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第二单元第二单元 我们周围的空气我们周围的空气课题课题1 1 空气空气你能说出造成大气污染的原因以及大气污染给环境带来哪些危害吗？工厂排放的烟雾、汽车排放的尾气是造成大气污染的一些原因；大气污染使树木干枯、动物求救、人干咳生病；大气污染又引发“温室效应”、酸雨及臭氧空洞等环境问题。想一想想一想 1：空气无色无味，不易觉察，你能用一个简单：空气无色无味，不易觉察，你能用一个简单 的实验或列举实例来说明空气确实存在吗？的实验或列举实例来说明空气确实存在吗？答：答：1）空集气瓶在盛满水的水槽中向下压）空集气瓶在盛满水的水槽中向下压 集气瓶内的水无法上升到顶部。集气瓶内的水无法上升到顶部。2）空集气瓶在盛满水的水槽中侧立）空集气瓶在盛满水的水槽中侧立 有气泡冒出。有气泡冒出。3）扁的密实袋开袋后抖动，然后封好）扁的密实袋开袋后抖动，然后封好 双手挤压，有压力双手挤压，有压力 4）扇子朝脸扇、树叶在动）扇子朝脸扇、树叶在动 有风有风 5）给车胎打气）给车胎打气 涨起来涨起来空气中氧气含量的测定（1）实验原理：在一个密闭的容器里，用一种足量的易燃的物质（如红磷）与容器内的氧气反应，生成一种固体，燃烧停止，温度降至室温时，瓶内气体压强减小，如果打开与外界相连且一端伸入盛水烧杯中导管上的止水夹，烧杯中的水在大气压强作用下，流入密闭容器内，进入水的体积，填补消耗掉氧气的体积。（2）实验装置如下图.仪器：集气瓶、燃烧匙、导气管、烧杯、弹簧夹；药品：红磷、水。（3）实验步骤。先在集气瓶内加入少量水，并做上记号；连接装置；用弹簧夹紧乳胶管；检查装置的气密性；点燃红磷，伸入集气瓶内；燃烧结束冷却后，打开弹簧夹。（4）实验现象：产生浓厚的白烟，放出大量的热，打开止水夹后，进入水的体积约占集气瓶剩余容积的1/5.（5）实验时的注意事项：点燃红磷前主要检查装置的气密性；红磷要过量（或足量）；点燃蜡烛前要夹紧止水夹；当燃烧停止，温度接近室温时再打开止水夹；不能用碳、硫、蜡烛来代替红磷，因它们燃烧后都有气体生成。使瓶内气体的体积几乎没有变化，瓶内外气压差很小，水不能进入或进入的水很少，但如果在瓶内先放入能与生成气体反应的物质除去该气体，也能用碳、硫、蜡烛来代替红磷；不能用镁代替红磷，因镁能与氮气反应，使测的氧气的体积比实际偏大。（6）测定氧气含量的实验时选用的固体一般应具备的条件：易点燃；与氧气反应后生成物为固体；不与空气中其他气体反应，只与氧气反应；（7）测的氧气的体积分数21%的原因有:点燃的红磷插入集气瓶时就赶跑了瓶内的一部分空气；点燃红磷前未加紧止水夹，使瓶内的空气沿导管跑出；使用了能与氮气反应的物质，如镁等。一、空气的组成一、空气的组成空空气气氧气氧气二氧化碳二氧化碳水蒸气水蒸气稀有气体稀有气体氮气氮气及其他气体杂质及其他气体杂质78%21%0.03%0.03%0.94%(N2 )(O2 )(CO2 )(H2 O)（体积分数）（体积分数）（1）空气的成分一般是比较固定的，特别是，氮气、氧气及稀有气体的含量几乎不变，这主要是自然界各种变化相互补偿的结果；空气中可变的成分是二氧化碳和其他气体杂质；（2）空气中各成分含量是按体积计算的，而不是按质量计算，因为体积分数和质量分数是两个不同的概念，两者不能混淆；（3）稀有气体以前称惰性气体，主要原因是在一般情况下不与其他物质发生化学反应，但在一定条件下也能跟某些物质反应，因此稀有气体的惰性也是相对而言的。二、法国化学家二、法国化学家拉瓦锡拉瓦锡的贡献的贡献磷（磷（P）+氧气（氧气（O2）五氧化二磷（五氧化二磷（P2O5）点燃点燃讨论讨论P23？1 1）氧气含量低时，红磷不能继续燃烧）氧气含量低时，红磷不能继续燃烧2 2）装置的密闭性不好）装置的密闭性不好3 3）红磷的量不足）红磷的量不足4 4）瓶内温度没有降到室温）瓶内温度没有降到室温为什么要在集气瓶里放少量的水？