《第四单元 我们周围的空气》知识详解解析.docx
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《第四单元我们周围的空气》知识详解解析
第四单元我们周围的空气
本单元综合分析
本单元共三节：
第一节：
空气的成分
①组成；②污染与防治；③空气质量日报的内容；④空气中各成分的用途。
第二节：
物质组成的表示
①元素的概念、元素符号以及单质、化合物的定义。
②根据化合价写出化学式，以及化学式表示的意义。
③根据化学式进行相关的计算。
第三节：
性质活泼的氧气
①实验室制法的原理、装置、收集方法；②氧气的物理性质、化学性质；③了解催化剂及催化剂的作用。
本单元重点：
1、空气的污染及防治。
2、化学式与化合价及进行化学式的相关计算。
3、氧气的性质和实验室制法的原理、装置。
本单元难点：
1、化合价的应用。
2、根据化学式计算。
第一节空气的成分
一、认识空气的组成
学习目标与要求
1、了解空气的组成，知道各成分的体积分数。
2、通过空气中氧气含量的测定实验，学会科学实验的方法，能够准确地观察、记录、分析实验现象。
教材知识点
【知识点一】空气的成分及发现
空气的成分
体积分数
氮气
７８%
氧气
２１%
稀有气体
０．９４%
二氧化碳
０．０３%
其他气体和杂质
０．０３%
空气的主要成分是：
氮气和氧气。
注意：
该成分是体积分数，而不是常说的质量分数。
瑞典化学家舍勒、英国化学家普利斯特里和法国化学家拉瓦锡在研究空气成分方面作出了不可磨灭的贡献，其中舍勒和普利斯特里曾先后用不同方法制得了氧气。
拉瓦锡通过实验得出空气由氧气和氮气组成的结论。
【知识点二】测量空气中氧气的含量的实验方法
1、可用多种方法测定空气中氧气的含量，其原理都是利用某些物质在一定量的空气中，完全消耗其中的氧气而又不产生其他气体，导致压强减小，减少的体积即为空气中氧气的体积。
2、常用来研究空气成分的药品和装置
研究空气成分的常用药品必须是易与氧气反应且没有气体生成的物质，如磷、铜丝，因为它们在空气中反应，生成固体物质，一般不选择铁丝，因为铁丝在空气中难以燃烧，也不选择碳和硫，因为它们分别燃烧后生成的产物是二氧化碳气体和二氧化硫气体，燃烧后装置内压强变化不大，所以也不选用。
【知识点三】稀有气体稀有气体是氦、氖、氩、氪、氙等气体的总称。
二、关注空气质量及空气是一种重要资源
学习目标与要求
1、了解空气污染的危害和来源，熟知污染空气的主要资源。
2、熟悉空气质量日报的主要内容，养成关注环境、热爱自然的情感。
3、了解空气分离的原理。
4、熟悉氧气、氮气、稀有气体主要的物理性质和用途。
教材知识点
【知识点一】空气污染的危害及来源
通常情况下，空气的成分是比较固定的，但工业生产和运输产生的废气排放使空气中有害气体和烟尘的含量增多，造成空气质量下降，严重危害着大自然的生态平衡以及人类的生命安全，空气污染已成为举世瞩目的全球性问题，排放到空气中的有害物质，大致分为粉尘和气体两类。
气体污染物主要是SO2、CO、NO2等。
这些气体主要来自矿物燃料的燃烧和工厂的废气。
【知识点二】首要污染物
通常二氧化碳对人体没有什么危害，但它在空气中达到一定的浓度会影响人类和动物的生活，就成为空气的污染物。
目前由于空气中二氧化碳的浓度尚未造成对人和动物的危害，因此未列入空气污染指数项目。
而从全球方面看，给人类和动植物造成危害较大的污染物为：
二氧化硫（SO2）、一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO2）、可吸入颗粒物，因此空气质量日报将它们列为空气污染指数项目，为首要污染物。
【知识点三】如何防治空气污染
简单地说，应从两个方面入手，一是设法提高大自然对空气的净化能力，如大规模植树造林，绿化等。
