第二節(jié)氧氣的性質一、知識目標1.學生能準確描述氧氣的物理性質，如顏色、狀態(tài)、氣味、密度、溶解性等。2.學生能通過實驗探究，掌握氧氣的化學性質，包括氧氣與木炭、鐵絲、硫、磷、銅等物質的反應現(xiàn)象及文字表達式。3.學生能理解氧化反應、氧化物的概念，以及自然界中的氧循環(huán)和緩慢氧化現(xiàn)象。二、核心素養(yǎng)目標1.宏觀辨識與微觀探析：從宏觀上觀察氧氣的性質和相關化學反應現(xiàn)象，從微觀角度解釋木炭、鐵絲等在空氣中和氧氣中反應劇烈程度不同的原因。2.證據(jù)推理與模型認知：通過實驗探究并總結氧氣的化學性質，構建物質與氧氣反應的模型，培養(yǎng)學生的證據(jù)推理能力和模型認知能力。3.科學探究與創(chuàng)新意識：認識到氧氣對生命活動和自然環(huán)境的重要性，培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和社會責任感，引導學生辯證地看待緩慢氧化的利弊。一、教學重點1.氧氣的化學性質，特別是與多種物質的反應現(xiàn)象及文字表達式。2.氧化反應、氧化物的概念。3.氧氣在自然界中的循環(huán)及緩慢氧化的應用。二、教學難點1.從微觀角度解釋氧氣與空氣反應劇烈程度不同的原因。2.準確判斷氧化反應和氧化物。一、氧氣的性質（一）氧氣的物理性質1.結合生活經(jīng)驗和常識，常溫常壓下氧氣是什么顏色、狀態(tài)和氣味的？常溫常壓下，氧氣是無色、無味的氣體。2.查閱資料或結合課本推測，氧氣的密度與空氣相比，是更大還是更??？氧氣的溶解性又是怎樣的？氧氣的密度比空氣略大，其密度約為1.429克/升（空氣密度約為1.293克/升），氧氣屬于不易溶于水的氣體。3.你能說出氧氣是如何發(fā)生三態(tài)變化的么？工業(yè)上又是如何制取氧氣的？降溫至183℃時，氧氣液化成淡藍色液體（液氧）；降溫至218.4℃時，氧氣凝固成淡藍色雪花狀固體（固氧）。工業(yè)上制取大量氧氣常用分離液態(tài)空氣法。（二）氧氣的化學性質1.木炭在空氣中燃燒的現(xiàn)象是什么？猜測木炭在純氧氣中燃燒可能會有怎樣的現(xiàn)象？木炭在空氣中燃燒時持續(xù)紅熱、放出熱量；在純氧氣中燃燒更劇烈，會發(fā)出白光、放出熱量，向反應后的集氣瓶中加入澄清石灰水，石灰水會變渾濁。2.鐵絲在空氣中很難燃燒，你覺得在純氧氣中鐵絲能燃燒嗎？如果能，可能會出現(xiàn)哪些現(xiàn)象？能燃燒。鐵絲在純氧氣中會劇烈燃燒、火星四射、放出大量熱，生成黑色固體物質（四氧化三鐵）。3.結合氧氣與木炭、鐵絲、硫等物質的反應，你認為氧氣具有怎樣的化學性質？氧氣是化學性質比較活潑的氣體，能與大多數(shù)金屬（如鐵、銅）、非金屬單質（如木炭、硫、磷）發(fā)生反應，且反應中能支持燃燒，具有助燃性。（三）氧化反應與氧化物1.觀察以下物質的化學式：H2O、CO2、SO2、Fe3O4、P2O5、CuO，它們在組成上有什么共同特點？根據(jù)這個特點總結氧化物的定義。共同特點是均由兩種元素組成，且其中一種元素是氧元素；氧化物的定義為：由兩種元素組成，其中一種元素是氧元素的化合物。2.閱讀課本，了解氧化反應的概念。