第二章 空 气
【概念和规律】
一、空气的存在
1、空气(air)有质量。
2、大气层会对地球上所有物体都产生大气压(atmosphere)的作用。
3、气体和液体都能形成对流。一般说来,液体或气体在受热时体积会
膨胀,它们就向上运动;液体或气体受冷时体积会缩小,它们就向下运动。这样就形成了对流。
二、空气的成分
1、空气是由氮气(nitrogen)、氧气(oxygen)、二氧化碳(carbondioxide)、稀有气体(noble gases)、臭氧(ozone)、水蒸气以及悬浮在其中的固体杂质等物质组成的。空气中各成分按体积计算如下表:
物质名称 氮气 氧气 稀有气体 二氧化碳 其他
体积百分比 78% 21% 0.94% 0.03% 0.03%
2、稀有气体在空气中含量很少,包括氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、氡(Rn)六种。它们的性质不活泼,但用途较广,如氦气可用来填充飞艇和气球;氩气等可以填充灯管,发出特别颜色的光,制成霓虹灯。
3、空气在很低的温度下或很高的压强下,会变成液态空气。由于液态氧和液态氮的沸点是不同的,因此,用液化空气的办法可分离空气中的氧气和氮气。
三、氧气
1、催化剂(catalyst):在化学反应中能改变其它物质的化学反应速率,而本身的质量和化学性质都不改变的物质。工业上又叫触媒。
2、氧气
①实验室里可以利用过氧化氢制取氧气,用二氧化锰做催化剂可使这个
反应的速率加快。
②氧气的主要物理性质:无色、无味的气体;不易溶于水;密度比空气略大;
③氧气的化学性质比较活泼,铁丝、木炭、蜡烛、硫磺等物质在氧气中燃烧时比在空气中燃烧得更剧烈,说明氧气易与其它物质发生化学反应。物质与氧气反应的最常见方式是燃烧和缓慢氧化。
④要检验一瓶气体是否是氧气可采取以下的方法:取一根带火星的木条,放在集气瓶口,若木条复燃,则说明瓶内气体是氧气。
⑤由于氧气的密度比空气略大,所以可用向上排空气法收集;由于氧气不易溶于水,所以又可用排水法收集。
3、燃烧(combustion)
①燃烧是一种发光、发热的剧烈的化学反应。
②燃烧需要同时满足:具有可燃物、具有助燃物、可燃物的温度达到着火点。缺少其中任何一个条件时,燃烧就会停止。
4、灭火的方法:①使可燃物与空气隔绝;②将可燃物温度降低到着火点以下;③撤离可燃物。
5、液体药品的取用:
液体药品通常盛放在细口瓶里。取用细口瓶里的药品时,先拿下瓶塞并倒放在桌上,然后拿起瓶子,让标签向手心,使瓶口紧挨着试管口(或其它容器的容器口),使液体缓缓地沿着容器壁流入试管里。当倾倒的药液量符合要求后,不要立即将试剂瓶放下,而要稍停一下,待试剂瓶口的残留药液流入试管后再放下试剂瓶,盖上瓶塞,把瓶子放回原处,并使标签向外。
6、几种物质燃烧的现象
实验 主要产物 现象
在空气中 在氧气中
铁丝燃烧 四氧化三铁 红热 剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体
木炭燃烧 二氧化碳 持续红热,无 烟、无火焰 剧烈燃烧并发出白光
蜡烛燃烧 二氧化碳、水 平静燃烧,有黄色的火苗 燃烧得更旺,发出明亮的白光
硫磺燃烧 二氧化硫 有微弱的淡蓝色火焰,生成有刺激性气味的气体 发出明亮的蓝紫色火焰,生成有刺激性气味的气体
四、二氧化碳
1、二氧化碳
①实验室常用稀盐酸和石灰石制取二氧化碳。
②二氧化碳的主要物理性质:无色、无味的气体;密度比空气大;能溶于水。在加压和降温的情况下,二氧化碳会变成无色液体,甚至变成雪状固体,通常把固态二氧化碳叫做“干冰”(dry ice)。
