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第四單元空氣基礎知識總結
第一節 空氣的成分
第一個對空氣組成進行探究的化學家：拉瓦錫（第一個用天平進行定量分析）。
一、空氣的成分和組成及用途
氣體成分 體積比% 性 質 （性質決定用途） 用 途
N2 78 化學性質穩定，不燃燒，不助燃。 充在食品包裝袋中延長保質期
O2 21 化學性質比較活潑，有助燃性和氧化性。物理性質：不易溶于水，密度比空氣大，-183℃為淡藍色液體，-218℃為淡藍色固體。 供給呼吸，支持燃料燃燒，常做氧化劑。注意：不可作燃料！
稀有氣體（氬氣） 0.934 化學性質穩定，通電時會發出不同顏色的光 作保護氣，可充在燈管中作霓虹燈，氦氣密度小，用作填充氣球。
CO2 0.034 參與植物的光合作用 滅火
測定空氣中氧氣體積分數的常見實驗裝置和方法：
裝置一：
1、【實驗原理】銅+氧氣===氧化銅
（2Cu+O2==加熱==2CuO）
2、【實驗現象】紅色粉末變成黑色
3、【實驗結論】①空氣中氧氣的體積約占空氣總體積的1/5。
氧氣在空氣中的體積分數計算方法：
反應前注射器空氣體積-反應后注射器內空氣體積
反應前注射器空氣體積+玻璃管內氣體的體積
4、注意事項：
（1）體積小于1/5的原因：①銅粉量不足②裝置氣密性要不好③未冷卻至室溫就讀數。
不斷推拉活塞的目的：使空氣與銅粉充分接觸，使氧氣充分反應。
氣球的作用：密封裝置；均衡氣壓；使空氣與銅粉充分接觸，使氧氣充分反應。
二、裝置二：用紅磷測定空氣中氧氣的含量。
1、實驗原理：紅磷+氧氣==五氧化二磷；（4P+5O2==點燃==2P2O5）（因為紅磷燃燒后，消耗了氧氣，使內部氣壓減小，小于外部大氣壓，使水被外部大氣壓壓入集氣瓶內。）
2、實驗現象：① 紅磷燃燒，產生大量白煙，放熱；②冷卻后打開彈簧夾，水沿著導管進入集氣瓶中，進入集氣瓶內水的體積約占集氣瓶空氣總體積的1/5。
3、實驗結論：① 空氣中氧氣的體積約占空氣總體積的1/5。
N2約占 ，不 ，也不 ，難 ；
4、注意事項：液面上升小于1/5原因
①紅磷量不足②裝置的氣密性不好③未冷卻至室溫就打開彈簧夾
5、為什么不能用木炭、硫、鐵、鎂條等物質代替紅磷燃燒？
①木炭、硫等物質燃燒后有氣體生成，使實驗不準確
②鐵在空氣中不能燃燒
③鎂條在空氣中不僅與氧氣反應，還與氮氣、二氧化碳發生反應：
三、空氣的污染及防治：
1、空氣質量報告內容：①空氣污染指數②首要污染物③空氣質量級別④空氣質量狀況
2、計入空氣污染指數的項目：CO、SO2、NO2、O3、可吸入顆粒物、總懸浮顆粒物等。
3、 防治空氣污染：加強大氣質量監測；改善環境狀況；減少使用化石燃料；使用清潔能源；積極植樹、造林、種草；禁止露天焚燒垃圾等。
第二節 氧氣
一、 氧氣的性質
物理性質：氧氣的密度比空氣大，不易溶于水。液態氧和固態氧是淡藍色的。
化學性質：氧氣化學性質比較活潑。氧氣具有助燃性和氧化性。
檢驗方法：把帶火星的木條伸入集氣瓶中，如果帶火星的木條復燃，證明是氧氣。
二、 氧氣的化學性質探究
1、 細鐵絲在氧氣中燃燒的實驗
實驗現象：鐵絲在氧氣中劇烈燃燒，火星四射，放出大量熱，生成黑色固體。
注意事項：① 用砂紙把細鐵絲磨成光亮的銀白色，是為了除去細鐵絲表面的雜質。
