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第四单元我们周围的空气,总纲目录,泰安考情分析,基础知识过关,课前速写,2KMnO4K2MnO4+MnO2+O22KClO32KCl+3O22H2O22H2O+O22H2O2H2+O22HgO2Hg+O2,C+O2CO2S+O2SO24P+5O22P2O52H2+O22H2O3Fe+2O2Fe3O42Mg+O22MgO,4Al+3O22Al2O32Cu+O22CuO2Hg+O22HgO2CO+O22CO2CH4+2O2CO2+2H2O,C2H5OH+3O22CO2+3H2O,知识点一空气的组成及用途,知识点二测定空气中氧气的含量法国化学家拉瓦锡推翻了“燃素说”,建立了燃烧氧化说,并通过实验证实了空气中含有氮气和氧气。,知识点三空气质量,1.目前计入空气污染指数的有害气体和烟尘包括:一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、臭氧、可吸入颗粒物、总悬浮颗粒物等。,2.危害:氮氧化物、二氧化硫可形成酸雨;二氧化碳可导致“温室效应”。,3.空气污染指数和空气质量的关系,空气污染指数越大,空气质量级别越高,空气质量越差。,4.空气污染的主要来源及防治,知识点四实验室制取氧气,1.工业制法:分离液态空气法利用液氮和液氧的沸点不同,属于物理变化。,2.催化剂及催化作用:在化学反应里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反应前后都没有发生变化的物质叫催化剂。催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。注意1.改变既可能是加快,也可能是减慢;2.对于同一反应,可以有多种催化剂。,3.氧气的实验室制取(详见核心实验突破),知识点五氧气的性质一、氧气的物理性质(1)通常状况下,氧气为无色、无味的气体,不易溶于水,密度比空气大。(2)在加压和降温的条件下,变成淡蓝色的液体和淡蓝色雪花状的固体。由气态氧气变成液态或固态氧虽然颜色发生了变化,但没有生成新物质,属于物理变化。二、氧气的化学性质氧气是一种化学性质比较活泼的气体,能支持燃烧,在氧化反应中提供氧,具有氧化性。一定条件下,氧气能和某些单质或化合物发生反应。,1.氧气与非金属的反应木炭的燃烧(1)现象在空气中,木炭红热,无烟,无火焰;在氧气中,剧烈燃烧,发出白光。(2)化学方程式碳在氧气中充分燃烧:C+O2CO2(完全燃烧,向集气瓶中加入澄清石灰水,石灰水变浑浊);2C+O22CO(不完,全燃烧)。硫的燃烧(1)现象:在空气中,发出淡蓝色火焰,放热,生成有刺激性气味的气体;在氧气中,发出蓝紫色火焰,放热,生成有刺激性气味的气体。(2)化学方程式:S+O2SO2。特别提醒反应前在瓶底放少量氢氧化钠溶液或水,用于吸收反应生成的二氧化硫,防止污染空气。红磷的燃烧,(1)现象:在空气中和氧气中燃烧产生大量的白烟。(2)化学方程式:4P+5O22P2O5。误区警示烟,固态小颗粒;雾,小液滴。千万不能将两者混淆。氢气的燃烧(1)现象:在氧气中,产生淡蓝色火焰,用干而冷的烧杯罩住会有水珠生成。(2)化学方程式:2H2+O22H2O。CO的燃烧,(1)现象:一氧化碳在空气或氧气中燃烧发出淡蓝色火焰,生成的气体通入澄清石灰水会使其变浑浊。(2)化学方程式:2CO+O22CO2。