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第2节 氧气和氧化
教学目标：
1、 了解氧气是空气中最活跃的成分。
2、 了解氧气的主要物理性质和化学性质，理解氧气的广泛用途。
3、 认识“氧化”现象在自然界的存在，了解氧化反应及其概念。
4、 了解氧气的实验室制取方法、仪器、装置的连接、检验气密性的方法、收集方法和检验氧气的方法等，了解工业制法。
5、 了解燃烧的条件，了解剧烈氧化和缓慢氧化，具有安全意识。了解灭火和火灾自救的一般方法。
6、 初步懂得用实验来研究物质性质及其变化的科学方法。学会观察和分析实验现象，培养观察能力和分析综合能力。
教学重点和难点：
1、 氧气的物理和化学性质
2、 氧气的实验室制法及其检验
课时安排：3课时
教学准备：实验室制取、收集、检验氧气的仪器，燃烧匙，镊子，水槽，药匙，硫粉，铁丝，木炭，白磷等。
教学过程：
出示：一瓶生锈的铁钉
引出：在我们的生活中，常可以见到金属制品的生锈，你们知道是什么物质让这些金属发生了这样的变化吗？（氧气）
回顾：氧气的宏观组成和微观构成。
师：氧气是空气中最活跃的气体，它能跟很多物质起反应，也是供我们呼吸，使我们得以生存的气体。
一、氧气的性质
1、物理性质
出示：一瓶氧气
1、 学生观察氧气的颜色和状态并用自己的语言描述。
2、 用手轻轻在瓶口扇动，使少量氧气飘进鼻孔。
学生描述氧气是一种 无色无气味 的气体。
教师强调氧气（其他气体）的观察和闻气体的方法。
问：鱼生活在水里，它们是需要氧气吗？它们从哪里获得氧气？（水中）
师：常温下1升水中大约能溶解30毫升的氧气。氧气在水中的溶解能力比较小，属于不易溶解，但这些氧气却是水生生物得以生存的必要条件之一。
氧气的其他性质：标准状况下氧气的密度为1.429克/升，比空气密度（1.29克/升）略大；在标准大气压下-183℃时液化成淡蓝色的液体，在-218℃时凝结成雪花状的蓝色固体。
举例：氧气瓶中的氧气
问：以上氧气的性质属于物理性质还是化学性质？（物理性质）
2、化学性质
演示：将一根带火星的木条伸进充满氧气的集气瓶里，观察并描述产生的现象。
说明：氧气能支持燃烧。
教师强调氧气的检验方法。
实验1：木炭在氧气中的燃烧
步骤和现象：用镊子夹住木炭在酒精灯上烧红后放在燃烧匙上，伸入充满氧气的集气瓶中，木炭剧烈燃烧发出白光，燃烧后将澄清石灰水倒入集气瓶中摇晃，石灰水变白色浑浊。
教师指出：能使澄清石灰水变浑浊是二氧化碳气体的性质，也常用此方法来检验二氧化碳的存在。
实验2：硫在氧气中燃烧
步骤和现象：在铺有细沙的燃烧匙里放入少量的硫粉，在酒精灯上加热，直至燃烧，发出淡蓝色的火焰。把燃烧匙伸进充满氧气的集气瓶里，产生蓝紫色火焰，产生了一种有刺激性气味的气体（二氧化硫）。
教师指出：二氧化硫是一种有毒的气体，不能轻易去闻气味，要保持教室的通风。
实验3：铁丝在氧气中燃烧
步骤和现象：取一根光亮的铁丝绕成螺旋状，一端系上一根火柴，另一端系在一根粗铁丝上，点燃火柴，待火柴快烧完时将铁丝伸入氧气瓶中（底部留少量水或铺一层细砂），铁丝剧烈燃烧、火星四射，并放出大量的热，生成一种黑色固体（四氧化三铁）。
教师指出：刚生成的四氧化三铁处于熔化状态，温度很高，容易将集气瓶炸裂，所以在瓶底留少量的水或铺一些细砂就是为了防止瓶底被炸裂。
学生活动：三个实验中
1、 学生描述实验现象。
2、 用文字表达化学反应中的反应物和生成物。
3、 用化学式表示反应物和生成物。
碳 + 氧气 二氧化碳
C O2 CO2
硫 + 氧气 二氧化硫
S O2 SO2
铁 + 氧气 四氧化三铁
Fe O2 Fe3O4
小结：从以上的反应可以看出，氧气是一种化学性质比较活泼的气体。
问：二氧化碳、二氧化硫、四氧化三铁这三种物质在组成上有什么共同点？
（都是由氧元素和另一种元素组成）
讲述：由两种元素组成，其中一种是氧元素的化合物叫氧化物。
问题：1、你还知道哪些物质属于氧化物？
