第二單元空氣和氧氣第一節空氣拉瓦錫測定空氣成分的實驗?二百數年前，法國化學家拉瓦錫通過實驗,得出了空氣由氧氣和氮氣組成,其中氧氣約占空氣總體積的1／5的結論。實驗中涉及的化學方程式有:2Ｈg+Ｏ22HgＯ和２HgＯ2Hg＋Ｏ2↑。測定空氣中氧氣含量的實驗【實驗原理】４P+５Ｏ22P2Ｏ５【實驗裝置】如右圖所示。彈簧夾關閉。集氣瓶內加入少量水，并做上記號。【實驗環節】?①連接裝置,并檢查裝置的氣密性。②點燃燃燒匙內的紅磷,立即伸入集氣瓶中，并塞緊塞子。③待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾。【實驗現象】①紅磷燃燒,產生大量白煙；②放熱；③冷卻后打開彈簧夾，水沿著導管進入集氣瓶中，進入集氣瓶內水的體積約占集氣瓶空氣總體積的1/5。【實驗結論】紅磷必須過量。假如紅磷的量局限性,集氣瓶內的氧氣沒有被完全消耗,測量結果會偏小。裝置氣密性要好。假如裝置的氣密性不好，集氣瓶外的空氣進入集氣瓶，測量結果會偏小。冷卻后再打開彈簧夾，否則測量結果偏小。導管中要注滿水。否則當紅磷燃燒并冷卻后,進入的水會有一部分殘留在試管中，導致測量結果偏小。假如彈簧夾未夾緊,或者塞塞子的動作太慢，測量結果會偏大。在集氣瓶底加水的目的:吸取有毒的五氧化二磷。a.加快集氣瓶冷卻b.液封導氣管末端以防氣體逸出ｃ.緩沖集氣瓶內氣壓的驟然升高不要用木炭或硫代替紅磷！因素:木炭和硫燃燒盡管消耗氣體,但是產生了新的氣體,氣體體積不變，容器內壓強幾乎不變，水面不會有變化。假如預先在集氣瓶內放入氫氧化鈉溶液，就可以用木炭或硫代替紅磷進行實驗。不要用鎂代替紅磷！因素:鎂在空氣中燃燒時能與氮氣和二氧化碳發生反映,這樣不僅消耗氧氣,還消耗了氮氣和二氧化碳,使測量結果偏大。紅磷從燃燒到熄滅冷卻的過程中，瓶內水面的變化是:先下降后上升空氣的成分氣體氮氣氧氣稀有氣體二氧化碳其他氣體和雜質體積分數78%２1%0．94%０.03%０．０３％混合物和純凈物混合物純凈物定義兩種或或兩種物以上物質組成的物質叫混合物。只由一種物質組成的物質叫純凈物。特點組成混合物的各種成分之間沒有發生化學反映，它們各自保持著本來的性質。純凈物可以用化學式來表達。但是,絕對純凈的物質是沒有的。常見實例空氣、溶液、合金、鐵銹、加碘鹽、天然氣、自來水、礦泉水等能用化學式表達的所有物質冰水混合物、水蒸氣、銅銹也是純凈物空氣是一種寶貴的資源氮氣?【物理性質】無色無味的氣體，不易溶于水，密度比空氣的密度略小。

【化學性質】化學性質不活潑,一般情況下不能支持燃燒,不能供應動植物呼吸。?【用途】①制硝酸和化肥的重要原料(這一點可以證明空氣中具有氮氣)；?②用作保護氣（焊接金屬時作保護氣、燈泡充氮延長使用壽命、食物充氮防腐）；?③醫療上在液氮冷凍麻醉條件下做手術；?④超導材料在液氮的低溫條件下顯示超導性能。稀有氣體（氦、氖、氬、氪、氙的總稱）?【物理性質】沒有顏色，沒有氣味的氣體，難溶于水。通電時能發出不同顏色的光。?【化學性質】化學性質很不活潑。所以稀有氣體又叫做惰性氣體。

【用途】①用作保護氣(焊接金屬時作保護氣、燈泡中充入稀有氣體使燈泡耐用)；

②用作光源（如航標燈、強照明燈、閃光燈、霓虹燈等)；

③用于激光技術;④氦氣可作冷卻劑；⑤氙氣可作麻醉劑。空氣污染和防治空氣污染的污染物是有害氣體和煙塵。污染源涉及煤、石油等化石燃料燃燒產生的二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳（三大有害氣體)，還涉及工業廢氣等方面。計入空氣污染指數的項目為:二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入顆粒物和臭氧等。空氣污染的危害：導致世界三大環境問題(溫室效應、臭氧層破壞、酸雨)、損害人體健康、破壞生態平衡、影響作物生長、破壞生態平衡等。防治空氣污染：加強大氣質量監測;改善環境狀況；減少使用化石燃料;使用清潔能源;積極植樹造林、種草;嚴禁露天焚燒垃圾等。綠色化學綠色化學又稱環境和諧化學，其核心是運用化學原理從源頭上消除污染。

