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课题1空气
一、空气成分的研究史
法国科学家拉瓦锡最早运用天平作为研究化学的工具,用定量的方法研究了空气的成分,第一次明确提出了“空气是由氧气和氮气组成的”。其中氧气约占空气总体积的1/5的结论。
二、空气中氧气成分的测定:
1、装置图(见书P27)
2、实验现象:A、红磷燃烧发出黄白色火焰,放出热量,冒出大量白烟
B、(过一会儿白烟消失,装置冷却到室温后打开弹簧夹)烧杯内的水倒流入集气瓶,约占集气瓶容积的1/5。
3、实验结论:说明空气不是单一的物质;氧气约占空气总体积的1/5。
点燃
4、原理:表达式:磷(P)+氧气(O2)五氧化二磷(P2O5)
5、注意事项:A、所用的红磷必须过量,保证集气瓶中的氧气全部消耗完
B、要等集气瓶(装置)冷却后才能打开弹簧夹,否果偏小则测量结
C、装置的气密性要好,(否果偏小则测量结),
D、要先夹住橡皮管,然后再点红磷(否则测量结果偏大)。
思考:可否换用木炭、硫磺等物质?如能,应怎样操作?
答:不能用木炭或蜡烛(燃烧产生了气体,瓶内体积变化小),不能用铁(铁在空气中不能燃烧)
6、实际在实验中测得的结果比真实值小,其原因可能是A红磷量不足;B装置气密性差;C未冷却至室温就打开止水夹;D、没有预先在导管中装满水
三、空气的主要成分(按体积分数):氮气(N2)78%,氧气(O2)21%(氮气比氧气约为4:1),%,二氧化碳(CO2)%,%。空气的成分以氮气和氧气为主,属于混合物。
空气成分
氮气
氧气
稀有气体
二氧化碳
其他气体和杂质
体积分数
78%
21%
%
%
%
空气成分口诀:氮七八氧二一,零点九四是稀气;零点零三有两个,二氧化碳和杂气
四、物质的分类:纯净物和混合物
1、纯净物:由一种物质组成的,“纯净”是相对的,绝对纯净的物质是没有的,只要杂质含量低,不至于对生产和科学研究产生影响的物质就是纯净物。
2、混合物:两种或多种物质组成的,这些物质相互间没有发生化学反应,各物质都保持各自的性质。
注意:划分纯净物、混合物的标准是根据物质的种类来划分的。只含一种物质的就属于纯净物,含有几种物质的就属于混合物,
五、空气是一种宝贵的资源
1、氮气:无色、无味的气体,不溶于水,不燃烧也不支持燃烧,不能供给呼吸,化学性质不活泼。
2、稀有气体:无色、无味的气体,通电时能发出不同颜色的光,化学性质很不活泼。
氧气
①动植物呼吸②医疗急救③金属切割④炼钢⑤宇宙航行等
氮气
①超导实验车②化工原料③作保护气④食品充氮作防腐剂等
稀有气体
①作保护气②制多种用途的电光源③激光技术④液氦冷冻机等
六、空气的污染及防治。
1、造成空气污染的物质:有害气体(一氧化碳(CO)、二氧化氮(NO2)、二氧化硫(SO2))和烟尘。
2、污染来源:空气中的有害物质来自化石燃料的燃烧,石油化工厂排放的废气及汽车排放的尾气。
3、被污染的空气带来的危害:损害人体健康、影响作物生长、破坏生态平衡。
存在的环境问题:温室效应(二氧化碳含量过多引起)、臭氧空洞(飞机的尾气、***里昂的排放)、酸雨(由二氧化硫、二氧化氮引起)。
4、防止空气污染的措施:加强大气质量监测,改善环境状态、植树造林、使用清洁能源。
5、目前空气污染指数包括:一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、可吸入颗粒物、臭氧。
七、未来化学将朝着“绿色化学”——“绿色消毁”和“绿色生产”的方向发展。核心是利用化学原理从源头消除污染。特点:①充分利用资源和能源,原料无毒无害②减少向环境排放废物③原料中的原子全部被消纳,实现零排放(在化合反应中体现)④生产出环境友好产品。见教材P32。
课题2氧气
一、氧气的物理性质
1、色、味、态:通常情况下,是无色无味的气体;
2、密度:标准状况下,,略大于空气。(可用向上排空法)