③二氧化碳的化学性质:它能使澄清石灰水变浑浊;它能与水反应生成碳酸。(碳酸溶液呈酸性能使紫色石蕊试液变红;碳酸不稳定,很容易分解为水和二氧化碳。)
④检验某气体是否为二氧化碳可用澄清石灰水。二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊。要检验二氧化碳气体是否收集满了,可用燃烧的小木条放在集气瓶口,若燃着的木条火焰熄灭了,则说明二氧化碳气体已经收集满了。
⑤由于二氧化碳的密度比空气大,所以可用向上排空气法收集;由于二氧化碳能与水反应且能溶于水,所以不能用排水法收集。
⑥二氧化碳不支持呼吸。在干涸的深井、深洞和久未开启的菜窖里,人进去前必须做灯火试验。
2、要检查配有试管的实验装置是否漏气,首先应将装置连接好,把导
管口的一端浸入水里,用双手紧贴试管外壁 ,当发现导管口有气泡冒出时再把双手移开,过一会儿,若发现在导管口形成一段水柱,则说明该装置不漏气。
五、保护大气圈
1、由于大气中所含的二氧化碳等温室气体增多,使大气吸收的太阳辐射
热量多,而散失少,结果使地球的气温变高,这种现象叫做“温室效应”(greenhouse effect)。
2、大气中某些区域臭氧浓度减少较多时,会产生臭氧层空洞。臭氧层被破坏后,将有较多的紫外线到达地面,可能伤害人类和动物的皮肤,甚至引起皮肤癌;过多的紫外线会严重阻碍各种农作物和树木的正常生长、加剧温室效应并导致光化学大气污染。
【启迪与拓展】
例1、拉瓦锡为了研究空气的成分,曾把汞放在密闭容器中加热,得到了红色粉末。他又把这种红色粉末(后来证明是氧化汞)加强热,得到了汞和氧气。试写出上述两个化学反应的文字表达式。
解:第一个反应:汞 + 氧气 氧化汞
第二个反应:氧化汞 汞 + 氧气
分析:写化学反应的文字表达式时,首先要搞清楚在这个反应中,反应物和生成物各是什么,然后按文字表达式的书写要求,在“→”的左边写反应物,右边写生成物。本题中的氧化汞在第一个反应中是生成物,而在第二个反应中却是反应物。
例2 、在用二氧化锰作催化剂,用双氧水制取氧气的实验中,怎么样证明氧气是由双氧水而不是由二氧化锰分解生成的?
解:可在把二氧化锰加到双氧水中之前,先称出它的质量;等到反应结束后,再用过滤的方法分离出二氧化锰,烘干并称量。检验二氧化锰的质量在反应前后是否不变。(想一想:双氧水的质量在反应前后有什么变化?)
分析:解本题的关键是要理解催化剂的概念。催化剂能改变其它物质的化学反应速率,但自身的质量和化学性质在化学反应前后保持不变。
例3、 怎样用化学方法鉴别氧气和氮气?
解:把带有火星的木条分别伸进装有气体的集气瓶口。若木条复燃,则瓶内装的是氧气;若木条没有复燃,则瓶内装的是氮气。
分析:鉴别物质时应遵循的一般规律:
1比较物质的性质(物理性质、化学性质),有哪些较明显的差异;
2实验时产生的现象是否有较明显的区别;
3实验操作(物理方法或化学方法)是否简易、可行;
4叙述时应按照“实验——现象——结论”的次序进行。
本题要求用化学方法来鉴别氧气和氮气,就应根据这两种气体化学性质的差异——是否能使带火星的木条复燃来鉴别。
例4、某位学生为了研究动物的呼吸作用,用右图所示装置进行实验。实验过程中将观察到:澄清石灰水 ,带有刻度的细玻璃管中的红墨水 。
分析:动物呼吸时,吸进空气中的氧气,呼出二氧化碳。二氧化碳被石灰水吸收后,发生反应:二氧化碳+氢氧化钙 —→ 碳酸钙+水,使澄清石灰水变浑浊;广口瓶中氧气和二氧化碳的量都减少,引起瓶内气体压强减小,在外界大气压的作用之下,红墨水向左移动。
答案:变浑浊;向左移动 图2-1
评注:理解红墨水移动的关键是广口瓶中小老鼠吸进了氧气,而呼出的二氧化碳被石灰水吸收后,使瓶内气体压强减小(小于外界大气压)。
