✦空气

一、空气成分的研究史

1.18世纪70年代，瑞典科学家舍勒和英国的科学家化学家普利斯特里，分别发现并制得了氧气。

2.法国科学家拉瓦锡最早运用天平作为研究化学的工具，用定量的方法研究了空气的成分，第一次明确提出了“空气是由氧气和氮气组成的”。其中氧气约占空气总体积的1/5的结论。

二、空气中氧气成分的测定

1.实验现象：

A.红磷燃烧发出黄白色火焰，放出热量，冒出白色浓烟

B.(过一会儿白烟消失，装置冷却到室温后打开弹簧夹)烧杯内的水倒流入集气瓶，约占瓶子容积的1/5。

2.实验结论：

说明空气不是单一的物质;氧气约占空气总体积的1/5。

3.原理

4.注意事项：

A.所用的红磷必须过量，过少则氧气没有全部消耗完

B.要等集气瓶(装置)冷却后才能打开弹簧夹，

C.装置的气密性要好，(否则测量结果偏小)，

D.要先夹住橡皮管，然后再点红磷(否则测量结果偏大)。

E.点燃红磷伸入瓶中要立即塞紧瓶塞(否则测量结果偏大)。

思考：

(1)可否换用木炭、硫磺、铁等物质?如能，应怎样操作?

答：不能用木炭或蜡烛(燃烧产生了气体，瓶内体积变化小)，不能用铁(铁在空气中不能燃烧)

(2)可否用镁代替红磷?

不能用镁，因为镁不但跟氧气反应而且还跟氮气等反应，结果测得的不只是空气中氧气的体积。会远远大于氧气的体积。

5..实际在实验中测得的结果比真实值小

其原因可能是A.红磷量不足;B.装置气密性差;C.未冷却至室温就打开止水夹;D.没有预先在导管中装满水

三、空气的主要成分

按体积分数：

氮气(N2)78%，

氧气(O2)21%(氮气比氧气约为4：1)，

稀有气体0.94%，

二氧化碳(CO2)0.03%，

其它气体和杂质0.03%。

空气的成分以氮气和氧气为主，属于混合物。

空气成分口诀:

氮七八氧二一，零点九四是稀气;

零点零三有两个，二氧化碳和杂气。

四、物质的分类

纯净物和混合物

1.纯净物：

由一种物质组成的，“纯净”是相对的，绝对纯净的物质是没有的，只要杂质含量低，不至于对生产和科学研究产生影响的物质就是纯净物。

2.混合物：

两种或多种物质组成的，这些物质相互间没有发生化学反应，各物质都保持各自的性质。

注意：划分纯净物、混合物的标准是根据物质的种类来划分的。只含一种物质的就属于纯净物，含有几种物质的就属于混合物

五、空气是一种宝贵的资源

1.氮

无色、无味的气体，不溶于水，不燃烧也不支持燃烧，不能供给呼吸，化学性质不活泼。

2.稀有气体：

无色、无味的气体，通电时能发出不同颜色的光，化学性质很不活泼。

六、空气的污染及防治

1.造成空气污染的物质：

有害气体(一氧化碳(CO)、二氧化氮(NO2)、二氧化硫(SO2))和烟尘。

2.污染来源：

空气中的有害物质来自化石燃料的燃烧，石油化工厂排放的废气及汽车排放的尾气。

3.被污染的空气带来的危害：

损害人体健康、影响作物生长、破坏生态平衡。

存在的环境问题：温室效应(二氧化碳含量过多引起)、臭氧空洞(飞机的尾气、氟里昂的排放)、酸雨(由二氧化硫、二氧化氮引起)。

4.防止空气污染的措施：加强大气质量监测,改善环境状态、植树造林、使用清洁能源。

5.目前空气污染指数包括：一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、可吸入颗粒物、臭氧。

七、未来化学

将朝着“绿色化学”——“绿色消毁”和“绿色生产”的方向发展。核心是利用化学原理从源头消除污染。

特点：

①充分利用资源和能源，原料无毒无害

②减少向环境排放废物

③原料中的原子全部被消纳，实现零排放(在化合反应中体现)

