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第三章我们周围的空气

发布时间:2013-12-06 18:09:59  

第一节空气的成分

一、空气的组成

空气是一种混合物,一般来说它的成分比较固定。按体积分数计算,大约是:氮气78%,氧气21%,稀有气体0.94%,二氧化碳0.03%,其他气体和杂质0.03%。可见空气的成分以氮气、氧气为主,其中氮气约占空气体积的4/5,氧气约占空气体积的1/5。

实验探究:空气中氧气含量的测定

1实验步骤

(1)在集气瓶内加入少量水,并做好记号。

(2)用弹簧夹夹紧乳胶管。点燃燃烧匙内的红磷后,立即伸入瓶中并把塞子塞紧。观察红磷燃烧的现象。

(3)待红磷熄灭并冷却后,打开弹簧夹,观察实验现象及水面的变化情况。 2实验现象:

红磷燃烧实验

(1)红磷逐渐熄灭,瓶内出现大量白烟,放出大量热;

(2)冷却至室温后打开弹簧夹,烧杯中的水沿导管进入集气瓶内,约占集气瓶容积的1/5。

3实验结论:氧气约占空气总体积的1/5

4文字表达式:红磷+

五氧化二磷 4P + 5O2 点燃 2P2O5 5讨论:

1)集气瓶中的水上升到约1/5后,不能继续上升,说明剩余气体有什么性质?瓶中剩余气体主要为氮气,不溶于水,不燃烧也不支持燃烧

2)水为什么能够进入集气瓶中?

红磷在封闭的容器内充分燃烧,消耗了空气中 的氧气,生成五氧化二磷固体,容器内压强减小,水面上升约1/5,从而确定空气中氧气的体积分数。

3)在实验中,进入集气瓶内的水的体积常小于集气瓶容积的1/5,可能是什么原因呢?

(1)装置漏气;

(2)红磷的量不足;

(3)红磷熄灭后未冷却到室温就打开止水夹;

(4)有部分水留在导管中未进入集气瓶??

空气是一种单一的物质吗?

空气是一种既看不到踪影又闻不到气味的气体,所以科学家们经过了漫长岁月的研究,终于揭开了组成“空气王国成员”的奥秘,认识到空气并不是一种单一的物质。

18世纪70年代.瑞典化学家舍勒和英国科学家普里斯特里,首先发现并制得氧气. 法国化学家拉瓦锡,在前人工作的基础上,首先通过实验得出了空气是由氧气和氮气组成的.

1892年,英国物理学家雷利发现惰性气体氩气,后拉姆塞等人相继发现氦气、氖气、氙气的稀有气体。

二、空气是一种宝贵的资源

1 、在工业上,用分离液态空气的方法得到氧气、氮气 、稀有气体。课本段很重要。

1:.氧气的用途:供给呼吸;.支持燃烧(助燃性),氧气易跟其他物质反应,放出热量,因此用于钢铁冶炼、金属焊接,也可作火箭燃料的氧化剂等 2:氮气的性质和用途:

氮气是一种没有颜色、没有气味、熔点和沸点都很低的气体,不能支持燃烧,性质不活泼。

(1)充氮包装,做防腐剂,抑制霉菌、蛀虫生存,抑制粮食的呼吸作用,使粮食、食品能够长期安全保存。

(2)豆科作物的根瘤菌具有特殊的固氮能力,它能巧妙地把空气中的氮气转化为植物能吸收的氮肥,生物固氮。

(3)液态氮气用作制冷剂。

(4)氮气在常温下很稳定,不与其它的物质反应。但在高温下能跟其它物质发生化学反应,显示出活泼性。利用氮气的这种性质可以制取氮肥、炸药、硝酸等,是重要化工原料。

3:稀有气体的性质:稀有气体都是没有颜色、没有气味,性质不活泼的气体,曾被称做“惰性气体”,指一般不跟其它物质发生化学反应呈现“惰性”。跟物质结构有关。主要用于制造多种用途的电光源

