空气与生命

上传者：沈金发
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上传时间：2015-04-15
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空气与生命

浙教版八年级科学空气与生命

3.1空气与氧气

一、空气的成分

1、空气由氮气、氧气、二氧化碳、稀有气体、水蒸气等组成。检验空气中有氧气、二氧化碳、水蒸气的实验：

（1）空气能使澄清石灰水变浑浊，说明空气中有二氧化碳；

(2）燃着的木条能在一瓶空气中继续燃烧，说明空气中有氧气；

（3）用白色硫酸铜粉末变蓝，说明空气中有水蒸气。

2、空气中各种成分的比例：（体积比）

氮气：78% 氧气：21% 稀有气体：0.93% 二氧化碳：0.04% 其他气体和杂质0.03% 3、空气中氧气含量的测定

（1）实验原理：红磷燃烧消耗氧气，使密闭容器内压强减小，大气压把水压入集气瓶的体积数为氧气的体积数

（2）实验现象：a、红磷燃烧，产生大量白烟

b、冷却至室温打开弹簧夹，水进入集气瓶的体积约占集气瓶容积的1/5

（3）实验结论：空气中氧气体积约占1/5，剩余气体主要是：N2

（4）误差分析：a、装置漏气 b、红磷的量不足 c、没冷却到室温 d、导管没有灌满水

【注意】

开始接触化学实验，一定要记清楚每个实验的现象、原理和装置图

（1）药匙中盛放的药品是红磷（不能用木炭、硫磺、铁丝等代替原因是木炭、硫粉燃烧产生的分别是二氧化碳气体和二氧化硫气体，集气瓶内气体压强没有明显变化，不能很好地测出氧气的体积。铁呢,在空气中就不能燃烧；不能用镁，因为镁在消耗氧气的同时，还与氮气、二氧化碳反应，所以用镁代替磷，测出的水量大于21%）

注意：要是一定要用木炭，硫磺，就将水变为氢氧化钠溶液，烧杯中的水要足量

（2）实验原理及方法：利用过量的红磷在集有空气的集气瓶中燃烧，消耗氧气（使集气瓶中气体体积减小，压强减小），生成五氧化二磷白色固体。密闭容器内压强减小，大气压将水压入密闭容器，通过测定进入集气瓶中水的量，来测定空气中氧气的体积分数

（3）实验中你看到的现象是①红磷燃烧时产生白烟；②烧杯中的水沿导管进入集气瓶里，集气瓶内水面上升了约1/5体积。

（4）实验成功的关键：⑴装置不能漏气；⑵红磷要过量；⑶待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹（空气由于之前的加热会膨胀，影响实验结果，所以要冷却到室温）；（4）集气瓶内装少量的水。

（5）若测得水面上升小于1/5体积的原因可能是：①红磷不足，氧气没有全部消耗完②装置漏气③没有冷却到室温就打开弹簧夹。造成测得氧气的体积分数大于1/5的因素可以从以下两各方面考虑：（1）、止水夹有没有夹紧；（2）、燃烧匙伸入是否过慢

（6）实验结论：空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积的1/5。补充知识点：“烟”与“雾”的区别 “烟”是固体小颗粒悬浮在空气中形成的现象 “雾”是小液滴悬浮在空气中形成的现

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二、空气的利用 1、氧气的用途：（1）提供呼吸、急救病人、登山、潜水等，支持燃烧，具有助燃性，气焊、气割、炼钢等 2、氮气的用途：（1）氮气是一种无色、无味、难溶于水、性质较不活泼的气体。灯泡、食品中作保护气，制化肥、炸药、染料等，液态氮可作冷冻剂。 3、稀有气体： 1）化学性质很稳定，极不活泼；（2）通电时能发出各种有色光，制成各种电光源；用作保护气；用于激光技术；制造低温环境（氦气）；医疗麻剂（氙气）

一些物质与氧气反应时的反应现象、反应表达式及注意点物质 (颜色、状态)

