定义:
氧气,空气主要组分之一,比空气重,标准状况(0℃和大气压强101325帕)下密度为1.429克/升。无色、无臭、无味。在水中溶解度很小。压强为101kPa时,氧气在约-183摄氏度时变为淡蓝色液体,在约-218摄氏度时变成雪花状的淡蓝色固体。
氧气的性质:
1.氧气的物理性质:
(1)无色无味,标况下,氧气的密度为1.429g/L,密度比空气大,难溶于水,1L水中只能溶解约30ml的氧气。
(2)三态变化:氧气(无色气体)
液氮(淡蓝色液体)
固态氮(淡蓝色雪花状)
(3)工业产生的氧气,一般加压贮存在蓝色的钢瓶中。
2.氧气的化学性质:(1)化学性质较活泼,在一定条件下,可以和多种物质发生化学反应,同时放出热量;具有助燃性和氧化性,在化学反应中提供氧,是一种常用的氧化剂。
(2)助燃性,氧化性
①与金属的反应:
2Mg+O
22MgO
3Fe+2O
2Fe
3O
4②与非金属的反应:
C+O
2CO
2(O
2充分)
2C+O
22CO(O
2不充分)
③与化合物的反应:
2CO+O
22CO
2CH
4+2O
2CO
2+2H
2O
C
2H
5OH+3O
22CO
2+3H
2O
易错点:
(1)误认为氧气具有可燃性,可以做燃料
氧气可以帮助可燃物燃烧,具有助燃性,它本身不能燃烧,不能做可燃物。
(2)误认为氧气的化学性质非常活泼,能与所有物质发生反应
氧气是一种化学性质非常活泼的气体,在一定条件下能与许多物质发生化学反应,但不是与所有物质都能发生化学反应。
(3)误认为燃烧都需要氧气
燃烧有广义和狭义之分,通常所说的燃烧是指可燃物与氧气发生的一种发光,放热的剧烈的氧化反应。燃烧的条件之一是需要氧气。但有一些燃烧不需要氧气,如镁在二氧化碳中也能燃烧。
(4)误认为物质与氧气的反应叫氧化反应
氧化反应是物质与氧发生的反应,其中包括物质与氧气中的氧元素发生的反应,也包括物质与其他含氧物质中的氧元素发生的反应。如氢气与氧气反应生成水是氧化反应,氢气与氧化铜反应生成铜和水也是氧化反应。
(5)误认为氧气与液氧性质不行
物质的性质包括物理性质和化学性质,氧气与液氧物理性质不同,但化学性质是相同的,因为它们二者的分子构成相同,都是由氧分子构成的。
(6)误认为含氧的物质都能制取氧气。
制取氧气需要含氧的物质,但不是所有的含氧物质都能用来制取氧气。
单质:(1)
概念:由同种元素组成的纯净物。
(2)
单质的分类:依据组成单质元素的性质把一单质分为三类。
金属单质:由金属元素组成的单质,如铁、铜、银等
非金属单质:由非金属元素组成的单质,如碳、磷、氧气等
稀有气体单质:由稀有气体元素组成的单质,如氦、氖、氛等单质
化合物: (1)
概念:由不同种元素组成的纯净物。
(2)
化合物的分类:化合物分为有机化合物和无机化合物。
单质和化合物的区别和联系:
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单质 |
化合物 |
区别 |
宏观组成 |
同种元素 |
不同种元素 |
微观构成 |
有同种原子构成 |
由不同种原子构成 |
化学性质 |
不能发生分解反应 |
一定条件下发生分解反应 |
联系 |
相互转变 |
它们均属于纯净物。单质发生化合反应可以生成化合物,化合物发生分解反应可以生成单质 |
质子数 |
同一种元素的原子,不论在一单质里还是在化合物里,原子核内质子数保持不变 |
化合物与氧化物的区别和联系:
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化合物 |
氧化物 |
区别 |