不要把氮气化学性质的相对稳定性和稀有气体化学性质的稳定性相提并论。稀有气体的化学性质比氮气或其他物质都稳定。

三:保护空气

1.造成空气污染的主要原因

①煤燃烧产生的烟雾

②石油化工排放的烟雾

③汽车排气形成的烟雾

2.防止和减少空气污染的方法

①工业三废的回收与处理

②减少煤、石油等燃料的使用,开发新能源

?植树造林绿化环境

3.空气质量报告的主要内容包括:城市、空气污染指数、首要污染物、空气质量级别、空气质量状况。

3.造成污染的主要气体(空气污染指数项目)是二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、可吸入颗粒物等。

4.空气污染指数的大小与空气质量状况的关系:数值越大污染物含量越多。 练习

1.下列氧气的用途是利用氧气可以支持燃烧并放出热量的性质的是( ) ①气焊 ②动植物呼吸 ③医疗 ④潜水 ⑤宇航

A.①②③ B.①⑤ C.①③④⑤ D.①②③④⑤

2.在治理北京的大气和水污染的措施中,不可行的是( )

A.抑制水中所有动植物的生长 B.公共汽车改用清洁燃料车

C.禁止使用含硫高的劣质煤 D.禁止排放未经处理的废水

3.今年春季沙尘暴频繁侵袭我国北方地区,会造成空气中下列哪种有害成分的增加( )

A.二氧化硫 B.二氧化碳 C.可吸入颗粒 D.一氧化碳

4.在中央电视台发布的重点城市空气质量日报中可看到,造成空气污染的首要污染物是可吸入颗粒物和二氧化硫。下列对其形成主要原因的分析不合理的是( )

A.环境绿化不好,粉尘随风飘扬 B.生活和生产中燃烧煤炭

C.工业生产排放废水 D.机动车排放尾气

四、物质的分类

混合物: 由两种或多种物质混合而成的 。如:空气、海水

纯净物: 由一种物质组成的。可以用化学符号来表示,如:氧气(O2)、氮气(N2)、二氧化碳(CO2)

判断下列物质哪些是纯净物哪些是混合物?

1)清澈的河水、(2)澄清的石灰水 、

(3)矿泉水、(4)氮气、(5)清新的空气

(6)蒸馏水、(7)红磷 、(8)冰水共存物

(9)五氧化二磷 、(10)二氧化碳

第二节物质组成的表示

一、元素和元素符号

1.元素就是具有相同的____________ 或 ____________ 的一类原子的总称。 例如,水、氧气和二氧化碳三种分子中都含有_____原子,它们核内的质子数都是8,化学上就把这些氧原子统称为 ______ 。

2.地壳中含量较多的几种元素(由高到低顺序)氧、硅、铝、铁、钙

3.由同种元素组成的纯净物叫做单质,如

由不同种元素组成的纯净物叫做化合物,如

由两种元素组成的化合物中,如果其中一种是氧元素,这种化合物叫做氧化物

4.元素符号意义:表示一种元素,也表示这种元素的一个原子,还可以表示由元素组成的物质,如O表示氧元素,也表示一个氧原子。Fe表示铁元素,也表示铁原子,还表示由铁元素组成的物质-----单质铁。

练习1、H、 3Fe各表示哪些涵义?

2、写出下列物质的化学符号: 氧气、氢气、水、二氧化碳

二、化学式的意义

1.化学式:用元素符号来表示物质组成的式子叫做化学式。如:O2 、H2O、MgO、NaCl就是表示 氧气、 水、氧化镁、 氯化钠的化学式。

2.任何纯净物都可以用化学式来表示,化学式是对物质组成的真实反映。 3(1)单质化学式的写法、读法

①金属单质:Fe、Mg

(2)、化合物化学式的写法、读法

写法: H2O CO2 P2O5 NaCl

1)先写出组成这种化合物的各元素的元素符号。

2)在每种元素符号的右下角用小数字,标明组成这种化合物的各种元素的原子个数比。

书写规律:金属元素在前,非金属元素在后

含氧元素的氧元素在后,其它元素在前面

读法:MgO NaCl“某化某” HgO

SO2 CO2“几某化某” MnO2

P2O5 Fe3O4“几某化几某" Fe3O4

4.化学式的意义:(宏观)1)表示一种物质2)表示该物质由哪些元素组成(微观)3)表示这种物质的一个分子4)表示一个分子中各种原子的数目

如H2O 意义:1)水这种物质2)水是由氢元素和氧元素组成的3)一个水分4)一个水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的

