氧气的性质
1．化学反应原理
氧气是化学性质比较活泼的气体，能和很多物质发生化学反应。碳、硫、磷、镁、铁、蜡烛等物质都可以在氧气中燃烧，放出大量的热，发出明亮的光，同时生成对应的氧化物。
氧气能支持木条燃烧，所以可以用带火星的木条检验氧气。
2．实验仪器：集气瓶、玻璃片、镊子、燃烧匙、石棉网。
实验药品：木条、木炭、硫粉、红磷、镁带、铁丝、石灰水。
3．探究方案：
⑴ 氧气的检验：用带火星的木条伸入盛氧气的集气瓶中，木条复燃。进行氧气检验时，操作速度不可太慢，因木条易自然熄灭。若改用带火星的卫生香试验效果会更好。若用还火星的木条，易取用木质疏松的杉木、梧桐木等木条，不宜用木质坚硬的材料，火柴梗太短，也不宜使用。
⑶ 用镊子夹持一小块木炭，放在酒精灯上加热，待点燃后移出火焰，观察到木炭红热，无焰，无烟。将此木炭放入盛氧气的集气瓶中，由上往下，慢慢放入，观察到木炭剧烈燃烧，发白光，无烟，无焰。待燃烧结束后，取出木炭，倒入澄清石灰水，稍振荡，观察到澄清石灰水变浑浊。
该实验木炭的宜选用硬质木材烧制的木炭，这样的木炭可保证燃烧的时间比较长，在酒精灯上加热点燃后，移出火焰也不易熄灭。向集气瓶中伸入时，要慢慢地由上往下放入，不宜立即伸入瓶底。木炭燃烧时放热，使气体膨胀而逸出，导致燃烧的时间比较短，观察的时间不长。进行以下实验时，也应比照此操作。
⑶在燃烧匙中先垫一层石棉绒，防止加热时铜与硫反应损坏燃烧匙。再在石棉绒上加入少量硫粉（不可过多）。在酒精灯上加热点燃，移出火焰。观察到硫粉熔化后燃烧，放出微弱的淡蓝色火焰，产生有刺激性气味的气体。将燃烧匙由上往下慢慢伸入集气瓶中，观察到硫粉剧烈燃烧，产生蓝紫色火焰，产生刺激性气味的气体。
为防止产生的二氧化硫污染环境，应在瓶底放少量水，以吸收产生的二氧化硫。反应结束后，若有硫剩余，应立即将燃烧匙伸入水中，使火焰熄灭，尽量减少二氧化硫的污染。
⑷ 在燃烧匙中加入少量红磷，在酒精灯火焰上加热点燃，观察到红磷燃烧，有黄色火焰，产生大量的白烟。立即将燃烧匙伸入盛氧气的集气瓶中，观察到有明亮的白色火焰，产生浓厚的白烟。
产生的五氧化二磷在空气中有刺激性气味，对呼吸道的刺激性较强，因此该实验中红磷的量不宜过多，实验结束后，应立即熄灭红磷。
⑸ 取一根镁条，用砂纸打磨光亮后，用坩埚钳夹住放在酒精灯火焰上点燃，待点燃后，立即移出火焰，放在石棉网上方。观察到镁条剧烈燃烧，产生耀眼的白光，发出大量的热，同时产生白色固体。
镁带打磨光亮，除去表面氧化膜，以避免学生误以为镁是黑色的。做该实验前，一定要提醒学生注意保护眼睛，镁带燃烧时产生的强光对视网膜的刺激性太强，不能直视。
⑹ 取一根细铁丝，弯成螺旋状状（增大铁丝与氧气的接触面积，铁丝燃烧时，给上面的铁丝预热，以利于燃烧持续），在铁丝下端绑一根火柴梗。用坩埚钳夹住铁丝，点燃火柴梗，待火柴梗燃烧接近结束时，将铁丝伸入集气瓶中（同样，由上往下慢慢伸入）。观察到铁丝剧烈燃烧，产生明亮的白光，放热，同时生成黑色固体。
铁丝宜细，但太细易燃烧尽，不利于对现象的观察，一般用石棉网上的铁丝比较合适。若用铁丝窗纱上的细铁丝，可用2～3根拧在一起使用。一定要待火柴梗燃烧将尽时才伸入集气瓶中，过长会消耗更多的氧气，不利于铁丝燃烧。为防止生成的熔融物溅落瓶底，使瓶底炸裂，需在瓶底放少量的水或铺一层细砂。
4．探究评价：
