第二单元我们周围的空气

1、课题一 空气课题二 氧气课题三 制取氧气 地球周围包围着一层厚厚 的空气，通常把这层空气称之为大气层，它上疏下密地分布在地球的周围，厚度达104km。地球的大气层 瑞典化学家，氧气的发现人之一，发现的物质不下30种。其中最著名的是氧和氯的发现。他把空气中的氧气称为“火空气”，氮气称为“浊气”。他是第一个认为氮气是空气成分之一的人。 (17421786) (17331804) 英国化学家，重大贡献是发现氧气和其他气体。 1774年他利用一个大凸透镜，把阳光聚焦起来，加热氧化汞收集了产生的气体,并研究了这种气体的性质。 他是第一位详细叙述了氧气的各种性质的科学家。同年普里斯特利将氧气的制法和性质告

2、诉A.L.拉瓦锡。 法国化学家，他在前人工作的基础上通过实验得出空气是由氧气和氮气组成的结论。建立了燃烧理论，创立了化学物质分类新体系，开创了化学发展新纪元。拉拉 瓦瓦 锡锡 A A L L （1743-1794）一、空气组成的探究拉瓦锡研究空气成分所用的装置拉瓦锡研究空气成分所用的装置拉瓦锡拉瓦锡（一）拉瓦锡测定空气成分（一）拉瓦锡测定空气成分200多年前法国科学家拉瓦锡用定量试验的方法测定了空气成分。 他把少量汞放在密闭容器中连续加热12天，他发现有一部分银白色的液态汞汞变成红色粉末，同时容器里空气体积减少了1/5左右。通过对剩余气体的研究，他发现这部分气体不能供给呼吸，也不助燃，他误认为

3、这全部是氮气。 拉瓦锡又把加热生成的红色粉末收集起来，放在另一个较小的容器中再加热，得到汞和氧气，且氧气体积恰好等于密闭容器中减少的空气体积。他把得到的氧气导入前一个容器，所得气体和空气性质完全相同。 通过实验，拉瓦锡得出了空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积的1/5。 19世纪前，人们认为空气中仅有氮气与氧气。后来陆续发现了一些稀有气体。目前，人们已能精确测量空气成分。汞汞 + 氧气氧气加热加热氧化汞氧化汞（银白色）（红色）消耗氧气消耗氧气固体固体固体Hg + O2 HgO加热文字表达式符号表达式氧化汞氧化汞加热汞汞 + 氧气氧气HgO加热Hg + O2汞汞 + 氧气氧气加热加热氧化

4、汞氧化汞Hg + O2 HgO加热文字表达式符号表达式氧化汞氧化汞加热汞汞 + 氧气氧气HgO加热Hg + O21、通过实验，拉瓦锡得出了空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积的1/5。2、拉瓦锡是最早得出空气由氧（O2）和氮气（N2）组成的科学家一起研究一起研究 选用材料选用材料 点燃红磷+氧气五氧化二磷 点燃石蜡+氧气二氧化碳水 点燃硫氧气二氧化硫气体气体固体液体 仿照这个历史上著名实验的原理，我们来测定空气中氧气含量。（二）、空气中氧气含量的测定1、实验原理：利用红磷在空气中燃烧消耗密闭容器内的氧气，生成固体，从而使容器内压强变小，在大气压强作用下，水倒流进入容器内的体积即为空气中

5、氧气的体积。2、实验装置图在集气瓶内加入少量水，并将水面上方空间分为5等份。用弹簧夹夹紧胶皮管，点燃燃烧匙内的红磷后，立即深入集气瓶中并把塞子塞紧，观察红磷燃烧的现象。待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察现象及水面变化情况。3、实验现象：红磷燃烧，产生大量的白烟并放出热量冷却后打开弹簧夹，水沿着导管进入集气 瓶内并约占集气瓶内空气总体积的1/5。4、实验结论：氧气约占空气总体积的1/55、反应的文字表达式：红磷 + 氧气 五氧化二磷点燃点燃符号表达式P + O2 P2O56、本实验成功的关键红磷要过量，保证把集气瓶内的氧气充分消耗完。装置必须密封。导气管内先注满水。装置冷却至室温才能打开弹簧夹

