2023年我們周圍的空氣知識點

第二單元空氣和氧氣第一節(jié)空氣拉瓦錫測定空氣成分的實驗?二百數(shù)年前，法國化學(xué)家拉瓦錫通過實驗,得出了空氣由氧氣和氮氣組成,其中氧氣約占空氣總體積的1／5的結(jié)論。實驗中涉及的化學(xué)方程式有:2Ｈg+Ｏ22HgＯ和２HgＯ2Hg＋Ｏ2↑。測定空氣中氧氣含量的實驗【實驗原理】４P+５Ｏ22P2Ｏ５【實驗裝置】如右圖所示。彈簧夾關(guān)閉。集氣瓶內(nèi)加入少量水，并做上記號?！緦嶒灜h(huán)節(jié)】?①連接裝置,并檢查裝置的氣密性。②點燃燃燒匙內(nèi)的紅磷,立即伸入集氣瓶中，并塞緊塞子。③待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾?！緦嶒灛F(xiàn)象】①紅磷燃燒,產(chǎn)生大量白煙；②放熱；③冷卻后打開彈簧夾，水沿著導(dǎo)管進入集氣瓶中，進入集氣瓶內(nèi)水的體積約占集氣瓶空氣總體積的1/5。【實驗結(jié)論】紅磷必須過量。假如紅磷的量局限性,集氣瓶內(nèi)的氧氣沒有被完全消耗,測量結(jié)果會偏小。裝置氣密性要好。假如裝置的氣密性不好，集氣瓶外的空氣進入集氣瓶，測量結(jié)果會偏小。冷卻后再打開彈簧夾，否則測量結(jié)果偏小。導(dǎo)管中要注滿水。否則當(dāng)紅磷燃燒并冷卻后,進入的水會有一部分殘留在試管中，導(dǎo)致測量結(jié)果偏小。假如彈簧夾未夾緊,或者塞塞子的動作太慢，測量結(jié)果會偏大。在集氣瓶底加水的目的:吸取有毒的五氧化二磷。a.加快集氣瓶冷卻b.液封導(dǎo)氣管末端以防氣體逸出ｃ.緩沖集氣瓶內(nèi)氣壓的驟然升高不要用木炭或硫代替紅磷！因素:木炭和硫燃燒盡管消耗氣體,但是產(chǎn)生了新的氣體,氣體體積不變，容器內(nèi)壓強幾乎不變，水面不會有變化。假如預(yù)先在集氣瓶內(nèi)放入氫氧化鈉溶液，就可以用木炭或硫代替紅磷進行實驗。不要用鎂代替紅磷！因素:鎂在空氣中燃燒時能與氮氣和二氧化碳發(fā)生反映,這樣不僅消耗氧氣,還消耗了氮氣和二氧化碳,使測量結(jié)果偏大。紅磷從燃燒到熄滅冷卻的過程中，瓶內(nèi)水面的變化是:先下降后上升空氣的成分氣體氮氣氧氣稀有氣體二氧化碳其他氣體和雜質(zhì)體積分數(shù)78%２1%0．94%０.03%０．０３％混合物和純凈物混合物純凈物定義兩種或或兩種物以上物質(zhì)組成的物質(zhì)叫混合物。只由一種物質(zhì)組成的物質(zhì)叫純凈物。特點組成混合物的各種成分之間沒有發(fā)生化學(xué)反映，它們各自保持著本來的性質(zhì)。純凈物可以用化學(xué)式來表達。但是,絕對純凈的物質(zhì)是沒有的。常見實例空氣、溶液、合金、鐵銹、加碘鹽、天然氣、自來水、礦泉水等能用化學(xué)式表達的所有物質(zhì)冰水混合物、水蒸氣、銅銹也是純凈物空氣是一種寶貴的資源氮氣?【物理性質(zhì)】無色無味的氣體，不易溶于水，密度比空氣的密度略小。