例5、为了提高本地区的空气质量,可采取的措施有:
① ,② ,③ ,④ 。
解析:这是一道思维空间极为广泛的开放题,可根据自己的认识和设想,从生产环境、生活环境、生物、物理、化学、等角度进行考虑。
答案:①减少建筑工地粉尘;②限制使用含铅汽油;③尽量用燃气代替燃煤;④废气经处理后才能排放;⑤增加城市绿地面积;⑥节日控制或禁止放烟花爆竹;⑦鼓励公交,控制城市小汽车数量;⑧开发新能源,取代矿物燃料等等。(回答合理即可)
评注:对这类开放性的题目,要尽量展开思维的双翼,放开思想,结合所学的知识和平时的生活经验,作出合乎科学和情理的回答。
【思考与练习】
1、小明新买了一个篮球。在往篮球内充气前,他先用天平测出篮球的质量为M1,当他把篮球充足气后,又用天平测得篮球的质量M2,则M1 M2 (填“>”、“=”或“<”),由此说明空气 质量。(填“有”或“没有”)
2、实验桌上放置了一个带胶塞的,体积为1L的烧瓶。①第一位同学说烧瓶内没有东西;②第二位同学说瓶内有东西,只能凭想象,不能用实验证明;③第三位同学把它放在天平上称量出来的质量正好是1L空气的质量;④第四位同学说将瓶倒置在盛水的水槽中,水不能进去,略斜口露出一点,则水进入瓶内,并形成一串气泡,说明瓶内有东西。你认为正确的叙述是( )
A、②和③ B、只有① C、③和④ D、只有④
3、钢笔吸墨水时,把笔上的弹簧片先按下再松开,墨水就被吸到笔中橡皮管里去了,其根本原因是( )
A、橡皮管有吸力 B、管外墨水液面上有大气压
C、弹簧片有弹力 D、手对弹簧片有压力
4、最早证明大气压存在的实验是 。
5、对流是靠液体或气体的流动来传热的。夏天,冰镇汽水时,应把冰块放在汽水瓶的 ;冬天,用电热器取暖时,应把电热器放在房间的 。(填“上部”、“下部”或“中间”)
6、地球周围被一层很厚的 包围着,它由 气、 气、 、臭氧、二氧化碳、水蒸气和悬浮在其中的尘埃等物质组成。
7、关于空气的叙述正确的是( )
A、氮气占空气体积的21%,氧气占空气体积的78%
B、一般来说,空气的成分是比较固定的
C、空气的成分一定是不变的
D、没有气味的气体一定是空气
8、大气中的 是各种生物进行呼吸作用所必需的; 层能保护地面上的人类和其它生物免受紫外线的伤害; 能代替氢气来填充飞艇和气球;让红磷在密闭的钟罩内燃烧,红磷燃烧所消耗的气体是 ,
当红磷停止燃烧后,钟罩里剩余的气体主要是 。
9、下列事实说明空气中含有哪些成分:
①木炭能在空气中燃烧 ;
②酥脆饼干在空气中放置会逐渐变软 ;
③空气中有制造氮肥的原料 ;
④长期放置在空气中的澄清石灰水的表面上有一层白色固体物质 。
10、马路上五颜六色的霓虹灯,其玻璃管内充入的气体是( )
A、氮气 B、稀有气体
C、臭氧 D、 水蒸气
11、利用液态氮气和液态氧气的沸点不同,工业上能把空气中的 气和 气分离开来,并把蓝色的液态 气贮存在钢瓶里。
12、下列属于化学性质的是( );属于物理性质的是( )。
A、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊 B、木炭具有可燃性
C、水能结成冰 D、氧气不易溶于水
13、氧气是一种 色 味的气体,由于氧气的密度比空气略 ,它可用向上排空气法收集;由于氧气 ,它可用排水法收集。氧气能跟许多物质发生化学反应,是一种化学性质比较活泼的气体。
14*、如图所示,一学生做可燃物燃烧的实验,在烧杯中注入开水(水温约为90℃),并放入一小块白磷(着火点为40℃),在烧杯上盖一片薄铜片,铜片上一端放一小堆红磷(着火点为240℃),另一端放一小块用滤纸吸去表面上水的白磷,试回答下列问题: 图2-2
