一、氧气的性质:
1、 氧气与非金属单质反应:
(1) 碳在氧气中充分燃烧:C+ O2 CO2
现象:燃烧旺盛、发白光、放热、生成的气体能使石灰水变浑浊
(2) 碳在氧气中不充分燃烧:C+ O2 2CO
现象:氧气不充足时生成一氧化碳.燃烧、放热.生成有毒的气体CO
(3) 硫在氧气中燃烧:S+ O2 SO2
现象:产生明亮的蓝紫色火焰、放热、生成的气体有刺激味气体(硫在空气中燃烧是淡蓝色火焰)
(4) 红磷在氧气中燃烧:4P + 5O2 2P2O5
现象:剧烈燃烧、放热、有浓厚的白烟生成.
(5) 氢气在空气中燃烧:2H2 +O2 2H2O
现象:燃烧、放热、淡蓝色火焰,干燥的烧杯壁有水雾出现
2. 氧气与金属单质的反应:
(6) 镁条在空气中燃烧:2Mg +O2 2MgO
现象:剧烈燃烧,发出耀眼的白光,放热,生成白色固体
(7) 铁丝在氧气中燃烧:3Fe+2 O2 Fe3O4
现象:剧烈燃烧、火星四射、放出大量的热、生成黑色固体
注意:①做此实验时,瓶底要放少量细沙或水,防止生成的高温的熔化物溅落炸裂瓶底.
②铁在空气中不能燃烧,所以实验时,铁丝一端要系一根火柴,待火柴即将燃尽时放入氧气瓶中, 用火柴在氧气中燃烧的热量引燃铁丝.
(8) 氧气通过灼热的铜网:2Cu+ O2
2CuO
现象:红色金属铜变为黑色固体
(9) 铝箔在氧气中燃烧:4Al + 3O2
2Al2O3
现象:剧烈燃烧、放热、耀眼的白光, 生成白色固体
(10) 密闭容器中加热金属汞:2Hg+O2
2HgO
现象:银白色的液体变成桔红色粉末,同时容器里的空气的体积差不多减少了1/5.(拉瓦锡著名的测定空气成分的实验)
3. 氧气与化合物的反应:
(11) 一氧化碳在氧气中燃烧:2CO + O2 2CO2
现象:蓝色火焰,放热,生成的气体能使石灰水变浑浊
一氧化碳是煤气的主要成分有剧毒!使用时小心煤气中毒!如果中毒,应立即抬到室外吸氧,或到医院 做高压氧,效果更好!
(12) 甲烷在空气中燃烧:CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O (甲烷是天然气、沼气的主要成分)
现象: 蓝色火焰、放热、生成的气体能使石灰水变浑浊,干燥的烧杯内壁上出现水雾
(13) 酒精(也叫乙醇)在空气中燃烧:C2H5OH + 3O2 2CO2 + 3H2O
现象:蓝色火焰、产生使石灰水变浑浊的气体、放热 干燥的烧杯内壁上出现水雾
二、氧气的制取:
1. 过氧化氢分解制取氧气:2H2O2
O2↑ + 2H2O
用二氧化锰做催化剂(实验室制取氧气的原理)
现象:加入二氧化锰后,迅速产生气泡,生成的气体能使带火星的木条复燃
2. 加热高锰酸钾:2KMnO4
K2MnO4+MnO2+ O2↑ (注意:MnO2在这里是生成物,不是催化剂)
现象:导管口有气泡产生,生成的气体使带火星木条复燃(实验室制氧气的原理)
3. 加热氯酸钾和二氧化锰的混合物:2KClO3
2KCl +3 O2↑ 二氧化锰做催化剂
现象:导管口有气泡产生,生成的气体使带火星的木条复燃(实验室制氧气的原理)
4. 水通直流电(电解水):2H2O ===== 2H2↑+O2↑
现象:电源两极产生气泡,体积比是2 :1,阴极产生的气体能燃烧,阳极产生的气体能使带火星的木条复燃
5. 加热分解氧化汞:2HgO
2Hg+ O2↑
现象:红色固体变为银白色液体,生成的气体使带火星木条复燃,(不适合制氧气,因为汞有毒)
三、氢气的性质和制法:
1、氢气在空气中燃烧:(可燃性)2H2+ O2 2H2O
现象:淡蓝火焰、放热、干燥的烧杯内壁上出现水雾
①放出的热量是同质量汽油的三倍,是理想的高能燃料,因为原料是水来源广泛、热能高、生成水对环境没有污染.
②点燃氢气前,一定要检验氢气的纯度,否则点燃不纯的氢气会发生爆炸!