2、氧化物是不是就是含氧化合物？
二、氧化反应
师：自然界还有很多物质能与氧气起反应，如铁生锈、铜生锈、塑料和橡胶制品的老化等。
讲述：物质跟氧发生的反应叫做氧化反应。
教师指出：如木炭、硫、铁与氧气的反应就属于氧化反应，但氧化反应并不仅仅局限与跟氧气的反应，也包括与氧的化合物的反应。在氧化反应中氧气具有氧化性。
实验：用吸管向澄清石灰水中吹气，石灰水变白色浑浊。（学生完成）
问：这个实验说明了什么？
（人呼吸时产生了二氧化碳气体）
问：为什么人通过呼吸会消耗氧气、产生大量的二氧化碳气体呢？
（人体内发生了氧化反应）
讲述：呼吸时，人体细胞内的有机物与氧气发生了氧化反应。如有机物为葡萄糖，呼吸作用的反应全过程可以表示为：
葡萄糖 + 氧气 二氧化碳 + 水 + 能量
C6H12O6 O2 CO2 H2O
讲述：人体细胞内的有机物与氧反应，最终产生二氧化碳、水或其他产物，同时把有机物中的能量释放出来，供生命活动的需要。这个过程是一个复杂的、多步骤的过程，称为呼吸作用。植物和微生物等其他生物也有呼吸作用，呼吸作用对于生命活动来说十分重要。
问题：木炭、硫、铁在与氧气的反应和呼吸作用有什么共同点和不同点吗？
（共同点：都是氧化反应。不同点：前着很剧烈、后者不易觉察）
讲述：象呼吸作用、铁生锈、橡胶的老化等，这些氧化反应是缓慢发生、不易觉察的，叫做缓慢氧化。燃烧则是快速的氧化，是可燃物跟氧气发生的一种发光、发热、剧烈的氧化反应。
教师指出：燃烧和缓慢氧化都是属于氧化反应，都会放出大量的热。
讲述：如果燃烧以极快的速率在有限的空间里发生，瞬间内累积大量的热，使气体体积急剧地膨胀，就会引起爆炸。
教师指出：爆炸的实质和燃烧是一样的。
问题：1、森林中的枯枝落叶长期堆积后，有时会自己燃烧起来，你知道原因吗？
2、由此可知，燃烧需要什么条件？
实验：图2-23
步骤：1、取一只铁质啤酒瓶盖固定在一水槽中，瓶盖中装入一小粒白磷，立即用钟罩罩住。
2、用一根弯曲的玻璃导管从钟罩下部伸入罩内，通入氧气。
3、小心地向水槽中加60~80℃左右的热水，白磷燃烧。
结论：可燃物燃烧必须同时满足两个条件：一、有充足的氧气；二、达到一定的温度。
讲述：一般情况下，物质着火燃烧所需要的最低温度叫着火点。每种物质的着火点是不同的，如白磷的着火点是40℃。
讲述：物质在缓慢氧化过程中产生的热量如不及时散失，就会使温度逐渐升高，达到着火点时，不经点火，物质也会自发地燃烧起来，这种由缓慢氧化而引起的自发燃烧叫自燃。如枯叶自燃、煤炭、麦杆等自燃。
三、灭火与火灾自救
师：在自然界里剧烈氧化和缓慢氧化都可能导致火灾，一旦发生火灾就要迅速采取灭火措施。
讨论：根据燃烧的条件，你认为有什么方法可以用来灭火？将方法写下来。
（学生回答）
出示：图2-24，2-25
问：这两种方法分别运用了什么灭火原理？
师：用水是灭火的好方法，它既可以降低温度，又可以隔绝空气。那水是否在任何时候都能灭火？什么情况下不行？
几种常用的灭火器：根据二氧化碳既不能燃烧，也不能支持燃烧的性质，人们研制了各种各样的二氧化碳灭火器，有泡沫灭火器、干粉灭火器及液体二氧化碳灭火器。
泡沫灭火器：
泡沫灭火器内有两个容器，分别盛放两种液体，它们是硫酸铝和碳酸氢钠溶液，两种溶液互不接触，不发生任何化学反应。（平时千万不能碰倒泡沫灭火器）当需要泡沫灭火器时，把灭火器倒立，两种溶液混合在一起，就会产生大量的二氧化碳气体：
Al2(SO4)3+6NaHCO3==3Na2SO4+2Al(OH)3↓+6CO2↑
除了两种反应物外，灭火器中还加入了一些发泡剂。打开开关，泡沫从灭火器中喷出，覆盖在燃烧物品上，使燃着的物质与空气隔离，并降低温度，达到灭火的目的。由于泡沫灭火器喷出的泡沫中含有大量水分，它不如二氧化碳液体灭火器，灭火后不污染物质，不留痕迹。
干粉灭火器：