为什么要在集气瓶里放少量的水？防止燃着的红磷溅在集气瓶上，将集气瓶防止燃着的红磷溅在集气瓶上，将集气瓶炸裂。让炸裂。让P2O5溶于水中。溶于水中。为什么点燃的红磷要立即伸入集气瓶中？为什么点燃的红磷要立即伸入集气瓶中？防止白烟污染空气。防止白烟污染空气。纯净物：由一种物质组成。（可以用纯净物：由一种物质组成。（可以用专门的化学符号表示专门的化学符号表示）如：如：N N2 2、O O2 2、COCO2 2、P P、P P2 2O O5 5、H H2 2O O混合物：由两种或多种物质组成。混合物：由两种或多种物质组成。如：空气、矿泉水、泥沙、汤水如：空气、矿泉水、泥沙、汤水（1）纯净物有固定的组成，也有固定的性质，可用专门的化学符号表示，入睡可表示为H2O,而混合物在这些方面恰好和纯净物相反；（2）化学上研究的物质都是指纯净物，纯净物是相对而言的，绝对纯净的物质是没有的。纯净物就是洁净物吗？在日常用语中，有些所谓的洁净物，其组成成分实际上含有多种物质，是混合物，但容易让人从字面上误认为是纯净物，有些所谓的混合物其实却是纯净物。氧气物理性质：无色、无味、不易溶于水化学性质：助燃性、氧化性主要用途：动植物呼吸、医疗急救、炼钢、宇宙航行、气焊氮气物理性质：无色、无味、不易溶于水化学性质：不活泼、一般不支持燃烧主要用途：化工原料、作保护气、食品充氮作防腐剂、超导试验等稀有气体物理性质：无色、无味、通电会发光化学性质：很不活泼主要用途：作保护气、制多种用途的电光源、激光技术、液氦冷冻剂空气的污染和防治污染源：化石燃料（煤、石油等的燃烧）；工厂汽车排放的废气。危害：损害人体健康；影响作物生长；破坏生态平衡（如温室效应、臭氧空洞、酸雨等）防治措施：加强大气质量监测；改善环境状况；使用清洁能源；积极植树造林、种草等；物理性质物理性质化学性质化学性质氮气的性质和用途？氮气的性质和用途？无色、无味的气体。难溶于水。无色、无味的气体。难溶于水。熔沸点低。密度：熔沸点低。密度：1.251g/L化学性质不活泼。化学性质不活泼。用途：做保护气、化工用途：做保护气、化工原料、液氮可用作冷冻原料、液氮可用作冷冻剂等。剂等。氧气的性质：氧气的性质：供给呼吸，支持燃烧。供给呼吸，支持燃烧。稀有气体的性质和用途？稀有气体的性质和用途？无色、无味、性质很不活泼。无色、无味、性质很不活泼。用途：保护气、激光技术、低温麻醉。用途：保护气、激光技术、低温麻醉。人为的污染源有哪些？你知道污染空气人为的污染源有哪些？你知道污染空气的物质有那些？的物质有那些？1）工业污染。）工业污染。2）生活污染。）生活污染。3）交通污染。）交通污染。4）农业污染。）农业污染。一氧化碳、二氧化硫一氧化碳、二氧化硫 硫化氢、二氧化氮硫化氢、二氧化氮三、保护空气三、保护空气高硫煤高硫煤二氧化硫二氧化硫亚硫酸亚硫酸硫酸硫酸酸雨酸雨197919811983198519871989臭臭氧氧空空洞洞温温室室效效应应酸酸 雨雨臭氧空洞臭氧空洞温室效应温室效应二氧化硫二氧化硫氟氟利昂利昂等等二氧化碳二氧化碳课题二氧气实验台上有一瓶气体，把一带火星的木条伸入瓶内，木条能够复燃，这是什么气体？这就是氧气，人们曾把它称为“养气”，是因为氧气能供给呼吸，氧气能支持燃烧。氧气的物理性质在通常状况下，氧气是一种无色、无味的气体，不易溶于水；在相同状况下，密度比空气略大。(1)通常状况是指温度为20和压强为101.325kpa的情况；标准状况指温度为0和压强为101.325kpa时的情况。(2)不易溶于水，并不是不溶于水，只是溶解较少而已，水中的生物就是依靠溶解在水中的氧气呼吸。(3)氧气的三态变化，在一定情况下，可液化成淡蓝色液体或固化成淡蓝色固体。(4)工业生产的氧气，一般加压贮存在蓝色的钢瓶中。氧气的化学性质氧气是一种化学性质比较活泼的气体，在一定条件下，可以和许多物质发生反应，同时放出热量，氧气具有氧化性，是一种常见的氧化剂。