5化学式中数字的含义

巩固性练习

1、下列叙述错误的是( )

A、化学式是用元素符号表示物质组成的式子B、一种纯净物只有一个化学式

C、化学式只能表示 物质的组成元素 D、化学式是通过实验测定物质的组成, 然后得出来的

2、写出下列物质的化学式:氧气 硫 二氧化硫 氧化汞 汞 磷 五氧化二磷

3、根据化学式写出物质的名称

CuO___ Fe3O4___ C______ CaS_____ HCl____ SO3___

4、指出下列符号中各数字的意义:

4H_____N2_____3H2_____

5、下列符号中,不具有宏观意义,只具有微观意义的是( )

A、Cu B、O2 C、2H2SO4 D、NaCl

6、下列符号中,既能表示一种单质的化学式,又能表示一种元素及该元素的一个原子的是

( )

A、H B、Cl2 C、Zn D、H2O

7、化学上,2O2表示( )

A、两个氧分子 B、四个氧原子 C、两种氧元素 D、两种氧气8

8、下列化学符号表示两个氢分子的是( )

A、2H B、H2 C、2H2 D、H2O

9、用数字和化学式表示:

五个氧分子____2个水分子____ 四个H2SO4分子_____

三、化合价与化学式

1.化合价:元素形成化合物时表现出的性质(读课本)

化合价组成:正负:失电子为正,得电子为负,共用电子对偏离为正,偏向为负 数值:一个原子得失电子数目,一个原子形成共用电子对数目 例如:钠元素与氯元素形成氯化钠,氢元素与氯元素形成氯化氢

标注:位置:元素正上方,顺序:先正负,后数值,注意:“1”不

省略

2.规律:在化合物里,氢元素的化合价通常为 ____价,氧元素的化合价通常为____价。金属元素在化合物中通常显__价,非金属在跟金属或氢元素化合时,通常显____价,跟氧元素化合时,通常显___价。氢+1氧-2金正非负

原则:化合物中,各元素的正负化合价代数和为零

规定:单质中元素的化合价为零

练习

1、标价 ZnCl2 Zn NaOH KOH AgCl H2 MgO

2、求价KMnO4 K2MnO4 Na2FeO4 K2Cr2O7

3.根据化合价书写化学式:总结根据化合价书写化学式的步骤:写元素符号(正前负后),标价,写原子个数(先约分,后交叉)

练习:

1.写出+3价铁和-2价氧组成的化合物的化学式

2.铜有+1、+2两种化合价分别与氧形成化合物的化学式

3.磷与氯分别形成PCl3、PCl5分别与氧形成的化合物的化学式

4常见元素的主要化合价(书上P71)

常见原子团的化合价 试卷口诀

巩固练习:

1.氮元素和硫元素具有多种化合价请根据几种物质的化学式判断其中所含氮元素和硫元素

的化合价。

NO2 HNO3 NH3 SO2 H2SO4 Na2S

2.已知在氧化钙中,钙元素的化合价为+2,氧元素的化合价为-2。请你写出氧化钙的化学式。

3.在镁元素与氮元素组成的化合物中,镁元素显+2价,氮元素显-3价,写出该化合物的化学式

4.已知在下列化合物中氢为+1价,氧为-2价,试判断其他元素的化合价Na2O Cu(OH)2

四、物质组成的定量表示

1.相对分子质量:化学式中各原子的相对原子质量的总和。它的国际单位制为1

2.(1)计算相对分子质量

例:计算下列(NH4)2SO4的相对分子质量

(NH4)2SO4的相对分子质量=(14+1×4)×2+32+16×4=132

(2)计算各元素的质量比

例1:计算H2O中氢元素与氧元素的质量比(各元素的原子的相对原子质量之和的比)

