第二单元空气和氧气一、空气的组成1.空气的组成成分及体积空气的组成按体积计算，大约是：氮气78%（约占空气体积的4/5），氧气21%（约占空气体积的1/5），稀有气体0.94%，二氧化碳0.03%，其他气体和杂质0.03%。

2.纯净物和混合物的比较混合混合物3.空气成分的测定（1）实验原理空气中氧气含量的测定探究实验，关键是理解实验原理。

在理解实验原理时要结合物理上压强的知识。

一般都是用燃烧法除去密闭容器内空气中的氧气，红磷燃烧消耗了氧气，使得容器内压强减小，外界大气压将水压入瓶内，进入的水的体积，即为减少的氧气的体积。

所以可燃物必须能在空气中燃烧，切燃烧后的生成物必须是固体，如红磷（白磷）。

不能用木炭或硫、蜡烛等，因为他们燃烧的产物均是气体，生成的气体会弥补消耗的氧气，使瓶内气体的压强几乎不变。

也不能用铁丝，因为铁丝在空气中不能燃烧，容器内氧气消耗很少，压强几乎不变。

（2）实验装置实验装置必须是一个密闭系统，且能明显表示出气体体积的减小。

常用的装置有如下四套（其中A、B两套用的最多，C、D通常作为实验的改进）：A图A、B都是利用红磷燃烧法，广口瓶或钟罩内空气的体积被事先划分为五等分，红磷燃烧冷却后，进入的水的体积占据其中的一份；图C利用白磷燃烧的着火点很低，只有40℃，热水的温度足以使其燃烧，玻璃管中的活塞可以自由移动，里面的空气被事先划分为五等分，开始活塞位于刻度5，白磷燃烧结束，装置恢复到室温时，活塞移动到4附近，说明消耗的氧气约占原空气体积的1/5。

图D利用用于氧气的反应，该装置是由两个针筒组成的，密闭系统内留有25mL空气，给装有细铜丝的玻璃管加热，同时交替缓慢推动两个注射器的活塞，可观察到红色的铜丝变黑，停止加热，冷却到室温，将气体全部推至一注射器中，读出注射器里气体的体积约为20mL，消耗氧气的体积约占原空气体积的1/5。

（3）误差分析若测得氧气的体积小于1/5，可能的原因有：①红磷的量不足红磷必须过量，若红磷的量不足，集气瓶内的氧气不能完全消耗，压强没有降到最低，进入瓶内的水不到瓶内空气体积的1/5，导致测得空气中氧气的体积分数偏小。

②装置的气密性不好装置的气密性要好，若装置的气密性不好，当红磷燃烧使瓶内氧气耗尽，瓶内压强减小时，外界空气会进入瓶中，导致进入瓶内的水减少，测得氧气的体积分数偏小。

③未等瓶子冷却就打开止水夹因为气体的压强与温度有关，温度越高，压强越大。

若瓶子没有冷却到室温，瓶内压强还没有降到最小，进入的水会小于瓶子容积的1/8，导致测得氧气的体积分数偏小。

若测得氧气的体积大于1/5，可能的原因有：止水夹没有夹紧。

红磷刚开始燃烧时，放出热量，使瓶内压强增大，若此时止水夹没有夹紧，瓶内气体会从导管逸出，使瓶内压强减小，进入瓶内的水会多于1/5，测得氧气的体积分数偏大。

二、空气的污染1.空气污染的原因：化石燃料（如煤、石油、天然气等）的燃烧；工厂的废气；飞机、汽车等机动车辆的尾气2.空气污染的危害：温室效应；酸雨；臭氧空洞；植物枯败、动物死亡；人的生命与健康受到威胁3.主要空气污染物：空气污染物主要包括粉尘和有害气体两大类。

有害气体主要包括二氧化硫（SO2），二氧化氮（NO2），一氧化碳（CO），粉尘主要是可吸入颗粒物。

4.大气污染的三大环境问题（1）温室效应。

主要是向空气中排放过多的二氧化碳引起的，危害是引起全球气温变暖、造成土壤沙漠化、冰川融化、海平面上升、沿海城市和土地淹没。

（2）酸雨。

主要是由煤和石油等矿物燃料的燃烧产生的二氧化硫和氮的氧化物溶于雨水引起的，可造成土壤酸化、植物死亡、建筑物破坏等。

（3）臭氧空洞。

主要是由臭氧层遭到破坏，太阳的紫外线不能被臭氧层吸收，危害人类和动植物的健康。

5.空气污染的防治：（1）.加强空气质量检测（2）.清除污染源（3）.治理废气（4）植树、造林，改善环境 6.空气质量预报空气质量日报是环境检测部门通过新闻媒体向公众公布的当天各大城市或各地区的空气质量状况，加强人们对环境的关注，促进群众对环境保护工作的理解和支持，提高全民环境意识，促进人们生活质量的提高。

