科学
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主课题:空气
教学目标:
知道空气的主要成分
知道标准大气压的值,并用大气压的有关知识解释一些自然现象
知道氧气的主要物理性质和化学性质,理解实验室制备氧气的原理、装置及主要步骤
知道二氧化碳的主要物理性质和化学性质,理解实验室制备二氧化碳的原理、装置及主要步骤
了解臭氧层、温室效应和空气污染问题
教学重难点:
氧气的性质和实验室制备
二氧化碳的性质和实验室制备
教学方法:复习回顾知识点,并讲解例题,配合练习
教学内容
【同步检测】
1.下列关于空气的说法中,错误的是( )
A.空气是一种十分重要的天然资源
B.少量有害气体进入空气中,依靠大自然的自净能力,空气仍能保持洁净
C.按质量计算,空气中约含氮气78%,氧气21%,其他气体和杂质约占1%
D.空气中的稀有气体一般不跟其他物质反应,曾被称为“惰性气体”
2.某同学学习空气的组成后,对各种气体的用途进行分类连线,其中不正确的是( )
A.氖气——电光源 B.氧气——能燃烧、作燃料
C.干冰——人工降雨 D.氮气——制氮肥
3.如图所示,某同学为验证空气中含有少量二氧化碳,将大针筒内的空气一次性压入新制的澄清石灰水,发现石灰水没有变化。据此,你认为该同学应该( )
A.继续用大针筒向澄清石灰水压入空气
B.撤去大针筒,用嘴向澄清石灰水吹气
C.得出空气中没有二氧化碳的结论[来源:学|科|网Z|X|X|K]
D.得出空气中含有少量二氧化碳的结论
4.某同学用燃烧红磷的方法测定空气中氧气体积分数,实验后发现测得的氧气体积分数小于1/5,下列关于实验的说法或他的后续做法不合理的是( )
A.检查实验装置是否漏气
B.可能红磷的量不足,没有除尽氧气
C.没有冷却至室温就打开止水夹,进入瓶内的水减少
D.将红磷改成足量的木炭,重新实验
5.能把N2和CO2,O2和CO2,CO和CO2区别开来的方法是( )
A.用燃着的木条 B.分别通入澄清的石灰水
C.用带火星的木条 D.分别通入蒸馏水
6.空气中含有一定浓度的二氧化碳时,使人感到窒息的原因是( )
A.二氧化碳是一种有毒的气体
B.二氧化碳是一种有刺激性气味的气体
C.二氧化碳是比空气重的气体
D.二氧化碳是不能供呼吸的气体
7.二氧化碳对生活和环境有着重要影响。下列对二氧化碳利弊的描述中不正确的是( )
A.二氧化碳可以用来做灭火剂、致冷剂
B.利用固态二氧化碳可以进行人工降雨
C.温室里施用二氧化碳对植物生长不利
D.大气中二氧化碳过多会导致温室效应加剧
8.下列二氧化碳的用途中,既与它的物理性质有关,又与它的化学性质有关的是( )
A.生产化肥 B.用来灭火
C.生产纯碱 D.干冰用作制冷剂和用于人工降雨
9.下列关于氧气的物理性质的叙述中,正确的是( )
A.氧气的密度小于空气[来源:学*科*网Z*X*X*K]
B.氧气是无色的,液态氧也是无色的
C.鱼可以在水中生活,说明氧气易溶于水
D.氧气在通常状况下是无色、无味的气体
10.从安全、环保、节能、简便等方面考虑,实验室制取氧气的最佳方法是( )
A.通电分解水 B.过氧化氢催化分解
C.氯酸钾受热分解 D.高锰酸钾受热分解
【知识精讲】
1、空气的主要成分和用途
1.空气的组成:
成分
氮气
氧气
二氧化碳
稀有气体
其他
体积分数
78%
21%
0.03%
0.94%
0.03%
2.空气的用途
(1)N2:氮是构成生物体(蛋白质)的重要元素;氮气化学性质较 ,可用于充填灯泡,延长灯泡的使用寿命,用于食品的 ;是制造化肥、炸药的原料;医疗上可用作 剂。
(2)O2:供生物 ;支持各种燃料的 等。
(3)CO2:是 作用的原料;也是一种工业原料,用于制造纯碱、尿素、汽水饮料等;“干冰”可用于 ,也可用于 ;CO2还可用于 。
(4)稀有气体:化学性质 ,常作为 气;在通电时能发出各种有色光,常用来制作各种电光源;用于激光技术或医疗麻醉。
