内容正文:
第2章 空气、物质的构成
2.1 空气的成分
(一)空气中氧气含量的测定
1.拉瓦锡用定量的方法明确提出“空气是由氧气和氮气组成,其中氧气约占空气总体积的1/5”的结论。
2.实验室测定空气中氧气含量
(1)原理
红磷在密闭空间中燃烧消耗氧气,使密闭空间中压强减小,
打开弹簧夹后,大气压将烧杯中的水压入集气瓶中。
(压入的水的体积=被消耗的氧气的体积 V水=V氧气 )
(2)现象
①红磷燃烧,放出热量,产生大量白烟。
②装置冷却到室温后打开弹簧夹,烧杯内的水倒流入集气瓶,约占集气瓶内气体体积的1/5。
(3)结论 氧气约占空气总体积的1/5。
(4)反应表达式:磷+氧气五氧化二磷 4P + 5O2 2P2O5
(5)集气瓶中水的作用:
①吸收有毒的五氧化二磷(固体) ②吸热加快降温,防止集气瓶瓶底炸裂。
(6)常见导致测定误差的因素
因素
影响
偏小
装置漏气
外界空气进入
红磷量不足
氧气不能完全被消耗
未待装置冷却到室温就读书
剩余气体占有较大的体积
偏大
点燃的红磷插入瓶中后未立即塞上瓶塞
受热膨胀的空气部分逸出瓶外
最初弹簧夹未夹紧
部分空气受热膨胀逸出
(7)药品选择
①可否换用木炭、硫等物质?不能,因为木炭或硫燃烧会产生气体,造成瓶内气体体积变化小)。
②可否换用铁丝?答:不能,铁丝在空气中不燃烧。
③可否换用镁?答:不能,镁能与氧气、氮气、二氧化碳都发生反应。
药品选择:物质能在空气中燃烧且只与氧气反应,燃烧后的生成物为固体或液体(体积忽略不计)。
(8)瓶中剩余的主要气体是:氮气(化学性质:不可燃不助燃;物理性质:难溶于水)
(9)拓展:集气瓶压强变化
燃烧开始,消耗氧气使得压强减小,同时燃烧放出的大量热使瓶内压强增大。燃烧放热引起的压强增大大于消耗氧气的压强减小,所以总体是压强增大。待燃烧结束后,剩余气体慢慢冷却,压强减小,减小到比初始压强更小(减少的部分就是被消耗的氧气的压强)。打开弹簧夹或者打开装置后,水流入集气瓶,瓶内压强迅速恢复到和外界大气压相同。
(2) 物质的简单分类
种类
混合物
纯净物
宏观
由两种或两种以上的物质混合而成的物质
由一种物质组成的物质
微观
含有多种分子或原子,微观示意图如下:
含有一种分子或原子,微观示意图如下:
联系
(三)空气成分及用途
1.体积分数:氮气N2(78%),氧气O2(21%),稀有气体,二氧化碳CO2,其它。
2.空气是宝贵的资源
氧气
氮气
稀有气体
主要性质
无色、无味气体,不易溶于水,不可燃,能支持燃烧,能供给呼吸。
无色、无味气体,难溶于水,不燃烧也不支持燃烧,不供给呼吸,化学性质不活泼。
无色、无味气体,通电时能发出不同颜色的光(物理性质),化学性质很不活泼(不易和别的物质反应)。
用途
①供动植物呼吸
②医疗急救③金属切割④炼钢⑤宇宙航行
①作保护气②食品充氮作防腐剂等③制硝酸和氮肥
①作保护气
②制多种用途的电光源
③氦气充气球
(四)空气污染与防治
1.空气污染指数包括:一氧化碳(CO)、二氧化氮(NO2)、二氧化硫(SO2)、可吸入颗粒物、臭氧(O3)。
2.污染来源:化石燃料的燃烧,工厂排放的废气,汽车排放的尾气。
3.环境问题:温室效应(二氧化碳含量过多引起,甲烷等也能造成)、臭氧空洞(飞机的尾气、制冷剂氟里昂的排放)、酸雨(由二氧化硫、二氧化氮引起)二氧化碳能造成温室效应加剧,但不是空气污染物和有害气体。
4.空气质量指数级别越高,空气质量越差。
(五)对人体吸入的空气和呼出的气体的探究
呼吸作用:葡萄糖+氧气 → 二氧化碳+水
氧气含量比较
二氧化碳含量比较
水蒸气含量比较
操
作
分别伸入燃着的小木条
分别滴入相同滴数的
澄清石灰水,振荡
对一块干燥的玻璃片哈气,
并与放在空气中的干燥玻璃片比较
现
象
空气中的木条继续燃烧
呼出气体中的木条熄灭
空气中石灰水无明显变化
呼出气体中澄清石灰水变浑浊
空气中的玻璃片无明显变化
哈气的玻璃片上出现水雾
结
论
呼出气体中的氧气更少
呼出气体中的二氧化碳更多
呼出气体中的水蒸气更多
拓展:空气不能使澄清石灰水变浑浊,是因为量太少,反应了无明显现象;久置于空气中的澄清水出现浑浊。
2.2 构成物质的微观粒子(I)——分子
(一)物质的构成
大多数物质(气体、水、有机物)由分子构成,少数物质(金属、稀有气体、部分非金属固体)由原子构成,一些物质(金属/铵根+非金属,如氯化钠)是由离子构成的。
由分子构成的物质由分子保持化学性质,由原子构成的物质由原子保持化学性质,