④生产出环境友好产品。

✦氧气

一、氧气的物理性质

1.色、味、态：通常情况下，是无色无味的气体;

2.密度：标准状况下，密度为1.429g/L，略大于空气。(可用向上排空法)

3.溶解性：氧气不易溶于水。(可用排水法收集)

4.三态变化：降温后，氧气可以变为淡蓝色的液体，甚至淡蓝色雪花状固体。

二、氧气的化学性质

(一)与非金属(碳、硫、磷)的反应

1.木炭（黑色固体）燃烧

实验现象：在氧气中：剧烈燃烧，发出白光，放出热量，生成一种无色无味气体，该气体能使澄清石灰水变浑浊。

做木炭燃烧实验时，燃烧匙应慢慢从瓶口向瓶底伸入(充分利用瓶内的氧气)。

2.硫粉（淡黄色）燃烧：

实验现象：在空气中：发出微弱的淡蓝色火焰;放出热量、生成一种带有刺激性气味的气体。

在氧气中: 发出明亮的蓝紫色的火焰, 放出热量、生成一种带有刺激性气味的气体。

实验时，要在瓶底装少量水)吸收二氧化硫，防止污染空气)。

3.红磷（暗红色固体）的燃烧

实验现象：在空气中：发出黄白色火焰，放出热量，生成大量白烟

在氧气中：剧烈燃烧，发出白光，放出热量，生成大量的白烟

注意：五氧化二磷(P2O5)是固体，不是气体

(二)与金属(镁、铁)的反应

1.镁带（银白色固体）在空气中燃烧

实验现象：剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出热量，生成白色粉末状固体。

2铁丝（银白色固体）在氧气中燃烧

实验现象：剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成一种黑色固体。

注意：集气瓶底部铺少量的细沙或加少量的水，防止生成的固体物质溅落瓶底，致使集气瓶炸裂。铁丝在空气中不能燃烧

(三)与某些化合物(蜡烛、甲烷)的反应——产物均为：二氧化碳和水

实验现象：比空气中燃烧剧烈，发出白光，集气瓶内壁出现水珠，有使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体产生。

空气中燃烧情况：燃烧产生黄色火焰，放热，稍有黑烟。

(四)其他物质与氧气的反应

某些物质在一些条件下，与氧气发生缓慢的氧化反应，成为缓慢氧化。缓慢氧化也放热。

如：动植物新陈代谢，金属的锈蚀，食物的腐烂、酒醋的酿造、农家肥的腐熟等等。

总结：

1.氧气是一种化学性质比较活泼的气体，在一定的条件下，能与许多物质发生反应并放出大量的热。在这些反应中，氧气提供氧，称为氧化反应。氧气便是常见的氧化剂;具有氧化性。

2.物质在纯氧气中燃烧程度比空气中燃烧要剧烈。说明物质燃烧程度，与氧气的浓度大小成正比;

3.物质燃烧时有的有火焰，有的会发光，有的会冒烟。一般来说，气体燃烧会有火焰产生，固体直接燃烧，产生光或者火星。生成物有固体，一般都会产生烟，即固体小颗粒;

4.物质与氧气反应不一定是燃烧现象，如缓慢氧化。

三、氧气的用途

(1)供给呼吸：医疗上急救病人，登山、潜水、航空、宇航提供呼吸;

(2)支持燃烧：炼钢、气焊与气接、液氧炸弹、火箭助燃剂

✦实验室制取氧气

一、工业制法

（分离液态空气法）

原理：利用液态氧和液态氮的沸点不同。——物理变化(蒸馏)

(1)具体过程

(2)注意：该过程是物理变化

二、氧气的实验室制法

(化学变化)

1.双氧水(过氧化氢)制取氧气

A.药品：过氧化氢(H2O2)和二氧化锰(黑色粉末 MnO2)

