資源簡介

第二單元我們周圍的空氣知識清單
考點1 空氣中氧氣含量的測定
1.拉瓦錫研究空氣成分
用定量的方法實驗，第一次明確提出了“空氣是由氧氣和氮氣組成”。其中氧氣約占空氣總體積的1/5的結論。
2.實驗室測定空氣中氧氣含量
（1）裝置圖（見書P27）
（2）實驗原理 紅磷在密閉空間中燃燒消耗氧氣，使得密閉空間中壓強減小，打開
彈簧夾，大氣壓將燒杯中的水壓入集氣瓶中。（壓入的水的體積=被消耗的氧氣的體積）
（白磷同紅磷燃燒的反應原理和現象相同，只是二者能夠燃燒的溫度不同，白磷40oC，紅磷240oC）
（3）實驗現象
①紅磷燃燒，放出熱量，產生大量白煙
②裝置冷卻到室溫后打開彈簧夾，燒杯內的水倒流入集氣瓶，約占集氣瓶內氣體體積的1/5。
（補充：煙：固體的小顆粒；霧：液體的小液滴）
（4）實驗結論：氧氣約占空氣總體積的1/5。
（5）反應原理:文字表達式：磷 + 氧氣 五氧化二磷 符號表達式：P + O2 P2O5
（6）氧氣的體積分數=【氧氣的體積/被測定空氣的體積】x100%
（7）注意事項
①所用的紅磷必須過量。[如果紅磷過少則氧氣沒有全部消耗完,測量結果偏小]
②要等集氣瓶（裝置）冷卻到室溫后才能打開彈簧夾。
[否則瓶內剩余氣體仍然膨脹，剩余氣體體積偏大，使得進入集氣瓶內的水偏少。測量結果偏小]
③裝置的氣密性要好。[漏氣會使外面空氣漏進來，測量結果偏小]
④要先夾緊橡皮管，然后再點紅磷，迅速伸入集氣瓶立即塞緊瓶塞。
[紅磷伸入過慢，瓶內氣體受熱膨脹逸出，或未夾緊彈簧夾，導致燃燒時氣體受熱膨脹逸出，測量結果偏大]
（8）藥品選擇
①可否換用木炭、硫等物質？
答：不能用木炭或硫代替紅磷燃燒測空氣中氧氣含量（因為木炭或硫燃燒會產生氣體，造成瓶內氣體體積變化小）。
改進：將集氣瓶內的水換成氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳、二氧化硫，不占體積的前提下還是可以測量的。
②可否換用鐵絲？答：不能，鐵絲在空氣中不燃燒。
③可否換用金屬鎂？答：不能。金屬鎂能夠與氧氣、氮氣、二氧化碳都發生燃燒。
小結：藥品選擇：物質能在空氣中燃燒且只與氧氣反應，燃燒后的生成物為固體或液體（占的體積忽略不計）。
（9）誤差分析
實際測得的結果比真實值小，其原因可能是：A紅磷量不足；B裝置氣密性差；C未冷卻至室溫就打開彈簧夾
（10）集氣瓶中水的作用：（1）主要是吸收有毒的五氧化二磷（固體）。（2）還可以吸熱加快降溫，和防止熱的
燃燒物濺落炸裂瓶底。
（11）瓶中剩余的主要氣體是：氮氣（化學性質：不可燃不助燃；物理性質：難溶于水）
（12）燃燒過程中的集氣瓶壓強變化：
從燃燒開始，消耗氧氣使得壓強減小，但同時燃燒放出的大量熱使瓶內的剩余氣體受熱迅速膨脹，壓強增大。燃燒放熱引起的壓強增大大于消耗氧氣的壓強減小，所以總的效果是壓強增大。待燃燒結束后，剩余氣體慢慢冷卻，壓強減小，減小到比初始壓強更小（減少的部分就是被消耗的氧氣體現的壓強）。打開彈簧夾或者打開裝置后，水流入集氣瓶，瓶內壓強迅速恢復到和大氣壓相同。
其他的測量裝置
考點2 物質的簡單分類
1.物質的分類：純凈物和混合物
①純凈物：由一種物質組成的。（可用化學符號表示）
②混合物：兩種或多種物質組成的。這些物質相互間沒有發生化學反應，各物質都保持各自的性質。
