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第 2 讲,空气 氧气,知识梳理,一、空气 1.空气的主要成分（体积分数）及用途 （1）氮气占_%，用途：制氮肥，做保护气 （2）氧气占_%，用途：供给呼吸、支持燃烧。主要来自植物的光合作用 （3）稀有气体占0.94%，用途：制作霓虹灯，作保护气 （4）二氧化碳占_%，用途：灭火、作制冷剂、作气体肥料，干冰用于人工降雨等。 （5）其它气体和杂质占0.03%,78,21,0.03,【速记口诀】体积分数要记清，莫与质量混一起；氮七八，氧二一；零点九四是稀气；还有两个零点零三，二氧化碳和杂气。,基础知识细细过,2. 空气的污染及防治 （1）污染物的种类 气体污染物：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮等 颗粒污染物：PM2.5、粉尘、可吸入颗粒物 （2）污染物来源：化石燃料的燃烧、工厂排放的废气、汽车排放的尾气、植被破坏引起的沙尘等 （3）空气污染的危害：酸雨、臭氧层空洞、影响农作物生长、影响人体健康、破坏生态平衡等。 （4）防治空气污染的措施：加强大气质量监测，使用_能源，工业废气处理至达标后排放，积极植树造林、种草，加强对建筑工地的管理等。,清洁,【小贴士】目前计入空气污染指数的项目暂定为：可吸入颗粒、二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳和臭氧。,二、空气中氧气含量的测定 1.实验原理：利用某些物质（如红磷）与空气中的氧气反应（不生成气体或液体），使密闭容器内外产生压强差，打开弹簧夹后，在大气压作用下使水进入容器内，进入的水的体积即为空气中氧气的体积。 2.实验结论：氧气约占空气总体积的_。 【小贴士】该实验还可说明剩余气体不支持燃烧且难溶于水。 三、氧气的性质 1.物理性质：在标准情况下，氧气是无色无味的气体，_溶于水，密度比空气_。,1/5,不易,略大,2.化学性质 （1）与金属反应 与铁反应 a.现象 空气中：灼烧至红热，离火后变冷，不燃烧 纯氧中：剧烈燃烧，_，放出大量的热，生成_。 注意：实验时瓶底应预先放入少量水或铺一层细沙，目的是_。 b.化学方程式：_。,火星四射,黑色固体,防止高温熔融物落下炸裂瓶底,3Fe2O2=Fe3O4,点燃,与镁反应 a.现象：在空气中即可剧烈燃烧，放热，发出耀眼的白光，生成_色固体。 b.化学方程式：_。 (2)与非金属反应 与木炭反应 a.现象： 空气中：在酒精灯上灼烧，红热、无焰，放热。 纯氧中：剧烈燃烧，发出白光，放热。 生成无色无味且能使_变浑浊的气体 b.化学方程式：_。,白,2MgO2=2MgO,点燃,澄清石灰水,2CO2=CO2,点燃,与磷反应 a.现象：在空气中即可剧烈燃烧，放出大量的热，产生大量_。 b.化学方程式：_。 与氢气反应 a.现象：在空气中燃烧，产生_色火焰，火焰上方罩着干冷烧杯内壁出现水雾。 b.化学方程式：_,白烟,4P5O2=2P2O5,点燃,2H2O2=2H2O,点燃,淡蓝,【小贴士】氧气不能燃烧，常用作助燃剂，因此许多物质在氧气中燃烧比在空气中燃烧更剧烈。氧气与铁、镁、磷、氢气的反应均属于化合反应，生成物均属于氧化物。,与一氧化碳反应 a.现象:在空气中燃烧，产生_色火焰。 b.化学方程式：_ 与甲烷反应 a.现象：在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰，生成无色无味气体,火焰上方罩着干冷烧杯内壁出现水雾。迅速转正烧杯，滴入少量澄清石灰水，振荡，澄清石灰水_。 b.化学方程式：_。