探究空气成分组成

1、探究空气的组成探究空气的组成 Mr.钱. 很久以前，人们认为空气只是单一的某种物质. 世纪年代，瑞典科学家舍勒和英国化学家普利斯特里分别制得了氧气空气发现史空气发现史. 年，法国化学家拉瓦锡第一次用实验证明了空气中有氧气和氮气空气发现史空气发现史.世纪末，英国物理学家瑞利发现了稀有气体氩，以后各个稀有气体陆续被发现空气发现史空气发现史一、空气是由什么组分组成的一、空气是由什么组分组成的为了搞清楚空气的成分，很为了搞清楚空气的成分，很多科学家致力于这方面的研究，如多科学家致力于这方面的研究，如瑞典化学家舍勒和英国化学家普里瑞典化学家舍勒和英国化学家普里斯特里其中最有名的就是法国化斯特里其中最有名

2、的就是法国化学家拉瓦锡做的实验学家拉瓦锡做的实验拉瓦锡测定空气成分（一） 实验步骤：把少量的汞放在密闭容器中连续加 热12天 实验现象：银白色液态汞变成红色粉末，同时容器里空气体积差不多减少了1/5 文字表达式：汞+氧气 氧化汞 实验结论：容器里空气的体积差不多减少1/5，研究剩余的4/5体积的气体，发现这部分气体既不能供给呼吸也不能支持燃烧，他误认为这些都是氮气加热拉瓦锡测定空气成分（二） 实验步骤：把汞表面上所生成的红色粉末收集起来，放在另一个较小的容器里再加强热 实验现象：红色粉末又生成了银白色物质和能使带火星木条复燃的气体，而且气体的体积恰好等于密闭容器里所减少的体积 文字表达式：氧化

3、汞 汞+氧气 结论：空气是由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积的1/5加热空气中氧气含量的测定空气中氧气含量的测定装置图装置图测定空气中氧气含量时，可燃物需具备的条件：测定空气中氧气含量时，可燃物需具备的条件：（1）能在空气中燃烧，消耗空气中的氧气）能在空气中燃烧，消耗空气中的氧气（2）不与空气中的其他成分反应）不与空气中的其他成分反应（3）不能生成其他气体，生成物只能是固体或液体）不能生成其他气体，生成物只能是固体或液体测定原理 利用红磷燃烧消耗密闭容器内空气中的氧气，使密闭容器内压强减小在大气压的作用下，进入容器内水的体积即为减少的氧气的体积实验步骤 1.先在集气瓶内加入少量水，并做上

4、记号。 2.连接装置。 3.用弹簧夹夹紧乳胶管。 4.检查装置的气密性。 5.点燃红磷，伸入集气瓶内。 6.燃烧结束冷却后，打开弹簧夹。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瓶内空气总体积的1/5.点燃白烟：五氧化二磷固体小颗粒白烟：五氧化二磷固体小颗粒实验结论1空气中氧气约占总体积的1/5 2氮气的化学性质稳定，不支持燃烧，也不能燃烧 3氮气不易溶于水实验注意事项 装置气密性要良好 红磷要过量 必须冷却到室温再打开弹簧夹 导管内事先注满水 烧杯内的水要足：防止进入集气瓶的水不足 瓶内放少量的水的目

5、的： 1防止热的燃烧物溅落炸裂瓶底 2吸收红磷燃烧后生成的白色固体（五氧化二磷） 讨论讨论1实验偏小的原因实验偏小的原因1 1）装置的气密性不好）装置的气密性不好2 2）红磷的量不足）红磷的量不足3 3）瓶内温度没有降到室温就打开弹簧夹）瓶内温度没有降到室温就打开弹簧夹4 4）弯管内事先未充满水）弯管内事先未充满水2偏大的原因：1燃着的红磷伸入集气瓶时缓慢2红磷在集气瓶中燃烧未夹紧弹簧夹5红磷燃烧后瓶内是否还有残余的氧气？ 随着燃烧的进行，氧气含量不断减少，当氧气含量低到一定程度时就不能燃烧了，因此瓶中还有少量氧气讨论 能否用硫，木炭，铁丝，镁等物质代替红磷？ 硫或木炭燃烧后生成的是气体弥补了

6、消耗的氧气体积使瓶内压强变化不大；铁丝在空气中不能燃烧；镁在空气中不仅与氧气反应，而且与氮气反应，所以不能用它们代替红磷。 介 绍 实验成功的方法 实验成功的关键：（注意事项）实验成功的关键：（注意事项）（1）装置不能漏气）装置不能漏气（否则看不到水进入或水进入过少）（否则看不到水进入或水进入过少）（2）集气瓶中加少量水）集气瓶中加少量水（防止高温熔融物使瓶底炸裂）（防止高温熔融物使瓶底炸裂）（3）红磷应过量）红磷应过量（尽量多的消耗氧气）（尽量多的消耗氧气）（4）点燃红磷后要立即伸入集气瓶中，并塞紧塞子（）点燃红磷后要立即伸入集气瓶中，并塞紧塞子（防防止白烟污染空气。）止白烟污染空气。）（5

