空气和氧气知识专题讲解.docx
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空气和氧气知识专题讲解
空气和氧气知识专题讲解
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空气和氧气知识专题讲解
一、有关空气成分的测定实验:
空气中氧气含量的测定是利用氧气易跟其他物质发生反应的性质，在密闭容器中燃烧某种物质，使其中的氧气被消耗掉，根据气体体积的变化判断氧气的含量。
因此,确保这类实验成功的关键是：
①、所选用的物质须是可以与氧气发生反应而不和空气中的其它成分发生反应的物质;②、所选用的物质须为固体；③、生成物应为固体,或者生成的气体极易溶于水或能被某种液体吸收；④、装置的气密性要好;⑤、所选物质须足量,以保证装置内氧气被完全消耗掉;⑥、实验结束时，须等到装置冷却至室温再开始读数。
下面介绍两种测定空气中氧气含量的实验方法。
１、用加热密闭容器内的物质消耗氧气测定空气中氧气的含量
【测定原理】：
利用某些物质在加热的条件下能与氧气反应的性质，消耗密闭容器内的氧气,容器内气体减少的量即是氧气的量。
【例１】．小红和小明分别用下图所示的装置测定空气中氧气的含量，硬质玻璃管内装有细铜丝,且两个注射器组成的密闭系统内留有30mL室温下的空气。
【提示:
紫红色的铜丝能与空气中的氧气发生化学反应，生成黑色的氧化铜固体；铜+氧气
氧化铜 】
回答下列问题：
ﻫ（１）、小红的实验很成功，出现的现象是细铜丝由 色变为 色，冷却后,密闭容器内气体的体积约为 mL。
（2）、小红在实验的加热过程中,交替缓慢推动两注射器的目的
。
（3）、小明做实验时,发现连接注射器和硬质玻璃管的橡皮管被烤焦了，请你帮他分析一下原因：
。
（４）小明发现自己测出的氧气的体积分数偏小，请你帮他分析一下原因 。
（答一条即可）
【解析】本实验是利用加热细铜丝消耗密闭容器内的氧气而不产生新的气体,冷却后,密闭容器体积减少的量即为氧气的体积。
由于氧气的体积约占空气体积的1/５，原有空气30mＬ,氧气约为６ｍL，剩余２４ mＬ。
此实验一定要使容器内所有的氧气都参加反应，并且装置不漏气,硬质玻璃管要冷却到室温，否则实验结果会偏小。
答案：
（1）红;黑;２4;ﻫ（２）使空气中的氧气与铜充分反应
（3）硬质玻璃管太短、太细；火焰太大等（其他合理答案也可）ﻫ（4）①细铜丝的量不足；②装置的气密性不好;③加热的时间较短、温度较低；④装置未冷却就读数;（其他答案合理也可）
2、用可燃物燃烧消耗氧气测定空气中氧气的含量
【测定原理】利用物质燃烧消耗密闭容器内空气中的氧气，使密闭容器内气体的压强减小,在大气压的作用下,进入容器内水的体积即为减少的氧气的体积。
【例2】.在“空气中氧气含量的测定”实验探究中,甲生设计了如下实验方案：
在燃烧匙内盛过量红磷,点燃后立即插入集气瓶内,塞紧橡皮塞,待红磷火焰熄灭，集气瓶冷却至室温,打开铁夹,水注入集气瓶。
（实验装置如下图所示）回答下列问题：
（1）、实验过程中,观察到的主要现象是 , 。
反应的文字表达式（或符号表达式）是 。
（2）、乙生用上述实验装置测定的结果是:
空气中氧气含量与正常值有较明显的偏差，其操作上的原因可能是 （要求答出两种）。
（3）、丙生也设计了一个实验方案，装置和操作同上,只不过用木炭代替了红磷。
当木炭停止燃烧,集气瓶冷却至室温，打开铁夹后，水能否进入集气瓶？
为什么?
（４）、若仍然用木炭代替红磷,丙生的实验方案应作何改进，才能保证实验成功?
