✦空氣

一、空氣成分的研究史

1.18世紀(jì)70年代，瑞典科學(xué)家舍勒和英國的科學(xué)家化學(xué)家普利斯特里，分別發(fā)現(xiàn)并制得了氧氣。

2.法國科學(xué)家拉瓦錫最早運(yùn)用天平作為研究化學(xué)的工具，用定量的方法研究了空氣的成分，第一次明確提出了“空氣是由氧氣和氮?dú)饨M成的”。其中氧氣約占空氣總體積的1/5的結(jié)論。

二、空氣中氧氣成分的測(cè)定

1.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

A.紅磷燃燒發(fā)出黃白色火焰，放出熱量，冒出白色濃煙

B.(過一會(huì)兒白煙消失，裝置冷卻到室溫后打開彈簧夾)燒杯內(nèi)的水倒流入集氣瓶，約占瓶子容積的1/5。

2.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

說明空氣不是單一的物質(zhì);氧氣約占空氣總體積的1/5。

3.原理

4.注意事項(xiàng)：

A.所用的紅磷必須過量，過少則氧氣沒有全部消耗完

B.要等集氣瓶(裝置)冷卻后才能打開彈簧夾，

C.裝置的氣密性要好，(否則測(cè)量結(jié)果偏小)，

D.要先夾住橡皮管，然后再點(diǎn)紅磷(否則測(cè)量結(jié)果偏大)。

E.點(diǎn)燃紅磷伸入瓶中要立即塞緊瓶塞(否則測(cè)量結(jié)果偏大)。

思考：

(1)可否換用木炭、硫磺、鐵等物質(zhì)?如能，應(yīng)怎樣操作?

答：不能用木炭或蠟燭(燃燒產(chǎn)生了氣體，瓶內(nèi)體積變化小)，不能用鐵(鐵在空氣中不能燃燒)

(2)可否用鎂代替紅磷?

不能用鎂，因?yàn)殒V不但跟氧氣反應(yīng)而且還跟氮?dú)獾确磻?yīng)，結(jié)果測(cè)得的不只是空氣中氧氣的體積。會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氧氣的體積。

5..實(shí)際在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的結(jié)果比真實(shí)值小

其原因可能是A.紅磷量不足;B.裝置氣密性差;C.未冷卻至室溫就打開止水夾;D.沒有預(yù)先在導(dǎo)管中裝滿水

三、空氣的主要成分

按體積分?jǐn)?shù)：

氮?dú)?N2)78%，

氧氣(O2)21%(氮?dú)獗妊鯕饧s為4：1)，

稀有氣體0.94%，

二氧化碳(CO2)0.03%，

其它氣體和雜質(zhì)0.03%。

空氣的成分以氮?dú)夂脱鯕鉃橹鳎瑢儆诨旌衔铩?/p>

空氣成分口訣:

氮七八氧二一，零點(diǎn)九四是稀氣;

零點(diǎn)零三有兩個(gè)，二氧化碳和雜氣。

四、物質(zhì)的分類

純凈物和混合物

1.純凈物：

由一種物質(zhì)組成的，“純凈”是相對(duì)的，絕對(duì)純凈的物質(zhì)是沒有的，只要雜質(zhì)含量低，不至于對(duì)生產(chǎn)和科學(xué)研究產(chǎn)生影響的物質(zhì)就是純凈物。

2.混合物：

兩種或多種物質(zhì)組成的，這些物質(zhì)相互間沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，各物質(zhì)都保持各自的性質(zhì)。

注意：劃分純凈物、混合物的標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)物質(zhì)的種類來劃分的。只含一種物質(zhì)的就屬于純凈物，含有幾種物質(zhì)的就屬于混合物

