第二章-我们周围的空气.docx

我们周围的空气
一、 复习旧知
①化学变化和物理变化②化学性质和物理性质③实验仪器的识别和使用
二、新课讲解
u 重难点：①空气成分及用途②空气中氧气含量的测定③氧气的性质④氧气的制取⑤催化剂
u 考 点：①空气成分及用途②空气中氧气含量的测定③氧气的性质④实验室制氧气的药品、反应原理⑤集气法⑥催化和催化作用
【知识点】
l 空气是由什么组成的
一、最早研究空气组成的科学家：拉瓦锡（1743—1794）
其结论：空气由氧气和氮气两种成分组成，其中氧气约占空气总体积的1／5
精确的结论：空气的组成（按体积分数计算）：氮气 78％（约4／5） 氧气 21％（约1／5） 稀有气体 0.94％ 二氧化碳 0.03％ 其他成分 0.03％
二、空气中氧气含量的测定：
1、实验装置（如图）

2、原理：利用可燃物燃烧消耗瓶内的O2，使瓶内气压小于外界气压，导致烧杯中的水被吸入瓶内，再通过测定进水量来推导空气中O2的体积。
3、实验操作：在集气瓶中放入少量的水，并将水面上方分为5等份。用弹簧夹夹紧胶皮管。点燃燃烧匙的红磷后，立即伸入瓶中，并将塞子塞紧，观察红磷燃烧现象。待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察实验现象。
4、现象：产生大量的白烟；打开弹簧夹后，杯中的水被吸入集气瓶中，瓶中水位上升至1/5刻度处。
5、结论：（1）空气中的 O2 约占1∕5体积。
（2）空气不是单一的气体。
6、反应表达式：

l 物质分类（P27）

一、混合物——由两种或多种成分混合组成的物质
实例：空气、盐水、河水等
特点：组成混合物的各种成分之间没有发生反应，它们各自保持原来的性质。 
举例：磁铁靠近硫磺与铁粉混合物
二、纯净物——由一种成分组成的物质
实例：氧气、氮气、冰水混合体等
特点 ：可用一个固定的化学式表示。
三、两者的联系：

l 空气是一种宝贵资源
一、氧气
1、用途：① 供给呼吸（正常呼吸、潜水、登山、医疗急救）② 支持燃烧（燃料燃烧、炼钢、气焊）
2、不利影响：① 促使食品腐烂变质 ② 促使金属锈蚀
二、氮气（N2）
1、物理性质：无色无气味气体
2、化学性质：较稳定
3、用途：① 可制硝酸、化肥；② 做保护气：A、焊接金属时作保护气；B、充入灯泡中可延长灯泡寿命；C、食品包装时充氮可防腐；③ 医疗上可在液氮冷冻麻醉条件下做手术
三、稀有气体包括：氦气（He）、氖气（Ne）、氩气（Ar）、 氪气、氙气、氡气等气体
1、物理性质：无色无气味气体
2、化学性质：很稳定
3、主要用途：① 做保护气；② 可制成多种不同颜色的电光源
四、保护空气
（一）空气污染物
1、固体污染物：可吸入颗粒物
2、气体污染物：二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）
（二）三大环境问题
1、酸雨：空气中的SO2、NO2溶于雨水中，而使雨水显酸性
2、臭氧空洞：过多的氟利昂排到空气中，而使臭氧层被破坏
3、温室效应：空气中CO2等气体浓度过高造成地球气温逐年升高的现象。
（三）防止空气污染的措施
1、加强大气质量监测 2、使用清洁能源
3、积极植树造林 4、采用新技术、新工艺，减少排放有害气体
l 氧气
一、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，密度为1.429g/L，略大于空气。（可用向上排空气法）
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（-183摄氏度），甚至淡蓝色雪花状固体（-218摄氏度）。
二、氧气的化学性质（很活泼）
（一）与非金属（碳、硫、磷）的反应
1、木炭（黑色固体）燃烧
实验现象：在氧气中：剧烈燃烧，发出白光，放出热量，生成一种无色无味气体，该气体能使澄清石灰水变浑浊。
C + O2 CO2
结论：氧气能支持燃烧。
2、硫粉（淡黄色）燃烧：
实验现象：在空气中：发出微弱的淡蓝色火焰；放出热量、生成一种带有刺激性气味的气体。
在氧气中: 发出明亮的蓝紫色的火焰, 放出热量、生成一种带有刺激性气味的气体。
S + O2 SO2
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
实验现象：在氧气中：剧烈燃烧，发出白光，放出热量，生成大量的白烟
4P + 5O2 2P2O5
注意：五氧化二磷（P2O5）是固体，不是气体
（二）与金属（镁、铁）的反应
1、镁带（银白色固体）燃烧
实验现象：在空气中，剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出热量，生成白色粉末状固体。
2Mg + O2 2MgO
2、铁丝（银白色固体）燃烧
实验现象：在氧气中，剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成一种黑色固体。
3Fe + 2O2 Fe3O4
注意：集气瓶底部铺少量的细沙或加少量的水，防止生成的固体物质溅落瓶底，致使集气瓶炸裂。铁丝在空气中不能燃烧。
（三）其他物质与氧气的反应
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，称为氧化反应。氧气具有氧化性。
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、物质燃烧时有的有火焰，有的会发光，有的会冒烟。一般来说，气体燃烧会有火焰产生；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；
4、物质与氧气反应不一定就是燃烧，如：缓慢氧化。
5、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。A+B=C
三、氧气的用途
（1）供给呼吸：医疗上急救病人，登山、潜水、航空、宇航提供呼吸；
（2）支持燃烧：炼钢、气焊与气接、液氧炸弹、火箭助燃剂
l 氧气的制取
一、氧气的实验室制法（是化学变化）
1、用高锰酸钾或氯酸钾制取氧气
A、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）
B、原理： 
① 加热高锰酸钾：

