2022年九年级化学空气导学案 .pdf
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1、九年级化学导学案(五)空气【教学目标 】 :(1) 从生活经验出发,对空气的成分进行合理的推测及科学探究。(2) 在探究过程中初步学会观察实验现象并加以描述,对相关实验现象能给出合理的解释。(3) 初步认识纯净物、混合物的概念,能区分些常见的纯净物和混合物。【师生共同探究,总结】:空气是由什么组成的?正常的空气成分按体积分数计算是:氮(N2)约占 78%,氧 (O2)约占 21%,稀有气体约占 094%( 氦 He、氖 Ne、氩 Ar 、氪 Kr 、氙 Xe、氡 Rn、以及不久前发现的Uuo7 种元素 ),二氧化碳 (C02)约占 003%,还有其他气体和杂质约占0.03%,如。臭氧 (O3)
2、、氧化氮 (NO) 、二氧化氮 (NO2) 。氮:生命体的基本成分。氧:维持生命活动所必需的物质。 二氧化碳:绿色植物光合作用的原料,对地面起保温作用。臭氧:吸收紫外线,保护地球上的生物。汞+氧气 -(加热 )-氧化汞氧化汞 -(加热)-汞+氧气磷在氧气中燃烧燃烧匙中物质必须满足的条件:易燃、足量、只与氧气反应、生成固体。磷在氧气中燃烧发出白光,有大量白色烟雾,固体五氧化二磷就是所谓的白烟化学里面描述的烟即分散在空气中的固体小颗粒,雾是分散在空气中的液体小颗粒五氧化二磷白色无定形粉末或六方晶体。极易吸湿,不纯品为黄色粉末,易吸潮。300升华。不燃烧。溶于水产生大量热并生成磷酸,对乙醇的反应与水
3、相似。相对密度2.30。熔点 340。五氧化二磷为酸性氧化物有腐蚀性,不可用手直接触摸或食用,也不可直接闻气味。氮气物理性质: 通常状况下无色、无味气体,难溶于水。化学性质: 一般不能燃烧也不能支持燃烧。氮气的化学性质不活泼利用家中的常用物品设计一个证明空气存在的小实验一用一盆水和一个玻璃杯就行了,把玻璃杯倒扣在水里,水里加点红或蓝钢笔水更好。二利用电风扇即可,你可以感受到有风。三拿一个装满水的烧杯,然后将它倒过来,这样水就会流出来,空气就会进去,这样就收集了一瓶气体(到底有没有还要证明),将一只点燃的蜡烛放在一片木条精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - -
4、欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页,共 11 页 - - - - - - - - - - 上,放在水上,让他燃烧,然后将烧杯放在点燃的蜡烛上,烧杯口要浸没在水下,此时,水就会上升,一直上升到1/5 处,这样就证明了空气的存在。磷在氧气中燃烧得出产生误差可能有以下原因:装置气密性不好;红磷不足 ,没有把氧气耗尽 ;没有等到集气瓶冷却就打开止水夹 ;导气管的体积被忽略不计了,红磷燃烧 时与广口瓶内空气中的氧气发生了反应,生成了叫做五氧化二磷的固体。上述实验中的大量白烟就是生成的五氧化二磷的固体,该固体沉降后溶解于水中。因此白烟最终消失。由于过量的红磷燃烧时耗尽了广
5、口瓶内空气中的氧气,使瓶内气体减少 ,压强降低 ,打开止水夹后 ,烧杯中的水就会进入瓶中。而且广口瓶内氧气被消耗多少,进入瓶中的水就有多少。因此,从烧杯中进入广口瓶的水的体积就相当于原瓶内空气中氧气的体积。混合物混合物是由两种或多种物质混合而成的物质。混合物没有化学式。无固定组成和性质,组成混合物的各种成分之间没有发生化学反应,他们保持着原来的性质。混合物可以用物理方法将所含物质加以分离。没有经化学合成而组成。如:含有氧气O2、氮气N2、稀有气体、二氧化碳CO2及其其它气体及杂质等多种气体的空气;含有各种有机物的石油( 原油 ) 、天然水、溶液、泥水、牛奶、合金、化石燃料(煤、天然气,石油)、
