内容正文:
专题11 空气和氧气
聚焦重难考点
1、 空气的成分和应用
1. 空气的成分和组成。
第一个对空气组成进行探究的化学家:拉瓦锡(第一个用天平进行定量分析)。
空气成分
O2
N2
CO2
稀有气体
其它气体和杂质
体积分数
21%
78%
0.04%
0.93%
0.03%
注:空气成分含量是按体积分数计算的,而且是个粗略值。
2.空气中氧气含量的测定
(1)测定原理:在一个密闭容器内,用一种足量的易燃物质与空气中的氧气反应,生成一种固体,使容器内压强减小。在大气压的作用下,水倒吸入密闭容器内的体积,即为空气中氧气的体积。
(2)实验装置:如右图
(3)实验步骤:
A先在集气瓶内加入少量水,将集气瓶内水面上的容积分成五等分并做上记号。
B连接装置,并检查装置的气密性。
C用止水夹夹紧橡皮管,点燃红磷,迅速伸入集气瓶内,塞紧橡皮塞。
D燃烧结束,冷却至室温后,打开止水夹。
(4)实验现象:红磷剧烈燃烧,放出大量的热,有大量白烟生成;冷却后打开止水夹,水经导管进入集气 瓶,约占集气瓶内空气总体积的1/5。
(5)反应的文字表达式:。
(6)结论:空气中氧气的体积约占空气总体积的1/5.
注:①实验前,导管应预先注满水,否则在燃烧完毕,装置冷却后打开止水夹时,进入的水
会有一部分留在导管内。②实验时,确保气密性良好。③实验时,药品必须过量,燃烧后才
能完全消耗掉瓶内空气中的氧气。④实验结束后,带装置冷却到室温后才能打开止水夹。
⑤可用来反应的物质必须是易于氧气反应而不与空气中其他气体反应,且没有气体生成的物
质。(不采用硫、木炭、铁丝等物质代替)
3.空气的利用:
(1)O2的用途:供给呼吸;支持燃烧,也叫助燃,常用于焊接、切割金属等方面。
(2)N2:a性质:无色、无味的气体,难溶于水;不支持燃烧。化学性质较稳定。
b用途:灯泡中充氮气可延长使用寿命;食品包装充入氮气可防腐;制造化肥、炸药的重要原料;液氮可以做冷冻剂,医疗上用液氮冷冻麻醉或冷藏人体细胞组织等。
(3)稀有气体:a氦、氖、氩、氪、氙和氡等气体的总称,是混合物。
b性质:无色、无味的气体,难溶于水,化学性质不活泼。
c用途:常用作保护气;做光源(稀有气体通电能发出不同颜色的光)。
4.空气的污染 对空气造成污染的主要是有害气体(CO、SO2、NO2)和烟尘;目前计入空气污染指数的项目为CO、SO2、NO2、O3和可吸入颗粒物等。
2、 氧气的性质和燃烧
1.O2的物理性质:在通常状况下,氧气是一种无色、无味的气体,密度比空气稍大 ,不易溶于水(可用排水法收集)。
2.氧气三态变化: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。
3.O2的化学性质:a化学性质比较活泼,具有氧化性,在一定条件下可与许多物质发生化学反应,释放热量。b特有的性质:支持燃烧,供给呼吸。
4.物质在空气中和氧气中燃烧现象的比较
反应物
发生反应的条件
反 应 现 象
生成物
在空气中
在氧气中
C+O2
点燃
持续红热,无烟、无焰
剧烈燃烧,发出白光,放出热量,生成一种无色气体
盛有黑色木炭的燃烧匙应由上而下慢慢伸入集气瓶中
S+O2
点燃
淡蓝色火焰
发出明亮的蓝紫色火焰,放出热量,生成一种无色有刺激性气味的气体
S的用量不宜过多,实验前,在瓶底放少量水
P(红)+O2
点燃
黄白色火焰,伴随放热 和大量白烟
发出耀眼的白光,放出热量,生成大量白烟,白烟易溶于水
实验前在瓶中放少量水,吸收生成的固体颗粒
Fe+O2
点燃
灼成红热,离火后变冷
用木条引燃后,能持续剧烈燃烧,火星四射,放出热量,将铁丝熔成小球,生成黑色固体
实验前在瓶中放少量水或细沙,防止高温熔融溅落到瓶底受热不均而炸裂
5.氧化反应
①定义:物质跟氧反应叫做氧化反应。
②类型:A缓慢氧化:氧化过程中进行得非常缓慢,甚至在短期内不易察觉,如钢铁生锈,生物呼吸作用等。 B剧烈氧化:氧化过程进行得很剧烈,如硫、铁磷等物质的燃烧。
③燃烧:可燃物与空气中的氧气发生的一种发光、发热、剧烈的氧化反应。
条件:a有可燃物;b要有助燃剂,常用助燃剂为氧气;c温度达到该可燃物的着火点。
④爆炸:如果燃烧以极快的速度在有限的空间里发生,瞬间积累大量的热,使气体体积急剧的膨胀,就会引起爆炸。
分类:a燃烧引起的爆炸,实质是可燃物与氧气发生氧化反应生成的气体在有限空间内急剧膨胀,引起爆炸,是化学反应。b在有限空间内气体受热膨胀引起爆炸,没有新物质生成,是物理变化,如车胎爆炸。
3、 氧气的制取
1.氧气的实验室制法:
(1)过氧化氢制氧气:
A药品