①由不同种元素组成的纯净物叫化合物 ②由两种或两种以上元素组成 ③不一定含有氧元素 ④属于纯净物中的一类 |
①由两种元素组成的化合物中,如果有一种元素是氧元素,这种化合物叫氧化物 ②一定由两种元素组成 ③一定含有氧元素 ④属于化合物中的一类 |
联系 |
氧化物和化合物是个体与总体的关系,氧化物属于化合物中的一类 |
同种元素组成的物质一定是单质吗? 由同种元素组成的纯净物叫做单质。理解单质的概念必须抓住两点:①由同种元素组成;②必须是纯净物,如氧气是一单质。由同种元素组成的物质不一定是单质,也可能是混合物,但绝不可能是化合物,如氧气 (O
2)、臭氧(O
3)两种物质混在一起是一种混合物,但是只有一种氧元素;同样的例子还有红磷和白磷,金刚石和石墨等。
对单质和化合物概念的理解:(1)
单质的概念:①理解一单质的概念不仅要关注它是由一种元素组成,还应注意它首先是一种纯净物。如:氧气、氮气、碳、硫、铁、铜、各种稀有气体等都属于单质。
②由同种元素组成的物质不一定是单质,还可能是混合物:如:氧气与臭氧的混合物、白磷与红磷的混合物、金刚石与石墨的混合物等都只含一种元素,但都属于混合物。
(2)
化合物的概念:理解化合物的概念同样不仅要关注它是由两种或两种以上的元素组成,还应注意它首先是一种纯净物。如二氧化碳,氯化钠、高锰酸钾等都属于化合物。
共价化合物与离子化合物的区别:
1. 共价化合物
(1)概念:像HCl、CO2这样以共用电子对结合在一起的化合物为共价化合物。
(2)共价化合物的类型:
①两种非金属原子结合成的化合物,如HCl、CO2等。
②非金属与酸根构成的化合物,如H2SO4、HNO3等。
2. 离子化合物与共价化合物的区别:
离子化合物是由阴、阳离子相互作用形成的化合物;共价化合物是原子间全部以共用电子对结合形成的化合物。离子化合物由离子构成,共价化合物大多数由分子构成。
氧化物:
1.定义:由两种元素组成,其中一种是氧元素的化合物(即由氧元素和另一种元素组成的化合物)。
2.分类:
(1)根据组成分类:
金属氧化物,如Na2O,CuO等
非金属氧化物,如CO2,NO等
(2)根据性质分类:
①酸性氧化物
能和碱反应生成盐和水的氧化物如CO2,SO3等
②碱性氧化物
能和酸反应生成盐和水的氧化物如CaO、Fe2O3等
③两性氧化物(初中不作要求)
④不成盐氧化物
不能直接反应生成盐的氧化物如CO,NO等
金属氧化物性质小结:
1.与水反应生成碱(可溶性金属氧化物)
Na2O+H2O==2NaOH
CaO+H2O==Ca(OH)2
2.与强酸反应
CaO+2HCI==CaCl2+H2O
Fe2O3+6HCl==2FeCl3+3H2O
Fe2O3+3H2SO4==Fe2(SO)3+3H2O
CuO+2HCl==CuCl2+H2O
CuO+H2SO4==CuSO4+H2O
3.与H2、CO或C反应
CuO+H2==Cu+H2O
2CuO+C==2Cu+CO2↑
CuO+CO==Cu+CO2
Fe2O3+3H2==2Fe+3H2O
2Fe2O3+3C==4Fe+3CO2↑
Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2
Fe3O4+4H2==3Fe+4H2O
Fe3O4+2C==3Fe+2CO2↑
Fe3O4+4CO==3Fe+4CO2
非金属氧化物性质小结:
1.部分非金属氧化物与水反应生成相应的酸
CO2+H2O==H2CO3
SO2+H2O==H2SO3
2.与碱反应生成盐和水
Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2O
