沪教九年级化学上册第2节 性质活泼的氧气（导学案）（解析）

第2节性质活泼的氧气一、知识目标1.能通过实验探究活动认识氧气的化学性质；2.比较不同实验条件下实验现象的差异，根据观察到的实验事实归纳出反应的本质；3.能列举氧气在日常生活、工业生产和科学研究中的应用，从辩证的角度初步认识物质的化学变化。二、核心素养目标1.宏观辨识与微观探析：通过辨识碳、石蜡、铁等在氧气中燃烧的宏观现象，认识氧气的助燃性；初步建立现象与微观本质的联系，理解物质组成、结构决定性质及用途的关系。2.证据推理与模型认知：通过比较物质在空气和氧气中燃烧现象的差异，收集证据；归纳推理出氧气助燃性的共同本质，建立“氧气具有助燃性”的模型；并能辩证分析氧气相关化学变化的应用与风险。3.科学探究与创新意识：能规范进行氧气性质实验探究，观察记录现象；基于现象差异发现问题（如氧气浓度影响），尝试提出假设并设计验证方案。一、学习重点1.氧气的物理性质和化学性质；2.氧化反应的概念及分类，如燃烧、生锈、呼吸作用的本质区别与联系；3.氧气的用途及其与性质的对应关系。二、学习难点1.不同物质在氧气中燃烧现象的差异及原因分析，理解反应物浓度对反应剧烈程度的影响；2.从微观角度解释氧气参与反应的本质，建立宏观现象与微观机制的联系。一、性质活泼的氧气1.自然界中的氧气空气中氧气含量保持恒定，是因为绿色植物的光合作用作用会释放氧气，弥补了氧气消耗。氧气循环中消耗氧气的过程包括：生物的呼吸作用和燃料的燃烧。2.氧气的物理性质通常状况下，氧气是无色、无气味的气体。氧气的密度比空气稍大（填“稍大”或“稍小”）。氧气不易溶于水（填“易”或“不易”），1体积水约能溶解0.03体积氧气。氧气在−183℃时变为淡蓝色液体，在−218.4℃时变为淡蓝色固体。3.实验探究氧气的化学性质木炭燃烧：在氧气中燃烧比空气中更剧烈（填“剧烈”或“缓慢”）。向集气瓶中加入澄清石灰水振荡，会变浑浊（现象）。铁丝燃烧：实验前集气瓶底需加少量水或铺沙子，防止集气瓶炸裂。在氧气中燃烧的现象：火星四射，生成黑色固体。4.反应类型由两种或两种以上物质生成一种新物质的反应称为化合反应。物质与氧气发生的反应属于氧化反应，包括：剧烈的燃烧（如燃烧）；缓慢的氧化（如呼吸作用、金属锈蚀、食物腐烂）。二、氧气的用途氧气支持燃烧，可用作助燃剂（如火箭推进剂、金属焊接）。氧气能供给生物体呼吸，用于医疗急救、潜水、航天等。为防止氧气造成危害，可采用抽成真空或充入氮气保存食品，金属表面喷漆或涂油防锈。一、新课导入问题思考：同学们，观察这张图，结合生活常识思考一下：我们每天都在消耗氧气进行呼吸，燃料燃烧也需要消耗大量氧气，为什么空气中氧气的含量通常不会大幅减少呢？答案：可能和植物的光合作用有关，植物能产生氧气补充消耗掉的部分。二、氧气的性质活动一：认识氧气的物理性质归纳总结：阅读教材P44并总结不同温度下氧气的颜色、状态和气味。答案：通常状况下（常温常压），氧气是无色、无气味的气体。-183℃变为淡蓝色液体，-218℃变为淡蓝色固体。问题思考1：标准状况下，空气的密度为1.293g/L，氧气的密度为1.429g/L，对比数据得知，氧气的密度如何？答案：氧气的密度比空气略大。问题思考2：氧气不易溶于水，为什么鱼能在水中生存？答案：1L水约溶30mL氧气，正是这少量溶解在水中的氧气，维持了水生生物的呼吸。