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第二章

身边的化学物质

一、性质活泼的氧气

1. 氧气在自然界的循环 产生：植物的光合作用

消耗：动植物的呼吸作用，燃料的燃烧，缓慢氧化作用

2. 氧气的性质

（1） 物理性质

通常情况下，氧气是一种无色无味的气体。当温度下降，氧气可以转变为淡蓝

色的液氧，甚至淡蓝色的固态氧。

在通常情况下，氧气不易溶于水，所以氧气能够用排水法收集；

在标准状态下，氧气的密度略大于空气，所以氧气可以用向上排空气法收集；

注意：选择排水法和排空气法的原则

排水法的条件：1）不易溶于水 2）不能与水发生化学反应；

排空气法的条件：1）气体的密度与空气的密度有一定的差值，气体密度大于空

气的密度选择向上排空气法，若气体的密度小于空气的密度，则选用向下排空

气法 2）不与空气中的成分发生化学反应 3）无毒

若气体既能用排水法，又能用排空气法收集时，我们从制得气体的纯度考虑，

一般选用排水法收集。

（2） 化学性质

氧气的化学性质比较活泼，能与许多物质发生氧化反应。主要体现了氧气的氧

化性和助燃性

A. 氧气与木炭燃烧

现象：在空气中被点燃，发出红光，放出热量，生成一种能使澄清石灰水便混

浊的气体；在氧气中，剧烈燃烧，发出白光，放出大量的热，生成一种能使澄

清石灰水便混浊的气体。

文字表达式：碳（C ）＋氧气（O 2） ?点?燃?→ 二氧化碳（CO 2）

注意：我们在做木炭在氧气集气瓶中燃烧实验时，要注意将燃烧匙由上往下慢

慢移动，为了使木炭能与氧气充分接触，使反应完全。

B. 氧气与铁丝反应

现象：在空气中，铁丝不能被点燃；在氧气中，铁丝剧烈燃烧，火星四射，铁

丝熔成小球，生成一种黑色固体。

文字表达式：铁（Fe ）＋氧气（O 2）

?点?燃?→ 四氧化三铁（Fe 3O 4） 注意：

在反应之前，必须在集气瓶底部留有少量的水或者细沙，目的是防止高温熔融

物溅落炸裂瓶底

燃烧之前，将铁丝绕成螺旋状，目的是为了使空气与铁丝充分接触，容易聚热

将铁丝绕在火柴上的目的是引燃铁丝，使铁丝较快提高温度

当火柴的火焰接近铁丝时，将铁丝慢慢伸入集气瓶，否则木柴燃烧会消耗大量

氧气使实验失败

C. 氧气与蜡烛反应

现象：在空气中，蜡烛被点燃产生黄白色火焰，有少量的黑烟产生；在氧气中

燃烧，蜡烛剧烈燃烧，并且产生白色火焰，在集气瓶壁上出现水珠，没有烟，

生成一种能使澄清石灰水变浑浊的气体。

文字表达式：石蜡＋氧气 ?点?燃?→ 二氧化碳＋水

结论：可燃物燃烧的现象与氧气的浓度有关，氧气的浓度越大，现象越剧烈。

D. 缓慢氧化

物质能与氧气发生缓慢的氧化反应，如动植物的呼吸、金属的腐蚀、食物的腐

败、肥料的腐熟等。

物质与氧气发生的反应都是氧化反应。

知识联系：

A. 氧气与镁带的燃烧

现象：剧烈燃烧，放出耀眼的白光，发出白烟，生成一种白色固体

文字表达式：镁（Mg ）＋氧气（O 2） ?点?燃?→ 氧化镁（MgO ）

生活应用：照明弹、烟火

注意：

先用砂纸将表面的氧化膜去除后在点燃；

应该用坩埚钳夹住镁带

2 2 2

