第1讲　空气　氧气.ppt

第 1 讲　空气　氧气 知识结构 知识梳理 考点 1 空气的成分及用途 成分 体积分数 主要用途 ① ______ ② ______ a. 制氮肥和硝酸的原料 b ． 化学性质稳定 ， 可作保护气 ， 用于食品防腐 、 灯泡填充气 c ． 液氮用于制造低温环境 、 ( 医疗上 ) 冷冻麻醉 ③ ______ ④ ______ a. 供给呼吸 —— 用于潜水 、 医疗急救和宇宙航行等 b ． 支持燃烧 ( 助燃性 ) —— 用于炼钢 、 气焊 、 化工生产等 氮气 78% 氧气 21% 稀有气体 ( 氦 、 氖 、 氩 、 氪 、 氙和氡等 ) 0.94% a. 性质稳定 ， 用作 保护气 b ． 通电时发出不同颜色的光 ， 可制成 霓虹灯 c ． 氦气是密度很小的气体 ， 用于作探空气球的填充气 二氧化碳 0.03% a. 不支持燃烧 —— 用于灭火 b ． 干冰 ( 固体二氧化碳 ) 升华吸热 —— 用于人工降雨 c ． 植物进行光合作用的原料 d ． 制汽水 其他气 体和杂质 0.03% 【 巧学妙记 】 空气成分体积分数的记忆口诀 ： 氮七八 ， 氧二一 ， 稀有气体零九四 ； 还有两个点零三 ， 二氧化碳和杂气 。 考点 2 空气中氧气含量的测定 ( 详见实验突破 ) 1. 最早得出空气是由氮气和氧气组成的科学家是 ________ 。 2. 实验原理 红磷燃烧消耗密闭容器中的氧气 ， 使密闭容器内压强减小 ， 在外界大气压的作用下 ， 进入容器内水的体积即为减少的氧气的体积。 3. 化学方程式： 4P ＋ 5O 2 ========2P 2 O 5 。 点燃 拉瓦锡 考点 3 空气的污染与防治 1. 空气污染物 空气的主要污染物有有害气体和粉尘。目前计入空气污染指数的项目暂定为： ________ 、 ________ 、 ________ 、 ____________( 粒径在 10 微米以下的颗粒物 ， 称 PM 10 ， 又称飘尘 ) 和臭氧等。 【 温馨提示 】 二氧化碳属于空气的组成成分 ， 不是空气污染物 。 但二氧化碳的 含量过高 ， 会 导致温室效应 。 2. 空气污染的危害： 严重影响人体健康 ， 影响农作物生长 ， 破坏生态环境 ， 其中全球气候变暖、臭氧层破坏和酸雨等也都与空气污染有关。 二氧化硫 一氧化碳 二氧化氮 可吸入颗粒物 3. 空气污染的来源与防治措施 主要来源 防治措施 化石燃料 的燃烧 ① 使化石燃料充分燃烧 ， 大力推广使用脱硫煤 ② 减少使用化石燃料 ③ 改变能源结构 、 开发新能源 工厂排放 的废气 工业废气处理达标后再排放 汽车尾 气排放 ① 汽车燃料采用压缩天然气或液化石油气 ② 使用乙醇 ( 或甲醇 ) 汽油 、 安装尾气净化装置 ③ 减少使用私家车 ， 推广普及公共自行车 沙尘暴 植树造林 ， 增加绿化面积 考点 4 氧气的性质 1. 氧气的物理性质 通常情况下 ， 氧气是一种 ________ 、 ________ 的气体 ， 密度比空气 ________ ， ________ 溶于水。液氧是淡蓝色的 ， 固体氧是淡蓝色雪花状的。 2. 氧气的化学性质 氧气是一种化学性质比较活泼的气体 ， 在一定条件下可与很多物质发生化学反应 ， 具有 ________ 性。带火星的木条在氧气中能够复燃 ， 说明氧气能支持燃烧 ， 具有 ________ 性 ， 但氧气本身不燃烧 ， 不具有可燃性 ， 不能用作燃料。 