①你看到的现象是
②通过这个实验,你的结论是 。
15、实验室要制取一瓶干燥的氧气,下列仪器中不需要的是( )
A、集气瓶 B、水槽
C、试管 D、带导管的单孔橡皮塞
16、区别空气和氧气两瓶气体的方法是( )
A、比较气体的颜色 B、闻气味
C、用带火星的木条试验 D、分别倒入澄清的石灰水
17、下列气体中,有刺激性气味的是( )
A、空气 B、二氧化硫 C、氧气 D、二氧化碳
18、铁丝在氧气中燃烧的现象是 。做这个实验时,为了防止 ,要预先在集气瓶底部装少量的水或铺一层 。
19、下列措施中,符合易燃易爆物的安全要求的是( )
A、为了安全,存放易燃物的仓库要封闭,不让风吹进来
B、为了节约,把酒精和鞭炮同时装在一辆车上运送
C、只要不影响工作,面粉加工厂的工人可以在车间吸烟
D、酒精车间,所有的照明设备均应采用隔离和封闭装置
20、灭火通常有下列三种方法:A、隔绝空气;B、将可燃物的温度降到着火点以下;C、撤除可燃物。下面五种灭火的情形主要属于什么灭火方法(将字母填入空格中)。
用力吹蜡烛的火焰,火就熄灭。
酒精灯盖上灯帽 。
向燃着的柴堆上浇水,火就熄灭。
发生野火或森林大火时设置防火带,使大火烧至防火带的边缘界线时熄灭。
⑤向锅炉里燃着的煤块上加盖湿煤层后可使火熄灭。
21、一氧化碳是一种无色、无味但有剧毒的气体,其密度与空气很接近,难溶于水。现要收集一瓶一氧化碳气体,可采用的方法是( )
A、向下排空气法 B、向上排空气法
C、排水法 D、向上排空气法或排水法
22、下列过程中,不能产生二氧化碳的是( )
A、植物的光合作用 B、人体的呼吸
C、酒精的燃烧 D、实验室里把稀盐酸和石灰石放在一起
23、实验室鉴定二氧化碳存在的方法是( )
A、通入紫色石蕊试液 B、加压冷却成干冰
C、通入澄清石灰水 D、用一支燃着的蜡烛放在烧杯中看是否熄灭
24、实验室制取二氧化碳都要用到的一组仪器是( )
A、大试管、导管、集气瓶 B、大试管、水槽、导管
C、水槽、集气瓶、导管 D、大试管、水槽、集气瓶
25、二氧化碳是一种 色 味的气体,由于二氧化碳的密度比空气 ,它可用向上排空气法收集;由于二氧化碳 ,它不能用排水法收集。
26、取一支试管,加入少量的蒸馏水,此时试管内的液体呈 色;往这支试管内滴几滴紫色石蕊试液,则试管内的液体变 色;再向这支试管内通入二氧化碳,则试管内的液体将变 色,这里发生的反应的文字表达式是 ;然后,把这支试管放在酒精灯火焰上加热一会儿,那么试管内的液体又将变成 色,这里发生的反应的文字表达式又是 。
27、昆明世博园中,山东齐鲁园里的“泰山”所用石料,一部分是从山东运用来的花岗岩(不与酸反应),一部分是来自云南石林的石灰石,鉴别这两种石料的方法是在石料样品上滴加__________(写名称),产生__________的一种即是石灰石
28、在建筑房屋时,最后常在墙面上抹上一层石灰浆,时间一久它就会变得很坚硬。这是因为石灰浆中的________与空气中的________发生反应的结果。该反应的文字表达式为___ _____。
29、要检查配有锥形瓶的实验装置是否漏气,首先应将装置连接好,把导
管口的一端浸入 里,用 紧贴锥形瓶外壁 ,发现导管口有 冒
出;把 移开,一会儿,导管口形成一段 ,则说明该装置不漏气。
30、取用固体药品一般用 。有些块状的药品(如石灰石等)可用
夹取。
31、在干涸的深井、深洞和久未开启的菜窖底部可能积有 气体。人进去前要先做灯火试验,如果烛火在其中燃烧不旺甚至熄灭,说明
32、怎样鉴别装在集气瓶里的氧气、氮气和空气三种气体?