实验时，在镁带下方要放有石棉网，防止高温生成物烫坏实验桌

B. 氧气与氢气的燃烧

现象：氢气燃烧发出淡蓝色的火焰，用一干冷的小烧杯罩在火焰上方，在烧杯

壁出现水雾。

文字表达式：氢气（H ）＋氧气（O ） ?点?燃?→ 水（H O ） 3. 氧气的用途

支持燃烧：液态氧作为火箭的助燃剂（助燃性），炼钢需要氧气（提高反应炉中

的温度），氧炔焰用来气焊与气割

提供呼吸：潜水员和太空飞行员携带的氧气罐

4. 氧气的制法

（1） 工业制法（分离液态空气法）

a. 具体过程

除去二氧化碳 氮气

空气 空气

液态空气 升温-183℃

干燥 加压 液态氧 氧气

b. 原理：氧气和氮气的沸点不同，氧气的沸点高于氮气的沸点

c. 注意：该过程是物理变化

（2） 实验室制法

A. 高锰酸钾制取氧气

加热 a. 实验原理：高锰酸钾（KMnO 4）——→ （MnO 2）+ 氧 气 （O 2）

b ．反应物状态：高锰酸钾（紫黑色固体）

c ．反应条件：加热

d ．注意事项：

锰酸钾（K 2MnO 4）+

二氧化锰

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。

d．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，证明装置不漏气。松开手后，导管口出现一段水柱。

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。

B.双氧水（过氧化氢）制取氧气

二氧化锰

a.实验原理：过氧化氢（H2O2）————→ 水（H2O）+ 氧气（O2）

b．反应物状态：过氧化氢（无色液体），二氧化锰（黑色粉末状固体）

c．反应条件：不需加热

d．注意事项：

a).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，形成液封，防止生成的气体从长颈漏斗中逸出；并且使用分液漏斗时，要求固体为不溶性的块状固体

b).导气管只需略微伸入试管塞

c).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。

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。

f).催化剂：一变（改变反应速率），两不变（本身质量和化学性质不变）

C.总结：若固体（或固体+固体）加热生成气体，选用高锰酸钾制氧气装置；若固体+液体常温下制取气体，选用双氧水制取氧气装置。

二、奇妙的二氧化碳

1.在自然界中的循环

产生：动植物的呼吸，燃料的燃烧，微生物的分解作用等。

消耗：绿色植物的光合作用，江河湖海的溶解作用

2.二氧化碳的性质

（1）二氧化碳的物理性质

A.通常情况下，是无色无味气体。加压降温的条件下，可变成液态二氧化碳，甚至固态二氧化碳。

B.密度比空气大（标准状况下，1.97g/L），用向上排空气法收集二氧化碳；C．能溶于水（通常情况下，1 体积的水能溶解1 体积的二氧化碳），不能用排水法收集二氧化碳气体。，加压可以增大溶解量，制汽水。

