我们周围的空气

我们周围的空气一、空气的组成：并非“空空如也”自古以来，人们对空气的认识经历了漫长的探索。从亚里士多德认为空气是一种基本元素，到18世纪拉瓦锡通过精确的实验得出空气由氧气和氮气组成的结论，人类对空气组成的认知逐渐清晰。现代科学告诉我们，空气是一种混合物，其成分按体积分数计算，大约是：氮气占78%，氧气占21%，稀有气体（氦、氖、氩、氪、氙、氡）占0.94%，二氧化碳占0.03%，其他气体和杂质占0.03%。*氮气（N₂）：氮气是空气中含量最多的气体。它的化学性质不活泼，通常情况下很难与其他物质发生反应。这种“惰性”使得氮气在生活和工业中有广泛应用，例如用作食品包装中的保护气，防止食品腐败；在灯泡中填充氮气，可以延长灯丝的使用寿命。*氧气（O₂）：氧气是维持生命活动不可或缺的气体，它能供给呼吸，支持燃烧。动植物的呼吸作用、燃料的燃烧都离不开氧气。在实验室中，我们也常常利用某些物质分解产生氧气来进行各种实验。*稀有气体：包括氦、氖、氩、氪、氙等。它们的化学性质非常稳定，过去曾被称为“惰性气体”。稀有气体在通电时会发出不同颜色的光，这一特性使得它们被广泛用于制作霓虹灯、航标灯等电光源。氦气由于密度小且化学性质稳定，常被用来填充探空气球和飞艇。*二氧化碳（CO₂）：二氧化碳是植物进行光合作用的原料。同时，它也是一种常见的温室气体。虽然空气中二氧化碳含量不高，但它对地球的生态环境和气候有着重要影响。我们呼出的气体中二氧化碳含量会增加。*其他气体和杂质：如水蒸气、尘埃颗粒等，它们的含量会因地理位置和环境条件而有所不同。二、氧气的性质与制取：生命活动的核心在空气中的各种成分中，氧气无疑是与我们关系最为密切的。（一）氧气的物理性质通常状况下，氧气是一种无色、无味的气体，密度比空气略大，不易溶于水。在一定条件下，氧气可以液化成淡蓝色的液体，甚至固化成淡蓝色的雪花状固体。（二）氧气的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，能与许多物质发生化学反应，这类反应常被称为氧化反应。1.与非金属单质反应：例如，木炭在氧气中燃烧，发出白光，放出热量，生成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（在空气中燃烧则是淡蓝色火焰），放出热量，生成有刺激性气味的气体（二氧化硫）。2.与金属单质反应：例如，铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体（四氧化三铁）；镁条在氧气中燃烧，发出耀眼的白光，放出大量的热，生成白色固体（氧化镁）。3.与化合物反应：例如，蜡烛在氧气中燃烧，发出白光，放出热量，瓶壁上有水雾出现，同时生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。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。（三）氧气的实验室制取实验室制取氧气是初中化学的重要实验之一，常用的方法有以下几种：1.加热高锰酸钾：高锰酸钾在加热的条件下分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气。该反应需要在试管口放一团棉花，以防止高锰酸钾粉末进入导管。2.加热氯酸钾和二氧化锰的混合物：氯酸钾在二氧化锰的催化作用和加热的条件下分解生成氯化钾和氧气。二氧化锰在这里起催化作用，它能加快反应速率，但本身的质量和化学性质在反应前后不变。3.分解过氧化氢溶液：过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气。这种方法不需要加热，操作相对简便。制取氧气的实验装置包括发生装置和收集装置。选择发生装置主要考虑反应物的状态（固体或液体）和反应条件（是否需要加热）。收集氧气可以采用排水法（因为氧气不易溶于水）或向上排空气法（因为氧气密度比空气大）。收集完毕后，若使用排水法，应先将导管移出水面，再熄灭酒精灯，以防止水倒吸，炸裂试管。（四）氧气的检验与验满*检验：将带火星的木条伸入集气瓶中，如果木条复燃，证明瓶内气体是氧气。*验满（向上排空气法）：将带火星的木条放在集气瓶口，如果木条复燃，证明氧气已收集满。（五）氧气的工业制法工业上制取大量氧气，通常采用分离液态空气的方法。这是利用空气中各成分的沸点不同，通过降温加压使空气液化，然后再逐渐升温，由于氮气的沸点比氧气低，氮气先蒸发出来，剩下的主要就是液态氧了。这个过程属于物理变化。三、空气的污染与保护：我们共同的责任空气是人类和其他生物赖以生存的宝贵资源。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。（一）空气污染物主要的空气污染物包括有害气体和烟尘。有害气体如二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮等，它们主要来源于化石燃料的燃烧、工厂排放的废气等。烟尘则包括可吸入颗粒物等。（二）空气污染的危害空气污染会严重危害人体健康，引发呼吸道疾病等；会影响植物的生长，导致作物减产；还会破坏生态平衡，造成酸雨、臭氧层破坏等环境问题。（三）空气的保护保护空气，改善空气质量，是我们每个人的责任。我们可以采取的措施包括：减少化石燃料的使用，开发和利用清洁能源（如太阳能、风能等）；加强工厂废气的处理和净化；植树造林，扩大绿化面积；倡导绿色出行，减少汽车尾气排放等。结语空气，这位我们最亲密的“隐形伙伴”，其看似平凡的表象下，蕴含着丰富的化学知识和生命的奥秘。从认识空气的组成，到深入探究氧气的性质与制取，再到关注空气质量与环境保护，我们逐步揭开了它神秘的面纱。理解这些