1第二讲第二讲 空气与氧气空气与氧气一、空气一、空气一、空气成分的研究史一、空气成分的研究史1、18 世纪 70 年代，瑞典科学家舍勒和英国的科学家化学家普利斯特里，分别发现并制得 了氧气。 2、法国科学家拉瓦锡拉瓦锡最早运用天平作为研究化学的工具，用定量的方法研究了空气的成分， 第一次明确提出了“空气是由氧气和氮气组成的” 。其中氧气约占空气总体积的 1/5 的结论。二、空气中氧气成分的测定：二、空气中氧气成分的测定：1、装置 2、实验现象： A、红磷燃烧发出黄白色火焰，放出热量，冒出白色浓烟 B、 （过一会儿白烟消失，装置冷却到室温后打开弹簧夹）烧杯内的水倒流入集气瓶，约占 瓶子容积的 1/5。 3、实验结论：说明空气不是单一的物质；氧气约占空气总体积的 1/5。 4、原理:表达式：磷（P） + 氧气（O2） 五氧化二磷（P2O5）化学方程式： 4P + 5O2 点燃 2P2O5 5、注意事项：A、所用的红磷必须过量，过少则氧气没有全部消耗完B、要等集气瓶（装置）冷却后才能打开弹簧夹，C、装置的气密性要好， （否则测量结果偏小） ，D、要先夹住橡皮管，然后再点红磷（否则测量结果偏大） 。 E、点燃红磷伸入瓶中要立即塞紧瓶塞（否则测量结果偏大） 。思考思考：1、可否换用木炭、硫磺、铁等物质？如能，应怎样操作？答：不能用木炭或蜡烛（燃烧产生了气体，瓶内体积变化小） ，不能用铁（铁在空气中不能燃烧）2、可否用镁代替红磷？不能用镁，因为镁不但跟氧气反应而且还跟氮气等反应，结果测得的不只是空气中氧气的体积。会远远大于氧气的体积。6、实际在实验中测得的结果比真实值小，其原因可能是A、红磷量不足；B、装置气密性差；C、未冷却至室温就打开止水夹；D、没有预先在导管中装满水三、空气的主要成分三、空气的主要成分（按体积分数）：氮气（N2）78%，氧气（O2）21%（氮气比氧气约为 4：1），稀有气体0.94%，二氧化碳（CO2）0.03%，其它气体和杂质 0.03%。空气的成分以氮气和氧气为主，点燃2属于混合物。空气成分氮气氧气稀有气体二氧化碳其他气体和杂质体积分数78%21%0.94%0.03%0.03%空气成分口诀:氮七八氧二一，零点九四是稀气；零点零三有两个，二氧化碳和杂气四、物质的分类：纯净物和混合物四、物质的分类：纯净物和混合物1、纯净物：由一种物质组成的， “纯净”是相对的，绝对纯净的物质是没有的，只要杂质含量低，不至于对生产和科学研究产生影响的物质就是纯净物。2、混合物：两种或多种物质组成的，这些物质相互间没有发生化学反应，各物质都保持各自的性质。注意注意：划分纯净物、混合物的标准标准是根据物质的种类来划分的。只含一种物质的就属于纯净物，含有几种物质的就属于混合物五、空气是一种宝贵的资源五、空气是一种宝贵的资源1、氮气：无色、无味的气体，不溶于水，不燃烧也不支持燃烧，不能供给呼吸，化学性质不活泼。2、稀有气体：无色、无味的气体，通电时能发出不同颜色的光，化学性质很不活泼。氧气动植物呼吸医疗急救金属切割炼钢宇宙航行等氮气超导实验车化工原料作保护气食品充氮作防腐剂等稀有气体作保护气制多种用途的电光源激光技术液氦冷冻机等六、空气的污染及防治。六、空气的污染及防治。1、 造成空气污染的物质：有害气体（一氧化碳（一氧化碳（CO） 、二氧化氮（、二氧化氮（NO2） 、二氧化硫、二氧化硫（SO2） ）和烟尘。2、污染来源：空气中的有害物质来自化石燃料的燃烧，石油化工厂排放的废气及汽车排放的尾气。3、被污染的空气带来的危害：损害人体健康、影响作物生长、破坏生态平衡。存在的环境问题：温室效应温室效应（二氧化碳含量过多引起） 、臭氧空洞臭氧空洞（飞机的尾气、氟里昂的排放） 、酸雨酸雨（由二氧化硫、二氧化氮引起） 。4、防止空气污染的措施：加强大气质量监测,改善环境状态、植树造林、使用清洁能源。5、目前空气污染指数包括：一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、可吸入颗粒物、臭氧。 