方程式：2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2↑
②加热氯酸钾（有少量的二氧化锰）：
方程式：2KClO3 2KCl + 3O2 ↑
注意：MnO2在该反应中是催化剂，起催化作用
C、装置：加热固体制气体（与加热氯酸钾的为同一类）
D、操作步骤：
① 连接装置：先下后上，从左到右的顺序。
② 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 装入药品：按粉末状固体取用的方法（药匙或纸槽）
④ 固定装置 ：固定试管时，试管口应略向下倾斜，铁夹应夹在试管的中上部。
⑤ 加热药品：先使试管均匀受热，后在固体部位用酒精灯外焰加热。
⑥ 收集气体：
a、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再收集（因为最早排出的气体是空气）；水排完后，应用玻璃片盖住瓶口，小心地移出水槽，把集气瓶正放在桌面上(因为氧气密度比空气大)，防止气体逸出。
b、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）。
⑦先将导管移出水面
⑧再停止加热
E、注意事项：
a). 试管口要略向下倾斜：防止生成的水回流，使试管底部破裂。药品应平铺在试管底部。
b). 导管伸入发生装置内要稍露出橡皮塞：有利于产生的气体排出。
c). 用高锰酸钾制取氧气时，试管口塞一团棉花：防止高锰酸钾粉末进入导气管，污染制取的气体和水槽中的水。
d). 排气法收集气体时，导气管要伸入接近集气瓶底部：有利于集气瓶内空气排出，使收集的气体更纯。
e). 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，炸裂试管。
F、检验、验满
检验：用带火星的木条伸入集气瓶内，发现木条复燃，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。
2、过氧化氢溶液（俗名：“双氧水”）制取氧气

A、药品：过氧化氢（H2O2）和二氧化锰（黑色粉末 MnO2）
B、实验原理：
表达式：过氧化氢（H2O2） 水（H2O） + 氧气（O2）
化学方程式： 2H2O2 MnO2 2H2O+ O2 ↑
注：MnO2在该反应中是催化剂，起催化作用。
C、装置： 固体与液体反应类型，不需加热
注意事项：
①、分液漏斗可以用长颈漏斗代替，但其下端应该伸入液面以下，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
③、装药品时，先装固体后装液体
④、该装置的优点：可以控制反应的开始与结束，可以随时添加液体。
二、氧气的工业制法（分离液态空气法）
原理：利用液态氧和液态氮的沸点不同。——是物理变化
具体过程:

三、催化剂：
概念：在化学反应中能改变其他物质的反应速率（加快或变慢），但本身的化学性质和质量在反应前后不变的物质。
特点：两不变（质量、化学性质）、一改变（反应速率）
注意：
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
③一种催化剂只针对某一反应。不同的反应，催化剂可能不同
④某一反应的催化剂可能不只一种
【典型例题】
1.（2018天津）右图为空气成分示意图(按体积分数计算)，其中“a”代表的是（ ）

A. 氧气 B. 氮气 C. 二氧化碳 D. 稀有气体
2.（2018安徽）实验室可通过加热高锰酸钾固体制取氧气，下列实验操作正确的是（ ）
A．组装好装置后，检查装置的气密性
B．加入药品后，直接将酒精灯火焰对准药品加热
C．水槽中有气泡冒出时，立即收集气体
D．实验结束时，先移走酒精灯再从水槽中移出导管
3.（2018天津）下列说法正确的是（ ）
A. 木炭燃烧后生成黑色固体 B. 铁丝伸入盛有氧气的集气瓶中剧烈燃烧
C. 红磷在空气中燃烧产生白色烟雾 D. 硫在氧气中燃烧发出蓝紫色火焰
4.（2018重庆A）实验室常用2KClO32KCl+3O2↑来制取O2，下列说法错误的是（ ）
A. MnO2加快了反应速率
B. 该反应属于分解反应
C. 固体减少的质量等于生成O2的质量
D. 反应前后氯元素呈现的化合价分别为+3价和-1价
5.（2018天津）根据下列装置图回答问题：

(1)写出仪器a和b的名称：a________，b________。
(2)实验室用大理石和稀盐酸制取并收集二氧化碳，应选用的装置为________(填字母)，若用F装置干燥二氧化碳气体，F中应加入的试剂是________。
(3)实验室用高锰酸钾制取气体，该反应的化学方程式为________。
(4)实验室取用药品要注意节约，如果没有说明用量，一般应该取用最少量，固体药品只需盖满试管底部，液体药品取用________mL。
6.（2018河北）图6所示是测定空气里氧气含量的装置、气密性良好，在集气瓶内加入少量水，将水面
上方空间分为5等份。用弹簧夹夹紧橡皮管、点燃红磷后，迅速伸入集气瓶中并塞紧塞子；
待燃烧停止并冷却至室温后，打开弹簧夹。

（1）红磷燃绕的化学方程式为__________________。
（2）打开弹簧夹后，烧杯中的水能够进入到集气瓶中的原因是：_______________。
（3）实验结束，进入集气瓶中水的体积小于瓶内空间的五分之一，可能的一种原因是_________________。
【课堂练习】
课题1 空气
1.空气的成分以 和 为主，其中按体积计， 约占空气体积的78%， 约占空气体积的21%。
2.下列物质：①氧气；②人体呼出的气体；③液氮；④空气中0.03%的稀有气体；⑤二氧化碳；⑥洁净的空气。其中属于纯净物的是 ；请选出一种混合物并说明其中的成分 。
课题2氧气
1. 验证一瓶无色气体是氧气的简单方法是
2.分别写出下列物质在氧气中燃烧的文字表达式。
硫：

