2020-2021学年课题1 空气学案

这是一份2020-2021学年课题1 空气学案，共11页。学案主要包含了典例引领，变式拓展等内容，欢迎下载使用。
专题八：空气、氧气一、知识整合氧气的物理性质在通常状况下，氧气是无色、无味的气体，不易溶于水，在室温下，1 L水中只能溶解约30 mL氧气。在标准状况下，氧气的密度为，比空气略大。氧的三态变化（）：氧气考查较多的物理性质是溶解性和密度，利用溶解性和密度可以解释一些自然现象，如水生动物的生存等。氧气的化学性质1．氧气的化学性质氧气是一种化学性质比较活泼的气体，在一定条件下，可以跟多种物质发生化学反应，同时放出热量，氧气具有氧化性，在化学反应中提供氧，是一种常用的氧化剂。注意：①氧气可以帮助可燃物燃烧（或支持燃烧），具有助燃性，与可燃性有本质区别。②“剂”是一种发生某种变化的作用物质，如氧气具有氧化性，是常用的氧化剂，氧气可以提供氧从而把别的物质氧化的性质是氧气的氧化性，具有氧化性的物质可用作氧化剂。2．几种物质在空气和氧气中燃烧的实验物质（颜色、状态）[来源:学§科§网]反应现象化学反应文字表达式（化学方程式）[来源:Zxxk.Com]注意事项[来源:学§科§网][来源:学科网ZXXK][来源:Zxxk.Com]在空气中在氧气中木炭（灰黑色固体）红热比在空气中燃烧更旺，发出白光，放出热量，生成一种无色、无味的气体，该气体能使澄清的石灰水变浑浊碳+氧气二氧化碳C+O2CO2      夹持木炭的坩埚钳应由上而下慢慢伸入瓶中 硫磺（淡黄色固体）燃烧放热，发出微弱的淡蓝色火焰，生成一种无色、有刺激性气味的气体燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，放出热量，生成一种无色、有刺激性气味的气体硫+氧气二氧化硫S+O2SO2    硫的用量不要过多；实验应在通风橱中进行；实验前应在瓶底放少量水或碱溶液，用来吸收生成的气体，以减少空气污染红磷（暗红色固体）放出热量，生成大量白烟发出白光，放出热量，生成大量白烟磷+氧气五氧化二磷4P+5O22P2O5此反应生成的是固体的小颗粒，现象应描述为白烟，而不是白雾（指小液滴）铁（银白色固体）灼烧至红热，离火后变冷，不燃烧剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体铁+氧气四氧化三铁3Fe+2O2Fe3O4  细铁丝应绕成螺旋状，以增大铁丝与氧气的接触面积;在铁丝的末端系一根火柴以引燃铁丝;集气瓶底要预先留少量水或细沙，防止高温熔化物溅落到瓶底使瓶底受热不均而炸裂铝（银白色固体）灼烧至红热，离火后变冷，表面失去银白色金属光泽，生成白色固体剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出大量的热，生成白色固体铝+氧气三氧化二铝4Al+3O22Al2O3在集气瓶底先放少量水或细沙，防止溅落的高温生成物使瓶底受热不均而炸裂；铝在空气中不能燃烧镁（银白色固体）剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出大量的热，生成白色固体在氧气中比在空气中燃烧更剧烈镁+氧气氧化镁2Mg+O22MgO不能手持镁条，应用坩埚钳夹持，用石棉网承接燃烧的生成物蜡烛（主要成分是石蜡）燃烧，发出黄色火焰，火焰分层，放出热量，稍有黑烟，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体燃烧，发出白光，放出热量，瓶壁上有水雾出现，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体石蜡+氧气二氧化碳+水集气瓶要干燥，且用向上排空气法收集氧气，用排水法收集氧气无法证明蜡烛燃烧有水生成3．燃烧实验中集气瓶内水的作用（1）硫燃烧实验：硫在氧气中燃烧生成二氧化硫，二氧化硫具有刺激性，是有害气体之一，集气瓶中少量水的作用是吸收二氧化硫气体，防止生成的二氧化硫对空气造成污染，此时不能用细沙代替水。