经典空气知识总结.doc

专题一 地球周围的空气【知识导图】1.地球周围空气的组成2.常见气体的制取方法【解读考点】知识点一：知道空气的主要成分。空气的成分按体积计算：氮气占78%，氧气占21%，稀有气体占0.94%，二氧化碳占0.03%，其他气体与杂质占0.03%。空气中氧气体积分数的测定实验：红磷在密闭容器内燃烧，消耗掉氧气，生成白色固体P2O5，容器内气压减小，冷却后，打开弹簧夹，在外界大气压强作用下，集气瓶内水面上升。可通过燃烧后集气瓶内进入的水的体积来测定空气中氧气的体积分数知识点二：认识空气对人类生活的重要作用。空气是一种宝贵的资源。空气中的氧气能供给呼吸，可用于医疗、飞行、登山、潜水等；炼钢、焊接切割金属等；氮气用于充氮包装保存食品，充氮灯泡，合成燃料，制取氮肥，制造炸药；稀有气体作保护气，焊接金属时用来隔绝空气，灯泡中稀有气体使灯泡耐用，制成多种点光源航标灯、强照明灯、霓虹灯等，用于激光技术或医疗麻醉。知识点三：空气的污染及防治。一般空气的成分的含量是相对固定的，若空气中二氧化碳含量过多，会引起温室效应；SO2、NOx含量多，引起酸雨等。防治措施：减少矿物燃料的燃烧，开发使用清洁能源。大量植树造林，严禁乱砍滥伐。工厂的废气处理达标后再排放等知识点四：知道氧气和二氧化碳的主要性质和用途。氧气（O2）的性质1物理性质：在通常状况下，氧气是一种无色无味的气体。在标准状况下，密度比空气略大，不易溶于水。河水、海水中的鱼虾等能生存，可以证明自然界的水中溶有氧气。在降温，加压的条件下，氧气可以变为淡蓝色液体，甚至淡蓝色雪花状固体。工业生产的氧气通常以液态形式贮存在蓝色钢瓶中。 2化学性质：比较活泼，在一定条件下，可与许多物质发生化学反应，同时放出热量。氧气具有氧化性，在反应中提供氧，是一种常见的氧化剂。氧气的化学性质和实验现象如下表： 反应物条件反应现象反应的文字表达式空气氧气反应后木炭和氧气点燃持续红热剧烈燃烧，发出白光，放出热量生成使澄清石灰水变浑的气体碳+氧气二氧化碳硫磺和氧气发出微弱的淡蓝色火焰明亮的蓝紫色火焰生成有刺激性气味的气体硫+氧气二氧化硫红磷发黄白光发出耀眼的白光产生大量的白烟磷+氧气五氧化二磷铁和氧气灼烧至红热，离火后迅速变凉剧烈燃烧，火星四射生成黑色固体铁+氧气四氧化三铁【要点诠释】做硫、磷等物质在氧气中燃烧的实验时，盛有可燃物的燃烧匙等仪器应自上而下慢慢伸入到集气瓶的中下部，如果迅速伸入到瓶底，物质燃烧放出的热量使氧气受热膨胀，瓶中大量的氧气扩散到空气中，可燃物将不能持续燃烧。做铁在氧气中燃烧实验时要必须用细铁丝，铁丝表面要用砂纸打磨光亮；细铁丝要绕成螺旋状，下端要系根火柴；必须待火柴快要烧尽时，才可将铁丝伸入集气瓶中。如果火柴一着火就立即伸入瓶内，火柴燃烧会耗尽瓶内的氧气，而观察不到铁在氧气中燃烧的现象。同时，氧气瓶底要预先放一些细沙或水，防止生成物熔化后溅落下来炸裂瓶底。可燃物不能接触集气瓶壁，否则会引起集气瓶炸裂。3氧气的用途：重要用途有呼吸、医疗、潜水、气焊、炼钢、宇航等。二氧化碳（CO2）的性质1二氧化碳的物理性质：二氧化碳是一种无色无味的气体,密度比空气大。能溶于水，固态CO2又叫干冰。2二氧化碳的化学性质：（1）二氧化碳既不能燃烧，也不支持燃烧，因而它具有灭火功能（也与二氧化碳的密度大有关）。实验室里常利用此性质来检验集气瓶里是否集满二氧化碳。讨论：通过观察课本实验6-4，如图看到什么现象？说明了什么问题？现象与分析：下层的蜡烛先熄灭，上层的蜡烛后熄灭。