第 1 节 空气与氧气
主题 第 1 节 空气与氧气
教学内容
学习目标：
1.了解空气的主要成分，了解组成空 气各主要成分的体积分数；
2.能根据实验现象分析空气中氧气的 体积分数；
3.了解空气的应用，知道空气是一种 宝贵的资源。
4.了解氧气的主要物理性质和化学性质，能通过氧气的性质理解氧气的广泛用途。了解氧气
是空气中最活跃的成分，也是和我们人类生命最息息相关的部分。
5.了解实验室制取氧气的方法（过氧化氢分解和高锰酸钾加热分解），了解实验室制取氧气
的仪器名称、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。了解工业
上制氧的方法。
互动探究：
1.期中考试试卷分析
2.空气是“空”的吗?
3.“O2”的含义？
4.什么叫物质的物理性质？它包括哪些内容？什么叫物质的化学性质？举一例说明。
精讲提升：
一、 物质的分类
纯净物和混合物：
纯净物：只含一种成分（物质）。如：水、氧气、氯化钠、铜等。
混合物：含两种或两种以上成分（物质）。如：空气、盐水、碘酒等。
两者的区别：
① 按成分是否单一。
纯净物可用一个化学式表示所有成分，如：冰水（H2O）；但混合物不能，如：空气。
二、空气的成分
1.空气中各成分的体积分数大约是：
氮气 78%、氧气 21%、稀有气体 0.94%、二氧化碳 0.03%、其他气体 0.03%。
2.氧气的性质比较活泼用途：提供呼吸（如：潜水、医疗、登山等）；支持燃烧（炼钢、气焊、气割、宇
航）
3.氮气的性质不活泼。
用途：保护气、冷冻剂、灯泡充氮、食品防腐、制硝酸和氮肥等。
4.稀有气体(氦、氖、氩、氪、氙等)：
①性质极不活泼，曾被称为“惰性气体”；
②用途：保护气、不同色彩的电光源、激光超导技术、医疗冷冻麻醉等。
三、空气中氧气含量的测定实验
1.实验现象：红磷燃烧，冒出大量白烟，烧杯中的
2.水倒流进集气瓶，液面上升约 1/5。
3.实验结论：①空气中氧气约占 1/5，氮气约占 4/5；
②氮气不能燃烧，也不支持燃烧，且不溶于水。
4.实验注意点：①装置必须密封好，不能漏气；
②红磷必须过量，完全消耗掉集气瓶内的氧气；
③不能用木炭、硫粉等代替红磷。
四、氧气的性质
【物理性质】密度略大于空气的密度。不易溶于水。气态的氧是无色无味的，液态氧和固态
氧是淡蓝色的。
【化学性质】氧气化学性质比较活泼。氧气具有助燃性和氧化性。
五、氧气的检验方法：把一根带火星的木条伸入集气瓶中，如果带火星的木条复燃，证明是
氧气。
六、氧气与常见物质发生的反应
物质 反应现象 化学方程式（表达式）磷 产生大量白烟、放热 4P+5O2 2P2O5
木炭
① 木炭在空气中燃烧时持续红热，无烟无焰；
木炭在氧气中剧烈燃烧，并发出白光
② 放热、生成能使澄清石灰水变浑浊的气体
C+O2 CO2
硫
① 在空气中燃烧发出淡蓝色火焰，在氧气中燃烧
发出蓝紫色火焰
② 放热、生成有刺激性气味的气体
S+ O2 SO2
氢气
① 纯净的氢气在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰
② 放热、生成能使无水硫酸铜变蓝的液体
2H2+O2 2H2O
铁
铁在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放热，生成
黑色固体
3Fe+2O2 Fe3O4
铝在氧气中燃烧，发出耀眼的白光，放热，生
成白色固体
4Al+3O2 2Al2O3
铝
铝在空气中与氧气反应，表面形成致密的氧化
膜
4Al+3O2=2Al2O3
镁
镁在空气中燃烧，发出耀眼的白光、放热、生
成白色粉末
2Mg+O2 2MgO
铜 红色的固体逐渐变成黑色 2Cu+O2 2CuO
汞 银白色液体逐渐变成红色 2Hg+O2 2HgO
一氧化
碳
产生蓝色火焰，放热，生成能使澄清石灰水变
浑浊的气体
2CO+O2 2CO2
甲烷
产生明亮的蓝色火焰，放热，产生能使无水硫
酸铜变蓝的液体，生成能使澄清石灰水变浑浊
的气体
CH4+2O2 CO2+2H2O
蜡烛
火焰发出白光，放热，产生能使无水硫酸铜变
蓝的液体，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体
石蜡＋氧气 水＋二氧化
碳
七、探究实验
1.木炭燃烧实验【实验操作】用坩埚钳夹取一小块木炭，在酒精灯上加热到发红，插入到盛有集气瓶的
氧气中（由瓶口向下缓慢插入），观察木炭在氧气里燃烧的现象。燃烧停止后，取出坩
埚钳，向集气瓶中加入少量澄清的石灰水，振荡，观察现象。
【实验现象】木炭在空气中燃烧时持续红热，无烟无焰；在氧气中燃烧更旺，发出白光。
向集气瓶中加入少量澄清的石灰水后，澄清的石灰水变浑浊。
【化学方程式】C+O2 CO2
【注意事项】木炭应该由上向下缓慢伸进盛有氧气的集气瓶中，原因：为了保证有充足
的氧气支持木炭燃烧，防止木炭燃烧生成的二氧化碳使木炭熄灭，确保实验成功。
