第一讲空气的组成

1、学习目标要求6高频考点重要程度分值空气中氧气含量的测定26分空气的组成及其利用2分氧气的性质与用途2分氧气的制取46分知识网络构建'氧气（20% J测定空气中氧气含量：药品、原理、装置、步骤、现象、结论”f性质：无色、无味气体，化学性质不活泼氮气（78% y 二用途：化工原料、保护气、液氮冷冻剂等成分（体积分数）成分：氨、氖、氩、氟、氙、氡稀有气体（0.94%*性质：无色、无味气体，化学性质很不活泼用途：多种用途的电源光、氨用于制造低温环境二氧化碳（0.03% ）其他气体和杂质（0.03% ）'物理性质：无色、无味气体，密度比空气大，不易溶于水燃烧现象有氧化性Q文字表达式注意事

2、项氧气的性质i化学性质:支持燃烧 氧气的用途'供持燃烧工业制法:分离液态空气药品：KMnO 4或 KCIO 3或 H2O2和 MnO22KMnO4K2MnO4+O2 +MnO 2MnO23 宁 2KCI+3O 2MnO22H2O22H2O +O2原理22KCIO氧气的制取«实验室制法彳固液加热型（KMnO 4或KCIO 3和MnO2）固液不加热型（H2O2和MnO2）I朴住J向上排空气法 收集？排水法检验和验满第一讲空气的组成知识能力解读空气成分氮气氧气稀有气体二氧化碳其他气体和杂质体积分数78%21%0.94%0.03%0.03%知能解读：（一）空气的成分各成分的体积分数如

3、图所示。3氧气其他成分1% 21%速学巧记： 空气成分歌诀 氮七八、氧二一，零点九四是稀气； 还有两个点零三，二氧化碳和杂气； 体积分数要记清，莫与质量混一起； 化学计算常用到，时刻牢记在心底。注意：空气的组成以氮气和氧气为主，是长期以来自然界里的各种变化造成的。空气中各成分的含量是相对稳定的，特别是氮气、氧气和稀有气体的含量几乎不变，这主要是自然界中各种变化相互补偿的结果。空气中不定气体（如二氧化碳和水蒸气）的含量因地区而异。知能解读：（二）空气中氧气含量的测定 方法一：吸水法1. 测定原理： 利用燃烧法测定空气中氧气的含量的原理是利用红磷燃烧消耗密闭容器内空气中的氧气， 密闭容器内压强减小

4、，在大气压的作用下，进入容器内水的体积即为减少的氧气的体积。Fe*时P « * Ur L _ _» V 4mm *1B - .XX*厶.2. 实验装置：（1）仪器：集气瓶、燃烧匙、导管、烧杯、橡胶管、弹簧夹。（2）药品:红磷、水。先在集气瓶内加入少量水，并做上记号; 连接装置；检查装置的气密性；用弹簧夹夹紧橡胶管； 点燃红磷，迅速伸入集气瓶内； 燃烧结束冷却至室温后，打开弹簧夹。3. 实验步骤：（1）（2）（3）（4）（5）（6）4. 实验现象：红磷在集气瓶内燃烧， 放出热量，生成大量白烟（五氧化二磷小颗粒），冷却后，打开弹簧夹, 水经导管 进入集气瓶，进入水的体积约占集气

5、瓶内空气总体积的 反应的化学方程式 ：4P +5Q2点燃 2F2O5。实验成功的关键：（1）红磷要过量；（2）装置必须密封；（3）导管内先注满水；实验分析与结论红磷燃烧生成五氧化二磷固体，五氧化二磷极易溶于水，瓶内的氧1/5。（4）冷却到室温后，打开弹簧夹。不占有体积。红磷燃烧消耗了集气气，冷却后，大气压把烧杯内的水压进集气瓶，压进的水的体积约是集气瓶内消耗的氧气的1/5。体积，由此证明空气中氧气约占空气总体积的 友情提示：通过此实验也能得出氮气不燃烧、不支持燃烧及不易溶于水的性质。7.实验注意事项（1）红磷要足量。如果红磷的量不足，则不能将密闭容器内空气中的氧气完全反应掉，密闭 容器内水面上