通过分析该实验的现象，可以说明二氧化碳两点性质：二氧化碳不能燃烧也不能支持燃烧；二氧化碳的密度比空气的密度大。（2）CO2与水反应生成碳酸。碳酸能使紫色石蕊试液变成红色。CO2+H2O=H2CO3（紫变红）但碳酸很不稳定，容易分解生成二氧化碳和水，所以实验室里不储备碳酸。H2CO3=H2O+CO2（红变紫）（3）CO2与石灰水反应生成白色的碳酸钙沉淀。常利用此性质，来检验二氧化碳气体。CO2+Ca(OH)2=CaCO3H2O（清变浊）【要点诠释】二氧化碳不能支持一般可燃物的燃烧，但不是所有物质，有些物质如金属镁能在二氧化碳中燃烧。把CO2通入紫色石蕊试液时，会观察到紫色石蕊试液变成红色。这里使紫色石蕊试液变红的不是二氧化碳，而是二氧化碳与水反应后生成的碳酸，我们不能说成“二氧化碳可使紫色石蕊试液变红”，相关内容将在后面学习，盐酸、稀硫酸等也能使紫色石蕊试液变红。二氧化碳能溶于水和与水发生化学反应两者在本质上是有差异的，前者是二氧化碳的物理性质，后者是二氧化碳的化学性质，当然两者又有着密切的联系。3二氧化碳的用途：（1）气体二氧化碳可用于灭火、制汽水、作气体肥料、化工产品的原料等。（2）固态二氧化碳又叫干冰，可用作制冷剂，形成人工云雾（舞台上），人工降雨。知识点五：认识氧气能跟许多物质发生氧化反应； 由于氧原子核外电子排布特点，化学反应中易得电子，所以氧气是一种化学性质比较活泼的气体，能与许多物质发生反应，在化学反应中提供氧，是一种常用的氧化剂。结合燃烧条件和影响燃烧的因素来认识木炭、硫、铁丝、石蜡等在空气中和纯氧中燃烧现象的不同。知识点六：会检验氧气、二氧化碳（1）检验气体是否是O2气体：把带火星的小木条，伸到集气瓶内，木条复燃，证明该气体是氧气；验证O2气体是否收集满，排空气法收集时，带火星的小木条置于集气瓶口，木条复燃，说明已收集满。（2） 检验该气体是否是CO2气体，可以把该气体通入到澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，证明生成的气体是CO2；验证CO2气体是否收集满时，可以将燃着的木条放在集气瓶口，利用CO2既不燃烧也不支持燃烧的性质，可以方便快捷地验满。知识点七：初步学习运用简单的装置和方法制取某些气体。实验室制取气体的设计思路和方法：（1）先要了解在实验室的条件下，可用什么药品，通过什么化学反应制取这种气体。选择药品的一般原则是：反应速率适中，便于控制，药品价格便宜，容易获得，尽量减少污染。（2）根据反应物的状态、反应所需条件和生成气体的性质来设计实验装置。（3）需要通过什么实验来验证产生的气体是要制取的气体。仪器装置：气体制取装置分为两部分，发生装置和收集装置。发生装置根据反应物的状态、反应条件选择；收集装置根据气体的物理性质（水溶性和密度）选择。【真题剖析】考点一：空气的组成例题1、(2010山东烟台）实验室中的试剂常因与空气中的一些成分作用而发生变化。对下列试剂在空气中发生变化的分析错误的是（ ） (A)铁粉生锈与空气中的水蒸气和氧气有关 (B)氢氧化钠溶液变质与空气中的二氧化碳有关 (C)氧化钙的变质与空气中的水和二氧化碳有关 (D)浓盐酸变稀与空气中的水蒸气有关【解析】空气中含有多种成分，按体积计算，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%。