（2）铁丝燃烧实验：铁丝在氧气中剧烈燃烧，放出大量的热，生成的四氧化三铁是高温熔融物，如果直接溅落到瓶底，会使瓶底炸裂，因此集气瓶中水的作用是防止高温熔融物四氧化三铁炸裂集气瓶底，此时可以用细沙代替水。（3）红磷燃烧实验：红磷燃烧产生大量白烟，该白烟是固体小颗粒五氧化二磷的集合体，该物质有毒、有刺激性气味，集气瓶中少量水的作用是吸收生成的五氧化二磷，同时可降低瓶内温度，此时不能用细沙代替水。4．描述实验现象时的用词区别（1）注意“烟”与“雾”的区别“烟”是固体小颗粒悬浮于空气中形成的现象，如红磷在氧气中燃烧产生的是“白烟”。“雾”是小液滴悬浮于空气中形成的现象，如打开盛浓盐酸的瓶盖时看到的是“白雾”。（2）注意“光”与“火焰”的区别“火焰”是气态物质燃烧时产生的特有现象。一般来说，可燃性气体、熔沸点较低的固体、易汽化的液体，燃烧时除发光、放热外都有火焰，如酒精、硫等。而熔沸点较高的可燃物燃烧时没有火焰只产生光（或火星），如铁丝等。（3）不能把结论当成现象来描述描述实验现象时，对生成物的描述不能直接说出生成什么物质，只能说生成物的颜色、状态、气味或一些特殊的性质等。如铁丝在氧气中燃烧生成黑色固体，不能说生成四氧化三铁固体等。氧气的鉴别方法1．原理物质在纯氧气中燃烧程度比空气中燃烧要剧烈。带火星的木条能在氧气中复燃，剧烈燃烧；在空气中带火星的木条不复燃；在氮气等不支持燃烧的气体中熄灭。2．方法将带火星的木条伸入盛有气体的集气瓶中，若带火星的木条复燃，说明该气体是氧气。此实验也说明氧气支持燃烧。氧气的用途供给呼吸和支持燃烧。冶炼钢铁（用纯氧炼钢，使生铁中的杂质氧化而除掉）；氧炔焰焊接和切割金属（乙炔在纯氧中燃烧，产生高温）；液氧炸药（将锯木屑等可燃固体用液氧浸泡后制成炸药）；是急救、高空飞行、潜水等的必备品。氧气的工业制法1．原料：原料是空气。2．原理：利用液态氮的沸点比液态氧的沸点低的原理。先将空气在低温条件下加压变为液态，再将液态空气缓缓升温至左右，氮气首先达到沸点从液态空气里蒸发出来，剩下的主要就是液态氧了。3．方法：分离液态空气，其过程可以简单地表示如下：4．贮存：氧气贮存在蓝色钢瓶中。注意：工业上以空气为原料制取氧气，原料来源广泛，所制得的氧气价格较低。工业上在制取氧气的过程中，没有新物质生成，属于物理变化。氧气的实验室制法1．用高锰酸钾或氯酸钾制氧气（1）药品的颜色、状态高锰酸钾是一种暗紫色固体，氯酸钾是白色粉末状固体，二氧化锰是黑色粉末状固体。（2）反应原理①2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑②2KClO32KCl+3O2↑注意：①在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂（又叫触媒）。催化剂在化学反应中所起的作用叫做催化作用。MnO2对KClO3的分解反应起催化作用。②由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应，叫做分解反应。（3）实验装置（如图所示）仪器名称：a．酒精灯，b．试管，c．铁架台（带铁夹），d．导管，e．集气瓶，f．水槽。注意：①药品要平铺在试管底部，均匀受热。②试管口要略向下倾抖，防止药品中的水分或反应生成的水受热后变成水蒸气，遇冷凝结成水滴倒流回试管底部，使试管炸裂。③铁架台上的铁夹要夹在试管的中上部（或距离管口1/3处）。④试管内的导管稍伸出橡皮塞即可，便于气体导出。⑤集气瓶充满水后倒放入水槽中（瓶口要在水面下）。⑥加热时要先使试管均匀受热，然后用酒精灯外焰对准药品所在部位加热。⑦用排水法收集气体时，应注意当气泡连续均匀冒出时再收集，否则收集的气体中混有空气，当集气瓶口有大气泡冒出时，证明已收集满。⑧停止加热时，应先把导管从水里撤出，再熄灭酒精灯。如果先熄灭酒精灯，试管内气体温度降低，压强减小，水槽中的水就会倒吸入热的试管内，使试管炸裂。⑨用高锰酸钾制氧气时，试管口要放一小团棉花，防止加热时高锰酸钾小颗粒进入导管，不利于气体的导出。⑩盛氧气的集气瓶应盖上玻璃片正放，因为氧气的密度大于空气的密度，正放可减少气体逸散。