,2CO+O2 = 2CO2,点燃,淡蓝,变浑浊,CH4+O2 = CO2+2H2O,点燃,四、氧气的制取 1.实验室制法（详见重点实验轻松做栏目） 高锰酸钾（化学方程式）：_（固固加热型） 氯酸钾（化学方程式）： _（固固加热型）。 过氧化氢（化学方程式）：_（固液不加热型）。 2.催化剂与催化作用 (1)催化剂：在化学反应中改变其他物质的化学反应速率，而本身的_和_在反应前后都没有发生变化。 (2)催化作用：在化学反应中，催化剂起_作用。 3.工业制法 常用_的方法制取氧气，利用了液氮和液氧沸点不同的原理。,2H2O2=2H2OO2,MnO2,质量,化学性质,催化,分离液态空气,1二氧化碳不是空气污染物，它是空气的组成成分。二氧化碳能够导致温室效应，所以二氧化碳的增多会使温室效应增强，全球气候变暖，使人类的生存环境遭到严重的威胁，因此我们应提倡“低碳生活”。 2氧气能够支持燃烧，具有助燃性，但不能燃烧，不具有可燃性。 3描述实验现象时的注意事项 (1)注意“烟”“雾”“气”的区别 a烟固体小颗粒在空气中扩散产生的现象，如红磷燃烧产生的白烟P2O5； b雾小液滴在空气中扩散产生的现象，如打开盛浓盐酸的试剂瓶，瓶口形成白雾； c气指无形状、有体积、可变形、可流动的流体。 (2)a.光一般指固体物质燃烧产生的现象，该固体物质受热不会汽化，如铁丝燃烧、木炭燃烧等； b火焰气体、沸点低的固体或液体燃烧产生的现象，该固体或液体燃烧时会变为气态，如硫、酒精、甲烷等燃烧产生火焰。,识记强化,(3)不能把实验现象和实验结论混淆：a.实验现象是指在实验过程中出现的颜色变化、有气体或者沉淀生成等；b.实验结论是根据实验现象和实验结果推导、总结出来的规律。在描述实验现象时，可以围绕“一光，二热，三生成”来描述，而不能直接说出生成物的名称；实验结论是对实验现象进行分析、推理后得出的结果，可以直接说出生成物的名称。 4加热、高温、点燃与燃烧的区别 a加热、高温、点燃是反应条件，加热不超过500 ，通常用酒精灯作热源； b高温在700 以上，实验室常用酒精喷灯作热源； c点燃目的是使温度达到可燃物的着火点； d燃烧可燃物与氧气发生的一种发光发热的剧烈氧化反应，不是反应条件，写物质燃烧的化学方程式时，条件写点燃，不能写燃烧。 5二氧化锰能加快过氧化氢的分解速率，但对于其他反应不一定具有催化作用，在其他反应中有可能是生成物或反应物。 6催化剂能改变反应速率，可以加快也可以减慢，在化学反应前后(不是反应过程中)催化剂的质量和化学性质不变，但物理性质可能变化。催化剂不能改变产物的质量。一个反应的催化剂可以有多种，例如用过氧化氢制氧气，可以选择MnO2作催化剂，也可以选择CuO、Fe2O3等作催化剂。,1实验原理 红磷在密闭的集气瓶中燃烧，消耗掉瓶内空气中的氧气，生成五氧化二磷固体，因而集气瓶中的压强减小，水在大气压作用下沿导管进入集气瓶内，进入的水的体积约等于消耗掉瓶内空气中氧气的体积。反应的化学方程式为_。 实验原理三要点： (1)只消耗掉集气瓶中的氧气； (2)产生压强差； (3)进入集气瓶中液体的体积约等于氧气的体积。,实验 1 空气中氧气含量的测定,重点实验轻松做,2实验装置 3实验现象 红磷燃烧，产生_，放热；进入集气瓶内的水的体积约占集气瓶内空气体积的1/5。 4实验结论 空气中氧气的体积约占空气总体积的_。,大量白烟,1/5,【跨越误区】“氧气约占空气体积的1/5，不能把“体积”漏掉，更不能错答成“质量”。,5.实验成功的关键,偏小,偏大,6.红磷替代品应满足的条件(1)能与空气中的氧气反应而不与空气中的其他成分反应； (2)生成物为固体； (3)若生成物为气体，需要能被装置中的其他物质完全吸收，如硫燃烧生成的二氧化硫能被瓶底的NaOH溶液吸收。 