实验操作步骤 观察到的现象 结论
1、把 伸进一个集气瓶口。 这瓶气体是 。
2、把 伸进第二个集气瓶口。 这瓶气体是 。
第三瓶气体是 。
33、由于大气中所含的 等温室气体增多,使大气吸收的太阳辐射热量多,而散失少,结果使地球的气温 ,这种现象叫做
34、由于大气中二氧化碳含量的增大,加剧了温室效应,将使地球变暖,海平面升高,土地沙化加剧。为了减少大气中二氧化碳的含量,下列措施可行的是( )
A、大力植树造林 B、用石灰水吸收空气中的二氧化碳
C、限制家庭用煤量 D、开发太阳能、风能等新型能源
35、臭氧层浓度减少会形成 ,也会使更多的 辐射到地球上,从而影响各种生物的正常生长。
36、下列选项中,不会造成空气污染的是( )。
A、燃放鞭炮 B、汽车排放出的尾气
C、北方冬天烧煤取暖 D、动植物的呼吸
37、我国城市空气质量日报中,暂不包括的是( )
A、二氧化硫 B、一氧化碳
C、可吸入颗粒物 D、二氧化氮
38、据环保部们监测,造成哈尔滨市大气污染的主要原因是:悬浮颗粒(粉尘)二氧化硫和碳的氧化物,你认为造成大气污染的污染源主要有:( )
①汽车排出的尾气形成的烟雾, ②石油化工厂排出的废气,
③天然水蒸发形成的水蒸气, ④植物光合作用放出的气体,
⑤煤燃烧产生的烟尘和气体
A、③④ B、①②⑤ C、③⑤ D、①③⑤
【探索与实验】
课外实践示例:死灰复燃
在夏天气温较高、干燥的日子里,取一小块含水极少的方糖(或细粉状白糖)放在石棉铁丝网上,用燃着的木条去点燃,看看能否燃烧。然后在方糖上洒上香烟的新烟灰(注意烟灰不要加得太多)。接着把烟灰和方糖掺和,再把它们堆成一座小山,用手捏实。然后用燃着的木条再去点燃。这时候,你将可以看到奇迹出现,那小山尖处先有点熔化,并丝丝发出响声,冒出一些气泡,紧接着就燃烧起来,越烧越旺,发出美丽的蓝色火焰。如用镊子夹住沾满烟灰的方糖接近酒精灯的火焰,方糖会更快地燃烧起来。
这是因为,糖是由碳、氢、氧组成的有机物,只接触火不能燃烧,但是
存在于烟灰中的微量锂元素,降低了糖发生氧化反应所需的温度,起了催化剂作用。在这里,烟灰就是一种特殊的催化剂。这块糖燃烧完毕之后,烟灰的组成和质量不会改变。
课外实践1
材料:一张报纸,一根能提起几千克物体的细线,一张结实的信笺,一小方块的厚纸板。
方法 :先取来信笺,中央穿细线,细线穿过信笺纸后再穿过一小方块的厚纸板,并打一个结,然后把线头穿过一张报纸,并将它们粘实在报纸的反面。实验时,将报纸在玻璃面(或平整桌面)上展平,紧贴在台面上。 这时用力猛提细线(必须在手上套好手套或缠上毛巾,以避免手受伤),结果怎么样?请解释。
课外实践2
材料:一个小矿泉水瓶,一个鹌鹑蛋,一些热水
方法 :先把鹌鹑蛋去壳,往矿泉水瓶中倒入小半瓶热水(水越热越好,注意别烫了手),稍等片刻,将瓶中热水倒出,然后马上将鹌鹑蛋尖头向下放在矿泉水瓶口上(要使它们紧贴),一会儿后,你看到了什么现象?请进行解释。想一想:怎样才能把蛋完整地从瓶中取出?
课外实践3
材料:一个盆子、一个杯子、一支蜡烛、火柴、水
方法:往盆子里装适量的水,取一个杯子倒放在盆子里,记下杯中水面的位置,然后取出杯子。取一小段蜡烛在盆子里放稳并点燃,把杯子罩在蜡烛上,你看到了什么现象?再记下此时杯中水面的位置,跟第一次比较,你能得出什么结论? 图2-3
课外实践4
材料:2支试管,少量切成细条的新鲜土豆丝,30%的双氧水,火柴
方法:往A试管中放入少量切成细条的新鲜土豆丝,分别向A、B两支试管注入30%的双氧水,发现 试管迅速产生大量气泡,插入 的木条,木条复燃;而 试管无明显现象。取出土豆丝,发现土豆丝的质量和性质都没有变,这证明了土豆里有一种生物酶能起 作用。(选填“氧化”、“还原”、“催化”或“吸附”)
【科学撷萃】
地球的面纱
如果我们乘坐宇宙飞船从高空俯视地球,就会看到地球的周围包裹着一层薄似雾、轻似烟的轻纱,这就是地球的最外层——大气圈。