物質與氧氣發(fā)生的化學反應，叫做氧化反應。二、自然界的氧循環(huán)1.自然界中產(chǎn)生氧氣的主要途徑是什么？消耗氧氣的途徑又有哪些（各列舉23種）？產(chǎn)生氧氣的主要途徑：綠色植物、藻類的光合作用，少量來自細菌化能合成和水的光解；消耗氧氣的途徑：生物呼吸作用、燃料燃燒、金屬銹蝕、食物腐敗。2.很多物質常溫下就能與氧氣反應消耗氧氣，但大氣中氧氣含量卻能長期保持相對穩(wěn)定，原因是什么？因為自然界中存在穩(wěn)定的氧循環(huán)，綠色植物、藻類光合作用產(chǎn)生的氧氣量，與生物呼吸、燃料燃燒、緩慢氧化等消耗的氧氣量長期基本持平，形成動態(tài)平衡，所以大氣氧含量能保持相對穩(wěn)定。3.什么是緩慢氧化？結合生活實例，列舉23種緩慢氧化的現(xiàn)象。緩慢氧化是指在常溫下進行、速率較慢、無明顯發(fā)光現(xiàn)象的氧化反應；實例：鋼鐵生銹、食物腐爛、塑料老化、動植物呼吸。一、新課引入活動一：新課導入問題探究：老師展示了醫(yī)院急救、工業(yè)切割、航天發(fā)射等圖片，這些場景里發(fā)揮重要作用的物質是什么？答案：氧氣問題探究：結合生活實際，說一說還有哪些地方見過氧氣發(fā)揮作用？答案：水族箱增氧、潛水時攜帶氧氣瓶等。二、氧氣的性質活動一：氧氣的物理性質問題探究：請觀察集氣瓶中的氧氣，并結合科普文章數(shù)據(jù)和生活經(jīng)驗，歸納氧氣的物理性質，包括顏色、狀態(tài)、氣味、密度、溶解性。答案：在標準大氣壓和常溫下，氧氣是無色、無味、無臭的氣體；密度約為1.429g/L，比空氣略大；1問題探究：氧氣的三態(tài)變化是如何進行的？答案：當溫度降至183℃時，氧氣會液化成淡藍色液體；繼續(xù)降溫至218℃，則會凝固成淡藍色雪花狀固體。問題探究：工業(yè)上是如何大量制取氧氣的？答案：分離液態(tài)空氣法?；顒佣簩嶒炋骄垦鯕獾幕瘜W性質問題探究：進行氧氣與木炭的反應實驗，用坩堝鉗夾取一塊木炭，在酒精燈上加熱至燃燒，然后將木炭插入盛有氧氣的集氣瓶中。待燃燒停止后，向集氣瓶中加入少量澄清石灰水并振蕩，會觀察到什么現(xiàn)象？答案：木炭在空氣中燃燒持續(xù)紅熱，放出熱量；木炭在氧氣中燃燒發(fā)出白光，放出熱量，澄清石灰水變渾濁。問題探究：寫出氧氣與木炭反應的文字表達式和化學表達式。答案：碳+氧氣點燃二氧化碳，化學表達式為C問題探究：進行氧氣與鐵絲的反應實驗，將細鐵絲繞成螺旋狀，用坩堝鉗夾持，在酒精燈上加熱。待鐵絲紅熱后迅速插入盛有氧氣的集氣瓶中（瓶中預先留少量水或鋪一層細沙），會觀察到什么現(xiàn)象？答案：鐵絲在空氣中燃燒持續(xù)紅熱，放出熱量；鐵絲在氧氣中燃燒劇烈燃燒，火星四射，放出大量的熱，生成黑色固體物質。問題探究：寫出氧氣與鐵絲反應的文字表達式和化學表達式。答案：鐵+氧氣點燃四氧化三鐵，化學表達式為3問題探究：火柴在鐵絲燃燒實驗中的作用是什么？為什么將鐵絲繞成螺旋狀？預先在集氣瓶中裝少量水或細沙的作用是什么？答案：火柴的作用是引燃鐵絲。鐵絲繞成螺旋藻是為了增大鐵絲的受熱面積和集中受熱。預留水和細沙防止高溫熔融物濺落炸裂集氣瓶底。問題探究：木炭、鐵絲在空氣中與在氧氣中反應的劇烈程度明顯不同，原因是什么？答案：氧氣中的氧分子濃度比空氣中的氧分子濃度高。