单元2 探析空气之谜【知识清单】-2024-2025学年九年级化学上册单元速记·巧练（仁爱科普版2024）

第二单元 探析空气之谜 01 思维导图 02 考点速记 课题1 空气组成的探究 （一）空气的组成及探究 1. 法国化学家拉瓦锡通过实验得出“空气由氧气和氮气组成，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）用红磷测定空气中氧气的含量 实验原理 红磷燃烧消耗集气瓶内的氧气，瓶内气体减少，压强减小，冷却后打开弹簧夹，烧杯内的水会被压入集气瓶，进入水的体积即为瓶内消耗氧气的体积。 实验现象 ①红磷燃烧，产生大量白烟，并放出热量； ②冷却后打开弹簧夹，烧杯中的水被吸入集气瓶，瓶内液面上升约1/5。 实验结论 氧气约占空气总体积的1/5。 文字表达式 磷+ 氧气 五氧化二磷 符号表达式 P + O2 P2O5 误差分析 小于1/5原因 ①装置漏气；②红磷量不足； ③未冷却到室温就打开弹簧夹。 大于1/5原因 ①弹簧没有夹紧；②插入燃烧匙太慢。 （2）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。 （3）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） 拓展：实验装置的改进 （1）改进原因： ①实验时在容器外点燃红磷，燃烧产物会污染环境，将燃着的红磷伸入集气瓶时，空气受热膨胀逸出，会使得测量结果偏大，因此需在密闭容器中进行。 ②集气瓶的刻度读数较粗略，且会有部分水残留在导管中，使测量结果不准确。 （2）改进思路： ①点燃方式的改进：实验过程中不打开装置，使装置始终保持密闭 ，如图①、②所示。 ②测量方式的改进：利用量筒或注射器等测量仪器，减小实验误差，使测定结果更加精确 ，如图③所示。 图① 图② 图③ （二）空气的成分 体积分数：氮气N278% ，氧气O221% ，稀有气体0.94% ，二氧化碳CO20.03% ，其他气体0.03% 。 课题2 氧气的性质与应用 （一）氧气的性质 1. 氧气的物理性质 （1）通常情况下，氧气是一种 无 色 无 味的气体，密度为1.429g/L比空气略 大 ，（因此盛满氧气的集气瓶 倒 放在桌子上）氧气 不易 溶于水。 （2）三态变化：氧气在-183℃时变为 淡蓝 色液体，在—218℃变为 淡蓝色雪花状 固体。 2. 氧气的化学性质 （1）氧气的特性是能使 带火星的木条 复燃。 （2）与氧气的反应 反应现象 文字表达式 注意事项 在空气中 在氧气中 硫磺 产生 淡蓝色火焰 发出明亮的蓝紫色 火焰 硫＋氧气二氧化硫 S O2 SO2 集气瓶底部预先放些 水或氢氧化钠溶液 放热 ，生成有刺激性气味 的气体 木炭 发 红 光 剧烈燃烧，发 白 光 碳＋氧气二氧化碳 C O2 CO2 燃烧匙应由 上 而下 缓慢伸入集气瓶底 放热 ，生成的气体能使澄清的石灰水变 浑浊 放出热量，生成 白雾 和使石灰水 浑浊 的气体 铁丝 在空气中烧的红热 剧烈燃烧 ，火星四射 ，生成 黑色固体 铁＋氧气四氧化三铁 Fe O2 Fe3O4 集气瓶的底部要预先放 铺沙或加水 3. 化合反应与氧化反应 （1）化合反应：由两种或两种以上的物质生成另一种物质的反应，反应有多种，而生成物只有一种的反应。 它是四大基本反应类型之一，可以用通式简明地表示为：A+B→AB。 其特点是多种物质生成一种物质，可以简记为：“多变一”。 （2）氧化反应：物质与氧发生的反应，但它不是四大基本反应类型之一，反应物有氧气参与的反应 。 其特点是物质与氧的反应，可以简记为：“物与氧反应”。 4.氧气的用途 （1）支持燃烧，冶金工业上，在炼钢过程中吹以高纯度氧气，和其中的碳及磷、硫、硅等起氧化反应；国防工业上，液氧是现代火箭最好的 助燃剂 ，在超音速飞机中也需要液氧作 氧化剂 ，可燃物质浸渍液氧后具有强烈的爆炸性，可制作液氧 炸药 ；在金属切割及焊接等方面也有着广泛的用途。 （2）供给呼吸，在潜水作业、登山运动、高空飞行、宇宙航行、医疗 抢救等缺氧、低氧或无氧环境中，供给氧气，以维持人或动物等正常的 呼吸 。 （二）氧气的实验室制法 在实验室中，常采用高锰酸钾或过氧化氢分解等方法制氧气。 1.加热高锰酸钾制氧气 （1）药品：高锰酸钾（暗紫色固体）发生装置 收集装置 （2）原理： 文字表达式：高锰酸钾 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气加热 符号表达式： KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2↑△ （3）装置： ①发生装置：加热固体制气体（固体加热型装置） ②收集装置： A.排水法收集：依据氧气不易溶于水且不与水反应。 B.向上排空气法收集：依据氧气的密度比空气略大。 主要实验步骤： （1）查：组装仪器，检查装置的气密性； （2）装：把药品装入试管内，平铺在试管底部，管口塞一小团棉花 ，用带导管的单孔橡皮塞塞紧试管口； （3）定：用铁夹夹持试管，并固定在铁架台上； （4）点：点燃酒精灯加热（记得先预热 ，防止试管受热不均破裂）； （5）收：用排水法收集氧气； （6）移：实验完毕，先把导气管从水槽中移出水面（防止水倒吸回热的试管，使试管炸裂）； （7）熄：熄灭酒精灯。 可简记为：“茶庄定点收利息”（每个字代表一个步骤：①查②装③定④点⑤收⑥移⑦熄）。 验满方法: （1）用排水法收集：当观察到集气瓶中的水排完，集气瓶口有大量气泡冒出时，证明已收集满。 （2）用向上排空气法收集：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明已收集满。 （3）放置方法：正放在桌子上，并盖上毛玻璃片。 2. 过氧化氢分解制取氧气 （1）药品：过氧化氢（H2O2）溶液和二氧化锰（MnO2） 过氧化氢溶液俗名 “双氧水”，是一种无色溶液，过氧化氢在常温下可以分解放出氧气； 二氧化锰是黑色粉末。 （2）原理： 文字表达式：过氧化氢 水+ 氧气二氧化锰 MnO2 符号表达式： H2O2 H2O + O2↑ （3）实验装置： 发生装置：固液不加热型装置（固体与液体反应类型，不需加热） 收集装置：排水法、向上排空气法 实验步骤： （1）检查装置的气密性。 （2）向锥形瓶中加入二氧化锰固体。 （3）塞好带有分液漏斗(或长颈漏斗)和导管的双孔橡胶塞。 （4）向分液漏斗(或长颈漏斗)中加入过氧化氢溶液。 （5）用排水法(或向上排空气法)收集气体。 （三）催化剂与催化作用 1．催化剂 （1）定义：在化学反应中能 改变 其他物质的化学反应速率，而本身的 质量 和 化学性质 在反应前后都没有发生变化的物质。 （2）特点：“一变两不变”：一变： 其他物质的化学反应速率（可以加快也可以减慢）； 两不变： 本身的质量和化学性质 （物理性质可以改变）。 2．催化作用：催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。 （四）分解反应与化合反应 1.定义：由一种物质生成两种或两种以上其它物质的反应，叫做分解反应。 2.与化合反应比较 分解反应 化合反应 概念 由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应 由两种或两种以上物质生成一种物质的反应 特点 一变多 多变一 通式 A→B + C + … A +B + … → C 联系 都是化学反应的基本类型之一，二者是并列关系 （五）氧气的工业制法 1.方法：分离液态空气法 2.原理：利用液态氧和液态氮的沸点不同。 3.具体过程：在低温下加压，使空气液化，然后升温，液态氮的沸点比液态氧的沸点低，氮气先蒸发出来，剩下主要是液氧。 （六）自然界“氧循环” 1.自然界氧气的消耗：在自然界中，生物体的 呼吸 、燃料的燃烧、金属的 冶炼 等都要消耗空气中的氧气。 2.“氧循环”的平衡：植物光合作用产生的 氧气 与生物体呼吸作用、化石燃料的燃烧等消耗的 氧气 基本平衡，使空气中氧气的含量保持相对 稳定 ，这就是自然界中的氧循环。 课题3 空气资源的保护 1.造成空气污染的物质：排放到空气中的有害气体和烟尘。 2.污染危害：损害人体健康、影响作物生长、破坏生态平衡。 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、制冷剂氟利昂的排放） 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 4.保护大气环境的措施：①使用清洁能源；②加强空气质量监测 ；③积极植树、种草 等。 5.空气质量日报的主要内容：空气质量指数 、首要污染物、空气质量状况等。 6.目前计入空气质量评价的主要污染物：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮 、可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物 （PM2.5）和臭氧 等。空气质量日报中，空气质量指数的数值越大，空气质量越差 。 03 素养提升 易错点辨析 1. 误以为空气中的各成分含量是质量分数 空气中各成分的含量是指体积分数，如氧气约占空气的21%，是指100体积空气中氧气约占21体积，而不能理解为100份质量的空气中氧气占21份质量。 2. 误认为稀有气体为纯净物 稀有气体是氦、氖、氩、氪、氙和氡等气体的总称，因此“稀有气体”是混合物，而“氦气”、“氖气”等是纯净物。 3. “烟”“雾”“气”的区别 “烟”是固体小颗粒在空气中扩散产生的现象，如红磷燃烧产生白烟。“雾”是液体小液滴在空气中扩散产生的现象，“气”是物质在通常状况下以气体状态存在，一般在描述时有颜色、气味。 4. 加热、高温、点燃与燃烧的区别 加热、高温、点燃是反应条件。一般认为加热不超过500 ℃，通常用酒精灯作热源。温度需要在700 ℃以上的实验，实验室通常用酒精喷灯作热源。点燃的目的是使可燃物达到着火点。燃烧是发热、发光的剧烈反应的现象，不是条件。 5. 催化剂的理解 （1）催化剂是“改变”其他物质的化学反应速率，而不是“加快”其他物质的化学反应速率； （2）催化剂 不能 改变生成物的质量； （3）催化剂不是反应物也不是生成物； （4）催化剂的质量和化学性质是在反应前后不变，反应过程中会变化； （5）同一化学反应 不一定 只有一种催化剂；同一物质可以在 不同 的化学反应中起催化作用。 6. 误认为二氧化碳有害气体 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。有害气体主要包括一氧化碳、二氧化氮和二氧化硫等，这三种气体都是有毒气体。 方法提炼 1. 描述物质燃烧的现象，一般为“一光、二热、三生成（物）”，例如硫在氧气中燃烧的现象为发出明亮的蓝紫色火焰，放热，生成有刺激性气味的气体。应注意以下两点：①不能将生成物的名称当作现象来描述；②注意区分“烟”与“雾”、“光”与“火焰”。 2. 物质鉴别思路 利用物质性质差异，逻辑顺序是实验操作→观察现象→得到结论，现象与结论一一对应。 例：鉴别氧气、空气、二氧化碳、氮气最简单的方法： 先分别伸入燃着的木条，燃烧更旺的是氧气，正常燃烧的是空气，熄灭的是氮气和二氧化碳；再分别向小木条熄灭的两种气体中倒入澄清石灰水，振荡，若澄清石灰水变浑浊的是二氧化碳，无明显变化则是氮气。 4 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$