大气是被地球引力吸附在地表的,所以离地面越近空气越密集,而离地面越远的地方空气就越稀薄。从地面到万米高空之间,集中了大气质量的3/4和几乎全部的水汽,人们所经受到的刮风下雨等绝大部分天气现象都发生在这一层。这一层的空气下部热、高空冷,易产生空气上下对流,所以我们把这一层称作对流层。对流层是大气圈中与人类关系最密切的一层。再往高处,大气还有平流层、中间层、热层,最外面的是外层(又叫散逸层)。大气圈就这样层层叠叠地把地球包裹起来。
大气若有若无,飘渺不定,实际上却壁垒森严地将地球重重地包围着,对地球和地面上的生命物质起着非常重要的保护作用。
1976年3月8日下午,我国吉林市郊和永吉、蛟河等县的人们正在工作、学习,突然一阵震耳欲聋的巨响从空中传来,人们看见一个刺眼的火球从东北方向飞弛而来,随即炸裂成无数碎块,落向地面。事后人们收集到大大小小多块自天而降的石头,其中最大的一块竟重达1770千克。原来这是一次罕见的陨石雨。据科学家计算,每昼夜自外界进入地球大气层的陨石有2000万颗,其中绝大部分较小的陨石在穿过大气层时燃烧掉了,只有极少数较大的陨石才能坠到地面。难怪我们在晴朗的夜晚经常可以看到一瞬即逝的流星。不难设想,假如没有大气,如此大量的天外来客将会摧毁地面的一切,杀死各种生物。
我们已经知道,大气能削弱和吸收太阳光中的紫外线。大气还具有对地面的保温作用,它使得地表的温度白天不会太高,夜晚不会太低,一年中气温变化不至于过分剧烈,利于生物的活动与延续。
高层大气圈中还有带电粒子层,在地球磁场的控制下能使宇宙中那些高速冲向地球的微小带电粒子偏转方向,使地表免受其害。
因此,我们可以说地球大气圈的存在保护了地球上的生命,也才有了人类,大气是我们生存环境的一个十分重要的组成部分。
大气圈也是随着地球的发展演化而变化着的,它的成分、厚度等都时刻在发生变化。如地面火山的喷发,会供给它新的补充;人类和各种生物的活动也会改变它的成分。它的任何变化,都将给人类带来巨大的影响,因此我们一定要认真地去研究、探索大气圈发展变化的规律,从而有目的地、有效地去调节各种因素,促进大气向更加有利于人类生存的方向发展。
同学们,你们长大以后能不能在这个方面有所发现、有所发明,并为保护人类环境作出自己的贡献呢?
世界闻名的“杀狗洞”
在意大利的那不勒斯附近,有个世界闻名的“杀狗洞”,这个山洞在构造上并不特殊,然而,任何一只健壮的狗走进去,过不了多久,就会倒毙在洞中,而人走进去却安然无恙。
这是为什么呢?经调查,原来这山洞里的二氧化碳特别多,由于二氧化碳比空气重,多集中于洞的底层,狗比人矮,它呼吸不到氧气,因此憋死,而人比狗高,能呼吸到空气,所以没有危险。
无独有偶,我国北方有人走进地窖,突然昏倒,不省人事,幸亏同事及时抢救,这才转危为安,探其原因也是二氧化碳在作怪。因此,在进入久未开启的地窖或深洞之前,必须先进行点火试验,若火熄灭或燃烧不旺,说明那里积存有大量二氧化碳,不可入内。
二氧化碳的“功过是非”
二氧化碳是一种无色、比空气重的气体,在加压或降温时能变成无色的液体,再降温就变成雪状的固体,经过压缩的二氧化碳固体叫做干冰。
当大气中的二氧化碳的含量增加一倍时,就可使地面温度上升2~3℃,甚至引起气候反常。全球气温的升高,就会造成南北极地区冰雪融化,海平面就会上升。测量表明,近百年来,海平面已升高了10~15厘米。温室效应对沿海地区威胁最大,世界上有三分之一的人口生活在离海岸线60公里的地区,并且沿海地区大都经济发达。如果海平面有较大幅度的上升,一些岛国和沿海繁荣地区,就可能被淹没。对此,人类必须采取有效的对策,绝不能掉以轻心。
在潮湿的空气中,当金属表面吸附上一层水汽时,二氧化碳就会潜入水汽中形成碳酸,加速金属生锈。在这里,二氧化碳也是“有罪”的。
但是,二氧化碳对人类也有极大的贡献。绿色植物以二氧化碳和水为原料,依靠叶绿素吸收太阳能进行光合作用,制造有机物(如食物)供人类使用。在农业上用二氧化碳气肥,可以加速光合作用的效率,国外研究报道:如将适量二氧化碳供给黄瓜、西红柿、卷心菜,产量可提高30%;如果仓库里使用二氧化碳来保存稻谷种子,三年后仍不降低发芽率。
