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。
工业制氧:
实验室中常用过氧化氢或高锰酸钾分解制取氧气的方法,具有反应快、操作简便、便于收集等特点,但成本高,无法大量生产,只能用于实验室中。工业生产则需考虑原料是否易得、价格是否便宜、成本是否低廉、能否大量生产以及对环境的影响等。 空气中约含21%的氧气,这是制取氧气的廉价、易得的原料。工业制氧
工业制氧的方法:
1、空气冷冻分离法
空气中的主要成分是氧气和氮气。利用氧气和氮气的沸点不同,从空气中制备氧气称空气分离法。首先把空气预冷、净化(去除空气中的少量水分、二氧化碳、乙炔、碳氢化合物等气体和灰尘等杂质)、然后进行压缩、冷却,使之成为液态空气。然后,利用氧和氮的沸点的不同,在精馏塔中把液态空气多次蒸发和冷凝,将氧气和氮气分离开来,得到纯氧(可以达到99.6%的纯度)和纯氮(可以达到99.9%的纯度)。如果增加一些附加装置,还可以提取出氩、氖、氦、氪、氙等在空气中含量极少的稀有惰性气体。由空气分离装置产出的氧气,经过压缩机的压缩,最后将压缩氧气装入高压钢瓶贮存,或通过管道直接输送到工厂、车间使用。使用这种方法生产氧气,虽然需要大型的成套设备和严格的安全操作技术,但是产量高,每小时可以产出数干、万立方米的氧气,而且所耗用的原料仅仅是不用买、不用运、不用仓库储存的空气,所以从1903年研制出第一台深冷空分制氧机以来,这种制氧方法一直得到最广泛的应用。
2、分子筛制氧法(吸附法)
利用氮分子大于氧分子的特性,使用特制的分子筛把空气中的氧离分出来。首先,用压缩机迫使干燥的空气通过分子筛进入抽成真空的吸附器中,空气中的氮分子即被分子筛所吸附,氧气进入吸附器内,当吸附器内氧气达到一定量(压力达到一定程度)时,即可打开出氧阀门放出氧气。经过一段时间,分子筛吸附的氮逐渐增多,吸附能力减弱,产出的氧气纯度下降,需要用真空泵抽出吸附在分子筛上面的氮,然后重复上述过程。这种制取氧的方法亦称吸附法.利用吸附法制氧的小型制氧机已经开发出来,便于家庭使用。
概念:指的是由两种或两种以上的物质生成一种新物质的反应。其中部分反应为氧化还原反应,部分为非氧化还原反应。 此外,化合反应一般释放出能量。
注意:不是所有的化合反应都是放热反应。
特征:多变一
表达式:a+b=ab
初中常见化合反应:1.金属+氧气→金属氧化物 很多金属都能跟氧气直接化合。例如常见的金属铝接触空气,它的表面便能立即生成一层致密的氧化膜,可阻止内层铝继续被氧化。4Al+3O
2=2Al
2O
3 2
.非金属+氧气→非金属氧化物 经点燃,许多非金属都能在氧气里燃烧,如:C+O
2CO
2 3.
金属+非金属→无氧酸盐 许多金属能与非金属氯、硫等直接化合成无氧酸盐。如 2Na+Cl2
2NaCl
4.
氢气+非金属→气态氢化物 因氢气性质比较稳定,反应一般需在点燃或加热条件下进行。如 2H
2+O
22H
2O
5.
碱性氧化物+水→碱. 多数碱性氧化物不能跟水直接化合。判断某种碱性氧化物能否跟水直接化合,一般的方法是看对应碱的溶解性,对应的碱是可溶的或微溶的,则该碱性氧化物能与水直接化合。如: Na
2O+H
2O=2NaOH. 对应的碱是难溶的,则该碱性氧化物不能跟水直接化合。如CuO、Fe
2O
3都不能跟水直接化合。
6.
酸性氧化物+水→含氧酸. 除SiO
2外,大多数酸性氧化物能与水直接化合成含氧酸。如: CO
2+H
2O=H
2CO
3 7.
碱性氧化物+酸性氧化物→含氧酸盐 Na
2O+CO
2=Na
2CO
3。大多数碱性氧化物和酸性氧化物可以进行这一反应。其碱性氧化物对应的碱碱性越强,酸性氧化物对应的酸酸性越强,反应越易进行。
8.
氨+氯化氢→氯化铵 氨气易与氯化氢化合成氯化铵。如: NH
3+HCl=NH
4Cl
9.
硫和氧气在点燃的情况下形成二氧化硫 S+O
2SO
2
10.
特殊化合反应 公式 A+B+…+N→X(有些化合反应属于燃烧反应)
例如:铁+氧气
四氧化三铁 3Fe+2O
2Fe
3O
4
物理变化: 1.
定义:没有生成其他物质的变化
2.
实例:灯泡发光,冰融化成水;水蒸发变成水蒸气;碘,干冰的升华,汽油挥发,蜡烛熔化等都是物理变化。
化学变化:1.
定义:物质发生变化时生成其他物质的变化。
2.
实例:木条燃烧,铁生锈,食物腐烂
3.
现象:化学变化在生成新物质的同时,时常伴随着一些反应现象,表现为颜色改变,放出气体,生成沉淀等,化学变化不但生成其他物质,而且哈伴随着能量的变化,这种能量变化常表现为吸热,放热,发光等。
物理变化:
1. 特征:没有新物质生成。
2. 微观实质:分子本身没有变(对于由分子构成的物质),主要指形状改变或三态变化。
化学变化:
1. 特征:有新物质生成
2. 微观实质:物质发生化学变化时,反应物的分子在化学反应中分成了原子,原子重新组成构成新分子。
物理变化概念的理解:(1)扩散,聚集,膨胀,压缩,挥发,摩擦生热,升温,活性炭吸附氯气等都是物理变化
(2)石墨在一定条件下变成金刚石不是物理变化而是化学变化,因为变成了另一种物质
(3)物理变化前后,物质的种类不变,组成不变,化学性质不变
(4)物理变化的实质是分子的聚集状态发生了改变,导致物质的外形或状态随之改变。
成语、俗语、古诗词蕴含的化学知识(1)成语、俗语中的变化
①物理变化:只要功夫深,铁柞磨成针;
冰冻三尺非一日之寒;
木已成舟;滴水成冰;花香四溢等。
②化学变化:百炼成钢、点石成金、蜡炬成灰等。
(2)古诗词中的变化于谦的《石灰吟》:
千锤万凿出深山—物理变化
烈火焚烧若等闲—化学变化
粉身碎骨浑不怕—化学变化
要留清白在人间—化学变化
物质的三态变化
(1)物态变化是指同一种物质可在固态,气态,液态三种状态发生转化的过程,如下图,物态变化过程没有新物质生成,属于物理变化。
(2)物态变化过程中的名称和热量变化
变化过程 |
名称 |
热量变化 |
固态→气态 |
升华 |
吸热 |
气态→固态 |
凝华 |
放热 |
固态→液态 |
熔化 |
吸热 |
液态→固态 |
凝固 |
放热 |
液态→气态 |
汽化 |
吸热 |
气态→液态 |
液化 |
放热 |