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1、一、空氣的組成
1.空氣成分的發(fā)現(xiàn)過程
1774年法國化學(xué)家拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分,第一次明確提出空氣是由氧氣和氮?dú)饨M成的,其中氧氣約占空氣總體積的1/5。
2.空氣中氧氣體積的測量
實(shí)驗(yàn)原理:利用過量的紅磷燃燒完全消耗其中的氧氣而又不產(chǎn)生其他氣體,導(dǎo)致壓強(qiáng)減小,減小的體積即為空氣中氧氣的體積。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:①紅磷燃燒,有大量白煙生成。
②冷卻后,打開彈簧夾,集氣瓶內(nèi)的水面上升,而且上升到集氣瓶體積的1/5。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論:氧氣約占空氣體積的1/5。
選擇藥品的條件是:①藥品能在空氣中燃燒,燃燒時只消耗氧氣,不與空氣中的其他成分反應(yīng)。
②藥品在空氣中燃燒后的生成物不是氣
2、體(若生成物為氣體,可將水換成易吸收該氣體的液體)。
造成誤差的原因:
實(shí)驗(yàn)結(jié)果比實(shí)際偏低:(1)紅磷量不足,瓶內(nèi)氧氣沒有耗完;(2)未塞緊瓶塞,外界空氣進(jìn)入瓶內(nèi);
(3)未冷卻到室溫就打開彈簧夾;(4)導(dǎo)管內(nèi)未事先注滿水。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果比實(shí)際偏高,(1)沒夾緊彈簧夾,紅磷燃燒時瓶內(nèi)空氣受熱從導(dǎo)管逸出;
(2)乙同學(xué)可能插入燃燒匙太慢,塞緊瓶塞之前,瓶內(nèi)空氣受熱逸出。
例1我們已經(jīng)知道空氣的主要成分是氮?dú)夂脱鯕猓鐖D所示為測定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖,圖中玻璃管里的活塞可以活動,活塞的左端管內(nèi)有密封的空氣,活塞右端的玻璃管口跟空氣相通,試驗(yàn)開始前活塞處在刻度5 cm處。請按要求填
3、空。
(1)實(shí)驗(yàn)時,玻璃管里為什么要盛過量的紅磷?
(2)可以觀察到玻璃管內(nèi)發(fā)生的現(xiàn)象是:①白磷(足量) ??;②活塞開始向 移動(填“左”或“右”);③隨著溫度的降低,最終向 移動。
(3)試驗(yàn)結(jié)束并恢復(fù)至室溫時,活塞應(yīng)停在約 cm處,據(jù)此可得出的結(jié)論是 。
思路解析:本題中用燃燒紅磷的方法除去一定體積的空氣中的氧氣,再通過活塞移動的情況來判定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)。這就要求:①紅磷必須過量,才能把一定體積的空氣中的氧氣完全消耗掉;②產(chǎn)物不能是氣體,否則無法測定實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此,實(shí)驗(yàn)中使用紅磷作燃燒物,且必須過量。
答案:(1)紅磷過量才能
4、將空氣中的氧氣消耗完全,測出的氧氣體積才更接近空氣中氧氣的實(shí)際體積。
(2)燃燒 右 左
(3)4 空氣中氧氣的體積大約占1/5
3.空氣的成分
空氣的成分按體積計(jì)算,大約是:氮?dú)?8%,氧氣21%,稀有氣體0.94%,二氧化碳0.03%,其他氣體和雜質(zhì)0.03%。
例2下列事實(shí)說明空氣中含有哪些成分?
(1)空氣是制造氮肥的原料 。(2)餅干在空氣中放置逐漸變軟 。
(3)蠟燭在空氣中燃燒 。(4)長期放在空氣中的石灰水表面上有一層白膜 。
答案:(1)氮?dú)猓?)水蒸氣(3)氧氣(4)二氧化碳
思路解析:此題考查了同學(xué)們對空氣各成分的掌握情況,并知道發(fā)生
5、變化的原因是由空氣中的哪些成分引起的,使同學(xué)們能較靈活地用空氣成分的知識解決有關(guān)問題??諝庵泻械?dú)馑圆拍苤圃斓?;空氣中含有的水蒸氣使餅干變軟;蠟燭能燃燒是因?yàn)榭諝庵泻醒鯕?;空氣中的二氧化碳和石灰水的有效成分Ca(OH)2反應(yīng),生成不溶于水的碳酸鈣。
4.純凈物和混合物
純凈物是由一種物質(zhì)組成的,如氧氣、氮?dú)?、二氧化碳等都是純凈物?
