資源簡介

第四單元 我們周圍的空氣
第一節 空氣的成分
一．空氣的組成
空氣的成分（體積分數）：
空氣成分 氮氣 氧氣 稀有氣體 二氧化碳 其他氣體和雜質
體積分數 78% 21% 0.94% 0.03% 0.03%
二．空氣中氧氣的體積分數的測定
1．燃燒物的選擇：能在空氣中只與氧氣反應且沒有氣體生成。（銅絲、紅磷、白磷等）
2．用加熱銅絲的方法測定空氣中氧氣的體積分數
（1）實驗原理：2Cu+O2加熱2CuO
（2） 實驗現象：加熱一段時間后，紅色的銅粉變為黑色；冷卻到室溫后，注射器內空氣體積減少到原來的4/5。
（3）實驗結論：①空氣中，氧氣約占總體積的1/5；
②該實驗證明空氣是由多種物質組成的混合物；
③該實驗證明，剩余的氣體（主要是氮氣）化學性質穩定，不能與銅絲反應。
（4）注意事項：
①實驗前要檢查裝置的氣密性。
②銅絲必須過量，保證氧氣被反應完全。
③加熱時間要足夠，保證銅絲與氧氣充分反應。
④反應結束后，要等到裝置冷卻到室溫后，再讀取反應后注射器內空氣的體積。
（5）誤差分析：
①裝置漏氣，結果偏大。
②銅絲用量不足，結果偏小。
③加熱溫度達不到反應溫度，結果偏小。
④加熱時間太短，反應不充分，結果偏小。
⑤反應結束后，沒有等到裝置冷卻到室溫就開始讀數，結果偏小。
三．空氣是一種重要資源（熱點）
1．法國化學家拉瓦錫首次用自制的天平定量研究了空氣的組成，發現了空氣是由氧氣和氮氣組成的。
2．工業上制取氧氣的方法：分離液態空氣法
原理：氧氣的沸點比氮氣高，氮氣先從液態空氣中蒸發出來，剩下的就是液態氧氣。
流程：
3．氧氣的用途：供給呼吸，支持燃燒。
4．氮氣：通常情況下，氮氣是無色、無味的氣體，不溶于水；不燃燒也不支持燃燒，不能供給呼吸，化學性質比較穩定，通常情況下不能和其它物質反應。
用途：①工業上生產硝酸和化肥；②食品包裝時，常充入氮氣作防腐劑；③液氮常作制冷劑。
5．稀有氣體：一般情況下，都為無色無味的氣體。化學性質非常穩定，又叫作“惰性氣體”。
用途：①由于稀有氣體通電時，能發出不同顏色的光，填充在燈泡中，用于制造霓虹燈等多種用途電光源；②可用于焊接金屬的保護氣。
四．空氣質量日報（熱點）
1．空氣質量日報的內容：空氣污染指數、首要污染物、空氣質量級別、空氣質量狀況。
2．計入空氣污染指數的項目：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入顆粒物（PM10）
　3．污染物的主要來源：(1)化石燃料（煤等）的燃燒 (2)工廠排放的廢氣 (3)汽車尾氣　
4．防止空氣污染的方法：(1)加強大氣質量監測、(2)植樹造林、(3)使用清潔能源
5．空氣中二氧化碳含量過高會導致溫室效應，但是二氧化碳不是空氣污染物。空氣污染物，是指對人體有毒、有害的氣體和粉塵，而二氧化碳無毒，所以不是空氣污染物。
6．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。
存在的環境問題：溫室效應（二氧化碳含量過多引起）、臭氧空洞（飛機的尾氣、氟里昂的排放）、酸雨（由二氧化硫、二氧化氮引起）。
第二節 物質組成的表示
一．化合價（重點、難點）
1．定義：表示一種元素的原子與其他元素的原子相互化合的比例。（離子化合物中：表示該元素的原子得失電子的能力）
2．化合價的書寫：在元素符號或原子團符號的正上方，且+ｎ或者－ｎ表示，與離子符號書寫相反。例如， 硫酸中硫元素的化合價為+6價表示為：
3．常見元素化合價
及原子團：
化合價一般規律：
（1）金屬元素常顯正價，非金屬元素常顯負價
（2）常見化合物中，氫顯+1價，氧顯-2價