（只需答出实验方案中须改进的地方）
【解析】解答此类题目应注意可燃物的选择应满足:
（1）该物质在空气中可以燃烧且只与空气中的氧气反应；
（2）燃烧后不能有气体生成或生成的气体可以完全溶于实验所用的液体；（３）所选可燃物必须足量。
【答案】
（1）红磷燃烧生成大量白烟 进入集气瓶中的水约占其体积的1／5
（２）瓶塞未塞紧，造成装置漏气；红磷不足; 集气瓶未冷却至室温就打开铁夹
（3）不能，木炭燃烧生成的CＯ2与消耗的氧气体积相等,使燃烧前后集气瓶内压强不变。
（4）在集气瓶内壁上预先注入少量氢氧化钠溶液；或在瓶塞上插入吸有ＮaOＨ溶液的胶头滴管,在打开铁夹前，将胶头滴管中的ＮaOＨ溶液注入集气瓶中。
【练习】：
利用图示装置可以粗略的测定空气的组成,玻璃管内有一可左右移动的活塞。
活塞左端密封有空气，活塞右端的玻管与大气相通,烧杯中加入适量的生石灰,再向烧杯中加入水,观察现象并回答问题：
（1）、玻璃管内白磷与红磷的组成相同,所以
白磷的燃烧现象是 ,反应后文字表达式为 。
玻璃管冷却后,活塞会向 移动,原因是:
。
（2）、实验结束后,恢复到原来温度,活塞应停留在约 的刻度处,通过实验得出的正确结论是 。
（3）、已知：
镁和氧气在点燃的条件下生成氧化镁,镁和氮气在点燃的条件下生成氮化镁；想一想能否用镁来代替白磷测定空气空气中氧气的含量?
为什么?
【答案】
（1）冒浓厚白烟（２）略左，白磷燃烧,消耗氧气，导致活塞内压强减小（3）4，氧气约占空气体积的五分之一 （4）不能，镁带燃烧不仅消耗氧气，还消耗空气中的氮气
二、实验室制取氧气的装置研究:
1.三种制取方法的比较:
过氧化氢制取氧气
氯酸钾制取氧气
高锰酸钾制取氧气
反应原理
过氧化氢
水＋氧气
氯酸钾
氯化钾＋氧气
高锰酸钾
锰酸钾+二氧化锰＋氧气
试剂状态
过氧化氢溶液、二氧化锰固体
氯酸钾固体、二氧化锰固体
高锰酸钾固体
反应条件
常温下二氧化锰作催化剂
加热条件下,二氧化锰作催化剂
加热
气体
发生
装置
收集
装置
2.高锰酸钾制取氧气的步骤及注意事项：
步 骤
注 意事 项
（1）查:
检查装置的气密性
原理:
根据气体热胀冷缩
操作:
先把导管一端浸入水里，再把两手紧贴容器的外壁
（２）装:
将药品装入试管
在试管中装入少量高锰酸钾,并在试管口放一团棉花,以防止加热时,生成的气体把试管内的固体带到导管中,堵塞导管
（3）定：
将试管固定在铁架台上
铁夹夹在离试管口约1／３处。
试管口要略向下倾斜，防止冷凝后的水倒流至受热的试管底部，使试管破裂
（4）点:
先预热，后对药品加热
先让试管均匀受热;然后对准药品部位用外焰加热
（5）收：
收集氧气
等有气泡均匀、连续放出时用排水法进行收集,收集满的集气瓶瓶口应盖上玻璃片，正放在桌上
（6）撤：
收集完毕，将导管撤离水槽ﻫ（7）熄：
熄灭酒精灯
实验结束时，应先将导管撤离水槽,最后熄灭酒精灯
３、归纳总结选择气体分发生装置和收集装置的思路：
对制取气体的发生装置、收集装置的选择是中考的重要考点之一，在九年级化学上册中我们将学习氧气、二氧化碳、氢气的实验室制取方法，我们根据实验室制取氧气的两套装置把这类知识加以总结对比,使我们今后学习和掌握会更加容易和轻松。
如图:
Ａ、Ｂ为发生装置，Ｃ、D、Ｅ为收集装置。
发生装置的选择应考虑反应物的状态和反应条件;
收集装置应根据气体的密度和溶解性来选择。
A:
适用于反应物为固体，在加热或高温下的反应。
【固+固 可选如图A所示的装置】
Ｂ:
适用于固体与液体、液体与液体在常温下的反应。
【固+液 可选如图 B所示的装置】
C：
向上排空气法:
适用于收集密度比空气大，且不与空气中成分反应的气体。