二是加强对环境的保护，针对污染物的来源，采取有效措施。
如搞好废物回收利用，减少有害物质的排放。
化工厂产生的废气应处理后排放。
再就是改变燃料结构，使用清洁能源，如太阳能、风能、核能、地热等。
【知识点四】几个环保概念
（1）世界环境日：
每年6月5日是世界环境日。
（2）“绿色”：
在环保研究方面人们常见“绿色”二字。
如绿色化学、绿色食品、绿的建材、绿色销毁。
此处的绿色象征无公害。
（3）白色污染：
指不能自然降解的塑料对环境的污染。
【知识点五】空气质量日报
空气质量日报是环境监测部门通过电视、电台、报纸向公众公布的当天各大城市或本地区的空气质量。
其目的是增强人们对环境的关注，提高全民环境意识，促进人们生活质量的提高。
（1）空气质量日报的主要内容
（2）计入空气污染物指数的项目
【知识点六】分离液态空气
根据液态空气中液态氧气、氮气、稀有气体的沸点不同，先加压降温把空气变成液态，用蒸馏的原理：
沸点低的先蒸发，从而得到各气体。
这也是工业上制取氧气的一种方法，但是，在整个过程中并没有新物质生成，是物理变化。
【知识点七】氧气、氦气、稀有气体的用途
氧气：
是人和动物所必需的基础物质，可供给呼吸、支持燃料燃烧，在工业及国防科技中用途重大。
例如：
炼钢、金属焊接、航天、医疗等。
氮气：
物理性质——无色、无味、熔沸点很低，难溶于水。
化学性质——不如氧气活泼，不支持燃烧。
用途——不能供给呼吸，也不支持燃烧，是一种重要的化工原料，此外还可以作防腐剂、防冻剂和保护气。
稀有气体：
物理性质——无色、无味的气体，难溶于水，通电时能发出不同颜色的光。
化学性质——非常稳定，通常极难与其他物质发生化学反应。
用途——由于化学性质不活泼，因此可用作保护气，用于填充灯泡，防止灯丝在加热条件下与空气中的氧气反应，延长灯泡使用寿命。
此外，用于电光源中，可以发出各种颜色的光。
第二节物质组成的表示
一、元素
学习目标与要求
教材知识点
【知识点一】元素
1、元素的概念：
元素是具有相同核电荷数（即核内质子数）的一类原子的总称。
元素是表示物质组成的宏观概念。
理解元素的概念请把握“同质子，类原子”六个字。
（1）“同质子”是指元素在原子的基础上，以核电荷数（即核内质子数）为标准进行种类划分的，与原子中的中子数、电子数无关，即元素的种类是由核电荷数（即核内质子数）决定的，同种元素的原子质子数一定相同，不同种元素的原子质子数一定不相同。
（2）“类原子”是指一种元素可能有不止一种原子。
它包括质子数相同，中子数不同的原子（例如：
高中将要学习到氢元素有3种质子数相同而中子数分别为0、1、2的氢原子），也包括质子数相同，而电子数不同的原子和离子（例如：
Fe、Fe2＋、Fe3＋均属于铁元素）。
注意：
元素是一类原子的总称，当然不包括多个原子所形成的分子或离子。
例如：
水分子（H2O）、氖原子（Ne）都含有10个质子，但水分子中含有两种不同的原子，所以两者不符合元素的定义，同样含有11个质子的NH4＋用元素来表述。
故“质子数相同的粒子属于同种元素”是错误的说法。
只有质子数相同的单核原子或单核离子才属于同一种元素。
由以上可知元素是一种抽象的概念，只讲种类，不讲个数。
【知识点二】元素的存在和分类
目前已发现的元素有100余种，其中有十几种是人造元素。
元素在地壳中的含量由多到少的顺序是：
氧、硅、铝、铁、钙等。
掌握地壳中含量排前五位的元素次序、名称及类别。
地壳中含量最高的元素或非金属元素都是氧，最高的金属元素是铝。
根据元素性质的不同，可把元素分为金属元素（如铜、铁、汞等）、非金属元素（如碳、氧、氖等）。
【知识点三】元素和原子的区别和联系
元素
原子
涵义
具有相同核电荷数（即质子数）的一类原
子的总称（抽象的宏观概念）
化学反应中的最小粒子（具体的微观粒子）
使用
范围
用于描述物质的宏观组成，如：
