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2.1 地球的面纱地球的面纱 空气的组成空气的组成 第1、2课时 2007-10-8 对流层对流层 平流层平流层 中间层中间层 电离层电离层 外层外层/散逸层散逸层 极光产生极光产生 占大气总质量的占大气总质量的90%，天气现象，天气现象多发生在这层多发生在这层 臭氧层臭氧层 飞机飞行飞机飞行 反射无线电波反射无线电波 流星现象流星现象 向宇宙空间过渡的层次向宇宙空间过渡的层次 高度高度(KM) 大气的分层大气的分层 大气圈的构造大气圈的构造 一、大气层一、大气层 ：可吸收紫外线，保护人类和生物。：可吸收紫外线，保护人类和生物。 臭氧空洞：即臭氧层的破坏，是人类不恰当使用化学臭氧空洞：即臭氧层的破坏，是人类不恰当使用化学 制品（氟里昂）等有关。制品（氟里昂）等有关。 1、大气层分为五层：对流层、平流层、中、大气层分为五层：对流层、平流层、中间层、电离层、外层（间层、电离层、外层（散逸层散逸层）。）。 臭氧（臭氧（O3） 人为因素人为因素：工业污染源、农业污染源、：工业污染源、农业污染源、 燃料燃烧污染源燃料燃烧污染源 2：空气污染与防治：空气污染与防治 上海市天气预报空气质量指标内容：上海市天气预报空气质量指标内容： SO2、NO2、可吸入颗粒物、可吸入颗粒物 （ 2 ）、防治）、防治 （ 1 ）、污染因素）、污染因素 探索空气之旅 “gas”的诞生的诞生 1630年左右，范海尔孟发明了气体（ gas ）这个名词。 英J.R.柏廷顿（著）、胡作玄（译）：化学简史，广西师范大学出版社，2003.4，第76页。 第一个收集气体的人第一个收集气体的人 可能是 罗伯特波意耳（16271691） 英J.R.柏廷顿（著）、胡作玄（译）：化学简史，广西师范大学出版社，2003.4，第76页。 小结小结 空气是无色无味的气体，没有固定的形状。 空气易逃逸，得到的样本要密封。 空气是一种空气是一种 混合物混合物 实验设计实验设计 证明空气是混合物的实验 舍勒的发现舍勒的发现“火空气”火空气” 空气由两种性质不同的流体组成。” 舍勒把这两种组分称为“浊空气”和“火空气” 舍勒是第一个通过周密计划的实验所预期地获得“火空气”的科学家。 英J.R.柏廷顿（著）、胡作玄（译）：化学简史，广西师范大学出版社，2003.4，第88页、第90页。 普里斯特利的发现普里斯特利的发现 在1774年8月1日，我试图从水银烧渣中提出“空气”，我马上发现，用这个透镜，空气很快就被赶出来但使我难以形容的惊奇是蜡烛在这种空气以极强的火焰燃烧我真不知道怎么解释它才好。” 英J.R.柏廷顿（著）、胡作玄（译）：化学简史，广西师范大学出版社，2003.4，第98页。 拉瓦锡研究空气成分的著名实验拉瓦锡研究空气成分的著名实验 英J.R.柏廷顿（著）、胡作玄（译）：化学简史，广西师范大学出版社，2003.4，第107页。 拉瓦锡的钟罩实验拉瓦锡的钟罩实验 “近代化学之父近代化学之父” 法国科学家拉瓦锡法国科学家拉瓦锡 用此装置为用此装置为什么可以测什么可以测量出氧气的量出氧气的体积分数呢？体积分数呢？ 拉瓦锡钟罩实验的原理 1 1、汞与、汞与密闭密闭装置中的氧气反应，装置中的氧气反应，生成生成 物的状态为物的状态为固体固体，氧气氧气要要反应完反应完。 2 2、氧气消耗后装置内压强减小，通过、氧气消耗后装置内压强减小，通过 一定的压强差将液体压入装置。一定的压强差将液体压入装置。 三、空气的组成三、空气的组成 、空气组成的研究史、空气组成的研究史 A:发现氧气：舍勒发现氧气：舍勒 普利斯特里普利斯特里 B:最早研究空气组成：拉瓦锡最早研究空气组成：拉瓦锡法法 结论：空气由氮气、氧气组成结论：空气由氮气、氧气组成 氮气占空气体积氮气占空气体积 氧气占空气体积氧气占空气体积 拉瓦希最早用天平进行实验研究拉瓦希最早用天平进行实验研究 C:空气成分的继续探索空气成分的继续探索 在前人发现氮气的基础上 1892年，英国物理学家瑞利发现“不允许的误差”0，0064g/L。 