【初中化学】人教版九年级上册 第二单元 我们周围的空气

第二单元   我们周围的空气

课题 1      空  气

空气的组成：

N₂：78%、O₂：21%、稀有气体：0.94%、CO₂：0.03%，其它气体与杂质 0.03%。

一、测定空气中氧气的含量实验

【实验原理】4P+5O₂ 点燃 2P₂O₅

【实验装置】如图,集气瓶内放少量水的作用：加快集气瓶冷却；吸收生成的五氧化二磷。并分5等份。

【实验步骤】

       ①检查装置的气密性。

       ②点燃燃烧匙内的红磷，立即伸入集气瓶中，并塞紧橡胶塞。

       ③待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹。

【实验现象】

        ①产生大量白烟, 放出热量；

        ②冷却后打开弹簧夹，可观察到：烧杯中的水倒流到集气瓶内，约占瓶体积的1/5。

【实验结论】氧气约占空气体积的1/5。
【注意事项】

         1.红磷必须过量的原因:把瓶内的氧气完全消耗。

         2. 要先夹住橡胶管，然后再点红磷。

【思考】

        不能用碳、硫代替红磷。原因：因为碳和硫燃烧后产物是气体，瓶内压强没有明显变化。

        不能用铁代替红磷。原因：铁不能在空气中燃烧。

【测量结果偏小的原因】

       ①装置漏气；

       ②红磷用量不足；

       ③未冷却就打开弹簧夹。

【测量结果偏大的原因】：

        ①弹簧夹没有夹紧；

        ②燃烧匙伸入太慢。

【推测】

         ①氮气难溶于水；

         ②氮气不能燃烧也不支持燃烧。

二、空气是一种宝贵的资源

三、空气的污染及防治

【污染】

     ①有害气体：二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）

     ②烟尘：

      环境污染问题：温室效应（二氧化碳含量过多而引起）；酸雨（二氧化硫、二氧化氮而引起）。

【防治】

      ①加强大气质量监测；

      ②减少使用化石燃料燃烧，开发清洁能源；

      ③植树造林；

      ④工厂的废气必须处理达标后才排放。

四、物质的分类

【物理性质】不易溶于水；密度比空气大。

【化学性质】氧气的化学性质比较活泼。能供给呼吸、支持燃烧。

氧化反应：物质与氧(氧元素)发生的反应。

氧化反应分为：剧烈氧化反应和缓慢氧化反应

常见物质与氧气的反应

1、木炭燃烧实验

【注意事项】

       ①将木炭放在酒精灯加热的原因：使木炭的温度达到着火点。

       ②发红的木炭应由瓶口向下缓慢伸进盛有氧气的集气瓶中的原因：防止还没有反应的O2受热膨胀而逸出，会降低瓶中氧气的含量。

2、硫燃烧实验

【注意事项】在集气瓶底放入少量水的原因：吸收生成的二氧化硫，防止污染空气。

3、细铁丝在氧气中燃烧实验

【注意事项】

    ①用砂纸把细铁丝磨成光亮的原因：除去表面的铁锈。

    ②将细铁丝盘成螺旋状的原因：增大细铁丝与氧气的接触面积。

    ③在细铁丝下端系一根火柴的原因：引燃细铁丝。 

    ④待火柴快燃尽时才插入盛有氧气的集气瓶中的原因：防止火柴燃烧消耗过多的氧气。

    ⑤在集气瓶底放入少量水的原因：防止生成的熔化物溅落炸裂瓶底。

课题 3 实验室制取氧气

一、加热高锰酸钾制取氧气

【药品】：高锰酸钾（KMnO₄暗紫色固体）

【原理】：2KMnO₄≜K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑

【发生装置】：固体反应且需加热

【收集装置】：

       ①排水法收集。原因：氧气不易溶于水。

       ②向上排空气法收集。原因：氧气的密度比空气大。

【操作步骤】：（连）查、装、定、点、收、移、熄

（1）（查）检查装置气密性。

        操作：将导管一端浸入水里，用手紧握试管外壁，若导管口有气泡冒出，松开手后，导管内形成一段稳定的水柱，则说明装置不漏气。

（2）（装）装药品,(放棉花的作用：防止加热时高锰酸钾粉末进入导管)，塞上带导管的橡胶塞。

（3）（定）固定试管在铁架台上。(试管口要略向下倾斜的原因：防止冷凝水回流到热的试管底部，使试管炸裂)