红磷：

铁丝：

课题3 制取氧气
1.填写下表，比较三个反应的异同。
反应
文字表达式
反应物
生成物
高锰酸钾制氧气
MnO2

过氧化氢溶液制氧气

木炭在氧气中燃烧

2.选择题
（1）下列反应属于分解反应的是（ ）。
A.硫+氧气二氧化硫 B.石蜡+氧气二氧化碳+水
C.高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气 D.铁+氧气四氧化三铁
（2）下列说法中不正确的是（ ）。
A.在过氧化氢溶液的分解反应中，二氧化锰起催化作用
B.氧气的化学性质很活泼，在常温下能与所有物质发生化学反应
C.细铁丝在氧气里燃烧时，火星四射，生成黑色固体
D.用排水法可以收集不易溶于水的气体
（3）实验室用高锰酸钾制氧气的实验中，不需要使用的一组仪器是（ ）。
A.烧杯、玻璃棒 B.大试管、集气瓶 C.酒精灯、铁架台 D.导管、单孔塞
（4）下列有关催化剂的说法正确的是（ ）。
A．在化学反应后其质量减小 B．在化学反应后其化学性质发生了变化
C．在化学反应后其质量增加 D．催化剂能改变化学反应速率
【课后习题】
1.选择题
（1）空气中含量较多且化学性质不活泼的气体是（ ）。
A.氧气 B.氮气 C.二氧化碳 D.水蒸气
（2）下列物质中，属于纯净物的是（ ）。
A.洁净的空气 B.汽水 C.液态氧 D.水泥砂浆
（3）臭氧（O3）主要分布在距地面10～50km的高空，它能吸收大部分紫外线，保护地球生物。臭氧属于（ ）。 A.纯净物 B.混合物 C.氧气 D.稀有气体
2.列举4种存在于空气中的纯净物及其主要用途。

3.你一定去过车水马龙的城市街道和森林茂密的公园或野外，你在这两处呼吸时的感受是否一样？主要原因是什么？

4.你如何认识“空气是一种宝贵的资源”？
5.选择题
（1）下列关于氧气性质的描述，错误的是（ ）。
A.在通常状况下，氧气是一种无色无味的气体B.氧气在低温、高压时能变为液体或固体
C.氧气极易溶于水 D.氧气是一种化学性质比较活泼的气体
（2）有一位同学暑假去西藏发生了严重的高原反应，医生让他吸氧后症状缓解。吸氧可以帮助人克服高原反应的原因是（ ）。
A.氧气是无色无味的无毒气体 B.氧气可以燃烧
C.吸氧为人体呼吸提供了适量的氧气 D.氧气可以支持燃烧
（3）下列说法中正确的是（ ）。
A．木炭燃烧后生成黑色固体 B．铁丝伸入盛有氧气的集气瓶中剧烈燃烧
C．红磷在空气中不能燃烧 D．硫燃烧后生成有刺激性气味的气体
（4）物质的下列性质中，属于化学性质的是（ ）。
A.颜色、状态 B.密度、硬度 C.氧化性、可燃性 D.熔点、沸点
（5）已知下列四个反应在一定条件下都能发生，其中属于化合反应的是（ ）。
A.氧化汞汞+氧气 B.石灰石+盐酸→氯化钙+二氧化碳+水
C.酒精+氧气水+二氧化碳 D.木炭+氧气二氧化碳
6.你家用什么燃料烧水做饭？燃烧过程中你能观察到什么现象？燃料燃烧是不是化学变化？为什么？

7．在做“物质在盛有氧气的集气瓶中燃烧”的实验时，常常要在集气瓶里预先加少量水，试推测对不同物质来说，这样做的目的各是什么，是不是可以用少量细沙来代替水？

8．利用下列所示仪器、药品（及其他必要物品）进行实验并探究。

（1）“把二氧化锰加入装有过氧化氢溶液的试管中”与“把过氧化氢溶液缓缓加入盛有少量二氧化锰的试管中”的实验现象是否相同？哪种方法可以得到平稳的氧气流？
（2）设计制取氧气和试验其性质的实验方案（下表可供参考，你也可以利用一些其他代用品自行设计其他方案），征得教师同意后实施你的方案，实验后进行小结。

9.

目标
1.寻找新的催化剂
2.制取氧气
3.试验氧气性质
仪器、药品

方案（可画简图）

现象

结论

10.氧气
物理性质

化学性质
1

2

3

实验室制法
反应原理

实验装置

收集方法

注意事项

用途

11.物质的分类
混合物（举例）：
纯净物（举例）：
12.化学反应
1.化学反应的类型
化合反应（可表示为A+B→AB），举例：
分解反应（可表示为AB→A+B），举例：
2.氧化反应，举例：
13.谈谈你学完本单元的收获。可从“空气是一种宝贵的自然资源”“化的重要性”或“化学学习方法”等主题中任选其一进行小结，也可以自选主谈收获。