【化學(xué)性質(zhì)】化學(xué)性質(zhì)不活潑,一般情況下不能支持燃燒,不能供應(yīng)動植物呼吸。?【用途】①制硝酸和化肥的重要原料(這一點可以證明空氣中具有氮氣)；?②用作保護氣（焊接金屬時作保護氣、燈泡充氮延長使用壽命、食物充氮防腐）；?③醫(yī)療上在液氮冷凍麻醉條件下做手術(shù)；?④超導(dǎo)材料在液氮的低溫條件下顯示超導(dǎo)性能。稀有氣體（氦、氖、氬、氪、氙的總稱）?【物理性質(zhì)】沒有顏色，沒有氣味的氣體，難溶于水。通電時能發(fā)出不同顏色的光。?【化學(xué)性質(zhì)】化學(xué)性質(zhì)很不活潑。所以稀有氣體又叫做惰性氣體。

【用途】①用作保護氣(焊接金屬時作保護氣、燈泡中充入稀有氣體使燈泡耐用)；

②用作光源（如航標燈、強照明燈、閃光燈、霓虹燈等)；

③用于激光技術(shù);④氦氣可作冷卻劑；⑤氙氣可作麻醉劑?？諝馕廴竞头乐慰諝馕廴镜奈廴疚锸怯泻怏w和煙塵。污染源涉及煤、石油等化石燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳（三大有害氣體)，還涉及工業(yè)廢氣等方面。計入空氣污染指數(shù)的項目為:二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入顆粒物和臭氧等。空氣污染的危害：導(dǎo)致世界三大環(huán)境問題(溫室效應(yīng)、臭氧層破壞、酸雨)、損害人體健康、破壞生態(tài)平衡、影響作物生長、破壞生態(tài)平衡等。防治空氣污染：加強大氣質(zhì)量監(jiān)測;改善環(huán)境狀況；減少使用化石燃料;使用清潔能源;積極植樹造林、種草;嚴禁露天焚燒垃圾等。綠色化學(xué)綠色化學(xué)又稱環(huán)境和諧化學(xué)，其核心是運用化學(xué)原理從源頭上消除污染。

綠色化學(xué)的重要特點是：

①充足運用資源和能源,采用無毒、無害的原料；?②在無毒、無害的條件下進行反映，以減少向環(huán)境排放廢物;

③提高原子的運用率，力圖使所有作為原料的原子都被產(chǎn)品所消納，實現(xiàn)“零排放”;

④生產(chǎn)有助于環(huán)境保護、社區(qū)安全和人體健康的環(huán)境和諧的產(chǎn)品。第二節(jié)氧氣氧氣的性質(zhì)

【物理性質(zhì)】密度略大于空氣的密度。不易溶于水。氣態(tài)的氧是無色無味的,液態(tài)氧和固態(tài)氧是淡藍色的。

【化學(xué)性質(zhì)】氧氣化學(xué)性質(zhì)比較活潑。氧氣具有助燃性和氧化性。氧氣的檢查方法：把一根帶火星的木條伸入集氣瓶中,假如帶火星的木條復(fù)燃，證明是氧氣。氧氣與常見物質(zhì)發(fā)生的反映:光”是固體直接燃燒產(chǎn)生的現(xiàn)象,如鎂條燃燒產(chǎn)生強光；“火焰”是固體熔化產(chǎn)生的蒸氣或氣體燃燒產(chǎn)生的現(xiàn)象，如蠟燭燃燒產(chǎn)生火焰。物質(zhì)反映現(xiàn)象化學(xué)方程式（表達式）磷產(chǎn)生大量白煙、放熱4Ｐ＋5O22P2Ｏ5木炭①木炭在空氣中燃燒時連續(xù)紅熱，無煙無焰;木炭在氧氣中劇烈燃燒,并發(fā)出白光②放熱、生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體Ｃ+O２CO2硫②放熱、生成有刺激性氣味的氣體Ｓ+O２SO２氫氣能使無水硫酸銅變藍的液體2H2＋O２２H２O鐵鐵在氧氣中劇烈燃燒,火星四射,放熱,生成黑色固體3Fe+2O2Fe3Ｏ4鋁鋁在氧氣中燃燒，發(fā)出耀眼的白光,放熱，生成白色固體4Ａl+3O22Al2Ｏ３鋁在空氣中與氧氣反映，表面形成致密的氧化膜4Ａl＋3O２＝2Al2O３鎂鎂在空氣中燃燒，發(fā)出耀眼的白光、放熱、生成白色粉末２Mｇ+O２2MgO銅紅色的固體逐漸變成黑色２Cu+O22ＣuO汞銀白色液體逐漸變成紅色2Hg+O22ＨgＯ產(chǎn)生藍色火焰，放熱，生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體2CO+O2２CO2甲烷產(chǎn)生明亮的藍色火焰,放熱,產(chǎn)生能使無水硫酸銅變藍的液體，生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體CH4+２O2ＣO2+2H2O蠟燭火焰發(fā)出白光,放熱,產(chǎn)生能使無水硫酸銅變藍的液體，生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體石蠟+氧氣水+二氧化碳探究實驗?zāi)咎咳紵龑嶒?【實驗操作】用坩堝鉗夾取一小塊木炭,在酒精燈上加熱到發(fā)紅，插入到盛有集氣瓶的氧氣中（由瓶口向下緩慢插入），觀測木炭在氧氣里燃燒的現(xiàn)象。燃燒停止后,取出坩堝鉗,向集氣瓶中加入少量澄清的石灰水,振蕩，觀測現(xiàn)象。