（3）單質中，元素化合價為0
（4）化合物中，各元素化合價的代數和為0
（5）有些元素在不同化合物中能顯不同的化合價
化合價與離子符號的區別與聯系：
（1）相同點：數值相同，正負號相同
（2）不同點：書寫位置不同，數字與正負號書寫順序不同，數字"1"是否省略不同。
6．化合價的運算：在化合物中，所有元素的化合價的代數和為零。單質中，化合價為0
例：計算KMnO4中Mn的化合價。
解：設KMnO4中Mn的化合價為x：
(+1)+x+(-2)x4=0
解得x=+7
答：KMnO4中Mn的化合價為+7價
二．物質組成的表示—化學式（重點、難點）
1．定義：用元素符號和數字表示物質組成的式子。如：MgO、H2O、CO2
2．化學式的意義：
宏觀：①表示一種物質，H2O--表示水；
②表示組成該物質的元素種類，H2O--表示水由氫元素和氧元素組成。
微觀：①表示物質的1個分子或原子，H2O---表示1個水分子；
②表示物質1個分子中原子的種類和數目，H2O--表示1個水分子由2個氫原子2和1個氧原子構成。
③由離子構成的物質：表示構成該物質的離子的個數比,CaCl2—表示氯化鈣中,鈣離子與氯離子的個數比為1:2
3．化學式的書寫：
（1）單質：
由原子構成的物質：直接用元素符號表示。Fe，C,S，P等
②由分子構成的物質：在元素符號右下角加上數字（一般為2）表示。O2，H2，Br2等

（2）化合物：
①書寫原則：化合物中，各元素化合價代數和為0
②書寫方法：“十字交叉法”─—正左，負右；標價，交叉；化簡，復查。
ａ．確定位置：正價前、負價后，并標出各元素化合價
　　　ｂ．將化合價的絕對值交叉書寫到元素符號右下角
　　　ｃ．將角碼數字約分簡化（１省略不寫，原子團個數要打括號）
　　ｄ．檢查 +4 -2
　例：寫出硅與氧形成的氧化物的化學式： Si O → Si2O4 → SiO2
4．化學式的讀法：
（1）單質：
　　　①固態或液態：直接元素符號名稱表示。如：Zn（鋅），I2（碘）
　　　氣態：讀作“某氣”。如：H2（氫氣），He（氦氣）
（2）化合物：（從后往前讀）
①兩種元素組成的物質從后往前，讀作"某化某”。如：MgCl2：氯化鎂
②由非金屬元素與氧元素組成的物質，讀作“幾某化幾某”。如：CO：一氧化碳
③酸─—氫元素與原子團組成的物質，讀作“某酸”。如：H2SO4：硫酸　
④堿─—金屬元素與氫氧根組成的物質：讀作“氫氧化某”。如：Ca(OH)2：氫氧化鈣
⑤鹽─—金屬元素和原子團（OH-、NH4+除外），讀作“某酸某”。如：BaSO4：硫酸鋇
⑥Fe：+2、+3；Cu：+1、+2；高價讀“鐵或銅”低價時讀“亞鐵或亞銅”。
如FeO：氧化亞鐵，Fe2O3：氧化鐵，Cu2O：氧化亞銅，CuO：氧化銅
三．化學符號中數字的含義：
　1．寫在微粒前面的數字表示微粒個數
　2．寫在元素符號右下角的數字表示一個分子中原子的個數　　　
　3．寫在元素符號正上方的數字表示化合價
　4．離子符號中，寫在元素符號右上角的數字表示表示該元素或原子團所帶的電荷數。
四．有關化學式的計算：以Am Bn為例
1．式量＝相對原子質量×原子個數之和
2．各元素質量比＝相對原子質量×原子個數之比
3．
例：三聚氰胺化學式為C3H6N6）是一種化工原料，有輕微毒性，計算：
? (1) 三聚氰胺相對分子質量：
? ⑵三聚氰胺中碳、氫、氮元素的質量比：
? ⑶三聚氰胺中氮元素的質量分數（精確到0.1%）。
?? 解：(1)12×3＋1×6＋14×6＝126
? ⑵C∶O∶N==12×3：1×6：14×6==36∶6∶84＝6∶1∶14
?
