第二单元 我们周围的空气
课题1 空 气
一、空气成分的研究史
法国科学家拉瓦锡最早运用天平作为研究化学的工具，用定量的方法研究了空气的成分，第一次明确提出了“空气是由氧气和氮气组成的”。其中氧气约占空气总体积的1/5的结论。
二、空气中氧气成分的测定：
1、装置图（见书P27）
2、实验现象：①、红磷燃烧，放出热量，冒出白烟
②、装置冷却到室温后打开弹簧夹,烧杯内的水倒流入集气瓶，约占瓶子容积的1/5。
3、实验结论：说明空气不是单一的物质；氧气约占空气总体积的1/5。
4、原理:表达式：磷（P） + 氧气（O2） 五氧化二磷（P2O5）
化学方程式： 4P + 5O2 2P2O5
5、注意事项：A、所用的红磷必须过量，如果红磷过少则氧气没有全部消耗完
B、要等集气瓶（装置）冷却后才能打开弹簧夹
C、装置的气密性要好（否则测量结果偏小）
D、要先夹住橡皮管，然后再点红磷（否则测量结果偏大）。
思考：可否换用木炭、硫等物质？
答：不能用木炭或硫（因为木炭或硫燃烧会产生气体，造成瓶内气体体积变化小）。
6、实际实验中，如果测得的结果比真实值小，其原因可能是：A红磷量不足；B装置气密性差；C未冷却至室温就打开弹簧夹
三、空气的主要成分：按体积分数：氮气（N2）78%，氧气（O2）21%（氮气比氧气约为4：1），稀有气体0.94%，二氧化碳（CO2）0.03%，其它气体和杂质0.03%。空气的成分以氮气和氧气为主，属于混合物。
四、物质的分类：纯净物和混合物
1、纯净物：由一种物质组成的。如氧气、氮气等
2、混合物：两种或多种物质组成的。这些物质相互间没有发生化学反应，各物质都保持各自的性质。如空气、海水等
五、空气是一种宝贵的资源
1、氧气：供给呼吸、支持燃烧
2、氮气：无色、无味的气体，不溶于水，不燃烧也不支持燃烧，不能供给呼吸，化学性质不活泼。
3、稀有气体：无色、无味的气体，通电时能发出不同颜色的光，化学性质很不活泼。
氧气的用途①动植物呼吸②医疗急救③金属切割④炼钢⑤宇宙航行等
氮气的用途①作保护气②食品充氮作防腐剂等
稀有气体的用途①作保护气②制多种用途的电光源等
六、空气的污染及防治。
1、 造成空气污染的物质：有害气体（一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO2）、二氧化硫（SO2））和烟尘。
2、污染来源：空气中的有害物质来自化石燃料的燃烧，工厂排放的废气及汽车排放的尾气。
3、被污染的空气带来的危害：损害人体健康、影响作物生长、破坏生态平衡。
存在的环境问题：温室效应（二氧化碳含量过多引起）、臭氧空洞（飞机的尾气、氟里昂的排放）、酸雨（由二氧化硫、二氧化氮引起）。
4、防止空气污染的措施：加强大气质量监测,改善环境状态、植树造林、使用清洁能源。
5、目前空气污染指数包括：一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、可吸入颗粒物、臭氧。
七、未来化学将朝着“绿色化学”——“绿色消毁”和“绿色生产”的方向发展。“绿色化学”的核心是利用化学原理从源头消除污染。特点：①充分利用资源和能源，原料无毒无害②减少向环境排放废物③原料中的原子全部被消纳，实现零排放（在化合反应中体现）④生产出环境友好产品。
课题2 氧气
一、氧气的物理性质
1、色、味、态：通常情况下，是无色无味的气体；
2、密度：标准状况下，密度为1.429g/L，略大于空气。（可用向上排空法）
3、溶解性：氧气不易溶于水。（可用排水法收集），