D：
向下排空气法：
适用于收集密度比空气小，且不与空气中成分反应的气体。
E:
排水法:
适用于不溶于水（不易溶于水）,且不与水反应的气体。
收集装置除了常见的C、D、E几种外,还有稍微复杂一点的收集装置,但原理是相同的,功能更加齐全。
如图F、Ｇ
F:
是一个多功能装置,如果从a端进气体，空气就会从b（上口）排出，属于向
上排空气法。
适合于收集密度比空气大的气体,相当于装置C的功能。
如果从b端进气体，空气就会从a（下口）排出，属于向下排空气法。
适合于收集密度比空气小的气体,相当于装置D的功能。
G:
F中装满水后就变成G了，气体进入后排出水，属于排水法收集
气体，相当于E装置的功能，因为气体的密度都比水小，水只能从a（下口）排出,所以气体只能从ｂ进入。
三、化合反应和分解反应的比较：
１、概念：
化合反应：
两种或两种以上的物质生成另外一种物质的反应。
分解反应:
有一种物质反应生成两种或两种以上物质的反应。
2、判断下列反应属于化合反应的是:
;属于分解反应的是：
。
点燃
A、镁＋氧气 →氧化镁 Ｂ、碱式碳酸铜→氧化铜+水＋二氧化碳
C、碳酸钠＋水+二氧化碳→碳酸氢钠 Ｄ、乙炔＋氧气 →水 +二氧化碳ﻫE、锌+硫酸→硫酸锌+氢气 F、二氧化碳+水→ 碳酸
G、镁 +氧气 → 氧化镁 H、汞+氧气→氧化汞
Ｉ、甲烷＋氧气→ 二氧化碳+水 G、碳酸钙 →二氧化碳＋氧化钙
加热
K、过氧化氢→ 水+氧气 L、氯酸钾→氯化钾+ 氧气
加热
Ｍ、高锰酸钾→锰酸钾+ 二氧化锰＋氧气
四、混合物和纯净物的比较:
1．纯净物有固定组成，混合物没有固定组成。
组成纯净物的物质只能是一种物质。
组成混合物的物质可以是两种也可以是多种,物质种数不固定。
2.纯净物有固定结构,混合物没有固定结构。
结构一般指构成物质的微粒间的结合方式、排列顺序和空间的构型等。
相同物质，结构相同。
不同种物质,结构不同。
纯净物只有一种物质组成，因此纯净物有固定结构。
混合物由于组成物质的成分不固定，结构也就不固定。
判断一种物质是纯净物还是混合物,结构是首要条件。
３．纯净物有固定性质，混合物没有固定的性质。
物质的性质取决于物质的组成和结构,特别是结构。
由于混合物本身就没有固定的组成和结构，因而它的性质将了随着组成和结构的变化而变化。
所以混合物一般来说没有固定的性质。
相反,由一种物质组成的纯净物因组成的结构固定,因而性质就固定。
如纯净物有固定的熔点、沸点等。
典型混合物:
①溶液:
溶剂＋溶质 如:
盐酸、碘酒、3%的过氧化氢溶液等
②空气:
N２７8%、O221%、稀有气体0.９４%、CO２０.０3%、其他0.03％（体积比）
4、练习：
（1）、我们生活在物质世界中,每天都要接触很多物质：
如①海水 ②白酒③铜 ④自来水 ⑤空气 ⑥牛奶 ⑦食醋 ⑧铁粉 ⑨糖水⑩氮气,属于混合物的有（填序号，下同）____＿__ _＿,属于纯净物的有 。
（2）、
下列物质中，属于纯净物的是（）
A.氧气 B．果汁 C．空气 D.海水
（3）、下列物质属于纯净物的是（ ）
Ａ.纯净的空气 B．矿泉水 C．食用醋 D．二氧化硫
（4）、下列各组物质都属于纯净物的是（ ）
A、矿泉水、蒸馏水 Ｂ、汽油、柴油
C、五氧化二磷、四氧化三铁 D、洁净的空气、纯牛奶
（5）、下列物质中,属于纯净物的是（ ）
A.空气中分离出来的稀有气体ﻩＢ.加热高锰酸钾反应后的剩余物
C.氯酸钾与二氧化锰加热制氧气反应后的剩余物 D．部分结冰的蒸馏水
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