五、空氣是一種寶貴的資源

1.氮

無色、無味的氣體，不溶于水，不燃燒也不支持燃燒，不能供給呼吸，化學(xué)性質(zhì)不活潑。

2.稀有氣體：

無色、無味的氣體，通電時(shí)能發(fā)出不同顏色的光，化學(xué)性質(zhì)很不活潑。

六、空氣的污染及防治

1.造成空氣污染的物質(zhì)：

有害氣體(一氧化碳(CO)、二氧化氮(NO2)、二氧化硫(SO2))和煙塵。

2.污染來源：

空氣中的有害物質(zhì)來自化石燃料的燃燒，石油化工廠排放的廢氣及汽車排放的尾氣。

3.被污染的空氣帶來的危害：

損害人體健康、影響作物生長、破壞生態(tài)平衡。

存在的環(huán)境問題：溫室效應(yīng)(二氧化碳含量過多引起)、臭氧空洞(飛機(jī)的尾氣、氟里昂的排放)、酸雨(由二氧化硫、二氧化氮引起)。

4.防止空氣污染的措施：加強(qiáng)大氣質(zhì)量監(jiān)測(cè),改善環(huán)境狀態(tài)、植樹造林、使用清潔能源。

5.目前空氣污染指數(shù)包括：一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、可吸入顆粒物、臭氧。

七、未來化學(xué)

將朝著“綠色化學(xué)”——“綠色消毀”和“綠色生產(chǎn)”的方向發(fā)展。核心是利用化學(xué)原理從源頭消除污染。

特點(diǎn)：

①充分利用資源和能源，原料無毒無害

②減少向環(huán)境排放廢物

③原料中的原子全部被消納，實(shí)現(xiàn)零排放(在化合反應(yīng)中體現(xiàn))

④生產(chǎn)出環(huán)境友好產(chǎn)品。

✦氧氣

一、氧氣的物理性質(zhì)

1.色、味、態(tài)：通常情況下，是無色無味的氣體;

2.密度：標(biāo)準(zhǔn)狀況下，密度為1.429g/L，略大于空氣。(可用向上排空法)

3.溶解性：氧氣不易溶于水。(可用排水法收集)

4.三態(tài)變化：降溫后，氧氣可以變?yōu)榈�藍(lán)色的液體，甚至淡藍(lán)色雪花狀固體。

二、氧氣的化學(xué)性質(zhì)

(一)與非金屬(碳、硫、磷)的反應(yīng)

1.木炭（黑色固體）燃燒

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在氧氣中：劇烈燃燒，發(fā)出白光，放出熱量，生成一種無色無味氣體，該氣體能使澄清石灰水變渾濁。

做木炭燃燒實(shí)驗(yàn)時(shí)，燃燒匙應(yīng)慢慢從瓶口向瓶底伸入(充分利用瓶內(nèi)的氧氣)。

2.硫粉（淡黃色）燃燒：

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在空氣中：發(fā)出微弱的淡藍(lán)色火焰;放出熱量、生成一種帶有刺激性氣味的氣體。

在氧氣中: 發(fā)出明亮的藍(lán)紫色的火焰, 放出熱量、生成一種帶有刺激性氣味的氣體。

實(shí)驗(yàn)時(shí)，要在瓶底裝少量水)吸收二氧化硫，防止污染空氣)。

3.紅磷（暗紅色固體）的燃燒

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在空氣中：發(fā)出黃白色火焰，放出熱量，生成大量白煙

在氧氣中：劇烈燃燒，發(fā)出白光，放出熱量，生成大量的白煙

注意：五氧化二磷(P2O5)是固體，不是氣體

(二)與金屬(鎂、鐵)的反應(yīng)

1.鎂帶（銀白色固體）在空氣中燃燒

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，放出熱量，生成白色粉末狀固體。

2鐵絲（銀白色固體）在氧氣中燃燒

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：劇烈燃燒，火星四射，放出熱量，生成一種黑色固體。

注意：集氣瓶底部鋪少量的細(xì)沙或加少量的水，防止生成的固體物質(zhì)濺落瓶底，致使集氣瓶炸裂。鐵絲在空氣中不能燃燒

(三)與某些化合物(蠟燭、甲烷)的反應(yīng)——產(chǎn)物均為：二氧化碳和水

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：比空氣中燃燒劇烈，發(fā)出白光，集氣瓶內(nèi)壁出現(xiàn)水珠，有使澄清石灰水變渾濁的無色無味氣體產(chǎn)生。