（2）二氧化碳的化学性质

A.二氧化碳不能提供呼吸，不能燃烧也不能支持燃烧

因此在进入地窖或久置不用的防空洞之前，需要做灯火实验

实验：阶梯蜡烛熄灭实验

现象：当集气瓶中的二氧化碳气体慢慢倾倒于烧杯中时，其中的蜡烛由下而上逐渐熄灭。

原因：a. 二氧化碳气体既不能燃烧又不能支持燃烧

b. 二氧化碳密度比空气大，容易沉积在下面。

B.二氧化碳不但能溶于水，而且还能与水反应

实验：二氧化碳通入含有紫色石蕊试液的水中，原来的紫色变成红色，加热该液体后，试液中出现大量气泡，石蕊试剂重新变成紫色。

原因：二氧化碳与水发生了反应生成了一种酸性物质，而该酸性物质不稳定，受热容易分解。

文字表达式：二氧化碳（CO2）+水（H2O）—→碳酸（H2CO3）

加热

碳酸（H2CO3）——→ 二氧化碳（CO2）+水（H2O）

判断：二氧化碳能使紫色石蕊试剂变红（错）

分析：二氧化碳溶于水形成了碳酸，从而使紫色石蕊试剂变红，而非二氧化碳。

C.与澄清石灰水（即氢氧化钙）反应，产生白色沉淀。

文字表达式：二氧化碳（CO2）+ 氢氧化钙[Ca(OH)2] —→ 碳酸钙（CaCO3）

+ 水（H2O）

该反应用来检验二氧化碳气体。

注意知识的扩展，二氧化碳也能与氢氧化钠溶液发生反应生成碳酸钠和水

在露置的石灰水上，一段时间后会出现一层白膜，该白膜就是空气中的二氧化碳与氢氧化钙反应生成的碳酸钙固体。

石灰水涂墙也是利用该反应

思考：为什么用石灰水涂墙后，墙壁会出汗？

3.二氧化碳的用途

气态二氧化碳：一般用于气体肥料

液态二氧化碳：作为灭火剂

固态二氧化碳：即干冰，做致冷剂，冷藏食物，人工降雨，舞台制景等。

4.二氧化碳的制法

A.工业制法：煅烧石灰石

高温

文字表达式:碳酸钙（CaCO3）——→氧化钙（CaO）+二氧化碳（CO2）

B.实验室制法

a.药品选用：石灰石或大理石(不溶性固体)与稀盐酸（无色液体）

b.碳酸钙（CaCO3）+盐酸（HCl）→氯化钙（CaCl2）+水（H2O）+二氧化碳（CO2）

补充：

1）石灰石或大理石的主要成分为碳酸钙，能否用碳酸钙粉末或者碳酸钠粉末代替石灰石作为实验室制取二氧化碳？

答：不能，化学反应的速率与反应物的接触面积有关。反应物颗粒越小，接触

面积就越大，反应速率就越大，在实验室制取二氧化碳时就不易收集。

2）盐酸就是氯化氢气体的水溶液。在实验室制取二氧化碳是否能够用浓盐酸代

替稀盐酸？

答：不能。盐酸都具有一定的挥发性，如果利用浓盐酸制取二氧化碳，挥发性

太强，使制得的二氧化碳气体中含有较多量的氯化氢气体，影响实验结果。3）实验室制取二氧化碳能否用稀硫酸代替稀盐酸？

答：不能。如果用稀硫酸，会与石灰石发生反应生成一种微溶性的固体——硫

酸钙，包裹在固体表面，从而使液体与固体反应物隔绝，阻止反应的进一步进行。看到的现象时首先有少量气泡，马上停止。4）怎样来获得干燥的纯净的二氧化碳

通过水或者碳酸氢钠溶液除去可能含有的硫化氢气体，在通过浓硫酸除去水蒸

气

c.实验步骤：与氧气的实验室制法相似。

d.二氧化碳的检验及验满

a）检验：向集气瓶中注入少量澄清石灰水，观察是否产生白色沉淀b）验满：将燃着的木条放在集气瓶口，如果木条马上熄灭则说明已经收集满。e．收集气体：由于二氧化碳能溶于水并且密度比空气大，只能用向上排空气法收集。

5.二氧化碳对人体以及环境的影响

（1）二氧化碳的对人体的影响

A.当空气中二氧化碳的体积分数达到1%时，人就会感到气闷、头昏、心悸，

达到4%~5%时，人就会感到气闷、头痛、眩晕；达到6%时，人就会神志不清、呼吸停止，以至死亡。但是二氧化碳没有毒。

B.减少二氧化碳危害的方法：

a.保持室内经常通风；

b.进入可能会含较多二氧化碳的地方（如菜窖）要检查二氧化碳的含量。做灯火试验。

（2）二氧化碳对环境影响——温室效应（全球变暖问题）

A．由于二氧化碳的密度比空气大，二氧化碳分子的运动速度比（空气中）氮

气分子和氧气分子的运动速度慢，再加上二氧化碳分子吸收太阳光中的红外线的能力强，所以二氧化碳增多就像在地球表面盖上了厚厚的被子，是热量不容易散发出去，导致地球表面温度升高，即温室效应。