6、。正确选用药品，用红磷而不用硫、木炭、蜡烛、铁丝等物质、原因是硫、木炭、蜡烛等物燃烧后会生成SO2、CO2气体，会弥补反应消耗氧气的体积，而铁丝在空气中不能燃烧，也不能选用。7、进入集气瓶中的水少于1/5的原因分析红磷量不足，没有把氧气充分消耗。装置未冷却就打开弹簧夹。导气管内没有先注满水。装置漏气红磷中有杂质 8、进入集气瓶中的水大于1/5的原因分析开始没有夹弹簧夹或弹簧夹没有夹紧开始没有及时塞紧橡皮塞燃烧匙伸入太慢9、红磷燃烧熄灭时，集气瓶内还会有氧气吗？ 有，氧气浓度较低时，红磷不能继续燃烧，不能把氧气消耗尽，所以熄灭后还有残留的氧气。10、烟和雾的区别10、烟和雾的区别 有，氧气浓度较

7、低时，红磷不能继续燃烧，不能把氧气消耗尽，所以熄灭后还有残留的氧气。10、烟和雾的区别烟是固体小颗粒；雾是液体小液滴。二、空气的成分二、空气的成分1、实验表明，空气的成分按体积计算，大约是氮气（N2）78%、氧气（O2）21%、稀有气体0.94%、二氧化碳（CO2）0.03 % 、其它气体和杂质0.03 % 。78%78%21%21%1%1%2、结论：空气是由多种气体组成的混合物3、纯净物：由一种物质组成。、纯净物：由一种物质组成。纯净物可以用专门的化学式表示，有固定的物理性质和化学性质。如：氮气N2氧气 O2液态氧 O2二氧化碳CO2干冰CO2水 H2O冰冰水混合物蒸馏水部分结冰的蒸馏水红磷

8、五氧化二磷氦气 氖气氙气二氧化硫氧化汞汞4、混合物：由两种或多种物质混合而成。 混合物没有化学式，没有固定的物理性质。 各成分间没有发生化学反应，只是简单的混合在一起，都保持着各自原来的化学性质。 如 空气 新鲜的空气稀有气体海水自来水 矿泉水 海水 白酒 碘酒 葡萄酒啤酒 可乐 牛奶汽水 酱油食用醋食用醋食用醋石油加碘食盐 澄清的石灰水蔗糖溶液氯化钠溶液（所有的溶液）不锈钢1指出下列物质是混合物还是纯净物，用序号填写。氧气 白酒 二氧化碳 铜 蒸馏水 自来水 生理盐水 冰水共存物 铁水 氮气属于混合物的是： 属于纯净物的是：课堂练习 三、空气是一种宝贵的资源（一）氧气（O2）1、是一种无色无

9、味的气体，不易溶于水，化学性质比较活泼。2、用途供给呼吸：支持燃烧：用于气焊、炼钢等用于登山、潜水、宇航、医疗等。炼钢炼钢（二）氮气（N2）1、氮气是一种无色无味的气体、难溶于水，既不燃烧，也不能支持燃烧，不能供给呼吸，化学性质不活泼，很难与其他物质反应。2、用途用作保护气。如：焊接金属、灯泡填充气、食品充气包装医疗上用液氮冷冻麻醉 制硝酸和化肥的重要原料低温液氮超导材料（三）稀有气体1、稀有气体是包括氦气氦气He、氖气氖气Ne、氩氩气气Ar、氪气氪气Kr、氙气氙气Xe、氡气Rn ；是一种混合物。2、又叫惰性气体，是一种无色无味、难溶于水的气体；化学性质很不活泼，不易与其他物质发生化学反应。3

