第2章 空气与水资源（学记手册）-【高效课堂】2026-2027学年九年级上册化学同步导学案（沪教版·新教材）

5 第2章空气与水资源 第1节空气的组成 一、空气的组成 1.拉瓦锡实验：法国科学家拉瓦锡通过实验得出了空气主要是由氨气和氧气组成的结 论，其中氧气约占空气体积的1/5。 2.测定空气中氧气的含量 (1)实验原理：红磷十氧气点燃五氧化二磷。 (2)实验装置： (3)实验现象： ①燃着的红磷伸入集气瓶中，红磷继续燃烧，有大量白烟生成。 ②打开止水夹后烧杯中的水沿导管进入集气瓶，进入水的体积约占集气瓶总体积的1/5。 (4)实验结论：氧气约占空气总体积的1/5。 (5)误差分析： I.进入集气瓶的水小于1/5的原因：①装置漏气；②红磷过少；③没有冷却到室温就打 开止水夹读数等。 Ⅱ.进入集气瓶的水大于1/5的原因：①止水夹没夹紧；②燃烧匙伸入集气瓶速度过慢 等。 (6)注意事项： ①一般不能用硫、木炭等物质代替红磷进行实验，因为硫、木炭燃烧的生成物分别是二 氧化硫、二氧化碳气体，生成的气体抵消了消耗氧气的体积，集气瓶内的压强基本不 变，导致实验结果错误。 ②实验时集气瓶内加少量水的目的：迅速降温、吸收产生的白烟，防止燃烧物溅落下来 炸裂瓶底。 3.空气的组成：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%。 二、氮气和稀有气体 1.氮气：氮气的化学性质稳定，常用作保护气。 2.稀有气体：是氮、氖、氩、氦、氙等气体的总称。化学性质很不活泼，在通电条件下可以 发出有颜色的光，能用来制霓虹灯。 第2节性质活泼的氧气 一、氧气的性质 1.物理性质：标准状沉下：氧气是一种没有颜色，没有气味的气体，不易溶于水，密度比空 气略大 2.检验方法：把一根带火星的木条伸入集气瓶中，如果木条复燃，证明是氧气。 3.化学性质：氧气是一种化学性质比较活泼的气体，在一定条件下能跟许多物质反应。 在反应中提供氧，具有氧化性。 4.与其他物质的反应 (1)与硫反应：硫在空气中燃烧发出微弱的淡蓝色火焰，在氧气中发出明亮的蓝紫色火 焰，放出热量，生成有刺激性气味的气体，反应的文字表达式为：硫十氧气点楼二氧化硫。 (2)与木炭反应：木炭在氧气中比在空气中燃烧更旺，发出白光，生成的气体能使澄清 的石灰水变浑浊，反应的文字表达式为：碳十氧气点楼二氧化碳。 (3)与细铁丝反应：细铁丝在空气中不能燃烧，在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出大量 的热，生成黑色固体，反应的文字表达式为：铁十氧气点四氧化三铁。 二、氧气的用途 1.支持燃烧。 2.供给呼吸。 第3节氧气的制备 一、从空气中分离出氧气 1.工业上常采用分离液态空气的方法制取氧气。原理是利用液态氮和液态氧的沸点不 同。 2.让空气从特殊薄膜或多孔性材料（如分子筛）将氧气和氮氨气分离，可得到高纯度氧气。 二、利用化学反应制备氧气 1.反应原理 (1)加热高锰酸钾：高锰酸钾加热锰酸钾十二氧化锰十氧气。 (2)分解过氧化氢：过氧化氢三氧化锰水十氧气。 （3)加热氯酸钾：氯酸钾二多化锰氯化钾十氧气。 加热 入 2.收集方法 (1)由于氧气不易溶于水可用排水法收集。 (2)由于氧气密度比空气大可用向上排空气法收集。 3.验满方法 (1)用排水法收集，当看到气泡从瓶口冒出时，说明氧气已集满。 (2)用向上排空气法收集时，用带火星的木条放在集气瓶口，如果木条复燃，说明氧气 已满。 三、基本概念 1.分解反应：由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应。 2.催化剂：在化学反应里能改变其他物质的反应速率，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叫催化剂。催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。 第4节水的组成和净化 一、探究水的组成 1.水的电解实验 水电解器 电池 电源 图1 图2 2.