（4）（点）点燃酒精灯加热（操作：先预热，用酒精灯火焰在试管下方来回移动，再把外焰集中在药品的部位加热）

（5）（收）收集气体。（当气泡连续均匀地冒出时才收集的原因：刚冒出的气泡是空气，若收集则气体不纯）

（6）（移）先将导管移出水面。(原因：防止水倒吸到试管底部，使热的试管炸裂)

（7）（熄）后熄灭酒精灯。

【贮存】：正放在桌面上。(原因：氧气的密度比空气大)

【检验】：将带火星的木条伸入集气瓶中，若木条复燃，则证明该气体是氧气。

【验满】：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，则证明氧气已集满。

二、过氧化氢溶液与二氧化锰制取氧气

【药品】：过氧化氢（H2O2）和二氧化锰（黑色粉末 MnO2）

               二氧化锰能加快过氧化氢的分解速率，起催化作用。
【原理】：2H2O2  MnO2  2H2O+ O2 ↑

【发生装置】：固液反应且不需加热

【收集装置】：

       ①排水法收集；

       ②向上排空气法收集。

检查装置气密性：

        用弹簧夹夹紧橡胶管，向长颈漏斗中加水，形成液封后，若长颈漏斗下端形成一段稳定的水柱，则说明装置的气密性良好。 

【注意事项】

      ①长颈漏斗的下端必须插入液面下。(原因：防止生成的气体从长颈漏斗中逸出)

      ②导管口要伸到接近集气瓶的底部。(原因：把瓶内的空气完全排出，防止收集的气体不纯)

      图⑴为排空气法收集气体:密度比空气大的气体应从a导入(即空气从顶出) 

      图⑵为排水法收集气体:气体应从b导入(即水从底流出)  

三、加热氯酸钾与二氧化锰制取氧气

【药品】：氯酸钾（KClO₃）和二氧化锰

【原理】

 催化剂概念：在化学反应中能改变其他物质的反应速率（加快或减慢），而本身的质量和化学性质在反应前后没有发生变化的物质。

【特点】：一变（反应速率）两不变（质量、化学性质）

【回收】：待反应后过滤、洗涤、烘干

【注意事项】

     ①催化剂不参加反应；

     ②催化剂仅针对某一反应，并不是所有反应的催化剂。

四、工业上制取氧气

【方法】：分离液态空气法。属于物理变化。

五、反应的基本类型

六、空气中氧气的测定（原理：压强差） 

（1） 可燃物要求：足量且产物是固体，红磷。 

（2） 装置要求：气密性良好 操作要求：冷却到室温后打开弹簧夹。 

（3） 现象：放热，有大量白烟产生，打开弹簧夹后，广口瓶内液面上升约1/5体积。 

  ① 液面上升小于1/5原因：装置漏气，红磷量不足，未冷却完全。 

   ② 能否用铁、镁代替红磷？ 不能，原因：铁不能在空气中燃烧，镁会与N₂、CO₂反应。

   ③ 能否用碳、硫代替红磷？ 不能，原因：产物是气体，不能产生压强差。

七、氧气的性质和制备 

（1）氧气的化学性质：支持燃烧，供给呼吸。 

铁在氧气中燃烧烧集气瓶中放少量水或细砂的目的：防止溅落的高温熔化物炸裂瓶底。 

硫在氧气中燃烧集气瓶中放入少量水的目的：吸收SO₂，防止其污染空气。 ▪ 

（2）氧气的制备：

 ① 工业制氧气——分离液态空气法（原理：液氮和液氧的沸点不同，物理变化）

 ② 实验室制氧气原理： 

    a. 气体制取与收集装置的选择 发生装置：固固加热型、固液不加热型 （根据反应物的状态和反应条件） 收集装置：根据气体的密度、溶解性。 

    b. 制取氧气的操作步骤（以高锰酸钾制取氧气并用排水法收集为例）查—装—定—点—收—离—熄。

    c. 催化剂（触媒）：在化学反应中能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质。（一变两不变）。 

八、常见气体的用途：

（1）氧气：供呼吸 （如潜水、医疗急救）。 支持燃烧 （如燃料燃烧、炼钢、气焊）。 

（2）氮气：保护气（化性不活泼）、重要原料（硝酸、化肥）、液氮冷冻。

（3）稀有气体（He、Ne、Ar、Kr、Xe等的总称）：保护气、电光源（通电发不同颜色的光）、激光技术。

九、常见气体的检验方法 

（1）氧气：带火星的木条。 

（2）二氧化碳：澄清的石灰水。 

（3）氢气：将气体点燃，用干冷的烧杯罩在火焰上方；或者，先通过灼热的氧化铜，再通过无水硫酸铜。