水是由氢
、氧两种元素组成的（习惯上说组成）
用于描述分子和某些物质的微观结构，如：
水分子是由氢原子和氧原子构成的（习惯上
说构成）
表示
方法
只讲种类，不讲个数，如：
不能说水由
两个氢元素和一个氧元素组成
即讲种类，又讲个数，如每个水分子由两个
氢原子和一个氧原子构成
化学
变化
化学变化中，元素种类不变，存在形式可
能变化
化学变化中，原子种类不变，外层电子可
能变化
联系
元素和原子是总体和个体的关系，元素是一类原子的总称，原子是构成并体现元素
性质的最小粒子
【知识点四】单质和化合物的区别和联系
单质
化合物
宏观组成
同种元素
不同种元素
微观构成
同种原子或由同种原子构成的分子
不同种原子按一定比例构成的分子或离子
化学性质
不能发生分解反应
一定条件下能发生分解反应
分类
依据性质分金属、非金属
依据组成分氧化物、酸、碱、盐
联系
都是纯净物，单质发生化合反应可生成化合物，化合物发生分解反应可以
生成单质
注意：
1、由同种元素组成的纯净物叫做单质，由不同种元素组成的纯净物叫做化合物，单质＆化合物是元素在自然界存在的两种形式。
2、“由同种分子构成的纯净物叫单质，或由同种元素组成的物质叫单质”的说法都是错误的。
第一句话混淆了“分子与元素”的关系，由多种原子构成的分子，它构成的纯净物不属于单质，而属于化合物。
如：
水分子构成的纯净物水是化合物，而不是单质。
第二句话混淆了“物质与纯净物”的关系，例如：
氧气（O2）和臭氧（O3）都是由氧元素组成的，两者混合组成的物质是混合物，而不是单质。
说明同种元素组成的物质，可能是纯净物（单质），也可能是混合物。
白磷和红磷，金刚石和石墨都是很好的例证。
【知识点五】物质的简单分类
金属
单质非金属
纯净物氧化物
物质酸
化合物碱
混合物盐
【知识点六】混合物与化合物的区别和联系
混合物
化合物
宏观组成
多种物质组成，可能含一种元素
多种元素组成的纯净物
微观构成
含多种分子
含一种分子
性质
无固定性质，各成分保持原有的
化学性质
有固定性质
组成成分
不一定有固定组成，但有时有一
定范围
有固定组成
举例
矿泉水、海水、空气、糖水
水、氢氧化钠、硝酸铵
联系
混合物可由多种化合物组成
【知识点七】物质、元素、分子与原子的相互关系
元素物质
构成构宏观概念，只讲种类不论个数
成微观概念，既讲种类又讲个数
原子分子
1、有关物质组成、结构的描述注意：
（1）物质的宏观组成用“元素”来描述，元素是宏观概念，只讲种类，不讲个数。
（2）物质的微观构成用分子或原子来描述，微观粒子既讲种类，又讲个数。
（3）纯净物中只有一种物质成分，是有固定的组成和结构的。
（4）混合物一般不用元素来描述，而用组成它的成分来描述。
2、关于由分子构成的物质的组成和构成的描述，以水为例有以下4种正确说法：
（1）水是由氢氧两种元素组成的。
（2）水是由水分子构成的。
（3）水分子是由氢、氧两种原子构成的。
（4）一个水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的。
3、关于由原子构成的物质的组成和构成的描述，以铁为例有以下两种正确说法：
（1）金属铁是由铁元素组成的。
（2）金属铁是由铁原子构成的。
【知识点八】元素符号
元素符号的书写方法：
国际上统一采用元素的拉丁文名称的第一个大写字母来表示元素，如果第一个字母相同就再附加一个小写字母来区别。
如氟用“F”表示，铁用“Fe”来表示。
【知识点九】元素符号表示的意义
1、宏观意义：
元素符号表示一种元素。
2、微观意义：
元素符号表示这种元素的一个原子。
如“H”表示氢元素和一个氢原子。
3、有的元素符号还表示一种物质。
注意：
如果元素符号前有数字，则整个符号只表示原子个数。
如:
“2H”只表示两个氢原子，“3Fe”只表示三个铁原子。
