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1、第二單元 我們周圍的空氣
一、空氣
1、空氣的成分:
①200多年前法國化學(xué)家拉瓦錫在前人工作的基礎(chǔ)上通過定量實驗得出空氣是由氧氣和氮氣組成的結(jié)論,并得出其中氧氣約占空氣總體積的1/5;
②按體積分?jǐn)?shù)計算:氮氣78%,氧氣21%,稀有氣體(氦、氖、氬、氪、氙)0.94%,二氧化碳0.03%,其他氣體和雜質(zhì)0.03%;
2、空氣主要成分的性質(zhì)及用途:
①氧氣的用途:支持呼吸——登山、潛水、航空、航天、醫(yī)療;支持燃燒——煉鋼、氣焊、氣割、航天。
②氮氣的性質(zhì)和用途:性質(zhì)——氮氣是一種無色無味,難溶于水,密度比空氣略小的氣體,沸點比氧氣要低(工業(yè)利用這一點分離液態(tài)空氣制取氧氣),常溫
2、下穩(wěn)定,氮氣不支持燃燒也不供給呼吸,氮氣不參與人體的新陳代謝;用途——合成氨制氮肥、制造硝酸、保護(hù)氣(焊接,食品,白熾燈泡)、醫(yī)療冷凍麻醉、超導(dǎo)材料。
③稀有氣體的性質(zhì)和用途:性質(zhì)——稀有氣體是氦、氖、氬、氪、氙等氣體的總稱,它們都是無色無味的氣體,通常情況下,稀有氣體的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定,極難和其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),因此稀有氣體又稱惰性氣體,稀有氣體在通電時會發(fā)出有色的光。用途——保護(hù)氣(焊接,燈泡)、多用途電光源、激光、低溫、麻醉。
3、空氣污染及保護(hù):
①污染物:有害氣體(SO2、NO2、CO)和煙塵
②防治:有害氣體處理后再排放,防止工業(yè)三廢的隨意排放,植樹造林、加強(qiáng)大氣質(zhì)量監(jiān)
3、測、使用清潔能源。
二、氧氣
1、性質(zhì):物理性質(zhì)——無色無味的氣體,不易溶于水,密度比空氣略大,液氧、固氧呈淡藍(lán)色,固態(tài)為雪花狀;化學(xué)性質(zhì)——氧氣的化學(xué)性質(zhì)比較活潑,能夠與多種物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),能使帶火星的木條復(fù)燃(檢驗氧氣的方法),具有助燃性和氧化性。
2、氧氣的實驗室制法:
MnO2
MnO2
△
①原理:分解過氧化氫溶液或加熱高錳酸鉀、氯酸鉀和二氧化錳的混合物等含氧物質(zhì)。
2KClO3 2KCl+3O2↑;2H2O2 2H2O + O2↑ ;2KMnO4 K2MnO4+ MnO2+ O2↑ ;
4、
②反應(yīng)裝置:分為發(fā)生裝置和收集裝置。
③收集方法:排水集氣法,向上排空氣法。
3、氧氣的工業(yè)制法:分離液態(tài)空氣——利用各組份的沸點不同。
三、相關(guān)實驗
1、空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)的測定(紅磷燃燒實驗):
涉及反應(yīng):4P+5O22P2O5
①廣口瓶中加入少量水防止集氣瓶底炸裂;②檢查整個裝置的氣密性后,將c處的止水夾夾緊;③紅磷要足量,以利于將氧氣耗盡;④點燃紅磷后,迅速插入左邊的廣口瓶中并把瓶塞塞緊,防止紅磷在集氣瓶外損耗,導(dǎo)致紅磷量不足,同時也
5、防止氣體散逸到空氣中去;⑤觀察紅磷燃燒時最明顯的現(xiàn)象是:產(chǎn)生大量白煙,待燃燒停止,整個裝置冷卻至室溫后,將c處的止水夾打開,會觀察到燒杯中的水進(jìn)入廣口瓶,大約占剩余體積的1/5。⑥實驗成敗的關(guān)鍵主要有以下幾點:a、裝置氣密性要好;b、可燃物要能在空氣中燃燒,且燃燒不能有氣體生成;c、可燃物要稍過量;d、操作要迅速;e、反應(yīng)后氣體要冷卻至室溫。
