1、第5講-常見的化學物質模塊1空氣與氧氣一、空氣中的組成1 .空氣中的組成空氣是一種混合物，按照組成成分的體積分數從大到小分別為氮氣（78% ）、氧氣（21%）、稀有氣體（0.94% ）、二氧化碳（0.03% ）、其他氣體和雜質（0.03% ）。【注意】以上的數據所指均為體積分數；空氣中各組分的體積分數可能發生變化，但是一般情況下相對穩定。2 .空氣中各組分的性質與用途（1 ）氮氣【物理性質】無色無味的氣體，不易溶于水，密度比空氣的密度略小。【化學性質】化學性質不活潑，一般情況下不能支持燃燒，不能供給動植物呼吸。【用途】制硝酸和化肥的重要原料；化學性質不活潑：用作保護氣（焊接金屬時作保護氣、燈泡

2、充氮延長使用壽命、食物充氮防腐）；醫療上在液氮冷凍麻醉條件下做手術；（2）氧氣【物理性質】無色無味的氣體，不易溶解于水，密度比空氣的密度略大；【化學性質】化學性質活潑，具有助燃性（支持燃燒），可以供給動植物呼吸。【用途】醫療保健（供給呼氣，如：潛水作業、登山運動、高空飛行、醫療搶救）；國防工業（現代火箭助燃劑、超音速飛機中作氧化劑；可燃物質浸漬液氧液氧炸彈）；冶金工業（在冶鋼過程中，縮短冶煉時間、提高產量、提高產品的質量）。稀有氣體（氮氣、速氣、僦氣、氯氣、氤氣的總稱）【物理性質】沒有顏色，沒有氣味的氣體，難溶于水。通電時能發出不同顏色的光。【化學性質】化學性質穩定。所以稀有氣體又叫做惰性氣體

3、。【用途】用作保護氣（焊接金屬時作保護氣、燈泡中充入稀有氣體使燈泡耐用）；用作光源（如航標燈、強照明燈、閃光燈、霓虹燈等）；用于激光技術；氨氣可作冷卻劑；氤氣可作麻醉劑。（4）二氧化碳【物理性質】無色無味的氣體，能于水，密度比空氣密度大。【化學性質】化學性質不活潑，不具有可燃性并且不支持燃燒。【用途】消防事業，二氧化碳是滅火劑；綠色植物光合作用的主要原料；制造干冰。3.空氣污染和防治（一）空氣污染的污染物是有害氣體和煙塵。【污染源】包括煤、石油等化石燃料燃燒產生的二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳（三大有害氣體），還包括工業廢氣等方面。計入空氣污染指數的項目為：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入顆

4、粒物和臭氧等。防治空氣污染：加強大氣質量監測；改善環境狀況；減少使用化石燃料；使用清潔能源；積極植樹、造林、種草；禁止露天焚燒垃圾等。二、氧氣的性質1 .物理性質常溫常壓下為無色無味的氣體；不易溶解于水；密度比空氣的密度略大；壓強為 101kPa時，氧氣在約-183 C 時 為淡藍色液體，在約-218 C時變成淡藍色雪花狀固體。2 .化學性質化學性質活潑，具有助燃性（支持燃燒）；可以供給動植物呼吸。3.氧氣的助燃性實驗物質反應現象化學方程式磷在氧氣中，劇烈燃燒，放出大量熱，產生大量白煙4P+502點燃 2P2O5木炭在空氣中，發出紅光，放出熱量，生成一種能使澄清石灰水變渾濁 的無色氣體；在氧氣

5、中，劇烈燃燒，并發出 白光，放熱、生成一種能使澄清石灰 水變渾濁的無色氣體C+O2 點燃 CO2硫在空氣中，燃燒，發出 淡藍色火焰，放熱，生成一種有喇J激性氣味的 氣體；在氧氣中，劇烈燃燒，發出明亮的藍紫色火焰，放出大量的熱、生成 一 種有刺激性氣味的氣體S+ 02 點燃 S02鐵鐵在氧氣中劇烈燃燒，火星四射，放出大量的熱，生成 黑色固體3Fe+2O2點燃 Fe3O4鎂在空氣中，劇烈燃燒，發出 耀眼的白光、生成白色粉末2Mg+O2點燃 2Mg0 【注意事項】（1）木炭燃燒實驗：木炭應該由上向下緩慢伸進盛有氧氣的集氣瓶中原因：為了保證有充足的氧氣支持木炭燃燒，防止木炭燃 燒生成的二氧化碳使木炭熄