考點3 空氣成分及用途
1.空氣是混合物，主要成分（按體積分數）：氮氣（N2）78%，氧氣（O2）21%（氮氣與氧氣體積比約為4比1），稀有氣體0.94%，二氧化碳（CO2）0.03%，其它氣體和雜質0.03%。
2.空氣是寶貴的資源
氧氣 氮氣 稀有氣體
主要性質 無色、無味氣體，不易溶于水，不可燃，能支持燃燒， 能供給呼吸。 無色、無味氣體，難溶于水，不燃燒也不支持燃燒，不供給呼吸，化學性質不活潑。 無色、無味氣體，通電時能發出不同顏色的光（物理性質），化學性質很 不活潑（不易和別的物質反應）。
用途 ①動植物呼吸②醫療急救 ③金屬切割④煉鋼⑤宇宙航行 ①作保護氣②食品充氮作防腐劑等③用于制造低溫環境或醫療上冷凍麻醉④制硝酸和氮肥 ①作保護氣②制多種用途的電光源等 ③氦氣充氣球（密度比空氣小且化學性質穩定）④氦氣用于制造低溫環境
考點4 空氣污染與防治
造成空氣污染的物質：
①有害氣體（一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO2）、二氧化硫（SO2））；②可吸入顆粒物如煙塵
2.污染來源：空氣中的有害物質來自化石燃料的燃燒，工廠排放的廢氣及汽車排放的尾氣。
3.被污染的空氣帶來的危害：損害人體健康、影響作物生長、破壞生態平衡。
4.存在的環境問題：溫室效應（二氧化碳含量過多引起，其他如甲烷等也能造成）、臭氧空洞（飛機的尾氣、制冷劑氟里昂的排放）、酸雨（由二氧化硫、二氧化氮引起）
重點： 二氧化碳能造成溫室效應加劇，但不是空氣污染物和有害氣體
5.防止空氣污染的措施：加強大氣質量監測,改善環境狀態、植樹造林、使用清潔能源。
6.目前空氣污染指數包括：一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、可吸入顆粒物、臭氧。
7.未來化學將朝著“綠色化學”“綠色消毀”和“綠色生產”的方向發展。
“綠色化學”的核心是利用化學原理從源頭消除污染。特點：①充分利用資源和能源，原料無毒無害②減少向環境排放廢物③原料中的原子全部被消納，實現零排放（在化合反應中體現）④生產出環境友好產品。
考點5 氧氣的物理性質
1.氧氣的物理性質
①色、味、態：通常情況下，是無色無味的氣體
②密度：標準狀況下，密度略大于空氣（可用向上排空法收集）
③溶解性：氧氣不易溶于水（可用排水法收集）
④三態變化：降溫后，氧氣可以變為淡藍色的液體，甚至淡藍色雪花狀固體。（物理變化）
判斷物理化學變化的本質是有沒有新物質生成，有顏色變化、有氣體或沉淀產生這種現象都不能說明是化學變化。
考點6 氧氣的檢驗和鑒別
1.氧氣的化學性質 （很活潑） 具有助燃性（支持燃燒）和氧化性
①檢驗氧氣：用帶火星的木條伸到集氣瓶中，若復燃則是氧氣。
注意：氧氣濃度較低時帶火星的木條不復燃，氧氣濃度較高時復燃，能復燃說明氧氣濃度較高，不能說是純氧氣。
拓展：鑒別氧氣、空氣、二氧化碳、氮氣最簡單的方法：
先分別放入燃著的木條，燃燒更旺的是氧氣，正常燃燒的是空氣，熄滅的是氮氣和二氧化碳；分別向小木條熄滅的兩中氣體中倒入澄清石灰水，振蕩，若澄清石灰水變渾濁則是二氧化碳，無明顯變化則是氮氣。
鑒別思路：利用物質性質差異，注意邏輯順序是實驗操作→觀察現象→得到結論，現象與結論一一對應。