第三節 氧氣
一．氧氣的制取
1．工業制法：分離液態空氣法（物理變化）
2．實驗室制法：(化學變化)
（1）選擇制取氧氣所需藥品的思路
①含氧元素 ②反應條件、操作簡單易行 ③環保─—生成物無污染
（2）用高錳酸鉀、氯酸鉀制取氧氣
①實驗原理： 2KClO32KCl+3O2↑
（紫色固體） （黑色固體）

②實驗裝置：(固體+固體)

　③實驗步驟：（諧音： “茶”“莊”“定”“點”“收”“利”“息”）
　 　ａ．查：檢查裝置的氣密性。
　 　ｂ．裝：將藥品裝入干燥的試管，并用帶導管的橡皮塞塞緊試管。
　 　ｃ．定：將試管固定在鐵架臺上。
　 　ｄ．點：點燃酒精燈，試管均勻受熱后，就使酒精燈固定在試管底部加熱。
　 　ｅ．收：待氣泡連續均勻冒出時，收集氧氣。
　 　ｆ．離：把導管移離水槽。
　 　ｇ．熄：熄滅酒精燈。
　 ④注意事項：
　 　ａ．加熱時試管應略向下傾斜，防止冷凝生成的水使試管炸裂
　 　ｂ．酒精燈的酒精量不超過2/3,應用外焰對準試管底部加熱
　 　ｃ．鐵架臺鐵夾應夾持在試管中上部
　 　ｄ．在試管口放置一小團棉花，防止高錳酸鉀小顆粒堵塞導管
　 　ｅ．試管內的導氣管稍出膠塞一點兒即可，目的是利于氣體導出
　　 ｆ．收集氧氣時要等到氣泡連續均勻冒出時再收集，否則會收集到一部分試管內的空氣，收集的氧氣純度不高
　　 ｇ．氧氣收集滿后，應該先將導管從水中取出，再熄滅酒精燈，防止水槽中的水倒流回試管，引起試管炸裂
　　 ｈ．收集滿氧氣的集氣瓶應正放在桌面上（氧氣密度大于空氣）
⑤氧氣的檢驗與驗滿
　檢驗方法：將帶火星木條伸入集氣瓶中, 如木條復燃則為氧氣。
　驗滿方法：將帶火星木條放置于集氣瓶口，如木條復燃則說明氧氣已收集滿。
（3）用雙氧水（過氧化氫溶液）制取氧氣
①實驗原理：
②實驗裝置：(固體+液體)
　　　③實驗步驟:
　　　　ａ．查：檢查裝置的氣密性;
　　　　ｂ．裝：在燒瓶中裝入足量的二氧化錳，在分液漏斗中裝入足量的過氧化氫水溶液
　　　　ｃ．定：將連接著分液漏斗的橡皮塞固定在燒瓶上
　　　　ｄ．制：打開閥門，使過氧化氫流入燒瓶內，反應發生
　　　　ｅ．收：用向上排空氣法收集氧氣
　　　④注意事項：
　　分液漏斗可用長頸漏斗替代，但其下端應伸入液面以下，形成液封；
二．催化劑：
　　1．概念：在化學反應中能改變其他物質的反應速率（加快或變慢），但本身的化學性質和質量在反應前后沒有發生變化的物質。
　　2．特點：一變（反應速率）,兩不變（質量、化學性質）
　　3．注意：①催化劑不能改變生成物的質量，不能決定反應是否發生．只是改變反應速度．
　　　　　　　②催化劑不是反應物、又不是生成物
　　　　　　　③催化劑具有指定性：一種催化劑僅針對某一反應，并不是所有反應的催化劑
　　　　　　　④某一反應的催化劑可能不只一種．
氧氣的性質（重點）
　1．物理性質：通常狀況下，無色無味氣體，密度比空氣略大，不易溶于水，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。工業上，氧氣儲存于藍色鋼瓶中。