6、滅，確保實驗成功。(2)硫燃燒實驗：在集氣瓶底加入少量水或氫氧化鈉溶液原因：可以吸收有毒的二氧化硫，防止造成空氣污染。(3)細鐵絲在氧氣中燃燒的實驗：將細鐵絲盤成螺旋狀，是為了增大細鐵絲與氧氣的接觸面積。把細鐵絲繞在火柴上是為了引燃細鐵絲，使細鐵絲的溫度達到著火點。待火柴快燃盡時才緩慢插入盛有氧氣的集氣瓶中，是為了防止火柴燃燒時消耗氧氣，保證有充足的氧氣 與細鐵絲反應。由上向下緩慢伸進盛有氧氣的集氣瓶中是為了防止細鐵絲燃燒時放熱使氧氣從集氣瓶口逸出，保證有充 足的氧氣與細鐵絲反應。集氣瓶里預先裝少量水或在瓶底鋪上一薄層細沙，是為了防止生成的高溫熔融物濺落使集氣瓶瓶底炸裂。4.化合反應和氧化反應

7、化合反應：由兩種或兩種以上物質生成另一種物質的反應，特點：多變一。氧化反應：物質與氧氣發生的反應屬于氧化反應。三、空氣中氧氣含量的測定1 .拉瓦錫測定空氣成分的實驗二百多年前，法國化學家拉瓦錫通過實驗，得出了空氣由氧氣和氮氣組成，其中氧氣約占空氣總體積的1/5的結論。實驗中涉及的化學方程式有：2Hg+O 2上=2HgO 和2HgO 普=2Hg+O 2 T。2 .實驗室測定空氣中氧氣含量點燃【實驗原理】4P+5O 22P2O5【實驗裝置】如右圖所示。彈簧夾關閉。集氣瓶內加入少量水，并做上記號。【實驗步驟】連接裝置，并檢查裝置的氣密性。點燃燃燒匙內的紅磷，立即伸入集氣瓶中，并塞緊塞子。待紅磷熄滅并

8、冷卻后，打開彈簧夾。【實驗現象】紅磷燃燒，產生大量白煙；放熱；冷卻后打開彈簧夾，水沿著導管進入集氣瓶中，進入集氣瓶內水的體積約占集氣瓶空氣總體積的1/5。【實驗結論】紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，生成五氧化二磷固體；空氣中氧氣的體積約占空氣總體積的1/5。3 .注意事項(1)在集氣瓶底加水的目的：吸收有毒的五氧化二磷，、吸收熱量。(2)不要用木炭或硫代替紅磷。原因：木炭和硫燃燒盡管消耗氣體，但是產生了新的氣體，氣體體積不變，容器內壓強幾乎不變，水面不會有變化。特殊情況：如果預先在集氣瓶內放入氫氧化鈉溶液，就可以用硫代替紅磷進行實驗。(3)不要用鎂代替紅磷。原因：鎂在空氣中燃燒時能與氮氣和二氧化碳發

9、生反應，這樣不僅消耗氧氣，還消耗了氮氣和二氧化碳，使測量結果偏大。(4)不能用鐵代替紅磷。原因：鐵在空氣中不能燃燒，只能燒至紅熱，不能耗盡集氣瓶中氧氣。4 .誤差分析(1)結果小于1/5的原因：紅磷量不足。如果紅磷的量不足，集氣瓶內的氧氣沒有被完全消耗，測量結果會偏小。裝置氣密性不好。如果裝置的氣密性不好，集氣瓶外的空氣進入集氣瓶，測量結果會偏小。未冷卻至室溫就打開彈簧夾，導致測量結果偏小。(2)結果大于1/5的原因：紅磷點燃后伸入集氣瓶過慢；未使用彈簧夾或彈簧夾未夾緊。5.空氣中氧氣含量測定的其他裝置模塊2碳和碳的氧化物、混合物和純凈物混合物純凈物定義兩種或多種物質混合而成叫混合物只由一種物

10、質組成的叫純凈物特點組成混合物的各種成分之間沒有發生化 學反應，它們各自保持著原來的性質純凈物可以用化學式來表示常見 實例空氣、溶液、合金、加碘鹽、天然氣、 自來水、礦泉水等能用化學式表示的所有物質。冰水混合物、水蒸氣是純凈物二、碳單質及其性質(一)碳單質1 .“碳”和“炭”的區別：“碳”指碳元素，不是具體指某種物質；而“炭”指具體的、由碳元素組成的單質。2 .金剛石、石墨、C60(1)由碳元素組成的三種不同的單質一在一定條件下，將石墨轉化為金剛石的變化是化學變化。（2）金剛石、石墨的物理性質和用途金剛石石墨足球烯（C60）原子排列結構立體網狀片層結構三維空心球狀物理性質無色透明、正八面體的固

