第四单元我们周围的空气（原卷版）

第四单元我们周围的空气0101思维导图0202考点速记第一节空气的组成一、空气的成分与用途1．空气的成分和含量空气成分氮气氧气稀有气体二氧化碳其他体积分数78%21%0.94%0.03%0.03%【易错提醒】（1）空气中各成分含量是指“体积分数”而不是“质量分数”。（2）稀有气体是氦、氖、氩、氪、氙和氡等气体的总称，因此“稀有气体”是混合物，而“氦气”、“氖气”等是纯净物。2．空气组分的用途（1）分离液态空气：首先通过降温加压，使空气液化，然后加热，利用各气体的沸点不同，使其在不同温度下气化，再冷凝，从而将各种气体分离,工业分离液态空气法——物理变化。（2）氧气的性质和用途性质用途能供给呼吸动植物呼吸、潜水、登山、医疗急救等支持燃烧炼钢、气焊、航空航天、化工生产等（3）氮气的性质和用途性质用途在一定条件下可以发生反应制造硝酸和氮肥化学性质不活泼常用作保护气（焊接金属的保护气、食品包装中充氮气以防腐）液氮的温度很低医疗上可在液氮冷冻麻醉条件下做手术，超导材料在液氮的低温环境下能显示超导性能（4）稀有气体的性质和用途稀有气体包括氦、氖、氩、氪、氙和氡。它们都是没有颜色，没有气味的气体。性质用途化学性质很不活泼可用作保护气。其中氦气还因为密度远小于空气而用于填充探空气球通电时能发出不同颜色的光可制成多种用途的电光源，如航标灯、照明灯、霓虹灯等液态氦的温度很低制造低温环境二、空气中氧气含量的测定（一）拉瓦锡测定研究空气成分的实验实验装置实验现象实验结论1.对银白色的液态汞加热，一部分汞变成红色粉末，气体体积减少。2.将红色固体加强热，得到银白色固体和氧气，把该气体加入之前容器剩下的气体中，所得气体与空气性质完全一样。空气由氧气和氮气组成法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究空气成分，得出结论：空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积的1/5。（二）测定空气中氧气的含量1．药品选择：只与氧气反应，不与其他气体反应。反应不产生气体，生成物是固体。2．实验原理：铜+氧气加热氧化铜。3．实验装置4．实验步骤：（1）将一只具支试管注满水，倒入量筒，记录体积。（2）在另一只具支试管中装入铜粉塞上橡胶塞。观察铜粉的颜色。点燃酒精灯，左右移动预热试管。（3）加热玻璃管中的铜，同时推拉注射器的活塞。（4）停止加热后，将气球内的气体全部挤入注射器，待注射器活塞稳定后，记录体积（5）读取剩余气体的体积，记录实验结果。5．实验操作中的注意事项：在实验中，使铜粉足量是为了使氧气完全反应；不断推拉注射器的作用是使氧气与铜充分反应；装置中气球的作用缓冲压力，防止橡皮塞冲出。6．实验现象：硬质玻璃管内红色物质逐渐变为黑色。停止加热冷却至室温注射器内气体的体积减少。7．实验结论：氧气约占空气体积的1/5。8．讨论：导致氧气体积分数偏小的原因，可能有：（1）铜丝量不足；（2）装置漏气；（3）未冷却至室温就读数；（4）酒精灯加热温度不够；（5）加热时没推拉注射器的活塞；（6）氧气有剩余。三、空气污染与保护1．造成空气污染的物质目前计入空气质量评价的主要污染物为：二氧化硫（SO2）、一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO2）、可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）和臭氧（O3）等。【易错提醒】（1）二氧化碳能造成温室效应加剧，但不是空气污染物和有害气体。（2）有害气体主要包括一氧化碳、二氧化氮和二氧化硫等，这三种气体都是有毒气体。2．空气污染物来源：化石燃料的燃烧，工厂排放的废气，汽车排放的尾气。