2、大气压
1.验证大气压存在的方法
大气对处于其中的物体要产生压强,这个压强叫大气压。最早证明大气压存在的实验叫 。
2.标准大气压的值
通常把 毫米汞柱的大气压叫做 。1标准大气压= 帕。
3.大气压与人类生活的关系
(1)大气压的大小跟大气的密度有关,随海拔高度的增大而 。
(2)大气压与天气季节有关,晴天的气压比阴雨天的气压 ,冬天的气压比夏天的气压 。
(3)液体的沸点会随着气压的增大而 ,随气压的减小而 。
(4)大气压的日常应用: 等。
3、氧气
1.氧气的主要物理性质及化学性质
(1)物理性质:无色无味的气体,密度比空气 , 溶于水,液态时呈 色。
(2)化学性质:较活泼,常温下能和许多物质发生反应,具有 。
2.氧气实验室制备的原理及检验方法
(1)实验室制法:分解过氧化氢溶液或加热高锰酸钾(或加热氯酸钾与二氧化锰)。
(2)原理:
2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑
2H2O2 2H2O+O2↑
2KClO3 2KCl+3O2↑
(3)收集方法: 法或 法;检验(验满)方法:用 伸入 ,如果木条复燃则是氧气(或已满)。
3.氧气的用途
供给呼吸:登山、潜水、急救病人等;支持助燃:燃料燃烧、炼钢、炼铁等。
4.金属在空气或氧气中燃烧的现象及产物
(1)铁丝在氧气中剧烈燃烧,火星 ,放出热量,生成一种 色的固体(四氧化三铁)。
(2)镁条在空气中剧烈燃烧,发出耀眼的 光,生成一种 色的固体。
5.非金属物质在空气或氧气中燃烧的现象及产物
(1)木炭在氧气中剧烈燃烧发出 (在空气中发红),生成使澄清石灰水 的气体。
(2)硫在空气中燃烧发出 火焰;硫在纯氧中剧烈燃烧发出 火焰,反应后生成一种具有 气味的气体(SO2)。
(3)红磷在氧气中剧烈燃烧发出 光,产生浓厚的 。
(4)纯净的氢气在空气中能 地燃烧,发出 色的火焰,放出热量。
4、二氧化碳
1.物理性质:无色无味的气体,密度比空气 , 溶于水。
2.化学性质:一般情况下,既不能 ,也不 ,也不 。
(1)与水反应:(化学方程式)CO2+H2O===H2CO3
(碳酸能使紫色石蕊试液变 );
生成的碳酸不稳定:(化学方程式)H2CO3===H2O+CO2
(加热时 色变回 色)。
(2)与石灰水反应:(化学方程式)
CO2+ Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O
(CO2气体能使澄清的石灰水 )。
3.二氧化碳的实验室制备及检验方法
(1)实验室制法:
原料: ;
原理:CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑;
收集方法: 法;
检验二氧化碳气体:如果能 ,则是二氧化碳。
4.二氧化碳的用途与其性质关系
“干冰” ,可做致冷剂,用于冷藏食品和人工降雨;一般情况下CO2 ,可用于灭火。
5、臭氧层和温室效应
1.臭氧层的作用: ,对生物有保护作用。
2.温室效应的成因
大气中的二氧化碳对地球起着 作用。矿物燃料的大量使用,森林面积急剧减少,使大气中二氧化碳含量 较快,导致温室效应加剧。
3.温室效应的利弊
适度的温室效应能保证地球上的气温平衡,适于动植物的生存。但温室效应加剧会导致全球 ,并引起一系列恶果。
6、空气污染
1.空气中污染物的主要来源
空气污染物有:污染物主要来自 燃烧
排放的废气和烟尘、工业废气、汽车尾气等。
2.防治空气污染的方法
防治空气污染的方法:制定环境保护法律,控制污染源,减少废气的排放,提倡使用无污染能源,加强空气质量预报,改善环境状况,积极植树造林、种草等。
3.空气质量日报和预报
(1)主要内容包括“ ”、“ ”、“ ”等。
(2)目前计入空气污染指数的项目暂定为:
等。
(一)、例题分析
例1下列实验中,实验操作、实验现象和实验结论均正确的一组是( )
?
