内容正文:
单元一 物质的性质与应用
第2讲 空气和氧气
1
学业要求:根据《义务教育化学课程标准(2022年版)》描述编写
❶能通过实验帮助同学们掌握氧气及空气中其他成分的主要性质,并能用化学方程式表示;
❷能举例说明物质性质的泛应用及性质与用途的关系;
❸能利用氧气及空气中其他成分的性质,分析、解释一些简单的化学现象和事实;
❹能设计简单实验,制备并检验氧气。
空气的成分与用途
空气的成分 体积分数 主要用途
氮气 制作硝酸和氮肥的原料,用作 (化学性质稳定)
氧气 用于航天、医疗、气焊、潜水、登山等
稀有气体 可制成霓虹灯(通电时发出不同颜色的光),用作焊接金属的保护气等
二氧化碳 0.03% 参与植物的光合作用,用作生产化工产品的原料(制汽水、纯碱等),用作气体肥料,用于灭火等
其他气体和杂质 0.03% —
保护气
78%
21%
0.94%
空气的污染与防治
污染物 有害气体(主要是 )和烟尘
危害 严重损害人体健康,影响农作物的生长,破坏生态环境,其中全球气候变暖、臭氧层破坏和酸雨等都与空气污染有关
防治措施 加强大气质量监测,使用 能源,积极植树、造林、种草等
SO2、NO2、CO等
清洁
注意:CO2排放量增多会加剧温室效应,但CO2不是空气污染物。
氧气
(1)物理性质
标准状况下,氧气是 色、 味的气体, 溶于水,密度比空气 ;液态时呈淡蓝色,固态时呈淡蓝色雪花状。
略大
不易
无
无
(2)化学性质
氧气的化学性质比较活泼,能与多种物质发生化学反应。
①氧气与单质的反应
物质 在空气中燃烧 在氧气中燃烧 化学方程式
木炭 发出红光,放出热量 发出 光,放出热量,产生能使澄清石灰水 的气体
硫 发出微弱的 火焰,放热,产生
的气体 发出明亮的 火焰,放出热量,产生 的气体
磷 发出 火焰,放热,产生大量 发出 ,放热,产生大量
白
变浑浊
蓝紫色
有刺激性气味
淡蓝色
有刺激性气味
黄白色
白烟
白光
白烟
C + O2 CO2
S + O2 SO2
4P + 5O2 2P2O5
铁 出现红热现象,不能燃烧
镁 发出 ,放热,生成
燃烧更剧烈
氢气 发出 火焰,在火焰上方罩一只干冷的烧杯,内壁出现
耀眼的白光
白色固体
淡蓝色
剧烈燃烧,火星四射,
放热,生成黑色固体
水珠
3Fe + 2O2 Fe3O4
2Mg+O2 2MgO
2H2 + O2 2H2O
②氧气与化合物的反应
物质 在空气中燃烧的现象 化学方程式
一氧化碳 发出 火焰,放热
甲烷 发出 火焰,放热
酒精 发出 火焰,放热
蓝色
蓝色
淡蓝色
2CO + O2 2CO2
CH4 + 2O2 2H2O + CO2
C2H5OH + 3O2
2CO2 + 3H2O
(3)氧气的工业制法
原理:利用液态氮、液态氧的 不同,
用 的方法制取氧气。
沸点
分离液态空气
影响化学反应速率的因素
(1)催化剂
概念 催化剂是指在化学反应中能 其他物质的化学反应速率,而本身的 和 在化学反应前后没有发生变化的物质。“改变”包括“加快”和“减慢”两层含义
作用 催化剂在化学反应中起 作用
改变
质量
化学性质
催化
(2)影响化学反应速率的因素
①温度: ,可以加快化学反应速率。
②反应物的浓度: ,可以加快化学反应速率。
③反应物的接触面积: ,可以加快化学反应速率。
④催化剂:使用催化剂可以改变化学反应的速率。
增大反应物的接触面积
增大反应物的浓度
升高温度
重难点一、空气中氧气含量测定的实验分析以及数字化实验的应用
拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。某兴趣小组利用氧气传感器来检测足量红磷燃烧过程中氧气的含量,实验测得数据如图所示,下列判断正确的是 ( )
C
A.a点时容器内氮气体积分数为85%
B.容器内物质总质量:b点>c点
C.氧气有剩余,说明物质燃烧时氧气必须达到一定浓度
D.此实验测得空气中氧气的质量分数为18%