物質之間欲發(fā)生反應，其首要條件是分子之間接觸碰撞。在空氣中，含量較多的是氮氣，氧氣分子含量相對較少，木炭與氧分子碰撞機會少，而在純氧氣中則大大增加了碰撞機會。這說明物質跟氧氣發(fā)生化學反應時，單位體積的空間里氧分子的數(shù)目越多（即氧氣濃度越大），反應就越劇烈。活動三：氧化反應和氧化物的概念問題探究：寫出硫、磷、銅與氧氣反應的文字表達式和符號表達式。答案：硫+氧氣點燃二氧化硫，化學表達式為S+磷+氧氣點燃五氧化二磷，化學表達式為4P銅+氧氣加熱氧化銅，化學表達式為2Cu問題探究：觀察CO2、SO2、P2答案：都是由兩種元素組成，其中一種元素是氧元素。問題探究：觀察這些表達式，結合課本，說一說這些化學反應有什么共同點？答案：都是由兩種元素組成，其中一種元素是氧元素。問題探究：由兩種元素組成，其中一種元素是氧元素的化合物叫作氧化物。判斷KMnO4、KClO答案：它們都含有三種元素，都不是氧化物。問題探究：如何區(qū)分氧化物和含氧化合物？答案：氧化物是由兩種元素組成且其中一種是氧元素的化合物；含氧化合物是含有氧元素的化合物，它可以由兩種或兩種以上元素組成。所以氧化物一定是含氧化合物，但含氧化合物不一定是氧化物。典例1：觀察是學習化學的重要方法。下列實驗現(xiàn)象的描述正確的是A．木炭在氧氣中燃燒，發(fā)出白光，放熱，生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體B．硫粉在空氣中燃燒，火焰呈明亮的藍紫色，放熱，生成有刺激性氣味的氣體C．紅磷在氧氣中燃燒，產(chǎn)生大量的煙霧，放出熱量D．鐵在氧氣中劇烈燃燒，火星四射，放出熱量，生成四氧化三鐵【答案】A【詳解】A、木炭在氧氣中燃燒生成二氧化碳，可觀察到的現(xiàn)象為發(fā)出白光，放熱，生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體，正確；B、硫粉在空氣中燃燒，火焰呈淡藍色，放熱，生成有刺激性氣味的氣體，硫粉在氧氣中燃燒，火焰呈明亮的藍紫色，B錯誤；C、紅磷在氧氣中燃燒，產(chǎn)生大量的白煙，放出熱量，不是煙霧，C錯誤；D、“生成四氧化三鐵”是實驗結論，不是實驗現(xiàn)象，D錯誤。故選A。典例2：下列各組物質，按混合物、氧化物、單質順序排列的一組是A．空氣、高錳酸鉀、鐵 B．四氧化三鐵、氧化鎂、汞C．石灰石、冰、液氧 D．糖水、氧化鐵、水【答案】C【詳解】A、空氣中含有氮氣、氧氣等物質，屬于混合物；氧化物是由兩種元素組成的化合物中，其中一種元素是氧元素，高錳酸鉀是由鉀、錳、氧三種元素組成的化合物，不屬于氧化物；鐵是由同種元素組成的純凈物，屬于單質，故選項不符合題意；B、四氧化三鐵中只含有一種物質，屬于純凈物；氧化鎂是由鎂元素和氧元素組成的化合物，屬于氧化物；汞是由同種元素組成的純凈物，屬于單質，故選項不符合題意；C、石灰石的主要成分是碳酸鈣，還含有其它物質，屬于混合物；冰是水的固態(tài)，是由氫元素和氧元素組成的化合物，屬于氧化物；液氧是液態(tài)的氧氣，是由同種元素組成的純凈物，屬于單質，故選項符合題意；D、糖水中含有糖和水，屬于混合物；氧化鐵是由鐵元素和氧元素組成的化合物，屬于氧化物；水是由不同種元素組成的純凈物，屬于化合物，故選項不符合題意。