2NaOH+CO2==Na2CO3+H2O
Ca(OH)2+SO2==CaSO3↓+H2O
2NaOH+SO2==Na2SO3+H2O
易错点:
①酸性氧化物多数是非金属氧化物,但也可能是金属氧化物(如Mn2O7);碱性氧化物肯定是金属氧化物。
②非金属氧化物一般都是酸性氧化物,但H2O、CO、NO等不是酸性氧化物。
过氧化物:
常见的过氧化物有过氧化氢(H2O2)、过氧化钠 (Na2O2)。
过氧化氢俗称双氧水,在催化剂的催化作用下能分解生成水和氧气,常用于实验室制取氧气。过氧化氢具有极强的氧化性,可用作杀菌剂,漂白剂。
过氧化钠能与二氧化碳反应:2Na2O2+2CO2== 2Na2CO3+O2,根据该性质,可将过氧化钠用在坑道、潜艇或宁宙飞船等缺氧的场所,将人们呼出的CO2转换成O2,供给呼吸。
概述: 二氧化碳是空气中常见的化合物,其分子式为CO?,由两个氧原子与一个碳原子通过共价键连接而成,常温下是一种无色无味气体,密度比空气略大,能溶于水,与水反应生成碳酸。固态二氧化碳俗称干冰。二氧化碳被认为是造成温室效应的主要来源。
物理性质:常温下,二氧化碳是一种无色无味的气体,密度比空气大,能溶于水。
固态的二氧化碳叫做干冰。
化学性质: (1)一般情况下,二氧化碳不能燃烧,也不支持燃烧,不供给呼吸,因此当我们进入
干枯的深井,深洞或久未开启的菜窖时,应先做一个灯火实验,以防止二氧化碳浓度
过高而造成危险
(2)二氧化碳和水反应生成碳酸,使紫色石蕊试液变红:CO
2 + H
2O===H
2CO
3,
碳酸不稳定,很容易分解成水和二氧化碳,所以红色石蕊试液又变回紫色:
H
2CO
3===H
2O + CO
2↑
(3)二氧化碳和石灰水反应:Ca(OH)
2 + CO
2====CaCO
3↓+ H
2O
(4)二氧化碳可促进植物的光合作用:6CO
2+6H
2O
C
6H
12O
6+6O
2 一氧化碳和二氧化碳性质的比较:
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一氧化碳 |
二氧化碳 |
物理性质 |
状态 |
无色,无味气体 |
无色,无味气体 |
密度 |
1.250g/l(略小于空气) |
1.977g/l(大于空气) |
溶解性 |
1体积水中约溶解0.02体积 |
1体积中约溶解1体积 |
化学性质 |
可燃性 |
有可燃性 2CO+O22CO2 |
一般情况下,既不能燃烧,也不能支持燃烧 |
还原性 |
有还原性: CuO+COCu+CO2 |
没有还原性 |
跟水反应 |
不能 |
能:CO2+H2O==H2CO3 |
跟澄清石灰水反应 |
不能 |
CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O |
毒性 |
有毒 |
无毒 |
主要用途 |
作气体燃料,用于高炉炼铁 |
灭火,人工降雨,干冰制冷剂等,作化工原料和温室肥料 |
相互转化 |
C+O2CO2 C+CO22CO |
干冰:一定条件下,二氧化碳气体会变成固体,固体二氧化碳叫“干冰”。干冰升华时,吸收大量的热,因此可作制冷剂。如果用飞机向云层中撤干冰,由于干冰升华吸热,空气中的水蒸气迅速冷凝变成水滴,就可以形成降雨。
二氧化碳不一定能灭火:二氧化碳一般不支持燃烧,但在一定条件下,某些物质也可以在二氧化碳中燃烧,如将点燃的镁条伸入盛有二氧化碳的集气瓶中,镁条能继续燃烧,反应的化学方程式为:2Mg+CO
22MgO+C,所以活泼金属着火不能用二氧化碳来灭火
