状蓝色固体；
不易溶于水；
密度比空气略大。
（排水集气法）
（向上排空气法）
S+O2 SO2
点燃
剧烈燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，放出大量热，生成刺激性气味的气体。
剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体。
剧烈燃烧，发出白光，放出大量热，生成使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体。
剧烈燃烧，产生白烟，放出大量热，生成白色固体。
Fe+O2 Fe3O4
点燃
C+O2 CO2
点燃
P+O2 P2O5
点燃
请写出硫、铁丝、木炭和红磷在氧气中燃烧的表达式以及反应的现象。
空气中含有氧气，那么能否从空气中制取氧气呢？
氧气的工业制法
① 空气冷冻分离法
空气
多次压缩
降温
液态空气
低温蒸发
-196℃
氮气
液氧
（沸点-196℃）
（沸点-183℃）
N2
O2
原理：利用氧气与氮气的沸点不同
② 膜分离技术分离法
空气
一定压力下
有富集氧功能的薄膜
富集氧气
以上两种工业制氧过程，属于什么变化？
物理变化
氧气的实验室制法
制取原理：分解含氧化合物
过氧化氢(H2O2)
无色液体
高锰酸钾(KMnO4)
氯酸钾(KClO3)
紫黑色颗粒
白色粉末
选择反应装置
固固加热型
固液不加热型
选择发生装置的依据
① 反应物的状态
② 反应的条件
选择收集装置的依据
① 生成气体的溶解性
② 生成气体的密度
排水法
向上排空气法
向下排空气法
空气
空气
(不易溶于水或难溶于水)
(密度比空气大)
(密度比空气小)
制取方法1：
反应装置：
长颈漏斗的末端必须插入液体，防止生成的气体从长颈漏斗口逸出。
长颈漏斗
分液漏斗
检查装置的气密性
1、手捂（加热）法
将导管的出口浸入水中，手握试管等容器，如果观察到有气泡冒出，放手后，观察到导管末端回流一段水柱，表明装置不漏气。
2、液差（注水）法
从漏斗注入一定量的水，使漏斗下端浸没，塞紧橡皮塞，夹紧弹簧夹后，继续加水，使漏斗管内的液面高于瓶内液面，停止加水，观察到液面差不变，表明装置不漏气。
实验步骤：
2、转动分液漏斗的活塞，滴加过氧化氢，用排水法收集气体并验证收集的是氧气。
1、在分液漏斗中加入20~50毫升15%的H2O2，在烧瓶中加入50毫升水及0.5克MnO2。
二氧化锰 （MnO2）只改变反应速度，本身的质量和化学性质在反应前后都没有改变，这种物质叫做催化剂，在反应中起催化作用。工业上又叫做触媒。
催化剂不一定加快反应速率，也有减慢反应速率。
催化剂在反应中可以参与反应而发生变化，但反应结束时又能转化回原来的物质。
催化剂只影响反应速率，不影响最终产量。
当打开分液漏斗滴下双氧水时，导管的一端就会冒出气泡，此时能马上收集氧气吗？
不能，此时排出的是烧瓶内的空气，等气泡连续均匀产生才能收集。
除了用排水法收集氧气外，还可以用什么方法？
向上排空气法，
因为氧气密度比空气略大。
制取方法2：
反应装置：
发生装置
收集装置
实验步骤：
1. 检查装置的气密性。
2. 在试管中装入约 7克高锰酸钾，并把一团棉花放在试管口，用带导管的橡皮塞塞紧管口，使试管口略向下倾斜，固定在铁架台上。
（加热法）
防止固体进入导管
防止冷凝水回流，炸裂试管
防止受热不均，炸裂试管
导管伸入不宜太长（1cm左右），便于气体排出
3. 来回移动酒精灯，使试管受热均匀后将火焰集中在药品处加热。
4. 当有连续、均匀地气泡冒出后，再把导管口伸入盛满水的集气瓶里，收集气体。
防止水槽中的水倒吸入试管而使试管破裂
5. 停止加热时，先把导管移出水面，再熄灭酒精灯。
6. 观察收集到气体的颜色。
1、检查装置气密性
2、装入药品
3、固定试管
7、熄灭酒精灯
4、点燃酒精灯加热
5、收集氧气
6、把导管撤离水面
查
装
定
点
收
离
熄
茶庄定点收利息
（1）试管口应略向下
（3）导管应稍露出橡皮塞
（4）铁夹应夹在离试管口1/3处
（6）外焰应加热在试管底部
（5）排水收集时导管不能太长
大家来找茬
（7）酒精量不少于1/4，不多于2/3
（2）试管口应放一团棉花
7. 用坩埚钳夹取一小块木炭， 在酒精灯上烧至发红，然后插入集气瓶内，出现 现象，说明集气瓶中有 。反应完后，向集气瓶内加入澄清石灰水，振荡后，有 现象。
8. 把一块约2厘米X5厘米的铝箔片一端固定在粗铁丝上，另一端裹上一根火柴。点燃火柴，待火柴燃烧尽时，立即把铝箔伸入留有水、充满氧气的集气瓶中，有 现象。
剧烈燃烧，发出白光
氧气
浑浊
Al+O2 Al2O3
点燃
C+O2 CO2
点燃
剧烈燃烧，发出白光，产生白烟
课本讨论
（1）因试管受热不均而导致破裂；应先在试管下方来回移动酒精灯，使试管受热均匀后再集中加热。
（2）试管口处未放一团棉花，使高锰酸钾颗粒随气体进入水槽，溶于水后，变为紫红色；应在试管口放一团棉花。
（3）氧气具有支持燃烧的性质，集气瓶内的氧气逸出，使氧气的含量降低，所以与空气中燃烧的现象相同；应用排水法重新收集一瓶氧气再做实验。
制取方法3：
反应装置：
观察下列化学变化有何共同点？
由一种物质生成两种或两种以上的物质的反应叫做分解反应
反应类型 化合反应 分解反应
特点
模式
两种或两种以上的物质生成另一种物质的反应
由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应
多变一
一变多
A + B → AB
AB → A + B
原子利用率最高