没有颜色 没有气味 略大 不易 氧化 助燃 (1) 氧气与几种单质反应 ( 化合反应 ) 火星四射 黑色 固体 3Fe ＋ 2O 2 ====== Fe 3 O 4 点燃 防止生成的高温 熔融物溅落， 使集气瓶炸裂 耀眼的白光 白色固体 白光 淡蓝色 刺激 性气味 蓝紫色 刺激性气味 吸收生成 的二氧化硫，防 止生成物污染空气 白烟 淡蓝色 水雾 (2) 氧气与几种化合物反应 蓝色 验纯 验纯 【 巧学妙记 】 红热的木炭 ， 纯氧更旺燃 ， 白光耀人眼 ， 放热很明显 ， 遇见石灰水 ， 浑浊就出现 ； 硫黄氧中燃 ， 火焰显紫蓝 ， 生成是气体 ， 刺激人鼻咽 ， 瓶底留有水 ， 目的防污染 ； 铁丝纯氧燃剧烈 ， 火星四射成黑色 ， 瓶底铺沙 ( 水 ) 防炸裂 。 考点 5 氧气的制取 考点 6 催化剂 1. 概念 在化学反应里能 ________ 其他物质的 ____________ ， 而本身的 ________ 和 ______________ 在化学反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂 ( 又叫触媒 ) 。催化剂在化学反应中所起的作用叫做催化作用。 2. 特点 (1) 催化剂只能改变反应速率 ， 可增大反应速率 ， 也可减缓反应速率 ， 不能改变生成物的质量。 (2) 催化剂的质量、化学性质在化学反应前后不变。 改变 化学反应速率 质量 化学性质 O 2 N 2 H 2 C S P Fe Mg Fe 3 O 4 P 2 O 5 MnO 2 KCl KMnO 4 KClO 3 类型 1 空气的成分及体积分数 【 例 】 (2017 重庆 B 卷 ) 空气中体积分数最大的是 ( 　　 ) 氮气　　　　　 氧气 稀有气体 水蒸气 A 及 时 练 习 1. (2017 潍坊 ) 如图是空气成分体积分数柱状示意图 ， 其中 “ a” 代表的是 ( 　　 ) A. 氮气 B. 氧气 C. 二氧化碳 D. 稀有气体 ( 导学号　 12604000 ) A 2. 请根据要求回答下列问题： (1) 空气中含量最多的气体是 ____________( 写化学式 ) 。 (2) 空气的成分中体积分数居第二位的是 ____________ 。 3. (2017 河南说明与检测 ) 请从氮气、氢气、干冰、氯化钠和硫酸钠中选择适当的物质填空。 (1) 可充入食品包装袋中用以防腐的气体是 ______________ 。 (2) 可用于人工降雨的物质是 ____________ 。 (3) 可用作制氯气的原料是 ________ 。 N 2 氧气 ( 或 O 2 ) 氮气 干冰 氯化钠 类型 2 空气的污染与防治 【 例 】 (2017 洛阳八校联考 ) 空气中的固体颗粒物如 PM 2.5 、 PM 10 、 PM 10 ＋ 等过多易形成雾霾 ， 它容易诱发呼吸道疾病。根据国务院发布的新的 《 环境空气质量标准 》 ， 下列项目不必列入监测范围的是 ( 　　 ) 一氧化氮　　　　 二氧化硫 二氧化碳 PM 2.5 C 及 时 练 习 1. 近年来我国多地出现雾霾天气 ， 下列各项与形成雾霾无关的是 ( 　　 ) A. 工业粉尘　　　　　　 B. 汽车尾气 C. 煤炭燃烧 D. 风力发电 2. (2017 南京 ) 下列行为会增加空气中 PM 2.5 的是 ( 　　 ) A. 治理工地扬尘　　　 B. 露天焚烧垃圾 C. 使用公共自行车 D. 禁止焚烧秸秆 D B 3. (2017 开封一模 ) 我省 2017 年环境污染防治的目标是：要确保 PM 10 、 PM 2.5 浓度稳定下降 ， 空气优良天数达到 200 天以上。下列说法不利于改善空气质量的是 ( 　　 ) A. 禁止销售、燃放烟花爆竹 B. 大力发展火力发电 C. 改进汽车尾气净化技术 D. 