3、溶解性:氧气不易溶于水。(可用排水法收集),
4、三态变化:降温后,氧气可以变为淡蓝色的液体,甚至淡蓝色雪花状固体。
二、氧气的化学性质
(一)与非金属(碳、硫、磷)的反应
1、木炭(黑色固体)燃烧
实验现象:在氧气中:剧烈燃烧,发出白光,放出热量,生成一种无色无味气体,该气体能使澄清石灰水变浑浊。
文字表达式:碳(C)+氧气(O2)点燃
二氧化碳(CO2)
做木炭燃烧实验时,燃烧匙应慢慢从瓶口向瓶底伸入(充分利用瓶内的氧气)。
2、硫粉(淡黄色)燃烧:
实验现象:在空气中:发出微弱的淡蓝色火焰;放出热量、生成一种带有刺激性气味的气体。
在氧气中:发出明亮的蓝紫色的火焰,放出热量、生成一种带有刺激性气味的气体。
文字表达式硫(S)+氧气(O2)点燃
二氧化硫(SO2)
实验时,要在瓶底装少量水(1、防止燃烧物溅落炸裂集气瓶;2、吸收二氧化硫,防止污染空气)。
3、红磷(暗红色固体)的燃烧
实验现象:在空气中:发出黄白色火焰,放出热量,生成大量白烟
在氧气中:剧烈燃烧,发出白光,放出热量,生成大量的白烟
文字表达式:磷(P)+氧气(O2)点燃
五氧化二磷(P2O5
注意:五氧化二磷(P2O5)是固体,不是气体
(二)与金属(镁、铁)的反应
1、镁带(银白色固体)在空气中燃烧
实验现象:剧烈燃烧,发出耀眼的白光,放出热量,生成白色粉末状固体。
文字表达式:镁(Mg)+氧气(O2)点燃
氧化镁(MgO)
2铁丝(银白色固体)在氧气中燃烧
实验现象:剧烈燃烧,火星四射,放出热量,生成一种黑色固体。
文字表达式:铁(Fe)+氧气(O2)点燃
四氧化三铁(Fe3O4)
注意:集气瓶底部铺少量的细沙或加少量的水,防止生成的固体物质溅落瓶底,致使集气瓶炸裂。铁丝在空气中不能燃烧,所以不能代替红磷做空气中氧气含量的测定实验。
(三)与某些化合物(蜡烛、甲烷)的反应——产物均为:二氧化碳和水
实验现象:比空气中燃烧剧烈,发出白光,集气瓶内壁出现水珠,有使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体产生。
文字表达式:石蜡+氧气(O2)点燃
二氧化碳(CO2)+水(H2O)
空气中燃烧情况:燃烧产生黄色火焰,放热,稍有黑烟。
(四)其他物质与氧气的反应
某些物质在一些条件下,与氧气发生缓慢的氧化反应,成为缓慢氧化。缓慢氧化也放热。
如:动植物新陈代谢,金属的锈蚀,食物的腐烂、酒醋的酿造、农家肥的腐熟等等。
总结:
1、氧气是一种化学性质比较活泼的气体,在一定的条件下,能与许多物质发生反应并放出大量的热。在这些反应中,氧气提供氧,称为氧化反应。氧气便是常见的氧化剂;具有氧化性。
2、物质在纯氧气中燃烧程度比空气中燃烧要剧烈。说明物质燃烧程度,与氧气的浓度大小成正比;
3、物质燃烧时有的有火焰,有的会发光,有的会冒烟。一般来说,气体燃烧会有火焰产生,固体直接燃烧,产生光或者火星。生成物有固体,一般都会产生烟,即固体小颗粒;
4、物质与氧气反应不一定是燃烧现象,如缓慢氧化。
三、氧气的用途
(1)、供给呼吸:医疗上急救病人,登山、潜水、航空、宇航提供呼吸;
(2)、支持燃烧:炼钢、气焊与气接、液氧炸弹、火箭助燃剂
四、反应类型:
①:化合反应:由两种或两种以上的物质生成另一种物质的反应。
可表示为:A+B+……→E(简称“多合一”)
②:分解反应:由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应。
可表示为:AB→A+B+……。(简称:“一变多”)
③:氧化反应:物质与氧发生的化学反应。有氧气参加的反应一定属于氧化反应。氧化反应不一定是化合反应(石蜡的燃烧生成了水和二氧化碳两种物质),化合反应不一定是氧化反应。
课题3实验室制取氧气
一、工业制法(分离液态空气法)
空气
降温加压
液态空气
蒸发
液态氧
氮气
沸点低(—196℃),先蒸发出来
装入天蓝色钢瓶中
沸点较高(—183℃)