② 將細鐵絲盤成螺旋狀，是為了增大細鐵絲與氧氣的接觸面積。
③ 把細鐵絲繞在火柴上，是為了引燃細鐵絲，
④ 待火柴快燃盡時才緩慢插入盛有氧氣的集氣瓶中，是為了防止火柴燃燒時消耗氧氣，保證有充足的氧氣與細鐵絲反應。
⑤集氣瓶里要預先裝少量水或在瓶底鋪上一薄層細沙，是為了防止高溫熔化物濺落使瓶底炸裂。
2、某學生用細鐵絲做燃燒實驗，結果沒有出現火星四射現象，引起實驗失敗的原因：
①氧氣不純②鐵絲未除銹③沒有用火柴引燃
3、下列物質在氧氣中反應現象及文字表達式
反應物 在空氣中實驗現象 在氧氣中的實驗現象 反應的文字表達式
木炭與氧氣 發紅光，放熱生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體 比在空氣中燃燒更旺發白光，放熱生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體
鐵絲與氧氣 不燃燒 劇烈燃燒，放熱火星四射，生成黑色固體
蠟燭與氧氣 發紅光，放熱瓶壁有水珠，生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體 比在空氣中燃燒更旺，發明亮的白光放熱瓶壁有水珠，生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體
硫與氧氣 淡藍色火焰，生成有刺激性氣味的氣體 明亮的藍紫色火焰，生成有刺激性氣味的氣體
氧氣的制備
1、工業制氧氣——分離液態空氣法（原理:氮氣和氧氣的沸點不同 物理變化）
2、實驗室制氧氣原理----化學變化
⑴過氧化氫 水+氧氣 2H2O2 MnO2 2H2O + O2↑
⑵高錳酸鉀 △ 錳酸鉀 + 二氧化錳 + 氧氣 2KMnO4 △ K2MnO4 + MnO2 + O2↑
⑶氯酸鉀 氯化鉀+氧氣 2KClO3MnO22KCl+3O2↑
【氣體發生裝置】（發生裝置的選擇應考慮的因素是反應物的狀態和反應的條件）
一、固液常溫型裝置制備氣體（見上圖②）
1、反應物和反應條件的特征：反應物是固體和液體，反應不需要加熱。
2、裝置氣密性的檢查方法：
b裝置：向錐形瓶內加水沒過長頸漏斗下端，將導管一段插入水中，用手緊握錐形瓶外壁，如果導管口有氣泡冒出，證明氣密性良好。
C裝置：關閉活塞，將導管一段插入水中，用手緊握錐形瓶外壁，如果導管口有氣泡冒出，證明氣密性良好。
裝置(a)的特點：裝置簡單，適用于制取少量的氣體；增加藥品不太方便。（注意液體不得超過試管容積的三分之一）
裝置(b)的特點：錐形瓶適用于較多量氣體的制取，長頸漏斗可隨時添加液體藥品。（注意：長頸漏斗的管口要插入液面下；防止氣體從長頸漏斗中逸出。）
能根據需要隨時添加藥品。
裝置(c)的特點：分液漏斗可以控制反應速率（得持續平穩氣流）。
裝置(d)的特點：可以隨時控制反應的發生和停止（節約藥品）。
注意： 如果使用長頸漏斗，注意長頸漏斗的下端管口應插入液面以下，形成液封，防止生成的氣體從長頸漏斗逸出。使用分液漏斗時無需考慮這個問題。
二、固固加熱型裝置制備氣體（見圖①）
1、反應物和反應條件的特征：反應物都是固體，反應條件加熱。
2、裝置氣密性的檢查方法：將導管的一段插入水中，用手緊握試管，如果水中出現氣泡，說明裝置氣密性良好。
3、加熱時的注意事項：
（1）實驗中要根據酒精燈的高度來固定試管（自下而上，自左至右）；