【知识点十】元素周期表
元素周期表共有7个横行，18个纵行。
每个横行叫做一个周期，元素所在周期等于它的电子层数；每个纵行叫一个族（8，9，10三个纵行共同组成一个族）。
在元素周期表中，元素都有一个编号，叫原子序数，大小恰好等于该元素原子的核内质子数。
二、化学式的意义
学习目标与要求
1、了解物质的组成与化学式的关系，能够正确书写常见单质和化合物的化学式，掌握化学式的读法。
2、了解化学式的涵义，熟知化学式周围数字所示的涵义。
教材知识点
【知识点一】化学式的概念
用元素符号来表示物质组成的式子叫做化学式。
注意：
（1）纯净物都有固定不变的组成，即其中的原子个数或不同种原子间的个数比都是一定的，一种纯净物只用一个化学式来表示。
（2）各种物质的化学式，都是通过实验的方法测定物质的组成，然后得出来的，并非人们凭空臆造出来的，所以化学式中元素符号右下角的数字不能随意改动。
（3）物质的化学式不因发生物理变化而改变，与该物质的状态无关。
例如：
水和冰的化学式都为H2O。
只有发生化学变化，生成了其他物质时，物质的化学式才发生改变。
（4）有些化学式不仅能表示这种物质的组成，同时也能表示这种物质的分子的构成，这种化学式也叫分子式。
如：
H2O既是水的化学式，也是水的分子式，它表示1个水分子中有2个氢原子和1个氧原子。
【知识点二】化学式的写法与读法
1、单质化学式的写法：
（1）由原子直接构成的单质，用元素符号来表示，如金属单质、稀有气体单质和常温下为固体的大多数非金属单质。
（2）还有的单质是由双原子分子形成或多原子分子形成。
因此在元素符号右下角标出每个分子中原子的个数来表示它们的化学式。
如：
氢气——H2，氧气——O2，足球烯——C60等。
注：
气体单质多是双原子分子（稀有气体除外），另外碘（I2）、溴（Br2）也是双原子分子。
2、化合物化学式的写法，要注意以下几点：
（1）这种物质由哪几种元素组成。
（2）各元素原子个数比是多少。
（3）各元素的排列顺序：
金属元素在前，非金属元素在后。
由两种元素组成的化合物如有氧元素，氧元素在后，其他元素在前。
（4）把原子个数标在相应元素符号的右下角，化学式中右下方的小数字一般为最简整数比。
命名时，从右向左读，中间加“化”字相连，有时需读出原子个数。
但“1”一般不读出。
例如：
Fe3O4读作四氧化三铁，NaCl读作氯化钠。
【知识点三】化学式表示的意义
化学式的含义
以水（H2O）为例
宏观
1、表示一种物质；
2、表示物质的组成；
3、表示物质的相对分子质量；
4、表示组成元素的质量比。
1、表示水这种物质；
2、表示水是由氢元素和氧元素组成的；
3、表示水的相对分子质量为18；
4、水中氢、氧元素的质量比为1：
8。
微观
1、表示物质的一个分子（由分子
构成的物质）；
2、表示物质的构成；
3、表示分子中各原子个数比。
1、表示一个水分子；
2、表示一个水分子是由两个氢原子和一个氧
原子构成的；
3、表示水分子中氢、氧原子的个数比为2：
1。
【知识点四】化学式前和元素符号前后数字的化学意义
元素是宏观概念，只讲种类不讲个数；分子、原子是微观概念，既讲种类又讲个数。
所以要注意元素符号前后的数字因所处的位置不同而意义不同。
1、单独的化学式和元素符号，既有宏观意义，又具有微观意义。
如：
“H2O”表示七种化学意义（详见上表）。
“H”表示氢元素、氢元素的一个氢原子。
注意：
有些元素符号还表示一种单质（因为大多数单质的化学式是用元素符号表示的），如：
“Fe”除表示铁元素、表示铁元素的一个铁原子外，还能表示铁这种物质。
2、化学式和元素符号前加了化学计量数，则该符号只有微观意义，没有宏观意义，如“2H”只表示两个氢原子，“3H2O”只表示三个水分子。
3、化学式中元素符号右下角的小数字，表示每一个分子中所含该元素原子的个数。