【實驗現(xiàn)象】木炭在空氣中燃燒時連續(xù)紅熱，無煙無焰；在氧氣中燃燒更旺,發(fā)出白光。向集氣瓶中加入少量澄清的石灰水后,澄清的石灰水變渾濁。

【化學(xué)方程式】C+O2CＯ２?【注意事項】木炭應(yīng)當(dāng)由上向下緩慢伸進盛有氧氣的集氣瓶中，因素:為了保證有充足的氧氣支持木炭燃燒,防止木炭燃燒生成的二氧化碳使木炭熄滅,保證實驗成功。硫燃燒實驗

【實驗操作】在燃燒匙里放少量硫，在酒精燈上點燃,然后把盛有燃著硫的燃燒匙由上向下緩慢伸進盛有氧氣的集氣瓶中,分別觀測硫在空氣中和在氧氣中燃燒的現(xiàn)象。

【實驗現(xiàn)象】

【化學(xué)方程式】S+Ｏ２SＯ2QUＯTE＼*MERGEFORMAT?【注意事項】在集氣瓶中加入少量的氫氧化鈉溶液,可以吸取有毒的二氧化硫,防止導(dǎo)致空氣污染。細鐵絲在氧氣中燃燒的實驗

【實驗操作】把光亮的細鐵絲盤成螺旋狀,下端系一根火柴，點燃火柴,待火柴快燃盡時，由上向下緩慢插入盛有氧氣的集氣瓶中（集氣瓶底部要先放少量水或鋪一薄層細沙)。?【實驗現(xiàn)象】細鐵絲在氧氣中劇烈燃燒，火星四射,生成一種黑色固體。?【化學(xué)方程式】3Fe＋2O2Fｅ3O4

【注意事項】?①用砂紙把細鐵絲磨成光亮的銀白色，是為了除去細鐵絲表面的雜質(zhì)。?②將細鐵絲盤成螺旋狀,是為了增大細鐵絲與氧氣的接觸面積。?③把細鐵絲繞在火柴上，是為了引燃細鐵絲，使細鐵絲的溫度達成著火點。

④待火柴快燃盡時才緩慢插入盛有氧氣的集氣瓶中,是為了防止火柴燃燒時消耗氧氣，保證有充足的氧氣與細鐵絲反映。?⑤由上向下緩慢伸進盛有氧氣的集氣瓶中是為了防止細鐵絲燃燒時放熱使氧氣從集氣瓶口逸出，保證有充足的氧氣與細鐵絲反映。

⑥集氣瓶里要預(yù)先裝少量水或在瓶底鋪上一薄層細沙,是為了防止灼熱的生成物濺落使集氣瓶瓶底炸裂?；戏从澈头纸夥从郴戏从常河蓛煞N或兩種以上物質(zhì)生成另一種物質(zhì)的反映。分解反映:由一種反映物生成兩種或兩種以上其他物質(zhì)的反映叫做分解反映。化合反映的特點是“多變一”,分解反映的特點是“一變多”。氧化反映氧化反映：物質(zhì)跟氧發(fā)生的反映屬于氧化反映。它不屬于基本反映類型。氧化還原反映與四大基本反映的關(guān)系：?氧化反映氧化反映復(fù)分解反映置換反映化合反映分解反映氧化反映涉及劇烈氧化和緩慢氧化。

