空气.docx
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空气
空气
1成分和作用
1.1成分研究
1.1.1科学家
舍勒、普利斯特里、拉瓦锡
1.1.2原理
汞
红磷
1.2成分
1.2.1
氮气
78%
氧气
21%
稀有气体
0.94%
二氧化碳
0.03%
杂质及其他
0.03%
1.2.2体积分数
1.3各成分的性质和用途
1.3.1氮气
物理性质
无色无味难溶于水
密度比空气略小
化学性质
不活泼
用途
常用作保护气
焊接金属时常用氮作保护气
灯泡中充氮以延长使用寿命
食品包装时充氮以防腐
是制硝酸和化肥的重要原料
医疗上可在液氮麻醉条件下做手术
超导材料在液氮的低温环境下能显示超导性能
1.3.2氧气
物理性质
无色无味不易溶于水
密度比空气略大
三态变化
淡蓝色
化学性质
比较活泼
助燃性
氧化性
氧化剂
用途
供给呼吸
潜水、登山、医疗急救
支持燃烧
炼钢、气焊、发射火箭
1.3.3稀有气体
物理性质
无色无味
通电时发出不同颜色的光
化学性质
很不活泼（惰性气体）
用途
作保护气
焊接金属时用稀有气体来隔绝空气
灯泡中充稀有气体以使灯泡耐用
由于通电时能发出不同颜色的光可做多种用途的电光源
激光技术
氦可用于制造低温环境
氦气用于填充飞艇
氙可用于医疗麻醉
1.3.4二氧化碳0.03%
1.3.5其它0.03%
2测定其中氧气的体积分数
2.1测定原理
红磷在密闭的容器中燃烧，消耗氧气，生成白色固体五氧化二磷。
密闭容器内压强减小，大气压将水压入密闭容器，通过测定进入容器中的水的量来测定氧气在空气中的体积分数。
2.1.1密闭容器
2.1.2可燃物能在空气中燃烧
铁
2.1.3可燃物只消耗氧气
镁
2.1.4生成物是液体或固体
碳、硫
2.2化学方程式
2.2.1红磷+氧气=五氧化二磷
2.2.24P+5O2=2P2O5
2.3常用装置及变形
2.3.1
2.4实验现象
2.4.1红磷燃烧，生成大量白烟
2.4.2水进入原容器且水的体积约占原容器中空气体积的1/5
2.5如失败，主要原因
2.5.1大于1/5
实验前没有夹紧弹簧夹
将燃烧匙放入瓶中时动作太慢
2.5.2小于1/5
红磷的量不足
装置漏气
装置没有冷却至室温
实验前导管中没有充满水
2.6为什么不能用硫、碳、铁、镁等代替红磷？
2.6.1因为硫和碳燃烧后产生气体，导致测的氧气的体积有偏差
2.6.2铁在空气中难以燃烧
2.6.3镁在消耗氧气的同时还会与氮气反应
2.7结论
2.7.1氧气约占空气体积的1/5
3大气污染
3.1污染物
3.1.1可吸入颗粒物
烟、粉尘
3.1.2有害气体
一氧化碳
一半以上来自汽车尾气
二氧化氮、二氧化硫
主要来源于矿物燃料的燃烧和工厂的废气
导致酸雨
臭氧
3.1.3
3.2危害
3.2.1损害人体健康
3.2.2影响农作物生长
3.2.3破坏生态平衡
3.3防治措施
3.3.1消除污染源
改变燃料结构
使用清洁能源
工厂的废气经处理后排放
3.3.2植树造林
3.3.3加强空气质量检测等
4氧气的性质
4.1物理性质
4.1.1无色无味的气体
4.1.2密度比空气略大
在标准状态下，氧气的密度是1.429g/L，比空气的密度（1.293g/L）略大。
4.1.3不易溶解于水
氧气不易溶于水，在室温下，1L水中只能溶解约30ML的氧气。
4.1.4三态
在压强为101kPa时，氧气在-183摄氏度时会变成淡蓝色液体，在-218摄氏度时变成淡蓝色雪花状的固体。
氧气
淡蓝色液体
淡蓝色雪花状固体
4.1.5氧气盛放在天蓝色的钢瓶中
氧气的沸点比氮气的沸点低，利用氮气和氧气的沸点的差异可将空气分离得到氮气和氧气。
例一：
课堂上老师做了一个实验：
将液态空气倒入一只烧杯中，发现立即冒出大量气泡，把一根燃着的小木条置于烧杯口，小木条火焰熄灭；过一会儿再把燃着的小木条置于烧杯口，此时小木条火焰不但没有熄灭，反而燃烧更旺。
据此实验现象回答下列问题：
（1）由于液氮比液氧的沸点_______（填“高”或“低”）导致_______首先从液态空气中蒸发出来。
（2）“过一会儿，小木条不但没有熄灭，反而燃烧更旺”其原因____________________________
Answer:
（1）低氮气
（2）氧气蒸发出来
4.2化学性质
4.2.1比较活泼（氧化性、助燃性）
（1）在空气和纯氧中的现象分别是什么？
说明什么？
（2）为什么木炭点燃后要缓缓插入集气瓶中。
（3）铁丝为什么要盘成螺旋状？
如未发现“火星四射”的现象，原因有哪些？
分别应如何改进？
（4）通过上述实验得出氧气的什么化学性质？
（5）Al燃烧时，火柴在什么时机插入集气瓶中，为什么？
集气瓶底部为什么要放些细纱？
用于检验氧气的存在
木炭（灰黑色固体）
反应方程式
木炭+氧气=二氧化碳
C+O2=CO2
反应现象
在空气中发出红光，在氧气中发出白光
