第2单元我们周围的空气
一、空气
（一）法国化学家拉瓦锡
第一个对空气组成进行探究，也是第一个用天平进行定量分析的化学家。
（二）空气中氧气含量的测定
1、实验仪器：
集气瓶、燃烧匙、单孔橡胶塞、导管（带弹簧夹）、烧杯
2、可燃物要求：
足量、仅与氧气发生反应且产物是固体
代表物：红磷
3、如何将水上空间体积5等分？
取一个集气瓶，装满水并塞紧橡胶塞。取下橡胶塞，测量出集气瓶内水的体积，记为V，假定预先加入水的体积为V0，那么每次倒入（V－V0）/5后用笔在集气瓶上做个记号即可。
4、现象：
①红磷在空气中燃烧，产生大量白烟，放热。
②待集气瓶冷却至室温后打开弹簧夹，烧杯中的水倒流入集气瓶，进入水的体积约占集气瓶剩余容积的1/5。
5、结论：
空气是混合物；O2约占空气总体积的1/5，可支持燃烧；
N2约占空气总体积的4/5，不支持燃烧，也不能燃烧，难溶于水
6、探究：
（1）集气瓶内水的作用：
①降温；
②吸收产生的白烟，便于观察实验现象
（2）最终液面上升小于集气瓶水上空间1/5原因：
①装置漏气；
②红磷量不足；
③未冷却至室温就打开止水夹
（3）最终液面上升大于集气瓶水上空间1/5原因：
①当燃烧匙伸入集气瓶后没有立即塞紧瓶塞；
②弹簧夹没有夹紧
（4）实验中能否用铁代替红磷？
不能，因为铁不能在空气中燃烧
（5）实验中能否用碳、硫来代替红磷？
不能，因为产物是气体，不能产生压强差
（三）空气的成分和组成
（四）物质的分类
纯净物：
由一种物质组成，有专门的化学符号。如：氧气O2、二氧化碳CO2
混合物：
由多种物质混合而成，没有专门的化学符号。如：海水、空气、稀有气体
（五）空气是一种宝贵的资源
1、氧气（化学性质：氧化性、助燃性）
无色无味不易溶于水的气体，密度比空气略大
①供给呼吸
潜水、医疗急救、高空飞行、潜水、登山
②支持燃烧
燃料燃烧、炼钢、气焊、作火箭发动机的助燃剂、制液氧炸药等
2、氮气（化学性质不活泼）
无色无味难溶水的气体，密度比空气略小
①作保护气
灯泡中充氮气以延长使用寿命、食品包装中充氮气以防腐
②制造硝酸和氮肥的重要原料
③液氮冷冻
3、稀有气体（He、Ne、Ar等气体的总称）
化学性质很不活泼，常用作保护气，可制成电光源（通电发不同颜色的光），其中氦可用于制造低温环境。
（六）保护空气
1、空气的污染及防治：
①空气污染源：工业、交通、生活污染源
②对空气造成污染的主要是有害气体（CO、SO2、氮的氧化物）和烟尘等。
③目前计入空气污染指数的项目为CO、SO2、NO2、O3和可吸入颗粒物等。（CO2不计入空气污染物）
2、空气污染的危害、保护：
危害：严重损害人体健康，影响作物生长，破坏生态平衡。全球气候变暖，臭氧层破坏和酸雨等。
保护：加强大气质量监测，改善环境状况，使用清洁能源，工厂的废气经处理过后才能排放，积极植树、造林、种草、废气除尘处理，煤炭综合利用，减少直接以煤为原料，开发新能源。
3、目前环境污染问题:
臭氧层破坏（氟里昂、氮的氧化物等）
温室效应（CO2、CH4、O3、氟氯代烷等气体的排放）
酸雨（NO2、SO2等气体的排放）
二、氧气
（一）氧气的性质
1、物理性质：
通常情况下，氧气是一种无色、无味的气体。不易溶于水，密度比空气略大。
液氧（液态氧气）是淡蓝色的。
2、化学性质：支持燃烧（助燃性），能供给呼吸
氧气是一种化学性质比较活泼的气体，能与许多物质发生化学反应，具有氧化性，是常用的氧化剂。
3、氧气的检验及验满:
①如何证明集气瓶内装的是氧气？
将带火星的小木条伸入集气瓶中，若小木条复燃，则集气瓶内气体为氧气。
②如何证明集气瓶内装的是一满瓶氧气？
将带火星的木条放在集气瓶口，若小木条复燃，则集气瓶内的氧气已集满。
氧气的验满和检验操作不一样，注意区分
（二）氧气与某些物质的反应
1、与硫的反应
硫：淡黄色固体
（1）集气瓶底部水的作用？
吸收产生的二氧化硫气体，防止空气污染。（用氢氧化钠溶液效果更好）
（2）燃烧匙为什么自上而下缓慢伸入？
确保集气瓶内氧气充分与硫反应，便于较长时间观察实验现象。
2、与碳的反应
（1）坩埚钳为什么自上而下缓慢伸入？
确保集气瓶内氧气充分与碳反应，便于较长时间观察实验现象。
3、与铁的反应
（1）细铁丝为什么事先要打磨且盘成螺旋状？
①除去细铁丝表面的杂质，避免影响铁与氧气的反应；
②增大与氧气的接触面积
（2）为什么细铁丝下面要系一根火柴？
引燃铁丝
（3）为什么待火柴快燃尽时再插入集气瓶？
确保集气瓶内的氧气充分与铁丝反应。