（1）空气质量日报的主要内容：空气污染指数、主要污染物、空气质量级别、空气质量状况。

（2）计入空气污染指数的项目二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、臭氧、可吸入颗粒物 （3）空气质量分级标准（了解）注意：①二氧化碳不是空气污染物，不能计入空气污染指数的项目。

②确定空气质量级别和质量状况，不是一句各污染指数的平均值确定的，而是以某一污染指数的最大值来确定的。

三、空气的用途 1.氧气的用途氧气的用途可以归纳为：支持燃烧和供给呼吸。

正常人只要呼吸空气中的氧气就可以了，但危重病人需要呼吸含氧更丰富的空气。

生活中的各种燃烧现象，都是物质与氧气发生的发光发热的剧烈的氧化反应。

火箭上天、卫星发射也必须用氧气作为助燃剂。

2.氮气的性质与用途的关系减少化石燃料的使用，更多利用清洁能源改善生产工艺，使工厂减少废气排放安装汽车尾气净化装置工厂废气处理后再排放3.稀有气体的用途稀有气体的用途是由其稳定性决定的，如：做焊接金属的保护气、灯泡里的填充气。

有的在通电时能发出有色光，可以作为电光源，如五颜六色的霓虹灯就是稀有气体的功劳；在石英玻璃管里充入氙气能发出比荧光灯强几万倍的光，被称作“人造小太阳”。

氦气是除氢气外最轻的气体，用它来填充探空气球，但不能飞得像氢气球那样高，而且因为它性质稳定，绝对不会发生爆炸事故。

另外，氦可用于制造低温环境，氙气还是一种很好的麻醉剂。

四、氧气的性质1.物理性质：氧气是一种无色无味的气体，标准状况下，氧气的密度为1.429g/L，比空气大，不易溶于水。

降温会变为淡蓝色的液体和淡蓝色雪花状的固体。

2.化学性质：氧气是一种化学性质比较活泼的气体，能与很多种物质发生化学反应。

温度越高，化学性质越活泼。

物质在氧气中燃烧比在空气中燃烧更剧烈。

如硫在空气中燃烧发出淡蓝色的火焰，而在氧气中燃烧发出明亮的蓝紫色火焰；铁丝在空气中不燃烧，而在氧气中剧烈燃烧，火星四射。

说明燃烧的剧烈程度与氧气的浓度有关。

物质与氧气反应属于氧化反应，氧气表现了氧化性。

燃烧是一种剧烈的氧化反应。

（1）氧气与硫的反应①反应现象：硫在氧气中燃烧发出明亮的蓝紫色火焰，而在空气中燃烧发出微弱的淡蓝色的火焰，放出热量，生成无色带有刺激性气味的气体。

②化学方程式：S+O点燃SO2③实验注意事项：硫的用量不要过多，以减少对空气的污染。

盛有硫的燃烧匙要由上而下缓慢伸入集气瓶中。

（2）氧气与铝的反应①反应现象：剧烈燃烧，发出耀眼强光，放热，生成白色固体。

②化学方程式：4Al+3O点燃2Al2O3③实验注意事项：铝箔的一端系上一根火柴以引燃铝箔，集气瓶底要预先留少量水或细沙。

（3）氧气与碳的反应①反应现象：碳在氧气中燃烧比在空气中燃烧更旺，发出白光，放热，生成无色的能使澄清石灰水变浑浊的气体。

②化学方程式：C+O2点燃CO2（充分燃烧），2C+O2点燃2CO（不充分燃烧）③实验注意事项：夹木炭的坩埚钳应由上而下慢慢伸入集气瓶中。

（4）氧气与铁的反应①反应现象：剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体。

②化学方程式：3Fe+2O点燃Fe3O4③实验注意事项：细铁丝要用砂纸擦净，绕成螺旋状（增大与氧气的接触面积），铁丝的一端要系上一根火柴（引燃），集气瓶内要预先留少量水或细沙。

