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第1章第1节 空气的成分2学案
一、学习目标
1. 掌握氧气的物理性质和化学性质，能描述氧气的主要特征。
2. 学会观察和描述硫、碳、铁等物质在空气和氧气中燃烧的现象，并能写出相应的文字表达式。
3. 理解氧化反应、氧化物的概念，并能识别常见的氧化物。
4. 掌握检验氧气的方法，理解氧气浓度对燃烧现象的影响。
二、学习重点与难点
学习重点
1. 氧气的物理性质（颜色、状态、气味、溶解性、密度、三态变化）。
2. 氧气的化学性质（与硫、碳、铁等物质的反应现象及文字表达式）。
3. 氧气的检验方法。
学习难点
1. 区分物质在空气和氧气中燃烧的不同现象，理解氧气浓度对反应的影响。
2. 理解氧化反应的概念，区分氧化反应与化合反应。
3. 掌握实验操作的注意事项（如铁丝燃烧实验中的安全措施）。
三、学习过程
（一）物质性质的研究方法
1. 物理性质：不需要发生化学变化就能表现出来的性质。
如：颜色、气味、状态、熔点、沸点、硬度、密度、溶解性、导电性等。
2. 化学性质：在化学变化中才能表现出来的性质。
如：可燃性、助燃性、氧化性、还原性、酸碱性、热稳定性、毒性等。
3. 研究方法：观察法、实验法等。
（二）氧气的物理性质
1. 颜色和状态：无色、无味的气体。
2. 溶解性：不易溶于水（常温常压下，1L水约溶解30mL氧气），但足以供给水生生物呼吸。
3. 密度：标准状况下为1.429g/L，比空气密度（1.293g/L）略大。
4. 三态变化：
在-183℃（1.01×10 Pa）时液化为淡蓝色液体。
在-218℃时凝固为雪花状蓝色固体。
（三）氧气的化学性质
氧气是一种化学性质比较活泼的气体，能与许多物质发生氧化反应。
1. 氧气能使带火星的木条复燃——检验氧气的方法
实验：将带火星的木条伸入集气瓶中。
现象：带火星的木条复燃。
结论：能使带火星木条复燃的气体是氧气。
2. 硫与氧气的反应
实验步骤：在燃烧匙中放入少量硫粉，加热至燃烧，观察在空气和氧气中的现象。
实验现象：
空气中：微弱的淡蓝色火焰，产生有刺激性气味的气体。
氧气中：剧烈燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，产生有刺激性气味的气体，放出大量的热。
文字表达式：
硫 + 氧气 → 二氧化硫
生成物：二氧化硫（SO ，有刺激性气味的气体）。
注意：硫燃烧生成气体，所以称为火焰；磷燃烧生成固体小颗粒，所以称为烟。
3. 碳与氧气的反应
实验现象：
空气中：加热变红热，放热，无显著火焰。
氧气中：剧烈燃烧，发出白光，放出更多的热。
文字表达式：
碳 + 氧气 → 二氧化碳
检验方法：生成的气体能使澄清石灰水变浑浊。
4. 铁与氧气的反应
实验步骤：将细铁丝绕成螺旋状，一端系上火柴梗，点燃火柴梗，待火柴梗快燃尽时伸入盛有氧气的集气瓶中（瓶底预先装少量水或铺细沙）。
实验现象：
空气中：只能加热至红热，不能燃烧。
氧气中：剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，放出大量的热。
文字表达式：
铁 + 氧气 → 四氧化三铁
生成物：四氧化三铁（Fe O ，黑色固体）。
注意事项：
(1) 瓶底装少量水或铺细沙：防止生成的高温熔化物溅落炸裂瓶底。
(2) 铁丝绕成螺旋状：增加受热面积，使热量集中，更容易达到着火点。
（四）实验现象差异的原因分析
1. 硫、碳、铁等在氧气中燃烧比在空气中更剧烈。
2. 原因：氧气浓度不同。空气中氧气含量约21%，而纯氧中氧气浓度接近100%。
3. 结论：反应物的浓度影响化学反应的现象和剧烈程度。
（五）重要概念