用二氧化碳通入氢氧化钡水溶液,制成的碳酸钡无臭无味,是老鼠的致命剂,0.6~0.8克就能毒死一只老鼠。每当贼鼠食后,肠胃粘膜被腐蚀,肠中脱水,只得远离巢穴觅水,有时还未窜到水边就已僵死途中。
往粮食仓库里通二氧化碳,24小时后,便可杀死粮食中99%的害虫,而不污染粮食。二氧化碳正在逐步取代污染严重的传统化学烟熏剂。
液态二氧化碳是食品加工的一种理想的萃取剂。它价格低、来源广,并且对设备无腐蚀。若用它来处理油炸食品,可将残余的食油回收循环使用,而食品的营养和色、香、味丝毫不受影响。还可用它对昂贵的香料、特殊药品、生物制剂进行提炼,这样获得的产品,不含有机溶剂和活性物,并且纯度高。
二氧化碳是大自然的“建筑师”。它跟水和碳酸钙反应后能生成可溶性的碳酸氢钙:二氧化碳 + 水 + 碳酸钙—→碳酸氢钙,而碳酸氢钙在适当的温度和气压下,又分解生成碳酸钙、二氧化碳和水:碳酸氢钙—→碳酸钙 + 二氧化碳 + 水。这既是岩石“搬迁”的原理,也是许多天然石桥、石笋、石钟乳和石柱形成的原因。每当你乘车从四川叙永县到云南威信的途中,会欣赏到“天生桥”的奇观,领略到重庆南温泉仙女洞、北温泉乳花洞秀丽的风光,至于桂林的象鼻山,还有芦笛岩、七星岩、试剑石等美景,无不是二氧化碳的杰作。
在日常生活中,二氧化碳也立下了汗马功劳。面包、油条等之所以松软可口,那是因为二氧化碳“浑身是劲”,把面包、油条等内部涨得到处是蜂窝状小孔的关系;夏天饮用汽水之所以感到清新凉爽,那是因为二氧化碳在汽水中的溶解度降低,带着许多我们体内的热量从嘴里排出去的结果;在干旱地区进行人工降雨,往云层间撒下一步干冰后之所以水滴下降,那是因为干冰突然汽化,从周围夺取大量的热使温度骤降的缘故;在银幕上、舞台上我们之所以能常常见到云雾缭绕的美景,大多是因为干冰直接汽化的缘故。
在科学技术高度发展的今天,二氧化碳又成了激光通信家族的新秀,这就是初露锋芒的穿雾能手——二氧化碳激光通信。它利用二氧化碳的特殊性能激发出来的激光通信,突出的优点是通信距离远、保密性强、通信稳定性好。
现在,科学家已经研究出一种用二氧化碳制塑料的方法。这种塑料最大的优点就是,能在土壤中自行分解掉,不像现在用的塑料,用后会给环境造成污染(即通常所说的“白色污染”)。这项研究成果,如能降低成本,就有望推广使用。
现在一般用的油漆涂上后,会挥发出含有毒物甚至是致癌物的气体,这对人体的健康十分有害。近年来,美国的一家公司,研制出一种用二氧化碳作溶剂的油漆。二氧化碳在通常情况下是气体,他们采用的办法是在一定温度下增大压力,使二氧化碳变成液体。这种油漆干得快、光泽好、不会产生有毒污染物。
神奇的稀有气体
空气中的稀有气体,包括氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)等五种气体。其中,氩气的含量最多,约占空气体积的0.93%,氙气最少,只有0.00001%。
如果在霓虹灯的灯管里充入稀有气体,通电后,会发出不同颜色的光:充入氖气发红光,充入氩气发蓝光,充入氦气、氪气发浅红色的光。夜晚,当你走进繁华闹市的时候,一定会被五光十色的霓虹灯所吸引,它们把街道打扮得非常美丽。
稀有气体除能制作霓虹灯外,还可制成其它多种光源。你是否见过,只用一盏灯就把整个礼堂甚至整个广场,照得通明的情景吗?氙灯就有这样的本领,它能发出十分强烈的白光,所以,人们称它为“小太阳”。在摄影中,为了得到高速摄影下的曝光,人们研制出一种氪——氙闪光管,它能在放电时发出极强的仅持续1/50000秒的光。在激光技术中,稀有气体也是榜上有名的:以氦、氖为工作物质的氦——氖激光器,还有氩离子激光器等,已得到广泛应用。