氧气与一些物质反应的现象、表达式见下表。物质现象反应条件生成物化学反应表达式反应前在空气中燃烧在氧气中燃烧反应后木炭黑色固体燃烧发红燃烧更旺，发出白光生成使澄清石灰水变浑浊的气体点燃二氧化碳碳(c)+氧气(o2)二氧化碳(co2)硫黄色固体微弱的淡蓝色火焰明亮的蓝紫色火焰生成有刺激性气味的气体点燃二氧化硫硫(s)+氧气(o2)二氧化硫(so2)磷暗红色粉末状固体微弱的黄色火焰明亮的黄色火焰生成白烟点燃五氧化二磷磷(p)+氧气(o2)五氧化二磷(p2o5)铁丝银白色固体发红剧烈燃烧，火星四射黑色固体，落入瓶底点燃四氧化三铁铁(Fe)+氧气(o2)四氧化三铁(Fe3O4)化合反应、氧化反应、缓慢氧化化合反应是由两种或两种以上的物质生成另一种物质的反应；氧化反应是物质跟氧的反应，此中的“氧”既包括了我们所学的氧气，又包括了我们以后所学的氧化物；缓慢氧化是氧化反应的一个分支，所发生的现象不易被观察到，它们不发光，但是会发热，比如动植物的呼吸等属于缓慢氧化。（1）化合反应与氧化反应的区别：化合反应是化学反应的基本类型之一，可用数学表达式表示为：A+BAB;而物质与氧气发生的反应一定是氧化反应，其生成物可为一种或多种。化合反应是从物质类别和种类变化的角度来分析化学反应，而氧化反应是从是否有氧参加来划分的。（2）氧化反应可分为剧烈氧化和缓慢氧化两种形式。氧化反应相同不同举例剧烈氧化有氧气参加，放出热量发光、剧烈红磷燃烧缓慢氧化不发光、缓慢、不易察觉呼吸、锈蚀课题课题3 制取氧气制取氧气氧气可供呼吸，氧气支持燃烧。潜水、医疗急救需要氧气；炼钢、气焊、化工、宇宙航行需要氧气。工业上怎样制取氧气呢？为了研究氧气的性质，实验室需要纯净的氧气，实验室又是由什么方法制取的呢？工业上用的大量氧气是用分离液态空气的方法得到；而实验室中用的氧气是用加热高锰酸钾或氯酸钾、分离过氧化氢的方法得到的。用过氧化氢溶液制取氧气（1）药品：过氧化氢、二氧化锰。（2）反应原理：过氧化氢过氧化氢 二氧化锰二氧化锰 水水 氧气氧气注意：过氧化氢溶液在常温时不分解生成氧气，加入二氧化锰后在常温下有氧气放出，且反应后二氧化锰的质量不变，也没有变成其他物质，因此不能把二氧化锰当作与过氧化氢发生反应的反应物，只能作为使过氧化氢发生反应的一种条件，所以要写在箭头线上。（3）实验装置（发生装置、收集装置）：发生装置的选择：由于过氧化氢是液体，二氧化锰是固体，且反应不需要加热，故采用锥形瓶作为反应容器，配双孔胶塞，一孔插入分液漏斗，另一孔插入导管，如用长颈漏斗，所加过氧化氢的量必须使长颈漏斗下端形成液封。收集装置的选择：由于氧气不易溶于水且不和水反应，故要制取较纯净的气体，需采用排水法，又由于氧气的密度比空气的平均密度大，故要制取较干燥的气体时，需采用向上排空气法。催化剂和催化作用 在化学反应里，能改变其他物质的反应速率，而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有改变的物质叫催化剂，催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。（1）“改变”二字的意义，它包括增大或减小化学反应速率两个方面，如二氧化锰可增大过氧化氢的分解反应速率，而在塑料、橡胶中加入“防老化剂”是为了减小化学反应速率。（2）催化剂在化学反应前后本身的质量和化学性质都不改变，但并不是说催化剂不参加反应，实际上许多催化剂都参加了反应，只是经过一系列变化后，又变成了原来的物质。（3）催化剂只能改变化学反应速率，不能增加或减少生成物的质量。（4）某个反应的催化剂，并不一定对其他反应也能起催化作用，一个反应的催化剂也不一定只是一种。