甲烷的燃烧(1)现象:在空气中,产生明亮的蓝色火焰,火焰上方罩干而冷的烧杯有水珠生成,生成的气体能使澄清石灰水变浑浊。(2)化学方程式:CH4+2O2CO2+2H2O。特别提醒点燃可燃性气体前必须验纯,以防发生爆炸。,乙醇的燃烧(1)现象:在空气中,产生淡蓝色火焰,安静地燃烧,火焰上方罩干而冷的烧杯有水珠生成,生成的气体能使澄清石灰水变浑浊。(2)化学方程式:C2H5OH+3O22CO2+3H2O。蜡烛的燃烧(1)现象:在空气中,发出黄色的光,放出热量;在氧气中,剧烈燃烧,发出白色的光,放出热量。(2)文字表达式:蜡烛+氧气二氧化碳+水,(3)结论:蜡烛在氧气中燃烧比在空气中燃烧更剧烈。,2.氧气与金属单质的反应铁丝的燃烧(1)现象:在空气中,只红热,不燃烧;在氧气中,剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体物质,放出大量热。(2)化学方程式:3Fe+2O2Fe3O4。镁条的燃烧(1)现象:在空气中,发出耀眼的白光,生成白色固体;在氧气中,燃烧更剧烈。,(2)化学方程式:2Mg+O22MgO。氧气与铜的反应(1)现象:不能燃烧,加热后由红色逐渐变为黑色。(2)化学方程式:O2+2Cu2CuO。,知识点六氧化物与氧化反应,1.氧化物:由两种元素组成且其中一种元素是氧元素的化合物,如CO2、MgO等。,2.氧化反应(1)氧化反应:氧气是一种化学性质比较活泼的气体,许多物质都可以与氧气发生化学反应,这类反应属于氧化反应。(2)缓慢氧化:进行得很慢,甚至不容易被察觉的氧化反应。如动植物的呼吸、食物的腐烂等。核心实验突破,实验一测定空气中氧气含量,1.实验装置,2.实验原理通过铜与氧气的反应,消耗掉空气中的氧气,使密闭容器中压强减小,注射器活塞向右移动。反应的化学方程式为O2+2Cu2CuO。,3.实验步骤(1)测定玻璃管的体积V1。(2)在硬质玻璃管中装入铜粉,两端塞上带玻璃导管的橡皮塞,一端用气球密封。移动注射器活塞,在注射器中留下一定体积的气体,记录体积为V2。注意气球的作用是便于空气流通,使氧气充分反应。(3)用酒精灯在铜粉部位加热,加热时不断推拉注射器。(4)停止加热后,待玻璃管冷却至室温,将气球内的气体全部挤出,记录注射器中气体的体积为V3。,4.实验现象(1)红色粉末逐渐变为黑色。(2)注射器的活塞向右移动一定距离(气体体积变小)。,5.实验结论空气中氧气体积约占空气体积的。,6.实验误差分析实验前应先检查装置气密性(若装置漏气,在进行实验的过程中会导致空气进入,使测量结果偏小)。铜粉或测量时的反应物要足量(如果铜粉的量不足,则不能将装置内空气中的氧气完全反应掉,导致实验结果偏小)。不能用木炭代替铜粉(木炭燃烧后的生成物是二氧化碳气体,弥补了所消耗氧气的体积,导致实验结果偏小)。总结:测定空气中氧气含量实验可以用的药品有铜和磷,不能使用的药品有木炭、硫黄、蜡烛、镁条、铁丝。实验结束后冷却至室温才能读数。,7.改进装置,上述装置都是利用物质与空气中的氧气反应,从而使密闭容器中气体体积减小,减少体积即氧气所占的体积。例1如图是用红磷燃烧法测定空气里氧气含量的装置图,有关此实验的结论与分析错误的是(C)A.此实验证明,氧气约占空气体积的B.此实验证明,反应后集气瓶内剩余的气体,既不易溶于水,也不,支持燃烧C.该实验中的红磷还可以用硫来代替D.若该实验没有达到预期目的,可能的原因之一是装置气密性不好,解析硫燃烧有二氧化硫气体产生,会使实验结果偏小,故不能用硫代替红磷,C错误。