劇烈氧化會發(fā)光、放熱，如燃燒、爆炸；緩慢氧化放熱較少，但不會發(fā)光，如動植物呼吸、食物的腐敗、酒和醋的釀造、農(nóng)家肥料的腐熟等。第三節(jié)制取氧氣氣體制取裝置氣體發(fā)生裝置?加熱固體制備氣體的裝置(見上圖①)反映物和反映條件的特性:反映物都是固體，反映需要加熱。裝置氣密性的檢查方法:將導(dǎo)氣管的出口浸沒在水中，雙手緊握試管。假如水中出現(xiàn)氣泡，說明裝置氣密性良好。(原理：氣體的熱脹冷縮）加熱時的注意事項:絕對嚴禁向燃著的酒精燈內(nèi)添加酒精。絕對嚴禁用燃著的酒精燈引燃另一只酒精燈。嚴禁用嘴吹滅酒精燈。加熱結(jié)束時,酒精燈的火焰應(yīng)當(dāng)用燈帽蓋滅。鐵夾應(yīng)夾在試管的中上部，大約是距試管口１／3處。藥品要斜鋪在在試管底部,便于均勻受熱。試管口要略向下傾斜，防止冷凝水回流熱的試管底部使試管炸裂。試管內(nèi)導(dǎo)管應(yīng)稍露出膠塞即可。假如太長，不利于氣體排出。停止反映時，應(yīng)先把導(dǎo)管從水槽中移出,再熄滅酒精燈，防止水槽中的水被倒吸入熱的試管中,使試管炸裂。選擇裝置時，要選擇帶有橡皮塞的彎管。固液混合在常溫下反映制備氣體的裝置(見上圖②）反映物和反映條件的特性:反映物中有固體和液體,反映不需要加熱。裝置氣密性的檢查方法：在導(dǎo)管出口處套上橡皮塞，用彈簧夾夾緊橡皮塞，從漏斗中加水。假如液面穩(wěn)定后水面不下降,則表白裝置氣密性良好。要根據(jù)實際情況選擇(a)(ｂ)(ｃ)（d)四種裝置。裝置（ａ)的特點：裝置簡樸,合用于制取少量的氣體;容易導(dǎo)致氣體泄漏,增長藥品不太方便。裝置(b)的特點:便于隨時添加藥品。裝置(c)的特點:可以控制反映速率。裝置(d)的特點：可以控制反映的發(fā)生和停止。（希望停止反映時,用彈簧夾夾住橡皮管。這時由于試管內(nèi)的氣壓大于外界大氣壓,試管內(nèi)的液面會下降）假如使用長頸漏斗,注意長頸漏斗的下端管口應(yīng)插入液面以下,形成液封，防止生成的氣體從長頸漏斗逸出。使用分液漏斗時無需考慮這個問題。選擇裝置時，要選擇帶有橡皮塞的直管。(a)裝置使用單孔橡皮塞，（b)(ｃ）（ｄ)裝置使用雙孔橡皮塞。固體藥品通過錐形瓶口加入,液體藥品通過度液漏斗加入。氣體收集裝置排水法收集氣體的裝置（見右圖）合用情況:收集的氣體不溶或難溶于水,且不與水反映。注意事項:集氣瓶中不能留有氣泡,否則收集到的氣體不純。應(yīng)當(dāng)?shù)鹊綒馀葸B續(xù)均勻地放出后再收集氣體,否則收集到的氣體不純。在氣泡連續(xù)均勻放出之前,導(dǎo)氣管管口不應(yīng)伸入到集氣瓶口。假如瓶口出現(xiàn)氣泡，說明氣體收集滿。假如需要較干燥的氣體,請不要使用排水法。氣體收集完畢后,要在水下把玻璃片蓋在集氣瓶口上，否則收集到的氣體不純。收集完畢后,假如收集的氣體的密度比空氣大,集氣瓶口應(yīng)當(dāng)朝上;假如收集的氣體的密度比空氣小,集氣瓶口應(yīng)當(dāng)朝下。向上排空氣法收集氣體的裝置(見右圖)合用情況：氣體密度大于空氣(相對分子質(zhì)量大于29),且不與空氣中的成分反映。規(guī)定:導(dǎo)管伸入集氣瓶底,以利于排凈空氣。密度和空氣接近的氣體，不宜用排空氣法收集。暫存氣體時，只需將集氣瓶正放在桌面上,蓋上毛玻璃片就可以了。