加热高锰酸钾或氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气（1）药品：高锰酸钾或氯酸钾和二氧化锰（2）反应原理：高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气 氯酸钾氯化钾+氧气注意：用高锰酸钾制取氧气时，试管口应塞一小团棉花，目的是防止加热时高锰酸钾粉末进入导管。（3）实验装置：发生装置的选择：高锰酸钾或氯酸钾和二氧化锰都是固体，且反应都需要加热，故采用大试管、铁架台（带铁夹）、酒精灯、导管等仪器组装反应装置。收集装置的选择：选用水槽、集气瓶等仪器。加热（暗紫色固体）（黑色固体）（黑色固体）（无色气体）（白色固体）二氧化锰加热（白色固体）（无色气体）（4）实验步骤：用排水法收集氧气时，其实验步骤可概括为：“查、装、定、点、收、离、熄”。查：将装置按要求连接后，检查装置的气密性。装：把药品装入试管内，使药品平铺在试管底部（如果是高锰酸钾，需在试管口放一团棉花）用带导管的塞子塞紧试管口。定：把试管口略向下倾斜，固定在铁架台上。点：点燃酒精灯给药品加热。收：当导管口气泡连续均匀的溢出时开始收集，这时放出的气体为纯净的氧气，当集气瓶口有气泡放出则氧气收集已满。气体收集满后，把导管从水槽中移出，离开水面。熄：熄灭酒精灯，停止加热。（5）收集方法：排水法和向上排空气法，采用排水法收集气体时，导管应在集气瓶口；采用向上排空气法收集气体时，导管应伸到集气瓶的底部，目的是排尽瓶内的空气。（6）氧气的检验：验满及放置：检验：用带火星的木条伸入集气瓶内，如果木条复燃证明是氧气。验满：用带火星的木条平放在集气瓶口，如果木条复燃，说明氧气收集已满。放置：由于氧气的密度比空气大，所以盖上玻璃片后，应瓶口向上正立放在桌面上。（7）停止制取氧气时，要先从水槽中移出导管，再熄灭酒精灯。如果先熄灭酒精灯，试管的温度降低，气压减小，水会沿导管倒流入热得试管中，使试管受热不均而炸裂。分解反应由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应，叫分解反应，可用数学表达式表示为ABA+B,可以简称为“一变多”。分解反应和化合反应的比较:化学反应分解反应定义由两种或两种以上的物质生成另一种物质的反应由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应形式A+BAB(多变一)ABA+B(一变多)参加反应的物质种类两种或两种以上一种生成物的种类一种两种或两种以上三、氧气的工业制法原理：利用液氧和液氮的沸点不同进行分离。低温加压空气 液态空气 氮气先蒸发液态氧气蒸发（气态）（液态）（-196，沸点低）（-183,沸点高）加压储存于天蓝色钢瓶中。一、制取氧气一、制取氧气1、实验室制法实验室制法（1）原理）原理（2）装置）装置高锰酸钾 锰酸钾+二氧化锰+氧气加热（2）装置）装置（3）操作步骤：连接仪器并检查装置的气密性装药塞好带导管的单孔塞试管口略向下倾斜固定在铁架台上将集气瓶充满水倒立在水槽中点燃酒精灯加热等气泡均匀放出后再收集收集完毕后，先将导管移出水面，再撤走酒精灯（4）收集方法排水法气体不溶于水向上排空气法气体的密度比空气大向下排空气法气体的密度比空气小2、氧气的性质（1）与碳反应实验原理：实验现象：木炭在氧气中剧烈燃烧，发出白光，放出热量，生成使澄清石灰水变浑浊的气体。木炭+氧气 二氧化碳点燃2、氧气的性质（2）与铁反应实验原理：实验现象：铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色固体。铁+氧气 四氧化三铁点燃二、氧气的实验室制法1、利用过氧化氢制取氧气（1）实验原理：（2）催化剂：“一改变二不变一改变二不变”注意（5点）过氧化氢 水+氧气加热过氧化氢 水+氧气二氧化锰2、利用高锰酸钾制取氧气 实验原理：3、利用氯酸钾制取氧气 实验原理：4、分解反应高锰酸钾 锰酸钾+二氧化锰+氧气加热氯酸钾 氯化钾+氧气加热二氧化锰