B．温室效应对人类的生存环境对产生不良的影响。如果地球的气温上升，将导致冰川融化，海平面上升，一些沿海城市会被淹没，有的地方会炎热得无法居住，气温上升，会使更多的水蒸气进入大气，一些富饶的土地变成沙漠。C．防止温室效应的措施

a.减少使用煤、石油、天然气等化学燃料；

b.更多的利用太阳能、风能、地热等清洁能源；

c.大力植树造林，严禁乱砍滥伐森林；

三、自然界中的水

1.自然界的水

（1）水在自然界的存在

A.地球表面的分布：在地球表面，江河湖海约占地球表面的3/4；

B.其他分布：地层下有地下水，大气里有大约0.03%的水蒸气，动植物体内有大量的水

注意：地球表面虽然有很丰富的水资源，但可利用的淡水资源却非常有限，不到总水量的1%。因此水资源短缺和水污染问题开始受到人们的重视

（2）水在工农业生产中的作用

A.工业上需要水：洗涤、溶解、加热、冷却，作为原料

B.农业上需要水：农作物需要水灌溉

C.动力工业上：水力发电

D.交通运输上：内河及其海洋航运

（3）水对生物体的重要作用，水（water）——生命之源

A.生理活动中起着重要作用：唾液、胃液、血液、组织液等。水在人体内起这调节体温、溶解食物、排泄废物等作用

B.植物光合作用需要水作为原料

诺贝尔奖两次获得者林德斯?波林医生在《如何活得好》一书中给读者提供了几点养生术，其中有一条就是“每天喝大量得水”

（4）水污染情况：

A.水污染的来源

工业生产中产生的“三废”（废气、废水、废渣）的任意排放；

农业生产中农药、化肥的任意施用；

城市生活污水的任意排放。

B.防止水污染的主要措施：

加强对水的管理和对水质的监测；

工业三废实行先处理后排放；

农业上合理使用化肥和农药；

节约用水，提高水的利用效率

2.水的组成及性质

（1）水的组成

实验：水的电解实验

现象：1．接通直流电源，看见两管子中都出现气泡，负极和正极中气体的体积比大约为2∶1

2.将一根带火星的小木条放在电源正极，木条复燃，说明生成了氧气

3.将一根燃着的木条放在电源负极处，气体被点燃，产生淡蓝色火焰，用一个干冷的烧杯放在火焰上方，烧杯内壁出现水珠，说明反应生成了氢气（Hydrogen）

点燃

氧气（O2）＋氢气（H2）——→水（H2O）

解释：水在通电的情况下，被分解生成了氢气和氧气

通电

文字表达式：水（H2O）——→ 氧气（O2）＋氢气（H2）

气体体积比： 1 ∶ 2

结论：水是由氢元素和氧元素组成的。化学中根据它的组成情况写成H2O

讨论：我们在做水通电电解的实验中，会发现氧气与氢气的体积比小于1：2，为什么？

说明：氧气的溶解性比氢气较强

注意：

氧化钠溶液，以增强水的导电性。而硫酸或氢氧化钠本身却并没有发生化学变化。

B.因为我们通常使用的是钠玻璃，焰色反应的影响，是反应产生的火焰呈黄色（2）水的物理性质

A.在通常情况下，水是一种无色无味的液体

B.在标准状况下，水的沸点（boiling point）为1000℃，水的凝固点（freezing point）为0℃

水蒸气（vapor）水（water）冰（ice）

C.能够溶解很多物质，是化学常用的溶剂

D.在1 大气压下，4℃时的水密度最大为1.0g/cm3，冰的密度小于水的密度（3）水的化学性质

A.通电分解：

通电

水（H2O）——→ 氧气（O2）＋氢气（H2）

B.能与某些非金属氧化物发生反应，生成对应的酸

水（H2O）+ 二氧化碳（CO2）→ 碳酸（H2CO3）

水（H2O）+ 二氧化硫（SO2）→ 亚硫酸（H2SO3）

水（H2O）+ 五氧化二磷（P2O5）→ 磷酸（H3PO4）热水情况下

C.能与某些金属氧化物发生反应，生成对应的碱

水（H2O）+ 氧化钙（CaO）→氢氧化钙[Ca(OH)2]