这说明氧气溶解性虽小，但对生命至关重要。活动二：氧气的化学性质问题探究：为什么点燃的木炭要缓慢伸入集满氧气的集气瓶？答案：为了防止氧气受热膨胀过快逸出。问题观察：请仔细观察并描述木炭在空气中和在氧气中燃烧的现象有什么不同？答案：空气中：持续发红，放热；氧气中：剧烈燃烧，发出白光，放热，生成气体使石灰水变浑浊。实验记录：实验名称实验现象实验结论木炭的燃烧在空气中：在氧气中：答案：实验名称实验现象实验结论木炭的燃烧在空气中：持续发红，放出热量木炭在氧气中比在空气中燃烧更剧烈在氧气中：剧烈燃烧，发出白光，放出热量，生成无色的能使澄清石灰水变浑浊的气体问题观察：蜡烛在空气中和在氧气中燃烧现象有何显著差异？注意观察火焰颜色、燃烧剧烈程度以及产物检验。答案：空气中：黄色火焰；氧气中：更剧烈，发出白光，瓶壁有水雾（或小水珠），气体使石灰水变浑浊。实验记录：实验名称实验现象实验结论蜡烛的燃烧在空气中：在氧气中：答案：实验名称实验现象实验结论蜡烛的燃烧在空气中：发出黄色火焰，放出热量蜡烛在氧气中比在空气中燃烧更剧烈在氧气中：剧烈燃烧，发出白光，放热，内壁有小水珠，产生使澄清石灰水变浑的气体问题探究：为什么要把细铁丝绕成螺旋状？系上火柴梗有什么作用？为什么等火柴梗即将燃尽时才能放入集气瓶？答案：增大受热面积；引燃铁丝；防止火柴梗燃烧消耗过多的氧气。问题观察：铁丝在空气中能被点燃吗？在氧气中呢？观察在氧气中燃烧的现象，特别注意火星、放热情况和生成物状态、颜色。答案：空气中：红热，不燃烧；氧气中：剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体。实验记录：实验名称实验现象实验结论铁丝在氧气中燃烧在空气中：在氧气中：答案：实验名称实验现象实验结论铁丝在氧气中燃烧在空气中：持续红热，不能燃烧在空气中不能燃烧的铁丝在纯氧中能迅速燃烧在氧气中：剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，有黑色固体产生问题讨论：木炭、蜡烛、铁丝分别在空气和氧气中点燃后的现象不同，这说明了什么？答案：可燃物在氧气中燃烧通常比在空气中剧烈，某些在空气中不易燃烧的物质,在氧气中却可以燃烧。氧气的化学性质比较活泼，许多物质会与氧气发生氧化反应。活动三：化合反应与氧化反应问题探究：分析碳、铁、红磷与氧气反应的表达式，有什么共同特点？碳+氧气二氧化碳铁+氧气四氧化三铁红磷+氧气五氧化二磷答案：都有氧气参加反应，而且都是由两种物质反应生成一种物质。典例：下列关于氧气物理性质的说法错误的是（）A.通常状况下氧气是无色、无味的气体 B.鱼类能在水中生活，证明氧气易溶于水C.通常状况下，氧气的密度略大于空气 D.通过低温加压，可使氧气液化成淡蓝色的液体答案：B。通常状况下氧气是无色、无味的气体，A选项正确；氧气不易溶于水（1体积水溶解约0.03体积氧气），鱼类生存依赖的是水中溶解的少量氧气，不能证明“易溶于水”，B选项错误；氧气的密度比空气稍大，C选项正确；通过低温加压可使氧气液化呈淡蓝色，D选项正确。故本题答案为B。典例：下列说法中正确的是（）A.铁丝在空气中加热能剧烈燃烧，火星四射 B.物质发生氧化反应时总会发光、放热C.红磷可以在空气中燃烧，产生大量白雾 D.食物的腐败与动植物的呼吸都是常见的氧化反应答案：D。