1、碳在氧气中充分燃烧：C + O2==CO2 发出明亮的白光，生成一种能使澄清石灰水变浑浊的气体

2、硫粉在氧气中燃烧： S + O2==SO2 产生蓝紫色火焰，生成刺激性气体

硫粉在空气中燃烧： S + O2==SO2 产生浅蓝色火焰，生成刺激性气体

3、铁在氧气中燃烧：3Fe + 2O2==Fe3O4 剧烈燃烧，火星四射，生成黑色的固体

4、红磷在空气中燃烧：4P + 5O2==2P2O5 燃烧发出黄色火焰，生成白烟

5、镁在空气中燃烧：2Mg + O2==MgO 剧烈燃烧，发出耀眼白光，同时生成白色固体

2．氧气的制备氧气的制取 1、实验原理：

实验室常用分解过氧化氢或加热高锰酸钾或加热氯酸钾和二氧化锰混合的方法来制取，反应的化学方程式分别为：

双氧水制取氧气：2H2O2==2H2O + O2↑

加热高锰酸钾：2KMnO4==K2MnO4 + MnO2 + O2↑

加热氯酸钾：2KClO3==2KCl + 3O2 ↑

3、氧气的收集方法：

（1）排水法：因为氧气不溶于水（2）向上排空气法：因为氧气的密度比空气大。

4、氧气的检验方法：

（1）验满：用一根带火星的木条放于集气瓶口，看木条是否复燃

（2）检验：将一根带火星的木条伸入集气瓶中，若木条复燃，证明是氧气。

5、操作指导：

（1）检查装置的气密性；（2）试管口略向下倾斜；（3）铁夹夹在离管口约1/3处；（4）集气时，应在气泡连续、均匀时开始收集；（5）加热时，先使酒精灯火焰在试管底下来回移动，使受热均匀。（6）停止加热时，先把导管移出水面，再熄灭酒精灯。

实验步骤可概括为：查、装、定、点、收、离、熄（利用谐音巧记为：茶庄定点收利息）

1.查:查装置的气密性.具体为:先把导管放入水中,染手手紧握试管,观察导管口是否有气泡放出,如果放出,说明装置不漏气. 原理:手握住,试管内气温高,气体压强大,气体体积大,如果不漏气,则气体从导管口排出,看见气泡.

2.装:装药品.用单孔橡皮塞塞紧试管 3定:固定试管在铁架台上.

4.点:点燃酒精灯,均匀加热. 5.收:收集气体.

6.离:先让导管撤离水槽. 7.熄:熄灭酒精灯.

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固固加热型实验注意事项：（以高锰酸钾加热制氧气为例）

①试管口应略向下倾斜，防止蒸发出的水蒸气冷却后回流，使试管炸裂

②试管口应放一团棉花，防止高锰酸钾小颗粒进入导管堵塞导管

③排水法收集完，先将导管移出水槽，再停止加热，防止水槽中水倒流入试管，使试管炸裂

【注意】三个制取氧气的实验，（相同点都是分解反应；不同点是是否加催化剂和实验装置）高锰酸钾在试管口有棉花，氯酸钾没有；

⑵工业制法：利用分离空气法（利用空气中各气体的沸点不同来分离空气），得到氧气。

排水法导管放置位置：集气瓶一定要倒置，这样气体可以将瓶中的水全部排出，有利于收集气体。导管不要深入底部，那样的话集完气后取出导管就会比较麻烦了。最要注意的是：导管不是一开始就深入集气瓶中，应该先放入水中，使反应物先反应，等出现连续均匀的气泡时再伸入瓶中，以防止混入原本导气管中的空气。（收集纯净的氧气用排水法好些）

1.放在瓶口能始终看到气泡上浮，随时知道气流大小、反应速度；

2.导管有一定的体积，若伸到瓶底，将影响贮气量。到气体已集满时，取出导管后，瓶口液面又将小幅上升；

向上排空气法：导管放在集气瓶的底部

集满放置:充满氧气的集气瓶应盖上玻片口向上正放.

七、催化剂。

一变：改变其他物质化学反应的速度

二不变：本身质量化学反应前后不变本身化学性质不变

八．化合反应和分解反应

1.化合反应：由两种或两种以上的物质生成一种物质的反应 A+B==AB

2.分解反应：有一种物质生成两种或两种以上的物质反应。 AB== A+B

3.2氧化与燃烧

氧化反应：物质与氧发生的反应。

氧化反应：分剧烈氧化（如：燃烧、爆炸等）和缓慢氧化（如：呼吸、铁生锈等）

（1）缓慢氧化：铁生锈、呼吸作用

（2）燃烧：可燃物质与氧气发生的一种发光、发热、剧烈的氧化反应。

燃烧的条件：①可燃物 ②达到着火点 ③助燃物——氧气（或空气）

【注意】

1．氧气的化学性质较活泼，能与多种金属及非金属发生化学反应。要特别注意碳、磷、硫、铁等物质在氧气中燃烧的现象和产物。

2．燃烧、缓慢氧化、自燃、爆炸都是物质跟氧气在不同条件下发生的氧化反应。物质和空气起氧化反应时，是否有燃烧现象发生，决定于温度是否达到这种物质的着火点；同时物质在空气中燃烧的急速程度，主要决定了它与空气接触面积大小；燃烧是否会引起爆炸，决定于可燃物所处空间大小和是否有大量气态生成物骤然产生；缓慢氧化是否能引起自燃，决定于氧化产生的热量能否及时散逸和物质的着火点的高低。

