第二章：我们周围的空气

第二章：我们周围的空气

第1节：空气

一、拉瓦锡测定空气成分的实验

二百多年前，法国化学家拉瓦锡通过实验，得出了空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总

体积的1/5的结论。实验中涉及的化学方程式有：2Hg+O 2

2HgO 和2HgO 2Hg+O 2↑。

二、测定空气中氧气含量的实验

【实验装置】如右图所示。弹簧夹关闭。集气瓶内加入少量水，并做上记号。

五、空气是一种宝贵的资源

1、氮气

【物理性质】无色无味的气体，不易溶于水，密度比空气的密度略小。

【化学性质】化学性质不活泼，一般情况下不能支持燃烧，不能供给动植物呼吸。

【用途】① 制硝酸和化肥的重要原料（这一点可以证明空气中含有氮气）；

② 用作保护气（焊接金属时作保护气、灯泡充氮延长使用寿命、食物充氮防腐）；

③ 医疗上在液氮冷冻麻醉条件下做手术；

④ 超导材料在液氮的低温条件下显示超导性能。

第2节：氧气

一、氧气的性质

【物理性质】密度略大于空气的密度。不易溶于水。气态的氧是无色无味的，液态氧和固态氧是淡蓝色的。

【化学性质】氧气化学性质比较活泼。氧气具有助燃性和氧化性。

二、氧气的检验方法：把一根带火星的木条伸入集气瓶中，如果带火星的木条复燃，证明是氧气。

化学方程式（表达式）

4P+5O

22P

2

O

5

木炭在空气中燃烧时持续红热，无烟无焰；木炭在

C+O

2CO

2

① 在空气中燃烧发出淡蓝色火焰，在氧气中燃烧发出蓝

S+ O

2SO

2

2H

2+O

2

2H

2

O

铁在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放热，生成黑色固体3Fe+2O

2Fe

3

O

4

铝在氧气中燃烧，发出耀眼的白光，放热，生成白色固

4Al+3O

22Al

2

O

3

4Al+3O

2=2Al

2

O

3

镁在空气中燃烧，发出耀眼的白光、放热、生成白色粉

2Mg+O

2

2MgO

2Cu+O

2

2CuO

2Hg+O

2

2HgO

产生蓝色火焰，放热，生成能使澄清石灰水变浑浊的气

2CO+O

22CO

2

产生明亮的蓝色火焰，放热，产生能使无水硫酸铜变蓝

CH

4+2O

2

CO

2

+2H

2

O

水＋二氧

气瓶中加入少量澄清的石灰水后，澄清的石灰水变浑浊。

【化学方程式】C+O

2CO

2

【注意事项】木炭应该由上向下缓慢伸进盛有氧气的集气瓶中，原因：为了保证有充足的氧气支持木炭燃烧，防止木炭燃烧生成的二氧化碳使木炭熄灭，确保实验成功。

2、硫燃烧实验

【实验操作】在燃烧匙里放少量硫，在酒精灯上点燃，然后把盛有燃着硫的燃烧匙由上向下缓慢伸进盛有氧气的集气瓶中，分别观察硫在空气中和在氧气中燃烧的现象。【实验现象】硫在空气中燃烧发出淡蓝色火焰，在氧气中燃烧发出蓝紫色火焰。生成一种有刺激

性气味的气体。

【化学方程式】S+ O

2SO

2

【注意事项】在集气瓶中加入少量的氢氧化钠溶液，可以吸收有毒的二氧化硫，防止造成空气污染。

3、细铁丝在氧气中燃烧的实验

【实验操作】把光亮的细铁丝盘成螺旋状，下端系一根火柴，点燃火柴，待火柴快燃尽时，由上向下缓慢插入盛有氧气的集气瓶中（集气瓶底部要先放少量水或铺一薄层细沙）。【实验现象】细铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成一种黑色固体。

【化学方程式】3Fe+2O

2Fe

3

O

4

【注意事项】

① 用砂纸把细铁丝磨成光亮的银白色，是为了除去细铁丝表面的杂质。

② 将细铁丝盘成螺旋状，是为了增大细铁丝与氧气的接触面积。

③ 把细铁丝绕在火柴上，是为了引燃细铁丝，使细铁丝的温度达到着火点。

④ 待火柴快燃尽时才缓慢插入盛有氧气的集气瓶中，是为了防止火柴燃烧时消耗氧气，保证

有充足的氧气与细铁丝反应。

、

第3节：制取氧气

一、气体制取装置

1、气体发生装置

加热固体制备气体的装置（见上图①）

用双孔橡皮塞。

固体药品通过锥形瓶口加入，液体药品通过分液漏斗加入。

2、气体收集装置

?排水法收集气体的装置（见右图）

◆适用情况：收集的气体不溶或难溶于水，且不与水反应。

◆注意事项：

●集气瓶中不能留有气泡，否则收集到的气体不纯。

●应当等到气泡连续均匀地放出后再收集气体，否则收集到的气

体不纯。

●在气泡连续均匀放出之前，导气管管口不应伸入到集气瓶口。

●如果瓶口出现气泡，说明气体收集满。

●如果需要较干燥的气体，请不要使用排水法。

●气体收集完毕后，要在水下把玻璃片盖在集气瓶口上，否则收集到的气体不纯。

●收集完毕后，如果收集的气体的密度比空气大，集气瓶口应该朝上；如果收集的气体

的密度比空气小，集气瓶口应该朝下。

?向上排空气法收集气体的装置（见右图）

◆适用情况：气体密度大于空气（相对分子质量大于29），且不与空气中的成

分反应。

●

1、加热高锰酸钾制取氧气

反应原理：2KMnO

4K

2

MnO

4

+MnO

2

+O

2

↑

发生装置：由于反应物是固体，反应需要加热，所以选择加热固体制备气体的装置。

气收集满了。

检验：将带火星的木条伸入到集气瓶内，如果带火星的木条复燃，说明是氧气。

注意事项：

停止反应时，应先把导管从水槽中移出，再熄灭酒精灯，防止水槽中的水被倒吸入热的试管中，使试管炸裂。

加热高锰酸钾时，试管口要放一团棉花，防止高锰酸钾被吹入导管，使导管堵塞。

棉花不要离高锰酸钾太近，否则会导致发生装置爆炸。

2、分解过氧化氢溶液制取氧气

反应原理：2H

2O

2

2H

2

O+O

2

↑（催化剂可换成硫酸铜溶液）

发生装置：由于反应物是固体和液体，反应不需要加热，所以选择固液混合在常温下制取气体的装置。

收集装置：由于氧气不易溶于水，且不与水发生化学反应，所以可以选择排水法收集气体的装置。

由于氧气的密度比空气大，且不与空气中的成分发生化学反应，所以可以选择向上排

空气法收集气体的装置。

验满：（用排水法收集）如果集气瓶口有气泡出现，说明气体收集满了。

（用向上排空气法收集）将带火星的木条放在集气瓶口，如果带火星的木条复燃，说明氧3、加热氯酸钾制取氧气

反应原理：2KClO

32KCl+3O

2

↑

发生装置和收集装置：和加热高锰酸钾制取氧气的装置相同。