实验现象： (1)电源相连的两极上都有气泡产生。 (2)一段时间后，和电源正极相连的试管内与和负极相连的试管内收集到的气体体积 比为1：2。 3.气体检验： (1)正极产生的气体能使带火星的木条复燃，说明是氧气。 (2)负极产生的气体本身能燃烧，火焰呈淡蓝色，说明是氢气。 4.实验结论：水是由氢元素和氧元素组成的。 5.误差分析：在实验操作中两试管汇集的气体体积比往往小于1：2，这是因为：(1)氧气在 水中溶解性比氢气稍大；(2)氧气氧化性很强，有时在电极上就与电极发生了氧化反应。 6.注意事项：电解水时通常在水中加入少量氢氧化钠（或稀硫酸）是为了增强水的导电 性，它们本身并未参加反应。 8 7.氢气的性质与检验 (1)物理性质：通常情况下为无色、无味的气体，密度比空气小，难溶于水。 (2)化学性质 可燃性 ①纯净的氢气可在氧气中安静地燃烧，产生淡蓝色火焰，放出热量。 ②当氢气不纯时，点燃易发生爆炸。因此，点燃氢气前一定要检验纯度。 (3)检验： 发出尖锐的爆鸣声→氢气不纯 声音很小→氢气较纯 二、水的净化 1.溶有较多含钙、镁的物质的水叫硬水。 2.利用过滤、吸附和蒸馏等方法可以净化水。 3.组装过滤器材时，滤纸与漏斗内壁要紧贴，滤纸边缘要低于漏斗边缘。 三、水资源的综合利用 力争做到合理、高效、可持续利用，可持续开发（海水淡化）。 基础实验1氧气的实验室制取与性质 一、加热高锰酸钾制取氧气 加热 1.反应原理：高锰酸钾S锰酸钾十二氧化锰十氧气。 2.发生与收集装置： 3.实验步骤：①检查装置的气密性；②装试剂：③将试管固定在铁架台上；④点燃酒精灯 进行加热；⑤用排水法收集氧气；⑥收集完毕，从水槽中拿出导管；⑦熄灭酒精灯。 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离； ⑦熄)。 4.注意事项： (1)试管口应略向下倾斜，防止试剂中湿存水分受热后冷凝倒流炸裂试管。 (2)用高锰酸钾制取氧气时，试管口要放团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管。 (3)试剂要平铺在试管底部，使其均匀受热。 (4)固定试管时铁夹应夹在试管的中上部，距试管口约1/3左右处。 (5)伸入试管内的导管应略露出胶塞少许即可，以便于气体导出 9 (6)先给试管均匀预热，再集中在试剂部位加热，以防止试管因受热不均而炸裂， (7)用排水法集气时，当气泡连续且均匀地从导管口放出时再收集，否则收集的气体混 有空气。 (8)实验结束，应先移导气管，后撤酒精灯，以防止水倒流造成试管炸裂。 (9)制备出的氧气收集后，集气瓶应正立放置在桌面上。 二、氧气的性质 1.如图所示，用坩埚钳夹取一小块木炭，在酒精灯上加热到发红，由瓶口向下缓慢插入到 上面实验收集到的氧气中，可观察到木炭在氧气中燃烧，发出白光，放出热量。燃烧停 止后，取出坩埚钳，向集气瓶中加入少量澄清石灰水，振荡，观察到澄清石灰水变浑浊。 澄清石灰水 2.点燃蜡烛，·用干燥的烧杯罩在烛焰上方，观察烧杯壁上的现象片刻，取下烧杯，倒入少 量石灰水，振荡，观察其现象。 现象：干燥的烧杯壁上出现了许多小水珠，取下烧杯后迅速倒入澄清石灰水，振荡，石 灰水变浑浊。 结论：蜡烛燃烧时产生了水和能使石灰水变浑浊的二氧化碳两种物质。 3.点燃系在螺旋状细铁丝底端的火柴，待火柴快燃尽时，插入盛有氧气的集气瓶中。可 观察到铁丝剧烈燃烧；火星四射，放出大量的热，生成黑色固体。集气瓶底部预先放少 量水或层细沙，可以防止生成物溅落下来炸裂瓶底。 基础实验2水的组成及变化的探究 一、水电解的方程式2H,0通电2H。◆十0，*；说明水是由氢元素和氧元素组成的。 二、水的分解在电解器玻璃管中加满水（水中有加入少量硫酸钠溶液或氢氧化钠 溶液)，用导管连接电解器与电源，阳极产生氧气，阴极产生氢气。产生的氧 气体积与氢气体积之比为1：2，这与水的化学式中氢原子和氧原子的比例相符。 三、切断电源，用燃着的木条分别在两个玻璃管尖嘴口检验反应中产生的气体， 阳极木条燃烧更旺，阴极气体燃烧，产生淡蓝色火焰。火焰上方罩一个干燥 电源 的小烧杯，烧杯内壁有水雾生成。