解: H2O中氢元素与氧元素的质量比=(1 ×2) ∶16=1∶8

例2:计算NaCl中钠元素与氯元素的质量比

解: NaCl中钠元素与氯元素的质量比=23∶35.5 =46∶71

注意:①组成物质的各元素的质量比为最简整数比

②各元素的质量比有顺序要求

(3)计算某元素的质量分数 见课本例题

第三节氧气

一、氧气的实验室制法

1. 加热法制氧气:

(1)药品:氯酸钾(另加二氧化锰)或高锰酸钾。

(2)反应原理:

二氧化锰酸钾?????氯化钾?氧气 氯 加热

???锰酸钾?二氧化锰

?

高锰酸钾?加热

(3)发生装置:给固体加热装置。

(4)收集方法:

A: 排水法:因为氧气不易溶于水。先将集气瓶中盛满水,用玻璃片盖住瓶口,

然后倒立在水槽中。当导管口有连续而均匀的气泡冒出时,再把导管口伸入到装满水的集气瓶中,等瓶里的水排完以后,在水里用玻璃片盖住瓶口,把集气瓶移出水槽,正放在桌面上。

B:向上排气法:因为氧气的密度比空气大。向上排空气法是收集密度比空气大的气体时所采用的一种气体收集方法。 将集气瓶放在实验台上,导气管倒插入集气瓶底,收集气体,一开始的气体不是纯净气体,需要稍等一会才收集,当检验集气瓶已经收集满后,拿出导气管,平移推动玻璃片,直至盖上集气瓶口。 结束后,容器正放在水平桌面上。在用向上排空气法收集氧气时,导气管应伸进瓶底。因为可以使获取的氧气较纯。如果没有,瓶底空气可能会使氧气不纯。

(5)收集氧气时应注意:

<1>用排水法收集氧气:收集完毕时,应先将导管移出水面,再撤去酒精灯,目的是防止试管内温度骤然降低,压强减小,水槽中的水回流到热的试管内使试管炸裂。

<2>用瓶口向上排气取气法收集氧气:导管在集气瓶内应接近瓶底。

(5)验满: 用排气取气法收集氧气,要检验氧气是否收集满,其方法是:用带火星的木条放到集气瓶口,若复燃,证明氧气已收集满。

(6)实验室制氧气的操作步骤及注意事项:

<1>检:检查装置的气密性(导管末端先入水,手握容器看气泡)。

<2>装:把药品装入试管内(如以KMnO4制氧气时,试管口应塞一团棉花,防止加热时KMnO4粉末进入导管)

<3>固:把试管固定在铁架台上(试管口应略向下倾斜,铁夹要夹在试管中上部)

<4>点:点燃酒精灯加热(先给试管均匀预热,然后集中在试管有药品的部分加热)

<5>收:收集气体(满水无泡倒立水中,排水充气,取出水中)

<6>移:把导气管移出水面(防止先熄灭酒精灯,引起试管内温度降低,压强减小,水槽中的水倒吸入热的试管,使试管炸裂)

<7>熄:熄灭酒精灯。

(7)分解反应:由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应。特点:“一”变“多”。可表示为A=B+C,与化合反应一样都是化学反应的基本类型之一。

(8)催化剂、催化作用

<1>在化学反应中能改变其他物质的化学反应速率而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有改变的物质叫催化剂,又叫触媒,催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。

<2>要理解“改变”的含义,它包括加快和减慢两层含义。

<3>催化剂具有选择性,既不是“万能”的,又不是“惟一”的。如二氧化锰在氯酸钾的分解中是催化剂,但不是任何反应的催化剂。氯酸钾的分解中也可以用氧化铁代替二氧化锰。

2、常温法制氧气

(1)药品:过氧化氢(无色液体) 二氧化锰(黑色粉末)

(2)反应原理:

(3)发生装置:常温反应装置

(4)使用时的注意事项:

1>长颈漏斗的下端管口必须在液面以下

2>伸入锥形瓶中的导管不能太长

3>使用前检查气密性

3. 氧气的工业制法:

?196?C???氮气

降温根据沸点不同空气????液态空气????加压分离?183?C7加压到1.5?10帕 ????液氧???????贮存在蓝色钢瓶中

练习

1、下列含氧化合物,不需要加热就能够直接产生O2的是( )

A、H2O2 B、MnO2 C、Fe2O3 D、KClO3

2、下列说法正确的是( )

A、氧气密度比空气略大,不溶于水

B、物质跟氧气发生的反应叫氧化反应

C、不加二氧化锰,氯酸钾受热不会生成氧气

D、氧气可用来急救病人

3、实验室用氯酸钾制氧气时,如果不加二氧化锰,其结果是( )

A、不能产生氧气 B、生成氧气的速率慢 C、产生氧气的总量减少 D、反应就不能进行

4、下列各组变化中,后者一定包含前者的是 ( )

A、化学变化 化学反应 B、氧化反应 化合反应

C、分解反应 化学反应 D、化合反应 分解反应

5、有关催化剂的叙述,不正确的是( )

A、催化剂在化学反应中起催化作用

B、催化剂能加快化学反应速率,也能使化学反应的速率减慢

C、催化剂在化学反应前后质量和化学性质不变

D、用过氧化氢制氧气的反应中必须用二氧化锰做催化剂

6、实验室制取氧气的主要步骤有:①固定装置、②装入药品、③加热、④检查装置的气密性、⑤用排水法收集。其操作顺序正确的是( )

A.①②③④⑤ B.②③①④⑤ C.④②①③⑤ D.④①②⑤③

7、实验室制取氧气不正确的操作是( )

A、装药品前检查装置的气密性

B、导管口开始有气泡冒出时,不宜立即收集气体

C、停止加热时,应先把导管移出水面,然后熄灭酒精灯

D、收集满氧气的集气瓶从水槽中取出后倒放在桌面上

8、如下图所示,过氧化氢在催化剂二氧化锰的作用下,迅速分解产生大

量氧气,下列现象正确的是( ) A、气球胀大,红墨水左移 B、气球缩小,红墨水右移

C、气球胀大,红墨水右移 D、气球缩小,红墨水左移

二、氧气的性质

(一):氧气的物理性质:在通常状况(一个标准大气压、室温)下无色、无味、不易溶于水的气体,密度:D=1.429g/L 比空气略重,可液化:(一个标准大气压时:-183℃液化为淡蓝色液体).,可固化(一个标准大气压时:-218℃固化为雪花状淡蓝色固体).沸点-183℃,熔点-218℃

(二):氧气的化学性质:

1、(1)木炭在空气中燃烧:木炭在空气里燃烧发出红光,燃烧不剧烈

(2)木炭在氧气中燃烧:剧烈燃烧,发出白光,放出热量。说明氧气有助燃的作用。

碳 + 氧气

C + O2 点燃 CO2 二氧化碳

(3)加入石灰水并振荡:产生白色沉淀。原因:石灰水中Ca(OH)2与CO2反应生成了CaCO3沉淀。化学方程式:Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2O

2、(1)铁丝在空气中不能燃烧,只能烧到发红 原因是空气中氧气的含量少;

(2)铁丝在氧气中燃烧的现象:剧烈燃烧,火星四射,生成一种黑色固体,放出大量的热.

(3)注意:做此实验时须预先在集气瓶里放少量的水或一层细砂,其目的是为了防止溅落的高温熔融物使集气瓶底受热不均而炸裂。

铁丝绕城螺旋状,目的是为了增大铁丝表面与氧气的接触面积,使其充分燃烧。 (4)化学方程式为3Fe+2O

点燃3O4.反应的类型为化合反应

3、(1)蜡烛在空气中燃烧发黄光,集气瓶的内壁有水珠出现,并能使澄清的石灰水变浑浊的气体。

(2)蜡烛氧气中燃烧发出白光,集气瓶的内壁有水珠出现,并能使澄清的石灰水变浑浊的气体。

4 氧化反应

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