实验操作
实验现象
实验结论
A
用带火星的木条伸入盛有某
无色气体的集气瓶中
木条复燃
该无色气体为O2
B
将某气体燃烧,在火焰上方罩
一个冷而干燥的烧杯
烧杯内壁有水珠生成
该气体一定是H2
C
向某无色溶液中滴加BaCl2溶液
产生白色沉淀
该无色溶液中一定含有H2SO4
D
将水注入盛有浓硫酸的烧杯中
烧杯外壁发烫
浓硫酸溶于水放出热量
例2下列叙述正确的是( )
A.氧气约占空气质量的21%
B.金刚石、石墨和C60结构中原子排列方式相同
C.氧气能支持燃烧,可做燃料
D.一氧化碳和木炭都具有还原性
例3请根据下列实验回答问题:
(1)A中为了防止生成物扩散到空气中污染空气,集气瓶中最好放入 溶液;(2)B试验通过量筒中 变化测出氧气的体积;(3)写出C实验发生反应的方程式 ;(4)D实验烧杯中水的作用是 、 .
例4实验室制取氧气时,若采用排水法收集气体,可以按照如图所示的各步操作实验: 试回答下列问题:(1)图A中所示实验操作中,要使集气瓶内充满水而不留有空气,应如何操作?答: .(2)图D?所示实验操作中,当集气瓶内即将充满氧气时,要使集气瓶内充有尽可能多的氧气,应该如何操作?答: .(3)图E中,应选用 (填a或者b)?方式放置已充满氧气的集气瓶.
例5“在学校的元旦联欢会上,某同学表演了‘水能生火’的魔术.他向包有过氧化钠(Na2O2)粉末的脱脂棉上滴水,脱脂棉燃烧起来.”小颖看到这段话后非常感兴趣,她和同学们一起对该问题进行了一系列的探究.[提出问题]过氧化钠与水反应生成了什么物质?为什么脱脂棉会燃烧?[猜????想]①可能有一种气体和另一种物质生成②反应过程中可能有能量变化[设计装置]如图所示[实验探究]实验一:探究反应后生成的气体是什么?(1)打开右图装置中分液漏斗的活塞,控制滴加水的速度,观察到试管内有气泡产生,用带火星的木条靠近P处,木条复燃.说明生成的气体是 ;(2)实验中,还观察到伸入烧杯中的导管口有气泡冒出,请解释产生该现象的原因: .实验二:探究反应后生成的另一种物质是什么?(1)小明猜想另一种物质是Na2CO3,小军认为不可能.为了证实小军的看法,请你设计一个证明Na2CO3不存在的实验:
实验步骤
实验现象
实验结论
生成物中没有Na2CO3
(2)小军取反应后所得的溶液于试管中,滴入无色酚酞试液,发现试管中的溶液变成红色,说明反应后所得的溶液呈 性;[表??达]小军根据实验探究的结果,写出了过氧化钠和水反应的化学方程式为
例6中考化学实验考查有:①氧气的制取;②二氧化碳的制取;③配制50g5%的NaCl溶液…等六个考签,由学生抽签确定一个考题进行考查. (1)甲同学抽签后来到实验室,发现本组实验桌上主要准备了下列仪器和药品:①上图中仪器D的名称是 ,F的名称是 .②甲同学抽到的考签应该是 (填字母代号).A.氧气的制取?? B.二氧化碳的制取③制取该气体的反应原理为 (用化学方程式表示).制取一瓶该气体,应选用的仪器有 (填字母代号).④甲同学实验的主要步骤示意如下,请你帮他补充完整.组合装置→检验气密性→ →收集气体.⑤利用上述气体发生装置还可以制取其它气体,请写出其中一种反应的化学方程式: (2)乙同学在完成“配制50g5%的NaCl溶液”实验过程中,通过计算,需称取 g.量取水约 mL.溶解NaCl时用到的玻璃棒的作用是 .