10、、用途用作保护气。如：焊接金属、灯泡填充气、食品充气包装用作电光源如：航标灯、强照明灯、闪光灯、霓虹灯等。 用于激光技术氦可用于制造低温环境医疗上用作麻醉剂医疗上用作麻醉剂4、注意：可用作食品保护气的气体必须具备以下条件不会与食品发生化学反应无毒、无害 廉价易得空气的污染和防空气的污染和防治治讨讨 论论 在你的身边发生过哪些污染在你的身边发生过哪些污染空气的情况？空气的情况？ 大气污染会造成哪些危害？大气污染会造成哪些危害？ 为了保护人们赖以生存的空为了保护人们赖以生存的空气，你能做些什么？气，你能做些什么？四、保护空气对人的危害对人的危害对树木和农作物的危害对树木和农作物的危害对建筑物的危害

11、对建筑物的危害空气污染的危害空气污染的危害 对人体的危害是多方面的，主要表现是呼吸道疾病与生理机能障碍，以及眼鼻等粘膜组织受到刺激而患病。 会使植物的细胞和组织器官受到伤害，生理功能和生长发育受阻，农作物产量下降，品质变坏；使大片森林死亡。 加速金属的腐蚀，各种大理石建筑材料腐蚀后失去光泽，出现坑洼不平、脱落石片；橡胶加速老化、脆裂、强度下降；电线绝缘体漏电等等。 （一）、空气污染物有害气体（SO2、NO2、CO等）烟尘（二）、空气污染物的来源1、化石燃料（煤、石油、天然气）的燃烧。2、工厂废气。3、汽车尾气。（三）、大气污染的危害1、植物干枯2、动物死亡3、全球气温变暖4、产生酸雨（酸雨主要

12、是由于SO2、NO2的污染形成的。5、造成光化学烟雾6、臭氧层破坏光化学烟雾光化学烟雾又称“光化学污染”。大气中因光化学反应而形成的有害混合烟雾。如大气中碳氢化合物和氮氧化合物在阳光的作用下起化学反应所产生的化学污染物。1944年美国洛杉矶首次发生光化学烟雾，此后东京、墨西哥城、兰州、上海及其他许多汽车多污染重的城市，都曾出现过，已成为许多大城市的一种主要空气污染现象。 损害人和动物的健康 主要危害影响植物生长影响植物生长 降低大气的能见度降低大气的能见度 （四）、空气的污染物的防治1、植树种草、绿化美化。2、处理汽车尾气。3、回收利用工厂废气。4、优化燃料结构（脱硫、脱氮）5、使燃烧充分，减

13、少一氧化碳的排放。6、开发利用新能源。7、加强环保意识。城市名称 污染指数 首要污染物 级别 状况 北京 305 可吸收颗粒物 重污染中国重点城市空气质量报告 上海 69 可吸收颗粒物 良 南京 125 可吸收颗粒物 轻微污染 成都 290 可吸收颗粒物 中度重污染 海口 35 优（五）、空气质量日报空气质量日报的主要内容包括“空气污染指数”“首要污染物”、 “空气质量级别”、“空气质量状况”1、空气质量状况和空气污染指数有关，空气污染指数越小，空气质量就越好。2、目前计入空气污染指数的项目暂定为：二氧化硫（SO2）、一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO2）、臭氧（O3）、可吸入颗粒物（PM2.5

14、、PM10）3、我国环保部发布的空气质量标准基本监控项目中增设了pM2.5的浓度限值。PM2.5的介绍 PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。被吸入人体后会直接进入支气管，干扰肺部的气体交换，引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病。这个值越高，就代表空气污染越严重。 细颗粒物，泛指悬浮在气体当中的微细固体或液体。在城市空气质量日报或周报中的可吸入颗粒物和总悬浮颗粒物是人们较为熟悉的两种大气污染物。可吸入颗粒物又称为PM10，指直径等于或小于10微米，可以进入人的呼吸系统的颗粒物；总悬浮颗粒物也称为PM100，即直径小于和等于100微米的颗粒物 虽然细颗