3．灭火的实质是使正在燃烧的物质不再具备燃烧的条件，任意一个条件被破坏，都能达到灭火的目的

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灭火的方法及灭火器的种类及用途

（1）灭火的方法：a、与氧气隔绝 b、降低可燃物温度到着火点以下

（2）灭火器的种类a、泡沫灭火器:适用于一般物质的起火

b、干粉灭火器：适用于油类、可燃气体、电气设备等起火 c、二氧化碳灭火器：精密仪器、文物档案等设备起火

燃烧、爆炸、自燃的区别与联系

区别

燃烧可燃物和氧气发生的一种发光、发热、剧烈的氧化反应

爆炸在有限的空间里发生的急速燃烧

自燃缓慢氧化引起的自发燃烧

发生条件

燃烧 ① 可燃物与氧气接触 ② 可燃物温度达到着火点

爆炸由于急速燃烧发生在有限的空间里，聚积大量的热，使气体体积急剧地膨胀而引起爆炸自燃由于缓慢氧化过程中产生的热量得不到及时散失，聚积的热量使可燃物温度达到着火点而发生自燃

联系燃烧、爆炸、自燃均属于氧化反应都放出热量

3.3化学方程式

一、质量守恒定律：

1、内容：在化学反应中，参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。 2、实质：参加反应的各物质分子分解成原子，原子重新组合成新的分子的过程。反应前后元素的种类没变；原子的种类和数量都没有改变，原子间只是进行重新组合，因此反应前后各物质的质量总和必然相等。

3、理解：五个不变，两个一定改变，一个可能改变：

五个不变：1反应物和生成物的总重量不变2元素种类不变3 原子种类不变

4原子数目不变 5原子质量不变

两个一定改变 1物质种类一定改变 2构成物质的粒子运动改变

一个可能改变：分子的数目可能改变

二、化学方程式

1定义：用物质的化学式表示化学反应的式子。

C + O2 == CO2 4P + 5O2 ==2 P2O5 2 H2O2 == 2H2O + O2↑

2化学方程式表示的意义：

①、表示什么物质参加反应，结果生成了什么物质。 ②、表示反应在什么条件下进行。 ③、表示各物质之间原子和分子的个数比。 ④、表示反应物、生成物各物质间的质量比。（结合上面化学方程式说明）

3化学方程式的读法： “+”读作“和”、“与”或“跟”，“===”读作“生成”

4化学方程式的书写：

1、书写原则：（1）以客观事实为依据；（2）遵循质量守恒定律。

2、书写规则：左写．反应物，右写生成物；写对化学式，系数要配．平；中间连等．号，条件须注．明，气体和沉淀，上下箭头来表示。

注意：

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a. 化学式务必写正确； b. 催化剂只能写在“＝”的上下方，不能当成反应物、生成物； c. 要注意反应条件，如：点燃、加热（Δ）、高温、通电、催化剂等。 d. 注明生成物的状态：气体用“↑”（若反应物中也有气态物质，则生成物的气体不用“↑”来标明），沉淀用“↓”。

（五）化学方程式的配平：反应前后原子种类和数目保持不变

3.4二氧化碳

一、二氧化碳的性质

物理性质：二氧化碳在常温下是无色、无味的气体，密度比空气大，能溶于水。固态二氧化碳叫“干冰”，可作为致冷剂。

化学性质

1、通常情况下二氧化碳不能燃烧也不能支持燃烧 2、二氧化碳不能供给呼吸。 3、二氧化碳能跟水反应生成碳酸。（碳酸具有酸性，能使紫色石蕊试变红色） CO2+H2O=H2CO3 碳酸不稳定，受热会分解： H2CO3 = CO2↑+H2O 4、二氧化碳能跟澄清石灰水反应，生成白色的碳酸钙沉淀，从而使澄清石灰水变浑浊。 CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3↓ + H2O （利用这一反应可以检验二氧化碳。）

二、氧化碳的实验室制法：

1、原理：利用碳酸钙（石灰石或大理石的主要成分）和稀盐酸反应：

方程式：CaCO3+HCl==CaCl2+H2O+CO2↑

2、装置：

1发生装置，与过氧化氢制氧气的装置类似；（固体 + 液体 == 气体）

2收集装置二氧化碳溶于水且密度比空气大只能用向上排空气法

3验满方法：将燃着木条放在集气瓶口，如果木条熄灭则已集满。

4检验方法：将收集到的气体通入澄清石灰水，变浑浊。

5收集满二氧化碳的集气瓶，盖上毛玻璃片后，集气瓶应直立瓶口向上。

收集装置二氧化碳溶于水且密度比空气大只能用向上排空气法

三、二氧化碳的应用

1、根据二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧，且密度比空气大的性质，可用来灭火； 2、根据二氧化碳能溶于水，且与水反应生成碳酸的性质可作碳酸饮料； 3、根据二氧化碳是光合作用的原料，可作植物的气体肥料； 4、干冰升华吸热，可作制冷剂，用于人工降雨。