例7如图A是实验室制取二氧化碳并检验其性质的实验装置图,请你回答: (1)a仪器的名称为 .(2)检查A装置气密性的方法是 .(3)小雪同学按图A方式将导管伸人试管中,溶液未出现浑浊现象,你认为可能的原因是
(答出一条即可).(4)为了制取方便,小聪同学设计了如图B、C、D三种改进装置,你认为能起到“随开随制,随关随停”效果的是 .(填序号)
例8下列实验操作中,正确的是( )
A. 检验二氧化碳是否集满B给试管内液体加热C向试管中滴加液体D称量氢氧化钠固体质量
(二)、当堂检测
1.温室效应有功有过,产生温室效应的主要气体是CO2,下列有关认识错误的是( )
A.CO2?能使干燥石蕊纸花变红
B.CO2?能使澄清石灰水变浑浊
C.“低碳”是指较低的CO2排放
D.温室效应为人类提供了适宜的生存温度
2.三氧化二碳(C2O3)是某星球大气的成分之一,其化学性质与一氧化碳相似,下列关于三氧化二碳的说法错误的是( )
A.有毒B.可以燃烧C.密度比空气的小D.能还原氧化铁
3.下图装置可以探究二氧化碳的制取和性质.关于该实验的叙述正确的是( )
A.浸有紫色石蕊试液的棉花会变蓝
B.粗铜丝能控制反应的发生和停止
C.产生的二氧化碳可用生石灰干燥
D.能验证二氧化碳的密度比空气大
4. 下列关于氧气的说法中错误的是( )
A.氧气约占空气总体积的1/5
B.氧气可以支持燃烧,说明氧气具有可燃性
C.氧气供给呼吸,它和体内物质反应,释放能量,维持生命活动的需要
D.夏天鱼池内需要增氧,是因为温度升高,氧气在水中的溶解度减小
5.实验室制取CO2有以下步骤:①连接好装置;②向试管中小心放入几小块石灰石;③向试管中小心注入适量稀盐酸;④检查装置的气密性;⑤收集产生的气体;⑥用燃烧的木条检验集气瓶是否收集满CO2,以上操作按由先至后的顺序排列正确的是( )
A.①②③④⑤⑥B.①④②③⑤⑥C.①③②④⑤⑥D.③①②④⑤⑥
6.某研究小组为了验证二氧化碳的部分性质,进行如下实验. (1)利用图一实验验证二氧化碳具有密度比空气大、不能燃烧、 的性质.要让蜡烛自下而上熄灭,选用图一中的 装置更易成功.(2)利用图二装置验证二氧化碳能否与氢氧化钠、氢氧化钙反应.他们先关闭K1,打开K2,往导管中缓缓通入600毫升二氧化碳,丙、丁容器中均无明显现象;然后打开K1,关闭K2,继续往导管中通入二氧化碳,观察到丁容器中的出现浑浊(通常情况下1体积水大约能吸收1体积二氧化碳).根据以上现象,可以推断实验中二氧化碳 .A、一定与氢氧化钙反应B、可能与氢氧化钙反应C、一定与氢氧化钠反应D、可能与氢氧化钠反应.
7.小芳设计了如下气体制取与性质验证的组合装置.打开分液漏斗活塞放出一定量过氧化氢溶液后,关上活塞,A中出现大量气泡,B中白磷燃烧,C中液面下降,稀盐酸逐渐进入D中.请看图回答问题:(1)A中发生反应的化学方程式为 .(2)B中白磷能够在水下燃烧的原因是 .(3)E中的实验现象是 .(4)用F装置收集气体的依据是 .