6、海水、盐水 混合物的分离有不同的方法,常用的包括过滤、蒸馏、分馏、萃取、重结晶等。纯净物宏观:由一种物质组成的物质,微观:由同种分子构成,组成固定,有固定的物理性质和化学性质的物质,有专门的化学符号,例:氧气、氮气、氯酸钾等都是纯净物。氮气氮气,常况下是一种无色无味无嗅的气体,且通常无毒。 氮气占大气总量的78.12%(体积分数), 是空气的主要成份。 常温下为气体, 在标准大气压下, 冷却至 - 195.8时,变成没有颜色的液体,冷却至- 209.86时,液态氮变成雪状的固体。氮气的化学性质很稳定,常温下很难跟其他物质发生反应,但在高温、高能量条件下可与某些物质发生化学变化,用来制取对人类有
7、用的新物质。由于氮的化学惰性,常精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页,共 11 页 - - - - - - - - - - 用作保护气体。以防止某些物体暴露于空气时被氧所氧化,用氮气填充粮仓,可使粮食不霉烂、不发芽,长期保存。液氨还可用作深度冷冻剂。作为冷冻剂在医院做除斑, 包 , 豆等的手术时常常也使用, 即将斑 , 包 , 豆等冻掉 , 但是容易出现疤痕, 并不建议使用。氮是一种营养元素还可以用来制作化肥。例如:碳酸氢铵NH4HCO3 ,氯化铵NH4Cl,硝酸铵NH4NO3等等。氮气
8、在汽车上的作用1.提高轮胎行驶的稳定性和舒适性。氮气几乎为惰性的双原子气体,化学性质极不活泼,气体分子比氧分子大,不易热胀冷缩,变形幅度小,其渗透轮胎胎壁的速度比空气慢约3040% , 能保持稳定胎压,提高轮胎行驶的稳定性,保证驾驶的舒适性;氮气的音频传导性低,相当于普通空气的1/5,使用氮气能有效减少轮胎的噪音,提高行驶的宁静度。2.防止爆胎和缺气碾行。爆胎是公路交通事故中的头号杀手。据统计,在高速公路上有 46% 的交通事故是由于轮胎发生故障引起的,其中爆胎一项就占轮胎事故总量的70% 。汽车行驶时,轮胎温度会因与地面磨擦而升高,尤其在高速行驶及紧急刹车时,胎内气体温度会急速上升,胎压骤增
9、,所以会有爆胎的可能。而高温导致轮胎橡胶老化,疲劳强度下降,胎面磨损剧烈,又是可能爆胎的重要因素。而与一般高压空气相比,高纯度氮气因为无氧且几乎不含水份不含油,其热膨胀系数低,热传导性低,升温慢,降低了轮胎聚热的速度,不可燃也不助燃等特性,所以可大大地减少爆胎的几率。3.延长轮胎使用寿命使用氮气后,胎压稳定体积变化小,大大降低了轮胎不规则磨擦的可能性,如冠磨、 胎肩磨、 偏磨,提高了轮胎的使用寿命;橡胶的老化是受空气中的氧分子氧化所致,老化后其强度及弹性下降,且会有龟裂现象,这时造成轮胎使用寿命缩短的原因之一。氮气分离装置能极大限度地排除空气中的氧气、硫、油、水和其它杂质,有效降低了轮胎内衬层
10、的氧化程度和橡胶被腐蚀的现象,不会腐蚀金属轮辋,延长了轮胎的使用寿命,也极大程度减少轮辋生锈的状况。4.减少油耗,保护环境。轮胎胎压的不足与受热后滚动阻力的增加,会造成汽车行驶时的油耗增加;而氮气除了可以维持稳定的胎压,延缓胎压降低之外,其干燥且不含油不含水,热传导性低,升温慢的特性,减低了轮胎行走时温度的升高,以及轮胎变形小抓地力提高等,降低了滚动阻力,从而达到减少油耗的目的。稀有气体稀有气体元素指氦、氖、氩、氪、氙、氡以及不久前发现的Uuo7 种元素,又因为它们在元素周期表上位于最右侧的零族,因此亦称零族元素。稀有气体单质都是由单个原子构成的分子组成的,所以其固态时都是分子晶体。十九世纪被
11、化学家发现以来,由于深入理解其性质而多次改名。原本它们被称为稀有气体(rare gases ) ,因为化学家认为它们是很罕见的。不过,这种说法只适用其中部分元素,并非所有都很少见。例如氩气(Ar, argon )在地球大气层的含精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页,共 11 页 - - - - - - - - - - 量占 0.9% ,胜过二氧化碳;而氦气(He, helium )在地球大气层的含量确实很少,但在宇宙却是相当充沛,它占有25% ,仅次于氢。所以化学家又改称为惰性气体(又称