如：
“CO2”中的“2”表示一个二氧化碳分子中含有两个氧原子。
注意：
在统计原子个数时，
（1）化学式前的数字跟化学式中所有元素的原子都有关系，如“2H2O”中氢原子的总数为2×2=4，氧原子的总数为1×2=2。
（2）元素符号前的数字和化学式中元素符号右下角的数字虽然都表示原子个数，但元素符号前的数字表示的是独立的原子个数，没有范围限制，化学式中元素符号右下角的数字表示的是一个分子中所含的原子个数，是受分子结构限制的，且不能改变。
如：
2H和H2O的“2”，前者表示2个氢原子，后者表示1个水分子中含有2个氢原子。
例如：
指出“4H2CO3”中“1”、“2”、“3”、“4”的涵义。
“1”：
1个碳酸分子中含1个碳原子；
“2”：
1个碳酸分子中含2个氢原子；
“3”：
1个碳酸分子中含3个氧原子；
“4”：
4个碳酸分子。
统计共有8个氢原子、4个碳原子、12个氧原子。
三、化合价与化学式
学习目标与要求
1、知道一些常见元素的化合价，记忆常用元素的化合价并掌握用化合价书写化学式。
2、熟知化合价规则，并能够根据化学式推求某元素的化合价。
3、认识化合价与离子写法上的区别。
注意：
重点在化合价的应用，对化合价的形成原因不作要求。
教材知识点
【知识点一】元素的化合价
原子的化学性质与原子的最外层电子数关系最密切。
元素的原子之间得到或失去电子的数目，或彼此之间形成共用电子对的数目，就决定了元素的化合价。
钠元素与氯元素化合时，形成NaCl，钠离子与氯离子的个数比为1：
1，这是因为每个钠原子失去一个电子，则钠元素的化合价为+1价，而氯原子得到一个电子，则氯元素的化合价为-1价。
有些元素的原子相互化合时靠各自提供电子形成共用电子对，不同元素相互化合时都有固定的原子个数比，化合价就是用来表现这种原子个数比的。
【知识点二】元素化合价的决定
化合价的数值
正价
负价
离子化合物
一个原子得失电子的数目
失去电子的原子显正价
得到电子的原子显负价
共价化合物
一个原子形成共用电子对
的数目
电子对偏离的原子为
正价
电子对偏向的原子为
负价
化合价原则
不论离子化合物还是共价化合物，其正、负化合价的代数和均为零
【知识点三】常见元素化合价及规律总结
课本列出了15种常见元素的化合价，可观察到有以下特点：
1、氢为+1，氧为-2，要牢记。
金属元素都为正价，非金属元素有负价。
有些元素因反应条件不同，有多种化合价。
2、单质的化合价规定为零。
3、为方便记忆常见元素的化合价，总结口诀如下：
钾钠银氢正一价，钙镁钡锌正二价；
铝是正三氧负二，氯负一价最常见；
硫有负二正四六，正二正三铁可变；
正一二铜二四碳，单质零价永不变；
其他元素有变价，先死后活来计算。
【知识点四】化合价的表示方法
化合价标在元素符号的正上方，正负号标在前，数值写在后，“1”不能省略。
例如：
氢元素为+1价，表示为+1H，氧元素为-2价，表示为-2O。
注意：
（1）与离子的表示方法比较：
离子符号标在右上角，数值标在前，正负号标在后，“1”可省略。
如：
钠离子带一个单位正电荷，写成Na+；氧离子带两个单位的负电荷，写成O2-。
（2）两者的联系：
离子所带的电荷的正、负及数值等于化合价的正、负及数值。
如某元素的离子带A个单位的正电荷，则其化合价是+A价。
【知识点五】化合价规则
在任何一种化合物中，正负化合价的代数和为零。
例如：
+4S-2O2其化合价的代数和：
（+4）+（－2）×2=0。
【知识点六】根据元素的化合价写化学式的一般规律
根据元素的化合价，应用化合价原则，怎样迅速、准确地写出已知物质的化学式呢？
以书写氧化铝的化学式为例加以说明：
1、正价左，负价右，排好元素符号的顺序：
AlO；
2、标出各元素的化合价：
+3Al-2O；
3、化合价交叉、约简：
+3Al2-2O3；