6、升不到原气体体积的1/5，导致测得空气中氧气的体积分数偏小。(2) 实验装置的密封性要好。如果密封性不好，则外界的空气会进入密闭容器内，导致所测 得的氧气体积偏小。(3) 不能用硫、木炭、铁丝等代替红磷。因为硫或木炭燃烧后产生的气体会弥补反应所消耗 的氧气，导致测得的氧气的体积不准确；而细铁丝在空气中难以燃烧，氧气的体积几乎不会变化，因此密闭容器内水面不上升。(4) 橡胶管要夹紧，燃烧匙放入集气瓶时要迅速，防止空气受热膨胀，从导管或集气瓶口逸 出，导致进入水的体积增多，使实验结果偏高。集气瓶内加少量的水，目的是溶解白烟、降低温度。方法二：注射器测量体积变化法1. 原理在加热的条件下，铜能跟空气

7、中的氧气反应， 消耗了密闭容器中的氧气， 没有其他气体产生， 减少的气体体积即为空气中氧气的体积。文字表达式：铜+氧气-亠氧化铜Cu O2CuO2. 实验装置(如图所示)酒帶灯气球J梗质职-搞管铁堆住丄3. 实验仪器硬质玻璃管(相同规格2支)、橡皮塞(带玻璃导管及不带玻璃导管各2个)、量筒、酒精灯、铁架台(带铁夹)、注射器、气球、铜粉。4. 实验步骤(1) 将一支硬质玻璃管注满水(两端用橡皮塞封住)，然后打开上端橡皮塞，将水倒入量筒中， 记录体积。(2) 在另一支干燥的硬质玻璃管中装入铜粉，两端塞上带玻璃导管的橡皮塞，其中一端用气球密封。移动注射器活塞，在注射器中留下一定体积的气体，记录体积后

8、与硬质玻璃管另-端密封连接。根据酒精灯的高度，将玻璃管固定在铁架台上。(3) 用酒精灯在铜粉部位加热，加热时不断推拉注射器。(4) 停止加热后，待玻璃管冷却至室温，将气球内 的气体全部挤出。待注射器活塞稳定后，记录注射器 中气体的体积。5. 实验现象1/50。铜粉加热后变成黑色，冷却至室温后，密闭装置内气体的体积减少了6. 实验结论空气中氧气约占空气体积的 1/507. 注意事项(1) 铜粉要足量。(2) 装置不能漏气。(3) 加热温度要高一些，时间要长一些，目的是保证铜粉和氧气充分反应。(4) 加热时为保证氧气充分反应，要不断推拉注射器活塞。(5) 冷却至室温后，读取注射器内剩余气体体积。拓

9、展：测定空气中氧气含量的装置还有如图所示A，B，C, D，E。肩知能解读：（三）氮气1. 性质通常情况下，氮气是一种无色、无味的气体，熔、沸点很低，熔点为/09.9C，沸点为-195.8C , 在标准状况下密度约为1.251 g丄，难溶于水。氮气的化学性质不活泼，一般情况下既不燃 烧，也不支持燃烧，也不能供给呼吸。2. 用途（1）氮气是一种重要的化工原料，主要用于制硝酸和氮肥。（2）常用作保护气，如焊接金属时防止金属氧化；食品包装充入氮气防止食品变质；灯泡充 入氮气延长使用寿命等。这些都是化学性质不活泼的体现。（3）此外，液氮可用作冷冻麻醉剂，某些超导材料在液氮的低温环境中显示超导性能。注意：