2、氢气还原氧化铜:(还原性)H2 + CuO ===== 2Cu+ H2O
现象:黑色逐渐变为红色、试管内壁出现水雾
3、用锌和稀硫酸反应制取氢气、Zn+H2SO4 ===== ZnSO4+H2↑
现象:锌粒逐渐溶解 并有大量气泡产生,(实验室制备氢气 )
四、碳的的性质:
1. 可燃性
(1) 氧气充足:C+ O2 CO2 煤炉底层的反应(与氧气充分接触)也是炼钢的原理炼钢:就是通过碳与氧气的反应,减少生铁中碳元素的含量.
生铁的含碳量:2%--4.3% ,钢的含碳量:0.03--2%
(2) 氧气不足:2C +O2 2CO
现象:放热,也是煤气CO中毒的原因,CO也是空气污染物之一.
2. 还原性
(3) 二氧化碳通过灼热的碳层:C +CO2 ===== 2CO
煤炉中层的的反应,是一个吸热反应,生成有毒的气体
(4) 碳在高温下还原氧化铜:C + CuO =====2Cu+ CO2↑
现象:黑色粉末中出现红色固体、产生使澄清石灰水变浑浊的气体.
碳获得氧发生氧化反应,是还原剂.氧化铜提供氧,是氧化剂.
(5) 碳在高温条件下还原氧化铁:2Fe2O3+3C =====4Fe+ 3CO2↑
现象:红色固体变成黑色,生成的气体使澄清的石灰水变浑浊.
◆是冶炼金属的原理,碳具有还原性,发生氧化反应是还原剂.
(6) 碳在高温下还原四氧化三铁:Fe3O4+2C=====3Fe + 2CO2↑
◆澄清的石灰水变混浊.是冶炼金属的原理,碳具有还原性,发生氧化反应是还原剂
五、一氧化碳的性质
1. 可燃性
(1) 一氧化碳在空气中燃烧.CO +O2 CO2
现象: 蓝色火焰 放热,生成的气体使澄清的石灰水变浑浊
◆CO气体有剧毒!这是因为CO吸进肺里很容易跟血液里的血红蛋白结合,使血红蛋白不能很好的跟氧气结合,人体就缺少氧气,严重者中毒死亡.
2. 还原性
(2) 一氧化碳还原氧化铜:CuO +CO
Cu + CO2
现象:黑色粉末逐渐变成红色,产生使澄清石灰水变浑浊的气体
(3) 一氧化碳高温条件下还原氧化铁:Fe2O3 + 3CO
2Fe + 3 CO2
现象:红色固体变成黑色,生成的气体使澄清的石灰水变浑浊.
◆是高炉炼铁的原理.CO夺得氧,使氧化铁发生还原反应,一氧化碳具有还原性,是还原剂..
(4) 一氧化碳在高温的条件下还原四氧化三铁:Fe3O4+4CO
3Fe+4 CO2
Fe3O4提供氧,使CO发生氧化反应,所以Fe3O4具有氧化性,是氧化剂. 高炉炼铁的原理.
六、二氧化碳的性质
1. 与水反应
(1) 二氧化碳溶于水并与水反应生成碳酸:CO2 + H2O ===== H2CO3
表观看不到有什么现象发生,为了证明CO2能与水反应,常把CO2通过紫色的石蕊溶液,观察到石蕊溶液 变成红色,实际上是碳酸使石蕊变红.
(2) 碳酸不稳定常温下就分H2CO3 ===== CO2↑+ H2O
◆生成物里有碳酸,都直接写成最后的产物,CO2↑+ H2O
该反应也用来解释:通入CO2变红后的石蕊溶液加热为什么又恢复成原来的紫色?
2. 与石灰水反应
(3) 石灰水与二氧化碳的反应:Ca(OH) 2+CO2===== CaCO3↓+ H2O
现象:澄清石灰水变浑浊
应用:检验是否生成CO2气体,或鉴定混合气体中是否有CO2存在?
解释:①用石灰浆粉刷的墙壁,为什么刚开始的时候,反而更潮湿了?
②用石灰浆粉刷的墙壁,为什么墙壁变得白而坚硬?
③用石灰浆粉刷的墙壁,为了快点干,常常在室内生个碳火盆,为什么?
④将澄清的石灰水长时间露置于空气中,上面出现一层薄薄的白膜.为什么?
⑤久盛石灰水的试剂瓶的瓶壁上,常常出现有一圈圈白环.为什么?
⑥为了保鲜鸡蛋,有人在鸡蛋外面的壳上涂上一层石灰水.为什么?