7改进装置及其评价 对实验方案的改进主要从两方面入手：一是对达到红磷着火点的方式的改进(如图1所示)，如将红磷换成白磷，通过光、热、电能使其在密闭的环境中燃烧，既减少对空气的污染又保证实验能够成功；二是用压强变化引起活塞推进的程度代替用水测量(如图2所示)，将物理知识与化学知识结合起来，增强了知识和实验的综合性。,测定空气中氧气含量的实验装置无论怎样变化，依据的原理是相同的，都是利用物质与氧气反应，将容器内空气中的氧气全部消耗掉，使容器内外产生压强差。,图1,图2,例1 某校化学兴趣小组就空气中氧气的含量进行实验探究。 例1题图1 (1)讨论后同学们认为，选择的药品既要能消耗氧气，又不会跟空气中的其他成分反应，而且生成物为固体，他们应该选择_(填编号)。为了充分消耗容器中的氧气，药品的用量应保证_。 A蜡烛 B红磷 C硫粉,B,足量,(2)测定空气中氧气体积分数的实验装置如图1所示，在集气瓶内加入少量的水，并五等分水面以上容积，做上记号。用弹簧夹加紧橡胶管，点燃燃烧匙内足量的红磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧。 写出红磷在空气中燃烧的化学方程式_。 待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察到烧杯中的水进入集气瓶，瓶内水面最终上升约至1刻度处，由此可知氧气约占空气总体积的_。 红磷熄灭后，集气瓶内剩下的气体主要是_，该气体_(填“支持”或“不支持”)燃烧。,1/5,氮气,不支持,(3)实验前要检查装置的_。 (4)红磷在集气瓶中燃烧的现象为 _。 (5)某同学对实验进行反思后，提出了改进方法(如图2)。改进后装置的优点是_。 (6)如果观察到进入集气瓶中的水很少，小于集气瓶中原空气体积的1/5,其可能原因是_。,例1题图2,气密性,冒出白烟，放出热量,误差小，无污染,装置漏气（或红磷量不足或未等装置冷却至室温就打开弹簧夹),【针对拓展】,实验 2 氧气的实验室制取,1实验室常见方法,向上排空气法,排水法,MnO2,MnO2,催化剂,重点实验轻松做,2.用加热法制取氧气的操作步骤 (1)查：检查装置的气密性，将导管的一端插入水面以下，用手紧握试管壁，如果导管口有气泡冒出，说明装置气密性良好； (2)装：把药品装入试管内，注意用纸槽或药匙； (3)定：将实验所用仪器固定在铁架台上，注意铁夹夹在试管的中上部，试管口略向下倾斜； (4)点：点燃酒精灯加热，先给试管预热，然后对准药品部位集中加热； (5)收：当气泡连续、均匀冒出时，开始收集； (6)离：把导管撤离水槽； (7)熄：熄灭酒精灯。,【速记口诀】茶(查)庄(装)定点收利(离)息(熄),重点实验轻松做,3检验和验满 (1)检验：将_，若木条复燃，则证明为氧气； (2)验满：将带火星的木条_，若木条复燃，则说明氧气已收集满。,带火星的木条伸入集气瓶内,放在集气瓶口,4实验注意事项 (1)用高锰酸钾或氯酸钾制取氧气时，试管口要略向_倾斜，防止产生的冷凝水倒流，使试管炸裂； (2)用高锰酸钾制取氧气时，试管口需要塞一团_，防止固体粉末进入导气管造成堵塞； (3)用过氧化氢制取氧气时，注意长颈漏斗下端要伸到液面_，以免生成的氧气从漏斗口逸出； (4)开始收集时，导管口刚有气泡冒出时不宜收集，这时试管中的空气还未完全排出，要等气泡均匀、连续地冒出时再开始收集； (5)实验结束时要先撤离_，再_，防止骤冷情况，水从导管倒吸入试管导致试管炸裂。,下,棉花,以下,导管,熄灭酒精灯,5知识拓展 (1)用过氧化氢制取氧气时，检查装置气密性的方法：用弹簧夹夹紧胶皮管，向长颈漏斗中注水，一段时间后长颈漏斗内液面不再下降，与锥形瓶内液面保持一定的液面差，说明气密性良好。 (2)用过氧化氢制氧气的优点：不需要加热，操作简便；二氧化锰与过氧化氢易于分离，并且不会产生有害物质，符合绿色化学的要求。 (3)选用排水法收集的氧气比较纯净，且不需要验满，做氧气性质实验时，便于在集气瓶中预留少量水，只是做有些实验时需要对制取的氧气用浓硫酸干燥；用向上排空气法收集氧气时操作简便，但是相对不纯，并且需要验满。,例22017云南化学是一门以实验为基础的科学，请结合下列装置图回答问题： 例2题图 (1)写出标注仪器的名称：a_；b_。 (2)实验室用高锰酸钾制取氧气，应选择的发生装置是_(填字母)，反应的化学方程式是_，该反应属于基本反应类型中的_反应，若用C装置收集氧气，验满的方法是_。,酒精灯,试管,A,分解,将带火星的木条放在集气瓶口，观察木条是否复燃,(3)选用E装置收集气体时，下列实验操作正确的是_(填序号)。 反应前，将集气瓶注满水，用玻璃片盖着瓶口，倒立在盛水的水槽中 导管口开始有气泡放出时，立即将导管口移入集气瓶 收集气体后，将集气瓶盖上玻璃片再移出水槽 (4)适合用D装置收集气体必须具备的性质是_。 【针对拓展】 (5)装入药品前，应先检查装置的_。 (6)试管口堵一团棉花的作用是_，试管口略向下倾斜的原因是 _。 (7)应用酒精灯的_焰加热。加热前应用酒精灯_，再集中加热。 (8)用E装置收集气体的最佳时机是_,密度比空气小,气密性,防止高锰酸钾粉末进入导管，堵塞导管口,防止药品中的水分被加热蒸发后，冷凝回流至试管底部，炸裂试管,外,预热,待导管口有气泡连续、均匀冒出时,【解析】(2)实验室用高锰酸钾制取氧气的化学方程式为： ，该反应符合”一变多“的特征，属于分解反应；反应需要加热，应该用A装置作为发生装置；检验氧气是否收集满时，应将带火星的木条放在集气瓶口，观察木条是否复燃。(3)排水法收集氧气，加热前，应将集气瓶装满水，用玻璃片盖住瓶口，倒立在盛水的水槽中；加热后，观察到水中导管口有气泡均匀、连续冒出时，开始收集气体；待集气瓶里的水排完后，在水面下用玻璃片盖住瓶口，移出水槽正放在桌面上。(4)密度比空气小的气体能用向下排空气法来收集。,2KMnO4=K2MnO4MnO2O2,甘肃、兰州三年中考,考 点 1 空气的成分及用途,例1 2017鸡西空气是一种宝贵的资源，下列有关空气的说法正确的是( ) A氮气化学性质不活泼，可用于食品防腐 B稀有气体常用于医疗急救 C二氧化碳在空气中含量增多会引起温室效应增强，属于空气污染物 D氧气的化学性质比较活泼，属于可燃物,A,经典例题深度析,【解析】A.氮气的化学性质不活泼，氮气充入食品包装袋内可以防腐等，故正确。B.稀有气体的用途是：作各种电光源、作保护气等，不能用于医疗急救，故错误。C.二氧化碳在空气中含量增多会引起温室效应增强，但二氧化碳是空气的成分，不属于空气污染物，故错误。D.氧气的化学性质有氧化性和助燃性，没有可燃性，故错误。,【温馨提示】虽然空气中二氧化碳含量的增加，会导致全球气候变暖，带来极大的危害，但二氧化碳无毒，不污染空气，目前暂不列为空气污染物。,考 点 2 空气中氧含量的测定,例2 2017日照用如图装置测定空气中氧气的含量，下列说法正确的是( ) 例2题图 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,C,【解析】A.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，故错误。B.铁丝在空气中不能燃烧，所以不能用铁丝来测定空气中氧气的含量，故错误。C.不打开瓶塞，聚焦太阳光引燃足量白磷，整个装置是密封的，实验效果会更好，故正确。