7、）待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹）待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹（维持压强）（维持压强）讨论：P27为什么气体减少的体积小于1/5？红磷熄灭后瓶内还有没有残余的氧气？答：（答：（1）装置漏气装置漏气； （2）红磷的量不足；）红磷的量不足； （3）红磷红磷熄灭后未冷却到室温熄灭后未冷却到室温；（；（4）有部分水留在导管中未进入）有部分水留在导管中未进入集气瓶。集气瓶。瓶中还有少量残余氧气（当氧气含量低到一定值时，红磷瓶中还有少量残余氧气（当氧气含量低到一定值时，红磷就不能燃烧了。）就不能燃烧了。）1.根据实验现象，分析瓶内剩余气体具有怎样的根据实验现象，分析瓶内剩余气体具有怎样的性质？性质？ 答

8、：答：可得出剩余可得出剩余4/5 气体为气体为N2的性质，的性质，不支不支持燃烧，也不能燃烧，持燃烧，也不能燃烧，难溶于水难溶于水2、红磷燃烧后生成的、红磷燃烧后生成的“大量白烟大量白烟”可以说可以说“大大量白雾量白雾”吗？吗？答：不能，烟是固体小颗粒；雾是液体小液滴。答：不能，烟是固体小颗粒；雾是液体小液滴。空气的组成空气的组成氧气氧气二氧化碳二氧化碳水蒸气水蒸气稀有气体稀有气体氮气氮气及其他气体杂质及其他气体杂质78%21%0.03%0.03%0.94%( N2 )( O2 )( CO2 )( H2 O )（体积分数）（体积分数）纯净物纯净物：由一种物质组成。（可以用专门的由一种物质组成。

9、（可以用专门的化学符号表示）化学符号表示）如：如：N2、O2、CO2、P、P2O5、H2O注意：注意：不能与名称混淆，例如五氧化二磷不能与名称混淆，例如五氧化二磷混合物混合物：由两种或多种物质组成。由两种或多种物质组成。如：空气、矿泉水、泥沙、汤水如：空气、矿泉水、泥沙、汤水二、物质分类：二、物质分类： 介 绍 空 气 的 组 成 例例1、在、在100升空气里氧气的体积大约是（升空气里氧气的体积大约是（ ）A 78升升 B 78% C 21升升 D 21%例例2、空气中氧气与氮气的体积比约为（、空气中氧气与氮气的体积比约为（ ）A 4：1 B 1：4 C 1：5 D 5：1 1、根据要求回答问

10、题：、根据要求回答问题： 在集气瓶中加少量水在集气瓶中加少量水检查装置的气密性检查装置的气密性在燃烧匙中装足量红磷，夹紧止水夹在燃烧匙中装足量红磷，夹紧止水夹点燃红点燃红磷，伸入集气瓶中塞紧橡皮塞磷，伸入集气瓶中塞紧橡皮塞待集气瓶冷却待集气瓶冷却后打开止水夹后打开止水夹1步骤步骤中发生反应的文字表达式为中发生反应的文字表达式为 ； 2步骤步骤中打开止水夹后观察到的现为中打开止水夹后观察到的现为 ； 3该实验得出空气组成的结论是该实验得出空气组成的结论是 ； 4该实验剩余气体的性质有该实验剩余气体的性质有 ； 5实验后集气瓶中水少于实验后集气瓶中水少于1/5，误差产生的原因可能是，误差产生的原因

11、可能是 ； 6能不能把红磷换成木炭、硫、铁丝等？能不能把红磷换成木炭、硫、铁丝等？点燃点燃同步练习2、 下列属于纯净物的是（ ）A矿泉水 B蒸馏水 C雨水 D自来水3、 下列属于纯净物的是（ ）A洁净的空气 B汽水 C液态氧 D水泥砂浆 4、下列物质中属于纯净物的是（、下列物质中属于纯净物的是（ ） A 空气中分离出来的稀有气体空气中分离出来的稀有气体 C 食盐水食盐水 B 部分结冰的蒸馏水部分结冰的蒸馏水 D 75%的医药酒精的医药酒精 一、实验药品选择型 例1.小军根据燃烧红磷测定空气中氧气含量的实验原理，认为可用木炭替代红磷测定空气中氧气的含量，并按图所示装置进行实验。 （1）依据的实验