空氣中燃燒情況：燃燒產(chǎn)生黃色火焰，放熱，稍有黑煙。

(四)其他物質(zhì)與氧氣的反應(yīng)

某些物質(zhì)在一些條件下，與氧氣發(fā)生緩慢的氧化反應(yīng)，成為緩慢氧化。緩慢氧化也放熱。

如：動(dòng)植物新陳代謝，金屬的銹蝕，食物的腐爛、酒醋的釀造、農(nóng)家肥的腐熟等等。

總結(jié)：

1.氧氣是一種化學(xué)性質(zhì)比較活潑的氣體，在一定的條件下，能與許多物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)并放出大量的熱。在這些反應(yīng)中，氧氣提供氧，稱為氧化反應(yīng)。氧氣便是常見的氧化劑;具有氧化性。

2.物質(zhì)在純氧氣中燃燒程度比空氣中燃燒要?jiǎng)×�。說明物質(zhì)燃燒程度，與氧氣的濃度大小成正比;

3.物質(zhì)燃燒時(shí)有的有火焰，有的會(huì)發(fā)光，有的會(huì)冒煙。一般來說，氣體燃燒會(huì)有火焰產(chǎn)生，固體直接燃燒，產(chǎn)生光或者火星。生成物有固體，一般都會(huì)產(chǎn)生煙，即固體小顆粒;

4.物質(zhì)與氧氣反應(yīng)不一定是燃燒現(xiàn)象，如緩慢氧化。

三、氧氣的用途

(1)供給呼吸：醫(yī)療上急救病人，登山、潛水、航空、宇航提供呼吸;

(2)支持燃燒：煉鋼、氣焊與氣接、液氧炸彈、火箭助燃劑

✦實(shí)驗(yàn)室制取氧氣

一、工業(yè)制法

（分離液態(tài)空氣法）

原理：利用液態(tài)氧和液態(tài)氮的沸點(diǎn)不同。——物理變化(蒸餾)

(1)具體過程

(2)注意：該過程是物理變化

二、氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法

(化學(xué)變化)

1.雙氧水(過氧化氫)制取氧氣

A.藥品：過氧化氫(H2O2)和二氧化錳(黑色粉末 MnO2)

B.實(shí)驗(yàn)原理：

注：MnO2在該反應(yīng)中是催化劑，起催化作用

C.裝置： 固體與液體反應(yīng)，不需加熱(雙氧水的為一類)

注意事項(xiàng)：

①分液漏斗可以用長頸漏斗代替，但其下端應(yīng)該伸入液面以下，防止生成的氣體從長頸漏斗中逸出;

②導(dǎo)管只需略微伸入試管塞

③氣密性檢查：用止水夾關(guān)閉，打開分液漏斗活塞，向漏斗中加入水，水面不持續(xù)下降，就說明氣密性良好。

④裝藥品時(shí)，先裝固體后裝液體

⑤該裝置的優(yōu)點(diǎn)：可以控制反應(yīng)的開始與結(jié)束，可以隨時(shí)添加液體。

D步驟：連、查、裝(二氧化錳)、定、倒(過氧化氫溶液)、收

2.用高錳酸鉀、氯酸鉀制取氧氣

A.藥品：

高錳酸鉀(暗紫色固體)、氯酸鉀(白色固體)與二氧化錳(黑色粉末)

B.原理：

①加熱氯酸鉀(有少量的二氧化錳)：

注意：MnO2在該反應(yīng)中是催化劑，起催化作用

② 加熱高錳酸鉀：

C.裝置：

加熱固體制氣體(加熱氯酸鉀的為一類)

