空氣和氧氣一、內容概述第二單元的空氣和氧氣，了解了空氣的成分，掌握混合物、純凈物等有關知識，對物質的性質變化、氧氣的物理性質、化學性質也進行了深入的掌握，了解關于空氣污染及污染防治的知識二、重點知識歸納及講解（一）空氣的成分空氣成分示意圖（體積分數(shù)）按體積分數(shù)計算，大約是：氮氣占78%，氧氣占21%，稀有氣體占0.94%，二氧化碳占0.03%，其他氣體和雜質占0.03%。拉瓦錫通過實驗得出了空氣由氮氣和氧氣組成的結論，其中氧氣約占空氣總體積的1/5。1、空氣中氧氣體積分數(shù)的測定該實驗的原理是利用紅磷在密閉容器中燃燒，消耗氧氣，生成五氧化二磷白色固體，同時容器內壓強減小，可以通過容器內水面的上升高度來確定空氣中氧氣的體積分數(shù)。2、實驗的注意事項①藥品不能選用炭、硫、鐵等物質。因為炭、硫燃燒后有氣體生成，容器內壓強變化不大，燒杯中的水不能進入；鐵在空氣中不能燃燒。②紅磷要足量，避免容器內有氧氣剩余。③裝置的氣密性要良好，避免因裝置氣密性不嚴進入空氣而影響測定結果。（二）混合物混合物是由兩種或多種物質混合而成的。這些物質相互間沒有發(fā)生化學反應，混合物中各純凈物保持著各自的性質。例如，空氣是由氮氣、氧氣等多種物質組成的混合物，但氮氣或氧氣仍保持著各自的性質。（三）純凈物純凈物是由一種物質組成的。例如：氧氣（O2）、氮氣（N2）、二氧化碳（CO2）等都是純凈物。潔凈的物質不等于純凈物，如凈化后的自來水仍是混合物，潔凈的空氣也是混合物，它是由氮氣、氧氣等多種氣體組成的。（四）氮氣氮氣是一種無色、無味的氣體，它的熔點和沸點都很低。氮氣是制硝酸和化肥的重要原料；氮氣的化學性質很不活潑，是一種常用的保護氣，如焊接金屬時用氮氣作保護氣，燈泡中充入氮氣以延長使用壽命，食品包裝時充氮氣以防腐；醫(yī)療上在液氮冷凍麻醉條件下做手術；超導材料在液氮的低溫環(huán)境下顯示超導性能。（五）稀有氣稀有氣體是氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣這幾種氣體的總稱，它們都是無色、無味的氣體，性質很不活潑，曾叫做惰性氣體。由于稀有氣體的性質很不活潑，常用作保護氣，如焊接金屬時用稀有氣體來隔絕空氣，燈泡中充入稀有氣體以使燈泡耐用。由于稀有氣體在通電時能發(fā)出不同顏色的光，可制成多種用途的電光源，如航標燈、強照明燈、閃光燈、霓虹燈等，還可用于激光技術等。（六）保護空氣空氣是一種寶貴的自然資源，潔凈的空氣對于人類和其他動植物都是非常重要的，被污染的空氣會嚴重損害人體健康，影響作物生長，破壞生態(tài)平衡，如全球氣候變暖、臭氧層被破壞和形成酸雨等。1、污染物排放到空氣中的粉塵和有害氣體（二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳）。2、污染防治的方法加強環(huán)保意識，使用低污染、節(jié)能型燃料替代強污染材料，積極植樹、造林、種草等。3、環(huán)境污染①溫室效應導致全球溫度升高，產生溫室效應的主要氣體有二氧化碳、甲烷等。②酸雨導致土壤、河流的酸性增強，產生酸雨的主要氣體有二氧化硫、二氧化氮等。③臭氧層被破壞導致紫外線輻射增強，使人易患皮膚癌，破壞臭氧層的主要物質有氟利昂、CCI4等。④焚燒垃圾會產生許多有害氣體，污染空氣，所以對假冒香煙、光盤子等進行輾碎后再加利用的綠色銷毀方式。⑤白色污染主要指白色塑料袋、方便飯盒的隨意丟棄。（七）化學常識1、物理性質物理性質是指顏色、狀態(tài)、氣味、熔點、沸點、硬度、密度等不需發(fā)生化學變化就能表現(xiàn)出的性質。