12、原理是_。 小军检查装置气密性后，将盛有足量红热木炭的燃烧匙迅速伸入广口瓶中，并把塞子塞紧，待红热的木炭熄灭并冷却至室温后，就打开弹簧夹，并未发现倒吸现象。经过认真分析，小军发现实验失败的原因是（答一条） _。 （2）小军反思上述实验的探究过程后认为：用燃烧法测定空气中氧气含量的实验时，在药品的选择和生成物的要求上应考虑是（答一条）_。 (1)木炭在空气中燃烧消耗空气中的氧气；木炭在空气中燃烧虽然消耗了空气中的氧气，但生成了二氧化碳气体，致使广口瓶内气体压强未减小。 （2）药品要能在空气中燃烧，燃烧时只消耗氧气（或生成物不能是气体） 二. 某班同学用右图装置测定空气里氧气的含量。先用弹簧夹夹住

13、乳胶管。点燃红磷伸 入瓶中并塞上瓶塞。待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察 广口瓶内水面变化情况。实验完毕，甲同学的广口瓶内水面上升明显小于瓶内空气体积的1/5,乙同学的广口瓶内水面上升显大于瓶内空气体积的1/5。下列对这两种现象解释合理的是（ ） 甲同学可能使用的红磷量不足，瓶内氧气没有消耗完 甲同学可能未塞紧瓶塞，红磷熄灭冷却时外界空气进入瓶内 乙同学可能没夹紧弹簧夹，红磷燃烧时瓶内空气受热从导管逸出 乙同学可能插入燃烧匙太慢，塞紧瓶塞之前，瓶内空气受热逸出 A.只有 B.只有 C.只有 D. 解析 探究空气中氧气的含量的实验误差分析，要根据实验原理进行推断，关键看操作的结果是导致密闭体系

14、内气体的压强变大还是减小。甲同学的实验结果比实际偏低，原因可能有：（1）红磷量不足，瓶内氧气没有耗完；（2）未塞紧瓶塞，外界空气进入瓶内；（3）未冷却到室温就打开弹簧夹；乙同学的实验结果比实际偏高，原因可能是广口瓶内的部分空气受热逸出，致使广口瓶内气体的体积减小更多。 三.为测定空气中氧气的含量，小华同学打算设计如下方案：选用实际容积为40 mL的试管作反应容器，将过量的白磷放入试管，用橡皮塞塞紧试管口，通过导管与实际容积为60 mL且润滑性很好的针筒注射器组成如右图的实验装置。 假设此实验能按照小华的设想正常进行，且白磷所占体积与导管内的气体体积忽略不计，请回答下列问题：（1)实验前，打开弹

15、簧夹，将注射器的活塞前沿从20 mL刻度处推至15mL刻度处，然后松手，若活塞仍能返回至20mL刻度处，则说明_。（2）若先夹紧弹簧夹，用酒精灯加热白磷，燃烧结束，等到试管冷却后再松开弹簧夹。 可观察到的现象为_。（3）若不使用弹簧夹，用酒精灯加热白磷，充分反应直至燃烧结束，试管冷却。可观察到的现象为_（4）若按小华的设想进行实验，实际可能遇到诸多问题而发生危险，造成实验失败。例如_。本题的创新性在于实验装置始终密闭，不会造成空气污染，通过活塞的移动来测定空气中氧气的含量，提高了实验结果的准确度。（1）实验操作前后装置内气体压强不变，证明该装置的气密性好。（2）白磷在空气燃烧时消耗氧气，产生白

16、烟（生成五氧化二磷），导致密闭体系内气体压强减小，由于氧气约占空气体积的1/5,而试管内空气中氧气的体积约为：40 mL1/5=8 mL，且过量的白磷燃烧能将试管内空气中的氧气耗尽，因此最终活塞的前沿在约12 mL（20 mL-8 mL=12 mL）的刻度线上。（3）白磷在空气中燃烧时放出大量的热，会使密闭体系内的空气受热膨胀，气体压强增大，活塞就会向右移动，当过量的白磷燃烧耗尽密闭体系内的氧气，试管冷却后，密闭体系内气体的压强减小，外界大气压就会推动活塞会向左移动，而密闭体系内空气中氧气的体积约为：（40 mL+20 mL）1/5=12 mL,因此最终活塞的前沿在约8mL（20mL-12mL=8mL）的刻度线上。（4）因为白磷燃烧放出大量的热，会使密闭体系内气体压强增大，所以该实验中可能出现的问题有：橡胶塞弹出、试管爆裂、注射器活塞弹出等。答案 （1）装置的气密性好（2）白磷燃烧，产生白烟，活塞前沿在约12 mL的刻度线上 （3）白磷燃烧，产生白烟，活塞先向右移动，最终稳定在约8 mL的刻度线上