第二單元空氣和氧氣

01思維導(dǎo)圖

02考點(diǎn)速記

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課題1我們周圍的空氣

（一）空氣的組成

1.法國化學(xué)家拉瓦錫通過實驗得出“空氣由氧氣和氮?dú)饨M成，其中氧氣約占空氣總體積的1/5”的結(jié)論。

2.實驗室測定空氣中氧氣含量

（1）原理：紅磷在密閉容器中燃燒消耗氧氣，瓶內(nèi)氣體減少，密閉容器中壓強(qiáng)減小，打開彈簧夾后，大氣壓將燒杯

中的水壓入集氣瓶中。（壓入的水的體積=被消耗的氧氣的體積）

（2）現(xiàn)象：①紅磷燃燒，產(chǎn)生大量白煙，并放出熱量；②裝置冷卻到室溫后打開彈簧夾，燒杯內(nèi)的水被吸入集氣瓶，

約占集氣瓶內(nèi)氣體體積的1/5。

（3）結(jié)論：氧氣約占空氣總體積的1/5。

點(diǎn)燃點(diǎn)燃

（4）反應(yīng)表達(dá)式：磷+氧氣五氧化二磷P+O2P2O5

（5）注意事項：

①紅磷必須足量。（若紅磷的量過少則氧氣沒有耗盡，導(dǎo)致測量結(jié)果偏小）

②待集氣瓶（裝置）冷卻到室溫后才能打開彈簧夾。

（瓶內(nèi)剩余氣體仍然膨脹，剩余氣體體積偏大，使得進(jìn)入集氣瓶內(nèi)的水偏少，導(dǎo)致測量結(jié)果偏小）

③裝置氣密性良好。（外面空氣漏進(jìn)來，導(dǎo)致測量結(jié)果偏小）

④要先夾緊橡皮管，然后再點(diǎn)燃紅磷，迅速伸入集氣瓶立即塞緊瓶塞。

（伸入過慢，瓶內(nèi)氣體受熱膨脹逸出或未夾緊彈簧夾，導(dǎo)致燃燒時氣體受熱膨脹逸出，測量結(jié)果偏大）

（6）誤差分析：

實測<真實，可能原因：紅磷量不足；裝置氣密性差；未冷卻至室溫就打開彈簧夾。

實測>真實，可能原因：彈簧夾未夾或未夾緊；點(diǎn)燃紅磷伸入過慢。

（7）試劑選擇：

①可否換用木炭、蠟燭等物質(zhì)？不能，因為木炭或蠟燭燃燒會產(chǎn)生氣體，造成瓶內(nèi)氣壓幾乎不變）。

②可否換用鐵絲？不能，鐵絲在空氣中不燃燒。

③可否換用鎂？不能，鎂能與氧氣、氮?dú)狻⒍趸级及l(fā)生反應(yīng)。

試劑選擇：物質(zhì)能在空氣中燃燒且只與氧氣反應(yīng)，燃燒后的生成物為固體或液體（體積忽略不計）。

（8）集氣瓶中水的作用：

①吸收有毒的五氧化二磷（固體）②吸熱加快降溫。

（9）瓶中剩余的主要?dú)怏w是：氮?dú)猓ɑ瘜W(xué)性質(zhì)：不可燃不助燃；物理性質(zhì)：難溶于水）

拓展1：實驗裝置的改進(jìn)