綠色化學的重要特點是：

①充足運用資源和能源,采用無毒、無害的原料；?②在無毒、無害的條件下進行反映，以減少向環境排放廢物;

③提高原子的運用率，力圖使所有作為原料的原子都被產品所消納，實現“零排放”;

④生產有助于環境保護、社區安全和人體健康的環境和諧的產品。第二節氧氣氧氣的性質

【物理性質】密度略大于空氣的密度。不易溶于水。氣態的氧是無色無味的,液態氧和固態氧是淡藍色的。

【化學性質】氧氣化學性質比較活潑。氧氣具有助燃性和氧化性。氧氣的檢查方法：把一根帶火星的木條伸入集氣瓶中,假如帶火星的木條復燃，證明是氧氣。氧氣與常見物質發生的反映:光”是固體直接燃燒產生的現象,如鎂條燃燒產生強光；“火焰”是固體熔化產生的蒸氣或氣體燃燒產生的現象，如蠟燭燃燒產生火焰。物質反映現象化學方程式（表達式）磷產生大量白煙、放熱4Ｐ＋5O22P2Ｏ5木炭①木炭在空氣中燃燒時連續紅熱，無煙無焰;木炭在氧氣中劇烈燃燒,并發出白光②放熱、生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體Ｃ+O２CO2硫②放熱、生成有刺激性氣味的氣體Ｓ+O２SO２氫氣能使無水硫酸銅變藍的液體2H2＋O２２H２O鐵鐵在氧氣中劇烈燃燒,火星四射,放熱,生成黑色固體3Fe+2O2Fe3Ｏ4鋁鋁在氧氣中燃燒，發出耀眼的白光,放熱，生成白色固體4Ａl+3O22Al2Ｏ３鋁在空氣中與氧氣反映，表面形成致密的氧化膜4Ａl＋3O２＝2Al2O３鎂鎂在空氣中燃燒，發出耀眼的白光、放熱、生成白色粉末２Mｇ+O２2MgO銅紅色的固體逐漸變成黑色２Cu+O22ＣuO汞銀白色液體逐漸變成紅色2Hg+O22ＨgＯ產生藍色火焰，放熱，生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體2CO+O2２CO2甲烷產生明亮的藍色火焰,放熱,產生能使無水硫酸銅變藍的液體，生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體CH4+２O2ＣO2+2H2O蠟燭火焰發出白光,放熱,產生能使無水硫酸銅變藍的液體，生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體石蠟+氧氣水+二氧化碳探究實驗木炭燃燒實驗?【實驗操作】用坩堝鉗夾取一小塊木炭,在酒精燈上加熱到發紅，插入到盛有集氣瓶的氧氣中（由瓶口向下緩慢插入），觀測木炭在氧氣里燃燒的現象。燃燒停止后,取出坩堝鉗,向集氣瓶中加入少量澄清的石灰水,振蕩，觀測現象。

【實驗現象】木炭在空氣中燃燒時連續紅熱，無煙無焰；在氧氣中燃燒更旺,發出白光。向集氣瓶中加入少量澄清的石灰水后,澄清的石灰水變渾濁。

【化學方程式】C+O2CＯ２?【注意事項】木炭應當由上向下緩慢伸進盛有氧氣的集氣瓶中，因素:為了保證有充足的氧氣支持木炭燃燒,防止木炭燃燒生成的二氧化碳使木炭熄滅,保證實驗成功。硫燃燒實驗

【實驗操作】在燃燒匙里放少量硫，在酒精燈上點燃,然后把盛有燃著硫的燃燒匙由上向下緩慢伸進盛有氧氣的集氣瓶中,分別觀測硫在空氣中和在氧氣中燃燒的現象。

【實驗現象】

【化學方程式】S+Ｏ２SＯ2QUＯTE＼*MERGEFORMAT?【注意事項】在集氣瓶中加入少量的氫氧化鈉溶液,可以吸取有毒的二氧化硫,防止導致空氣污染。細鐵絲在氧氣中燃燒的實驗

【實驗操作】把光亮的細鐵絲盤成螺旋狀,下端系一根火柴，點燃火柴,待火柴快燃盡時，由上向下緩慢插入盛有氧氣的集氣瓶中（集氣瓶底部要先放少量水或鋪一薄層細沙)。?【實驗現象】細鐵絲在氧氣中劇烈燃燒，火星四射,生成一種黑色固體。?【化學方程式】3Fe＋2O2Fｅ3O4