变式1-1用如图所示装置来测定空气中氧气的含量,对该实验认识错误的是(D)A.铜粉用量的多少,会影响实验结果,B.实验结束后冷却到室温才能读数C.气球的作用是便于空气流通,使氧气完全反应D.在正常操作情况下,反应结束后消耗氧气的总体积应该是反应前注射器内气体体积的,解析反应结束后,消耗氧气的体积应该是注射器和硬质玻璃管中气体总体积的五分之一,故D错误。,实验二氧气的实验室制取,1.实验原理2H2O22H2O+O2。,2.发生装置的选择选择依据:药品的状态和反应条件。,3.收集装置的选择(1)选择依据:气体的密度和溶解性。(2)氧气不易溶于水,可用排水法收集(纯净但是不干燥);氧气的密度比空气大,可用向上排空气法收集(收集的气体干燥但是不纯净)。,4.氧气的验满与检验(1)验满方法a.排水法:当有气泡从集气瓶口冒出来,说明已满;b.向上排空气法:把带火星的木条靠近集气瓶口,如果木条复燃,说明已满。(2)检验方法将带火星的木条伸入集气瓶内,如果木条复燃,说明该瓶内气体是氧气。,5.氧气不纯的原因(1)未等导管口出现连续均匀气泡就开始收集气体;(2)向集气瓶中加水排尽空气时未满,玻璃片下有气泡。例2(2018湖北武汉,6,3分)某化学兴趣小组用下图所示的装置来制取干燥的氧气,并测定H2O2溶液中溶质的质量分数。装置气密性良好,图中的锥形瓶内盛有质量为m的H2O2溶液,燃烧匙内装有二氧化锰,燃烧匙可以上下移动,干燥管内装有足量碱石灰(CaO和NaOH的混合物)。下列说法正确的是(B),A.将装置分别与装置、连接,均能达到实验目的B.称量装置反应前及完全反应冷却后的质量,可计算出H2O2溶液中溶质的质量分数C.若用装置收集氧气,可将带火星的木条放置在b导管口处验满D.若用装置测量生成氧气的体积,集气瓶上方原有的空气会使测量结果偏大,解析装置与连接,用排水法收集氧气,收集不到干燥的氧气,故A不正确;装置反应前后的质量差是生成氧气的质量,根据氧气的质量可以计算出H2O2溶液中溶质的质量,从而求出H2O2溶液中溶质的质量分数,故B正确;由于氧气的密度比空气大,利用装置收集氧气时应该从b端通入氧气,将带火星的木条放置在a导管口处验满,故C不正确;装置中集气瓶上方的空气对测量结果无影响,故D不正确。变式2-115%的H2O2溶液在二氧化锰催化作用下会剧烈反应产生O2。实验室欲利用15%的H2O2溶液制取O2,则下列装置中,仪器选择和药品放置最合理的是(D),解析实验室利用15%的H2O2溶液制取O2,反应速率较快,选择的制取装置应能控制反应的速率。图中装置不能控制反应速率,故A错误。15%的H2O2溶液与二氧化锰混合,反应速率较快,不能通过滴加水的方法控制反应速率,故B错误。15%的H2O2溶液与二氧化锰混合,反应速率较快,不能通过加水的方法控制反应速率,故C错误。图示装置能控制15%的H2O2溶液滴加的速率,从而控制反应的速率,故D正确。,泰安真题精练,考点一氧气的性质,1.(2016泰安,4,2分)下图是关于氧气化学性质的部分知识网络。关于该图说法正确的是(C)A.S、P在氧气中燃烧均会产生大量白烟B.、两类反应均体现了氧气的可燃性C.Fe在、两类反应中的产物不相同D.类反应放出热量,类反应吸收热量,解析S、P在氧气中燃烧,分别产生蓝紫色火焰、大量的白烟,故A错误;氧气不具有可燃性,故B错误;铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁,发生缓慢氧化生成铁锈,主要成分是氧化铁,故C正确;、两类反应均放出热量,故D错误。