七、未来化学将朝着七、未来化学将朝着“绿色化学绿色化学”“绿色消毁”和“绿色生产”的方向发展。核心核心是利用化学原理从源头消除污染。特点特点：充分利用资源和能源，原料无毒无害减少向环境排放废物原料中的原子全部被消纳，实现零排放（在化合反应中体现）生产出环境友好产品。3二、氧气二、氧气一、氧气的物理性质一、氧气的物理性质1、色、味、态：通常情况下，是无色无味的气体； 2、密度：标准状况下，密度为 1.429g/L，略大于空气。 （可用向上排空法） 3、溶解性：氧气不易溶于水。 （可用排水法收集） ， 4、三态变化：降温后，氧气可以变为淡蓝色的液体，甚至淡蓝色雪花状固体。二、氧气的化学性质二、氧气的化学性质（一）与非金属（碳、硫、磷）的反应 1、木炭（黑色固体）燃烧 实验现象：在氧气氧气中：剧烈燃烧，发出白光，放出热量，生成一种无色无味气体，该气体 能使澄清石灰水变浑浊。文字表达式：碳（C）+ 氧气（O2）二氧化碳（CO2） 点燃化学方程式 C + O2 CO2 做木炭燃烧实验时，燃烧匙应慢慢从瓶口向瓶底伸入（充分利用瓶内的氧气） 。 2、硫粉（淡黄色）燃烧： 实验现象：在空气空气中：发出微弱的淡蓝色火焰；放出热量、生成一种带有刺激性气味的气 体。 在氧气氧气中: 发出明亮的蓝紫色的火焰, 放出热量、生成一种带有刺激性气味的气体。文字表达式 硫（S） + 氧气（O2） 二氧化硫（SO2）点燃化学方程式 S + O2 SO2 实验时，要在瓶底装少量水（吸收二氧化硫，防止污染空气） 。 3、红磷（暗红色固体）的燃烧 实验现象：在空气空气中：发出黄白色火焰，放出热量，生成大量白烟 在氧气氧气中：剧烈燃烧，发出白光，放出热量，生成大量的白烟文字表达式：磷（P）+ 氧气（O2）五氧化二磷（P2O5）点燃化学方程式：4P + 5O2 2P2O5 注意：五氧化二磷（注意：五氧化二磷（P2O5）是固体，不是气体）是固体，不是气体 （二）与金属（镁、铁）的反应 1、镁带（银白色固体）在空气空气中燃烧 实验现象：剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出热量，生成白色粉末状固体。文字表达式：镁（Mg）+ 氧气（O2）氧化镁（MgO）点燃化学方程式：2Mg + O2 2MgO 2 铁丝（银白色固体）在氧气氧气中燃烧 实验现象：剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成一种黑色固体。点燃 点燃 点燃 点燃 4文字表达式：铁（Fe） + 氧气（O2）四氧化三铁（Fe3O4）点燃化学方程式：3Fe + 2O2 点燃 Fe3O4 注意：集气瓶底部铺少量的细沙或加少量的水，防止生成的固体物质溅落瓶底，致使集气 瓶炸裂。铁丝在空气中不能燃烧 （三）与某些化合物（蜡烛、甲烷）的反应产物均为：二氧化碳和水 实验现象：比空气中燃烧剧烈，发出白光，集气瓶内壁出现水珠，有使澄清石灰水变浑浊 的无色无味气体产生。文字表达式：石蜡+ 氧气（O2）二氧化碳（CO2）+ 水（H2O）点燃空气中燃烧情况：燃烧产生黄色火焰，放热，稍有黑烟。 （四）其他物质与氧气的反应 某些物质在一些条件下，与氧气发生缓慢的氧化反应，成为缓慢氧化。缓慢氧化也放热。 如：动植物新陈代谢，金属的锈蚀，食物的腐烂、酒醋的酿造、农家肥的腐熟等等。 总结： 1、氧气是一种化学性质比较活泼的气体，在一定的条件下，能与许多物质发生反应并放出 大量的热。在这些反应中，氧气提供氧，称为氧化反应。氧气便是常见的氧化剂；具有氧 化性。 2、物质在纯氧气中燃烧程度比空气中燃烧要剧烈。说明物质燃烧程度，与氧气的浓度大小 成正比； 3、物质燃烧时有的有火焰，有的会发光，有的会冒烟。一般来说，气体燃烧会有火焰产生， 固体直接燃烧，产生光或者火星。生成物有固体，一般都会产生烟，即固体小颗粒； 4、物质与氧气反应不一定是燃烧现象，如缓慢氧化。