（4）细铁丝为什么自上而下缓慢伸入？
确保集气瓶内氧气充分与铁丝反应，便于较长时间观察实验现象。
（5）为什么要在集气瓶底部放少量水或细砂？
防止高温熔化物溅落瓶底使瓶底炸裂
4、总结
物质在空气中和在氧气中燃烧现象的不同的原因是：氧气的浓度不同
（三）化合反应（四大基本反应类型之一）
定义：由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应（多变一）
（四）氧化反应：一般是指物质与氧气发生的化学反应。
1、剧烈氧化：燃烧
2、缓慢氧化：动植物的呼吸、食物的腐烂、醋的酿造、农家肥料的腐熟、铁的生锈等
3、剧烈氧化和缓慢氧化的共同点：
①都属于氧化反应②都是放热反应
注意：化合反应与氧化反应没有必然的联系，它们的关系图为：
如：石蜡+氧气→二氧化碳+水，该反应属于氧化反应，但是不属于化合反应。
三、制取氧气
（一）高锰酸钾制取氧气（排水法收集）
1、装置图
2、步骤：
查—装—定—点—收—离—熄（谐音：茶庄定点收利息）
（1）查：检查装置的气密性
连接好装置，将导管伸入水中，双手紧握试管，若导管口有气泡冒出，松开手后，导管口形成一段水柱，证明装置气密性良好。
（2）装
先将试管横放，用纸槽或长药匙将高锰酸钾送入试管底部，然后慢慢竖直试管。
然后在试管内塞一团棉花，导管口稍稍露出橡皮塞即可。
①塞一团棉花的作用：防止高锰酸钾粉末进入导管。
②导管稍稍露出橡皮塞的目的：便于气体顺利排出。
（3）定
将试管固定在距试管口三分之一处，并使试管口略向下倾斜。
①试管口略向下倾斜的目的：防止冷凝水回流至试管底部使试管破裂。
（4）点：先对试管预热，然后对准药品部位加热
①对试管预热的目的：防止试管冷热不均而炸裂。
（5）收
①用排水法收集气体时，待气泡均匀连续冒出时再收集（刚开始排出的是装置中的空气，不宜收集）
②当集气瓶口处液面有气泡冒出时，表明氧气已收集满。此时在水下用玻璃片盖好瓶口，小心移出水槽，正放在桌面上。
（6）离
（7）熄
实验结束时，先将导管移出水面再熄灭酒精灯。
①先离后熄的原因是：防止水槽中的水倒吸进入试管使试管炸裂。
高锰酸钾：暗紫色固体（紫黑色固体）
（二）分解过氧化氢制氧气
1、分解过氧化氢制氧气中二氧化锰的作用：
2、催化剂（触媒）
（1）在化学反应中能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质。（一变两不变）
（2）催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。
硫酸铜溶液等对过氧化氢的分解也具有催化作用。
（三）氯酸钾制氧气
氯酸钾（KClO3）白色固体
装置与高锰酸钾（KMnO4）制氧气一样，但无须塞棉花
（四）分解反应：（四大基本反应类型之一）
定义：由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应（一变多）
（五）氧气的工业制法
分离液态空气法（原理：根据氮气和氧气的沸点不同分离，属于物理变化）
四、制取气体时装置的选择
1、气体发生装置与收集装置的选择：
（1）发生装置（根据反应物的状态和反应条件确定）：
一般可分为固固加热型、固液常温型
（2）收集装置
（根据收集气体的密度、溶解性、是否与水或空气成分反应确定）
2、以下各发生装置的特点分别是：
①②③
④⑤
①小试管+单孔橡胶塞：适合制取少量气体的发生装置
②锥形瓶+单孔橡胶塞：适合制取较多量气体的发生装置
③长颈漏斗+锥形瓶+双孔橡胶塞：便于添加液体药品
④分液漏斗+锥形瓶+双孔橡胶塞：可以控制化学反应速率同⑦装置
⑤长颈漏斗+带隔板的试管+双孔橡胶塞：可以控制反应的发生与停止
③装置检查气密性的方法：
夹紧止水夹，往长颈漏斗内注水至下端形成一段水柱，一段时间后，水柱高度不变，则证明装置气密性良好。
④装置检查气密性的方法：（与①装置类似，都属于一端开口的装置）
在橡胶管后连接一段导管，并将导管伸入水中。塞紧分液漏斗上口玻璃塞并关闭分液漏斗下端活塞，微热分液漏斗（也可以用热毛巾敷），若导管口有气泡冒出，松开手后，导管口形成一段水柱，则证明装置气密性良好。
⑥⑦
⑥装置如何检查装置的气密性？
向长颈漏斗内注水至下端浸没在液面以下，向左缓慢推注射器活塞，若长颈漏斗内液面上升，则表明装置气密性良好。
（或者：向右缓慢拉注射器活塞，若长颈漏斗下端有气泡冒出，则表明装置气密性良好）
特别注意：一定要缓慢操作，否则不能证明。