3．空气污染造成的危害：损害人体健康、影响作物生长、破坏生态平衡。4．空气污染引起的环境问题：（1）温室效应（2）臭氧层破坏（3）酸雨5．防止空气污染的措施：使用清洁能源，加强空气质量监测，积极植树、种草。第二节氧气的性质一、氧气的物理性质色、味、态密度溶解性三态变化通常状况下，无色无味气体比空气略大不易溶于水加压降温可变为淡蓝色的液体或淡蓝色的雪花状的固体二、氧气的化学性质（一）氧气与木炭的反应1．完成表格。实验现象在空气中______________________________________________________在氧气中______________________________________________________表达式______________________________________________________2．操作注意：木炭要取下自上而下慢慢伸入，目的：使氧气与木炭充分反应。（二）氧气与铁丝的反应1．完成表格实验现象在空气中______________________________________________________在氧气中______________________________________________________表达式______________________________________________________2．讨论：（请同学们小组内交流讨论以下问题）（1）火柴的作用？引燃铁丝。（2）将铁丝绕成螺旋状？增大铁丝与氧气接触面积，从而增大了预热面积。（3）待火柴即将燃尽时再将铁丝伸入氧气瓶中？防止火柴燃烧消耗过多氧气而使铁丝不能顺利燃烧。（4）预先在集气瓶中装少量水或在瓶底铺一薄层细沙？防止生成物物溅落炸裂集气瓶底。3．木炭在空气中燃烧与在氧气中燃烧剧烈程度明显不同，原因是什么？单位体积内的氧分子数目越多，反应就越剧烈。（三）氧气与硫、磷、铜等的反应1．硫粉文字表达式：硫+氧气点燃二氧化硫符号表达式：S+O2点燃SO22．磷粉文字表达式：磷+氧气点燃五氧化二磷符号表达式：P+O2点燃P2O53．铜文字表达式：铜+氧气加热氧化铜符号表达式：Cu+O2加热CuO（四）氧化反应与氧化物1．氧化反应：物质与氧气发生的化学反应属于氧化反应。由两种元素组成的化合物，其中一种元素是氧。=1\*GB3①氧化反应不是化学反应基本类型。2．氧化物：由两种元素组成的化合物，其中一种元素是氧元素的化合物。如H2O、CO2、Fe3O4、SO2等。三、自然界中的氧循环1．产生氧气的途径：植物的光合作用。消耗氧气的途径：人、动物、植物的呼吸；燃料的燃烧；物质的缓慢氧化。2．缓慢氧化的特点是进行很慢，不易察觉，缓慢氧化的例子很多，例如动植物呼吸、食物的腐烂、酒和醋的酿造、农家肥的腐熟等。=2\*GB3②缓慢氧化：物质与氧气发生的缓慢的氧化反应，常常不易察觉。如：细胞的呼吸作用，铁生锈锈蚀，食物的腐烂，酒和醋的酿造，农家肥的腐熟等。=3\*GB3③燃烧和缓慢氧化；二者共同点是都放热。第三节氧气的实验室制取一、工业制取氧气（1）方法：一般采用分离液态空气法。（2）原理：利用液态氮和液态氧的沸点不同，属于物理变化。（3）储存：为了便于储存、运输和使用，通常把氧气加压后储存在蓝色的钢瓶中。二、氧气的实验室制取1．过氧化氢（俗称“双氧水”）分解制取氧气（1）①试剂：过氧化氢溶液（主要成分H2O2）和二氧化锰（黑色粉末MnO2）②反应表达式：文字表达式：过氧化氢二氧化锰水+氧气符号表达式：H2O2MnO2H注：MnO2在该反应中是催化剂，起催化作用（2）装置：固液不加热，排水法（或向上排空法）。（3）步骤：检查气密性；装药品（先固后液）；（4）收集法：①排水法：原因氧气不易溶于水，不与水反应；（何时开始收集：导管口有连续均匀气泡冒出时开始收集。）