课题1 空 气
知识梳理
1.探究空气的成分
(1)测定空气里氧气含量(装置如图2-1所示)
图2-1
实验步骤:
①连接装置:在集气瓶口连接一个双孔胶塞,一孔插燃烧匙,另一孔插导管,并配上弹簧夹。
②检查气密性:把导管的一端放入水中,用手紧握集气瓶外壁,如果在导管口有气泡冒出,则证明气密性良好。
③在集气瓶内加少量水,并做上记号。
④点燃燃烧匙内的红磷,立即伸入集气瓶中,并把塞子塞紧。
⑤待红磷燃烧,有大量白烟生成。
实验现象:
①红磷燃烧,有大量_________生成。
②集气瓶内的水面上升,而且上升至集气瓶体积的_________。
实验结论:
①红磷燃烧的文字表达式:___________________。
②空气中氧气的体积大约占空气体积的_________。
(2)空气的成分及各成分的体积分数
空气的成分按体积计算,大约是:_________占78%,氧气占_________,_________占0.94%,二氧化碳占_________,其他气体和杂质占0.03%。
答案:(1)白烟 1/5 磷+氧气 点燃五氧化二磷 1/5
(2)氮气 21% 稀有气体 0.03%
2.纯净物和混合物
纯净物:_________。纯净物有固定的组成和性质。
混合物:_________。混合物没有固定的组成和性质。
答案:只由一种物质组成的物质 由两种或多种物质组成的物质
3.氮气和稀有气体
(1)氮气
①物理性质:
通常状况下,氮气是一种_________的气体,_________溶于水,密度比空气的_________。
②化学性质:氮气的化学性质_________,一般情况下不能支持燃烧,不供给呼吸,_________与其他物质反应,但在一定条件下,氮气可以和某些物质反应,例如:合成氨、制氮肥、生物固氮等。
(2)稀有气体
①物理性质:
在通常状况下,稀有气体都是无色、无味的气体。
②化学性质:
极不_________,过去人们认为这些气体不跟其他物质发生化学反应,曾把它们叫做惰性气体。但随着科学技术的发展,已经发现有些稀有气体在一定条件下也能与某些物质发生化学反应,生成其他物质。
答案:(1)①无色、无味 难 略小 ②不活泼 很难 (2)活泼
4.人类需要洁净的空气
(1)空气中的污染源主要是_________和_________。
(2)保护空气:加强大气质量监测;研制和开发洁净能源;采用化学方法处理工业生产中产生的有害气体;在汽车上安装尾气净化装置;积极植树造林,种草等。
答案:(1)烟尘 有害气体
疑难突破
1.测定空气中氧气含量的实验中,为什么采用过量红磷消耗氧气,而不采用木炭、硫磺、铁丝等物质?
剖析:红磷燃烧的产物为无氧化二磷固体,消耗了约占集气瓶体积1/5的氧气,瓶内压强减小,小于外界大气压,当冷却到室温时,打开弹簧夹,水便流入集气瓶内约1/5体积,从而说明空气中氧气的体积分数约占空气体积的1/5;不能改用木炭和硫磺,它们燃烧后的产物分别是二氧化碳和二氧化硫气体,使集气瓶内压强变化不大,因此水不会进入集气瓶。
2.在测定空气中氧气体积分数的实验中,实验结束时,发现水没上升到集气瓶体积的1/5,原因可能有哪些?
剖析:这道题主要从这些方面考虑:有哪些方面有可能使氧气没被消耗完,或有哪些方面即使氧气消耗完但瓶内压强并没有减少那么多。
①未检查装置的气密性,装置漏气;②红磷量不足或燃烧不完全,使瓶内有剩余氧气;③未冷却到室温就打开弹簧夹,使进入瓶内水的体积减少。
问题探究
问题 教材中介绍了测定空气中氧气的体积分数的方法,你能再另外设计实验测定空气中氧气的体积分数吗?请进行探究吧!
探究:实验设计:在加热的情况下,铜能跟空气中的氧气反应,生成黑色的氧化铜。
图2-2
在由两个注射器组成的密闭系统内留有30 mL空气。给装有细铜丝团的玻璃管加热,同时交替缓慢推动两个注射器活塞,观察发生的现象。停止加热后冷却至室温,将气体全部推至一只注射器中,读出注射器内气体的体积。
实验数据:
反应前注射器内气体的体积 反应后注射器内气体的体积 消耗掉的氧气体积
30mL 24mL 6ML
实验结论:氧气的体积大约占空气体积的1/5。
典题精讲
例1 (2010江苏南通中学模拟)下列是我们日常生活中接触到的物质,其中属于纯净物的是( )
A.碘酒 B.蒸馏水
C.可乐饮料 D.铝合金
思路解析
纯净物中只含一种物质。碘酒是在酒中加了碘,故它是混合物;蒸馏水中只含有水,是纯净物;可乐饮料中加了一些其他物质,是混合物;铝合金中也不只是有铝,是混合物。
答案:B
例2 我们已经知道空气的主要成分是氮气和氧气,如图2-3所示为测定空气中氧气含量的实验装置示意图。
图2-3
(1)实验时,燃烧匙里为什么要盛过量的红磷?
(2)这个实验除了可以得出氧气占空气体积的1/5的结论外,还可以得出有关氮气物质的哪些结论?
(3)如何证明生成的白色固体溶入水后的溶液显酸性?
思路解析
本题中用燃烧红磷的方法除去一定体积的空气中的氧气,再通过水面升高的情况来判定空气中氧气的体积分数。这就要求:①红磷必须过量,才能把一定体积的空气中的氧气完全消耗掉; ②产物不能是气体,否则无法测定实验结果。因此,实验中使用红磷作燃烧物,且必须过量。由此可推出:在点燃条件下,氮气跟红磷、氧气、五氧化二磷均不反应,氮气难溶入水,红磷燃烧产生大量白烟,生成五氧化二磷固体,当五氧化二磷沉降下来溶解入水时,发生下列化学反应:3H2O+P2O5==2H3PO4,由于有H3PO4生成,故其水溶液显酸性,可使紫色石蕊试液变成红色。
答案:(1)红磷过量才能将空气中的氧气消耗完全,测出的氧气体积才更接近空气中氧气的实际体积。(2)难溶入水,化学性质不活泼。(3)将燃烧匙中的白色固体加入一支试管中,加水溶解,再滴加紫色石蕊试液,石蕊试液变为红色,证明生成的白色固体溶入水后的溶液显酸性。
知识导学
本实验的原理:
在一定量的空气中,利用过量红磷的燃烧完全消耗其中的氧气而又不产生其他气体,导致压强减小,减小的体积即为空气中氧气的体积,即上升水的体积就是氧气的体积。
本实验成功的关键:
①装置不漏气。因为若装置漏气,虽然装置内气体压强减小,但是从外界又进入一些气体,并不能使压强减小很明显,因而水并不能上升到集气瓶中。
②燃烧匙里要放入过量的红磷,目的是使红磷燃烧,尽可能消耗尽钟罩内的氧气。
③应该到温度冷却到室温时才可以观察,因为如果温度较高,虽然气体减少,但是压强并不能减少很明显,因而不能上升到集气瓶体积的1/5。
红磷燃烧时生成无氧化二磷固体小颗粒,