英国化学家拉姆塞在瑞利的启发下 1894年 氩 1895年 氦 1898年 氪 、氙、氖 1910年 氡 稀有气体的发现 （1）反应物的选择）反应物的选择 1 2 5 6 4 3 镁镁 铁铁 碳碳 硫硫 蜡烛蜡烛 磷磷 实验设计实验设计 设计一个测定空气中氧气的体积含量的实验设计一个测定空气中氧气的体积含量的实验 （2）根据拉瓦锡实验装置原理，设计一个测定空气中氧气体积分数的实验装置 实验步骤的确定: 1 1、检查装置的气密性；、检查装置的气密性； 2 2、用弹簧夹夹住导管；、用弹簧夹夹住导管； 3 3、将红磷放在燃烧匙中，将燃烧匙中的红磷点燃后、将红磷放在燃烧匙中，将燃烧匙中的红磷点燃后 迅速迅速插入集气瓶中并塞紧塞子；插入集气瓶中并塞紧塞子； 4 4、待燃烧完毕，冷却、待燃烧完毕，冷却, ,将导管放入烧杯中将导管放入烧杯中, ,打开弹簧打开弹簧 夹夹, ,观察水倒吸情况；观察水倒吸情况； 5 5、测量集气瓶中氧气的体积：进入集气瓶中的水的、测量集气瓶中氧气的体积：进入集气瓶中的水的 体积体积V V1 1 6 6、测量集气瓶中空气的体积：将集气瓶装满水（盖、测量集气瓶中空气的体积：将集气瓶装满水（盖 上橡皮塞），测水的体积上橡皮塞），测水的体积V V 哪些因素会影响测定结果呢哪些因素会影响测定结果呢 一、装置的气密性：一、装置的气密性：保证气密性良好保证气密性良好 二、红磷的用量：二、红磷的用量：保证氧气要反应完保证氧气要反应完 三、温度：三、温度：反应前后保证等温反应前后保证等温 微量氧测定仪微量氧测定仪 精精 度：度：O.2O.2( (被测气体氧含量在被测气体氧含量在1 12525时时) ) 小 结 实验探究的一般步骤：实验探究的一般步骤： 1 1、根据实验目的来设计实验方案；、根据实验目的来设计实验方案； 2 2、运用化学原理设计实验的装置；、运用化学原理设计实验的装置； 3 3、按照操作原理来确定操作步骤。、按照操作原理来确定操作步骤。 2Mg + O2 2MgO 点燃点燃 3Mg + N2 Mg3N2 点燃点燃 2Mg + CO2 2MgO + C 点燃点燃 1 2 5 6 4 3 反应物的选择反应物的选择 1 2 5 6 4 3Fe + 2O2 Fe3O4 点燃点燃 3 反应在纯氧中进行反应在纯氧中进行 反应物的选择反应物的选择 燃烧后会生成二氧化碳气体燃烧后会生成二氧化碳气体 1 2 5 6 4 C + O2 CO2 点燃点燃 3 反应物的选择反应物的选择 反应生成二氧化硫气体反应生成二氧化硫气体 1 2 5 6 4 S + O2 SO2 点燃点燃 3 反应物的选择反应物的选择 燃烧后会生成二氧化碳气体燃烧后会生成二氧化碳气体 1 2 5 6 4 蜡烛蜡烛 +氧气氧气 二氧化碳二氧化碳 + 水水 点燃点燃 3 反应物的选择反应物的选择 红磷燃烧红磷燃烧 现象：现象： 化学反应式：化学反应式： P + O2 点燃点燃 P2O5 浓厚的白烟浓厚的白烟 生成五氧化二磷固体；红磷的着火点生成五氧化二磷固体；红磷的着火点高，必须在容器外加热点燃高，必须在容器外加热点燃 1 2 5 6 4 4P + 5O2 2P2O5 点燃点燃 3 反应物的选择反应物的选择 2、空气的组成、空气的组成 氮气氮气 氧气氧气 测定录像测定录像 稀有气体稀有气体 二氧化碳二氧化碳 水蒸气和其它气体水蒸气和其它气体 78% 21% 0.94% 0.03% 0.03% 3、空气中各成分的用途、空气中各成分的用途 (1) 氧气的性质、用途氧气的性质、用途 供呼吸供呼吸 供燃烧供燃烧 (2) 氮气的性质、用途氮气的性质、用途 化学性质化学性质 用途用途 常温下化学性质稳定常温下化学性质稳定。既不支持燃烧，也不既不支持燃烧，也不供给呼吸。供给呼吸。 