城市主要道路实行机械化洒水清扫 B 类型 3 氧气的性质 【 例 1 】 关于氧气的说法错误的是 ( 　　 ) A. 是可燃物 B. 工业上常用分离液态空气法制取 C. 可供呼吸 D. 通常情况下是无色、无味的气体 A 【 例 2 】 (2017 湘潭 ) 下列对实验现象的描述 ， 错误的是 ( 　　 ) ( 导学号　 12604001 ) A. 镁条在空气中剧烈燃烧 ， 发出耀眼白光 ， 生成一种白色固体 B. 硫在氧气中燃烧产生明亮的蓝紫色火焰 ， 生成无色有刺激性气味的气体 C. 铁丝在氧气中剧烈燃烧 ， 火星四射 ， 生成一种红色固体 D. 将少量高锰酸钾放入水中 ， 所得溶液呈紫红色 C 难点突破： 在描述物质燃烧的现象时 ， 要抓住以下规律进行突破 ： 1. 描述方法 描述实验现象时 ， 首先描述可燃物本身的颜色 、 状态 ， 再围绕 “ 一光二热三生成 ” ， 即 ： (1) 燃烧时产生的光 ( 或火焰 、 烟 、 雾 ) 的颜色 ( 2) 放出热量 (3) 生成物的颜色 、 状态 、 气味或其他性质 2. 描述时的注意事项 (1) 在描述实验现象时不能 “ 直呼其名 ” ， 不能错把实验结论当做实验现象 。 如铁在氧气中燃烧生成黑色固体是现象 ， 而生成黑色的四氧化三铁是结论 。 (2)a. 注意 “ 烟 ” 、 “ 雾 ” 的区别 “ 烟 ” 是物质燃烧时产生的固体小颗粒扩散形成的现象 ； “ 雾 ” 是物质燃烧生成的小液滴分散到另一种气体中形成的现象 。 b ． 注意 “ 火光 ” 和 “ 火焰 ” 的区别 “ 火光 ” 是可燃性固体直接燃烧产生的 ； “ 火焰 ” 是气体 、 固体或液体汽化后燃烧产生的 。 及 时 练 习 1. 下列物质在氧气中燃烧 ， 产生白色固体的是 ( 　　 ) A. 铁丝　　 B. 红磷　　 C. 木炭　　 D. 硫 2. (2017 河南说明与检测改编 ) 下列有关实验现象的描述中正确的是 ( 　　 ) A. 把铁丝伸入盛有氧气的集气瓶中 ， 剧烈燃烧 B. 硫在氧气中燃烧 ， 产生有刺激性气味的气体 C. 氢气在空气中燃烧产生蓝色火焰 D. 木炭在空气中燃烧发出白光 B B 3. 下列实验现象的描述中 ， 正确的是 ( 　　 ) A. 铁丝在氧气中燃烧 ， 火星四射 ， 生成黑色固体四氧化三铁 B. 镁在氧气中燃烧 ， 发出耀眼的白光 ， 生成白色固体 C. 红磷在空气中燃烧产生大量的白雾 D. 木炭在氧气中燃烧 ， 生成有刺激性气味的气体 B 实验 1 空气中氧气含量的测定 1. 实验原理： 利用红磷燃烧消耗密闭容器内空气中的 ________ ， 使密闭容器内的 ________ ， 在外界大气压的作用下 ， 将水压入容器内 ， 进入容器内水的体积即为减少的 __________ 。反应的化学方程式是 __________________ 。 氧气 压强减小 氧气的体积 2. 实验装置： 如下图所示。 【 注意 】 集气瓶内加少量水 ， 一是为了防止灼热的燃烧产物溅落炸裂集气瓶 ； 二是为了吸收红磷燃烧后生成的产物 —— 白色固体五氧化二磷 。 3. 实验现象： (1) 红磷燃烧产生大量的 ________ 。 (2) 进入集气瓶中水的体积约占集气瓶中空气体积的 ________ 。 4. 实验结论： 空气中氧气的体积约占空气总体积的 。 白烟 5. 红磷替代品应满足的条件 (1) 可燃物能够在空气中燃烧。 不能选用铁丝代替红磷 ， 因为铁在空气中不易燃烧。 (2) 可燃物在空气中燃烧时只能与氧气反应 ， 不能消耗其他的气体 。不能选用镁代替红磷 ， 因为镁不仅与氧气反应 ， 也能与二氧化碳、氮气反应 ， 使集气瓶内减少的气体体积不全是氧气的体积。 (3) 可燃物燃烧时生成固体或生成的气体易被溶液吸收 。如用硫粉代替红磷时 ， 集气瓶中应盛放 NaOH 浓溶液。 6. 实验成功的关键及误差分析 成功的关键 原因 对结果 的影响 红磷要足量 红磷不足 ， 氧气不能被耗尽 装置不能漏气 装置漏气会使装置外的空气进入集气瓶 待集气瓶冷却 到室温后再打 开弹簧夹 过早打开弹簧夹 ， 由于装置内气体温度偏高 ， 压强偏大 ， 导致进入瓶中水的体积偏小 测量结 果偏低 弹簧夹要夹紧 弹簧夹没夹紧 ， 红磷燃烧时集气瓶内气体受热顺着导管逸出 ， 最终进入集气瓶中的水的体积偏大 点燃红磷后 ， 将 燃烧匙立即伸 入集气瓶中 燃烧匙伸入过慢会使装置内的气体受热逸出 ， 导致进入瓶中的水的体积偏大 测量结 果偏高 7. 改进装置 对此实验方案的改进主要从两方面入手：一是达到红磷着火点的方式的改进 ， 或将红磷换成白磷 ， 通过光、热、电使其在密闭的环境中燃烧 ， 既减少对空气的污染又保证实验的成功；二是用压强变化引起活塞推进的程度代替用水测量 ， 将物理知识与化学知识结合起来 ， 增强了知识和实验的综合性。 【 例 】 测定空气中氧气含量的实验装置如图所示 甲图 乙图 (1) 实验过程中 ， 观察到的主要现象是 ________________________ ， 打开弹簧夹后 ________________________________________________ 。 (2) 实验结果：空气中氧气含量与正常值比较明显偏低 ， 其操作上的原因可能是： _________________________________________________( 要求答出一种 ) 。 (3) 实验结束后 ， 推测集气瓶中剩余气体有何性质 ______________ ， ______________ 。 ( 任写两条 ) (4) 上述乙图是对甲图 ( 甲中红磷用酒精灯点燃 ) 实验改进后的装置图 ， 你认为改进后的优点是： ______________________________________ 。 红磷燃烧产生大量白烟 水进入集气瓶的体积约占集气瓶中空气体积的 瓶塞未塞紧，装置漏气 ( 或过早打开弹簧夹、或红磷量不足等 ) 不溶于水 不支持燃烧 装置始终密闭，空气没有逸出，实验结果准确 实验 2 氧气的实验室制取 1. 氧气的实验室制取 复燃 集气瓶瓶口 瓶口有大气泡冒出 一团棉花 向下 水槽中的水倒吸而使热的试管炸裂 伸入液面以下 连续均匀 b 进 a 出 a 进 b 出 b 进 a 出 a 进 b 出 【 例 】 实验室常用如图所示装置制取气体 ， 据图回答有关问题： (1) 写出指定仪器的名称 ① ________ 。 (2) 若选用装置 AE 来制取氧气 ， 写出化学方程式 ____________________ 。用 E 装置收集氧气 ， 当管口出现什么现象时收集最佳？ 试管 当管口均匀而连续地冒出气泡时再收集。 (3)B 和 C 装置均可作用过氧化氢制取氧气的发生装置 ， 相比 B 装置来说 C 装置的主要优点是什么？ (4) 若用装置 F 来收集氧气 ， 则气体应从 ______( 填 “ a” 或 “ b”) 口进。若用该装置采用排水法收集氧气 ， 请简述操作步骤。 通过弹簧夹开关控制试管内的压强，从而控制反应的发生和停止。 a 先将该装置装满水，再将氧气从 b 口通入。 (5) 确定 C 作为气体发生装置应满足的条件是什么？ (6) 实验室较环保的制取 O 2 的反应的化学方程式为 ________________________________ 。 