注意：有空氣和氧氣的鑒別，用燃著的木條，不用帶火星的木條。
考點7 氧氣的化學性質
與非金屬（碳、硫、磷）的反應
1.木炭（黑色固體）燃燒
現象：空氣中紅熱；氧氣中劇烈燃燒，發出白光，放出熱量，生成的無色無味氣體能使澄清石灰水變渾濁。
文字表達式：碳+ 氧氣二氧化碳
符號表達式：C + O2CO2
2.硫粉（淡黃色）燃燒
現象：空氣中發出微弱的淡藍色火焰；氧氣中發出明亮的藍紫色火焰，放出熱量，生成一種有刺激性氣味的氣體。
文字表達式：硫+ 氧氣 二氧化硫 符號表達式 ：S + O2 SO2
注意事項：實驗時，要在瓶底裝少量水（吸收二氧化硫，防止污染空氣）。
3.紅磷（暗紅色固體）的燃燒
現象：氧氣中劇烈燃燒，放出熱量，生成大量的白煙
文字表達式：磷 + 氧氣 五氧化二磷 符號表達式： P + O2 P2O5
注意：五氧化二磷（P2O5）是固體，不是氣體
與金屬（鐵）的反應
1.鐵絲（銀白色固體）燃燒
現象：空氣中紅熱，不燃燒；氧氣中劇烈燃燒，火星四射，放出熱量，生成一種黑色固體。
文字表達式：鐵 + 氧氣四氧化三鐵 符號表達式：Fe + O2 Fe3O4
注意事項：集氣瓶底部鋪少量的細沙或加少量的水，防止高溫生成物濺落瓶底炸裂。
與其他物質的反應
某些物質在一些條件下，與氧氣發生緩慢的氧化反應，稱為緩慢氧化。緩慢氧化也放熱。
如：動植物新陳代謝，金屬的銹蝕，食物的腐爛，酒醋的釀造，農家肥的腐熟等等。
總結：
氧氣是一種化學性質比較活潑的氣體，在一定的條件下，能與許多物質發生反應并放出大量的熱。
在這些反應中，氧氣提供氧，具有氧化性。
2.物質在氧氣中燃燒程度比空氣中燃燒要劇烈，說明物質燃燒程度，與氧氣的濃度大小成正比；
3.物質燃燒時的現象
一般來說氣體燃燒會有火焰；固體直接燃燒產生光或者火星；生成物有固體時，一般都會產生煙；
考點8 化學反應的分類
基本反應類型
①化合反應：由兩種或兩種以上的物質生成另一種物質的反應。（“多變一”）
②分解反應：由一種反應物生成兩種或兩種以上其他物質的反應。（“一變多”）
非基本反應類型：
氧化反應：物質與氧發生的化學反應。（注意：是“氧”而不只是限于“氧氣”）
有氧氣參加的反應一定屬于氧化反應。化反應不一定是化合反應（石蠟的燃燒生成了水和二氧化碳兩種物質），化合反應不一定是氧化反應。
考點9 氧氣的工業制法
分離液態空氣法
原理：利用液態氧氣和液態氮氣的沸點不同。——是物理變化
具體過程:
膜分離技術（物理變化）
考點10 氧氣的實驗室制法
1.過氧化氫溶液（俗稱“雙氧水”）
（1）藥品：過氧化氫溶液（主要成分H2O2）和二氧化錳（黑色粉末 MnO2）
（2）反應原理：
文字表達式：過氧化氫 水+氧氣 符號表達式：H2O2 H2O + O2
注：MnO2在該反應中是催化劑，起催化作用
（3）裝置：固液常溫型
（4）注意事項：
①長頸漏斗下端管口應該伸入液面以下（液封），防止生成的氣體從長頸漏斗中逸出；
②導管只需略微伸入試管塞，便于氣體的導出；
③裝藥品時，先裝固體后裝液體；
④該裝置的優點：可以隨時添加液體。
2.用氯酸鉀或高錳酸鉀制取氧氣
（1）藥品：高錳酸鉀（暗紫色固體）、氯酸鉀（白色固體）與二氧化錳（黑色粉末）
（2）反應原理：
文字表達式：氯酸鉀 氯化鉀 + 氧氣
符號表達式：KClO3 KCl + O2
