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第1節 空氣與氧氣
學習檔案：
【知識點】空氣的主要成分以及各個成分的作用；重點：講解測量氧氣含量實驗
空氣的主要成分和組成
空氣成分 氮氣 氧氣 稀有氣體 二氧化碳 其他氣體和雜質
體積分數 78% 21% 0.94% 0.03% 0.03%
特點 相對固定 可變
[說明]綠色植物的光合作用吸收二氧化碳、放出氧氣，燃料的燃燒、動植物的呼吸作用均消耗氧氣、放出二氧化碳，這一系列的活動保證了空氣中氧氣和二氧化碳含量的相對穩定。
氧氣（O2）、氮氣（N2）、二氧化碳（CO2）、稀有氣體的主要性質和用途
助燃性：可燃物能在某物質中燃燒，這某物質就是有助燃性。（如：紙在氧氣中燃燒，氧氣就是有助燃性：鎂在二氧化碳中燃燒，二氧化碳就是有助燃性）.
助燃性和可燃性而者不能兼得，有助燃性的沒有可燃性，有可燃性的沒有助燃性，而它們又是相互依存的，要想燃燒就必須要有具有助燃性和可燃性的兩種物質。
助燃性是能夠支持燃燒的性質，可燃性是能夠燃燒的性質。
氧化性：指有得電子的能力。（如：鐵在空氣中產生了鐵銹－鐵被空氣中的氧氣氧化，氧氣就有氧化性）
記住:助燃性是一種氧化性.氧化性就是得電子,氫氣與氧氣點燃失去電子,所以不是氫氣助燃,而是氧氣助燃
成分 主要性質 主要用途
氧氣 化學性質：用于動植物呼吸，支持燃燒（氧氣是助燃性，不是可燃性）物理性質：無色、無味、不溶于水 潛水、醫療急救、煉鋼、氣焊（焊接）以及化工生產和宇宙航行等
氮氣 化學性質：不活潑物理性質：無色、無味、不溶于水 制硝酸和化肥、炸藥的重要原料，因其化學性質不活潑，常用作保護氣(保護氣主要是防止被保護的物質不被空氣中的氧氣氧化,保護氣必須是化學性質穩定，且不易與保護物發生化學反應的氣體，一般是在反應裝置里通惰性氣體或不和反應物反應的氣體。)，醫療上用于冷凍麻醉，還可用作超導材料總結：（1）氮是構成人體蛋白質的主要元素（2）氮氣是無色無味不活潑的氣體（3）用途：充填燈泡、食品保鮮：制氮肥、炸藥；作冷凍劑
二氧化碳 化學性質：能與澄清石灰水反應產生沉淀；不能燃燒，一般不支持燃燒物理性質：無色、無味氣體，密度比空氣大 干冰用于人工降雨，保藏食品；工業原料，用于制純堿、尿素和汽水；可用于滅火；參與植物光合作用，生成淀粉等糖類
稀有氣體 化學性質：很不活潑（惰性）物理性質：無色、無味，通電時能發出不同顏色的光稀有氣體是氦、氖、氬、氪、氙等氣體的總稱，這些氣體沒有顏色沒有氣味 用作保護氣，用于航標燈、閃光燈、霓虹燈的電光源，用于激光技術，氦氣制造低溫環境作冷卻劑，氙氣用于醫療麻醉
最早得出空氣時由氮氣和氧氣組成的是法國拉瓦錫
PM2.5，指細顆粒物，直徑小于等于2.5微米。
【復習填空】
1．空氣的成分
按體積計算：氮氣約占 78% ；氧氣約占 21% ；稀有氣體約占 ；二氧化碳約占 ；水蒸氣等其他氣體和雜質約占 。
2．空氣各成分的利用
一般說來，空氣的成分是比較固定的；空氣的密度為 1.293克/升
氮氣：氮是構成 的主要元素。氮氣 無 色、 無 味、性質 穩定 。
氧氣：氧氣是人類和其他生物進行 呼吸作用 所必需的，可以助燃。