用压缩空气呼吸的潜水员,从深水的高压环境上浮到水面低压环境时,由于压力迅速降低,使气体在人体血液和组织中的溶解量也减少了,气体(主要是氮气)便冒了出来。冒出来的气体,因来不及从肺部向体外排出,就在血液中或是人体其它组织中形成气泡栓塞,引起四肢麻木、关节疼痛、皮肤肿胀、呼吸困难,以及神经系统损伤等病症,严重者还会造成瘫痪甚至死亡。若用氦气代替氮气,就是用氦——氧混合气供潜水员呼吸,就能大大降低潜水员病的发病率。
在保护人身安全方面,氦气还做了另一件好事,那就是代替氢气来填充气球。氢气是所有气体中最轻的气体,用它填充气球,气球就会升起来。但是,氢气易燃易爆,使用起来不太安全。稀有气体则具有稳定的性质,其中氦气是除氢气外最轻的气体。所以,现在常用氦气或用氦——氢混合气来填充气球,这就避免了燃爆事故的发生。
此外,利用稀有气体的不活泼性,还常常充当焊接金属的保护气。在日常生活中,铝制品用得很多,它既轻便又不易生锈,颇受欢迎。可是,它有个不易焊接的缺点。因为,在焊接的高温下,它很容易跟周围空气中的氧气发生反应生成氧化铝。如果在铝周围用稀有气体,如氩气、氦气等保护着,使铝脱离跟空气的接触,就可以把铝焊接起来了。
中国酸雨的问题
在中国的大气污染中,酸雨和浮尘是最主要的污染。由于二氧化硫和氮氧化物的排放量日渐增多,酸雨的问题越来越突出。现在中国已是仅次于欧洲和北美的第三大酸雨区。
我国酸雨主要分布地区是长江以南的四川盆地、贵州、湖南、湖北、江西,以及沿海的福建、广东等省。酸雨可对森林植物产生很大的危害。在酸雨的作用下,土壤中的营养元素如K、Na、Ca、Mg会释放出来,并随着雨水被淋溶掉,从而使土壤变得贫瘠。此外,酸雨能使土壤中的铝元素从稳定态中释放出来,使活性铝增加,土壤中活性铝的增加能严重地抑制林木的生长。
据初步调查统计,四川盆地受酸雨危害的森林面积最大,约为28万公顷,占林地面积的32%。贵州受害森林面积约为14万公顷。仅西南地区由于酸雨造成生产力下降,共损失木材630万立方米,直接经济损失30亿元(按1998年市场价计算),对南方11个省的估计,酸雨造成的直接经济损失达44亿元。
中国对酸雨虽然进行了近20年的研究,但是研究的资金投入、研究规模和研究的深度都是远远不够的。国内对酸雨研究投入的资金,不足欧洲的1%。
1999年国务院批复了国家环保局《关于呈报审批酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案的请示》,确定了治理酸雨和二氧化硫污染的目标和措施,这为酸雨问题的早日解决带来了希望。
第二章
1、 < 有 2、D 3、B 4、马德堡半球实验 5、上部 下部 6、大气(空气) 氮 氧 稀有气体 7、B 8、氧气 臭氧 氦气 氧气 氮气 9、①氧气 ②水蒸气 ③氮气 ④二氧化碳 10、B 11、氮(氧) 氧(氮) 氧 12、A、B; C、D 13、无 无 大 不易溶于水
14、①实验进行不久,铜片上的白磷开始燃烧,产生白烟;水中的白磷和铜片上的红磷不燃烧。 ②燃烧必须同时具备有可燃物、助燃物和可燃物温度达到着火点三个条件。 15、B 16、C 17、B 18、剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体 集气瓶底破裂 细沙 19、D 20、① B ② A ③ B ④ C ⑤ A 21、C 22、A 23、C 24、A 25、无 无 大 能溶于水并与水反应 26、无 紫 红 二氧化碳 + 水——→ 碳酸 紫 碳酸 ——→ 二氧化碳 + 水 27、稀盐酸 气泡 28、氢氧化钙 二氧化碳 氢氧化钙 + 二氧化碳——→ 碳酸钙 + 水 29、水 双手(手) 气泡 手 水柱 30、药匙 镊子
31、二氧化碳 里面积有大量二氧化碳气体,人不能进去 32、①燃着的木条 木条燃烧更旺 氧气 ②燃着的木条 木条燃烧无明显变化 空气 ③木条火焰熄灭 氮气 33、二氧化碳 增高 温室效应 34、A、C、D 35、臭氧层空洞 紫外线 36、D
37、B 38、B
24
23