【注意事項】?①用砂紙把細鐵絲磨成光亮的銀白色，是為了除去細鐵絲表面的雜質。?②將細鐵絲盤成螺旋狀,是為了增大細鐵絲與氧氣的接觸面積。?③把細鐵絲繞在火柴上，是為了引燃細鐵絲，使細鐵絲的溫度達成著火點。

④待火柴快燃盡時才緩慢插入盛有氧氣的集氣瓶中,是為了防止火柴燃燒時消耗氧氣，保證有充足的氧氣與細鐵絲反映。?⑤由上向下緩慢伸進盛有氧氣的集氣瓶中是為了防止細鐵絲燃燒時放熱使氧氣從集氣瓶口逸出，保證有充足的氧氣與細鐵絲反映。

⑥集氣瓶里要預先裝少量水或在瓶底鋪上一薄層細沙,是為了防止灼熱的生成物濺落使集氣瓶瓶底炸裂。化合反映和分解反映化合反映：由兩種或兩種以上物質生成另一種物質的反映。分解反映:由一種反映物生成兩種或兩種以上其他物質的反映叫做分解反映。化合反映的特點是“多變一”,分解反映的特點是“一變多”。氧化反映氧化反映：物質跟氧發生的反映屬于氧化反映。它不屬于基本反映類型。氧化還原反映與四大基本反映的關系：?氧化反映氧化反映復分解反映置換反映化合反映分解反映氧化反映涉及劇烈氧化和緩慢氧化。