向下排空氣法收集氣體的裝置(見右圖)合用情況:氣體密度小于空氣（相對分子質(zhì)量小于２9),且不與空氣中的成分反映。規(guī)定:導(dǎo)管伸入集氣瓶底，以利于排凈空氣。密度和空氣接近的氣體,不宜用排空氣法收集。暫存氣體時,需要蓋上毛玻璃片并將集氣瓶倒放在桌面上。導(dǎo)氣管屬于發(fā)生裝置。把導(dǎo)氣管畫在收集裝置中，是為了更好地說明問題。多功能瓶下面是多功能瓶的常見用途:一、洗氣瓶（圖①)多功能瓶作為洗氣瓶來使用時,氣體要從長導(dǎo)管進入，從短導(dǎo)管中出去。洗氣瓶一般用來檢查氣體(如二氧化碳)、干燥氣體（如混有水蒸氣的氣體)、吸取氣體（如二氧化硫）或除去氣體中的雜質(zhì)(如ＨCｌ氣體）檢查氣體:檢查二氧化碳的試劑是澄清的石灰水。干燥氣體：試劑一般是濃硫酸。需要注意的是，濃硫酸不能干燥NH3等堿性氣體。吸取氣體或除去氣體中的雜質(zhì)：①對于SO２、CO２等氣體,可以使用NａOＨ溶液吸取(最佳不用Ca(ＯH)2溶液,由于Cａ(ＯH）2微溶于水）②對于混在CO2中的HＣl氣體，不可以使用NaOＨ溶液吸取,但可以使用NａHCO3溶液來吸取。③Cl2可以用NaOH溶液吸取。二、向上排空氣取氣瓶（圖②）使用條件:收集的氣體的密度大于空氣密度(組成氣體的分子的相對分子質(zhì)量大于２9）,并且氣體不與空氣中的成分反映。規(guī)則：長管進，短管出。常見實例:Ｏ2、CO2、Cl２、ＮO２運用多功能瓶收集有毒或者有污染氣體,可以方便地進行尾氣解決,以免氣體逸出污染空氣。如Ｃl2可以用②裝置收集,再用①裝置進行尾氣解決。三、向下排空氣取氣瓶使用條件:收集的氣體的密度小于空氣密度(組成氣體的分子的相對分子質(zhì)量小于２9),并且氣體不與空氣中的成分反映。規(guī)則:短管進,長管出。常見實例：H2、NH3四、排水集氣瓶使用條件：①氣體不溶或難溶于水；②氣體不與水反映;(③對于部分氣體來說,密度與空氣密度接近，無法用排空氣法收集。)規(guī)則：短管進，長管出。常見實例:O２、H2、NO五、排水量氣瓶使用條件:同“四”規(guī)則：短管進,長管出。假如忽略導(dǎo)管內(nèi)的水,量筒內(nèi)水的體積就是進入集氣瓶中氣體的體積。加熱高錳酸鉀制取氧氣反映原理:2ＫMnO４K２MnO４＋ＭｎO2+O2↑發(fā)生裝置:由于反映物是固體,反映需要加熱,所以選擇加熱固體制備氣體的裝置。收集裝置:由于氧氣不易溶于水，且不與水發(fā)生化學(xué)反映，所以可以選擇排水法收集氣體的裝置。

由于氧氣的密度比空氣大，且不與空氣中的成分發(fā)生化學(xué)反映,所以可以選擇向上排空氣法收集氣體的裝置。環(huán)節(jié)：①查:檢查裝置的氣密性。②裝:將高錳酸鉀裝入干燥的試管，并在試管口放一團棉花，并用帶導(dǎo)管的橡皮塞塞緊試管。③定：將試管固定在鐵架臺上。④點:點燃酒精燈，試管均勻受熱后，就使酒精燈固定在試管底部加熱。⑤收:根據(jù)所選的收集裝置來擬定氣體的收集方法。⑥移：把導(dǎo)管移出水槽。⑦熄：熄滅酒精燈。驗滿：（用排水法收集)假如集氣瓶口有氣泡出現(xiàn),說明氣體收集滿了。?（用向上排空氣法收集)將帶火星的木條放在集氣瓶口，假如帶火星的木條復(fù)燃,說明氧氣收集滿了。檢查:將帶火星的木條伸入到集氣瓶內(nèi)，假如帶火星的木條復(fù)燃，說明是氧氣。注意