二氧化碳与一氧化碳的鉴别方法: (1)澄清石灰水:将气体分别通入澄清石灰水中,能使澄清石灰水变浑浊的是二氧化碳,无明显现象的是一氧化碳。
(2)燃着的木条:将气体分别在空气中点燃,能燃烧的是一氧化碳,不能燃烧的是二氧化碳。
(3)紫色石蕊试液:将气体分别通入紫色石蕊试液中,能使石蕊试液变红的是二氧化碳,无明显现象的是一氧化碳。
(4)还原金属氧化物:将气体分别通过灼热的氧化铜,出现黑色粉末变红这一现象的是一氧化碳,没有明显现象的是二氧化碳。
二氧化碳与一氧化碳的除杂方法: 1.CO(CO
2)(括号内的物质为杂质):通常将气体通人过量的碱溶液(一般用氢氧化钠溶液而不用澄清石灰水)中,二氧化碳与碱溶液反应,从而达到除杂的目的。
2.CO
2(CO)(括号内的物质为杂质):通常将气体通过灼热的氧化铜,一氧化碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳,从而达到除杂的目的。不能用点燃的方法,因为CO
2不支持燃烧,也不能燃烧。
二氧化碳与石灰石的应用:
二氧化碳与石灰水反应出现白色沉淀,反应的方程式为:CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O。
该反应及现象有以下儿方面的应用:
(1)检验二氧化碳气体;
(2)鉴别NaOH溶液和澄清石灰水:将CO2气体通入待测溶液中,生成白色沉淀的溶液为澄清石灰水,无明显现象的为NaOH溶液;
(3)除去某些气体中的杂质:如除去CO中的CO2 气体,可将混合气体通过澄清石灰水;
(4)解释澄清石灰水为什么要密封保存:敞口放置的澄清石灰水会吸收空气中的CO2而使澄清石灰水表面生成一层白膜或变浑浊,其成分是CaCO3;
(5)用石灰砂浆砌砖抹墙不久后变白变硬:石灰砂浆的主要成分是Ca(OH)2,吸收空气中的CO2发生反应Ca(OH)2声称白色固体CaCO3固体。
(6)保存鸡蛋:将鸡蛋浸泡在澄清石灰水中,取出来后CO2与石灰水反应封闭鸡蛋壳上的小孔,可以延长鸡蛋的保存时间。
二氧化碳肥料:
二氧化碳是光合作用的原料之一,因而现在在温室大棚内种植蔬菜水果时,经常人为提高温室内CO2 浓度,以增加农作物产员,增大CO2浓度的方法通常有以下几种:
(1)在温室内放置干冰,干冰升华增大CO2浓度。
(2)在温室内放置通过化学反应产生CO2气体的物质,如在塑料大棚顶部的容器内放置石灰石和稀盐酸。
灯火实验:
(1)二氧化碳本身无毒,但它不供给呼吸,当空气中二氧化碳含量超过常量时,也会对人体健康产生不良影响。
空气中二氧化碳的体积分数/% |
对人体健康的影响 |
1 |
感到气闷,头昏,心悸 |
4—5 |
气喘,头痛,眩晕 |
10 |
神志不清,呼吸停止,死亡 |
由于二氧化碳的密度大于空气,因而在低洼的地方浓度会增大。在进人久未开启的菜窖或干涸的深井前,应先点燃一支蜡烛用绳放到下面,观察蜡烛能否正常燃烧,若不能正常燃烧,应开启菜窖或深井一段时间后再检验,直到蜡烛能正常燃烧时,才能下去。
概述: 一氧化碳(CO)纯品为无色、无臭、无刺激性的气体。分子量28.01,密度1.250g/l,冰点为-207℃,沸点-190℃。在水中的溶解度甚低。空气混合爆炸极限为12.5%~74%。一氧化碳进入人体之后会和血液中的血红蛋白结合,进而使血红蛋白不能与氧气结合,从而引起机体组织出现缺氧,导致人体窒息死亡。因此一氧化碳具有毒性。一氧化碳是无色、无臭、无味的气体,故易于忽略而致中毒。常见于家庭居室通风差的情况下,煤炉产生的煤气或液化气管道漏气或工业生产煤气以及矿井中的一氧化碳吸入而致中毒。
