氮气和氧气反应

空气氧气的性质与用途

氧气的实验室制法

一、空气

知识要点：

1．了解空气的成分

2．初步了解空气的污染和防治

知识详解

一、空气的组成

我们所熟知的空气并不是一种单一物质，通过科学实验测定空气中的成分及其含量（以体积

分数计算）为：氮气78%，氧气21%，稀有气体0.94%，二氧化碳0.03%，其它气体和杂质0.03%。

所以说空气的主要成分是氮气和氧气，其中氮气约占空气体积的4/5，氧气约占空气体积的1/5，

氮气、氧气都是无色，无味的气体。

稀有气体是氦气、氖气、氩气、氪气、氙气等气体的总称，这些气体都无色、无味，过去曾

把它们叫惰性气体，认为它们不易与其它物质发生反应。但随着科技发展，发现稀有气体在一定

条件下也能与其它物质反应。

二、空气污染及防治

空气的成分是比较固定的，但随着工业发展，排放到空气中的有害气体和粉尘，改变了空气

的成分，造成空气污染，对人体、农作物、自然资源都有不利的影响，现在主要的气体污染物是：

二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮，北京市为了防治空气污染采取了一些措施，如控制高硫煤的使

用，使用清洁燃料，汽车安装转化器对尾气进行处理等，空气质量有所改善。

三、空气中氧气体积分数的测定实验

1.实验原理：利用红磷在密闭容器中燃烧，消耗氧气，生成白色五氧化二磷固体，而不生成

气体，压强减小，通过进入水的体积来确定空气中氧气的体积分数。

2.注意事项：（1）药品不能选用木炭、硫磺、铁丝等，因木炭、硫粉燃烧后有气体生成，

容器内压强变化不大，水槽中水不能进入；铁丝在空气中不能燃烧。（2）红磷要足量，避免容

器内有氧气剩余。（3）装置气密性要良好，以免因装置不严密进入空气而影响测量结果。

二、氧气的性质和用途

知识要点

1．了解氧气的物理性质

2．通过实验掌握氧气的化学性质，并能运用知识解决具体问题。

3．了解氧气的用途

知识详解：

一、氧气的物理性质

通常状况下，氧气是一种没有颜色、没有气味的气体。在标准状况下，氧气的密度是1.429

克/升，比空气略大。它不易溶于水。在101kPa时，氧气在约-183℃时变为淡蓝色液体，在约-218℃

时变成雪花状的淡蓝色固体。

注：标准状况是指0℃和101.325kPa时的情况

二、氧气的化学性质

氧气是一种化学性质比较活泼的气体，能与很多物质反应，在氧化反应中提供氧，具有氧化

性，是一种常见的氧化剂。

1．氧气与一些物质的反应我们可以用化学式来表示物质。

氧气+碳二氧化碳如：氧气化学式为O

2

，下面几种物质的化学式标注

在括号内，

（O

2

）（C）（CO

2

）有关化学式的涵义我们将在第二章学习。

氧气+硫二氧化硫

（S）（SO

2

）

氧气+磷五氧化二磷

（P）（P

2

O

5

）

氧气+铁四氧化三铁

（Fe）（Fe

3

O

4

）

氧气+石蜡水+二氧化碳

（H

2

O）

注意：

①在学习过程中同学们要认真做实验，仔细观察，及时记录实验现象，不论是演示实验还是

学生实验，都要明确实验步骤，观察变化前、变化中、变化后的现象，用准确的语言描述变化，

并思考该实验说明什么问题，能得到什么具体的结论。

②上述物质在空气中和氧气中燃烧的现象为：

木炭在氧气中燃烧比在空气中更旺，发白光（空气中发红光），放出热量，生成无色能使澄

清石灰水变浑浊的气体。

硫在氧气中比在空气中燃烧更旺，发出蓝紫色火焰（空气中发微弱的淡蓝色火焰），放出热

量，生成无色有刺激性气味的气体。

磷在氧气中燃烧更旺，放出热量，冒大量白烟，生成白色固体。

铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体。

蜡烛在氧气里燃烧更旺，发白光，放出热量，生成无色液体和能使澄清石灰水变浑浊的气体。

三、氧气的用途：

物质的用途是由物质的性质决定的。

氧气可维持生命供人呼吸

氧气可支持燃烧并放出大量热，作氧化剂

三、氧气的实验室制法

知识要点：

掌握实验室制取氧气的方法和原理，了解工业上从空气中提取氧气的基本原理。

知识详解：

一、氧气的实验室制法

（一）实验室制O

2

所选用的原料是氯酸钾(KClO

3

)和二氧化锰(MnO

2

)或高锰酸钾(KMnO

4

)。氯

酸钾是白色晶体，二氧化锰是一种黑色粉末状固体；而高锰酸钾是紫黑色晶体。

（二）反应原理：

氯酸钾氯化钾+氧气氯化钾为白色晶体

(KClO

3

)(KCl)(O

2

)二氧化锰为催化剂，是反应条件的一种

或：

高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气不需要催化剂

(KMnO

4

)(K

2

MnO

4

)(MnO

2

)(O

2

)

（三）实验装置

由于反应是固体物质加热制气体，所以选用的装置如图（1）

实验中应注意：

（1）试管口应略向下倾斜——为了防止药品潮湿时，其中的水分蒸发后冷凝，发生倒流，

使试管底部炸裂。

（2）铁架台上的铁夹应固定在距试管口1/3处。

（3）用酒精灯加热试管时，应先使试管均匀受热，再固定在有药品处用外焰加热。

（4）橡胶塞上的玻璃导管只伸入试管内一点即可，不要伸入太多。

（四）O

2

的收集方法：

（1）排水取气法，简称排水法，如图（2）

注意：收集O

2

的时应在导管口有大量连续气泡产生时，再开始收集，因为开始时气泡为原

试管中的空气。

依据：O

2

的物理性质之一：不易溶于水。

推广：凡是不易溶或难溶于水以及不与水发生化学反应的气体，收集时都可采用排水法。

（2）向上排空气取气法，简称向上排空气法。如图（3）

注意：通O

2

的导管要伸入集气瓶底部。

依据：O

2

的物理性质之一：密度比空气大。

推广：密度大于空气的气体，收集时均可考虑使用向上排空气法。

验满：用带火星的木条靠近集气瓶口，若木条复燃，证明O

2

已满。

二、氧气的工业制法

工业、医疗对氧气的需求量都很大，不可能用实验室的方法来制取大量氧气。工业上是以空

气为原料，在低温条件下加压，使空气转化为液态，然后蒸发。由于液态氮的沸点-196℃比液态

氧的沸点-183℃低，因此氮气首先从液态空气中蒸发出来，剩下的主要是液态氧。为了便于贮存、

运输、使用，通常把氧气加压保存在蓝色钢瓶中。