11、體、 天然最堅硬物質、不導電深灰色、有金屬光澤、細鱗片 狀固體、軟而滑、導電性良好金屬光澤、超導性、超磁性用途切割玻璃、裝飾品、刻刀鉛筆芯、潤滑劑、電極半導體、催化劑注意:金剛石是天然存在的最硬的物質。無定形碳：由石墨的微小晶體和少量雜質構成，沒有固定形狀。C60分子是一種由60個碳原子構成的分子，它形似足球，這種足球結構的碳分子很穩定。（3）金剛石、石墨、C60性質不同的原因：碳原子的排列方式不同。3.常見的無定形碳：木炭、活性炭、焦炭、炭黑顏色、狀態制法用途木炭灰黑色的多孔性固體木材隔絕空氣加強熱燃料、黑火藥、制活性炭、冶煉金屬活性炭灰黑色多孔顆粒狀固體r木炭在高溫下用水蒸氣處理1凈化多種

12、氣體和液體、作防毒面具淺灰色多孔性固體煙煤隔絕空氣加強熱冶煉金屬炭黑極細的黑色粉末含碳物質不完全燃燒墨、油墨、油漆、鞋油、燃料等，作 橡膠制品的填料木炭、活性炭具有吸附性（物理性質）。活性炭的吸附性更強。（二）碳單質的化學性質1 .穩定性：在常溫下，碳的化學性質不活潑。2 .可燃性： 碳在氧氣中燃燒的現象：燃燒劇烈，發出白光；放熱；生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體。C+O 20 2 （充分燃燒）2C+O2=2CO （不充分燃燒）3 .還原性:（1）還原反應：含氧化合物里的氧被奪去的反應叫做還原反應。盧溫C+2Cu0 =2Cu+C0 2 T2Fe2O3+3C 厚=4Fe+3CO 2 T 點燃2C0

13、+0 2 = 2C0 2單質碳的還原性可用于冶金工業。（2）木炭還原氧化銅的實驗（見右圖）【實驗操作】把剛烘干的木炭粉末和氧化銅粉末混合均勻，小心地鋪放進試管; 將試管固定在鐵架臺上。試管口裝有通入澄清石灰水的導管；集中加熱；木炭+氧化銅澄清的石灰水 過幾分鐘后，先撤出導氣管，待試管冷卻后再把試管里的粉末倒在紙上。觀察現象并分析。【實驗現象】澄清的石灰水變渾濁；黑色固體逐漸變成紅色。【化學方程式】C+2CuO型2Cu+CO 2 T反應開始的標志：澄清的石灰水變渾濁。在酒精燈上加網罩的目的：使火焰集中并提高溫度。配制混合物時木炭粉應稍過量的目的：防止已經還原的銅被氧氣重新氧化。實驗完畢后先熄滅酒

14、精燈的后果：石灰水倒吸入熱的試管中使試管炸裂。三、一氧化碳的性質（一）一氧化碳的物理性質無色、無味的氣體，難溶于水，密度比空氣略小。注意：一氧化碳只能用排水法收集，不能用向下排空氣法收集。（二）一氧化碳的化學性質1 .一氧化碳具有可燃性：2CO+O 2-i 2CO2【燃燒的現象】 發出藍色火焰； 放熱； 生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體。2 .一氧化碳具有毒性：原因：一氧化碳極易與血液中的血紅蛋白結合，造成生物體內缺氧，嚴重時會危及生命。3 . 一氧化碳具有還原性：曷溫3CO+Fe 2O32Fe+3CO 2CO+CuO = Cu+CO 2（三）還原性實驗1. 一氧化碳還原氧化銅的實驗：【實驗裝置

15、】見下圖（這是整套裝置，但只需掌握虛線框中內容，并且下文的操作、現象、結論僅針對虛 線框內的實驗裝置）。1-稀鹽酸 2-大理石 3-碳酸氫鈉溶液 4-灌硫腐5:不爽 6二氧伍銅 7-氫氧化鈣溶液 （1）【實驗操作】 先通入一氧化碳，在加熱前必須先檢驗一氧化碳的純度； 點燃酒精燈給玻璃管內的物質加熱； 實驗完畢，先熄滅酒精燈；再通入一會兒一氧化碳直到試管冷卻。（2）【實驗現象】黑色粉末變成紅色，生成的氣體使澄清的石灰水變渾濁。(3)【實驗結論】一氧化碳能使氧化銅還原成銅，同時生成二氧化碳。, (4)【化學方程式】 CO+CuO Cu+CO 2(5)【注意事項】 檢驗一氧化碳純度的目的：防止加熱空

