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第一节空气
拉瓦锡测定空气成分的实验2Hg+O22HgO和2HgO2Hg+O2↑
拉瓦锡的实验结论:空气是由氮气和氧气组成的,且氧气约占空气总体积的1/5。
测定空气中氧气含量的实验
【实验原理】4P+5O22P2O5
【实验现象】①红磷燃烧,产生大量白烟;②放热③冷却后打开弹簧夹,水沿着导管进入集气瓶中,
进入集气瓶内水的体积约占集气瓶空气总体积的1/5。
体积偏小的原因:红磷量不足,装置漏气,未冷却至室温就打开止水夹,未预先在导管中装满水.
体积偏大的原因:弹簧夹未夹紧,或者塞塞子的动作太慢
在集气瓶底加水的目的:吸收有毒的五氧化二磷。
不用木炭或硫代替红磷原因:木炭和硫燃烧消耗氧气的同时产生了新的气体,气体体积不变,容器内压强几乎不变,水面不会有变化。
如果预先在集气瓶内放入氢氧化钠溶液,就可以用木炭或硫代替红磷进行实验。
不要用镁代替红磷原因:镁在空气中燃烧时能与氮气和二氧化碳发生反应,这样不仅消耗氧气,还消耗了氮气和二氧化碳,使测量结果偏大。不用铁代替红磷,因其在空气中不能燃烧。
【实验结论】空气中氧气的体积约占空气体积的1/5;氮气不溶于水,氮气不能燃烧也不能支持燃烧。
纯净物:一(同)种物质组成的物质。如氧气、五氧化二磷、水等。
混合物:由不止一种(不同种)物质组成的物质。如空气、稀有气体、海水等。
空气的用途
氧气O2
氮气N2
稀有气体
主要性质
无色无味的气体,微溶于水能支持燃烧、供呼吸。
无色无味、难溶于水的气体;性质稳定、不供呼吸、不支持燃烧
无色无味的气体,难溶;性质极稳定(惰性)
用途
1、支持燃烧(助燃性:、物质燃烧、炼钢、气焊、航天等);2、供给呼吸(如登山、潜水、宇航、医疗急救等)
制***、化肥、作保护气(食品袋内充气、灯泡内)、防腐、液氮冷冻麻醉、超导材料在液氮环境中显示超导性
保护气(如焊接时、灯泡)、电光源、激光技术、氙可用于医疗中的麻醉剂
空气污染和防治
空气污染的污染物是烟尘(可吸入颗粒)、有害气体(一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮)。主要来自煤等矿物燃料的燃烧。
计入空气污染指数的项目为:二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入颗粒物和臭氧等。
三大环境问题温室效应——温室气体(二氧化碳,甲烷,臭氧,******代烷);
臭氧层破坏——***利昂;酸雨——二氧化硫及氮的氧化物
空气污染物
固体污染物:烟尘、粉尘(矿物燃料的燃烧、地面扬尘、沙尘暴、焚烧秸杆等)
气体污染物:二氧化硫(SO2)(燃烧含硫的煤、化工厂排放的废气)
二氧化氮(NO2)(矿物燃料的燃烧、化工厂排放的废气、汽车排放的尾气)
一氧化碳(CO)(矿物燃料的不完全燃烧、汽车排放的尾气)
臭氧(O3)(低空臭氧是一种气体污染物,主要由汽车排放的碳氢化合物和氮氧化物在太阳光下产生的)
第二节氧气
氧气的性质(顏色、状态、气味、密度、溶解性、化学性质活泼,助燃性和氧化性)
氧气的检验方法:
氧气的检验:把一根带火星的木条伸入集气瓶中,如果带火星的木条复燃,证明是氧气。
氧气的验满:把带火星的木条放在集气瓶口,木条复燃,说明氧气已经收集满。
氧气与常见物质发生的反应
物质
反应现象
化学方程式(表达式)
磷
产生大量白烟、放热
4P+5O22P2O5
木炭
①木炭在空气中燃烧时持续红热,在氧气中剧烈燃烧,并发出白光
②放热、生成能使澄清石灰水变浑浊的气体
C+O2CO2
硫
①在空气中燃烧发出淡蓝色火焰,在氧气中燃烧发出蓝紫色火焰
②放热、生成有刺激性气味的气体
S+O2SO2
铁
铁在氧气中剧烈燃烧,火星四射,放热,生成黑色固体
3Fe+2O2Fe3O4
铝
铝在氧气中燃烧,发出耀眼的白光,放热,生成白色固体
4Al+3O22Al2O3
铝在空气中与氧气反应,表面形成致密的氧化膜
4Al+3O2=2Al2O3
镁
镁在空气中燃烧,发出耀眼的白光、放热、生成白色粉末
2Mg+O22MgO
铜
红色的固体逐渐变成黑色
2Cu+O22CuO
蜡烛
火焰发出白光,放热,产生能使无水硫酸铜变蓝的液体,生成能使澄清石灰水变浑浊的气体
石蜡+氧气水+二氧化碳
细铁丝在氧气中燃烧的实验
①用砂纸把细铁丝磨成光亮的银白色,是为了除去细铁丝表面的杂质。
②将细铁丝盘成螺旋状,是为了增大细铁丝与氧气的接触面积。
③把细铁丝绕在火柴上,是为了引燃细铁丝,使细铁丝的温度达到着火点。
④火柴快燃尽时才缓慢插入盛氧气的集气瓶中,是为防止火柴燃烧消耗氧气,保证有充足的氧气与铁丝反应。
⑤集气瓶里要预先装少量水或在瓶底铺上一薄层细沙,是为了防止灼热的生成物溅落使集气瓶瓶底炸裂。
化合反应和分解反应
化合反应:由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应。(“多变一”)
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叫做分解反应。(“一变多”)
氧化反应
氧化反应:物质跟氧发生的反应属于氧化反应。它不属于基本反应类型。