D.操作步驟：

(連)查、裝、定、點(diǎn)、收、離、熄。

① 連接裝置：先下后上，從左到右的順序。

② 檢查裝置的氣密性 ：將導(dǎo)管的一端浸入水槽中，用手緊握試管外壁，若水中導(dǎo)管口有氣泡冒出，證明裝置不漏氣。松開手后，導(dǎo)管口出現(xiàn)一段水柱。

③ 裝入藥品：按粉末狀固體取用的方法(藥匙或紙槽)

④固定裝置 ：固定試管時(shí)，試管口應(yīng)略向下傾斜;鐵夾應(yīng)夾在試管的中上部

⑤加熱藥品：先使試管均勻受熱，后在反應(yīng)物部位用酒精燈外焰由前向后加熱。

⑥收集氣體：

a.若用排水集氣法收集氣體，當(dāng)氣泡均勻冒出時(shí)再收集，剛排出的是空氣;水排完后，應(yīng)用玻璃片蓋住瓶口，小心地移出水槽，正放在桌面上(密度比空氣大)(防止氣體逸出)

b.用向上排空法。收集時(shí)導(dǎo)管應(yīng)伸入集氣瓶底部(為了排盡瓶內(nèi)空氣)

用排水法收集時(shí)，導(dǎo)管放在集氣瓶口

⑦先將導(dǎo)管移出水面

⑧再停止加熱

E.易錯(cuò)事項(xiàng)：

(1)試管口要略微向下傾斜：防止生成的水回流,使試管底部破裂。藥品應(yīng)平鋪在試管底部

(2)導(dǎo)氣管伸入發(fā)生裝置內(nèi)要稍露出橡皮塞：有利于產(chǎn)生的氣體排出。

(3)用高錳酸鉀制取氧氣時(shí)，試管口塞一團(tuán)棉花：防止高錳酸鉀粉末進(jìn)入導(dǎo)氣管，污染制取的氣體和水槽中的水。

(4)排氣法收集氣體時(shí)，導(dǎo)氣管要伸入接近集氣瓶底部：有利于集氣瓶內(nèi)空氣排出，使收集的氣體更純。

(5) 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，先將導(dǎo)氣管移出水面,然后熄滅酒精燈：防止水槽中的水倒流，炸裂試管。

F、收集方法：

① 排水法(不易溶于水)

② 向上排空法(密度比空氣大)

G、檢驗(yàn)、驗(yàn)滿

檢驗(yàn)：用帶火星的木條伸入集氣瓶內(nèi)，發(fā)現(xiàn)木條復(fù)燃，說明是氧氣;

驗(yàn)滿：用帶火星的木條放在集氣瓶口，若木條復(fù)燃，證明已滿。

三、催化劑

1.概念：

在化學(xué)反應(yīng)中能改變其他物質(zhì)的反應(yīng)速率(加快或變慢)，但本身的化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量在反應(yīng)前后沒有發(fā)生變化的物質(zhì)。

2.特點(diǎn)：

兩不變(質(zhì)量、化學(xué)性質(zhì))、一改變(反應(yīng)速率)

注意：

①催化劑不能改變生成物的質(zhì)量，不能決定反應(yīng)的進(jìn)行

②催化劑不是反應(yīng)物、又不是生成物

③催化劑僅針對(duì)某一反應(yīng)，并不是所有反應(yīng)的催化劑

④某一反應(yīng)的催化劑可能不只一種

3.

二氧化錳在一些反應(yīng)中不只作催化劑，催化劑不一定就只有二氧化錳。(在過氧化氫溶液制取氧氣中，催化劑可以用硫酸銅溶液、氧化鐵、氧化銅、紅磚粉末)。

在氯酸鉀制取氧氣中，二氧化錳的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變，但質(zhì)量分?jǐn)?shù)變大。

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