故選C。三、自然界中的氧循環(huán)活動四：了解自然界的氧循環(huán)問題探究：觀察相關視頻，思考自然界中氧氣產(chǎn)生與消耗的途徑主要有哪些？答案：產(chǎn)氧主要靠綠色植物、藻類的光合作用（釋放氧氣），少量來自細菌化能合成和水的光解；耗氧有生物呼吸作用、燃料燃燒、金屬銹蝕和食物腐敗等緩慢氧化。問題探究：為什么大氣中氧氣的含量沒有越來越低？答案：因光合作用產(chǎn)生的氧氣量，與呼吸、燃燒等消耗的氧氣量長期基本持平，形成動態(tài)平衡。歸納總結：在自然界中，通過氧氣以及各種含氧化合物的天然或人工轉化，形成持續(xù)、穩(wěn)定的氧循環(huán)，從而維持了相對恒定的大氣含氧量，構建了陸地、海洋和大氣等環(huán)境的物質和能量平衡，為生態(tài)系統(tǒng)的正常運轉提供了可靠的資源保障。氧循環(huán)對于維持地球生態(tài)平衡至關重要，光合作用和呼吸作用等過程相互關聯(lián)，共同維持著氧氣的動態(tài)平衡?；顒游澹壕徛趸瘑栴}探究：結合生活實際，舉例說明哪些是緩慢氧化現(xiàn)象？答案：鋼鐵生銹、食物腐爛、塑料老化、動植物呼吸等。問題探究：緩慢氧化指常溫下進行速率較慢、無明顯發(fā)光現(xiàn)象的氧化反應。閱讀科普閱讀材料，緩慢氧化有哪些利弊？答案：益處體現(xiàn)在生物的呼吸作用靠它緩慢分解有機物供能，維持生命；自然界中枯枝落葉經(jīng)其分解，完成物質循環(huán)；食品加工中，酸奶發(fā)酵、葡萄酒釀造皆依賴它；工業(yè)上鋼鐵“發(fā)藍”處理，也借其形成保護膜防腐蝕。危害體現(xiàn)在金屬生銹、食物變質，造成經(jīng)濟損失與健康風險；煤堆、棉絮等堆積時，其產(chǎn)生的熱量若無法散發(fā)，還可能引發(fā)自燃，威脅安全。人和動物的呼吸 B．植物的呼吸作用 C．作燃料驅動氫能源汽車 D．含碳燃料的燃燒【答案】C【詳解】A、人和動物的呼吸作用，吸入氧氣，呼出二氧化碳，會消耗氧氣，參與圖中氧氣和二氧化碳的循環(huán)，不符合題意；B、植物的呼吸作用，也是吸入氧氣，呼出二氧化碳，會消耗氧氣，參與該循環(huán)，不符合題意；故選C。典例2：下列變化屬于緩慢氧化的是A．動植物呼吸 B．碳酸鈉與稀鹽酸反應C．甲烷燃燒 D．鐵絲燃燒【答案】A【詳解】A、呼吸作用是生物體內(nèi)有機物與氧氣發(fā)生的不易察覺的氧化反應，屬于緩慢氧化，說法正確；B、碳酸鈉與稀鹽酸反應不是物質與氧發(fā)生的反應，不屬于氧化反應，說法錯誤；C、甲烷燃燒是劇烈的氧化反應，伴隨火焰和大量放熱，說法錯誤；D、鐵絲燃燒是劇烈氧化反應，火星四射并生成四氧化三鐵，反應迅速，說法錯誤。故選A。一、氧氣的物理性質性質類別具體特征顏色常溫常壓下無色；液態(tài)（183℃）、固態(tài)（218℃）時為淡藍色氣味無味狀態(tài)常溫常壓下為氣體密度約1.429g/L，比空氣略大溶解性不易溶于水，1L水約溶解30mL氧氣沸點183℃熔點218℃工業(yè)儲存加壓貯存在藍色鋼瓶中工業(yè)制取分離液態(tài)空氣法二、氧氣的化學性質反應物反應環(huán)境實驗現(xiàn)象文字和符號表達式注意事項木炭（C）空氣中持續(xù)紅熱，放出熱量碳+氧氣點燃二氧化碳C無氧氣中發(fā)出白光，放出熱量，生成的氣體能使澄清石灰水變渾濁插入集氣瓶時需緩慢，使反應充分鐵絲（Fe）空氣中持續(xù)紅熱，難以燃燒鐵+氧氣點燃四氧化三鐵3無氧氣中劇烈燃燒，火星四射，放出大量熱，生成黑色固體。