七、实验室制取CO2
1. 实验室制法
(1) 实验室制二氧化碳常用大理石、石灰石与稀盐酸反应:
Ca CO3+2HCl=====CaCl2+ H2O + CO2↑
现象:固体逐渐溶解、同时表面有大量气泡产生,生成的气体使澄清石灰水变浑浊
①用石灰石制取CO2,原料经济、易得、反应速率适中,产生的气体便于收集,而且操作简便.
②实验室制取CO2,不能用稀硫酸代替盐酸,因为硫酸钙微溶,会覆盖在石灰石表面阻止反应.
(2) 纯碱溶液与盐酸反应:Na2 CO3+2HCl=2NaCl+ H2O + CO2↑ 泡沫灭火器的反应原理.
现象:固体表面迅速产生大量气泡,固体同时溶解消失,产生的气体使澄清石灰水变浑浊的气体
◆此反应不适于实验室制取二氧化碳,反应速率太快,来不及收集,适合作 泡沫灭火器的原料!
2. 工业制法
(3)高温煅烧石灰石:Ca CO3=====CaO+ CO2↑
◆实际上二氧化碳只是它的副产品,主要产品是生石灰 .
八、 有关金属的反应
1. 金属与氧气的反应
(1) 铁中氧气中燃烧:3Fe+2O2 Fe3O4
现象:剧烈燃烧、火星四射、放热、 生成黑色固体、
(2) 镁在空气中燃烧:2Mg +O2 2MgO
现象:剧烈燃烧,放出大量的热,同时发白光,生成白色粉末
2. 金属单质 + 酸 → 盐 + 氢气 (置换反应)
◆按照金属活动顺序表判断:排在氢前面的金属能与酸反应,产生氢气,排在氢后面的金属不能与酸反应.
(3)锌和稀硫酸反应:Zn + H2SO4===== Zn SO4 + H2↑
现象:有大量气泡产生、锌粒逐渐溶解 (实验室制氢气)
(4) 锌和稀盐酸反应:Zn + 2HCl===== Zn Cl2 + H2↑
现象:有大量气泡产生、锌粒逐渐溶解 实验室制氢气
(5)铁和稀硫酸反应:Fe + H2SO4===== Fe SO4 + H2↑
现象:有气泡产生、铁钉逐渐溶解,溶液呈浅绿色
(6) 铁和稀盐酸反应:Fe + 2HCl ===== Fe Cl2 + H2↑
现象:有气泡产生、铁钉逐渐溶解,溶液呈浅绿色
◆铁在置换反应中,都生成二价铁,二价铁离子的溶液都是浅绿色.
(7)铝和稀硫酸反应:2Al +3 H2SO4=====Al2 (SO4) 3 +3H2↑
现象:产生大量气泡,铝片逐渐溶解,反应速率大于锌和铁,小于镁
(8)镁条与盐酸溶液反应:Mg + 2HCI ===== MgCI2+ H2 ↑
现象:有大量气泡产生,镁条迅速溶解消失,反应速率太快,不便于收集,不适宜实验室制取氢气.
3. 金属单质 + 盐(溶液)→另一种金属 + 另一种盐 (置换反应)
◆ 按照金属活动顺序表判断:前面的金属能不排在后面的金属,从它们的盐溶液中置换出来.
(9)铁和硫酸铜溶液反应:Fe + Cu SO4 ===== Fe SO4 + Cu
现象:铁的表面覆上一层红色物质铜
(10) 铁和氯化铜溶液反应:Fe+CuCI2 ===== FeCI2 +Cu
现象:铁的表面覆上一层红色物质铜
(11) 锌和硫酸铜溶液反应:Zn + Cu SO4 ===== ZnSO4 + Cu
现象:铁的表面覆上一层红色物质铜
(12) 铜和汞溶液反应:Cu + Hg(NO3) 2===== Cu(NO3) 2 + Hg
现象: 铜的表面覆上一层银白色物质银
九、有关氧化物的反应
1. 碱性氧化物 +酸→盐 + 水
(1)氧化铁和稀盐酸反应:Fe2O3 + 6HCl===== 2FeCl3 + 3 H2O
现象:铁锈消失,溶液逐渐变成黄色
(2)氧化铁和稀硫酸反应:Fe2O3 + 3 H2 SO4 ===== Fe2 (SO4) 3 + 3 H2O
现象:铁锈消失,溶液逐渐变成黄色 ◆三价铁离子的溶液都是黄色
(3)氧化铜和稀盐酸反应:CuO + 2HCl ===== CuCl2 + H2O
现象:黑色粉末消失,溶液呈蓝色
(4)氧化铜和稀硫酸反应:CuO + H2 SO4 ===== Cu SO4 + H2O