例如，氮氣是一種無色、無味的氣體，其熔點和沸點都很低。2、化學性質物質在化學變化中表現(xiàn)出來的性質叫做化學性質，如可燃性、穩(wěn)定性、還原性、氧化性等都屬于化學性質。化學性質需要發(fā)生化學變化才能表現(xiàn)出來，如氫氣具有可燃性，此性質只有在氫氣燃燒這一化學反應中才能表現(xiàn)出來，因此是化學性質；而物理性質則是可以被感知和能測量的物理量。3、化學變化變化時生成了其他的物質的變化則叫化學變化，也叫化學反應。例如，木柴的燃燒、鋼鐵生銹都生成了新物質，都是化學變化。在化學變化過程中除生成其他物質外，還伴隨發(fā)生一些現(xiàn)象，如放熱、發(fā)光、變色、放出氣體、生成沉淀等，這些現(xiàn)象常常可以幫助我們判斷有沒有化學變化發(fā)生，但并不是變化的本質。4、物理變化沒有其他物質生成的變化叫做物理變化。例如，液態(tài)水受熱氣化成水蒸氣是物理變化。物理變化與化學變化的本質區(qū)別在于是否有其他物質生成。例如，硫燃燒生成二氧化硫是化學變化，電燈通電發(fā)光時沒有其他物質生成是物理變化。物理變化與化學變化又有聯(lián)系，在發(fā)生化學變化的過程中同時發(fā)生物理變化，但在物理變化的過程中不一定發(fā)生化學變化。（1）不要把化學變化的現(xiàn)象當成判斷物理變化和化學變化的依據(jù)。（2）物質的變化和物質的性質的區(qū)別物質的變化，無論是物理變化還是化學變化，均指一個動態(tài)的過程，而物質的性質，無論是物理性質還是化學性質，均指物質特有的屬性。5、氧氣的物理性質在通常狀況下，氧氣是無色、無味的氣體，不易溶于水，在標準狀況下，氧氣的密度是1.429g/L，比空氣的略大，在壓強為101kPa時，氧氣在約-183℃時變?yōu)榈{色液體，在約-218℃時變成雪花狀的淡藍色固體。6、氧氣的化學性質氧氣是一種化學性質比較活潑的氣體，在常溫下一般不與其他物質發(fā)生燃燒，在點燃或加熱條件下能與許多物質發(fā)生反應，放出熱量，物質與氧氣反應現(xiàn)象的比較見下表。三、難點知識剖析（一）“光”、“焰”、“霧”和“煙”的用法固體物質燃燒時發(fā)光，如鎂在空氣中燃燒時發(fā)出耀眼的強光；氣體物質燃燒產生火焰，如一氧化碳在空氣中燃燒，產生藍色火焰；大量小液滴分散在氣體中產生霧，如氯化氫氣體在空氣中與水蒸氣結合形成鹽酸小液滴，分散在空氣中而產生酸霧；大量固體小顆粒分散在氣體中產生煙，如五氧化二磷小顆粒分散在空氣中形成白煙。（二）氧氣的用途氧氣的性質決定了氧氣的用途，氧氣的重要用途是供給呼吸和支持燃燒，氧氣還可以用于氣焊、氣割、作液氧炸藥、火箭推動劑等。做鐵絲或鋁箔在氧氣中燃燒的實驗時，要注意以下問題：1、鐵絲要光亮，因為鐵絲表面通常有一層鐵銹，不利于燃燒。2、鐵絲繞成螺旋狀，這樣可以增大鐵絲與氧氣的接觸面，有利于鐵絲在燃燒時溫度集中，使反應順利進行。3、鐵絲的一端系上一根火柴，這樣會給鐵絲預熱，便于鐵絲燃燒。4、待火柴即將燃盡時再將鐵絲伸入集氣瓶中，這樣可避免火柴消耗氧氣而影響實驗結果。5、要預先在集氣瓶的底部放少量的水或細沙，以防生成的融熔物炸裂集氣瓶的底部。結論：氧氣能支持燃燒，氧氣具有氧化性，是一種常見的氧化劑。氧氣的助燃性和能供給呼吸實際上也是氧氣的氧化性；氧氣具有助燃性，而不具有可燃性。（三）化合反應化合反應是指由兩種或兩種以上的物質生成另一種物質的反應，形如A＋B→C。同步練習【基礎鞏固】1.二百多年前，法國化學家拉瓦錫通過實驗得出了空氣是由_____________和_____________組成的，其中_____________約占空氣總體積的1/5，_____________約占空氣總體積的4/5。