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2.1 空气
空气的组成
空气中含有多种成分,按体积分数计算,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%
稀有气体是氦、氖、氩、氪、氙、氡等气体的总称。
法国科学家拉瓦锡最早用定量的方法研究了空气的成分,得出了空气是由氧气和氮气组成的,其中氧气约占空气总体积的1/5的结论。后来科学家研究发现空气中含有氩气等稀有气体。现在人们能用实验方法精确地测定空气的成分。
实验验证
实验原理:利用红磷燃烧耗尽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,水倒流入容器内,那么进入容器内水的体积即为空气中氧气的体积。
化学表达式写成:
红磷+氧气 五氧化二磷。
点燃
O2
P
P2O5
实验步骤:
(1) 连接装置,检查装置的气密性;
(2) 在集气瓶内加入少量水,并将水面上方空间平均分为5等份;
(3) 用弹簧夹夹紧乳胶管;
(4) 点燃红磷,立即伸入集气瓶内,塞紧瓶塞;
(5)等红磷燃烧停止,冷却到室温后打开弹簧夹
实验现象:(能用感官感受到的)
红磷在集气瓶内燃烧,
放出热量,
产生大量白烟;
冷却后,打开弹簧夹,水经导管进入集气瓶,进入集气瓶中水的体积约占集气瓶内空气总体积的1/5。
能看到
用手摸能感受到
能看到
能看到
固体小颗粒
实验结论:氧气约占空气体积的1/5。
实验思考:
1.水为什么会进入集气瓶中
2.实验前为什么要在集气瓶里放少量水?
红磷燃烧消耗了集气瓶内的氧气,压强减小
吸收白烟;吸收热量,使装置较快冷却。
3.红磷为什么要过量?
保证集气瓶内的氧气被消耗完,防止进入集气瓶内水的体积小于1/5
实验思考:
4.为什么点燃的红磷要立即伸入集气瓶中?动作慢了会怎样?
5.为什么要等红磷熄灭并冷却至室温再打开弹簧夹?
6.点燃红磷后,塞子未塞紧会怎么样?
防止集气瓶内的空气受热逸出,进入集气瓶内水的体积大于1/5
空气热胀冷缩,冷却至室温才能防止进入集气瓶内水的体积小于1/5
相当于装置漏气,进入集气瓶内水的体积小于1/5
误差分析:
1.进入集气瓶内水的体积小于1/5的原因:
红磷量不足
装置气密性不好
装置未冷却至室温就打开弹簧夹
2.在进行该实验时,进入集气瓶的水大于1/5的原因:
点燃红磷后,没有立即塞进集气瓶
例: 实验小组用如图装置测定空气中的氧气含量,锥形瓶中空气的体积为100mL,注射器中水的体积为25mL,装置气密性良好.下列说法不正确的是( )
气球的作用是缓冲装置中的压强变化
瓶底的细沙可以防止红磷燃烧时集气瓶炸裂
C. 红磷熄灭后应该等装置冷却到室温,再打开弹簧夹观察现象
D. 打开弹簧夹后,注射器中的水一定全部进入锥形瓶中
D
A.气球可用于调节由于温度升高而引起的压强变化,故正确;
B.红磷燃烧会放出热量,以免炸裂锥形瓶底,需在瓶底铺上细砂,故正确;
C.红磷熄灭后要等集气瓶冷却至室温再打开弹簧夹开始读数,测量更准确,故说法正确
定义:
混合物是由两种或两种以上的物质混合而成的,纯净物是只由一种物质组成的。
区别:
纯净物具有固定的组成和性质。
混合物中含有多种物质,一般无固定的组成和性质,且各物质只是简单地混合在一起,各自保持自己原来的化学性质。
纯净物和混合物
物质
分类
纯净物
只由一种物质组成的物质
混合物
由两种或两种以上的物质混合而成
氧气、氮气、冰水混合物、五氧化二磷
自来水、空气、合金、可乐
这里的纯净物,指的是组成只要是同一种物质即可,没有物理上固液汽形态上的区分。
例: 下列物质中,前者属于纯净物,后者属于混合物的是( )
A. 二氧化碳 液氮 B. 洁净的空气 矿泉水
C. 红磷 牛奶 D. 稀有气体 冰水共存物
C
1. 氧气的化学性质比较活泼,用途比较广泛。可供给呼吸,如用于潜水、登山、医疗急救、航天等;还可以支持燃烧,如用于炼钢、焊接金属等。
空气是一种宝贵的自然资源
2. 氮气的化学性质很不活泼,常作为金属焊接或白炽灯泡中的保护气;将氮气充入冷库,有利于粮食、蔬菜、瓜果的保存;充氮气可以延长食品或药剂的存放期;液态氮还是一种深度冷冻剂,可用于超低温实验和医疗手术等。
3. 空气中的稀有气体包括氩和极少量的氦、氖、氪、氙、氡,它们无色、无味,化学性质很不活泼。可以用作电光源、保护气,氦用于制造低温环境。
空气的污染及防治
空气污染物
可吸入颗粒物
有害气体
一氧化碳
二氧化氮
二氧化硫
化石燃料燃烧
汽车尾气排放
工厂排放废气
空气污染损害人体健康,影响植物生长,破坏生态平衡,导致全球气候变暖、酸雨、臭氧层空洞等。
空气污染的防治
加强空气质量监测;减少煤、石油等燃料的使用,使用水电、太阳能等清洁能源;工厂的废气必须经过除尘、除污处理后再排放;大力植树造林等。
每日的空气质量报告的主要内容
空气污染指数、首要污染物、空气质量级别、空气质量状况。
例: 空气质量日报可以及时反映空气质量状况,下列物质未计入空气污染指数的是( )
A.二氧化硫 B.二氧化氮
C.二氧化碳 D.一氧化碳
B
课时脉络
空气
空气成分
主要成分的用途
测定氧气含量
空气的污染和防治
衍生出新知识
物质分类