充入灯泡，延长钨丝充入灯泡，延长钨丝使用寿命使用寿命 在一定条件下，但其在一定条件下，但其叶能和其它物质发生叶能和其它物质发生化学反应化学反应 充入包装袋或粮仓内，充入包装袋或粮仓内，延长食物保险期延长食物保险期 用氮气来合成氨，制用氮气来合成氨，制取氮肥、硝酸、炸药取氮肥、硝酸、炸药等等 (3) 稀有气体的性质、用途稀有气体的性质、用途 作霓虹灯作霓虹灯 代替氢气填充气球代替氢气填充气球 稀有气体通电时能发稀有气体通电时能发出不同颜色的光出不同颜色的光 氦气是密度最小的气氦气是密度最小的气体之一体之一 稀有气体性质很稳定稀有气体性质很稳定 氙灯称作“人造小太阳”，氙灯称作“人造小太阳”，在医学上还可以作为麻醉剂在医学上还可以作为麻醉剂 氦气在原子反应堆中可做冷氦气在原子反应堆中可做冷却剂却剂 氖气、氪气、氙气可用于激氖气、氪气、氙气可用于激光技术光技术 在电焊金属时用氩气在电焊金属时用氩气隔绝空气作保护气隔绝空气作保护气 氩气、氮气填充的灯氩气、氮气填充的灯泡经久耐用泡经久耐用 性质：性质：通电时发出有色光通电时发出有色光 化学性质很稳定（惰性气体）化学性质很稳定（惰性气体） 用途：利用性质用途：利用性质 作为保护气。作为保护气。 （物理性质）（物理性质） （化学性质）（化学性质） 利用性质利用性质 制作霓虹灯。制作霓虹灯。 利用氦气密度小，用于充气球或飞艇。利用氦气密度小，用于充气球或飞艇。 (3) 稀有气体的性质、用途稀有气体的性质、用途 全球十大环境污染事件全球十大环境污染事件 伦敦烟雾事件 1952年 自1952年以来，伦敦发生过12次大的烟雾事件，祸首是燃煤排放的粉尘和二氧化硫。 烟雾逼迫所有飞机停飞，汽车白天开灯行驶，行人走路都困难，烟雾事件使呼吸疾病患者猛增。1952年12月那一次，5天内有4000多人死亡，两个月内又有8000多人死去。 全球十大环境污染事件全球十大环境污染事件 洛杉矶光化学烟雾事件 1943年 夏季，美 国西海岸的洛杉矶市。该市250万辆汽车每天燃烧掉1100吨汽油。汽油燃烧后产生的碳氢化合物等在太阳紫外光线照射下引起化学反应，形成浅蓝色烟雾，使该市大多市民患了眼红、头疼病。后来人们称这种污染为光化学烟雾。1955年和1970年洛杉矶又两度发生光化学烟雾事件，前者有400多人因五官中毒、呼吸衰竭而死，后者使全市四分之三的人患病。 全球十大环境污染事件全球十大环境污染事件 马斯河谷烟雾事件 1930年 比利时马斯河谷工业区。在这个狭窄的河谷里有炼油厂、金属厂、玻璃厂等许多工厂。12月1日到5日的几天里，河谷上空出现了很强的逆温层，致使13个大烟囱排出的烟尘无法扩散，大量有害气体积累在近地大气层，对人体造成严重伤害。一周内有60多人丧生，其中心脏病、肺病患者死亡率最高，许多牲畜死亡。这是本世纪最早记录的公害事件。 全球十大环境污染事件全球十大环境污染事件 切尔诺贝利核泄漏事件 1986年 4月26日，位于乌克兰基辅市郊的切尔诺贝利核电站，由于管理不善和操作失误，4号反应堆爆炸起火，致使大量放射性物质泄漏。 西欧各国及世界大部分地区都测到了核电站泄漏出的放射性物质。31人死亡，237人受到严重放射性伤害。而且在20年内，还将有3万人可能因此患上癌症。基辅市和基辅州的中小学生全被疏散到海滨，核电站周围的庄稼全被掩埋，少收2000万吨粮食，距电站7公里内的树木全部死亡，此后半个世纪内，10公里内不能耕作放牧，100公里内不能生产牛奶 这次核污染飘尘给邻国也带来严重灾难。这是世界上最严重的一次核污染。 空气污染防治措施空气污染防治措施 1、对化石燃料进行脱硫、脱氮处理、对化石燃料进行脱硫、脱氮处理 改善燃料结构，使燃料充分燃烧改善燃料结构，使燃料充分燃烧 2、工业上对三废进行处理排放、工业上对三废进行处理排放 3、开发新能源、开发新能源 4、大力植树造林、大力植树造林 5、制定相关法规，加强监管、制定相关法规，加强监管
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