（5）氧气与磷的反应①反应现象：磷在空气中燃烧发出黄白色火焰，放热，产生浓厚的白烟；而在氧气中燃烧发出耀眼的白光，放热，产生浓厚的白烟。

②化学方程式：4P+5O2点燃2P2O5（6）氧气与镁的反应①反应现象：剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放热，生成白色粉末状固体，生有白烟生成。

②化学方程式：2Mg+O点燃2MgO（7）氧气与铜的反应（8）氧气与甲烷的反应①反应现象：甲烷在氧气中燃烧发出蓝色火焰，放热，生成无色液体和能使澄清石灰水变浑浊的无色气体。

②化学方程式：CH4+2O2点燃2H2O+CO2（9）氧气与氢气的反应①反应现象：淡蓝色火焰，放热，生成无色液体。

②化学方程式：2H2+O2点燃2H2O（10）氧气与一氧化碳的反应①反应现象：一氧化碳在氧气中燃烧发出蓝色火焰，放热，生成无色且能使澄清石灰水变浑浊的气体。

②化学方程式：2CO+O2点燃2CO2（11）氧气与乙醇的反应①反应现象：乙醇在氧气中燃烧发出内蓝外红的火焰，放热，生成无色液体和能使澄清石灰水变浑浊的无色气体。

②化学方程式：C2H5OH+3O点燃3H2O+2CO2注意：观察和描述实验现象时，应注意区别以下几点：①光与火焰的区别。

物质燃烧时产生火焰也同时发光，如硫的燃烧。

但有些物质燃烧时，只发光而无火焰产生，如铁在氧气中燃烧。

②烟与雾的区别。

烟是物质燃烧时产生的固体小颗粒随气流扩散而形成的，如红磷在空气中燃烧产生大量的白烟。

雾是小液滴形成的，如蜡烛燃烧时有水生成，如果将蜡烛放在氧气瓶中燃烧，瓶内有白雾产生。

③实验现象与试验结论的区别。

“硫燃烧时生成一种带有刺激性气味的气体”描述是实验现象。

“硫燃烧生成二氧化硫”描述的是实验结论。

一般说来，描述实验现象时，不能出现生成物的名称。

五、化学反应、化合反应、氧化反应（缓慢氧化）1.化合反应和氧化反应化合反应：有两种或两种以上的物质反应，生成另一种物质的反应，叫化合反应。

氧化反应：物质跟氧发生的反应，叫氧化反应。

2.化合反应和氧化反应的区别和联系3.缓慢氧化有些氧化反应进行得很慢，甚至不易被察觉。

这种氧化反应叫缓慢氧化。

物质的燃烧属于剧烈的氧化反应，铁生锈、食物腐败等属于缓慢氧化反应，只要是氧化反应，都会放出热量。

4.缓慢氧化与人类社会的关系缓慢氧化在自然界中的例子很多，有些对人类有害，如钢铁的腐蚀（生锈）、食物的腐败变质等，对这些缓慢氧化要加以控制；有些缓慢氧化对人类有利，如农家肥料的发酵、酒的酿造等。

因此，我们看待任何一种现象都要用辩证的眼光，既要看到其有利的一面，也要看到其不利的一面。

六、氧气的制取1.氧气的实验室制法：实验室通常用高锰酸钾、氯化钾或过氧化氢为原料制取氧气，原理和装置如下：在利用高锰酸钾或氯酸钾制取氧气时注意：①药品要平铺在试管底部，均匀受热。

②试管口要略向下倾斜，防止药品中的水分受热后变成水蒸气，遇冷成水倒流回试管底部，使试管炸裂。

③铁架台上的铁夹要夹在试管的中上部（或距管口1/3-1/4处）。

④试管内的导管稍伸出胶塞即可，便于气体导出。

⑤集气瓶充满水后倒放入水槽中（瓶口要在水面下）。

⑥加热时要先使试管均匀受热，然后将酒精灯的外焰对准药品所在部位加热。

⑦用排水法收集气体时，应注意当气泡连续均匀冒出时再收集，否则收集的气体中混有空气，当集气瓶口有大量气泡冒出时，证明气体已集满。

⑧停止加热时，应先把导管从水中撤出，再撤掉酒精灯。