4、三态变化：降温后，氧气可以变为淡蓝色的液体，甚至淡蓝色雪花状固体。
二、氧气的化学性质（很活泼）
（一）与非金属（碳、硫、磷）的反应
1、木炭（黑色固体）燃烧
实验现象：在氧气中：剧烈燃烧，发出白光，放出热量，生成一种无色无味气体，该气体能使澄清石灰水变浑浊。
文字表达式：碳（C）+ 氧气（O2） 二氧化碳（CO2）
化学方程式 C + O2 CO2
2、硫粉（淡黄色）燃烧：
实验现象：在空气中：发出微弱的淡蓝色火焰；放出热量、生成一种带有刺激性气味的气体。
在氧气中: 发出明亮的蓝紫色的火焰, 放出热量、生成一种带有刺激性气味的气体。
文字表达式 硫（S） + 氧气（O2） 二氧化硫（SO2）
化学方程式 S + O2 SO2
实验时，要在瓶底装少量水（吸收二氧化硫，防止污染空气）。
3、红磷（暗红色固体）的燃烧
实验现象：在氧气中：剧烈燃烧，发出白光，放出热量，生成大量的白烟
文字表达式：磷（P）+ 氧气（O2） 五氧化二磷（P2O5）
化学方程式：4P + 5O2 2P2O5
注意：五氧化二磷（P2O5）是固体，不是气体
（二）与金属（镁、铁）的反应
1、镁带（银白色固体）燃烧
实验现象：在空气中，剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出热量，生成白色粉末状固体。
文字表达式：镁（Mg）+ 氧气（O2） 氧化镁（MgO）
化学方程式：2Mg + O2 2MgO
2、铁丝（银白色固体）燃烧
实验现象：在氧气中，剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成一种黑色固体。
文字表达式：铁（Fe） + 氧气（O2） 四氧化三铁（Fe3O4）
化学方程式：3Fe + 2O2 Fe3O4
注意：集气瓶底部铺少量的细沙或加少量的水，防止生成的固体物质溅落瓶底，致使集气瓶炸裂。铁丝在空气中不能燃烧。
（三）其他物质与氧气的反应
某些物质在一些条件下，与氧气发生缓慢的氧化反应，称为缓慢氧化。缓慢氧化也放热。
如：动植物新陈代谢，金属的锈蚀，食物的腐烂、酒醋的酿造、农家肥的腐熟等等。
总结：
1、氧气是一种化学性质比较活泼的气体，在一定的条件下，能与许多物质发生反应并放出大量的热。在这些反应中，氧气提供氧，称为氧化反应。氧气具有氧化性。
2、物质在氧气中燃烧程度比空气中燃烧要剧烈。说明物质燃烧程度，与氧气的浓度大小成正比；
3、物质燃烧时有的有火焰，有的会发光，有的会冒烟。一般来说，气体燃烧会有火焰产生；固体直接燃烧，产生光或者火星。生成物有固体时，一般都会产生烟；
4、物质与氧气反应不一定就是燃烧，如：缓慢氧化。
三、氧气的用途
（1）、供给呼吸：医疗上急救病人，登山、潜水、航空、宇航提供呼吸；
（2）、支持燃烧：炼钢、气焊与气接、液氧炸弹、火箭助燃剂
四、反应类型：
①：化合反应：由两种或两种以上的物质生成另一种物质的反应。（简称“多合一”）
②：分解反应：由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应。（简称：“一变多”）
③：氧化反应：物质与氧发生的化学反应。（注意：是“氧”而不只是限于“氧气”）有氧气参加的反应一定属于氧化反应。氧化反应不一定是化合反应（石蜡的燃烧生成了水和二氧化碳两种物质），化合反应不一定是氧化反应。
课题3 实验室制取氧气
一、氧气的工业制法（分离液态空气法）
原理：利用液态氧和液态氮的沸点不同。——是物理变化
具体过程:
二、氧气的实验室制法（是化学变化）