铁丝在空气中加热只能红热不能燃烧，A选项错误；氧化反应包含缓慢氧化（如呼吸），不发光不放热，B选项错误；红磷燃烧产生大量白烟（固体五氧化二磷），不是白雾（液体小液滴），C选项错误；呼吸作用和食物腐败均属于缓慢氧化反应，D选项正确。故本题答案为D。三、氧气的用途活动一：氧气的用途问题探究：物质的性质决定用途，根据氧气的性质，推测氧气的用途，举例说明氧气对人们日常生活的影响。答案：可能用于焊接、切割金属，或者作为火箭的助燃剂。问题思考1：根据氧气的什么性质，它可以用作火箭推进剂的助燃剂和用于金属焊接切割？答案：支持燃烧/助燃性。问题思考2：医疗急救时需要氧气、潜水员下水需要携带氧气、航天员在舱外需要携带氧气，这些场景利用了氧气的什么性质？答案：供给呼吸。问题探究：食品袋抽成真空或充入氮气，金属表面喷漆、涂油，这些措施是为了防止什么？这说明了什么？答案：为了防止物质与氧气发生（缓慢）氧化反应导致变质（食品腐烂）或损坏（金属锈蚀）。这体现了氧气及其氧化反应的另一面。1.下列变化过程中，均包含缓慢氧化的是（）①金属锈蚀②“铜绿”分解③食物腐烂④动植物呼吸A.①②③ B.①②④ C.①③④ D.①②③④【答案】C【解析】缓慢氧化是指反应进行得很慢，不易被察觉的氧化反应。①金属锈蚀是金属与氧气发生的缓慢氧化；②“铜绿”分解是化学变化，但不属于氧化反应，更不是缓慢氧化；③食物腐烂是食物与氧气发生的缓慢氧化；④动植物呼吸是与氧气发生的缓慢氧化。因此包含缓慢氧化的是①③④，故本题答案为C。2.潜水员水下作业时需要携带氧气瓶，这是因为氧气（）A.无色无味 B.密度比空气大 C.能支持燃烧 D.能供给呼吸【答案】D【解析】潜水员在水下无法像在空气中一样获取足够的氧气供呼吸，携带氧气瓶是因为氧气能供给呼吸，保障生命活动。A选项无色无味是氧气的物理性质，与携带氧气瓶的用途无关；B选项密度比空气大不是潜水员携带氧气瓶的原因；C选项能支持燃烧与呼吸需求无关。故本题答案为D。3.氧气是一种化学性质比较活泼的气体，它可以和许多物质发生化学反应。有关下图所示三个反应的叙述中不正确的是（）A.它们的生成物中在常温下既有气体，也有液体，还有固体B.由图示的实验可知，集气瓶也可以用作反应容器C.实验Ⅲ中，集气瓶底装的少量细沙可保护集气瓶，防止瓶底炸裂D.为了保证实验效果，可燃物要由瓶口迅速伸至瓶底【答案】D【解析】木炭燃烧生成气体（CO₂），蜡烛燃烧生成气体（CO₂）和液体（H₂O），铁丝燃烧生成固体（Fe₃O₄），常温下生成物有气、液、固，A选项正确；三个反应均在集气瓶中进行，说明集气瓶可作反应容器，B选项正确；铁丝燃烧放热，集气瓶底铺细沙可防止瓶底炸裂，C选项正确；可燃物应缓慢伸至瓶底，让氧气充分反应，迅速伸入会使氧气受热逸出，影响效果，D选项错误。4.下列反应中，既是化合反应又是氧化反应的是（）A．蜡烛+氧气二氧化碳+水B．碳酸钙氧化钙+二氧化碳C．碳+氧气二氧化碳D．高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气【答案】C【解析】化合反应是“多变一”，氧化反应是物质与氧反应。A选项是氧化反应但不是化合反应（生成物两种）；B选项是分解反应（“一变多”）；C选项是化合反应且是氧化反应（与氧气反应）；D选项是分解反应。故选C。一、氧气的性质1.