2.空氣是由多種成分組成的_____________，空氣的成分按_____________計算，大約是：氮氣_________，氧氣_____________，稀有氣體_____________，二氧化碳_____________，其他氣體和雜質_____________。3.純凈物由_____________物質組成，混合_____________物由物質組成。4.隨著工業(yè)的發(fā)展，排放到空氣中的_____________和_____________對空氣造成了污染，“溫室效應”“酸雨”“臭氧層空洞”等都是空氣污染引發(fā)的環(huán)境問題。5._____________、_____________、_____________、_____________、_____________等氣體總稱為稀有氣體。它們一般_____________其他物質發(fā)生化學反應。人們利用這種性質，在一些工業(yè)生產中，常把它們用作_____________。稀有氣體在通電時會發(fā)出_____________，因此它們在_____________中有特殊的應用。6.在標準狀況下，氧氣是一種_____________色、_____________氣味的氣體。它的密度比空氣_____________，_____________溶于水。液態(tài)氧的顏色是_____________。7.氧氣的化學性質_____________，能與許多物質起反應。氧氣具有_____________，是常用的_____________。氧氣能支持燃燒，帶有火星的木條在氧氣中能_____________。8.化合反應是由兩種或兩種以上物質生成_____________的反應，是化學反應中的一種基本反應類型。氧化反應是物質跟_____________發(fā)生的反應，不僅僅是跟氧氣。9.(1)做鐵絲在氧氣里燃燒的實驗時，預先要在集氣瓶里裝少量水或鋪一層細沙，目的是_____________。(2)寫出下列反應的文字表達式①鐵絲在氧氣中燃燒：_______________________________________；②實驗室用加熱高錳酸鉀的辦法制取氧氣：_______________________________________；③蠟燭在空氣中燃燒：____________________________________________________。【能力提升】1.在治理城市空氣污染中所采取的措施不正確的是（）A．焚燒落葉B．增加綠地面積C．減少用煤作燃料D．汽車改用清潔燃料2.你能通過哪些現(xiàn)象說明空氣的存在？3.實驗裝置如圖2-5所示，甲、乙兩個集氣瓶用導管連接，玻璃管A的下端緊系一只氣球。將此裝置放置在陽光下一段時間后，可能觀察到的現(xiàn)象是____________；產生這些現(xiàn)象的原因是_______________________。圖2-54.市場上銷售的香腸、鹽水鴨、榨菜、豆腐干等食品，常采用真空包裝，真空包裝的目的是除去空氣，使大多數(shù)微生物因缺少_________氣而受到抑制，停止繁殖，同時防止食品發(fā)生緩慢_________而變質。茶葉、肉松、膨化食品等常采用真空充氣包裝，即將儀器裝入包裝袋，抽出袋內空氣，再充入防止食品變質的氣體，然后封口，真空充氣包裝能使食品保持原來的色香味及營養(yǎng)價值，防止食品受壓而破碎變形。提出問題：充入食品包裝袋中的氣體是什么？猜想與驗證：可能是N2，實驗初步驗證的方法及現(xiàn)象：___________________________。