空气和氧气

初中三年级化学第一章空气和氧气，空气是多种气体的混合物.它的恒定组成部分为氧、氮和氩、氖、氦、氪、氙等稀有气体,可变组成部分为二氧化碳和水蒸气。更多干货内容赶快收藏起来慢慢看吧！

空气和氧气

• 空气的成分及污染
  • 法国，拉瓦锡，空气是由氧气和氮气组成
  • 空气的成分
    • 氮气
      • 78%
    • 氧气
      • 21%
    • 稀气
      • 0.94%
    • 二氧化碳
      • 0.03%
        • 温室效应
    • 其他
      • 0.03%
  • 空气的污染与防治
    • 污染物
      • 二氧化硫
      • 一氧化碳
      • 二氧化氮
      • +可吸入颗粒物，臭氧 计入空气污染指数
    • 防治
      • 开发新能源
      • 植树造林
• 空气是一种宝贵的资源
  • 氧气
    • 用途
      • 供给呼吸
      • 支持燃烧
  • 氮气
    • 性质
      • 物理
        • 无色，无味，气
        • 不易溶于水
        • 标准状况⇒ρ氮<ρ空
      • 化学
        • 不活泼
        • 不燃烧，不支持燃烧
    • 用途
      • 防腐
  • 稀气
    • 氦氖氩氪氙氡
    • 惰性气体
    • 性质
      • 物理
        • 无色，无味，气
        • 难溶于水
      • 化学
        • 不活泼
    • 用途
      • 保护气
      • 霓虹灯
• 空气中氧气含量的测定
  • 拉瓦锡
    • 现象
      • 银白色液态汞变成红色粉末（氧化汞）
      • 容器里空气
        • 体积减少1/5（氧气) 剩余气体4/5（氮气）
    • 结论
      • 空气是由氧气组成的
      • 氧气约占空气总体积的1/5
  • 现代
    • 实验原理
      • 红磷+氧气 点燃→五氧化二磷
    • 实验步骤
      • 在集气瓶内加入少量水，将水面上方分成五等分
      • 用止水夹夹紧胶皮管
      • 在燃烧匙内放入过量红磷
      • 点燃红磷并迅速伸入集气瓶，立即塞紧橡皮塞，观察现象
      • 待集气瓶冷却至室温，打开止水夹
    • 实验现象
      • ①红磷燃烧，产生大量白烟，放热
      • ②温度恢复至室温以后，打开止水夹，水沿导管进入集齐瓶内并约占集气瓶内水面上方容积的1/5
    • 结论
      • 氧气约占空气总体积的1/5
      • 氮气不燃烧，不支持燃烧，难溶于水
    • 所用物质满足的条件
      • 能够在空气中燃烧
        • 铁丝 铁丝在空气中不能燃烧
      • 在空气中燃烧只消耗氧气，不消耗其他气体
        • 镁 镁不仅能与空气中的氧气反应，也能与二氧化碳、氮气反应
      • 在空气中燃烧时生成固体，而不生成气体
    • 失败原因
      • 漏气
        • <1/5
        • 检查气密性
      • 红磷未过量
        • <1/5
      • 止水夹夹紧
        • >1/5
      • 燃烧匙放入集气瓶要迅速
        • >1/5
      • 实验完毕，待容器冷却至室温，再打开止水夹
        • <1/5
• 氧气的性质
  • 物理
    • 无色，无味，气，不易溶于水，ρ氧>ρ空
  • 化学
    • 活泼
    • 具有氧化性，化学反应中提供氧，是常用的氧化剂
  • 反应
    • 与金属
      • 2Mg+O2点燃=2MgO
      • 3Fe+2O2点燃=Fe3O4
    • 与非金属
      • C+O2点燃=CO2（O2充足）
      • 2C+O2点燃=2CO（O2不充足）
      • S+O2点燃=SO2
      • 4P+5O2点燃=2P2O5
    • 与化合物
      • 2CO+O2点燃=2CO2
      • CH4+2O2点燃=CO2+2H2O
      • C2H5OH+3O2点燃=2CO2+3H2O
  • 空气和氧气中反应的对比
    • 木炭（灰黑色固体）
      • 空气
        • 持续红色
      • 氧气
        • 剧烈燃烧，发出白光，放热
      • 表达式
        • 碳+氧气 点燃→二氧化碳
        • C+O2点燃=CO2
      • 注意事项
        • 燃烧匙应由上而下慢慢伸入集气瓶，使木炭与氧气充分反应
    • 硫黄（淡黄色固体）
      • 空气
        • 燃烧放热，发出微弱淡蓝色火焰，生成无色，有刺激性固体
      • 氧气
        • 剧烈燃烧，发出明亮蓝紫色火焰，放热，生成无色，有刺激性气体
      • 表达式
        • 硫+氧气 点燃→二氧化碳
        • S+O2点燃=SO2
      • 注意事项
        • 硫的用量不要太多
        • 燃烧匙由上而下缓慢伸入集气瓶
    • 红磷（暗红色固体）
      • 空气
        • 发出黄白色火焰，放热，产生大量白烟
      • 氧气
        • 发出白光，产生热量，产生大量白烟
      • 表达式
        • 红磷+氧气 点燃→五氧化二磷
        • 4P+5O2点燃=2P2O5
      • 注意事项
        • 现象应叙述为白烟，而不是白雾
    • 铁（银白色固体）
      • 空气
        • 不易燃烧
      • 氧气
        • 剧烈燃烧，火星四射，放大量热，生成黑色固体