2．化學性質：
　　（1）單質與氧氣發生化合反應，生成氧化物。大多數單質都能在空氣中或氧氣中燃燒。
物質 實驗現象 化學方程式
木炭 在空氣中燃燒，處于紅熱狀態，釋放出熱量。生成的氣體能使澄清石灰水變渾濁。 氧氣充足：
C+O2點燃 CO2
氧氣不足：
2C+O2點燃 2CO
在純凈的氧氣中劇烈燃燒，發出白光，釋放出大量的熱量，向集氣瓶中倒入澄清的石灰水，振蕩，澄清的石灰水變渾濁。
硫磺 在空氣中燃燒，發出淡藍色的火焰，放熱，生成有刺激性氣味的氣體。 S+O2點燃SO2
在純凈的氧氣中，劇烈燃燒，發出明亮的藍紫色火焰，放熱，生成有刺激性氣味的氣體。
紅磷 在空氣中燃燒，有黃白色火焰，釋放出大量的熱量，產生大量白煙。 4P+5O2點燃2P2O5
氫氣 純凈的氫氣在空氣中燃燒，產生淡藍色的火焰，釋放出大量的熱量。在火焰上方罩一個干而冷的燒杯，燒杯內壁凝結有水霧 2H2+O2點燃2H2O
鐵絲 在空氣中不能燃燒；在純凈的氧氣中劇烈燃燒，火星四射，釋放出大量的熱量，有黑色固體物質生成 3Fe+2O2點燃Fe3O4
鎂帶 在空氣中劇烈燃燒，發出耀眼的白光，冒出白煙，釋放出大量的熱量，生成白色固體物質。 2Mg+O2點燃2MgO
銅片 在空氣中加熱灼燒，紅色的銅表面覆蓋一層黑色物質 2Cu+O2加熱2CuO
鋁片 在空氣中，鋁能與氧氣迅速反應，在鋁表面生成一層致密的氧化膜，阻礙反應進一步進行。 4Al+3O2 2Al2O3
注意：①能在空氣中燃燒的物質，在純凈的氧氣中比在空氣中燃燒得劇烈，鐵等一些在空氣中不能燃燒的物質，也能在純氧中劇烈燃燒。原因是物質跟氧氣發生化學反應時，單位體積的空間里氧分子的數目越多，反應越劇烈（氧氣越濃，燃燒越劇烈）。
②鐵絲燃燒時：ａ．集氣瓶底先要裝少量水或鋪一層細沙 防止生成物溫度過高濺落到瓶底炸裂集氣瓶；ｂ．鐵絲要彎為螺旋狀 防止熱量散失，增大與氧氣的接觸面積。
　（2）一些化合物能在空氣中能與氧氣反應，燃燒；產物均為CO2和H2O
①一氧化碳燃燒： 2CO+O2點燃2CO2（火焰淡藍色）
②甲烷燃燒： CH4+2O2點燃CO2+2H2O（火焰淡藍色）
③乙醇（俗稱酒精）燃燒：C2H5OH+2O2點燃2CO2+3H2O（火焰淡藍色）
④石蠟（主要含C、H，屬于混合物）燃燒：石蠟+氧氣 二氧化碳+水
（石蠟在空氣中燃燒的現象：燃燒產生黃色火焰，釋放出大量的熱。在氧氣中燃燒比空氣中更劇烈，發出白光，集氣瓶內壁出現水珠，有使澄清石灰水變渾濁的無色無味氣體產生。）
四．氧氣的用途：（1）支持燃燒， （2）供給呼吸
五．氧化物與氧化反應
1．氧化物：由兩種元素組成，且有一種元素是氧元素的化合物。
2．氧化反應：物質跟氧發生的反應。（1）劇烈氧化反應 燃燒、爆炸；
（2）緩慢氧化 金屬銹蝕、食物腐爛變質、呼吸作用等。
3．氧化物≠化合物，氧化反應≠化合反應

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