（4）收集氧气的方法①氧气不易溶于水，可用排水法收集。②氧气密度比空气大，可用向上排空气法收集。注意：a．凡不与空气中的氧气、氮气等成分反应的气体，均可用排空气法收集。相同状况下，密度比空气大的气体可用向上排空气法收集，密度比空气小的气体可用向下排空气法收集。若与空气的密度相近或有毒的气体，一般不宜用排空气法收集。b．用排空气法收集气体时，应将导管伸到接近集气瓶底部，以便于空气的排出。c．用排水法收集的氧气比向上排空气法收集的氧气更纯净；用向上排空气法收集的氧气比排水法收集的氧气更干燥。（5）实验步骤①检查装置的气密性。②向试管内装药品，将药品平铺在试管底部，用带导管的单孔橡皮塞塞紧试管口（用高锰酸钾制取氧气，还要在管口放一小团棉花）。③将试管固定在铁架台上。④点燃酒精灯，加热试管。⑤当导管口有连续且均匀的气泡冒出时开始收集。⑥收集完毕，将导管撤离水面。⑦熄灭酒精灯。注意：以上实验步骤可概括为：“查”“装”“定”“点”“收”“离”“熄”，谐音记忆为“茶”“庄”“定”“点”“收”“利”“息”。（6）检验方法验证：将一根带火星的木条伸入瓶内，如果木条复燃，证明集气瓶内的气体是氧气。验满：①用向上排空气法收集时，将一根带火星的木条放在瓶口，如果木条复燃，证明集气瓶内氧气已收集满。②用排水法收集时，集气瓶口出现大气泡时，说明已收集满氧气。2．用过氧化氢制氧气（1）药品：过氧化氢溶液是无色液体，二氧化锰是黑色粉末。（2）反应原理：2H2O22H2O+O2 ↑（3）实验装置（4）实验步骤①检查装置的气密性。②向锥形瓶中加入二氧化锰固体。③塞好带有长颈漏斗（或分液漏斗）和导管的双孔塞。④向长颈漏斗（或分液漏斗）中加入过氧化氢溶液。⑤用排水集气法收集。说明：a．用过氧化氢溶液制氧气的发生装置中使用长颈漏斗便于加入液体药品；使用分液漏斗便于控制滴液速率。b．使用带有长颈漏斗的发生装置时，要注意长颈漏斗下端管口应伸到液面以下，以防止产生的气体从长颈漏斗口逸出。二、典例引领1.（2020年北京中考）下列气体中，能供给动植物呼吸的是A. O2 B. H2 C. N2 D. CO2【答案】A【解析】A、氧气的用途是支持燃烧和供给呼吸，故A正确；B、氢气不能供给呼吸，故B错误；C、氮气化学性质稳定，也不能供给呼吸，故C错误；D、二氧化碳既不能燃烧也不能支持燃烧，还不能供给呼吸，故D错误。故选A。2.（2020年黑龙江中考）下列关于空气成分的说法错误的是A. 氧气约占空气总体积4/5B. 稀有气体可制成多种用途的电光源如霓虹灯C. 氮气充入食品包装中以防腐D. 二氧化碳在大气中含量不断上升，从而导致温室效应增强【答案】A【解析】A、空气中氧气的体积分数约为 21%，说法错误；B、稀有气体通电时会发出有色光，所以稀有气体可制成多种用途的电光源，说法正确；C、氮气的化学性质稳定，所以氮气可充入食品包装袋中防腐，说法正确；D、二氧化碳是导致温室效应的主要气体，二氧化碳在大气中含量不断上升，从而导致温室效应增强，说法正确。故选：A。3.（2020年贵州安顺中考）空气是人类生产活动的重要资源。下列关于空气的说法正确的是A. 洁净的空气是纯净物B. 空气中可分离出氧气用于医疗急救C. 空气中含量最多的气体是二氧化碳D. 空气中氮气的化学性质比氧气活泼【答案】B【解析】A、空气是由多种物质组成的混合物，故错误；
B、氧气支持呼吸，故可用于医疗急救，故正确；
C、空气中含量最多的气体是氮气，故错误；
D、氮气的化学性质不活泼，故错误；故选B。三、变式拓展 1.下列活动中，没有运用氧气的相关性质的是（   ）A．做高能燃料 B．富氧炼钢 C．急救输氧 D．动植物呼吸【答案】A【解析】A、氧气具有助燃性，不具有可燃性，不能做高能燃料，故A不正确；B、氧气具有助燃性，可以用作富氧炼钢，故B正确；C、氧气能供给呼吸，可以用作急救输氧，故C正确；D、氧气能供给呼吸，可以用作动植物呼吸，故D正确。故选A。2.化学是一门以实验为基础的科学，实验室用高锰酸钾制氧气的实验中，下列仪器不需要使用的是（　　）A．玻璃棒 B．大试管 C．铁架台 D．