2、硫在氧氣中燃燒:
要注意在集氣瓶底放置少量的水,用于吸收反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化硫。
3、鐵絲在氧氣中燃燒:
①鐵絲要打磨光亮;②鐵絲要繞成螺旋狀,為了聚集熱量、提高溫度;③待火柴快要燃盡時才能插入集氣瓶中;④插入集氣瓶時要從上向下緩慢地插入;⑤集氣
6、瓶底要事先放置少量的水或沙(防止濺落的高溫熔化物炸裂瓶底);⑥燃燒的鐵絲要注意不要碰到集氣瓶內(nèi)壁。
4、實驗室制取氧氣:
①實驗步驟:a、連接儀器,檢查裝置氣密性;b、添加藥品;c、預(yù)熱并用酒精燈外焰加熱;d、收集氣體;e、取出導(dǎo)管,停止加熱。
②注意事項:a、要用酒精燈外焰加熱;b、試管口要略微向下傾斜,防止冷凝水倒流導(dǎo)致試管炸裂;c、用高錳酸鉀時要在試管口塞一團(tuán)棉花,防止高錳酸鉀堵塞導(dǎo)管;d、導(dǎo)管口不能伸入試管內(nèi)過長,防止氣體不易導(dǎo)出;e、試管外壁要保持干燥;f、加熱前要先預(yù)熱;g、待氣泡均勻連續(xù)地冒出時才能收集,防止收集到的氣體不純;h、停止加熱時應(yīng)先取出導(dǎo)管,再熄滅酒精燈,防止水
7、槽中的水倒流至試管中導(dǎo)致試管炸裂。
5、不同物質(zhì)在氧氣中燃燒:
①所涉及反應(yīng):2Mg+O22MgO;4P+5O22P2O5; C+O2CO2; S+O2SO2; 2Hg+O22HgO; 3Fe+2O2Fe3O4
②所涉及現(xiàn)象:木炭——在空氣中紅熱,在氧氣中發(fā)出白光,兩種情況均無火焰,都放出熱量,都生成能使澄清石灰水變渾濁的無色氣體。鐵——在空氣中緩慢氧化,生成紅褐色物質(zhì);在氧氣中劇烈燃燒,火星四射,生成黑色固體,放出大量的熱,兩種情況均無火焰。硫——在空氣中發(fā)出微弱的淡藍(lán)色火焰;在氧氣中燃燒得更旺,發(fā)出藍(lán)紫色火焰。兩種情況均放出熱量,產(chǎn)生一種有刺激性氣味的氣體。磷——在空氣中有大量白煙生
8、成,并放出熱。
四、相關(guān)概念:
1、純凈物:宏觀上由一種物質(zhì)組成,微觀上由同種分子或原子構(gòu)成。
2、混合物:宏觀上由兩種或兩種以上純凈物組成,微觀上由多種分子或原子構(gòu)成。(這些物質(zhì)相互間不反應(yīng),混合物里各物質(zhì)都保持原來的性質(zhì))
3、催化劑:能改變其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率,而本身質(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)。(二氧化錳、一些金屬氧化物等)
4、化合反應(yīng):由兩種或兩種以上物質(zhì)生成另一種物質(zhì)的反應(yīng)。
5、分解反應(yīng):由一種反應(yīng)物生成兩種或兩種以上其它物質(zhì)的反應(yīng)。
6、氧化反應(yīng):物質(zhì)與氧發(fā)生的反應(yīng)。提供氧的為氧化劑,氧氣是最典型的氧化劑。
7、緩慢氧化:進(jìn)行地很慢的氧化反應(yīng),不易被察覺,放熱但不發(fā)光。
8、比較劇烈氧化與緩慢氧化
?
相同點
不同點
舉例
劇烈氧化
有氧氣參加,都發(fā)生氧化反應(yīng),都放出熱量
發(fā)光,劇烈
紅磷燃燒
緩慢氧化
不發(fā)光,緩慢不易擦覺
動植物呼吸、酒和醋的釀造、農(nóng)家肥料的腐熟、食物腐敗