B.实验原理：

注：MnO2在该反应中是催化剂，起催化作用

C.装置： 固体与液体反应，不需加热(双氧水的为一类)

注意事项：

①分液漏斗可以用长颈漏斗代替，但其下端应该伸入液面以下，防止生成的气体从长颈漏斗中逸出;

②导管只需略微伸入试管塞

③气密性检查：用止水夹关闭，打开分液漏斗活塞，向漏斗中加入水，水面不持续下降，就说明气密性良好。

④装药品时，先装固体后装液体

⑤该装置的优点：可以控制反应的开始与结束，可以随时添加液体。

D步骤：连、查、装(二氧化锰)、定、倒(过氧化氢溶液)、收

2.用高锰酸钾、氯酸钾制取氧气

A.药品：

高锰酸钾(暗紫色固体)、氯酸钾(白色固体)与二氧化锰(黑色粉末)

B.原理：

①加热氯酸钾(有少量的二氧化锰)：

注意：MnO2在该反应中是催化剂，起催化作用

② 加热高锰酸钾：

C.装置：

加热固体制气体(加热氯酸钾的为一类)

D.操作步骤：

(连)查、装、定、点、收、离、熄。

① 连接装置：先下后上，从左到右的顺序。

② 检查装置的气密性 ：将导管的一端浸入水槽中，用手紧握试管外壁，若水中导管口有气泡冒出，证明装置不漏气。松开手后，导管口出现一段水柱。

③ 装入药品：按粉末状固体取用的方法(药匙或纸槽)

④固定装置 ：固定试管时，试管口应略向下倾斜;铁夹应夹在试管的中上部

⑤加热药品：先使试管均匀受热，后在反应物部位用酒精灯外焰由前向后加热。

⑥收集气体：

a.若用排水集气法收集气体，当气泡均匀冒出时再收集，刚排出的是空气;水排完后，应用玻璃片盖住瓶口，小心地移出水槽，正放在桌面上(密度比空气大)(防止气体逸出)

b.用向上排空法。收集时导管应伸入集气瓶底部(为了排尽瓶内空气)

用排水法收集时，导管放在集气瓶口

⑦先将导管移出水面

⑧再停止加热

E.易错事项：

(1)试管口要略微向下倾斜：防止生成的水回流,使试管底部破裂。药品应平铺在试管底部

(2)导气管伸入发生装置内要稍露出橡皮塞：有利于产生的气体排出。

(3)用高锰酸钾制取氧气时，试管口塞一团棉花：防止高锰酸钾粉末进入导气管，污染制取的气体和水槽中的水。

(4)排气法收集气体时，导气管要伸入接近集气瓶底部：有利于集气瓶内空气排出，使收集的气体更纯。

(5) 实验结束后，先将导气管移出水面,然后熄灭酒精灯：防止水槽中的水倒流，炸裂试管。

F、收集方法：

① 排水法(不易溶于水)

② 向上排空法(密度比空气大)

G、检验、验满

检验：用带火星的木条伸入集气瓶内，发现木条复燃，说明是氧气;

验满：用带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明已满。

三、催化剂

1.概念：

在化学反应中能改变其他物质的反应速率(加快或变慢)，但本身的化学性质和质量在反应前后没有发生变化的物质。

2.特点：

两不变(质量、化学性质)、一改变(反应速率)

注意：

①催化剂不能改变生成物的质量，不能决定反应的进行

②催化剂不是反应物、又不是生成物

③催化剂仅针对某一反应，并不是所有反应的催化剂

④某一反应的催化剂可能不只一种

3.

二氧化锰在一些反应中不只作催化剂，催化剂不一定就只有二氧化锰。(在过氧化氢溶液制取氧气中，催化剂可以用硫酸铜溶液、氧化铁、氧化铜、红砖粉末)。

在氯酸钾制取氧气中，二氧化锰的质量和化学性质不变，但质量分数变大。