1.集氣瓶底部預先留少量水或鋪細沙，防止高溫熔融物濺落炸裂瓶底；2.鐵絲繞成螺旋狀，增大受熱面積；3.用火柴引燃鐵絲硫（S）空氣中發(fā)出淡藍色火焰，放出熱量，生成有刺激性氣味的氣體硫+氧氣點燃二氧化硫S生成的二氧化硫有毒，需在通風環(huán)境中進行實驗氧氣中發(fā)出藍紫色火焰，放出熱量，生成有刺激性氣味的氣體同上，且反應更劇烈磷（P）空氣中產(chǎn)生大量白煙，放出熱量磷+氧氣點燃五氧化二磷4白煙為五氧化二磷固體小顆粒，對呼吸道有刺激銅（Cu）空氣中（加熱）紅色固體變黑銅+氧氣加熱氧化銅2需用酒精燈持續(xù)加熱，反應速率較慢三、氧化反應與氧化物1.氧化反應的概念：氧氣是一種化學性質比較活潑的氣體，能與大多數(shù)金屬、非金屬單質及化合物發(fā)生化學反應，使這些物質得到氧元素，這樣的過程叫作氧化，發(fā)生的反應屬于氧化反應。2.氧化物的概念：由兩種元素組成，其中一種元素是氧元素的化合物叫作氧化物。四、自然界中的氧循環(huán)1.氧循環(huán)的意義：氧循環(huán)維持了相對恒定的大氣含氧量，構建了陸地、海洋和大氣等環(huán)境的物質和能量平衡。2.緩慢氧化的概念：指常溫下進行速率較慢、無明顯發(fā)光現(xiàn)象的氧化反應。1．如圖是鐵絲在氧氣中燃燒的實驗，下列說法正確的是A．集氣瓶中的水不能換成細沙B．鐵絲直接伸入集氣瓶中即可燃燒C．鐵絲劇烈燃燒，火星四射，生成氣體D．實驗前要將鐵絲打磨光亮，除去鐵絲表面的鐵銹和污物【答案】D【詳解】A、鐵絲在氧氣中燃燒放出大量的熱，集氣瓶中的水的作用是防止高溫熔融物濺落，炸裂瓶底，故集氣瓶中的水能換成細沙，不符合題意；B、鐵絲需要引燃后，伸入集氣瓶中才能燃燒，常溫下，鐵絲不能燃燒，不符合題意；C、鐵絲在氧氣中劇烈燃燒、火星四射、生成黑色固體，不符合題意；D、實驗前要將鐵絲打磨光亮，除去鐵絲表面的鐵銹和污物，否則鐵絲可能無法燃燒，符合題意。故選D。2．已知圖中物質都是初中化學常見的物質，且“花心”中的物質均能與“花瓣”上的物質發(fā)生反應。下列說法正確的A．“花心”物質與“花瓣”物質發(fā)生的反應都是氧化反應 B．P與甲反應產(chǎn)生白色煙霧C．物質甲具有可燃性，可以做燃料 D．乙與甲的反應一定發(fā)光、放熱【答案】A【詳解】A、圖中“花心”物質甲能與“花瓣”上的Fe、P、H2、S發(fā)生反應，則甲是氧氣，這些反應都是物質與氧氣發(fā)生的反應，屬于氧化反應，該選項正確；B、P與甲（氧氣）反應產(chǎn)生大量的白煙，煙是固體小顆粒，霧是小液滴，不是白色煙霧，該選項錯誤；C、物質甲是氧氣，氧氣具有助燃性，不具有可燃性，不能做燃料，該選項錯誤；D、乙與甲（氧氣）的反應不一定發(fā)光、放熱，比如鐵生銹是鐵與氧氣、水發(fā)生的緩慢氧化，不發(fā)光，該選項錯誤。故選A?？键c1氧氣的性質1.