②向上排空气法：原因密度比空气大且不与空气反应；（5）验满：向上排空气法，用带火星的木条放在，瓶口，木条复燃则收集满。（6）检验：用带火星的木条伸入，瓶内，木条复燃则该气体是氧气。（7）注意事项：向上排空气法收集气体时，导管口要接近集气瓶底（目的：便于排净空气）。2．高锰酸钾分解制取氧气（1）试剂：高锰酸钾（暗紫色固体）（2）反应表达式：文字表达式：高锰酸钾▲锰酸钾+二氧化锰+氧气符号表达式：KMnO4▲K2MnO4+MnO2（3）装置：固体加热型（4）高锰酸钾制氧气的操作步骤：查：连接好装置并检查装置气密性。装：装入试剂（药匙或纸槽）试管口塞一团棉花，防止加热时粉末进入导管。定：固定试管时，试管口应略向下倾斜（防止冷凝水回流使试管底部炸裂）铁夹夹在试管的中上部，导管伸入试管稍露出橡皮塞，利于产生的气体排出。点：点燃酒精灯加热，先使试管均匀受热（预热），后在固体试剂部位用酒精灯外焰加热。收：收集气体。排水法收集：当气泡连续均匀冒出时开始收集；当集气瓶口有大量气泡往外冒时，氧气收集满，在水下用玻璃片盖住瓶口移出水槽，正放在桌面上，防止气体逸出。向上排空气法收集：集气瓶正放在桌面上，导管伸入集气瓶底部（为了排尽瓶内空气），将带火星的木条放在集气瓶口，若复燃，则氧气已收集满。离：将导管撤离水槽熄：熄灭酒精灯停止加热先将导气管移出水面，后熄灭酒精灯，防止水槽中的水倒吸，炸裂试管。三、催化剂（1）概念：在化学反应中能改变其他物质的反应速率，但本身的化学性质和质量在反应前后没有发生变化的物质。

（2）特点：两不变（质量、化学性质）、一改变（反应速率，包括加快或减慢）注意：①催化剂不能改变生成物的质量，不能决定反应的进行；②催化剂不是反应物、也不是生成物；③催化剂仅针对某一反应，并不是所有反应的催化剂；④某一反应的催化剂可能不只一种。拓展：影响化学反应速率的因素反应物浓度、反应温度、反应物接触面积、是否有催化剂、催化剂种类、催化剂质量等等。四、实验室制取气体发生装置与收集装置发生装置（考虑反应物状态和反应条件）收集装置（气体的密度和溶解度）固体加热型反应物是固体反应需要加热固液常温型反应物是固体和液体，反应不加热排水集气法适合溶解性小不与水反应的气体向上排空气法适合密度大于空气的气体向下排空气法适合密度小于空气的气体适合高锰酸钾制氧气适合过氧化氢制氧气气体从短管进集气瓶，水从长管排出气体从长管进集气瓶，空气从短管排出气体从短管进集气瓶，空气从长管排出0303素养提升1．误以为空气中的各成分含量是质量分数空气中各成分的含量是指体积分数，如氧气约占空气的21%，是指100体积空气中氧气约占21体积，而不能理解为100份质量的空气中氧气占21份质量。2．“烟”“雾”“气”的区别“烟”是固体小颗粒在空气中扩散产生的现象，如红磷燃烧产生白烟。“雾”是液体小液滴在空气中扩散产生的现象，“气”是物质在通常状况下以气体状态存在，一般在描述时有颜色、气味。3．“光”“火焰”的区别“光”一般指沸点高的固体燃烧产生的现象，如铁丝燃烧、木炭燃烧等只产生光而不产生火焰。“火焰”是气体燃烧或沸点低的固体或液体的蒸气燃烧产生的现象，如硫、酒精、气体燃烧等产生的火焰。4．加热、高温、点燃与燃烧的区别加热、高温、点燃是反应条件。一般认为加热不超过500℃，通常用酒精灯作热源。温度需要在700℃以上的实验，实验室通常用酒精喷灯作热源。点燃的目的是使可燃物达到着火点。燃烧是发热、发光的剧烈反应的现象，不是条件。5．描述物质燃烧的现象，一般为“一光、二热、三生成（物）”，例如硫在氧气中燃烧的现象为发出明亮的蓝紫色火焰，放热，生成有刺激性气味的气体。应注意以下两点：①不能将生成物的名称当作现象来描述；②注意区分“烟”与“雾”、“光”与“火焰”。6．物质鉴别思路利用物质性质差