铁粉生锈是一个缓慢氧化的过程，是与空气中的水蒸气和氧气反应；氢氧化钠溶液长期存放容易与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠而变质；生石灰氧化钙在空气中容易吸收水分生成熟石灰氢氧化钙，氢氧化钙又进一步和空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙而变质；而选项D中浓盐酸具有挥发性，易挥发出氯化氢气体而变稀，与空气中的水蒸气无关，所以分析错误的应该是D。【变式1】下列有关氮气的性质，叙述不正确的是（ ）A:氮气是一种无色无味的气体B：氮气易溶于水C：一般情况下，氮气不能燃烧，也不支持燃烧 D:相同条件下，氮气的密度比空气略小考点二：氧气的性质例题2、下列关于燃烧现象的描述，正确的是 ( )A.氢气在氧气中燃烧产生大量的白烟 B.红磷在空气中燃烧发出蓝紫色火焰C.镁条在空气中燃烧发出耀眼的白光 D.铁丝在空气中剧烈燃烧，火星四射【解析】该题目考查了一些常见物质燃烧的典型现象。只需要记住以下几种物质燃烧的的关键词即可。氢气燃烧发出淡蓝色火焰；红磷的燃烧有大量白烟；镁条燃烧发出耀眼的白光；铁丝只能在氧气中燃烧火星四射，生成黑色固体；硫在空气中燃烧有微弱淡蓝色火焰，而在氧气中燃烧有明亮的蓝紫色火焰。【变式2】小亮同学设计图12装置来制取并收集气体，你认为他能制得的气体是（ ）A用KMnO4粉末制取O2 B用KClO3和MnO2制取O2 C用Zn和稀硫酸制取H2 D用石灰石和稀盐酸制取CO2例题3、用图13A所示装置测定空气中氧气的含量。（1）实验时，取下橡皮塞，点燃红磷迅速伸入集气瓶中并塞紧橡胶塞，这时看到的现象是_。（2）小倩设计了如图13B所示的改进装置，其优点是_（只写一点）。从理论上分析，玻璃管内液面最终将上升_处（填“1”“2”“3”或“4”），但实际结果液面往往偏低，其原因可能是_（只写一条）。【解析】（1）解答题目的关键是要熟记红磷燃烧时的现象，其次要注意题中的关键字“这时”，故不需答出水进入集气瓶这一现象；（2）装置B在实验过程中不需要打开橡胶塞，故燃烧产物不会逸散到空气中造成空气污染，也不会由于实验时试管内的空气逸出造成实验误差。空气中氧气约占其体积的1/5,故液面大约上升到刻度1处。对实验中测定结果偏低，原因较多，可从白磷用量、白磷中含有产生气体杂质的物质及未冷却到室温就观察等角度作答。答案：（1）红磷燃烧，生成大量白烟 （2）不污染空气或操作简便或实验误差较小； 1 （3）白磷量不足或未冷却到室温就打开弹簧夹观察【变式4】图15是实验室制取CO2和验证CO2性质的装置写出图中标号为a的仪器名称：_；A装置中发生反应的化学方程式为_； 将A与B相连还可制取的气体有（填标号）_。用H2O2溶液和MnO2混合制O2 用Zn粒和稀H2SO4制H2 用KMnO4制O2(4)若a中的酸换为浓盐酸，某同学为验证浓盐酸的挥发性和碳酸的不稳定性，设计了两个实验方案： 将A与C相连观察到紫色石蕊试液变红色，就可证明浓盐酸的挥发性； 将上述变红色的石蕊试液加热煮沸就可证明碳酸的不稳定性。试评价上述实验方案是否合理：方案_；方案_；【答案】长颈漏斗；CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2；不正确， CO2溶于水生成的碳酸也能使石蕊变红；不正确，煮沸不能将HCl除尽，溶液仍呈酸性能使石蕊变红考点四：有关综合题目的考查例题5、通过一年的化学学习，应该知道有多种途径可以制取氧气。