充入的氣體還可能是：①_________；②_________。5.為了保護空氣，某市將市區(qū)汽車排氣管裝上三效催化轉換器，目的是使碳氫化合物迅速轉化為二氧化碳和水；氮的氧化物轉變?yōu)榈獨猓瑥亩蛊囄矚獾玫絻艋ｊP于這兩個目的所涉及的物質變化，說法正確的是（）A.均為物理變化B.均為化學變化C.前者為物理變化，后者為化學變化D.前者為化學變化，后者為物理變化6.家庭養(yǎng)魚用的魚缸內，常放入一種送氣裝置，使用時會連續(xù)不斷地冒出氣泡，請你分析這套裝置的作用是什么？__________________。它說明氧氣具有哪些性質？__________________。7.現(xiàn)有A、B、C、D四種物質。A是無色、無味的氣體。B在A中燃燒發(fā)出明亮的藍紫色火焰，同時生成一種無色有刺激性氣味的氣體C。D是一種無色的氣體，把D通入澄清的石灰水中，石灰水變渾濁。試判斷A、B、C、D各是什么物質，請將答案填在空格內。A_________，B_________，C_________，D_________。【中考模擬】1、含有硫的煤在火爐中不完全燃燒時，排放出的下列氣體組合中都屬于大氣污染氣體的是（）A．SO2、CO2B．CO2、CO、SO2C．CO、CO2D．CO、SO22、下列物質排放到空氣中，不會造成空氣污染的是（）A．汽車排放的尾氣B．焚燒垃圾產生的氣C．化工廠排放的廢氣D．動植物呼吸排出的氣體3、下列有關實驗現(xiàn)象的描述，不符合事實的是（）A．蠟燭在氧氣里燃燒發(fā)出白光B．紅磷在空氣中燃燒產生大量的白煙C．鎂帶在空氣中燃燒發(fā)出耀眼白光D．硫在空氣中燃燒發(fā)出藍紫色火焰4、有兩瓶無色氣體，它們分別是二氧化碳和氧氣，有多種方法可將它們區(qū)別開來。請你模仿示例要求，列舉兩種鑒別方法。示例：用帶火星的木條分別插入瓶口下，復燃的是氧氣，熄滅的是二氧化碳。方法1：_________________________________。方法2：_________________________________。5、下圖是測定空氣中氧氣含量的實驗裝置，請根據(jù)實驗回答問題：（1）先用彈簧夾夾住乳膠管，將燃著的紅磷立即伸入盛有少量水的集氣瓶中，并把塞子塞緊,可觀察到的實驗現(xiàn)象是什么?待紅磷熄滅并冷卻后,打開彈簧夾,又可觀察到什么現(xiàn)象?（2）燃燒結束后，集氣瓶內剩余的氣體主要是氮氣。由本實驗可推知氮氣的物理性質和化學性質是什么？6、新電燈泡的玻璃柱上涂有一點暗紅色物質，以除去燈泡內殘留的氧，該物質應該選用（）A．氧化亞銅B．紅磷C．氧化鐵D．銅粉7、在進行“空氣中的氧氣會減少耗盡嗎”辯論中，該小組為正方（空氣中的氧氣會減少耗盡）。下列論點不應成為正方論據(jù)的是（）A．汽車越來越多，消耗的氧氣越來越多B．有證據(jù)表明，在遠古時代的原始空氣中氧氣含量高達30%C．限制二氧化碳的排放是目前各國政府的重要環(huán)境政策D．地球人口增多其呼吸和使用的燃料越來越多8、下列關于空氣的說法中，錯誤的是（）A．工業(yè)上利用氧氣和氮氣的沸點不同，從液態(tài)空氣中分離出氧氣的過程屬于物理變化B．空氣是一種十分重要的天然資源C．若大量有害物質進入空氣中，僅靠大自然的自凈能力，大氣還能保持潔凈D．按體積分數(shù)計算，空氣中約含有氮氣78%、氧氣21%、其他氣體和雜質1%9、下列關于實驗現(xiàn)象的描述中，不正確的是（）A．木炭在氧氣中燃燒發(fā)出白光B．紅磷在氧氣中燃燒產生大量白色煙霧C．