原理:利用液态氧和液态氮的沸点不同。——物理变化(蒸馏)
(1)具体过程
(2)注意:该过程是物理变化
二、氧气的实验室制法(化学变化)
1、双氧水(过氧化氢)制取氧气
A、药品:过氧化氢(H2O2)和二氧化锰(黑色粉末MnO2)
B实验原理:
表达式:过氧化氢(H2O2)MnO2
水(H2O)+氧气(O2)
注:MnO2在该反应中是催化剂,起催化作用
C、装置:固体与液体反应,不需加热(双氧水的为一类)
注意事项:
①、分液漏斗可以用长颈漏斗代替,但其下端应该伸入液面以下,防止生成的气体从长颈漏斗中逸出;
②、导管只需略微伸入试管塞
③、气密性检查:用止水夹关闭,打开分液漏斗活塞,向漏斗中加入水,水面不持续下降,就说明气密性良好。
④、装药品时,先装固体后装液体
⑤、该装置的优点:可以控制反应的开始与结束,可以随时添加液体。
D、步骤:连、查、装(二氧化锰)、定、倒(过氧化氢溶液)、收
2、用高锰酸钾、***酸钾制取氧气
A、药品:、高锰酸钾(暗紫色固体)、***酸钾(白色固体)与二氧化锰(黑色粉末)
B、原理: 
①加热***酸钾(有少量的二氧化锰):
表达式:***酸钾(KClO3)MnO2
△
***化钾(KCl)+氧气(O2)
注意:MnO2在该反应中是催化剂,起催化作用
② 加热高锰酸钾:
表达式:高锰酸钾(KMnO4)锰酸钾(K2MnO4)+二氧化锰(MnO2)+氧气(O2)
C、装置:加热固体制气体(加热***酸钾的为一类)
D、操作步骤:(连)查、装、定、点、收、离、熄。
①连接装置:先下后上,从左到右的顺序。
②检查装置的气密性:将导管的一端浸入水槽中,用手紧握试管外壁,若水中导管口有气泡冒出,证明装置不漏气。松开手后,导管口出现一段水柱。
③装入药品:按粉末状固体取用的方法(药匙或纸槽)
④固定装置:固定试管时,试管口应略向下倾斜;铁夹应夹在试管的中上部
⑤点燃酒精灯:先使试管均匀受热,后在反应物部位用酒精灯外焰由前向后加热。
⑥收集气体:
a、若用排水集气法收集气体,当气泡均匀冒出时再收集,刚排出的是空气;水排完后,应用玻璃片盖住瓶口,小心地移出水槽,正放在桌面上(密度比空气大)(防止气体逸出)
b、用向上排空法。收集时导管应伸入集气瓶底部(为了排尽瓶内空气)
用排水法收集时,导管放在集气瓶口
⑦先将导管撤离水面
⑧再熄灭酒精灯止加热
E、易错事项:
a).试管口要略微向下倾斜:防止药品中湿存的水分受热变成水蒸气,遇冷又凝结成水倒流,使试管底部破裂。药品应平铺在试管底部
b).导气管伸入发生装置内要稍露出橡皮塞:有利于产生的气体排出。
c).用高锰酸钾制取氧气时,试管口塞一团棉花:防止高锰酸钾粉末进入导气管,堵塞导管,污染制取的气体和水槽中的水。
d).排气法收集气体时,导气管要伸入接近集气瓶底部:有利于集气瓶内空气排出,使收集的气体更纯。
e).实验结束后,先将导气管移出水面,然后熄灭酒精灯:防止水槽中的水倒流,炸裂试管。
F、收集方法:
①排水法(不易溶于水)
②向上排空法(密度比空气大)
G、检验、验满
检验:用带火星的木条伸入集气瓶内,发现木条复燃,说明是氧气;
验满:用带火星的木条放在集气瓶口,若木条复燃,证明已满。
三、催化剂:
概念:在化学反应中能改变其他物质的反应速率(加快或变慢),但本身的化学性质和质量在反应前后没有发生变化的物质。
特点:两不变(质量、化学性质)、一改变(反应速率)
注意:①催化剂不能改变生成物的质量,不能决定反应的进行
②催化剂不是反应物、又不是生成物
③催化剂仅针对某一反应,并不是所有反应的催化剂
④某一反应的催化剂可能不只一种
3、二氧化锰在一些反应中不只作催化剂,催化剂不一定就只有二氧化锰。(在过氧化氢溶液制取氧气中,催化剂可以用硫酸铜溶液、氧化铁、氧化铜、红砖粉末)。在***酸钾制取氧气中,二氧化锰的质量和化学性质不变,但质量分数变大。
四、分解反应:
1、概念:由一种物质反应生成两种及以上物质的反应
2、特点:一变多