物理性质通常状况：无色、无气味气体，密度略大于空气，不易溶于水（1体积水约溶0.03体积氧气）。三态变化：-183℃变为淡蓝色液体，-218.4℃变为淡蓝色固体。2.化学性质木炭燃烧：氧气中比空气中更剧烈，生成能使澄清石灰水变浑浊的二氧化碳碳+氧气二氧化碳蜡烛燃烧：氧气中更剧烈，生成二氧化碳和水石蜡+氧气二氧化碳+水铁丝燃烧：空气中不燃烧，氧气中剧烈燃烧、火星四射，生成黑色固体铁+氧气四氧化三铁3.化学反应类型化合反应：两种或两种以上物质生成一种新物质（“多变一”）。氧化反应：物质与氧气发生的反应（包括剧烈氧化如燃烧，缓慢氧化如食物腐败、金属锈蚀）。二、氧气的用途支持燃烧：工业焊接（氧炔焰）、火箭助燃剂等。供给呼吸：医疗急救、潜水、航天等。辩证看待：有利（应用）与不利（食品变质、金属锈蚀，需采取隔绝氧气的措施）。考点1自然界的氧循环1．（2025·吉林·中考真题）空气是一种宝贵的资源。下列空气中的成分，由植物光合作用产生的是（）A．二氧化碳B．稀有气体 C．氧气 D．氮气【答案】C【详解】A、二氧化碳是植物光合作用的原料，植物通过光合作用吸收二氧化碳，而不是产生二氧化碳，A选项错误；B、稀有气体在空气中含量相对稳定，其来源与植物光合作用没有关系，B选项错误；C、植物光合作用的过程是在叶绿体里，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存能量的有机物，并且释放出氧气，所以氧气是植物光合作用产生的，C选项正确；D、氮气在空气中含量最多，它的产生和植物光合作用无关，D选项错误。故选C。2．关于自然界中的“氧循环”，下列说法不正确的是（）A．动植物的呼吸和燃料燃烧都消耗氧气，所以大气中氧气的含量越来越少B．自然界中产生氧气的途径主要是植物的光合作用C．自然界通过“氧循环”为生态系统的正常运转提供了可靠的资源保障D．自然界中的“氧循环”构建了陆地、海洋和大气等环境的物质和能量平衡【答案】A【详解】A、动植物的呼吸和燃料燃烧确实消耗氧气，但植物的光合作用会产生氧气，在自然界中，这两个过程处于动态平衡，大气中氧气的含量基本保持稳定，并非越来越少，故选项说法不正确；B、植物的光合作用是将二氧化碳和水转化为有机物，并释放出氧气，是自然界中产生氧气的主要途径，故选项说法正确；C、生态系统中生物的生存离不开氧气，自然界通过“氧循环”不断提供氧气，为生态系统的正常运转提供了可靠的资源保障，故选项说法正确；D、在陆地、海洋和大气等环境中，氧元素参与了众多的物质循环和能量转换过程，“氧循环”构建了这些环境的物质和能量平衡，故选项说法正确。故选：A。考点2氧气的性质3．航天员在空间站工作生活离不开氧气，潜水员在深水区工作也离不开氧气。下列有关氧气的说法正确的是（）A．氧气是空气中体积含量最高的气体B．鱼能在水中生存，说明氧气易溶于水C．氧气不易溶于水D．液氧是无色液体，装在蓝色钢瓶内【答案】C【详解】A、空气中体积含量最高的是氮气（约78%），氧气仅占约21%，故A不符合题意；B、氧气不易溶于水，但少量溶解的氧气足以支持鱼类生存，不能说明“易溶”，故B不符合题意；C、氧气不易溶于水，符合科学事实，故C符合题意；D、液氧为淡蓝色液体，且通常储存在蓝色钢瓶中，故D不符合题意。故选C。4．下列叙述中，属于氧气的化学性质的是（）A．支持燃烧 B．不易溶于水 C．无色无味 D．