10、充分理解物质的性质决定其用途的化学思想，把物质的性质和用途联系在一起学习， 逐渐形成规律性的认识。知能解读：（四）稀有气体1. 性质稀有气体是氦、氖、氩、氟、氙、氡的总称。它们都是无色、无味的气体，化学性质很不活泼。一般不跟其他物质发生化学反应（稀有气体的化学性质比氮气或其他物质都稳定），因此曾把它们叫做惰性气体，但在一定的条件下，惰性气体也能跟某些物质反应，生成其他物质。2. 用途由于稀有气体的化学性质很稳定，可以用作保护气，如焊接金属时用稀有气体来隔绝空气；灯具中填充稀有气体可以经久耐用。氦气密度很小且化学性质稳定，用于充灌探空气球， 还可以用于制造低温环境；氖气、氟气、氙气可用于激光技术

11、等方面；氙气可以作为麻醉剂；稀有气体还可用于制 造五光十色的霓虹灯（氦气一粉红色；氖气一红色；氩气一紫蓝色；氙气一特强白光，又称 为人造小太阳”。解题方法技巧方法技巧：（一）空气的成分及用途方法指导：空气中各成分体积分数大约为N2 78%，氧气21%，稀有气体0.94%，二氧化碳氮气主要用作保护气、制造低 稀有气体可用于制电光源及作保护气等。识记空气成分含量及用途是解答此类题0.03% ,其他气体和杂质0.03%。氧气主要用于供给呼吸和支持燃烧， 温环境等， 目的关键。（二）空气中氧气含量的测定测定空气中氧气含量的实验原理是：利用可燃物的燃烧，将密闭容器内的氧气消方法技巧： 方法指导： 耗掉，

12、使装置内的气体减少，压强变小，减小的体积即为消耗掉的氧气的体积。理解实验原 理是解此类习题的关键。跨越思维误区 思维误区：（一）误认为空气中各成分的含量为质量分数剖析：质量分数是指 100g 物质中所含各组分的质量，体积分数则是100体积物质中所含各组分的体积数，二者意义不同。空气中各成分的含量指的是体积分数而不是质量分数。思维误区： （二 ）空气成分是固定不变的剖析： 空气的成分一般来说是比较固定的， 这对于人类和其他动植物是至关重要的。 但是由 于工业的发展和人口的增加，改变了空气的成分，造成了空气污染。所以说，空气中相对固 定的成分是氧气、氮气以及稀有气体；相对不固定的成分是二氧化碳、水

13、蒸气、其他气体和 杂质。空气成分随地区的差异而不尽相同。思维误区： （三 ）稀有气体的化学性质不活泼，所以不跟任何物质发生化学反应 剖析：稀有气体的化学性质不活泼，在一般条件下不会与其他物质发生化学反应。但是，在 一定条件下，有些稀有气体也能跟某些物质发生化学反应。思维误区： （四 ）红磷燃烧产生大量白雾剖析：“烟 ”是固体小颗粒在空气中扩散产生的现象， “雾 ”是小液滴在空气中扩散产生的现象。 红磷燃烧生成五氧化二磷白色固体，产生大量白烟，而不是白雾。打开盛浓盐酸的瓶塞，瓶 口有白雾，是挥发出的 HCl 气体遇空气中的水蒸气而形成了盐酸小液滴。思维误区： （五 ）测定空气组成实验的误差分析 剖析：集气瓶内水面上升明显小于瓶内空气体积的1/5 的原因有 :装置气密性不好； 红磷的量不足；装置未冷却至室温就打开了弹簧夹；瓶内仍含有残余的氧气（当瓶内氧气含量很低时，红磷就不能继续燃烧了，因此当红磷熄灭后，瓶内还有残余的氧气）。集气瓶内水面上升明显大于瓶内空气体积的1/5的原因有：在燃烧过程中未夹紧弹簧夹，导致瓶内部分气体从导管口逸出； 插入燃烧匙太慢， 塞紧瓶塞之前