该探究实验操作要求比较高，特别是铁丝的燃烧实验，因此一定要求学生掌握实验要领，注意操作的准确性和规范性。为防止炸裂瓶底，放少量水或细砂都有局限性。放水少了起不到吸热作用，水放多了，集气瓶内气体少了。放细砂只能用排空气集气法收集，氧气的纯度很难保证。为避免以上缺点，我们可以在收集之前，在石棉网上剪下一块（比集气瓶内径稍大点），推入集气瓶内，再用排水法收集；亦可以点燃前，将潮湿的多层滤纸放入瓶底，此两法都能比较好的起到隔热作用。
5．创新思维：
⑴ 能使带火星木星复燃的气体不仅仅是氧气。
① 臭氧（O3）可使带火星的木条复燃。
② 一氧化二氮也能使带火星的木条复燃。一氧化二氮是一种无色气体，加热条件下可以分解生成氮气和氧气。
在带火星条件下，加速了分解过程，增强了氧化性，从而使带火星的木条复燃。
③ NO2也能使带火星的木条复燃。这是由于NO2在常温下就能缓慢分解出氧气，在加热条件分解速度更快。因此，带火星的木条在氧气中也能复燃。
⑵ 纯度为多少时，氧气可使带火星的木条复燃？
能使带火星的木条复燃烧的气体，未必是纯净的氧气。让我们看看实验的结果。先在集气瓶内预留一定量的空气，再用排水集气法收集氧气，集满后，用带火星木条试验，结果如下：
| 实验编号 | Ⅰ | Ⅱ | Ⅲ | Ⅳ | Ⅴ |
| 集O2体积（%） | 80 | 60 | 40 | 20 | 10 |
| 预留的空气体积（%） | 20 | 40 | 60 | 80 | 90 |
| 带火星木条复燃情况 | 复燃 | 复燃 | 复燃 | 偶有复燃 | 不复燃 |
从实验结果可知，空气中添加20%氧气，带火星的木条就可能复燃，此时混合气体中含氧气：20%＋80%×21%＝36.8%。该值为视为氧气使带火星的木条复燃的极限。只要混合气体中氧气含量超过此极限值，木条就可能复燃。所以，用带火星木条复燃时，只能说明收集的氧气纯度超过了36.8%这一极限值。
纵上所述，用带火星木条检验排空气法收集的气体是否纯净，是不太可靠的。所以，收集气体（不仅是氧气）时，能用排水法收集气体时，我们仅可能用排水法或用其他排液体的方法收集（如排饱和食盐水、排稀酸溶液等）。
⑶ 木炭燃烧
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用镊子夹取黄豆大小的一粒木炭，在酒精灯火焰上加热到红热，小心放到试管底的细砂上。通过直角导管向大试管内通入氧气，可看到木炭剧烈燃烧，发出白光。若停止通入氧气，白光消失；继续通入氧气，白光再次出现。该过程可反复多次，直到木炭燃尽为止。
木炭燃尽后，待试管冷却，向大试管中倒入适量的澄清石灰水，振荡，静置。待细砂沉淀后，可见澄清石灰水变浑浊。
⑷ 硫在氧气中燃烧
如图6-2甲所示，取一段约3 cm长的粉笔头，用小刀在其大头一端挖一个小圆坑，将另一端置于燃烧匙上。若难以直立，可以放入粉笔后，滴入熔化的石蜡油，等石蜡凝固后，可将粉笔固定。实验结束后，将燃烧匙浸入热水中，即可取出粉笔。
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该实验药品用量少，可避免硫燃烧时与铜质的燃烧匙反应，同时避免末燃烧尽的硫附着在燃烧匙上，难以清洗。
此实验也可不用燃烧匙，而采用如下方法：取一根较长的铁线，下端弯曲将粉笔捆绑住，点燃粉笔圆坑里的硫粉，伸入集气瓶中燃烧。如图6-2乙。
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