（1）改進(jìn)原因：

①實驗時在容器外點(diǎn)燃紅磷，燃燒產(chǎn)物會污染環(huán)境，將燃著的紅磷伸入集氣瓶時，空氣受熱膨脹逸出，會使得測

量結(jié)果偏大，因此需在密閉容器中進(jìn)行。

②集氣瓶的刻度讀數(shù)較粗略，且會有部分水殘留在導(dǎo)管中，使測量結(jié)果不準(zhǔn)確。

（2）改進(jìn)思路：

①點(diǎn)燃方式的改進(jìn)：實驗過程中不打開裝置，使裝置始終保持密閉，如圖①、②所示。

②測量方式的改進(jìn)：利用量筒或注射器等測量儀器，減小實驗誤差，使測定結(jié)果更加精確，如圖③所示。

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圖①圖②圖③

拓展2：實驗原理的創(chuàng)新

優(yōu)點(diǎn)：為減小實驗誤差，可利用鐵銹蝕（如圖④）、加熱銅絲（如圖⑤）測定空氣中氧氣的含量，結(jié)果更準(zhǔn)確。

圖④圖⑤

（二）空氣的成分

體積分?jǐn)?shù)：氮?dú)釴278%，氧氣O221%，稀有氣體0.94%，二氧化碳CO20.03%，其他氣體0.03%。

（三）混合物和純凈物

（1）純凈物：只由一種物質(zhì)組成的。（可用化學(xué)符號表示）

（2）混合物：由兩種或多種物質(zhì)混合而成的。這些物質(zhì)相互間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，各物質(zhì)都保持各自的性質(zhì)。

（四）空氣是一種寶貴的資源

（1）氧氣的性質(zhì)和用途

性質(zhì)用途

能供給呼吸動植物呼吸、潛水、登山、醫(yī)療急救等

支持燃燒煉鋼、氣焊、航空航天、化工生產(chǎn)等

（2）氮?dú)獾男再|(zhì)和用途

性質(zhì)用途

在一定條件下可以發(fā)生反應(yīng)制造硝酸和氮肥

化學(xué)性質(zhì)不活潑常用作保護(hù)氣（焊接金屬的保護(hù)氣、食品包裝中充氮?dú)庖苑栏?/p>

醫(yī)療上可在液氮冷凍麻醉條件下做手術(shù)，超導(dǎo)材料在液氮的低溫環(huán)

液氮的溫度很低

境下能顯示超導(dǎo)性能

（3）稀有氣體的性質(zhì)和用途

稀有氣體包括氦、氖、氬、氪、氙和氡。它們都是沒有顏色，沒有氣味的氣體。

性質(zhì)用途

化學(xué)性質(zhì)很不活潑可用作保護(hù)氣。其中氦氣還因為密度遠(yuǎn)小于空氣而用于填充探空氣球

通電時能發(fā)出不同顏色的光可制成多種用途的電光源，如航標(biāo)燈、照明燈、霓虹燈等

液態(tài)氦的溫度很低制造低溫環(huán)境

（五）保護(hù)大氣環(huán)境

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1.造成空氣污染的物質(zhì)：排放到空氣中的有害氣體和煙塵。

2.污染危害：損害人體健康、影響作物生長、破壞生態(tài)平衡。

3.環(huán)境問題：溫室效應(yīng)（二氧化碳含量過多引起，甲烷等也能造成）

臭氧空洞（飛機(jī)的尾氣、制冷劑氟里昂的排放）、

酸雨（由二氧化硫、二氧化氮引起）二氧化碳能造成溫室效應(yīng)加劇，但不是空氣污染物

4.保護(hù)大氣環(huán)境的措施：①使用清潔能源；②加強(qiáng)空氣質(zhì)量監(jiān)測；③積極植樹、種草等。

5.空氣質(zhì)量日報的主要內(nèi)容包括空氣質(zhì)量指數(shù)、首要污染物、空氣質(zhì)量狀況等。

6.目前計入空氣質(zhì)量評價的主要污染物為：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入顆粒物（PM10）、細(xì)顆粒物

（PM2.5）和臭氧等。空氣質(zhì)量日報中，空氣質(zhì)量指數(shù)的數(shù)值越大，空氣質(zhì)量越差。

課題2氧氣

（一）物理性質(zhì)

1.色、態(tài)、味：在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，氧氣是一種無色、無味的氣體。在壓強(qiáng)為101kPa時，氧氣在-183℃時變?yōu)榈{(lán)色液體，

在-219℃時變成淡藍(lán)色的固體

2.密度：密度比空氣略大（可用向上排空法收集）

3.溶解性：不易溶于水（可用排水法收集）

（二）化學(xué)性質(zhì)