单孔塞【答案】A【解析】制取装置包括加热和不需加热两种，如果用双氧水和二氧化锰制氧气就不需要加热，如果用高锰酸钾或氯酸钾制氧气就需要加热。氧气的密度比空气的密度大，不易溶于水，因此能用向上排空气法和排水法收集。实验室用高锰酸钾制氧气的实验中，需要的仪器有：试管、铁架台、酒精灯、单孔塞、导管、集气瓶等。实验室用高锰酸钾制氧气的实验中，需要的仪器有：试管、铁架台、酒精灯、单孔塞、导管、集气瓶等，因此不需要玻璃棒。故选：A。3.根据如图回答问题。（1）反应原理①加热高锰酸钾、分解过氧化氢溶液或加热氯酸钾均可产生氧气，其中分解过氧化氢溶液和加热氯酸钾时，加入二氧化锰在反应中起的作用是___________。三种方法中，写出其中一个反应的化学方程式_______。②石灰石和稀盐酸反应产生二氧化碳的化学方程式为___________。（2）制取O2和CO2。连接如图的装置完成实验。反应物装置(填“甲”或“乙”)|物质B作用C作用______________    水_______    接水石灰石和稀盐酸乙_______干燥CO2_______【答案】    (1). 催化作用    (2). （或；）    (3).     (4). H2O2溶液和二氧化锰    (5). 甲    (6). 收集O2    (7). 浓H2SO4    (8). 收集二氧化碳【解析】（1）①分解过氧化氢溶液和加热氯酸钾时，二氧化锰是催化剂，故加入二氧化锰在反应中起的作用是：催化作用；过氧化氢在二氧化锰的催化下受热分解为水和氧气，该反应的化学方程式为：；高锰酸钾受热分解为锰酸钾、二氧化锰和氧气，该反应的化学方程式为：；氯酸钾在二氧化锰的催化下受热分解为氯化钾和氧气，该反应的化学方程式为：；②石灰石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，该反应的化学方程式为：；（2）该装置是固液不加热反应制取氧气，适用于过氧化氢与二氧化锰制取氧气，故反应物是：H2O2溶液和二氧化锰；所连接装置内所加的物质是水，故应连接甲装置，氧气的密度比水小，从a端进入，是排水法收集氧气，故填：H2O2溶液和二氧化锰；甲；收集氧气；制取二氧化碳，反应物是：石灰石和稀盐酸，连接装置乙，长进短出，故是洗气，可在装置乙中加浓硫酸，浓硫酸具有吸水性，且不与二氧化碳反应，可用于干燥二氧化碳，二氧化碳的密度比空气大，可用向上排空气法收集，故C的作用是收集二氧化碳，故填：浓硫酸；收集二氧化碳。4.氧气是人类无法离开的物质。（1）工业上常采用分离液态空气的方法获取O2。能说明空气中存在氧气的事例有_______(写一点即可)。（2）实验室用双氧水和二氧化锰制取并收集氧气，可选择的装置组合是_________，该反应的化学方程式为___________。（3）高锰酸钾制取O2时，常用_______（填仪器名称）提供热源；现制取3瓶氧气，集气瓶容积为250mL，需要高锰酸钾的质量至少为_________g（通常氧气的密度约为1.34g/L，结果精确到0.1g）。（4）某些空气净化剂含超氧化钾，其净化原理为：。该方法一般不用于实验室制取氧气的原因是________（写一点即可）。【答案】    (1). 动物可在空气中呼吸(或食物在空气中腐败等；合理即可)    (2). BC或BE    (3).     (4). 酒精灯    (5). 9. 9    (6). 气体不纯【解析】（1）人和动物可在空气中呼吸、食物在空气中腐败都说明空气中有氧气，故填：动物可在空气中呼吸(或食物在空气中腐败等；合理即可)。（2）实验室用双氧水和二氧化锰制取并收集氧气，化学方程式为，该反应不需要加热发生装置选B，氧气不易溶于水，密度比空气大，可用排水法或向上排空气法收集，收集装置选C或E，故选：BC或BE；。（3）高锰酸钾制取O2时，常用酒精灯提供热源；现制取3瓶氧气，集气瓶容积为250mL，设需要高锰酸钾的质量至少为x，则故填：9.9。（4）某些空气净化剂含超氧化钾，其净化原理为：。该方法一般不用于实验室制取氧气的原因是氧气不纯会含有一些二氧化碳，故填：气体不纯。