（2）制取氣體時，都要先檢查裝置的氣密性，然后再裝藥品；
（3）用排水法收集氣體時，集滿氧氣后先要在水中蓋好玻璃片，然后取出集氣瓶正放在桌子上．
（4）加入藥品后，直接用酒精燈的火焰對準藥品所在位置加熱，會使試管受熱不均，引起試管炸裂。
（5）試管口略向下傾斜：防止冷凝水倒流引起試管破裂
（6）藥品平鋪在試管的底部：使藥品均勻受熱
（7）鐵夾夾在離管口約1/3處
（8）導管應稍露出橡皮塞：是便于排凈空氣，氧氣導出。
（9）試管口應放一團棉花：防止高錳酸鉀粉末進入導管
（10）排水法收集時，待氣泡均勻連續冒出時再收集（剛開始排出的是試管中的空氣）
（11）實驗結束先移導管再熄滅酒精燈：防止水槽里的水倒流到試管內，引起試管炸裂。
（12）用排空氣法收集氣體導管伸到集氣瓶底部是便于將瓶里的空氣排除干凈，使氧氣較純。
三、【氣體收集裝置】（選擇應考慮的因素是所制氣體的密度和溶解性）
1.排水法收集氣體的裝置（收集O2）
（1）適用情況：收集的氣體不溶或難溶于水，且不與水反應。
（2）驗滿：如果瓶口有大氣泡逸出，說明氧氣已收集滿。
（3）注意事項：
①應當等到氣泡連續均勻地放出后收集氣體，否則收集到的氣體不純。
②如果需要較干燥的氣體，請不要使用排水法。
③ 收集完畢后，集氣瓶口朝上，并蓋上玻璃片（氧氣密度比空氣大）
2、向上排空氣法收集氣體的裝置(收集O2)
（1） 適用情況：氣體密度大于空氣，且不與空氣中的成分反應。
（2）驗滿：將帶火星的木條放在集氣瓶口，如果帶火星的木條復燃，說明氧氣收集滿了。
3、右圖所示裝置有許多用途：
⑴用于排空氣法收集氧氣，氧氣應從_____端通入。
⑵用于排水法收集氧氣,瓶中先裝滿水,氧氣從_____端通入。
⑶瓶中儲存氧氣,用水將氧氣排出時,水從____端通入。
⑷在醫院給病人輸氧時,瓶中放約半瓶蒸餾水,這時氧氣從_____端通入。
四、催化劑
1、特點:在化學反應中能改變其他物質的化學反應速率，而本身的質量和化學性質在反應前后都沒有發生變化的物質。（一變兩不變）
2、催化劑在化學反應中所起的作用叫催化作用。
3、催化劑只能改變化學反應的速率，不能改變化學反應的產率。
4、不同的化學反應有不同的催化劑，同一化學反應也可能有幾種催化劑。
五、氧化反應與化合反應、氧化物
1、物質與氧氣發生的化學反應屬于氧化反應。
2、化合反應（多合一）：由兩種或兩種以上的物質生成一種新物 質的反應。
3、分解反應（一分多）：由一種物質生成兩種或兩種以上其它的 物質的反應。
4、氧化物：由兩種元素組成，其中一種元素是氧元素的化合物
(往往讀作“氧化某”或“幾氧化幾某”)
5、氧化反應 劇烈氧化：燃燒
緩慢氧化：鐵生銹、人的呼吸、事物腐爛、酒的釀造
共同點：①都是氧化反應 ②都放熱
氧氣是一種化學性質比較__________的氣體，許多物質可與氧氣發生反應。在某些條件下，物質與氧氣的反應比較劇烈；而在另一些條件下，物質與氧氣發生緩慢的氧化反應，如動植物的新陳代謝、金屬器皿的銹蝕、食物的腐爛、有機肥的腐熟等變化過程都包含有__________作用。
6、空氣和稀有氣體都是混合物，自然界中的水是混合物；
水、氧氣、氮氣、二氧化碳、過氧化氫等有化學式的都是純凈物。
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