16、氣和一氧化碳的混合氣體引起爆炸。一氧化碳“早來晚走”，酒精燈“遲到早退”。 一氧化碳“早來”，酒精燈“遲到”的目的：排凈裝置內的空氣，防止加熱空氣和一氧化碳的混合氣體 引起爆炸。 一氧化碳“晚走”，酒精燈“早退”的目的：防止灼熱的銅重新被空氣中的氧氣氧化。 A(2Cu+O 22CuO )。因為一氧化碳有劇毒，隨意排放會造成空氣污染，所以必須進行尾氣處理。溶液的目的：a.證明反應生成二氧化碳；b.除去裝置內的二氧化碳。2. 一氧化碳還原氧化鐵的實驗：(1)【實驗裝置和實驗操作】與上面的實驗類似(下的酒精燈要換成酒精噴燈)(2)【實現現象】紅色粉末逐漸變黑，生成的氣體使澄清的石灰水變渾濁。(3)【

17、化學方程式】3CO+Fe 2O3 =2Fe+3CO 2(4)【注意事項】鐵塊是銀白色的，但鐵粉是黑色的。水煤氣(一氧化碳和氫氣的混合氣體)：C+H2O - CO+H 23. 反應條件記憶技巧：在我們學過的還原劑還原金屬氧化物的反應中，只有兩個反應的條件是“加熱”，其他的都是“高溫”：H2+CuO = Cu+H 2O 和 CO+CuO ±-' Cu+CO 2四、二氧化碳的性質(一)二氧化碳的物理性質1、常溫下是無色無味的氣體；2、密度比空氣大；3、能溶于水：通常情況下，1體積的水約能溶解1體積二氧化碳；4、固態二氧化碳叫做“干冰”，易升華，可用于制冷和人工降雨。5、有關物理性質

18、的兩個探究實驗：4c【實驗操作】向一個收集滿二氧化碳氣體的質地較軟的塑料瓶中加入約1/3體積的水,僵立即旋緊瓶蓋，振蕩。三 ,【實驗現象】瓶體變癟。T-二皺化碳 【實驗分析】二氧化碳溶于水時，使瓶內的氣體體積減小，因而壓強減小，外界大 氣£ .壓把瓶子壓癟了。【實3飛論】二氧化碳能溶于水。二氧化碳的溶解性實驗ill.二氧化碳和空氣的密度比較8石蕊紙花證明二氧化碳與水反應實驗:（）噴稀瑞酸（n】噴水（二）二氧化碳的化學性質1 .不可燃，不助燃，一般情況下不支持燃燒，因此可以用來滅火。 階梯蠟燭實驗： 裝置：見右圖：實驗現象：蠟燭由下至上依次熄滅。實驗結論：（1）二氧化碳密度比空氣大；（

19、2）二氧化碳不可燃、不助燃。2 .與水反應（1）化學方程式如下：CO2+H2O= H2CO3AH2CO3= CO2 仔H2O 向盛有紫色石蕊試液的試管里通入二氧化碳，石蕊試液由紫色變為紅色；再將試管放在酒精燈火焰上微熱, 蕊試液由紅色變為紫色。(2)（ni）直接放人二氧化碳中（tv）噴水后-放入二的化碳中實驗過程:編號突驗操作便驗現象1向第一朵班花上噴灑稀幅陵紙花變紅n向第二朵紙托唯水紙花未變色in 籽第1朵紙花放入南滿二輒化碳的集氣瓶中紙花未變色萬,將第四朵紙花上水面藕仄盛滿二冗化碳的集氣瓶紙忠法I【實驗分析】 醋酸能使紫色小花變紅，說明酸（溶液）可以使紫色石蕊變紅；水不能使紫色石蕊變紅；二

20、氧化碳不能使紫色石蕊變紅；二氧化碳與水反應生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊變紅；酸被分解了。【化學方程式】 CO2+H2O= H2CO3 和 H2CO3= CO2TH20。3.與氫氧化鈣（氫氧化鈉）反應（1）向盛有澄清石灰水的試管中持續通入C02,可以看到的現象是：溶液先變渾濁，又變澄清。變渾濁是因為生成了不溶于水的白色固體碳酸鈣，而碳酸鈣繼續與二氧化碳和水反應生成可溶于水的碳酸氫鈣。兩個化學反應的化學方程式為：CO2+Ca（OH） 2= CaCO3/H2OCaCO3+CO2+H 20= Ca（HCO3）2（2）與氫氧化鈉的化學方程式為：CO2+2NaOH= Na2CO3+H2ONa2CO3+CO2