干粉灭火器内充装的是干粉灭火剂。干粉灭火剂是用于灭火的干燥且易于流动的微细粉末 , 由具有灭火效 能的无机盐和少量的添加剂经干燥、粉碎、混合而成微细固体粉末组成。 它是一种在消防中得到广泛应用的灭火剂 , 且主要用于灭火器中。除扑救金属火灾的专用干粉化学灭火剂外 , 干粉灭火剂一般分为 BC 干粉灭火剂 和 ABC 干粉两大类。干粉灭火剂主要通过在加压气体作用下喷出的粉雾 与火焰接触、混合时发生的物理、化学作用灭火。另外 , 还有部分稀释氧和冷却的作用。
　　干粉灭火器最常用的开启方法为压把法。将灭火器提到距火源适当位置后 , 先上下颠倒几次 , 使筒内的干粉松动 , 然后让喷嘴对准燃烧最猛烈处 , 拔去保险销 , 压下压把 , 灭火剂便会喷出灭火。开启干粉灭火棒时 , 左手握住其中部 , 将喷嘴对准火焰根部 , 右手拔掉保险卡 , 旋转开启旋钮 , 打开贮气瓶 , 滞时l-4 秒 , 干粉便会喷出灭火。
液态二氧化碳灭火器：
在加压时将液态二氧化碳压缩在小钢瓶中，灭火时再将其喷出，有降温和隔绝空气的作用。利用二氧化碳灭火器灭火时不会因留下任何痕迹而使物体损坏，因此可用来扑灭图书、档案、贵重设备、精密仪器等处的失火。使用时，手一定要先握在钢瓶的木柄上，否则，会把手冻伤。
讨论：一旦火灾发生，你认为应该怎么样自救呢？
（学生讨论，教师结合书本中的内容进行分析）
四、氧气的制备
师：氧气在人们的生活和生产中有着广泛的用途，如医院里、工厂里等。因此人们用各种方法来制备氧气。
实验室制法一：分解过氧化氢
原理：
过氧化氢 ================ 水 + 氧气
H2O2 H2O O2
装置：图2-19
步骤：转动分液漏斗的活塞，滴加过氧化氢，待空气排净后收集。（为什么？）
收集方法：排水法（为什么？想一想，还有什么收集方法？）
检验方法：用带火星的木条伸入集气瓶中，如复燃，说明收集到的是氧气。（根据氧气的什么性质？）
问：实验过程中，二氧化锰有没有参与反应？它起什么作用？
讲述：这个反应中，二氧化锰没有参与反应，本身的质量和化学性质在反应前后都没有改变，它只起改变（加快）反应速率的作用。这种物质叫催化剂，工业上叫触媒。它在反应中起催化作用。
实验室制法二：加热分解高锰酸钾
原理：
高锰酸钾 ==== 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气
KMnO4 K2MnO4 MnO2 O2
装置：
教师指出：棉花的作用为：防止高锰酸钾粉末进入导管。
实验室制法三：加热分解氯酸钾
原理：
氯酸钾 ================ 氯化钾 + 氧气
KClO3 KCl O2
装置：
HYPERLINK "http://pbx./wyds/D2-05/yzq_jxss.htm" \t "_top" INCLUDEPICTURE "http://pbx./wyds/D2-05/yqzztk/zqyq.gif" \* MERGEFORMAT
工业制法：分离空气
原理：
讲述：近年来，利用膜分离技术，在一定压力下让空气通过具有富集氧气功能的薄膜，可以得到含氧量较高的富集氧气。
小结：略
布置作业：略
[教后反思]
1、本节课的课时安排4节课时，第一课时为氧气的性质；第2课时为氧化和氧气制取；第3课时为燃烧，而氧气是学生受次接触物质的性质，因此教师在安排的时候不要操之过急，适当的放慢节奏，应该要培养学生良好的实验规范，如如何使用化学仪器，如何观察实验现象，如何描述实验的现象和结果。甚至可以安排一课时来专门上化学仪器的使用。
2、氧气的制备教材安排的方法有多种，如果要都向学生展示可能负担太重，可以先安排过氧化氢来演示。高锰酸钾的实验可以在学生实验中再做
点燃
点燃
点燃
酶
二氧化锰（MnO2）
△
棉花
高锰酸钾
二氧化锰（MnO2）
△
液氧（沸点-183℃）
氮气（沸点-196℃）
-196℃
降温蒸发
液态空气
降温
多次压缩
空气
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