俗称：生石灰俗称：熟石灰

D.能与某些活泼金属发生反应，生成对应的碱和氢气

水（H2O）+ 钠（Na）→ 氢氧化钠（NaOH）+ 氢气（H2）

3．水的净化（要依据用水要求来净化水）

（1）过滤：过滤是一种从液体中分离出不溶性固体的方法。利用它可以将不溶于水的杂质与水分离。

a.具体要求：“一贴、二低、三靠”

一贴：滤纸紧贴漏斗内壁；

二低：滤纸低于漏斗边缘，被滤液面低于滤纸边缘；

三靠：烧杯嘴紧靠玻璃棒，玻璃棒下端紧靠三层滤纸处，漏斗下端紧靠烧杯

内壁

b.玻璃棒的作用：引流，防止液体溅出

c.如果水中的杂质颗粒比较小，我们一般加入明矾（十二水合硫酸铝钾，KAlSO4?12H2O）等净水剂，可以吸附水中的悬浮杂质而沉降。

（2）蒸馏：通过蒸馏的方法可以得到比较纯净的水，一般认为蒸馏水就是纯净物。

蒸发：通过溶剂挥发获得溶液溶质的方法

具体要求：

蒸发皿中液体不能超过容积的2/3；

蒸发过程中，玻璃棒要不断搅拌，防止局部受热而使液体溅出；

蒸发结束后，应用坩埚钳将蒸发皿转移是石棉网上；

固体冷却后，应用玻璃棒将固体转移至指定容器中；

练习：水受热蒸发与水通电分解是否是同种变化？

回答：水受热蒸发是物理变化，而水通电分解是化学变化

（3）软化：石灰岩地区水含有较多钙、镁等离子，是硬水。不含或含有少量的钙、镁离子的水是软水

A.实验：硬水与肥皂水反应

现象：硬水中泡沫高度很低，而且在溶液中出现大量的絮状白色沉淀

结论：硬水中的成分能与肥皂水发生反应生成白色沉淀

B.硬水的危害：影响加热效率，浪费能源，容易引起锅炉爆炸等

C.硬水软化的方法：加热煮沸，蒸馏，离子交换法

（4）自来水净化

水源→过滤→吸附→消毒→进入家庭

练习：请你设计一个具体的实验，鉴别以下4 种无色液体：过氧化氢溶液，氯化钠溶液，氯化钙溶液，纯净水

设计：分别取样。分别向 4 支试管中加入少量的二氧化锰，如果出现大量气泡的试管中为过氧化氢溶液，剩余的3 支试管中，加入少量肥皂水，振荡后产生白色沉淀的是氯化钙溶液，剩余的两液体分别重新取样，蒸发，在蒸发皿中出现白色固体的是氯化钠溶液，剩余的没有任何明显现象的纯净水。

P.S：鉴别氯化钠和纯净水的方法

（1）蒸发：在蒸发皿中出现白色固体的是氯化钠溶液，剩余的没有任何明显现象的纯净水

（2）导电性：用导线将溶液与电源、小电珠连接，电珠亮的是氯化钠溶液（3）密度：用密度计测定液体的密度，较高的是氯化钠溶液

*（4）溶沸点：测定溶液的溶沸点，较高的是氯化钠溶液

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At the end, Xiao Bian gives you a passage. Minand once said, "people who learn to learn are very happy people.". In every wonderful life, learning is an eternal theme. As a professional clerical and teaching position, I understand the importance of continuous learning, "life is diligent, nothing can be gained", only continuous learning can achieve better self. Only by constantly learning and mastering the latest relevant knowledge, can employees from all walks of life keep up with the pace of enterprise development and innovate to meet the needs of the market. This document is also edited by my studio professionals, there may be errors in the document, if there are errors, please correct, thank you!