反应物是块状固体和液体，反应条件为常温。 命题点 1 空气的成分及体积分数 1. (2017 河南 15 题第一空 1 分 ) 空气中体积分数约为 21% 的气体是 ____________ 。 2. (2016 河南 13 题第一空 1 分 ) 空气中体积分数约为 78% 的气体是 ____________ 。 3. (2014 河南 14 题第一空 1 分 ) 空气的成分中体积分数最大的是 ____________ 。 4. (2012 河南 11 题第一空 1 分 ) 请从氢气、氧气、氮气、二氧化碳中选择适当的物质填空：空气中体积分数最大的是 ____________ 。 O 2 ( 或氧气 ) N 2 ( 或氮气 ) N 2 ( 或氮气 ) N 2 ( 或氮气 ) 命题点 2 空气的污染与防治 1. (2015 河南 1 题 1 分 ) 下列各项中 ， 属于我国 《 环境空气质量标准 》 基本监控项目的是 ( 　　 ) 　　　　　　　　　　　　 A. SO 2 浓度 B. O 2 浓度 C. N 2 浓度 D. H 2 O 浓度 A 2. (2014 河南 2 题 1 分 ) 下列物质排放到空气中 ， 不会造成大气污染的是 ( 　　 ) A. SO 2 B. O 2 C. CO D. NO 2 3. (2013 河南 3 题 1 分 ) 下列各项中 ， 不属于我国 《 环境空气质量标准 》 基本监控项目的是 ( 　　 ) A. 二氧化硫浓度 B. 氮气浓度 C. 二氧化氮浓度 D. PM 2.5 浓度 B B 命题点 3 氧气的性质 1. (2015 河南 4 题 1 分 ) 下列物质在氧气中燃烧 ， 生成物是黑色固体的是 ( 　　 ) A. 木炭 B. 铁丝 C. 镁条 D. 红磷 2. (2012 河南 4 题 1 分 ) 下列物质在氧气里燃烧 ， 能生成有刺激性气味气体的是 ( 　　 ) A. 铁丝 B. 硫 C. 镁条 D. 木炭 B B 3. [2017 河南 25 题 ( 1) ③ 题 1 分 ] ③ 相同质量的磷、铁、镁分别在氧气中完全燃烧 ， 消耗氧气最多的是 ________ 。 ( 导学号　 12604003 ) 4. [2013 河南 17(2) 题 1 分 ] 氧气性质比较活泼 ， 能支持燃烧。 (2) 做铁丝在氧气中燃烧实验时 ， 集气瓶中预先加少量水或铺一层细沙的目的是什么？ ③磷 防止生成的高温熔融物溅落炸裂瓶底。 命题点 4 氧气的实验室制取 1. [2016 河南 21(1) 题 2 分 ] 如图是实验室制取气体的常用装置。 (1) 实验室用 KMnO 4 制取 O 2 应选用的一套装置为 _____________( 填字母代号 ) ；该反应的化学方程式为 ______________________________________ 。 AD( 或 AE) 2. [2013 河南 17(1) 题 1 分 ] 氧气性质比较活泼 ， 能支持燃烧。 (1) 如何验证一瓶无色气体是氧气？ 将带火星的木条伸到集气瓶中，若木条复燃，则该气体为氧气 ( 或将燃着的木条伸入集气瓶中，若木条燃烧得更旺，则该气体为氧气 ) 。 3. [2013 河南 19(1) 题 1 分 ] 在实验室中可选择如图装置制取气体。 (1) 若选择 A 、 F 组合一套装置制取了某气体 ， 请写出有关反应的化学方程式。 4. [2012 河南 19(2)(4) 题 2 分 ] 如图是实验室制取气体的装置。 (2) 写一个 A 装置制取 O 2 的化学方程式。 (4) 若用 D 装置采取排水法收集 O 2 ， 请简述操作步骤。 先将集气瓶装满水，再将 O2 从 b 口通入。