在装有空气的密闭容器中,欲用燃烧法测定空气中氧气含量,一般要注意以下几点:①装置的气密性良好;②所用药品必须足量;③读数时一定要冷却到原温度;④所选除氧剂要具备本身能够在空气中燃烧(只能与空气中的氧气反应),本身的状态为非气体,生成的物质为非气态的特征。
某兴趣小组的同学利用下图装置检验氧气的消耗,并通过传感器获得装置内O2含量随时间的变化关系。下列关于该实验的分析错误的是 ( )
C
A.铜粉加热后,由砖红色变为黑色
B.氧气含量由 20.99%减少至 6.15%,说明氧气和铜粉发生了反应
C.该实验中铜粉的量对氧气的含量无任何影响
D.称量加热前后固体的质量变化,可以证明加热过程中铜参与了反应
【解析】 A,铜粉在加热的条件下会和空气中的氧气反应生成黑色的氧化铜,故分析正确;B,通过图示可知,氧气含量由 20.99%减少至6.15%,说明氧气和铜粉发生了反应,所以氧气减少了,故分析正确;C.该实验是为了测定空气中氧气的含量,如果铜粉的量不足,则会影响氧气含量的测定,故分析错误;D.称量加热前后固体的质量,当固体质量发生改变时,可以证明加热过程中铜参与了反应,故分析正确。
关于空气中氧气含量测定实验涉及数字实验图的题目,建议从单个选项去分析,试题整体并不难。切记不要受题干信息多、装置复杂、图多的影响。
重难点二、气体的实验室制法、装置的选择及思路的归纳
下图是实验室中常见的一些装置。请根据所学知识回答下列问题:
(1)仪器①的名称是 。
(2)装置C中玻璃棒的作用是 。
(3)上述装置中,既可用于制氧气又可用于制二氧化碳的发生装置是 (填字母),用此装置制氧气,其反应的化学方程式是 。
2H2O2 2H2O+O2↑
A
引流
集气瓶
(4)装置E可用于收集 (选填“氧气”或“二氧化碳”),气体应该从 (选填“a”或“b”)端口进入。
(5)若选用装置B制氧气,试管口棉花的作用是
。
防止加热时试管内粉末状物质进入导管
b
氧气
(1)熟记仪器的名称;(2)根据仪器的用途来分析;(3)根据实验室制氧气和二氧化碳所需发生装置以及实验室制氧气的原理来分析;(4)根据气体的性质与收集方法来分析;(5)根据实验操作的注意事项来分析。
下图是实验室常用的气体发生装置和收集装置,请回答下列问题:
(1)仪器①的名称是 。
(2)实验室既可用于制取氧气又可用于制取二氧化碳的发生装置和收集装置的组合为 (填字母)。
BD
集气瓶
(3)实验室制取气体时,下列因素中不需要考虑的是
(填字母)。
a.所要制取气体的颜色
b.药品容易获得,能生成所要制取的气体
c.反应条件易于控制,反应速率适中
d.操作简便易行,安全可靠,节能环保
a
【解析】 (1)仪器①的名称是集气瓶。(2)通常情况下,过氧化氢在二氧化锰的催化作用下,分解生成水和氧气;氧气的密度比空气的密度大,不易溶于水;实验室通常用大理石或石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳,反应不需要加热,大理石和石灰石的主要成分是碳酸钙,能和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳;二氧化碳能溶于水,密度比空气大;因此实验室既可用于制取氧气又可用于制取二氧化碳的发生装置和收集装置的组合为BD。
(3)a.所要制取气体的颜色无需考虑,符合题意;b.药品容易获得,能生成所要制取的气体需要考虑,不符合题意;c.反应条件易于控制,反应速率适中需要考虑,不符合题意;d.操作简便易行,安全可靠,节能环保需要考虑,不符合题意。
此类试题主要考查仪器的名称、气体的制取装置和收集装置的选择,同时也考查了化学方程式的书写等,综合性比较强。气体的制取装置的选择与反应物的状态和反应的条件有关;气体的收集装置的选择与气体的密度和溶解性有关。
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