一、空气的组成
1.空气成分的发现过程
1774年法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分,第一次明确提出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。
2.空气中氧气体积的测量
实验原理:利用过量的红磷燃烧完全消耗其中的氧气而又不产生其他气体,导致压强减小,减小的体积即为空气中氧气的体积。
实验现象:①红磷燃烧,有大量白烟生成。
②冷却后,打开弹簧夹,集气瓶内的水面上升,而且上升到集气瓶体积的1/5。
实验结论:氧气约占空气体积的1/5。
选择药品的条件是:①药品能在空气中燃烧,燃烧时只消耗氧气,不与空气中的其他成分反应。
②药品在空气中燃烧后的生成物不是气体(若生成物为气体,可将水换成易吸收该气体的液体)。
造成误差的原因:
实验结果比实际偏低:(1)红磷量不足,瓶内氧气没有耗完;(2)未塞紧瓶塞,外界空气进入瓶内;
(3)未冷却到室温就打开弹簧夹;(4)导管内未事先注满水。
实验结果比实际偏高,(1)没夹紧弹簧夹,红磷燃烧时瓶内空气受热从导管逸出;
(2)乙同学可能插入燃烧匙太慢,塞紧瓶塞之前,瓶内空气受热逸出。
例1我们已经知道空气的主要成分是氮气和氧气,如图所示为测定空气中氧气含量的实验装置示意图,图中玻璃管里的活塞可以活动,活塞的左端管内有密封的空气,活塞右端的玻璃管口跟空气相通,试验开始前活塞处在刻度5 cm处。请按要求填空。
(1)实验时,玻璃管里为什么要盛过量的红磷?
(2)可以观察到玻璃管内发生的现象是:①白磷(足量) ;②活塞开始向 移动(填“左”或“右”);③随着温度的降低,最终向 移动。
(3)试验结束并恢复至室温时,活塞应停在约 cm处,据此可得出的结论是 。
思路解析:本题中用燃烧红磷的方法除去一定体积的空气中的氧气,再通过活塞移动的情况来判定空气中氧气的体积分数。这就要求:①红磷必须过量,才能把一定体积的空气中的氧气完全消耗掉;②产物不能是气体,否则无法测定实验结果。因此,实验中使用红磷作燃烧物,且必须过量。
答案:(1)红磷过量才能将空气中的氧气消耗完全,测出的氧气体积才更接近空气中氧气的实际体积。
(2)燃烧 右 左
(3)4 空气中氧气的体积大约占1/5
3.空气的成分
空气的成分按体积计算,大约是:氮气78%,氧气21%,稀有气体0.94%,二氧化碳0.03%,其他气体和杂质0.03%。
例2下列事实说明空气中含有哪些成分?
(1)空气是制造氮肥的原料 。(2)饼干在空气中放置逐渐变软 。
(3)蜡烛在空气中燃烧 。(4)长期放在空气中的石灰水表面上有一层白膜 。
答案:(1)氮气(2)水蒸气(3)氧气(4)二氧化碳
思路解析:此题考查了同学们对空气各成分的掌握情况,并知道发生变化的原因是由空气中的哪些成分引起的,使同学们能较灵活地用空气成分的知识解决有关问题。空气中含有氮气所以才能制造氮肥;空气中含有的水蒸气使饼干变软;蜡烛能燃烧是因为空气中含有氧气;空气中的二氧化碳和石灰水的有效成分Ca(OH)2反应,生成不溶于水的碳酸钙。
4.纯净物和混合物
纯净物是由一种物质组成的,如氧气、氮气、二氧化碳等都是纯净物。
混合物是由两种或多种物质混合而成的,如空气是由氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳等多种成分组成的,这些物质相互间没有发生反应,各物质都保持各自的性质。
例3下列物质属于纯净物的是 ( )
A.加碘食盐 B.矿泉水 C.空气 D.酒精
思路解析:纯净物中只含一种物质,加碘盐是在食盐中加入碘化钾,故它是混合物;矿泉水中含有矿物质,是混合物;空气中含有多种矿物质;酒精是乙醇的俗名,其中只含一种物质是纯净物。答案:D
二、空气是一种宝贵的资源
三、保护空气
1.空气中的主要污染物。主要是有害气体和烟尘两类。有害气体有:一氧化碳、一氧化氮、二氧化硫、二氧化氮等。
2.空气污染的危害。被污染的大气严重损害人体健康,影响作物生长,破坏生态平衡。全球气温变暖、臭氧层破坏和酸雨等也都与空气污染有关。
3.防治空气污染的措施:加强大气质量监测;研制和开发洁净能源;采用化学方法处理工业生产中产生的有害气体;在汽车上安装尾气净化装置;积极植树造林、种草。
例4有五种物质:①汽车尾气形成的烟雾;②石油化工厂排出的废气;③人体呼出的二氧化碳气体;④植物光合作用放出的气体;⑤煤燃烧产生的烟尘。其中能使空气严重污染,并对人类造成很大危害的是 ( )
A. ①②⑤ B.②③⑤ C.②④⑤ D.①④⑤
思路解析:造成空气污染的气体有SO2、NO2、CO等气体,①②⑤排出的气体中分别含有上述气体中的一种或几种。答案:A
四、氧气的性质
1.物理性质
通常状况下,无色、无味、密度为1.429ɡ/L(标准状况下),不易溶于水
2.化学性质:氧化性
氧气是一种化学性质比较活泼的气体,在化学反应中能给其他物质提供氧(元素)
例5下列有关氧气实验现象的描述正确的是