如：A.电解水 B.分离空气C.加热高锰酸钾 D.分解过氧化氢 E._(1)相信你在E处还可以写出另一种制取氧气的方法；(2)若用图16装置加热高锰酸钾制取氧气：写出标号仪器的名称 _；实验结束，停止加热时要先把导管移出水面，其理由是_，此时发现水槽中的水变成了浅紫红色，你认为产生该现象的原因可能是_；(3)若分解过氧化氢制取氧气，供选用的装置如下图17装置：要得到平稳的氧气流，应选用的发生装置是_(选填“甲”或“乙”)；若用丙装置干燥生成的氧气，丙中盛放的液体试剂是_，气体应从_(选填“a”或“b”)端导入。【答案】加热氯酸钾(加热氯酸钾和二氧化锰混合物)等；试管集气瓶 以防止水倒吸进入热的试管中，造成试管破裂 试管口没有放一小团棉花，造成高锰酸钾粉末进入水槽(或导管)；甲 浓硫酸 a例题6、对实验进行改进是创新的表现方式之一。图118是某研究性学习小组设计的几种装置，请你分析并回答下列问题：（1）A装置中所用玻璃仪器的名称是_；（2）A装置除可用作实验室制取H2、O2的发生器外，还可以用作制_气体的发生装置，用A装置制取O2的化学方程式是_；（3）小张从装置A得到启发，在大试管中增加了隔离铜丝网，设计成装置B用于制H2，相对于用A装置制H2，用B装置的优点是_ (4)小李回家用大小不同的两只试管设计了C、D装置，准备用于制取少量H2，你认为C、D装置中哪一种装置更好_（填字母代号）。小李从家中找出了废旧干电池皮（含单质锌）、牙膏皮（含单质铝），稀硫酸、食醋，用于制H2的最佳化学反应方程式是_。【备考技法】1.空气中氧气含量的测定进行探究式复习，在探究时注意以下问题： （1）实验原理要合理：所选试剂能在空气中燃烧，且燃烧后能在容器内外形成压强差。（2）实验现象要明显：选用红磷做可燃物，燃烧产生大量白烟；容器内进入约1/5的水。（3）装置不漏气。（4）红磷要过量。（5）不可用碳、硫等代替红磷做实验。2.性质和用途进行总结归纳复习（1）氧气、二氧化碳的性质及用途进行总结归纳，特别是化学性质的现象及反应的化学方程式要熟悉掌握，对比记忆。（2）氮气、稀有气体、二氧化碳用作保护气。由于氮气、稀有气体化学性质稳定，二氧化碳不支持燃烧，本身也不燃烧，故在很多情况下，氮气、稀有气体、二氧化碳可以用作保护气。氮气用作保护气的三个条件：化学性质稳定，不和食品反应；无毒害；廉价，易获得。3.常见气体的制取挖掘装置的改进方法，会分析装置的优缺点。如固液常温下制取气体的装置的改进。（1）制取大量的气体（2）能随时添加液体（3）连续制取并能控制反应速率（4）能控制反应的发生和终止 4.氧气的制取注意事项： （1）试管口略向下倾斜，防止水倒流，炸裂试管。（2）导管伸入试管部分要短，利于试管内气体的排出。（3）气泡均匀冒出时再收集气体（排水法）。（4）实验完毕，先撤出导管，后熄灭酒精灯。5.正确选择实验室制取二氧化碳的药品实验室制取二氧化碳用大理石或石灰石（主要成分是碳酸钙）和稀盐酸。不用稀硫酸、浓盐酸代替稀盐酸，不用碳酸钠、纯净碳酸钙代替大理石或石灰石（要会分析原因）。原因：用大理石或石灰石跟稀盐酸反应，速度适中，便于收集CO2气体；大理石或石灰石原料价低易得。不用稀硫酸与大理石反应的理由：刚开始二者反应生成微溶于水的硫酸钙覆盖在大理石的表面，阻止了酸与大理石的接触，使反应不能持续进行下去。不用浓盐酸的原因：浓盐酸易挥发出HCl气体，会使生成的CO2中混有HCl气体，使制得的CO