8.下列装置用于实验室里CO2的制备、净化、检验,最后收集一瓶干燥的CO2.请回答下列问题: (1)对实验室制取二氧化碳药品选择的探究实验,记录如下:
组别
药品
实验现象
①
碳酸钠粉末和稀盐酸
产生气泡速率很快
②
大块状石灰石和稀硫酸
产生气泡速率缓慢并逐渐停止
③
小块状石灰石和稀盐酸
产生气泡速率适中
从制取和收集的角度分析,一般选择第 (填序号)组药品,所发生反应的化学方程式为 .(2)把C、D中的液体名称填入下表:
B(盐)
C(碱)
D(酸)
液体名称
碳酸氢钠溶液
(3)B中反应的化学方程式是 .(4)C中反应的化学方程式是 .(5)反应过程中将弹簧夹关闭,在A中看到的现象是 .(6)E收集方法说明二氧化碳具有的物理性质是 .
【提高训练】
1.实验室部分仪器或装置如图所示,请回答下列问题.
(1)实验室常用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳气体,发生装置可选择图中的 (填仪器字母)进行组装,反应的化学方程式为
(2)在制取过程中,小雨同学选用F装置收集二氧化碳,并用燃着的小木条放在瓶口验证二氧化碳是否收集满,结果发现小木条始终不灭,说明该瓶气体没有集满.出现上述情况的原因可能是1 ,2 ,3 (写出其中3条).
(3)采用上述方法制取的二氧化碳中常含有氯化氢气体和水蒸气.为获得纯净、干燥的二氧化碳气体,可选用右图所示的H装置和I装置进行除杂和干燥,导管口连接的正确顺序是:气体→ →F.
(4)在实验室中制取氢气,发生装置与制二氧化碳的相同,收集方法可采用 (填“向上”或“向下”)排空气法.若用如图J所示装置采用“排空气法”收集氢气,请在图中将导管补画完整.
2.四硫化钠(Na2S4)固体可替代红磷测定空气中氧气的体积分数,反应原理为:2Na2S4+O2+2H2O=8S↓+4NaOH.
【查阅资料】
①Na2S4受热时,会与空气中的水蒸气反应,生成少量有毒气体硫化氢(水溶液呈酸性).
②硫代硫酸钠(Na2S2O3)可溶于水,常温下与NaOH溶液不反应.
【实验过程】
①取0.5g碳酸钠、0.2g硫粉混合后置于试管中,加入(如图1所示,夹持装置已略去),制得Na2S4,反应为:4Na2CO3+12S+X△ 2Na2S4+2Na2S2O3+4CO2,X的化学式为 ,蘸有浓NaOH溶液的棉花的作用是 .
②冷却后,取下棉花,放置一段时间,再向该试管中加入10mL水,迅速塞紧橡胶塞,充分振荡.测量液面至橡胶塞下沿的距离,记录数据h1(如图2所示).
③将该试管插入水中(如图3所示),拔下橡胶塞,观察到 ,塞紧橡胶塞.将试管取出,倒转过来,测量液面至橡胶塞下沿的距离,记录数据h2.理论上h2:h1= .
④按照①~③再重复实验2次.3次实验数据如下表所示.
第1次
第2次
第3次
h1/cm
11.0
11.4
11.6
h2/cm
8.7
9.1
9.2
【解释与结论】根据第1次实验数据,计算空气中氧气的体积分数为 %(结果精确到0.1%).
【反思与评价】若实验过程②中,取下棉花后,未放置一段时间即进行后续操作,会影响测定结果,请说明有何影响,并阐述理由: .