21、+H2O= 2NaHCO3【注意】二氧化碳與澄清石灰水的反應可以用來檢驗二氧化碳。但由于氫氧化鈣溶解度較小，不能用來大量吸收二氧化碳，而應該用氫氧化鈉溶液來吸收二氧化碳。（三）二氧化碳的用途1、滅火；2、綠色植物光合作用的原料，還可用作氣體肥料， 3、化工產品的原料；4、作制冷劑，用于人 工降雨。（四）一氧化碳與二氧化碳的性質比較一氧化碳二氧化碳物理性質無色無味的氣體，密度比空氣略小，難溶于水無色無味的氣體，密度比空氣大，能溶于水化學性質可燃性、毒性、還原性二氧化碳能和水反應生成碳酸二氧化碳可以與四大強堿反應生成鹽和水二氧化碳能和碳單質高溫反應生成CO二氧化碳能參與光合作用檢驗方法通過灼熱的氧

22、化銅粉末，粉末由黑色逐漸變成紅 色，產生的氣體能使澄清石灰水變渾濁通入澄清石灰水中，澄清石灰水變渾濁主要用途做燃料、冶煉金屬等滅火、制汽水、人工降雨等五、二氧化碳的制備（一）二氧化碳的實驗室制法1、實驗原理：化學方程式：CaCO3+2HCl= CaCl2+CO2 T *2。2、裝置圖:【注意】發生裝置第三個裝置的優點：可以隨時控制反應的發生和停止（固體應為塊狀）。收集裝置發生裝置（固液常溫型）心珀一（向上排空氣3、實驗藥品：稀鹽酸、塊狀大理石（或石灰石）派 注意：不能用濃鹽酸，因為濃鹽酸具有強揮發性，會使收集到的CO2混有HCl氣體；稀硫酸也可以與碳酸鈣反應產生CO2,但在實驗室不能用稀硫酸制

23、備CO2,因為稀硫酸與石灰石反應生成硫酸鈣，微溶于水，會覆蓋在石灰石表面阻止反應進一步進行；碳酸鈉同樣可以與鹽酸反應產生CO2,但是不能用碳酸鈉或粉末狀碳酸鈣，原因是反應速率太快，不易控制和收集。4、檢驗與驗滿：檢驗：將生成的氣體通入澄清石灰水中，若澄清石灰水變渾濁，證明是CO2。驗滿：用燃著的木條靠近集氣瓶口，若木條熄滅，證明已集滿。5、除雜：制取的CO2氣體一般會混有 HCl氣體和水蒸氣，除雜時先將氣體通過飽和NaHCO3溶液除去HCl,再通過濃硫酸除去水蒸氣。（二）二氧化碳的工業制法1、原理：iWj溫高溫煨燒石灰石： CaCO3=CaO+CO2 T2、重要轉化關系生石灰,CaO 一. r

24、 CM h熟石灰石灰石 CaO+H2O= Ca（OH）2 CO2+Ca（OH） 2= CaCO3 J+H2O 高溫 CaCO3=CaO+CO2 T模塊3水一、工業凈水（自來水凈化的主要步驟及作用）1、加入絮凝劑：使渾濁的水中懸浮物快速沉降（常用明磯對水中的雜質吸附而沉降，它溶于水后生成的膠狀物可以對懸浮雜質吸附沉降，以達到凈水的 目的）2、過濾池：使難溶物與水分離。3、吸附池：除去水中的色素和異味（用活性炭）。4、投藥消毒：除去水中混有的一些細菌或者微生物。二、過濾1、實驗器材：帶鐵圈的鐵架臺、漏斗、玻璃棒、燒杯2、操作過程先將玻璃棒輕輕斜靠在三層濾紙處取渾濁的水沿玻璃棒慢慢地倒入漏斗（玻璃棒起引流作用），燒杯口緊靠在玻璃棒上 液面始終低于濾紙的邊緣3、注意事項一貼：濾紙緊貼漏斗內壁，中間不留氣泡二低：液面低于濾紙邊緣，濾紙低于漏斗口三靠：燒杯口緊靠玻璃棒，玻璃棒輕靠三層濾紙處，漏斗下端管口緊靠燒杯內壁4、過濾速度慢的原因濾紙與漏斗內壁之間有氣泡雜質堵塞濾紙的小孔