,考点二测定空气中氧气的含量,2.(2015泰安,26节选,4分)【活动与探究三】定量测定空气中氧气的含量。,实验五中,反应的原理为2Cu+O22CuO(用化学方程式表示);装置一比装置二更合理,理由是能让空气更易流通,全部通过铜粉,使氧气与铜粉充分反应;根据下表提供的实验数据,完成下表:,定量实验操作中易产生误差,如果反应前气球中存在气体(其量小于注射器内的空气),而实验后冷却至室温,将气球内的气体全部挤出读数,导致实验测得结果偏小(填“偏小”“偏大”或“无影响”)。,解析实验五中,利用铜在加热的条件下与空气中的氧气反应而将密闭容器内的氧气消耗,根据容器内气体减少的量来确定空气中氧气的量;对比装置一和装置二的气球位置可知装置一的气球与注射器分别位于硬质玻璃管的两端,在推拉注射器时,装置一更易让空气流通,使空气中的氧气与铜粉充分反应;实验前空气的体积为30mL+20mL=50mL,实验后剩余气体的体积为30mL+12mL=42mL,氧气的体积为50mL-42mL=8mL,氧气的体积分数为100%=16%;气球内有气体,会使剩余气体比实际的多,计算出的氧气的体积偏小。,考点三实验室制取氧气,3.(2014泰安,27节选,3分)A是实验室制备气体的发生与收集装置。用过氧化氢溶液与二氧化锰制取氧气的化学方程式为2H2O22H2O+O2,制取氧气、二氧化碳可用同样的发生装置,原因是反应物状态及反应条件相同(或都是固体与液体反应,且不需加热),选择收集装置的依据是气体的密度和溶解性。,解析实验室制取氧气和二氧化碳都可采用固液常温型发生装置。选择气体的收集装置时,要依据气体的密度(排空气法)和溶解性(排水法)。,考点一空气的组成及其应用,1.(2016淄博,1,1分)空气是生命赖以存在的物质基础,也是人类生产活动的重要资源,下列有关空气的说法正确的是(AD)A.空气中分离出的氮气化学性质不活泼,可作食品保护气B.空气主要是由氧气和氮气组成,其中氧气的质量约占空气质量的C.空气质量报告中所列的空气质量级别数值越大,说明空气的质量越好D.空气中的稀有气体化学性质很稳定,所以常用于制造多种用途的电光源,山东真题精练,解析空气中,氧气约占空气体积的五分之一,故B错误;空气质量报告中所列的空气质量级别数值越小,说明空气的质量越好,故C错误。,考点二测定空气中氧气的含量,2.(2016烟台,13,2分)暖宝宝贴(主要成分为铁粉、木炭、食盐)的热量来源于铁粉的氧化。小涛同学设计使用暖宝宝贴来测定空气中氧气的含量,实验开始前的装置如图所示,实验后从量筒中流入玻璃瓶(容积为250mL)中的水的体积为45mL(铁粉生锈消耗的水忽略不计)。下列说法错误的是(B),A.实验前必须检查装置的气密性B.通过本次实验数据测得空气中氧气的体积分数为18%C.若实验测得空气中氧气体积分数偏低,可能是暖宝宝贴的使用数量不足D.必须等温度计的读数恢复至实验前的温度后才能记录量筒内剩余水的体积,解析如果装置漏气,会使进入的水偏少,测定的结果偏小,实验前必须检查装置的气密性,故A正确;铁生锈消耗氧气,使玻璃瓶内的气压减小,进入玻璃瓶中水的体积就是消耗的氧气的体积,玻璃瓶内空气的体积是(250-20)mL=230mL,进入的水的体积是45mL,即氧气的体积是45mL,因此氧气的体积分数=100%19.6%,故B错误;发热剂必须足量,因为只有足量的发热剂才能把氧气消耗完,使结果准确,若实验测得空气中氧气体积分数偏低,可能是暖宝宝贴的使用数量不足,故C正确;必须等温度计的读数恢复至实验前的温度后才能记录量筒内剩余水的体积,使结果准确,故D正确。