1.檢驗氧氣：將帶火星的木條伸到集氣瓶中，若復(fù)燃說明是氧氣

2.物質(zhì)在氧氣中燃燒

（1）木炭

現(xiàn)象：空氣中紅熱；氧氣中劇烈燃燒，發(fā)出白光，放出熱量，生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體

點(diǎn)燃點(diǎn)燃

反應(yīng)表達(dá)式：碳+氧氣二氧化碳C+O2CO2

（2）硫粉

現(xiàn)象：空氣中發(fā)出微弱的淡藍(lán)色火焰；

氧氣中發(fā)出明亮的藍(lán)紫色火焰，放出熱量，生成一種有刺激性氣味的氣體

點(diǎn)燃點(diǎn)燃

反應(yīng)表達(dá)式：硫+氧氣二氧化硫S+O2SO2

注意事項：瓶底裝少量水（目的：吸收二氧化硫，防止污染空氣）

（3）鐵絲

現(xiàn)象：空氣中紅熱；氧氣中劇烈燃燒，火星四射，放出熱量，生成黑色固體

點(diǎn)燃點(diǎn)燃

反應(yīng)表達(dá)式：鐵+氧氣四氧化三鐵Fe+O2Fe3O4

注意事項：

①集氣瓶底放一些水或沙子的目的：防止高溫熔融物濺落瓶底，使集氣瓶炸裂；

②鐵絲繞成螺旋狀的目的：增大受熱面積；

③鐵絲下端火柴的目的：引燃鐵絲；

④火柴快燃盡才伸入瓶內(nèi)的目的：防止火柴燃燒消耗過多氧氣。

課題3制取氧氣

（一）氧氣的實驗室制取

1.高錳酸鉀分解制取氧氣

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（1）試劑：高錳酸鉀（暗紫色固體）

▲▲

（2）反應(yīng)表達(dá)式：高錳酸鉀錳酸鉀+二氧化錳+氧氣KMnO4K2MnO4+MnO2+O2

（3）裝置：固體加熱型

（4）高錳酸鉀制氧氣的操作步驟：

①查：連接好裝置并檢查裝置氣密性。

②裝：裝入試劑（藥匙或紙槽）試管口塞一團(tuán)棉花，防止加熱時粉末進(jìn)入導(dǎo)管。

③定：固定試管時，試管口應(yīng)略向下傾斜（防止冷凝水回流使試管底部炸裂）

鐵夾夾在試管的中上部，導(dǎo)管伸入試管稍露出橡皮塞，利于產(chǎn)生的氣體排出。

④點(diǎn)：點(diǎn)燃酒精燈加熱，先使試管均勻受熱（預(yù)熱），后在固體試劑部位用酒精燈外焰加熱。

⑤收：收集氣體。

排水法收集：當(dāng)氣泡連續(xù)均勻冒出時開始收集；當(dāng)集氣瓶口有大量氣泡往外冒時，氧氣收集滿，在水下用玻璃片

蓋住瓶口移出水槽，正放在桌面上，防止氣體逸出。

向上排空氣法收集：集氣瓶正放在桌面上，導(dǎo)管伸入集氣瓶底部（為了排盡瓶內(nèi)空氣），將帶火星的木條放在集

氣瓶口，若復(fù)燃，則氧氣已收集滿。

⑥離：將導(dǎo)管撤離水槽

⑦熄：熄滅酒精燈停止加熱

先將導(dǎo)氣管移出水面，后熄滅酒精燈，防止水槽中的水倒吸，炸裂試管。

2.過氧化氫（俗稱“雙氧水”）分解制取氧氣

（1）試劑：過氧化氫溶液（主要成分H2O2）和二氧化錳（黑色粉末MnO2）

二氧化錳????