劇烈氧化會發光、放熱，如燃燒、爆炸；緩慢氧化放熱較少，但不會發光，如動植物呼吸、食物的腐敗、酒和醋的釀造、農家肥料的腐熟等。第三節制取氧氣氣體制取裝置氣體發生裝置?加熱固體制備氣體的裝置(見上圖①)反映物和反映條件的特性:反映物都是固體，反映需要加熱。裝置氣密性的檢查方法:將導氣管的出口浸沒在水中，雙手緊握試管。假如水中出現氣泡，說明裝置氣密性良好。(原理：氣體的熱脹冷縮）加熱時的注意事項:絕對嚴禁向燃著的酒精燈內添加酒精。絕對嚴禁用燃著的酒精燈引燃另一只酒精燈。嚴禁用嘴吹滅酒精燈。加熱結束時,酒精燈的火焰應當用燈帽蓋滅。鐵夾應夾在試管的中上部，大約是距試管口１／3處。藥品要斜鋪在在試管底部,便于均勻受熱。試管口要略向下傾斜，防止冷凝水回流熱的試管底部使試管炸裂。試管內導管應稍露出膠塞即可。假如太長，不利于氣體排出。停止反映時，應先把導管從水槽中移出,再熄滅酒精燈，防止水槽中的水被倒吸入熱的試管中,使試管炸裂。選擇裝置時，要選擇帶有橡皮塞的彎管。固液混合在常溫下反映制備氣體的裝置(見上圖②）反映物和反映條件的特性:反映物中有固體和液體,反映不需要加熱。裝置氣密性的檢查方法：在導管出口處套上橡皮塞，用彈簧夾夾緊橡皮塞，從漏斗中加水。假如液面穩定后水面不下降,則表白裝置氣密性良好。要根據實際情況選擇(a)(ｂ)(ｃ)（d)四種裝置。裝置（ａ)的特點：裝置簡樸,合用于制取少量的氣體;容易導致氣體泄漏,增長藥品不太方便。裝置(b)的特點:便于隨時添加藥品。裝置(c)的特點:可以控制反映速率。裝置(d)的特點：可以控制反映的發生和停止。（希望停止反映時,用彈簧夾夾住橡皮管。這時由于試管內的氣壓大于外界大氣壓,試管內的液面會下降）假如使用長頸漏斗,注意長頸漏斗的下端管口應插入液面以下,形成液封，防止生成的氣體從長頸漏斗逸出。使用分液漏斗時無需考慮這個問題。選擇裝置時，要選擇帶有橡皮塞的直管。(a)裝置使用單孔橡皮塞，（b)(ｃ）（ｄ)裝置使用雙孔橡皮塞。固體藥品通過錐形瓶口加入,液體藥品通過度液漏斗加入。氣體收集裝置排水法收集氣體的裝置（見右圖）合用情況:收集的氣體不溶或難溶于水,且不與水反映。注意事項:集氣瓶中不能留有氣泡,否則收集到的氣體不純。應當等到氣泡連續均勻地放出后再收集氣體,否則收集到的氣體不純。在氣泡連續均勻放出之前,導氣管管口不應伸入到集氣瓶口。假如瓶口出現氣泡，說明氣體收集滿。假如需要較干燥的氣體,請不要使用排水法。氣體收集完畢后,要在水下把玻璃片蓋在集氣瓶口上，否則收集到的氣體不純。收集完畢后,假如收集的氣體的密度比空氣大,集氣瓶口應當朝上;假如收集的氣體的密度比空氣小,集氣瓶口應當朝下。向上排空氣法收集氣體的裝置(見右圖)合用情況：氣體密度大于空氣(相對分子質量大于29),且不與空氣中的成分反映。規定:導管伸入集氣瓶底,以利于排凈空氣。密度和空氣接近的氣體，不宜用排空氣法收集。暫存氣體時，只需將集氣瓶正放在桌面上,蓋上毛玻璃片就可以了。向下排空氣法收集氣體的裝置(見右圖)合用情況:氣體密度小于空氣（相對分子質量小于２9),且不與空氣中的成分反映。規定:導管伸入集氣瓶底，以利于排凈空氣。密度和空氣接近的氣體,不宜用排空氣法收集。暫存氣體時,需要蓋上毛玻璃片并將集氣瓶倒放在桌面上。導氣管屬于發生裝置。把導氣管畫在收集裝置中，是為了更好地說明問題。多功能瓶下面是多功能瓶的常見用途:一、洗氣瓶（圖①)多功能瓶作為洗氣瓶來使用時,氣體要從長導管進入，從短導管中出去。洗氣瓶一般用來檢查氣體(如二氧化碳)、干燥氣體（如混有水蒸氣的氣體)、吸取氣體（如二氧化硫）或除去氣體中的雜質(如ＨCｌ氣體）檢查氣體:檢查二氧化碳的試劑是澄清的石灰水。干燥氣體：試劑一般是濃硫酸。需要注意的是，濃硫酸不能干燥NH3等堿性氣體。吸取氣體或除去氣體中的雜質：①對于SO２、CO２等氣體,可以使用NａOＨ溶液吸取(最佳不用Ca(ＯH)2溶液,由于Cａ(ＯH）2微溶于水）②對于混在CO2中的HＣl氣體，不可以使用NaOＨ溶液吸取,但可以使用NａHCO3溶液來吸取。③Cl2可以用NaOH溶液吸取。二、向上排空氣取氣瓶（圖②）使用條件:收集的氣體的密度大于空氣密度(組成氣體的分子的相對分子質量大于２9）,并且氣體不與空氣中的成分反映。規則：長管進，短管出。常見實例:Ｏ2、CO2、Cl２、ＮO２運用多功能瓶收集有毒或者有污染氣體,可以方便地進行尾氣解決,以免氣體逸出污染空氣。如Ｃl2可以用②裝置收集,再用①裝置進行尾氣解決。三、向下排空氣取氣瓶使用條件:收集的氣體的密度小于空氣密度(組成氣體的分子的相對分子質量小于２9),并且氣體不與空氣中的成分反映。規則:短管進,長管出。常見實例：H2、NH3四、排水集氣瓶使用條件：①氣體不溶或難溶于水；②氣體不與水反映;(③對于部分氣體來說,密度與空氣密度接近，無法用排空氣法收集。)規則：短管進，長管出。常見實例:O２、H2、NO五、排水量氣瓶使用條件:同“四”規則：短管進,長管出。假如忽略導管內的水,量筒內水的體積就是進入集氣瓶中氣體的體積。加熱高錳酸鉀制取氧氣反映原理:2ＫMnO４K２MnO４＋ＭｎO2+O2↑發生裝置:由于反映物是固體,反映需要加熱,所以選擇加熱固體制備氣體的裝置。收集裝置:由于氧氣不易溶于水，且不與水發生化學反映，所以可以選擇排水法收集氣體的裝置。

由于氧氣的密度比空氣大，且不與空氣中的成分發生化學反映,所以可以選擇向上排空氣法收集氣體的裝置。環節：①查:檢查裝置的氣密性。②裝:將高錳酸鉀裝入干燥的試管，并在試管口放一團棉花，并用帶導管的橡皮塞塞緊試管。③定：將試管固定在鐵架臺上。④點:點燃酒精燈，試管均勻受熱后，就使酒精燈固定在試管底部加熱。⑤收:根據所選的收集裝置來擬定氣體的收集方法。⑥移：把導管移出水槽。⑦熄：熄滅酒精燈。驗滿：（用排水法收集)假如集氣瓶口有氣泡出現,說明氣體收集滿了。?（用向上排空氣法收集)將帶火星的木條放在集氣瓶口，假如帶火星的木條復燃,說明氧氣收集滿了。檢查:將帶火星的木條伸入到集氣瓶內，假如帶火星的木條復燃，說明是氧氣。注意