,考点三测定空气中氧气含量实验,3.(2017日照,5,2分)用如图装置测定空气中氧气的含量,下列说法正确的是(C)A.点燃白磷后缓慢将燃烧匙插入瓶中,塞紧瓶塞B.用细铁丝代替白磷进行实验,不会影响实验结果C.不打开瓶塞,聚焦太阳光引燃足量白磷,实验效果更好D.若实验过程中,没有将弹簧夹夹紧,不会影响实验结果,解析点燃白磷后应快速将燃烧匙插入瓶中,塞紧瓶塞,以防止空气受热膨胀逸出造成较大误差,故A错误;铁丝在空气中不能燃烧,故B错误;磷燃烧时放热,如果没有夹紧止水夹,实验中会逸出一部分气体,最终进入瓶内的水增多,使测量结果偏大,故D错误。,4.(2017烟台,22,5分)某同学要探究燃烧的条件和空气中氧气的含量,进行了如下实验。【实验一】(已知:白磷的着火点为40),(1)对比步骤和的现象可知,可燃物燃烧的条件之一是温度要达到可燃物的着火点。(2)待装置冷却一段时间后,打开K2,如果观察到量筒B中的水倒流到A瓶中约40mL(或量筒中剩余水的体积约为160mL等合理答案也可),说明空气中氧气的体积约占。若实验测得空气中氧气的体积分数小于,原因可能是燃烧匙中白磷的量不足(或未降到室温就读数等合理答案也可)(答一条即可)。【实验二】用如图所示装置,利用铁生锈的原理也可以比较准确地测出空气中氧气的含量。若将此装置中的细铁丝换成足量的,细铜丝进行实验,能否比较准确地测出空气中氧气的含量,并说明理由不能;因为空气中二氧化碳含量太少,该反应不能将试管内空气中的氧气反应完全。已知:铜能与空气中氧气、水、二氧化碳反应生成铜绿,化学方程式:2Cu+O2+H2O+CO2Cu2(OH)2CO3,解析【实验一】(1)根据可燃物燃烧的条件是与氧气接触、温度达到着火点,并分析步骤和的现象得出结论;(2)根据测定空气中氧气含量的原理及实验注意事项分析解答。【实验二】根据生成铜绿的条件解答。,考点四实验室制取氧气,5.(2017淄博,21,7分)小明在老师的指导下和同学们一起对实验室中一瓶久置的过氧化氢溶液进行了如下探究,请你参与他们的探究活动。实验在试管中加入5mL过氧化氢溶液,将带火星的木条伸入试管口,木条未复燃。实验给上述试管加热,有气泡产生,将带火星的木条伸入试管口,木条仍未复燃。实验用下图装置进行实验,带火星的木条复燃。,请回答下列问题:(1)写出编号仪器的名称:铁架台,烧瓶。(2)如图所示,安装好实验装置后,首先进行的操作是检查装置,的气密性,写出中发生反应的化学方程式2H2O2H2O+O2,冰水的作用是使水蒸气冷凝。(3)小明另取一支试管,向其中加入5mL过氧化氢溶液并加入少量二氧化锰,将带火星的木条伸入试管口,木条复燃,二氧化锰的作用是催化。通过以上探究活动得知,欲使物质燃烧,除达到可燃物的着火点外,还应满足的条件是可燃物与氧气接触。,解析连接好装置后,首先进行的操作是检查装置气密性。联系海水淡化实验,冰水的作用就是使水蒸气冷凝。,考点五氧气的性质,6.(2017滨州,6,3分)下列关于氧气的说法中错误的是(B)A.工业上可采用分离液态空气法制取氧气B.氧气支持燃烧,是一种高能清洁燃料C.铁丝在氧气中燃烧时火星四射,放出大量的热D.氧气可用排水法或向上排空气法收集,解析氧气支持燃烧,不具有可燃性,不能做燃料,故B说法错误。,
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