D.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，使进入瓶内的液体体积增大，导致测量结果偏大，故错误。,考 点 3 空气的污染及保护,例3 2017来宾为了减少空气污染，下列措施不正确的是( ) A使用清洁能源 B加强大气质量监测 C积极植树造林 D加高烟囱将工厂废气排放到大气中,D,【解析】A.使用清洁能源，能减少二氧化硫、一氧化碳，氮的氧化物等空气污染物的排放，有利于保护大气，防治空气污染，故正确。B.加强大气质量监测，有利于保护大气，防治空气污染，故正确。C.积极植树造林，有利于保护大气，防治空气污染，故正确。D.加高烟囱将工厂废气直接排放，同样会造成空气污染，不利于保护大气，故错误。,考 点 4 氧气的性质及用途,例4 2017滨州下列关于氧气的说法中错误的是( ) 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,【方法指导】1.氧气是助燃剂，不是可燃物。 2描述物质燃烧的格式：是否剧烈燃烧产生火焰、发出光的颜色(或火星)是否放热生成物的色态味。如铁丝在氧气中剧烈燃烧、火星四射，放出大量的热，生成黑色固体。,B,【解析】A.工业上可采用分离液态空气法制取氧气，利用的是液态氮和液态氧沸点的不同，故正确。B.氧气能支持燃烧，但不具有可燃性，不能作高能清洁燃料，故错误。C.铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，故正确。D.氧气不易溶于水，密度比空气的大，能用排水法、向上排空气法收集，故正确。,考 点 5 氧气的实验室制取,例5 2017海南认识仪器、选用装置以及正确处理实验意外，是实验素养的具体体现。 例5题图 (1)图1为实验室制备气体常用的发生装置。仪器a的名称是_。 (2)1773年，瑞典化学家舍勒用图2所示装置制备氧气，在曲颈瓶中装有硝酸钾和浓硫酸的混合物，置于火炉上加热，产生的氧气用动物膀胱收集。该实验若改用图1中的发生装置，最合适的是_(填装置下面的字母)。,C,锥形瓶,(3)小明用高锰酸钾制备氧气，实验结束时，先熄灭酒精灯，导致水槽中的水倒流进入了导气管。可采用的补救措施是 _(说出一种)。,取掉单孔橡皮塞等(合理即可),【解析】(2)由于反应物硝酸钾和浓硫酸，反应需要加热，所以是固体和液体在加热条件下制取气体，对应的装置为图1中的C装置。(3)高锰酸钾制取氧气时若用排水法收集气体，则注意要先撤导气管后熄灭酒精灯。当先熄灭了酒精灯，导致水槽内的水倒流进入了导气管时，可以直接把试管上的单孔橡皮塞拔掉，其他方法也可以。,例6 2017德阳下图是实验室制取气体的发生装置和气体收集装置。,例6题图,请你回答下列问题： (1)仪器a的名称是_。 (2)实验室用过氧化氢溶液制取氧气，其反应的化学方程式是_，若从控制反应速率和节约药品的角度考虑，应选择的发生装置是_(填字母编号)。,分液漏斗,2H2O2=2H2OO2,MnO2,B,(3)实验室若用氯酸钾和二氧化锰(作催化剂)制取氧气，可选择装置C作发生装置，其反应的化学方程式是_。 (4)D、E、F、G都是实验室中气体的收集装置，其中不能用来收集氧气的是_(填字母编号)。,D,本讲重要方程式,红磷和氧气反应：,4P5O2=2P2O5,点燃,高锰酸钾制氧气：,2KMnO4 =K2MnO4 MnO2O2,过氧化氢制氧气：,2H2O2 =2H2OO2,MnO2,氯酸钾制氧气：,2KClO3 =2KCl3O2,MnO2,本章涉及的重要化学方程式整理,
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