1、过氧化氢溶液（俗名：“双氧水”）制取氧气
A、药品：过氧化氢（H2O2）和二氧化锰（黑色粉末 MnO2）
B实验原理：
表达式：过氧化氢（H2O2） 水（H2O） + 氧气（O2）
化学方程式： 2H2O2 MnO2 2H2O+ O2 ↑
注：MnO2在该反应中是催化剂，起催化作用
C、装置： 固体与液体反应类型，不需加热
注意事项：
①、分液漏斗可以用长颈漏斗代替，但其下端应该伸入液面以下，防止生成的气体从长颈漏斗中逸出；
②、导管只需略微伸入试管塞
③、装药品时，先装固体后装液体
⑤、该装置的优点：可以控制反应的开始与结束，可以随时添加液体。
2、用氯酸钾或高锰酸钾制取氧气
A、药品：高锰酸钾（暗紫色固体）、氯酸钾（白色固体）与二氧化锰（黑色粉末）
B、原理：
①加热氯酸钾（有少量的二氧化锰）：
表达式：氯酸钾（KClO3） 氯化钾（KCl） + 氧气（O2）
方程式：2KClO3 2KCl + 3O2 ↑
注意：MnO2在该反应中是催化剂，起催化作用
② 加热高锰酸钾：
表达式：高锰酸钾（KMnO4） 锰酸钾（K2MnO4）+ 二氧化锰（MnO2）+ 氧气（O2）
方程式：2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2↑
C、装置：加热固体制气体（与加热氯酸钾的为同一类）
D、操作步骤：
① 连接装置：先下后上，从左到右的顺序。
② 检查装置的气密性 ：将导管的一端浸入水槽中，用手紧握试管外壁，若水中导管口有气泡冒出，证明装置不漏气。松开手后，导管口出现一段水柱。
③ 装入药品：按粉末状固体取用的方法（药匙或纸槽）
④ 固定装置 ：固定试管时，试管口应略向下倾斜，铁夹应夹在试管的中上部
⑤ 加热药品：先使试管均匀受热，后在固体部位用酒精灯外焰加热。
⑥ 收集气体：
a、若用排水法收集气体，导管略伸进集气瓶口。当气泡连续均匀冒出时再收集（因为最早排出的气体是空气）；水排完后，应用玻璃片盖住瓶口，小心地移出水槽，把集气瓶正放在桌面上(因为氧气密度比空气大)，防止气体逸出。
b、若用向上排空气法收集气体，收集时导管应伸入集气瓶底部（为了排尽瓶内空气）。
⑦先将导管移出水面
⑧再停止加热
E、注意事项：
a). 试管口要略向下倾斜：防止生成的水回流，使试管底部破裂。药品应平铺在试管底部。
b). 导管伸入发生装置内要稍露出橡皮塞：有利于产生的气体排出。
c). 用高锰酸钾制取氧气时，试管口塞一团棉花：防止高锰酸钾粉末进入导气管，污染制取的气体和水槽中的水。
d). 排气法收集气体时，导气管要伸入接近集气瓶底部：有利于集气瓶内空气排出，使收集的气体更纯。
e). 实验结束后，先将导气管移出水面,然后熄灭酒精灯：防止水槽中的水倒流，炸裂试管。
F、检验、验满
检验：用带火星的木条伸入集气瓶内，发现木条复燃，说明是氧气；
验满：用带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明已满。
三、催化剂：
1、概念：在化学反应中能改变其他物质的反应速率（加快或变慢），但本身的化学性质和质量在反应前后不变的物质。
2、特点：两不变（质量、化学性质）、一改变（反应速率）
注意：①催化剂不能改变生成物的质量
②催化剂不是反应物也不是生成物
③一种催化剂只针对某一反应。不同的反应，催化剂可能不同
④某一反应的催化剂可能不只一种
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