1. 氧化反应：物质与氧（或含氧物质）发生的化学反应。
氧气在氧化反应中提供氧，具有氧化性。
2. 氧化物：由两种元素组成，其中一种元素是氧元素的化合物。
如：二氧化硫（SO ）、四氧化三铁（Fe O ）、二氧化碳（CO ）等。
（六）知识总结
1. 氧气的物理性质：无色、无味、不易溶于水、密度比空气略大、可液化和凝固。
2. 氧气的化学性质：比较活泼，能与许多物质发生氧化反应。
3. 氧气检验：用带火星的木条，能使带火星木条复燃的气体是氧气。
4. 氧化反应和氧化物的概念。
几种物质在空气和氧气中燃烧现象对比
物质 在空气中燃烧现象 在氧气中燃烧现象 生成物 文字表达式
硫（S） 淡蓝色火焰，刺激性气味 明亮的蓝紫色火焰，刺激性气味，放热多 二氧化硫（SO ） 硫 + 氧气 → 二氧化硫
碳（C） 红热，无显著火焰 剧烈燃烧，发出白光，放热多 二氧化碳（CO ） 碳 + 氧气 → 二氧化碳
铁（Fe） 不能燃烧，只能红热 剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体 四氧化三铁（Fe O ） 铁 + 氧气 → 四氧化三铁
红磷（P） 黄色火焰，产生白烟 发出白光，产生大量白烟 五氧化二磷（P O ） 磷 + 氧气 → 五氧化二磷
四、当堂检测
1．下列物质在氧气中燃烧，其中可观察到明亮蓝紫色火焰现象的是（　　）
A．蜡烛 B．木炭
C．硫粉 D．铁丝
2．小科通过微信公众号“胜哥课程”知道了氧气与相关物质反应时的现象。下列有关物质燃烧时观察到的现象，叙述正确的是（　　）
A．红磷在氧气中燃烧，放出大量热，产生大量白雾
B．铁丝在氧气中燃烧，火星四射，生成四氧化三铁
C．硫在氧气中燃烧，发出淡蓝色火焰，生成有刺激性气味的气体
D．木炭在氧气中燃烧，发出白光，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体
3．氧气的化学性质比较活泼，能与多种物质反应。下列对有关反应的描述正确的是(　　)
A．物质与氧气发生的反应属于氧化反应，氧气具有氧化性
B．氧气能使带火星的木条复燃说明氧气具有可燃性
C．在点燃的条件下，硫在氧气里燃烧，发出蓝紫色火焰，生成无色无味的气体
D．在点燃的条件下，细铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色的三氧化二铁
4．如图所示，装置A、B的燃烧匙中分别装红磷和硫粉，集气瓶A和B中原来均集满了氧气，C中盛有水，X为止水夹。“胜哥”分别点燃红磷和硫粉，使之在A、B两瓶中充分燃烧（红磷和硫粉均为足量，X关闭着）。当反应完成并冷却至室温后打开止水夹，看到的现象是（　　）
A．水流进A瓶 B．水流进B瓶
C．水流进A、B瓶 D．水既不流进A瓶也不流进B
5．如图是“胜哥”用手掌总结氧气的化学性质的表示方法，手指上的物质能与手掌心氧气反应。则下列说法正确的是（　　）
A．铁在空气中燃烧，生成四氧化三铁
B．煤脱硫的目的是减少二氧化硫的生成
C．磷燃烧产生大量的白雾，会污染空气
D．氧气的化学性质非常活泼，能与所有的物质反应
6．物质的结构、性质与用途的关系如图所示，下列有关氧气的说法错误的是（　　）
A．氧气分子是保持氧气化学性质的最小微粒
B．氧气的助燃性决定了氧气可以作为燃料
C．分离液态空气制氧气，利用了氧气与氮气沸点不同的性质
D．氧气能和很多金属单质反应，体现了氧气具有氧化性
7．木炭燃烧实验如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．①中木炭发出耀眼的白光
B．②中氧气为无色气体，密度比空气小
C．③中澄清石灰水会变浑浊
D．对比①②现象可证明，氧气具有可燃性