中國化學之父徐壽先生在《化學鑒原》編譯中稱一種氣體為“養(yǎng)氣”，意為“養(yǎng)氣之質”，體現(xiàn)了人的生存離不開它，這種氣體即為氧氣。下列關于氧氣的說法正確的是A．魚類能在水中生存，說明氧氣易溶于水B．氧氣可以支持燃燒，常用作火箭發(fā)射的高能燃料C．氣態(tài)氧氣是無色無味的，所以液態(tài)氧氣也沒有顏色D．氧氣可用于醫(yī)療急救【答案】D【詳解】A、氧氣不易溶于水，魚類能在水中生存，是因為水中有少量溶解氧，氧氣能供給呼吸，說法錯誤，不符合題意；B、氧氣可以支持燃燒，常用作火箭發(fā)射的助燃劑，氧氣不具有可燃性，不能用作火箭發(fā)射的高能燃料，說法錯誤，不符合題意；C、氣態(tài)氧氣是無色無味的，液態(tài)氧氣為淡藍色，說法錯誤，不符合題意；D、氧氣能供給呼吸，可用于醫(yī)療急救，說法正確，符合題意。故選：D。2．如圖是鐵絲在氧氣中燃燒的實驗示意圖，下列有關該實驗敘述正確的是A．點燃系在細鐵絲下端的火柴，立即插入盛有氧氣的集氣瓶中B．觀察到鐵絲劇烈燃燒、火星四射、生成黑色固體D．集氣瓶底部的水不能用少量細沙代替【答案】B【詳解】A、鐵的著火點較高，不易引燃，實驗時，點燃系在螺旋狀細鐵絲底端的火柴，待火柴將要燃盡時，插入盛有氧氣的集氣瓶中，故選項說法錯誤；B、鐵絲在氧氣中燃燒觀察到鐵絲劇烈燃燒、火星四射、生成黑色固體，故選項說法正確；D、集氣瓶底部的水是為了防止熔融狀態(tài)的生成物溫度過高炸裂瓶底，所以可以用細沙代替，故選項說法錯誤。故選B。3．下列物質中，屬于氧化物的是A．KClO3 B．O2 C．液態(tài)空氣 D．H2O【答案】D【詳解】A、氯酸鉀KClO3由鉀（K）、氯（Cl）、氧（O）三種元素組成，不符合氧化物“只含兩種元素”的條件。因此，A不是氧化物。B、氧氣O2，屬于單質（由同種元素組成的純凈物），不是化合物。氧化物必須是化合物，因此B不是氧化物。C、液態(tài)空氣是空氣的液態(tài)形式，空氣是混合物（主要含氮氣、氧氣等），不是純凈物，更不是化合物。氧化物必須是化合物，因此C不是氧化物。D、水H2O由氫（H）和氧（O）兩種元素組成，其中一種元素是氧，符合氧化物的定義。因此，D是氧化物。故選D?？键c2自然界中的氧循環(huán)4．下列反應屬于緩慢氧化的是A．輪胎爆炸 B．光合作用C．呼吸作用 D．蠟燭在空氣中安靜地燃燒【答案】C【詳解】A、輪胎爆炸是物理變化，沒有新物質生成，不屬于氧化反應，更不是緩慢氧化，A錯誤；B、光合作用是二氧化碳和水在光照等條件下生成有機物和氧氣的過程，不屬于氧化反應（氧化反應是物質與氧發(fā)生的反應，這里氧氣是生成物），B錯誤；C、呼吸作用是生物體內(nèi)的有機物在細胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，最終生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，并且釋放出能量的總過程，進行得很慢，屬于緩慢氧化，C正確；D、蠟燭在空氣中安靜地燃燒，是劇烈的氧化反應，發(fā)光放熱，現(xiàn)象明顯，不屬于緩慢氧化，D錯誤。故選C。5．關于自然界中的“氧循環(huán)”，下列說法不正確的是A．動植物的呼吸和燃料燃燒都消耗