混合物是由兩種或多種物質(zhì)混合而成的,如空氣是由氮?dú)?、氧氣、稀有氣體、二氧化碳等多種成分組成的,這些物質(zhì)相互間沒有發(fā)生反應(yīng),各物質(zhì)都保持各自的性質(zhì)。
例3下列物質(zhì)屬于純凈物的是
6、 ( ?。?
A.加碘食鹽 B.礦泉水 C.空氣 D.酒精
思路解析:純凈物中只含一種物質(zhì),加碘鹽是在食鹽中加入碘化鉀,故它是混合物;礦泉水中含有礦物質(zhì),是混合物;空氣中含有多種礦物質(zhì);酒精是乙醇的俗名,其中只含一種物質(zhì)是純凈物。答案:D
二、空氣是一種寶貴的資源
三、保護(hù)空氣
1.空氣中的主要污染物。主要是有害氣體和煙塵兩類。有害氣體有:一氧化碳、一氧化氮、二氧化硫、二氧化氮等。
2.空氣污染的危害。被污染的大氣嚴(yán)重?fù)p害人體健康,影響作物生長,破壞生態(tài)平衡。全球氣溫變暖、臭氧層破壞和酸雨等也都與空氣污染有關(guān)。
3.防治空氣污染的措施:加強(qiáng)大氣質(zhì)量監(jiān)測;研制和開發(fā)潔凈能
7、源;采用化學(xué)方法處理工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的有害氣體;在汽車上安裝尾氣凈化裝置;積極植樹造林、種草。
例4有五種物質(zhì):①汽車尾氣形成的煙霧;②石油化工廠排出的廢氣;③人體呼出的二氧化碳?xì)怏w;④植物光合作用放出的氣體;⑤煤燃燒產(chǎn)生的煙塵。其中能使空氣嚴(yán)重污染,并對人類造成很大危害的是 ( )
A. ①②⑤ B.②③⑤ C.②④⑤ D.①④⑤
思路解析:造成空氣污染的氣體有SO2、NO2、CO等氣體,①②⑤排出的氣體中分別含有上述氣體中的一種或幾種。答案:A
四、氧氣的性質(zhì)
1.物理性質(zhì)
通常狀況下,無色、無
8、味、密度為1.429ɡ/L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下),不易溶于水
2.化學(xué)性質(zhì):氧化性
氧氣是一種化學(xué)性質(zhì)比較活潑的氣體,在化學(xué)反應(yīng)中能給其他物質(zhì)提供氧(元素)
例5下列有關(guān)氧氣實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述正確的是 ( ?。?
A.硫在空氣中燃燒產(chǎn)生藍(lán)紫色火焰 B.磷在氧氣中燃燒產(chǎn)生白色煙霧
C.碳在氧氣中燃燒發(fā)出白光 D.碳在氧氣中燃燒生成二氧化碳
思路解析:硫在空氣中和在氧氣中燃燒的火焰顏色是不同的,在空氣中呈淡藍(lán)色,在氧氣中呈藍(lán)紫色。磷在氧氣中燃燒產(chǎn)生白煙,因?yàn)樯晌镂逖趸资前咨腆w?!?/p>
9、碳在氧氣中燃燒生成二氧化碳”不是對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述。答案:C
3.氧氣的用途
(1)供給呼吸,如潛水 (2)支持燃燒,如煉鋼
4.化合、分解、氧化反應(yīng)的概念
化合反應(yīng):多變一(多種物質(zhì)生成一種物質(zhì)),是基本反應(yīng)類型
分解反應(yīng):一變多(一種物質(zhì)生成多種物質(zhì)),是基本反應(yīng)類型
氧化反應(yīng):物質(zhì)與氧發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。氧指的是氧元素(如O2中的O,CuO中的O),物質(zhì)與氧氣發(fā)生的反應(yīng)是氧化反應(yīng)。
化合反應(yīng)和氧化反應(yīng)的區(qū)別及聯(lián)系
區(qū)別:氧化反應(yīng)一定有氧參加反應(yīng),但生成物不一定是一種;化合反應(yīng)的生成物一定是一種,但不一定有氧參加反應(yīng)。
聯(lián)系:有氧參加的化合反應(yīng)是氧化反應(yīng);氧化反應(yīng)的產(chǎn)物只有一
10、種是化合反應(yīng)。
五、氧氣的制取
1.實(shí)驗(yàn)室制取
實(shí)驗(yàn)原理2H2O2 MnO22H2O + O2↑;2KMnO4 ?△?K2MnO4 ?+ MnO2 + O2↑;2KClO3MnO22KCl+3O2↑
2.催化劑和催化作用
(1)催化劑:在化學(xué)反應(yīng)里能改變其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率,而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后都沒有發(fā)生變化的物質(zhì)。
(2)催化作用:催化劑在化學(xué)反應(yīng)中所起的作用。
例6.下列關(guān)于催化劑的敘述正確的是 ( ?。?
