知识清单 第二单元 我们周围的空气

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       五氧化二磷  符号表达式：P + O2       P2O5

（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

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+ 氧气二氧化碳    

符号表达式：C + O2CO2  

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 二氧化硫    符号表达式 ：S + O2 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 五氧化二磷   符号表达式： P + O2 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 + 氧气四氧化三铁     符号表达式：Fe + O2 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：

文字表达式：过氧化氢 水+氧气  符号表达式：H2O2 H2O + O2

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：  

文字表达式：氯酸钾 氯化钾  +  氧气  

符号表达式：KClO3 KCl + O2

文字表达式：高锰酸钾 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气

符号表达式：KMnO4 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，防止高锰酸钾粉末进入导气管，堵塞导管。

④ 定：固定试管时，试管口应略向下倾斜（防止生成的冷凝水回流，使试管底部炸裂），铁夹应夹在试管的中上

部，导管伸入试管稍露出橡皮塞，利于产生的气体排出。

⑤ 点：加热药品，先使试管均匀受热（预热），后在固体药品部位用酒精灯外焰加热。

⑥ 收：收集气体，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开始收集（因为开始排出的气体是空气，会使得收集的氧气不纯）；当集气瓶口有大量气泡往外冒时，氧气收集满，在水下用玻璃片盖住瓶口，移出水槽，集气瓶正放在桌面上(氧气密度比空气大，正放)，防止气体逸出。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），验满时，将带火星的木条放在集气瓶口，若复燃，则氧气已收集满。

⑦移：先将导管移出水面

⑧熄：再停止加热

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回炽热的试管中，炸裂试管。

3.检验和验满

检验：用带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，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。

考点11   催化剂

1.概念：在化学反应中能改变其他物质的反应速率，但本身的化学性质和质量在反应前后不变的物质。

2.特点：一变（改变反应速率，加快或减慢）；两不变（质量、化学性质不变）

3.理解： 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（写在反应条件上）

③一种催化剂只针对某一反应，不同的反应，催化剂可能相同，某一反应的催化剂可能不只一种

4. 证明某物质是催化剂：

①证明是否改变反应速率：相同条件下，加或者不加药品对比实验；

②证明质量是否改变：实验前称量一次，实验后分离出来再称量一次；

③证明化学性质是否改变：将分离出来的物质再进行实验①的操作，观察是否还能改变反应速率。

5. 拓展：影响某反应的反应速率的因素

反应物浓度、反应温度、反应物接触面积、是否有催化剂、催化剂种类、催化剂质量等等。

考点12   实验室制取气体装置

考点13  与氧气相关的物质转化关系