硫在空氣中燃燒發(fā)出淡藍色火焰D．鐵絲在空氣中劇烈燃燒，火星四射10、右圖所示裝置可用于測定空氣中氧氣的含量，實驗前在集氣瓶內加入少量水，并做上記號。下列說法中不正確的是（）A．該實驗證明空氣中氧氣的含量約占1/5B．實驗時紅磷一定要過量C．實驗前一定要檢驗裝置的氣密性D．紅磷燃燒產生大量的白霧，火焰熄滅后立刻打開彈簧夾參考答案：空氣和氧氣答案【基礎鞏固】1、思路解析:本題考查化學史和空氣的基本組成常識。答案：氮氣氧氣氧氣氮氣2、思路解析:本題考查基礎知識。適合預習后進行自我測試。答案：混合物體積分數(shù)占78%占21%占0.94%占0.03%占0.03%3、思路解析:考查對純凈物和混合物的理解。答案：一種多種4、思路解析:空氣中的污染物主要是二氧化硫等有害氣體和灰塵等顆粒狀物質。答案：有害氣體煙塵5、思路解析:本題考查惰性氣體的性質及用途。答案：氦氖氬氪氙不與保護氣不同顏色的光燈具制造業(yè)6、思路解析：本題考查氧氣的物理性質。答案：無沒有略大不易淡藍色7、思路解析：本題考查氧氣的基本化學性質：可以支持燃燒。答案：比較活潑氧化性氧化劑復燃8、思路解析：本題考查化合反應和氧化反應的概念。能夠提供氧元素的是氧氣或含氧化合物。答案：另一種物質氧9、思路解析：本題考查鋁絲在氧氣中燃燒，生成氧化鋁，放出大量的熱。玻璃容器容易炸裂，必須墊上一層水和細沙；考查氧氣的制備和蠟燭燃燒等的反應文字表達式。答案：(1)防止生成的四氧化三鐵炸裂集氣瓶(2)①鐵+氧氣四氧化三鐵②高錳酸鉀錳酸鉀+二氧化錳+氧氣③石蠟水+二氧化碳【能力提升】1、思路解析：這是一道有關空氣污染的考題。增加綠地面積，可以增加光合作用，把二氧化碳轉化為氧氣；少用煤作燃料，可以減少二氧化硫的排放；汽車改用清潔燃料，可減少有毒氣體的排放；焚燒落葉，會產生大量煙污染空氣。答案：A2、思路解析：本題屬于開放性題目。旨在通過對生活常識的了解和化學課堂了解的有關知識進行解答。答案：風吹草動、扇扇子感到有涼風、空瓶子投入水中產生氣泡等都可以作為答案3、思路解析：該裝置原理與教材空氣中氧氣含量測定實驗原理相似。白磷受陽光照射一段時間后，溫度升高，一旦達到其著火點后，便可自燃，耗掉裝置中的氧氣，體系壓強便低于大氣壓強，于是在大氣壓的作用下，甲瓶中的氣球便自動膨大。答案：乙瓶內白磷自燃；產生白煙，冷卻后瓶壁上有白色固體出現(xiàn)；甲瓶中氣球自動膨大白磷受陽光照射一段時間后，溫度升高，一旦達到其著火點后，便可自燃，耗掉裝置中的氧氣，體系壓強便低于大氣壓強，于是在大氣壓的作用下，甲瓶中的氣球便自動膨大4、思路解析：這是一道與生活緊密相關的題目。考查的是食品的防腐問題。（1）是采用真空包裝，使微生物不能繁殖，使食品缺少氧氣而不能發(fā)生緩慢氧化而變質；（2）是采用充氣包裝，充入的氣體必須無毒、不與食品發(fā)生反應，且易得、廉價的氣體，N2是最好的選擇，氧氣、氮氣都是空氣的主要成分，空氣是寶貴的自然資源。答案：氧氧化（2）將燃著的木條伸入該氣體中，火焰熄滅，將該氣體通入澄清的石灰水，石灰水不變渾濁①CO2②N2和CO25、答案：B6、答案：向魚缸內送氧氣氧氣不易溶于水，可供給呼吸7答案：氧氣硫磺二氧化硫二氧化碳【中考模擬】1、答案：D解析：煤的主要成分是碳，另外還含有少量硫等雜質。煤不完全燃燒，除產生CO2、SO2等氣體外，還產生一定量的CO。SO2、CO是有毒氣體，排放到空氣中會污染大氣。若選B，則是錯解題意，CO2過量排放雖對空氣質量有影響，但它不是空氣污染物。2、答案：D解析：污染空氣的主要是有害氣體（CO、NO2、SO2等）和可吸入顆粒，產生原因是汽車尾氣、工廠廢氣的排放及含硫煤、垃圾等物質的燃燒。