发现之旅

    人诞生后,不间断地呼吸空气,这是为什么?
    人们走路、说话、写字和劳动,都要消耗热能,即使人们休息的时间,心脏也仍在跳动,肺仍在呼吸,这些都需要消耗热能。一般脑力劳动者每天约需消耗 2400kcal热能,体力劳动者每天约需消耗3000kcal 以上的热能。这些人体所需要的能量,都来源于人每天吃进的食物。食物中的糖、脂肪和蛋白质在生物酶的作用下,进行一系列的化学反应,产生了大量的能量和人体所需的营养物。在这些生物体内进行的缓慢氧化反应中,氧是必不可少的。例如,葡萄糖和血液输送来的氧气作用,产生二氧化碳和水,同时释放大量的热。
    动、植物也在日夜不停地呼吸着。呼吸的方式,各有千秋。鱼在水里是用鳃来吸取溶解在水中的氧气;蚯蚓呼吸是靠它的表皮;牛、马等动物都是通过肺部进行呼吸的。植物也是吸氧气,吐二氧化碳。

    自然界中一切生物都在不停地呼吸,所以没有氧气,也就没有生命!
深入思考
    我国近代化学的启蒙者徐寿,在1872年译著的《化学鉴原》这本书中,称普利斯特里制得的气体为“养气之质”。在清朝末年,人们称氧气为“养气”。一个人几天不进食,生命仍能维持,如果有六、七分钟不呼吸,就会因缺氧而死去。氧气确是生养命根之气。
    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1.429g/L,比空气的密度(1.293g/L)略大。它不易溶于水,在室温下,1 L水中只能溶解约30mL氧气。在压强为101 kPa时,氧气在-183℃时变为淡蓝色液体,在-218℃时变成淡蓝色雪花状的固体。
液态氧
    氧气是化学性质比较活泼的气体,能跟许多物质发生剧烈的氧化反应。如:氧气能使带有火星的木条复燃,硫和铁丝也能在氧气中剧烈燃烧。
    木炭在空气里燃烧发出红光, 燃烧不剧烈,而在氧气中则剧烈燃烧,发出白光。说明氧气有助燃的作用,即氧气能支持燃烧。用澄清石灰水检验可以知道木炭与氧气反应产生的是二氧化碳气体。
    硫在氧气比在空气中燃烧得更旺,发出蓝紫色的火焰,生成了一种带有刺激性气味的气体——二氧化硫,并放出热量。
    铁丝在氧气中能剧烈燃烧,火星四射,放出热量,生成一种黑色固体物质,即四氧化三铁。注意:在做铁在氧气中燃烧的实验时,一定要预先在瓶底铺上细沙或水,以免炸破瓶底。
    那么在实验室里要如何来制取氧气呢?在实验室里有很多的方法都可以来制取氧气,但是我们通常采用分解过氧化氢溶液或加热高锰酸钾的方法制取氧气。下面就通过实验来给大家介绍这两种方法。
    在此方法中二氧化锰是做为催化剂,起催化作用的。用带火星的木条放在集气瓶口可以检验氧气是否已经收集满。
    这是另外一种制取氧气的方法,在此方法中除了生成氧气外,还生成了锰酸钾和二氧化锰。
    实验室制取氧气,检验氧气也应用了氧气的性质,氧气的密度比空气密度大,又不易溶于水,故而用向上排空气或排水法收集氧气。由于氧气有支持燃烧的性质,故而将带火星的木条伸到盛氧气的集气瓶中,木条复燃,可确定盛有氧气,这个现象用于氧气收集验满操作。
    由于氧气是化学性质比较活泼的气体,能跟许多物质发生剧烈的氧化反应。氧气在生产生活中用途广泛:利用物质在空气中或氧气中燃烧产生大量的热,制做焊枪和割枪,进行金属的气焊和气割;在炼铁炼钢的生产中通入空气(利用氧气),提高炉温,加速冶炼过程,提高冶炼质量;制做液氧炸药和火箭中的液态氧助燃剂等。利用氧气可供给呼吸的性质,医疗时急救病人、高空、潜水、登山等缺氧环境中供给所需的氧气。现在人们的物质、精神生活极大丰富,继歌厅、舞厅、酒吧之后,氧吧又成为后起之秀,使生活在繁忙都市的人可以坐下来,吸氧休息,放松调整。氧气的性质还可以用于防止由于物质跟氧气反应引起的灾害。例如,一些易燃物堆放应通风、散发热量,防止自燃;钢铁制品表面涂防护层防止生锈。
学有所用
地球上的氧气会用完吗?
    1895 年,英国物理学家凯尔文曾十分忧虑地说: “ 随着工业的发达与人口的增多, 500 年以后,地球上所有的氧气将被用光,人类将趋于灭亡! ” 你认为这种说法对吗?
    事实上,凯尔文只看到问题的一个方面——消耗氧气、生成二氧化碳,却没有看到问题的另一面 —— 生成氧气、消耗二氧化碳。原来,地球上那浩瀚的林海、草原、庄稼隐藏着这样的一个秘密:在阳光底下,植物的绿叶会吸收空气中的二氧化碳,与从根部运来的水分、养料化合变成淀粉、葡萄糖等,同时放出氧气,这叫做 “ 光合作用 ” 。据计算,三棵大桉树每天所吸收的二氧化碳,约等于一个人每天所呼出的二氧化碳。每年,全世界的绿色植物,从空气中大约要吸收几百亿吨的二氧化碳。但是,大量的森林被乱砍滥伐,使被吸收的二氧化碳减少,空气中的二氧化碳的含量增多,导致了地球的升高 -- 这就是 “ 温室效应 ” 。它会使土地沙漠化,极地的冰帽融化,海平面升高,沿海城市会被淹没。
    还有一只看不见的手,从空气中攫取二氧化碳,在水的作用下,变成可以溶解的酸式碳酸钙,然后经雨水的冲洗,从江河移到海洋,当它受热分解时,就变成碳酸钙沉积到海底,形成新的岩石。每年,由于风化而消耗掉的二氧化碳,大约达 40 ~ 70 亿吨。
沙场练兵