氧化反应包括剧烈氧化(发光、放热,如燃烧、爆炸)和缓慢氧化(放热少不发光,酿酒、食物***等)。
第三节制取氧气
气体制取装置
气体发生装置
图①:固体加热装置
装置气密性的检查方法:将导气管的出口浸没在水中,双手紧握试管。如果水中出现气泡,说明装置气密性良好。
图②:固液常温反应装置
装置气密性的检查方法:在导管出口处套上橡皮塞,用弹簧夹夹紧橡皮塞,从漏斗中加水。如果液面稳定后水面不下降,则表明装置气密性良好。
装置(a)的特点:装置简单;(b)的特点:可随时添加药品。;(c)的特点:可随时添加药品并控制反应速率。
(d)的特点:可以控制反应的发生和停止。(停止反应时,用弹簧夹夹住橡皮管。由于试管内的气压大于外界大气压,试管内的液面会下降,使固液分离)
使用长颈漏斗时,注意其下端管口应插入液面以下,形成液封,防止生成的气体从长颈漏斗逸出。
选择装置时,要选择带有橡皮塞的直管。(a)装置使用单孔橡皮塞,(b)(c)(d)装置使用双孔橡皮塞。
气体收集装置
●排水法收集气体的装置(收集的气体较纯净但不够干燥)
适用:收集的气体不溶或难溶于水,且不与水反应。
收集到的气体不纯的可能原因:集气瓶中留有气泡;未等到气泡连续均匀地放出后就收集气体;气体收集完毕后,未盖上玻璃片就把集气瓶拿出。
如果瓶口出现气泡,说明气体收集满。
收集完毕后,如果收集的气体的密度比空气大,集气瓶口应该朝上;如果比空气小,集气瓶口应该朝下。
●排空气法:收集的气体较干燥但不易纯净;密度和空气接近的气体,不宜用排空气法收集。
●向上排空气法收集气体的装置
适用情况:气体密度大于空气(相对分子质量大于29),且不与空气中的成分反应。
要求:导管伸入集气瓶底,以利于排净空气。
●向下排空气法收集气体的装置
适用情况:气体密度小于空气(相对分子质量小于29),且不与空气中的成分反应。
要求:导管伸入集气瓶底,以利于排净空气。
实验室制取氧气
药品
装置图
反应原理
过氧化氢溶液
(过氧化氢溶液是无色液体,二氧化锰是黑色固体)
二氧化锰
MnO2
过氧化氢水+氧气
2H2O2=======2H2O+O2↑
***酸钾
(***酸钾是白色的固体、二氧化锰是黑色固体)
二氧化锰
加热
***酸钾***化钾+氧气
MnO2
△
2KClO3=========2KCl+3O2↑
高锰酸钾
(高锰酸钾是紫黑色固体)
试管口要塞棉花
加热
高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气
△
2KMnO4======K2MnO4+MnO2+O2↑
加热高锰酸钾制取氧气
反应原理:2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
发生装置:固体加热装置。
收集装置:排水法集气装置。向上排空气法集气装置。
步骤:①查②装③定④点⑤收⑥移⑦熄
验满:(用排水法收集)如果集气瓶口有气泡出现,说明气体收集满了。
(用向上排空气法收集)将带火星的木条放在集气瓶口,如果带火星的木条复燃,说明氧气收集满了。
检验:将带火星的木条伸入到集气瓶内,如果带火星的木条复燃,说明是氧气。
注意事项:
停止反应时,应先把导管从水槽中移出,再熄灭酒精灯,防止水槽中的水被倒吸入热的试管中,使试管炸裂。
加热高锰酸钾时,试管口要放一团棉花,防止高锰酸钾被吹入导管,使导管堵塞。
棉花不要离高锰酸钾太近,否则会导致发生装置爆炸。
分解过氧化氢溶液制取氧气
反应原理:2H2O22H2O+O2↑(催化剂可换成硫酸铜溶液)
发生装置:固液常温装置。收集装置:排水法集气装置。向上排空气法集气装置。
验满与检验同上
不能用加热过氧化氢溶液的方法制取氧气!因为加热过氧化氢溶液时,过氧化氢分解产生的氧气和水蒸气一起逸出,水蒸气的干扰会使带火星的木条不能复燃。
加热***酸钾制取氧气
反应原理:2KClO32KCl+3O2↑
发生装置和收集装置:和加热高锰酸钾制取氧气的装置相同。
催化剂
在化学反应里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化学反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂。催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。
怎样证明二氧化锰在过氧化氢分解反应中是催化剂?
(1)往过氧化氢溶液中添加二氧化锰与过氧化氢溶液中不加二氧化锰,对比分解反应速率
(验证二氧化锰能改变化学反应速率)
(2)待上述反应停止后重新添加过氧化氢,重复多次仍能加快过氧化氢的分解速率
(验证二氧化锰在化学反应前后化学性质不变)
(3)反应前称量二氧化锰的质量,反应后过滤、洗涤、烘干,再称量二氧化锰的质量。
(验证二氧化锰在化学反应前后质量不变)
氧气的工业制法
实验室制取氧气属于化学变化,工业制取氧气属于物理变化,这是二者的根本区别。
制法一(分离液态空气法):在低温、加压的条件下,气态空气变为液态。由于液态氮的沸点比液态氧的沸点低,在-196℃的情况下,液态氮蒸发,剩下的就是液态氧。通常我们把氧气贮存在蓝色的钢瓶里。
制法二:利用膜分离技术,在一定压力下,让空气通过具有富集氧气功能的薄膜,可得到含氧量较高的富氧空气。