3.在如图所示的密闭容器中有一个理想活塞(滑动自如,且密封性绝对可靠),处在容器体积的1/4处;其中, 1/4的部分充的是空气,另3/4的部分充的是H2 和O2的混合气体;当后者用电火花点燃引爆时,活塞先被冲到左边;而当容器内的气体逐渐恢复到原来的温度时,活塞渐渐向右边移动,最终停在容器容积的1/2处,则原来的氢气和氧气的体积比可能是( )
A.8:1 B.7:2 C.4:5 D.2:7
【课后练习】
1.下列关于氧气的说法中错误的是( )
A.工业上可以利用分离液态空气法制氧气
B.氧气可以支持燃烧,说明氧气具有可燃性
C.氧气供给呼吸,它和体内物质反应,释放能量,维持生命活动
D.夏天鱼池内开启增氧泵,是因为温度升高,氧气在水中溶解量减少
2.南极上空出现的臭氧空洞的人为原因是( )
A.二氧化碳的排放量增加
B.氟里昂的排放量增加
C.含硫化合物的排放量增加
D.海洋中的营养元素增多
3.美国宇航局2009年1月29日宣布,用于观测“嗅碳”卫星“侦探”号定于2009年2月23日发射,该卫星将是.美国发射首颗专门用于观测研究卫星,这颗“嗅碳”卫星将绘制来源分布图。下列说法有关不正确是( )
A.“嗅碳”卫星将为研究全球气候变化提供更多科学依据
B.通常二氧化碳在空气中的体积分数为0.03%
C.空气中二氧化碳含量越低越好
D.大气中二氧化碳过多会造成温室效应,但不会污染空气
4.下列各项为小明同学记录的物质燃烧现象,与事实不相符的是( )
A.铁丝在氧气中燃烧时,火星四射
B.木炭在氧气中燃烧时,发出白光
C.硫粉在氧气中燃烧时,产生淡蓝色火焰
D.镁条在空气中燃烧时,发出耀眼的白光
5.在进行“空气中的氧气会减少耗尽吗?”辩论赛中,某小组为正方(空气中的氧气会减少耗尽)。下列论点不应成为本方论据的是( )
A.汽车越来越多的使用,消耗的氧气越来越多
B.有证据表明,在远古时代的原始空气中氧气含量高达30%
C.限制“三废”的排放是目前各国政府的重要环境政策
D.地球上人口的增多,其呼吸和所用燃料越来越多
6.鲜鸡蛋在进行呼吸作用时,通过蛋壳表面的大量微小空隙呼出二氧化碳,为了停止鸡蛋的呼吸作用,达到保鲜的目的,人们常用石灰水作为鸡蛋的保鲜剂,其原理可用化学方程式表示为___________________。
7.对实验进行改进是创新的表现方式之一。某校科学探究小组的同学用实验室三种漏斗(分液漏斗、长颈漏斗、普通漏斗)装配了A、B、C三套装置,对固液不加热型气体发生装置进行探究。请认真分析并回答下列问题:
(1)A、B装置均可用作实验室制取H2、O2、CO2气体的发生装置。请写出实验室用A、B装置制O2的化学方程式_________________________________________________;
(2)C装置不能用作制取气体的发生装置,可在C装置中加装一个小试管,把C装置改装成D装置就能实现制取气体的目的。则D装置中小试管的作用是____________________。
8.某课外活动小组在学习了书本“空气中氧气含量的测定”实验,知道P2O5不能随便排放在空气中,否则会对空气造成污染,所以对该实验进行了改进:
在由两个注射器组成的密闭系统内共有50mL空气,如图。然后给装有红磷的玻璃管加热。同时交替推动两个注射器的活塞,至玻璃管内的红磷变成白烟,且较长时间内无进一步变化时停止。停止加热后,待冷却至室温将气体全部推至一个注射器内。
请根据你对上述实验的理解,回答下列问题:
(1)实验结束后,注射器内的气体体积理论上应该减少约________mL。
(2)在实验的加热过程中,交替缓慢推动两个注射器的目的是___________________________________。
(3)上述实验只是粗略测定空气中氧气含量的一种方法,你认为造成该实验不够精确的可能原因是(写出其中一种)________________________。