二氧化碳：二氧化碳是綠色植物 光合作用 的原料。固態二氧化碳又稱為 干冰 ，是一種制冷劑，可保藏食品，也可用于人工降雨。
稀有氣體：化學性質 穩定 ，常用作保護氣；有的稀有氣體通電時能發出不同顏色的光。
水蒸氣等其他氣體和雜質：水蒸氣是成云致雨的原料。固體雜質對成云致雨有一定的作用。
三、空氣中氧氣含量的測定
（1）實驗原理：紅磷燃燒消耗氧氣，使密閉容器內壓強減小，大氣壓把水壓入集氣瓶的體積數為氧氣的體積數
（2）實驗現象：a、紅磷燃燒，產生大量白煙
b、冷卻至室溫打開彈簧夾，水進入集氣瓶的體積約占集氣瓶容積的1/5
（3）實驗結論：空氣中氧氣體積約占1/5，剩余氣體主要是：N2
（4）誤差分析原因：a、裝置漏氣 b、紅磷的量不足 c、沒冷卻到室溫 d、導管沒有灌滿水
【注意】
開始接觸化學實驗，一定要記清楚每個實驗的現象、原理和裝置圖
（1）藥匙中盛放的藥品是紅磷（不能用木炭、硫磺、鐵絲等代替原因是木炭、硫粉燃燒產生的分別是二氧化碳氣體和二氧化硫氣體，集氣瓶內氣體壓強沒有明顯變化，不能很好地測出氧氣的體積。鐵呢,在空氣中就不能燃燒；不能用鎂，因為鎂在消耗氧氣的同時，還與氮氣、二氧化碳反應，所以用鎂代替磷，測出的水量大于21%）
注意：要是一定要用木炭，硫磺，就將水變為氫氧化鈉溶液，實驗可以，燒杯中的水要足量
（2）實驗原理及方法：利用過量的紅磷在集有空氣的集氣瓶中燃燒，消耗氧氣（使集氣瓶中氣體體積減小，壓強減小），生成五氧化二磷白色固體。密閉容器內壓強減小，大氣壓將水壓入密閉容器，通過測定進入集氣瓶中水的量，來測定空氣中氧氣的體積分數
（3）實驗中你看到的現象是①紅磷燃燒時產生白煙；②燒杯中的水沿導管進入集氣瓶里，集氣瓶內水面上升了約1/5體積。
（4）實驗成功的關鍵：⑴裝置不能漏氣；⑵紅磷要過量；⑶待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾（空氣由于之前的加熱會膨脹，影響實驗結果，所以要冷卻到室溫）；（4）集氣瓶內裝少量的水。
（5）若測得水面上升小于1/5體積的原因可能是：①紅磷不足，氧氣沒有全部消耗完②裝置漏氣③沒有冷卻到室溫就打開彈簧夾。
引燃紅磷后一定要迅速地把塞子塞緊；否則，燃燒匙進入裝置過程中裝置內部分空氣受熱逸出，會使實驗結果偏大（測得水面上升大于1/5體積的原因），引起實驗誤差；還有可能會使白煙擴散到空氣中，造成空氣污染；
造成測得氧氣的體積分數大于五分之一的因素可以從以下兩各方面考慮：（1）、止水夾有沒有夾緊；（2）、燃燒匙伸入是否過慢
（6） 實驗結論：空氣由氧氣和氮氣組成，其中氧氣約占空氣總體積的1/5。
補充知識點：“煙”與“霧”的區別
“煙”是固體小顆粒懸浮在空氣中形成的現象
“霧”是小液滴懸浮在空氣中形成的現
【練習】
1、鑒別空氣、氧氣和氮氣三瓶氣體時的最佳方法是（ D ）
A.測量三瓶氣體的密度 B.測量氣體的溶解性
C.用帶火星的木條分別伸入三瓶氣體中 D.用燃著的木條分別伸入三瓶氣體中
注意：氮氣、氧氣、空氣、二氧化碳如何區分？
【解析】氧氣能使火苗加大；空氣不變；氮氣熄滅
2、下列事實說明空氣含有哪些成分
碳能在空氣中燃燒__氧氣___；空氣是制造氮肥的原料___氮氣___；酥脆餅干在空氣中放置,逐漸變軟_ 水蒸氣 ；長期放在空氣中的澄清石灰水表面上會生成一層白色的固體物質，說明空氣中有 二氧化碳