A.能加快物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率的是催化劑,減慢化學(xué)反應(yīng)速率的不是催化劑
B.加入二
11、氧化錳可以使過氧化氫產(chǎn)生更多的氧氣
C.催化劑在催化過程中所有的性質(zhì)不變
D.同一個反應(yīng)可以選用不同的催化劑
思路解析:根據(jù)催化劑的定義可知:“改變其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率”,“改變”既包括“加快”,也包括“減慢”之意,故A選項(xiàng)不對;在化學(xué)反應(yīng)中,催化劑只能“改變其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率”,而對生成物的質(zhì)量多少沒有關(guān)系,故B選項(xiàng)錯誤;“二不變”是指催化劑在化學(xué)反應(yīng)的過程中,質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變,而不是“性質(zhì)”不變,因?yàn)槲锢硇再|(zhì)可能改變,所以C選項(xiàng)不正確;同一個反應(yīng)可以選用不同的催化劑,分解過氧化氫時還可以選用氧化鐵、硫酸銅溶液作催化劑。
答案:D
3.制取裝置
發(fā)生裝置:固固加熱型、固液
12、不加熱型(見表一)
收集裝置:根據(jù)物質(zhì)的密度、溶解性步驟 (見表二),由于氧氣不易溶于水且不和水反應(yīng),故要制取較純凈的氣體,需采用排水法收集。又由于氧氣的密度比空氣的平均密度大,故要制取較干燥的氣體時,需采用向上排空氣排空氣法。
實(shí)驗(yàn)步驟:查、裝、定、點(diǎn)、收、離、熄(茶莊定點(diǎn)收利息)
注意事項(xiàng):(1)點(diǎn)試管口略向下傾斜:防止冷凝水倒流引起試管破裂(2)藥品平鋪在試管的底部:均勻受熱(3)鐵夾夾在離管口約1/3處(4)導(dǎo)管應(yīng)稍露出橡皮塞:便于氣體排出(5)試管口應(yīng)放一團(tuán)棉花:防止高錳酸鉀粉末進(jìn)入導(dǎo)管(6)排水法收集時,待氣泡均勻連續(xù)冒出時再收集(剛開始排出的是空氣)(7)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時,先
13、移導(dǎo)管再熄滅酒精燈:防止水倒吸引起試管破裂(8)用排空氣法收集氣體時,導(dǎo)管伸到集氣瓶底部,以便使集氣瓶中空氣排盡,收集到較純凈的氧氣.
檢驗(yàn)方法:將帶火星的木條伸入集氣瓶中,如果_帶火星的木條復(fù)燃,說明該瓶內(nèi)的氣體是氧氣。
驗(yàn)滿方法:用排水法收集時,當(dāng)氣泡從導(dǎo)管口連續(xù)均勻冒出時,說明該瓶內(nèi)的氣體已滿。
用向上排空氣法收集時,將帶火星的木條放在處,如果木條復(fù)燃,說明該瓶內(nèi)的氣體已滿。
2. 工業(yè)制氧氣——分離液態(tài)空氣法(原理:氮?dú)夂脱鯕獾姆悬c(diǎn)不同?物理變化)
下列是中學(xué)化學(xué)常見的實(shí)驗(yàn)裝置。
(1)請寫出有標(biāo)號儀器的名稱:①________________;
14、②________________。
(2)在常溫下,用亞硫酸鈉固體和稀硫酸制取二氧化硫氣體,應(yīng)選用的發(fā)生裝置是________________;由于二氧化硫是易溶于水、密度比空氣大的有毒氣體,所以應(yīng)用________________裝置進(jìn)行收集,以便將尾氣吸收處理,避免造成大氣污染。
解析:(2)根據(jù)題目所給信息,制取二氧化硫所需藥品為固體和液體,且反應(yīng)不需要加熱,故可采用“固液不加熱型”裝置(即B裝置);因二氧化硫易溶于水,不能用排水法收集,其密度比空氣大,應(yīng)用向上排空氣法收集,但又不能泄漏污染大氣,故應(yīng)用E裝置。
答案:(1)①酒精燈 ②長頸漏斗 (2)B E
綠色通道:選擇制取氣體的發(fā)生裝置時,要注意考慮藥品的狀態(tài)以及反應(yīng)的條件;選擇收集氣體的裝置時,要注意氣體的水溶性和密度。