15、粒物只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。细颗粒物粒径小，含有大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。 1、氧气的物理性质、氧气的物理性质 2、氧气的化学性质、氧气的化学性质3、化合反应与氧化反应、化合反应与氧化反应一、氧气的物理性质1、通常情况下，氧气是一种无色无味，密度比空气的密度略大，不易溶解于水的气体。2、当压强为101千帕，温度为-183时，氧气变为淡蓝色液体、-218会变为淡蓝色雪花状固体3、工业生产的氧气，一般加压贮存在蓝色钢瓶中。二、氧气的化学性（一）供给呼吸（二）支持燃烧或助燃1、镁在氧

16、气中燃烧表达式：镁 + 氧气 氧化镁 点燃Mg + O2 MgO点燃现象发出耀眼的白光放出热量生成一种白色固体粉末2、磷在氧气中燃烧表达式磷 + 氧气 五氧化二磷点燃P + O2 P2O5点燃现象发出白光放出热量产生大量的白烟起到降温作用 吸收产生的五氧化二磷白烟磷燃烧在集气瓶底放少量水的目的3、硫在空气中燃烧表达式：硫 + 氧气 二氧化硫 点燃S + O2 SO2点燃现象发出微弱的淡蓝色火焰放出热量生成一种有刺激性气味的气体硫在氧气中燃烧表达式：硫 + 氧气 二氧化硫 点燃点燃点燃S + O2 SO2点燃现象发出明亮的蓝紫色火焰放出热量生成一种有刺激性气味的气体硫燃烧在集气瓶底放少量水的目的

17、吸收大气污染物二氧化硫注：此时的水不能换为细沙4、木炭在氧气中燃烧表达式：碳 + 氧气 二氧化碳点燃C + O2 CO2点燃现象发出白光放出热量生成一种能使澄清石灰的气体5、铁在氧气中燃烧表达式：铁+ 氧气 四氧化三铁点燃Fe + O2 Fe3O4点燃现象剧烈燃烧火星四射生成一种黑色固体铁燃烧在集气瓶底放少量水或细沙的目的防止生成的熔融物落下，使集气瓶底炸裂综上所述：氧气是一种化学性质比较活泼的气体，能与许多物质发生化学反应，同时放出热量。6、如何检验一种气体是氧气？用带火星的木条深入集气瓶中，若木条复燃，则是氧气。三、化合反应和氧化反应（一）化合反应1、定义：由两种或两种以上物质生成一种物质

18、的反应。(化学四大基本反应类型之一)2、特点：“多变一”3、例镁+氧气 氧化镁 Mg + O2 MgO点燃点燃A + B C磷 + 氧气 五氧化二磷点燃P + O2 P2O5点燃硫 + 氧气 二氧化硫 S + O2 SO2点燃点燃点燃碳 + 氧气 二氧化碳点燃C + O2 CO2点燃（二）氧化反应1、定义：物质与氧发生的反应2、定义中的氧不光是指氧气，还包括一些具有氧化性的物质。3、例：Fe + O2 Fe3O44、缓慢氧化：有些氧化反应进行得很慢，无明显的发光放热现象，甚至不容易被察觉，这种氧化叫做缓慢氧化 。5、缓慢氧化例子：动植物的呼吸、食物的腐烂、酒和醋的酿造、农家肥的腐熟、钢铁的生锈