3、有關空氣的說法，正確的是（ D ）
A、空氣中含量最多的是氧氣 B、空氣由氮氣和氧氣組成
C、空氣是一種化合物 D、空氣是由幾種單質和化合物組成的混合物
4、下列不屬于氮氣的用途的是（ B ）
A、充入燈管 B、滅火 C、制造炸藥 D、冷凍麻醉
5、小華用涼開水養金魚，不久魚兒全死了。下列解釋合理的是（ C ）
A、涼開水幾乎不含氧元素 B、涼開水幾乎不含氧原子
C、涼開水幾乎不含氧分子 D、涼開水幾乎不含水分子
6、如右圖，某同學用燃燒紅磷的方法測定空氣中氧氣的體積分數，實驗后發現測得的氧氣體積分數小于1/5，對此，你認為下列做法或想法不可取的是（ D ）
A、檢查實驗裝置是否漏氣
B、可能紅磷的量不足，沒有除盡氧氣
C、沒有冷卻至室溫就打開止水夾，進入瓶內的水減少
D、將紅磷改成足量的木炭，重新實驗
7、A、B、C、D四只集氣瓶內，分別裝有空氣、氧氣、氮氣、氫氣。把燃著的木條分別伸入瓶內，發現A內木條照常燃燒，B內木條燃得更旺，C內的氣體燃燒，D內燃著的木條熄滅。由此可知，A、B、C、D四瓶氣體依次是（ C ）
A、氮氣、氧氣、氫氣、空氣 B、空氣、氫氣、氧氣、氮氣
C、空氣、氧氣、氫氣、氮氣 D、氮氣、氫氣、氧氣、空氣
8、空氣中占體積分數為78%是____________，占21%的是___________，其它還有________________以及其它雜質。 成年人每分鐘大約吸入8升氧氣，大致需要空氣 _____ 升。在標準狀況下，8升氧氣的質量是 克。（O2 的密度=1.429克/升）。
【解析】氮氣 氧氣 稀有氣體、二氧化碳、水蒸氣 40 11.43
9、下列用途中，即是利用二氧化碳的物理性質，又是利用二氧化碳化學性質的是（　C　）
A．制取化肥 B．制取干冰做致冷劑 C．作滅火劑 D．實驗室鑒別氫氧化鈉溶液與氫氧化鈣溶液
10、某同學利用下圖裝置測定空氣中氧氣的含量，紅磷燃燒后恢復到室溫，打開彈簧夾發現進入集氣瓶的液體液面高度不到集氣瓶容積的1/5，造成這一現象的原因可能是（BD　　）
A．實驗前沒有將彈簧夾夾緊 B．實驗裝置可能漏氣 C．實驗中所取的紅磷過量
D．實驗中所取的紅磷不足
【解析】實驗前若沒有將彈簧夾夾緊，會導致實驗中裝置內的氣體受熱膨脹而逸出，因此測得氧氣的體積分數會大于五分之一；
實驗裝置若漏氣，會使空氣進入集氣瓶內，因此測得氧氣的體積分數小于五分之一；
實驗中所取紅磷過量時，紅磷能夠將集氣瓶中氧氣全部反應掉，因此測得氧氣的體積分數約為五分之一；
實驗中所取紅磷的量不足時，會導致裝置內氧氣不能全部消耗，因此使測得氧氣的體積分數會小于五分之一．
11、已知在相同情況下，氧氣密度大于空氣密度，則空氣中氧氣的質量分數是（　B　）
約等于21% B．大于21% C．小于21% D．無法確定
【解析】空氣中各成分及體積分數為：氮氣：78%、氧氣：21%、稀有氣體：0.94%、二氧化碳0.03%、水蒸氣和雜質：0.03%，因為氧氣密度大于空氣密度，根據質量═體積×密度，故氧氣在空氣中的質量分數大于21%．

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