密度大于空气【答案】A【详解】A、能支持燃烧，需要通过化学变化才能表现出来，属于化学性质，故A符合题意；B、不易溶于水，不需要通过化学变化就能表现出来，属于物理性质，故B不符合题意；C、无色无味，不需要通过化学变化就能表现出来，属于物理性质，故C不符合题意；D、密度大于空气，不需要通过化学变化就能表现出来，属于物理性质，故D不符合题意。故选A。考点3氧气的化学性质探究实验5．下列对实验现象的描述符合事实的是（）A．蜡烛在氧气中剧烈燃烧，发出白光，生成水和二氧化碳B．铁丝在空气中剧烈燃烧，火星四射、产生黑色固体C．红磷在空气中燃烧，产生大量白雾D．木炭在氧气中燃烧，发白【答案】D【详解】A、描述中“生成水和二氧化碳”属于实验结论而非现象。选项错误；B、铁丝在空气中无法剧烈燃烧，仅会红热。选项错误；C、红磷在空气中燃烧，产生大量白雾白烟，而非白雾。选项错误；D、木炭在氧气中燃烧时发白光，放热，生成使澄清石灰水变浑浊的气体，选项正确。故选D。6．如图是铁丝在氧气中燃烧的实验示意图，下列有关该实验的叙述正确的是（）A．点燃系在细铁丝下端的火柴，立即插入盛有氧气的集气瓶中B．观察到铁丝剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体C．实验中水的作用与硫在氧气中燃烧时水的作用相同D．集气瓶底部的水的主要作用是吸收热量【答案】BD【详解】A、点燃系在细铁丝下端的火柴，待火柴快燃尽时，再插入充满氧气的集气瓶中，主要原因是防止火柴燃烧消耗氧气过多，导致反应现象不明显，说法错误，不符合题意；B、铁丝在氧气中燃烧的现象：铁丝剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色固体，说法正确，符合题意；C、铁丝在氧气中燃烧的实验中，集气瓶底部放少量水的作用是防止高温熔融物溅落炸裂瓶底；而硫在氧气中燃烧的实验中，集气瓶底部放少量水的作用是吸收生成的二氧化硫气体，防止污染空气，故该实验中水的作用与硫在氧气中燃烧时水的作用不相同，说法错误，不符合题意；D、铁丝在氧气燃烧，该反应放出大量热，水的作用是吸收热量，防止高温熔融物溅落炸裂瓶底，说法正确，符合题意。故选：BD。7．氧气的化学性质比较活泼，能支持燃烧，如图是木炭在氧气中燃烧的示意图，请你回答下列问题。(1)在进行图C所示的实验时，为了使木炭和氧气充分反应，应该进行的操作是。(2)实验中观察到木炭在氧气里燃烧比在空气里燃烧更旺说明了。(3)图D所示的实验中，观察到的现象是，说明木炭在氧气中燃烧生成了气体。【答案】(1)将木炭由瓶口向下缓慢插入(2)氧气的浓度越高，燃烧越剧烈(3)澄清石灰水变浑浊二氧化碳【详解】（1）在进行图C所示的实验时，为了使木炭和氧气充分反应，应将木炭由瓶口向下缓慢插入到集气瓶的中下部，若插入过快会使集气瓶中上部氧气没有与木炭反应就膨胀逸出；（2）实验中观察到木炭在氧气里燃烧比在空气里燃烧更旺，说明物质燃烧的剧烈程度与氧气的浓度有关，氧气的浓度越高，燃烧越剧烈；（3）木炭燃烧生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，故图D所示的实验中，观察到澄清石灰水变浑浊，说明木炭在氧气中燃烧生成了二氧化碳气体。考点4化合反应和氧化反应8．（2025·江苏南京·二模）