4、得化学式：
Al2O3；
5、用化合价原则检查：
（+3）×2+（－2）×3=0。
归纳以上书写方法和步骤，可概括为：
一排顺序二标价，价数交叉写右下，
约简价数做角码，再用规则去检查。
以上所谈是书写化学式的一般规律。
如氨气（NH3），就不能写成H3N，乙炔（C2H2）也不能将公约数“2”约去。
【知识点七】根据化学式计算化合价的一般规律
先标固定化合价，再算可变化合价————“先死后活法”。
例如：
标出KClO3中各元素的化合价。
在KClO3中，K、O元素的化合价是“死”的，“死”指没有可变化合价，分别为+1、+2价，而Cl元素的化合价有+1、－1、+5、+7多种，即所谓化合价是“活”的，在此化合物中不知为哪一种，因此，在标价时，先将K、O的“死”化合价标上，然后，根据化合物中化合价原则计算Cl元素的化合价，即再确定Cl元素的“活”价为多少，从而可确定其化合价为+5价。
【知识点八】原子团（又叫“根”）及其化合价
常见原子团：
原子团
根的写法
化合价
根离子写法
原子团
根的写法
化合价
根离子写法
硫酸根
SO4
－2
SO42－
硝酸根
NO3
－1
NO3－
碳酸根
CO3
－2
CO32－
铵根
NH4
＋1
NH4＋
氢氧根
OH
－1
OH－
磷酸根
PO4
－3
PO43－
记忆口诀：
负1硝酸氢氧根-1NO3-1OH
负2硫酸碳酸根-2SO4-2CO3
还有负3磷酸根-3PO4
只有正1是铵根+1NH4
当元素与根结合时，书写化学式的方法与写氧化铝的方法相同，当根的个数不为“1”时，要加括号，在括号的右下角标出原子团的个数。
如写硫酸铝的化学式：
（1）正价左，负价右，排好元素符号及根的顺序：
AlSO4；
（2）标出各元素的化合价：
+3Al-2SO4；
（3）化合价交叉、约简，写括号，标角码，得化学式：
+3Al（-2SO4）3；
（4）用化合价原则检查：
（＋3）×2＋（－2）×3=0。
四、物质组成的定量表示方法
学习目标与要求
1、掌握根据化学式计算相对分子质量、化合物中各元素的质量比以及某元素的质量分数。
2、准确掌握有关化学式计算，规范书写格式。
教材知识点
【知识点】物质组成的定量表示计算题型可分为以下五类
题型一、计算相对分子质量
化学式中各原子的相对原子质量的总和叫做相对分子质量。
可见相对分子质量也是以碳12质量的
1/12作为标准，进行比较而得出的相对分子质量，它也是个比值，国际单位制也为1（一般不写出）。
例1、
（1）求二氧化碳的相对分子质量。
二氧化碳的化学式为CO2，它的相对分子质量为：
12+16×2=44。
（2）求氢氧化钙的相对分子质量。
氢氧化钙的化学式为Ca（OH）2，它的相对分子质量为：
40+（16+1）×2=74。
（3）硫酸铜晶体的化学式为CuSO4·5H2O，求它的相对分子质量。
硫酸铜晶体的相对分子质量为：
64+32+16×4+5×（1×2+16）=250。
题型二、计算组成物质的各元素的质量比
化合物中各元素的质量比=各种原子的相对原子质量×对应的原子个数之比
=各种原子的相对原子质量总和（即相对原子质量×原子个数）的最简整数比
例2、
（1）求二氧化碳中各元素的质量比。
二氧化碳中碳元素与氧元素的质量比为：
12：
（16×2）=3：
8。
（2）求硝酸铵（NH4NO3）中各元素的质量比。
硝酸铵中氮、氢、氧元素的质量比为：
（14×2）：
（1×4）：
（16×3）=7：
1：
12。
（3）求氢氧化钙[Ca（OH）2]中各元素的质量比。
氢氧化钙中钙、氧、氢元素的质量比为：
40：
（16×2）：
（1×2）=20：
16：
1。
此类题目计算时注意元素种类、相对原子质量、原子个数三
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