19、等。6、缓慢氧化不发光但一定放热。7、氧化反应和化合反应的关系氧化反应不一定是化合反应，化合反应也不应一定是氧化反应，但有氧气参加的化合反应一定是氧化反应 氢气氧气氢气氧气 点燃 水水 甲烷氧气甲烷氧气 点燃 二氧化碳水二氧化碳水 过氧化氢过氧化氢二氧化锰 水氧气水氧气 镁氧气镁氧气 点燃 氧化镁氧化镁 二氧化碳水二氧化碳水 碳酸碳酸 磷氧气磷氧气 点燃 五氧化二磷五氧化二磷 下列化学反应中，属于化合反应的是下列化学反应中，属于化合反应的是（ ），属于氧化反应的是），属于氧化反应的是（ ），既是化合反应又是），既是化合反应又是 氧化反应的是（氧化反应的是（ ）一、实验室制取氧气1、方案一，用M

20、nO2作催化剂催化过氧化氢溶液分解制取氧气。2、方案二，用MnO2作催化剂加热氯酸钾分解制取氧气。3、方案三，加热高锰酸钾分解制取氧气。方法有三种4、反应发生装置和气体收集装置的选择反应物的状态。反应的条件反应发生装置的选择气体收集装置的选择7、若气体不易溶于水，可用排水集气法收集8、若气体密度比空气大用向上排空气法9、若气体密度比空气小用向下排空气法5、若反应物的状态是固体，条件是加热的，应选择固体加热型装置。6、若反应物的状态是固体和液体，条件是不加热的，应选择固液不加热型装置。(一)、分解过氧化氢溶液制取氧气。1、药品：过氧化氢溶液、二氧化锰（ MnO2 ）2、原理：过氧化氢二氧化锰水

21、+ 氧气H2O2H2O + O2MnO23、探究此实验中MnO2的作用结论：此实验中MnO2起催化剂作用4、实验装置图5、氧气的收集方法根据O2不易溶于水，可用排水集气法收集根据O2密度比空气大，又可用向上排空气法收集。6、用向上排空气法收集到的O2干燥但不纯净，但用排水集气法收集到的O2纯净，但不干燥。（固液不加热型）7、O2的检验 用带火星的木条伸到集气瓶中，若木条复燃，则是氧气。8、 O2的验满用排水集气法收集时，若集气瓶口有大量气泡冒出，则证明已收集满。用向上排空气法收集时，用带火星的木条伸到集气瓶口，若木条复燃，则证明已收集满。（二）、加热氯酸钾分解制取氧气。1、药品：二氧化锰MnO

22、2、氯酸钾KClO32、原理氯酸钾加热氯化钾 + 氧气KClO3二氧化锰MnO2KCl + O23、实验装置图 （固体加热型）4、实验步骤（以排水集气法为例）“查”“装” “固”“点”“收” “移”“灭”检查装置的气密性装入药品固定装置点燃酒精灯收集气体先把导气管从水槽中移出熄灭酒精灯5、实验注意事项试管口应略微向下倾斜，防止冷凝水回 流，使试管炸裂。试管夹应夹在离试管口的1/3处。 加热时要先预热再集中火焰正对药品加热。导气管深入试管中少许即可，（露出橡胶塞）便于气体排出用向上排空气法收集氧气时，导气管要伸到试管底部，便于排尽集气瓶内的空气。用排水集气法收集氧气时，刚开始从导气管冒出的气体不

23、能收集，要等有连续均匀气泡冒出后才能开始收集。实验结束时，要先把导气管从水槽中移出，再熄灭酒精灯；防止水槽里的水倒流进入试管，使试管炸裂。高锰酸钾 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气加热 KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2（三）、加热高锰酸钾分解制取氧气。1、药品：高锰酸钾KMnO4 2、原理紫黑色3、实验装置图 （固体加热型）4、实验注意事项试管口应塞一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导气管，造成堵塞。此实验中不必再加入催化剂二氧化锰 因为在加热分解高锰酸钾过程中有二氧化锰生成，此时的二氧化锰能作为本反应的催化剂。MnOMnO2 2 用二氧化锰催化过氧化氢溶液分解制氧气的方案最佳。因为此方案具有安全、简便、环保、节能、二氧化锰易回收等优点。5、总结：制取氧气的三种方案中二、催化剂1、定义：在