1.下列反应中,既属于氧化反应又属于化合反应的是(   )
    A .铁 + 氧气 四氧化三铁
    B .磷 + 氧气 五氧化二磷
    C .酒精 + 氧气 二氧化碳 + 水
    D .蜡烛 + 氧气 二氧化碳 + 水



2.下列对实验现象描述正确的是(   )
    A .木炭在氧气中燃烧发出明亮的火焰
    B .细铁丝可以在空气中剧烈燃烧,火星四射
    C .磷在氧气中燃烧时产生大量白雾
    D .硫在氧气中燃烧发出明亮的蓝紫色火焰



3.下列关于氧气物理性质的叙述中,正确的是(   )
    A .液态氧是没有颜色的
    B .氧气难溶于水
    C .氧气的密度略小于空气
    D .在通常状况下,氧气是没有颜色,没有气味的气体



4.下列物质在氧气中燃烧时,集气瓶底部要垫少量细砂或水的是(   )
    A .木炭    B .硫粉     C .铁丝     D .红磷



5.下列物质燃烧时,一定有火焰产生的是(   )
    A .镁条     B .木炭     C .铁丝     D .硫粉



6.下列物质在空气中燃烧时,能产生大量的烟的是(   )
    A .木炭     B .红磷     C .铁丝     D .硫粉



7.下列关于氧气用途的叙述中,正确的是(   )
    A .氧气能供给人类和动物呼吸
    B .氧气能够支持许多可燃物质燃烧
    C .氧气是一种重要的化工燃料,在工业生产中有广泛的用途
    D .氧气能够帮助绿色植物进行光合作用



8.要证明集气瓶内盛的是空气还是氧气,最简单的方法是(   )
    A .测量密度,密度大的是氧气
    B .能使细铁丝燃烧的是氧气
    C .能跟硫燃烧,发出蓝紫色火焰的是氧气
    D .能使带火星的木条复燃的是氧气