第二单元我们周围的空气知识清单 考点 1 空气中氧气含量的测定 1.拉瓦锡研究空气成分 用定量的方法实验，第一次明确提出了“空气是由氧气和氮气组成”。其中氧气约占空气总体积的 1/5 的结论。 2.实验室测定空气中氧气含量 （1）装置图（见书 P27） （2）实验原理 红磷在密闭空间中燃烧消耗氧气，使得密闭空间中压强减小，打开 弹簧夹，大气压将烧杯中的水压入集气瓶中。（压入的水的体积=被消耗的氧气的体积） （白磷同红磷燃烧的反应原理和现象相同，只是二者能够燃烧的温度不同，白磷 40oC，红磷 240oC） （3）实验现象 ① 红磷燃烧，放出热量，产生大量白烟 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，约占集气瓶内气体体积的 1/5。 （补充：烟：固体的小颗粒；雾：液体的小液滴） （4）实验结论：氧气约占空气总体积的 1/5。 （5）反应原理:文字表达式：磷 + 氧气 点燃五氧化二磷 符号表达式：P + O2 P2O点燃 5 （6）氧气的体积分数=【氧气的体积/被测定空气的体积】x100% （7）注意事项 ① 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,测量结果偏小] ② 要等集气瓶（装置）冷却到室温后才能打开弹簧夹。 [否则瓶内剩余气体仍然膨胀，剩余气体体积偏大，使得进入集气瓶内的水偏少。测量结果偏小] ③ 装置的气密性要好。[漏气会使外面空气漏进来，测量结果偏小] ④ 要先夹紧橡皮管，然后再点红磷，迅速伸入集气瓶立即塞紧瓶塞。 [红磷伸入过慢，瓶内气体受热膨胀逸出，或未夹紧弹簧夹，导致燃烧时气体受热膨胀逸出，测量结果偏 大] （8）药品选择 ① 可否换用木炭、硫等物质？ 答：不能用木炭或硫代替红磷燃烧测空气中氧气含量（因为木炭或硫燃烧会产生气体，造成瓶内气体体积变 化小）。 改进：将集气瓶内的水换成氢氧化钠溶液吸收二氧化碳、二氧化硫，不占体积的前提下还是可以测量的。 ② 可否换用铁丝？答：不能，铁丝在空气中不燃烧。 ③ 可否换用金属镁？答：不能。金属镁能够与氧气、氮气、二氧化碳都发生燃烧。 小结：药品选择：物质能在空气中燃烧且只与氧气反应，燃烧后的生成物为固体或液体（占的体积忽略不 计）。 （9）误差分析 实际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 （10）集气瓶中水的作用：（1）主要是吸收有毒的五氧化二磷（固体）。（2）还可以吸热加快降温，和防 止热的 燃烧物溅落炸裂瓶底。 （11）瓶中剩余的主要气体是：氮气（化学性质：不可燃不助燃；物理性质：难溶于水） （12）燃烧过程中的集气瓶压强变化： 从燃烧开始，消耗氧气使得压强减小，但同时燃烧放出的大量热使瓶内的剩余气体受热迅速膨胀，压强增大。 燃烧放热引起的压强增大大于消耗氧气的压强减小，所以总的效果是压强增大。待燃烧结束后，剩余气体 慢慢冷却，压强减小，减小到比初始压强更小（减少的部分就是被消耗的氧气体现的压强）。打开弹簧夹或 者打开装置后，水流入集气瓶，瓶内压强迅速恢复到和大气压相同。 （13）其他的测量装置 考点 2 物质的简单分类 1.物质的分类：纯净物和混合物 ① 纯净物：由一种物质组成的。（可用化学符号表示） 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。 考点 3 空气成分及用途 1.空气是混合物，主要成分（按体积分数）：氮气（N2）78%，氧气（O2）21%（氮气与氧气体积比约为 4 比 1），稀有气体 0.94%，二氧化碳（CO2）0.03%，其它气体和杂质 0.03%。 2.空气是宝贵的资源 氧气 氮气 稀有气体 主 无色、无味气体，通 电 时能 发 出 不 无色、无味气体，不易溶于水， 无色、无味气体，难溶于水， 要 同 颜色的 光 （物理性质），化 学性 不可燃，能支持燃烧， 不燃烧也不支持燃烧，不供给 性 质很 能供给呼吸。 呼吸，化学性质不活泼。 质 不活泼（不易和别的物质反应）。 ① 作保护气②制多种用途的电光源 ① 作保护气②食品充氮作防腐 用 ① 动植物呼吸②医疗急救 等 剂等③用于制造低温环境或医 途 ③ 金属切割④炼钢⑤宇宙航行 ③ 氦气充气球（密度比空气小且化学 疗上冷冻麻醉④制硝酸和氮肥 性质稳定）④氦气用于制造低温环境 考点 4 空气污染与防治 造成空气污染的物质： ① 有害气体（一氧化碳（ CO）、二氧化氮（ NO2）、二氧化硫（ SO2））；②可吸入颗粒物如烟尘 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。 4.存在的环境问题：温室效应（二氧化碳含量过多引起，其他如甲烷等也能造成）、臭氧空洞（飞机的尾气、 制冷剂氟里昂的排放）、酸雨（由二氧化硫、二氧化氮引起） 重点： 二氧化碳能造成温室效应加剧，但不是空气污染物和有害气体 5.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。 6.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。 7.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。 