      • 表达式
        • 铁+氧气 点燃→四氧化三铁
        • 3Fe+2O2点燃=Fe3O4
      • 注意事项
        • 铁丝应为螺旋状，增大受热面积
        • 集气瓶底要预先放少量水或细沙，防止生成物溅落使瓶底受热不均而炸裂
    • 镁（银白色固体）
      • 空气
        • 剧烈燃烧，发出耀眼白光，放大量热，生成白色固体
      • 氧气
        • 比在空气中燃烧更剧烈
      • 表达式
        • 镁+氧气 点燃→氧化镁
        • 2Mg+O2点燃=2MgO
      • 注意事项
        • 不能手持镁条，应用坩埚钳夹持
    • 石蜡（白色固体）
      • 空气
        • 发出黄白色光亮火焰，火焰分层，放热，稍有黑烟
      • 氧气
        • 燃烧，发出白光，放热，瓶壁有水雾，有能使澄清石灰水变混浊的气体生成
      • 表达式
        • 石蜡+氧气 点燃→二氧化碳+水
      • 注意事项
        • 实验应用向上排空气法收集，集气瓶底保持干燥
    • ①物质在氧气中燃烧比在空气中燃烧剧烈 ②不能在空气中燃烧的物质能在氧气中燃烧⇒氧气的化学性质活泼；物质的燃烧剧烈程度与氧气浓度有关
• 氧气的制取
  • 工业制法
    • 分离液态空气法
      • 原理
        • 根据液态氮和液态氧的沸点不同，采用低温蒸发的方法得到氧气
      • 氮气沸点低，先蒸发出来，剩下的是液态氧
  • 实验室制法
    • 过氧化氢制氧
      • 药品
        • 过氧化氢溶液（无色） 二氧化锰固体（黑色）
      • 原理
        • 过氧化氢 二氧化锰→水+氧气
        • 2H2O2 MnO2=2H2O+O2↑
      • 依据
        • 根据反应物的状态和反应条件选择发生装置
      • 发生装置
        • 固液常温型
      • 整体装置
      • 操作步骤
        • ①检查装置气密性 ②向试管或锥形瓶中先加入二氧化锰固体，再加入过氧化氢溶液 ③用排水法或向上排空气法收集
      • 注意事项
        • 用长颈漏斗时，长颈漏斗末端应在页面以下，否则氧气会从长颈漏斗中逸出
      • 检验，验满
        • 检验
          • 将带火星的木条伸入集气瓶，若复燃，说明是氧气
        • 验满
          • 排水法
            • 当集气瓶口有大量气泡冒出时，证明已收集满
          • 向上排空气法
    • 氯酸钾/高锰酸钾制氧
      • 药品
        • 氯酸钾（白色固体），二氧化锰（黑色固体）
        • 高锰酸钾（紫黑色固体）
      • 原理
        • 氯酸钾 二氧化锰→加热 氯化钾+氧气 2KClO3 MnO2=Δ 2KCl+3O2↑
        • 高锰酸钾 加热→锰酸钾+二氧化锰+氧气 2KMnO4 Δ=K2MnO4+MnO2+O2↑
      • 依据
        • 根据反应物的状态和反应条件选择发生装置
      • 发生装置
        • 固固加热型
      • 整体装置
      • 操作步骤
        • 检查装置气密性
        • 将药品平铺在试管底部，用带导管的单孔橡胶塞紧试管口
        • 点燃酒精灯，预热后加热试管
        • 当导管口有连续均匀气泡冒出时开始收集气体
        • 收集完毕，将导管移出水面
        • 熄灭酒精灯
        • “查”“装”“定”“点”“收”“离”“熄” “茶庄定点收利息”
      • 注意事项
        • 试管口要略向下倾斜
        • 当气泡连续均匀冒出时再收集
        • 停止加热时，先把导管从水中撤去，再熄灭酒精灯
        • 用高锰酸钾制氧气时，试管口要当一团棉花，防止加热时高锰酸钾小颗粒进入导管
      • 检验，验满
        • 检验
          • 将带火星的木条伸入集气瓶，若复燃，说明是氧气
        • 验满
          • 排水法
            • 当集气瓶口有大量气泡冒出时，证明已收集满
          • 向上排空气法
            • 两袋火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明已验满
    • 比较
      • 过氧化氢，二氧化锰
        • 优
          • 不用加热，节约能源，生成物只有水和氧气
        • 缺
          • 反应物过氧化氢不易长时间保存、浓度太大时反应速率太快，不易控制
      • 高锰酸钾
        • 优
          • 稍微加热就分解，不用催化剂，反应速率适中，便于收集
        • 缺
          • 操作复杂，浪费能源，相同质量的反应物 生成氧气较少
      • 氯酸钾
        • 优
          • 反应速率适中，便于收集，相同质量的反应物 生成氧气较多
        • 缺
          • 操作复杂，浪费资源，二氧化锰不易回收
  • • ρ>ρ空⇒向上排空气法 ρ<ρ空⇒排水法 不易溶于水且不与水发生反应⇒排水法
• 催化剂，催化作用
  • 催化剂
    • 化学反应里能能改变其他物质的反应速率，而本身的质量个化学性质在反应前后都没有发生变化的物质
    • 主要特征
      • “一变”
        • 反应速率
      • “二不变”
        • 物质的质量，化学性质
  • 催化作用
    • 催化剂在化学反应中起的作用
• 浮动主题