九年级化学第二单元重点知识讲义

同学们，第二单元我们围绕“空气”这一我们最熟悉的物质展开了学习，从它的组成到其中最重要的成分之一——氧气的性质、制法及用途，内容丰富且与生活联系紧密。这份讲义将帮助你系统梳理本单元的核心知识，巩固学习成果。一、空气的组成我们生活的地球被一层厚厚的空气包裹着。空气是一种宝贵的自然资源，它并不是单一的物质，而是由多种气体组成的混合物。1.空气成分的发现历史上，许多科学家都对空气的组成进行过探索。其中，法国化学家拉瓦锡通过著名的“钟罩实验”，首次明确提出空气是由氧气和氮气组成的，氧气约占空气体积的五分之一。这一结论为近代化学的发展奠定了重要基础。2.空气的组成经过现代科学测定，空气的成分按体积计算，大约是：氮气（N₂）占78%，氧气（O₂）占21%，稀有气体（氦、氖、氩、氪、氙、氡）占0.94%，二氧化碳（CO₂）占0.03%，其他气体和杂质占0.03%。可以看出，空气中的主要成分是氮气和氧气，氮气含量最多，氧气次之。3.氮气和稀有气体氮气是一种无色、无味的气体，难溶于水。它的化学性质不活泼，一般情况下不易与其他物质发生化学反应。这种稳定性使得氮气在生产生活中有广泛用途，例如用作保护气（焊接金属时防止金属被氧化、食品包装中防止食品腐败）、制造氮肥等。稀有气体（曾称惰性气体）包括氦、氖、氩、氪、氙和氡。它们都是无色、无味的气体，化学性质非常不活泼，很难与其他物质发生反应。稀有气体在通电时会发出不同颜色的光，因此可用于制作霓虹灯、航标灯等电光源；氦气由于密度小且化学性质稳定，可用于填充探空气球。4.空气的污染与防治空气是人类和其他生物赖以生存的基本条件。然而，随着工业的发展和人类活动的增加，空气受到了不同程度的污染。*空气污染物：主要包括有害气体（如二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮等）和烟尘。这些污染物主要来源于化石燃料的燃烧、工厂排放的废气、汽车尾气等。*空气污染的危害：空气污染会严重危害人体健康，影响植物生长，破坏生态平衡，甚至导致全球气候变暖、酸雨、臭氧层破坏等环境问题。*防治措施：为了保护我们的空气，需要采取一系列措施，如加强大气质量监测，改善环境状况；使用清洁能源（如太阳能、风能等），减少化石燃料的使用；积极植树、造林、种草，以净化空气。二、氧气的性质氧气是空气的主要成分之一，也是我们生命活动必不可少的物质。1.物理性质通常情况下，氧气是一种无色、无味的气体。在标准状况下，氧气的密度比空气略大。它不易溶于水，这也是我们可以用排水法收集氧气的原因。在一定条件下，氧气可以液化成淡蓝色的液体，也可以固化成淡蓝色的雪花状固体。2.化学性质氧气是一种化学性质比较活泼的气体，具有氧化性，在化学反应中提供氧，是一种常用的氧化剂。它能与许多物质发生化学反应，同时放出热量。*与非金属单质反应：*木炭在氧气中燃烧：发出白光，放出热量，生成一种能使澄清石灰水变浑浊的气体（二氧化碳）。*硫在氧气中燃烧：发出明亮的蓝紫色火焰（在空气中燃烧是淡蓝色火焰），放出热量，生成一种有刺激性气味的气体（二氧化硫）。（注意：实验时集气瓶底部可放少量水或氢氧化钠溶液，以吸收二氧化硫，防止污染空气。）*与金属单质反应：*铁丝在氧气中燃烧：剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成一种黑色固体（四氧化三铁）。（注意：实验前需在集气瓶底部铺一层细沙或加入少量水，防止高温熔融物溅落炸裂瓶底；铁丝要绕成螺旋状，末端系一根火柴引燃。）*镁条在氧气中燃烧：发出耀眼的白光，放出大量的热，生成一种白色固体（氧化镁）。*与化合物反应：*蜡烛在氧气中燃烧：比在空气中燃烧更旺，发出白光，放出热量，瓶壁上有水雾出现，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。（蜡烛燃烧生成二氧化碳和水，这是一个与单质和化合物都不同的反应，产物有两种。）由上述反应可以看出，物质在氧气中燃烧通常比在空气中燃烧更剧烈，这是因为氧气浓度更高。