12、钝气,inert gases) ,表示它们的反应性很低,不曾在自然中出现化合物过。对于那些早期需借由化合物来寻找元素的科学家,这些元素是比较难以寻找的。不过,最近的研究指出他们是可以和其他元素结合成化合物(此即稀有气体化合物) ,只是需要借助人工合成的方式。故最后改称为贵重气体,空气中约含0.94%(体积百分)的稀有气体,其中绝大部分是氩气。稀有气体都是无色、无臭、无味的,微溶于水,溶解度随分子量的增加而增大。稀有气体的分子都是由单原子组成的,它们的熔点和沸点都很低,随着原子量的增加,熔点和沸点增大。它们在低温时都可以液化。稀有气体原子的最外层电子结构为ns2np6 (氦为 1s2 ),是最稳
13、定的结构,因此,在通常条件下不与其它元素作用,长期以来被认为是化学性质极不活泼,不能形成化合物的惰性元素。稀有气体的应用随着工业生产和科学技术的发展,稀有气体越来越广泛地应用在工业、医学、尖端科学技术以至日常生活里。利用稀有气体极不活动的化学性质,有的生产部门常用它们来作保护气。例如,在焊接精密零件或镁、铝等活泼金属,以及制造半导体晶体管的过程中,常用氩作保护气。原子能反应堆的核燃料钚,在空气里也会迅速氧化, 也需要在氩气保护下进行机械加工。电灯泡里充氩气可以减少钨丝的气化和防止钨丝氧化,以延长灯泡的使用寿命。稀有气体通电时会发光。世界上第一盏霓虹灯是填充氖气制成的(霓虹灯的英文原意是“氖灯”
14、)。氖灯射出的红光,在空气里透射力很强,可以穿过浓雾。因此,氖灯常用在机场、港口、水陆交通线的灯标上。灯管里充入氩气或氦气,通电时分别发出浅蓝色或淡红色光。有的灯管里充入了氖、氩、氦、水银蒸气等四种气体(也有三种或两种的)的混合物。由于各种气体的相对含量不伺,便制得五光十色的各种霓虹灯。人们常用的荧光灯,是在灯管里充入少量水银和氩气,并在内壁涂荧光物质(如卤磷酸钙)而制成的。通电时,管内因水银蒸气放电而产生紫外线,激发荧光物质,使它发出近似日光的可见光,所以又叫做日光灯。利用稀有气体可以制成多种混合气体激光器。氦- 氖激光器就是其中之一。氦氖混合气体被密封在一个特制的石英管中,在外界高频振荡器
15、的激励下,混合气体的原子间发生非弹性碰撞,被激发的原子之间发生能量传递,进而产生电子跃迁,并发出与跃迁相对应的受激辐射波,近红外光。氦-氖激光器可应用于测量和通讯。氦气是除了氢气以外最轻的气体,可以代替氢气装在飞艇里,不会着火和发生爆炸。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页,共 11 页 - - - - - - - - - - 液态氦的沸点为- 269, 是所有气体中最难液化的,利用液态氦可获得接近绝对零度(- 273.15)的超低温。氦气还用来代替氮气作人造空气,供探海潜水员呼吸,因为
16、在压强较大的深海里,用普通空气呼吸,会有较多的氮气溶解在血液里。当潜水员从深海处上升,体内逐渐恢复常压时,溶解在血液里的氮气要放出来形成气泡,对微血管起阻塞作用,引起“气塞症”。氦气在血液里的溶解度比氮气小得多,用氦跟氧的混合气体(人造空气)代替普通空气,就不会发生上述现象。温度在2.2K 以上的液氦是一种正常液态,具有一般液体的通性。温度在2.2K 以下的液氦则是一种超流体,具有许多反常的性质。例如具有超导性、低粘滞性等。它的粘度变得为氢气粘度的百分之一,并且这种液氦能沿着容器的内壁向上流动, 再沿着容器的外壁往下慢慢流下来。这种现象对于研究和验证量子理论很有意义。氩气经高能的宇宙射线照射后
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