2.硫燃烧实验
【实验操作】在燃烧匙里放少量硫，在酒精灯上点燃，然后把盛有燃着硫的燃烧匙由上向下
缓慢伸进盛有氧气的集气瓶中，分别观察硫在空气中和在氧气中燃烧的现象。
【实验现象】硫在空气中燃烧发出淡蓝色火焰，在氧气中燃烧发出蓝紫色火焰。生成一种有刺
激性气味的气体。
【化学方程式】S+ O2 SO2
【注意事项】在集气瓶中加入少量的氢氧化钠溶液，可以吸收有毒的二氧化硫，防止造成空
气污染。
【思考】能用 S、C 代替 P 做测定空气中含氧量（体积）的实验吗？为什么？
3.细铁丝在氧气中燃烧的实验
【实验操作】把光亮的细铁丝盘成螺旋状，下端系一根火柴，点燃火柴，待火柴快燃尽时，
由上向下缓慢插入盛有氧气的集气瓶中（集气瓶底部要先放少量水或铺一薄层细沙）。
【实验现象】细铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成一种黑色固体。
【化学方程式】3Fe+2O2 Fe3O4
【注意事项】
① 用砂纸把细铁丝磨成光亮的银白色，是为了除去细铁丝表面的杂质。
② 将细铁丝盘成螺旋状，是为了增大细铁丝与氧气的接触面积。
③ 把细铁丝绕在火柴上，是为了引燃细铁丝，使细铁丝的温度达到着火点。
④ 待火柴快燃尽时才缓慢插入盛有氧气的集气瓶中，是为了防止火柴燃烧时消耗氧气，保证有充足的氧气与细铁丝反应。
⑤ 由上向下缓慢伸进盛有氧气的集气瓶中是为了防止细铁丝燃烧时放热使氧气从集气瓶口
逸出，保证有充足的氧气与细铁丝反应。
⑥ 集气瓶里要预先装少量水或在瓶底铺上一薄层细沙，是为了防止灼热的生成物溅落使集
气瓶瓶底炸裂。
【思考】铁丝在空气中与纯氧中点燃的现象差别。
八、氧气的制取
（1）双氧水制氧气：
a. 实验原理：
H2O2 H2O O2
b. 实验装置：
c.实验步骤：
①连接仪器，检查装置的气密性；
②在锥形瓶中加入少量二氧化锰粉末，旋紧胶塞，在分液漏斗中加入双氧水，如图掿好装
置；
③放双氧水缓慢放入锥形瓶中，等气泡连续均匀冒出时，开始收集；
④等集气瓶中液面下降至瓶口，瓶外有气泡产生时，实验结束。
d.注意事项：
a)气密性检查：用止水夹关闭，打开分液漏斗活塞，向漏斗中加入水，水面不持续下降，
就说明气密性良好。
b)分液漏斗可以用长颈漏斗代替，但其下端应该深入液面以下，防止生成的气体从长颈漏
斗中逸出；
c) 导管只需略微伸入试管塞
过氧化氢 水+氧气→ 二氧化锰 d). 装药品时，先装固体后装液体
e)该装置的优点：可以控制反应的开始与结束，可以随时添加液体。
（2）高锰酸钾制取氧气：
a. 实验原理：高锰酸钾 加热
——→ 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气（分解反应）
b. 实验装置：
c.实验步骤：
a)仪器组装：先下后上，从左到右的顺序。
b)气密性检查：将导管的一端浸入水槽中，用手紧握试管外壁，若水中的导管口有气泡冒
出，松开手后，导管口出现一段水柱。证明装置不漏气。
c)装入药品：按粉末状固体取用的方法（药匙或纸槽）。
d)加热药品：先使试管均匀受热，后在反应物部位用酒精灯外焰由前向后加热。
e)收集气体：若用排水集气法收集气体，当气泡均匀冒出时再收集；或向上集气法。
f)检验及验满：用带火星的木条伸入试管中，发现木条复燃，说明是氧气；用带火星的木
条靠近集气瓶口部，木条复燃，证明已满。
g)仪器的拆卸：按先右后左，先上后下的顺序。
口诀：组—查—装—定—点—收—离—熄
d.注意事项：
a)试管口要略微向下倾斜：防止生成的水回流，使试管底部破裂。
b)导气管伸入发生装置内要稍露出橡皮塞：有利于产生的气体排出。
c)试管口塞一团棉花：防止高锰酸钾粉末进入导气管，污染制取的气体和水槽中的水。
d)排气法收集气体时，导气管要伸入接近集气瓶底部：有利于集气瓶内空气排出，使收集
的气体更纯。
e)实验结束后，先将导气管移出水面，然后熄灭酒精灯：防止水槽中的水倒流，炸裂试管。
（3）氯酸钾制氧气：实验原理：氯酸钾 加热
——→氯化钾 + 氧气（分解反应）
实验步骤大致如（2），本实验中试管中不用塞棉花。
3.工业制氧法
（1）具体过程
（2）注意：该过程是物理变化
九、化合反应和分解反应
1.化合反应：由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应。
2.分解反应：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.化合反应的特点是“多变一”，分解反应的特点是“一变多”。
【思考】之前有接触过属于这两类的反应吗？举例说明。
我的收获：
学生共同总结本节课知识内容，教师点评。
空气 空气
除去二氧化碳
干燥
氮气
液态空气
降温
加压
升温-196℃
液态氧
升温-183℃
氧气
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