文字表達式：高錳酸鉀 錳酸鉀 + 二氧化錳 + 氧氣
符號表達式：KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2
（3）裝置：固體加熱型（高錳酸鉀加一團棉花，氯酸鉀不需要加棉花）
（4）高錳酸鉀制氧氣的操作步驟：
① 連：連接裝置，先下后上，從左到右的順序。
② 查：檢查裝置的氣密性，將導管的一端浸入水槽中，用手緊握試管外壁，若水中導管口有氣泡冒出，
松開手后，導管口出現一段水柱，證明裝置不漏氣。
③ 裝：裝入藥品，按粉末狀固體取用的方法（藥匙或紙槽）
試管口塞一團棉花，防止高錳酸鉀粉末進入導氣管，堵塞導管。
④ 定：固定試管時，試管口應略向下傾斜（防止生成的冷凝水回流，使試管底部炸裂），鐵夾應夾在試管的中上
部，導管伸入試管稍露出橡皮塞，利于產生的氣體排出。
⑤ 點：加熱藥品，先使試管均勻受熱（預熱），后在固體藥品部位用酒精燈外焰加熱。
⑥ 收：收集氣體，若用排水法收集氣體（導管略伸進集氣瓶口），當氣泡連續均勻冒出時開始收集（因為開始排出的氣體是空氣，會使得收集的氧氣不純）；當集氣瓶口有大量氣泡往外冒時，氧氣收集滿，在水下用玻璃片蓋住瓶口，移出水槽，集氣瓶正放在桌面上(氧氣密度比空氣大，正放)，防止氣體逸出。若用向上排空氣法收集氣體，收集時導管應伸入集氣瓶底部（為了排盡瓶內空氣），驗滿時，將帶火星的木條放在集氣瓶口，若復燃，則氧氣已收集滿。
⑦移：先將導管移出水面
⑧熄：再停止加熱
實驗結束后，先將導氣管移出水面，然后熄滅酒精燈，防止水槽中的水倒流回熾熱的試管中，炸裂試管。
3.檢驗和驗滿
檢驗：用帶火星的木條伸入集氣瓶內，若木條復燃，說明是氧氣；
驗滿：用帶火星的木條放在集氣瓶口，若木條復燃，證明已滿。
考點11 催化劑
1.概念：在化學反應中能改變其他物質的反應速率，但本身的化學性質和質量在反應前后不變的物質。
2.特點：一變（改變反應速率，加快或減慢）；兩不變（質量、化學性質不變）
3.理解： ①催化劑不能改變生成物的質量
②催化劑不是反應物也不是生成物（寫在反應條件上）
③一種催化劑只針對某一反應，不同的反應，催化劑可能相同，某一反應的催化劑可能不只一種
證明某物質是催化劑：
①證明是否改變反應速率：相同條件下，加或者不加藥品對比實驗；
②證明質量是否改變：實驗前稱量一次，實驗后分離出來再稱量一次；
③證明化學性質是否改變：將分離出來的物質再進行實驗①的操作，觀察是否還能改變反應速率。
拓展：影響某反應的反應速率的因素
反應物濃度、反應溫度、反應物接觸面積、是否有催化劑、催化劑種類、催化劑質量等等。
考點12 實驗室制取氣體裝置
發生裝置（考慮反應物狀態和反應條件） 收集裝置（氣體的密度和溶解度）
固體加熱型 反應物是固體 反應需要加熱 固液常溫型 反應物是固體和 液體，反應不加熱 排水集氣法 適合溶解性小，不與水反應的氣體 向上排空氣法 適合密度大于 空氣的氣體 向下排空氣法 適合密度小于 空氣的氣體
高錳酸鉀制氧氣 氯酸鉀制氧氣 過氧化氫制氧氣
氣體從短管進集氣瓶，水從長管排出 氣體從長管進集氣瓶，空氣從短管排出 氣體從短管進集氣瓶，空氣從長管排出

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