3.氧化反应与化合反应*氧化反应：物质与氧发生的化学反应叫做氧化反应。这里的“氧”既指氧气，也指含氧化合物中的氧。例如，铁生锈、食物腐烂等都是缓慢氧化反应，它们进行得比较缓慢，甚至不易察觉，但同样属于氧化反应。*化合反应：由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应，叫做化合反应（可表示为：A+B→AB）。例如，碳、硫、铁、镁等与氧气的反应都是化合反应。但蜡烛燃烧生成二氧化碳和水，生成物有两种，就不属于化合反应。需要注意的是，氧化反应不一定是化合反应，化合反应也不一定是氧化反应（如二氧化碳与水反应生成碳酸是化合反应，但不是氧化反应）。三、氧气的制取氧气的重要性不言而喻，那么我们如何制取氧气呢？1.实验室制取氧气实验室制取氧气常用的方法有三种：*加热高锰酸钾制取氧气：*反应原理：高锰酸钾（加热）→锰酸钾+二氧化锰+氧气*实验装置：属于“固体加热型”发生装置。需要用到试管、酒精灯、铁架台（带铁夹）、导管、集气瓶、水槽等仪器。*收集方法：由于氧气不易溶于水，可用排水法收集；又因为氧气的密度比空气大，也可用向上排空气法收集。*验满方法：用向上排空气法收集时，将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明氧气已收集满。排水法收集时，当集气瓶口有大气泡冒出时，说明已满。*检验方法：将带火星的木条伸入集气瓶中，若木条复燃，则证明该气体是氧气。*注意事项：1.试管口要略向下倾斜，防止冷凝水回流到热的试管底部，使试管炸裂。2.试管口要塞一团棉花，防止加热时高锰酸钾粉末进入导管，堵塞导管。3.实验结束时，要先把导管移出水面，再熄灭酒精灯，防止水槽中的水倒吸入试管，使试管炸裂。4.药品要平铺在试管底部，以增大受热面积。*加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气：*反应原理：氯酸钾（二氧化锰作催化剂，加热）→氯化钾+氧气*实验装置：同样是“固体加热型”发生装置，与加热高锰酸钾制取氧气的装置类似，但试管口不需要塞棉花。*收集、验满、检验方法与加热高锰酸钾制取氧气相同。*这里，二氧化锰在反应中起催化作用，它能改变（加快）化学反应的速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化。像这样在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂（又叫触媒）。*分解过氧化氢溶液制取氧气：*反应原理：过氧化氢（二氧化锰作催化剂）→水+氧气*实验装置：属于“固液常温型”发生装置。不需要加热，可使用试管、锥形瓶、分液漏斗（或长颈漏斗）、导管、集气瓶等仪器。*收集、验满、检验方法同上。*此方法的优点是：操作简便、节能、安全。二氧化锰在此反应中同样起催化作用。2.工业制取氧气工业上制取大量氧气，主要利用空气中各成分的沸点不同，采用分离液态空气的方法。这一过程属于物理变化，因为它只是将空气中的氧气从液态空气中分离出来，没有新物质生成。四、物质的分类在学习了空气、氧气等物质后，我们可以对物质进行简单的分类：*混合物：由两种或多种物质混合而成的物质。例如：空气、海水、糖水等。混合物中各物质保持各自的性质，可以用物理方法将它们分离。*纯净物：由一种物质组成的物质。例如：氧气、氮气、二氧化碳、水等。纯净物有固定的组成和性质。纯净物根据组成元素的种类，又可以分为单质和化合物。*单质：由同种元素组成的纯净物。例如：氧气（O₂）、氮气（N₂）、铁（Fe）、碳（C）等。*化合物：由不同种元素组成的纯净物。例如：二氧化碳（CO₂）、水（H₂O）、高锰酸钾（KMnO₄）等。*氧化物：由两种元素组成，其中一种元素是氧元素的化合物。例如：二氧化碳（CO₂）、水（H₂O）、四氧化三铁（Fe₃O₄）等。五、本单元核心化学概念回顾*化合反应：A+B→AB（多变一）*氧化反应：物质与氧的反应（氧可以是氧气，也可以是含