考点 5 氧气的物理性质 1.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，密度略大于空气（可用向上排空法收集） 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。（物理变化） 判断物理化学变化的本质是有没有新物质生成，有颜色变化、有气体或沉淀产生这种现象都不能说明是化学变 化。 考点 6 氧气的检验和鉴别 1.氧气的化学性质 （很活泼） 具有助燃性（支持燃烧）和氧化性 ① 检验氧气：用带火星的木条伸到集气瓶中，若复燃则是氧气。 注意：氧气浓度较低时带火星的木条不复燃，氧气浓度较高时复燃，能复燃说明氧气浓度较高，不能说是纯氧 气。 拓展：鉴别氧气、空气、二氧化碳、氮气最简单的方法： 先分别放入燃着的木条，燃烧更旺的是氧气，正常燃烧的是空气，熄灭的是氮气和二氧化碳；分别向小木 条熄灭的两中气体中倒入澄清石灰水，振荡，若澄清石灰水变浑浊则是二氧化碳，无明显变化则是氮气。 鉴别思路：利用物质性质差异，注意逻辑顺序是实验操作→观察现象→得到结论，现象与结论一一对应。 注意：有空气和氧气的鉴别，用燃着的木条，不用带火星的木条。 考点 7 氧气的化学性质 与非金属（碳、硫、磷）的反应 1.木炭（黑色固体）燃烧 现象：空气中红热；氧气中剧烈燃烧，发出白光，放出热量，生成的无色无味气体能使澄清石灰水变浑浊。 文字表达式：碳+ 氧气 点燃 二氧化碳 符号表达式：C + O2 点燃 CO2 2.硫粉（淡黄色）燃烧 现象：空气中发出微弱的淡蓝色火焰；氧气中发出明亮的蓝紫色火焰，放出热量，生成一种有刺激性气味的 气体。 文字表达式：硫 + 氧气 点燃 二氧化硫 符号表达式 ：S + O2 点燃 SO2 注意事项：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 现象：氧气中剧烈燃烧，放出热量，生成大量的白烟 文字表达式：磷 + 氧气 点燃 五氧化二磷 符号表达式： P + O2 点燃 P2O5 注意：五氧化二磷（P2O5）是固体，不是气体 与金属（铁）的反应 1.铁丝（银白色固体）燃烧 现象：空气中红热，不燃烧；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 + 氧气 点燃 四氧化三铁 符号表达式：Fe + O2 点燃 Fe3O4 注意事项：集气瓶底部铺少量的细沙或加少量的水，防止高温生成物溅落瓶底炸裂。 与其他物质的反应 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，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.物质燃烧时的现象 一般来说气体燃烧会有火焰；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； 考点 8 化学反应的分类 1.基本反应类型 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。（“多变一”） 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。（“一变多”） 2.非基本反应类型： 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。 考点 9 氧气的工业制法 1.分离液态空气法 原理：利用液态氧气和液态氮气的沸点不同。——是物理变化 具体过程: 2.膜分离技术（物理变化） 考点 10 氧气的实验室制法 1.过氧化氢溶液（俗称“双氧水”） （1）药品：过氧化氢溶液（主要成分 H2O2）和二氧化锰（黑色粉末 MnO2） （2）反应原理： MnO2 H2O + O2 文字表达式：过氧化氢 二氧化锰 水+氧气 符号表达式：H2O2 注：MnO2 在该反应中是催化剂，起催化作用 （3）装置：固液常温型 （4）注意事项： ① 长颈漏斗下端管口应该伸入液面以下（液封），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，便于气体的导出； ③ 装药品时，先装固体后装液体； ④ 该装置的优点：可以随时添加液体。 2.用氯酸钾或高锰酸钾制取氧气 （1）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） （2）反应原理： 二氧化锰 文字表达式：氯酸钾 氯化钾 + 氧气 △ 符号表达式：KClO3 MnO2 KCl + O2 △ 文字表达式：高锰酸钾 符号表达式：KMnO4 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气 K2MnO4 + MnO2 + O2 （3）装置：固体加热型（高锰酸钾加一团棉花，氯酸钾不需要加棉花） （4）高锰酸钾制氧气的操作步骤： ① 连：连接装置，先下后上，从左到右的顺序。 ② 查：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， 松开手后，导管口出现一段水柱，证明装置不漏气。 ③ 装：装入药品，按粉末状固体取用的方法（药匙或纸槽） 试管口塞一团棉花，防