（2）反應(yīng)表達(dá)式：過氧化氫水+氧氣H2O2H2O+O2

注：MnO2在該反應(yīng)中是催化劑，起催化作用

（3）裝置：固液常溫型

（二）催化劑

1.概念：在化學(xué)反應(yīng)中能改變其他物質(zhì)的反應(yīng)速率，但本身的化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量在反應(yīng)前后不變的物質(zhì)。

2.特點(diǎn)：一變（改變反應(yīng)速率，加快或減慢）；兩不變（質(zhì)量、化學(xué)性質(zhì)不變）

3.注意點(diǎn)：

①催化劑不能改變生成物的質(zhì)量；

②催化劑不能控制反應(yīng)的發(fā)生與停止；

③同一化學(xué)反應(yīng)不一定只有一種催化劑；同一物質(zhì)可以在不同的化學(xué)反應(yīng)中起催化作用。

拓展：影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

反應(yīng)物濃度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)物接觸面積、是否有催化劑、催化劑種類、催化劑質(zhì)量等等。

（三）實驗室制取氣體裝置

發(fā)生裝置（考慮反應(yīng)物狀態(tài)和反應(yīng)條件）收集裝置（氣體的密度和溶解度）

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固體加熱型固液常溫型排水集氣法向上排空氣法向下排空氣法

反應(yīng)物是固體反應(yīng)物是固體和適合溶解性小適合密度大于適合密度小于

反應(yīng)需要加熱液體，反應(yīng)不加熱不與水反應(yīng)的氣體空氣的氣體空氣的氣體

適合適合

高錳酸鉀制氧氣過氧化氫制氧氣

氣體從短管進(jìn)集氣瓶，氣體從長管進(jìn)集氣氣體從短管進(jìn)集氣瓶，

水從長管排出瓶，空氣從短管排出空氣從長管排出

（四）工業(yè)制取氧氣

1.方法：一般采用分離液態(tài)空氣法。

2.原理：利用液態(tài)氮和液態(tài)氧的沸點(diǎn)不同，屬于物理變化。

3.儲存：為了便于儲存、運(yùn)輸和使用，通常把氧氣加壓后儲存在藍(lán)色的鋼瓶中。

（五）化學(xué)反應(yīng)的分類

1.基本反應(yīng)類型

①化合反應(yīng)：由兩種或兩種以上的物質(zhì)生成另一種物質(zhì)的反應(yīng)。（“多變一”）

②分解反應(yīng)：由一種反應(yīng)物生成兩種或兩種以上其他物質(zhì)的反應(yīng)。（“一變多”）

2.非基本反應(yīng)類型：氧化反應(yīng)：

（1）定義：物質(zhì)與氧氣發(fā)生的反應(yīng)。氧氣在氧化反應(yīng)中提供氧，具有氧化性。

（2）分類：

①劇烈氧化：發(fā)光、放熱的劇烈氧化反應(yīng)。如燃燒、爆炸等。

②緩慢氧化：進(jìn)行得很慢，甚至不易被察覺的氧化反應(yīng)。如動植物的呼吸、食物的腐爛、醋的釀造、農(nóng)家肥料的腐

熟、鐵的生銹等。

（3）共同點(diǎn)：反應(yīng)都會放熱。

03素養(yǎng)提升

易錯點(diǎn)辨析

（1）誤以為空氣中的各成分含量是質(zhì)量分?jǐn)?shù)

空氣中各成分的含量是指體積分?jǐn)?shù)，如氧氣約占空氣的21%，是指100體積空氣中氧氣約占21體積，而不能理解

為100份質(zhì)量的空氣中氧氣占21份質(zhì)量。

（2）“煙”“霧”“氣”的區(qū)別

“煙”是固體小顆粒在空氣中擴(kuò)散產(chǎn)生的現(xiàn)象，如紅磷燃燒產(chǎn)生白煙。“霧”是液體小液滴在空氣中擴(kuò)散產(chǎn)生的現(xiàn)

象，“氣”是物質(zhì)在通常狀況下以氣體狀態(tài)存在，一般在描述時有顏色、氣味。

（3）“光”“火焰”的區(qū)別

“光”一般指沸點(diǎn)高的固體燃燒產(chǎn)生的現(xiàn)象，如鐵絲燃燒、木炭燃燒等只產(chǎn)生光而不產(chǎn)生火焰。“火焰”是氣體燃燒

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