物理性质:通常状况下,是一种没有颜色,气味的气体,比空气略轻难溶于水。
化学性质: (1)可燃性:2CO + O
22CO
2 (2)还原性:
一氧化碳还原氧化铜:CO+ CuO
Cu + CO
2 一氧化碳还原氧化铁:3CO+ Fe
2O
32Fe + 3CO
2 一氧化碳还原四氧化三铁:4CO+ Fe
3O
43Fe + 4CO
2 (3)毒性:
CO极易和血液中的血红蛋白结合,从而使血红蛋白不能很好地与氧气结合,造成生物体内缺氧,严重时危及生命。CO有剧毒,人在CO的体积分数达到 0.02%的空气中持续停留2—3h即出现中毒症状,因此我们使用煤、燃气热水器时要装烟囱,注意室内通风。
用途: 用作燃料,冶炼金属。
一氧化碳和氢气的比较
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颜色状态 |
无色,无味气体 |
无色,无味气体 |
密度 |
1.250g/l(略小于空气) |
0.089g/l(最轻的气体) |
可燃性 |
有可燃性 2CO+O22CO2 |
有可燃性 2H2+O22H2O |
还原性 |
有还原性 CO+CuOCu+CO2 |
有还原性 H2+CuOCu+H2O |
毒性 |
剧毒 |
无毒 |
鉴别方法 |
根据燃烧产物的不同鉴别 |
H2、CO、C的比较
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H2 |
C |
CO |
可燃性 |
化学方程式 |
2H2+O22H2O |
C+O2CO2; 2C+O22CO |
2CO+O22CO2 |
反应现象 |
淡蓝色火焰,放热,生成 无色液体 |
发光,放热 |
蓝色火焰,放热, 生成的无色气体 能使澄清石灰水 变浑浊 |
还原性 |
方程式 |
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反应现象 |
黑色固体变红,生成无色液体,管口有水珠 |
黑色固体变红,生成的无色气体能使澄清石灰水变洪浑浊 |
黑色固体变红,生成的无色气体能使澄清石灰水变浑浊 |
装置图 |
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装置要点 |
试管口略向下倾斜,导管贴试管上臂至药品上方,试管口没有橡皮塞 |
试管口略向下倾斜,导管刚过橡皮塞 |
多余的CO要进行尾气处理(如点燃) |
主要步骤 |
通H2→加热→停止加热→停止通H2 |
反应结束后,先将导管从液体中取出,再停止加热 |
通CO→加热→停止加热→停止通CO |
优点 |
反应条件低,生成物是水,不污染环境 |
原料便宜,操作简便 |
反应条件低 |
缺点 |
不安全,操作复杂 |
反应条件高,生成物不易提纯 |
不安全,操作复杂,有毒 |
用途 |
作工业原料,作高能燃料,冶炼金属 |
作燃料,冶炼金属, |
作燃料,冶炼金属, |
注意:
(1)三种物质燃烧的现象有所不同,但不能根据火焰去鉴别CO和H
2 (2)在还原CuO的实验中,必须对多余的CO进行处理
一氧化碳的毒性:
一氧化碳进入人体之后会和血液中的血红蛋白结合,进而使血红蛋白不能与氧气结合,从而引起机体组织出现缺氧,导致人体窒息死亡。因此一氧化碳具有毒性。一氧化碳是无色、无臭、无味的气体,故易于忽略而致中毒。常见于家庭居室通风差的情况下,煤炉产生的煤气或液化气管道漏气或工业生产煤气以及矿井中的一氧化碳吸入而致中毒。
一氧化碳的解毒:
轻微中毒者,应吸入大量新鲜空气或进行人工呼吸。医疗上常用静脉注射亚甲基蓝进行解毒。