第08讲 空气的组成-2023年暑期初二升初三化学衔接自学课（人教版）

第08讲 空气的组成 【学习目标】 1.了解空气的主要成分，初步认识空气是由多种气体组成的混合物 2.通过利用化学实验测定空气中氧气含量，形成测定混合气体中某一气体含量的一般思路和方法 3.理解气体量的改变引起气压改变，建立化不可见为可见的科学思维 【基础知识】 1.回顾拉瓦锡测定空气组成的实验 （1）氧气的发现历程 17世纪中叶以前，人们认为空气只是单一的某种物质，到了18世纪，科学家通过对燃烧和呼吸的研究，才开始认识到空气成分的复杂性。英国化学家丹尼尔·卢瑟福（1749—1819）发现空气中存在氮气；瑞典化学家舍勒（1742—1786）和英国化学家普利斯特里（1733—1804） 发现空气中存在氧气，并制得氧气。由于他们受传统的燃素说所束缚，并没有定量的测出空气中氮气和氧气的含量。法国化学家拉瓦锡（1743—1794）摆脱了传统的燃素说的束缚，用定量实验测定了空气的组成，揭示了燃烧是物质与空气里的氧气发生了反应，即提出燃烧的氧化学说，使近代化学取得了革命性的胜利。 思考：上述实验现象说明了什么？ 拉瓦锡做了三点推测：①汞只与空气中的部分气体反应（证据部分银白色汞变红）②汞与气体反应变成固体，使得密闭装置内气体减少，气压变小，从而钟罩内汞液面上升，由于汞槽内上升的汞的体积占密闭装置内空气体积的五分之一，所以空气中气体减少的体积为原来空气体积的五分之一。变成红色粉末的汞只有一部分，很可能是能与汞反应的气体已经被反应完了。 根据以上三点拉瓦锡猜测空气中大约有五分之一是氧气，为了验证这一猜想，他把红色粉末收集起来放在另一个小容器里进行加热，得到了银白色的汞和气体，气体的体积刚好等于密闭容器中减少气体的体积；把得到的气体放入前一个剩有五分之四体积的气体的容器中，所得气体的性质与空气的性质完全相同。 进一步实验研究发现氧化汞分解产生的气体能供给呼吸和支持燃烧；研究剩余的五分之四的气体的性质发现既不供给呼吸也不支持燃烧。 结论：空气由氮气和氧气组成，其中氧气约占空气总体积1/5。 （2）拉瓦锡实验的原理： ①汞在加热条件下只和空气中的氧气反应而不与其他气体反应； ②生成的氧化汞是固体，使密闭装置内的气体减少压强减小； 通过测定进入装置的液体的体积，推测减少气体的体积。 （3）测定混合气体中某种成分的含量 2.实验室测定空气中氧气的含量 （1）拉瓦锡测定空气中氧气含量的实验的不足：拉瓦锡严肃认真地反复实验进行了实验发现了奥秘，但实验时间较长，实验操作及实验装置比较复杂，且实验过程对环境有污染。 （2）改进：选择可燃物燃烧快速消耗氧气使瓶内气压减少，水倒吸。 可燃物应满足以下条件 反应物角度： 只与空气中的氧气反应 生成物角度：生成物不能是气体，最好是固体 （3）利用红磷燃烧测定空气中氧气含量 ①原理： ②装置： ③实验现象 红磷燃烧，发出黄光，产生大量的白烟，并放出大量的热； 冷却到室温后，打开止水夹，水沿导管进入集气瓶，进入集气瓶中水的体积约占集气瓶内空气体积的1/5。 ④实验分析：足量的红磷在封闭的容器内充分燃烧，消耗了空气中的氧气，生成五氧化二磷固体，使容器内压强减小，在外界大气压的作用下水进入容器。集气瓶中水只上升约1/5，说明氧气略占空气总体积的1/5，同时也说明说明剩余的气体不能燃烧也不支持燃烧，且不溶于水，进一步说明了氧气略占空气总体积的1/5 ⑤实验误差分析： 结果小于1/5的可能原因：红磷不足；试验结束后，没有冷却到室温就打开止水夹；装置漏气 结果大于1/5的可能原因：止水夹未夹紧；塞胶塞时过慢 3.空气的组成（按体积分数） 在19世纪末，英国的物理学家——瑞利在测量空气中各种气体的密度时，他先将空气中的氧气用燃烧的方法除去，测量剩余气体的密度后，发现每升质量为1.2572克，当时认为这就是氮气的密度。后来，他用别的方法提取纯氮气，结果发现每升质量为1.2508克，两次的结果相差0.0064克，他没放过这一点点差错，紧接看又做了几次实验，但每次的结果都相差0.006克左右。后来，瑞利又用卡文迪许的方法收集了0.5毫升的未知气体，对所得的气体进行了光谱分析，光谱中出现了已知气体不具有的新谱线，他将这种气体命名为“Argon”，也就是氩气(Ar)。 通过实验测定，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%。 4.物质的分类 混合物：像空气这样由两种或两种以上的物质混合而成的物质叫做混合物 混合物没有固定的化学符号;组成混合物的各种成分保持着它们各自的性质。 纯净物：像氮气、氧气、二氧化碳等