三、氧气的用途三、氧气的用途（1） 、供给呼吸：医疗上急救病人，登山、潜水、航空、宇航提供呼吸； （2） 、支持燃烧：炼钢、气焊与气接、液氧炸弹、火箭助燃剂实验室制取氧气实验室制取氧气一一、工业制法（分离液态空气法） 原理：利用液态氧和液态氮的沸点不同。物理变化（蒸馏） （1）具体过程（2）注意：该过程是物理变化空 气降温加压 液态空气蒸发液态氧氮气沸点低（196） ，先蒸发出来装入天蓝色钢瓶中沸点较高（183）5二二、氧气的实验室制法（化学变化）1、双氧水（过氧化氢）制取氧气、双氧水（过氧化氢）制取氧气A、药品：过氧化氢（H2O2）和二氧化锰（黑色粉末 MnO2）B 实验原理：表达式：过氧化氢（H2O2） 水（H2O） + 氧气MnO2（O2）化学方程式： 2H2O2 MnO2 2H2O+ O2 注注：MnO2在该反应中是催化剂，起催化作用C、装置： 固体与液体反应，不需加热（双氧水的为一类）注意事项注意事项：、分液漏斗可以用长颈漏斗代替，但其下端应该伸入液面以下，防止生成的气体从长颈漏斗中逸出；、导管只需略微伸入试管塞、气密性检查：用止水夹关闭，打开分液漏斗活塞，向漏斗中加入水，水面不持续下降，就说明气密性良好。、装药品时，先装固体后装液体、该装置的优点：可以控制反应的开始与结束，可以随时添加液体。D、步骤：连、查、装（二氧化锰） 、定、倒（过氧化氢溶液） 、收2、用高锰酸钾、氯酸钾制取氧气、用高锰酸钾、氯酸钾制取氧气A、药品：、高锰酸钾（暗紫色固体） 、氯酸钾（白色固体）与二氧化锰（黑色粉末）B、原理： 加热氯酸钾（有少量的二氧化锰）：表达式：氯酸钾（KClO3）氯化钾（KCl） + 氧气（O2）MnO2方程式：2KClO3 MnO2 2KCl + 3O2 注意：MnO2在该反应中是催化剂，起催化作用 加热高锰酸钾：表达式：高锰酸钾（KMnO4） 锰酸钾（K2MnO4）+ 二氧化锰（MnO2）+ 氧气（O2）方程式：2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2C、装置：加热固体制气体（加热氯酸钾的为一类）D、操作步骤：（连）查、装、定、点、收、离、熄。装、定、点、收、离、熄。 连接装置：先下后上，从左到右的顺序。 检查查装置的气密性 ：将导管的一端浸入水槽中，用手紧握试管外壁，若水中导管口有气泡冒出，证明装置不漏气。松开手后，导管口出现一段水柱。 装装入药品：按粉末状固体取用的方法（药匙或纸槽） 6固定定装置 ：固定试管时，试管口应略向下倾斜；铁夹应夹在试管的中上部加加热药品：先使试管均匀受热，后在反应物部位用酒精灯外焰由前向后加热。收收集气体：a、若用排水集气法收集气体，当气泡均匀冒出时再收集，刚排出的是空气；水排完后，应用玻璃片盖住瓶口，小心地移出水槽，正放正放在桌面上(密度比空气大)（防止气体逸出）b、用向上排空法。收集时导管应伸入集气瓶底部（为了排尽瓶内空气）用排水法收集时，导管放在集气瓶口先将导管移移出水面 再停停止加热E、易错事项：a). 试管口要略微向下倾斜：防止生成的水回流,使试管底部破裂。药品应平铺在试管底部b). 导气管伸入发生装置内要稍露出橡皮塞：有利于产生的气体排出。c). 用高锰酸钾制取氧气时，试管口塞一团棉花：防止高锰酸钾粉末进入导气管，污染制取的气体和水槽中的水。d). 排气法收集气体时，导气管要伸入接近集气瓶底部：有利于集气瓶内空气排出，使收集的气体更纯。e). 实验结束后，先将导气管移出水面,然后熄灭酒精灯：防止水槽中的水倒流，炸裂试管。F、收集方法： 排水法（不易溶于水） 向上排空法（密度比空气大）G、检验、验满检验：用带火星的木条伸入集气瓶内，发现木条复燃，说明是氧气；验满：用带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明已满。三三、催化剂：1、 概念：在化学反应中能改变其他物质的反应速率（加快或变慢） ，但本身的化学性质和质量在反应前后没有发生