放热
生成无色气体使澄清石灰水变浑浊
注意细节
硫（淡黄色固体）
俗名
硫磺
反应方程式
硫+氧气=二氧化硫
S+O2=SO2
反应现象
在空气中发出淡蓝色火焰，在氧气中发出蓝紫色火焰
放热
生成无色有刺激性气味的气体
二氧化硫
注意细节
硫的用量不能过多，防止对空气造成污染
用水或碱液吸收SO2
红磷（暗红色）
反应方程式
红磷+氧气=五氧化二磷
4P+5O2=2P2O5
反应现象
在空气中产生黄色火焰。
在氧气中发出白光
放热
有浓厚的白烟
注意细节
此反应生成的是五氧化二磷固体的小颗粒，现象应描述为白烟，而不是白雾
铝（银白色固体）
反应方程式
铝+氧气=三氧化二铝
4Al+3O2=2Al2O3
点燃
反应现象
剧烈燃烧
放热
耀眼的白光
生成白色固体
注意细节
铝非常薄
预先放少量水或细沙，防止溅落的高温熔化物炸裂瓶底
铝在空气中不能燃烧
铁丝（银白色）
反应方程式
铁+氧气=四氧化三铁
3Fe+2O2=Fe3O4
反应现象
剧烈燃烧
火星四射
放出大量的热
生成黑色固体
注意细节
细铁丝绕成螺旋状
增大铁丝与氧气的接触面积
铁丝一端系一根火柴
引燃铁丝
等木条快烧完再将铁丝放入集气瓶中
集气瓶内预先装少量水或铺一薄层细沙
防止高温溅落物炸裂瓶底
镁（银白色固体）
反应方程式
镁+氧气=氧化镁
2Mg+O2=2MgO
反应现象
剧烈燃烧
发出耀眼的白光、有白烟
放热
生成白色粉末状固体
4.3用途
4.3.1供给呼吸
4.3.2支持燃烧
4.3.3
5氧气的制法
（1）有三种方法制取氧气，原料分别是什么？
反应原理分别是什么？
三种方法的优缺点？
（2）用KMnO4制取氧气的装置需要哪些仪器？
如何检查该装置的气密性？
（3）用KMnO4制取氧气时，棉花的作用？
试管口为什么略向下倾斜？
什么时候开始收集？
为什么？
结束时，如何操作？
为什么这样？
5.1工业制法
5.1.1原料
空气
5.1.2原理
利用液氧和液氮的沸点不同
5.1.3方法
分离液态空气
5.2氧气的实验室制法
5.2.1原料
双氧水
过氧化氢的水溶液
无色液体
氯酸钾
白色晶体
二氧化锰
催化剂
高锰酸钾
紫黑色晶体
5.2.2原理
2H2O2=2H2O+O2↑
反应条件
MnO2作催化剂
MnO2是黑色粉末
加热
过氧化氢=水+氧气
2KClO3=2KCl+3O2↑
MnO2作催化剂和加热
氯酸钾=氯化钾+氧气
2KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2↑
加热
高锰酸钾=锰酸钾+二氧化锰+氧气
5.2.3装置
制
发生装置
发生装置选择的依据
反应物的状态
反应条件
加热
细节
用高锰酸钾作反应物时
要在试管口放一团棉花
防止高锰酸钾粉末进入导管
固液常温
容器
试管
锥形瓶
广口瓶
平底烧瓶
带导管的橡皮塞
单孔塞
双孔塞
分液漏斗
控制液体流量以得到平稳的氧气流
可以用注射器代替
用单孔塞
固体加热
取
收集装置
排水法
利用气体不与水反应
不易溶解于水
收集的气体比较纯净
向上排空气法
不与空气中的物质反应
气体密度大于空气密度
收集的气体干燥
注意
导管要伸到集气瓶的底部
验满
在集气瓶口放一根带火星的木条
检验
在集气瓶中放一根带火星的木条
5.2.4实验步骤
检查装置的气密性
装药品
先固体后液体
将装满水的集气瓶倒放在水槽里
加热
如用排水法收集
等到有大量连续均匀的气泡产生时再收集
当集气瓶口有气泡冒出时在水中盖好瓶口
取出集气瓶正放在桌上
结束时
先从水槽中拿出导管
然后再熄灭酒精灯
5.2.5催化剂
定义
在化学反应中能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂（又叫触媒）。
改变反应速率（加快或减慢）
质量，化学性质不变
在化学反应前后
触媒
MnO2
黑色固体
加快反应
氯酸钾分解
双氧水分解
可重复使用
6概念
6.1氧化反应
6.1.1物质跟氧发生的反应
6.1.2分类
剧烈氧化
燃烧
C
S
P
Fe
可燃物与空气中的氧气发生的一种发光发热剧烈的氧化反应
爆炸
可燃物在有限的空间里急速燃烧
产生的气体和热量来不及排开
缓慢氧化
也请参考:
燃烧
物质与氧气缓慢反应
不易察觉
动物呼吸
铁生锈
两者比较
相同点
是氧化反应
放热
不同点
发光
反应速率
6.2化合反应
6.2.1由两种或两种以上的物质生成一种物质的反应
6.2.2多变一
6.2.3属于化学反应的基本类型
6.3分解反应
6.3.1由一种物质生成两种或两种以上物质
6.3.2一变多
6.3.3属于化学反应的基本类型
6.4物质分类
6.4.1纯净物
由一种物质组成
6.4.2混合物
由两种或两种以上物质组成
特点
组成不固定
各成分保持各自的性质不变
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