8．如图所示为硫粉、红磷、光亮的细铁丝在氧气中燃烧的实验装置。三个实验的集气瓶底部都放有少量水，其中　 　集气瓶中放少量水的目的与其他两个装置不同，该集气瓶放少量水的目的是　 　。
9．小科通过视频号“胜哥课程”观看了《铁丝在氧气中燃烧》的实验视频。如图所示为铁丝在氧气中燃烧的实验，据图回答：
（1）写出铁丝在氧气中燃烧的文字表达式　 　；
（2）为使该实验能够成功，实验前细铁丝必须要经过　 　处理，目的是　 　。
10．“对比实验”是科学探究常用的方法。把硫放在燃烧匙中，在空气中用酒精灯点燃（如图1），然后迅速放入盛有氧气的集气瓶中（如图2），火焰的颜色由淡蓝色变成了　 　，对比实验现象说明化学反应的剧烈程度与反应物的浓度有关；此反应放出大量的热，伴随着能量的变化是　 　转化成热能。
11．为使铁丝在氧气中燃烧实验获得成功，常需将铁丝绕成螺旋状，这是为什么呢？
甲同学认为：为了增大与氧气的接触面积。
乙同学认为：为了聚热效果更好，能使未燃的铁丝更好地预热。
分析讨论后，同学们认为甲同学的想法不合理。为验证乙同学的想法，同学们开展了有关实验，操作及部分现象如下表所示：
实验操作 实验现象
如图所示，在2个装有等量水的相同集气瓶中，收集满氧气，取2根相同的铁丝，将1根拉直，另1根绕成螺旋状，同样引燃后分别同时放入瓶中进行实验。 铁丝均燃烧，但剧烈程度不同……
请回答：
（1）铁丝在氧气中燃烧产生的现象是　 　，产生大量的热，生成黑色物质。
（2）同学们认为甲同学的想法不合理，理由是　 　。
（3）为使实验可靠，要控制好变量，实验操作中还应做到　 。
（4）通过对实验现象的分析，同学们认为乙的想法更合理，则同学们通过实验获得的证据是　 　。
12．如图所示，“胜哥”用如图所示的装置探究氧气相关性质。
步骤一：“胜哥”用气囊不断地向装置中鼓入空气，同时用酒精灯给硫粉加热至燃烧，移去酒精灯，观察到火焰的颜色；
步骤二：然后停止鼓入空气，“胜哥”再用酒精灯给高锰酸钾加热，使硫在纯氧中继续燃烧，观察现象。请回答下列问题：
（1）步骤二中可以观察到硫燃烧的呈现　 　色火焰。
（2）高锰酸钾加热后除了产生氧气，还生成锰酸钾和二氧化锰。该反应属于基本反应类型中的　 　反应。
（3）如果装置中的棉花没有放置，则可能会出现的现象是　 　。
（4）根据你所学的知识推测如图装置中的氢氧化钠溶液作用是　 　。
五、学习总结
1. 氧气是一种无色、无味、不易溶于水的气体，密度比空气略大，在一定条件下可以液化和凝固。
2. 氧气的化学性质比较活泼，能与硫、碳、铁等许多物质发生氧化反应，反应中放出热量。
3. 物质在纯氧中燃烧比在空气中更剧烈，原因是氧气浓度不同。
4. 检验氧气的方法：用带火星的木条，能使带火星木条复燃的气体是氧气。
5. 氧化反应：物质与氧发生的化学反应。氧化物：由两种元素组成，其中一种元素是氧元素的化合物。
6. 实验注意事项：铁燃烧实验要在瓶底装少量水或铺细沙，防止炸裂瓶底。
学习反思：通过本课学习，我掌握了氧气的物理性质和化学性质，能够正确描述几种物质在氧气中燃烧的现象，理解了氧化反应和氧化物的概念，并能运用这些知识解决相关问题。
当堂检测答案
1．C 2．D 3．A 4．C 5．B 6．B 7．C
8．丙；防止高温物体溅落瓶底使瓶底破裂
9．（1）铁+氧气四氧化三铁
（2）用砂纸打磨；除去表面的氧化膜
10．蓝紫色；化学能
11．剧烈燃烧，火星四射；在同样的条件下实验时，是否绕成螺旋状，铁丝与氧气的接触面积都是一样的；集气瓶中充满体积分数相同的氧气；在实验中，2根铁丝与氧气的接触面积相同，但b中铁丝燃烧更剧烈（合理即可）
12．蓝紫；分解；高锰酸钾粉末随气流进入导管使氢氧化钠溶液变成紫红色；吸收生成的二氧化硫气体
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