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一、空气成分的研究史

1.18世纪70年代,瑞典科学家舍勒和英国的科学家化学家普利斯特里,分别发现并制得了氧气。

2.法国科学家拉瓦锡最早运用天平作为研究化学的工具,用定量的方法研究了空气的成分,第一次明确提出了“空气是由氧气和氮气组成的”。其中氧气约占空气总体积的1/5的结论。

二、空气中氧气成分的测定

1.实验现象:

⑴ 红磷燃烧发出黄白色火焰,放出热量,冒出白色浓烟。

⑵ 过一会儿白烟消失,装置冷却到室温后打开弹簧夹,烧杯内的水倒流入集气瓶,约占瓶子容积的1/5。

⒉ 实验结论:

⑴ 说明空气不是单一的物质;

⑵ 氧气约占空气总体积的1/5。

3.原理:

表达式:磷(P)+氧气(O2)→(点燃)五氧化二磷

化学方程式:4P+5O2=(点燃)2P2O5

4.注意事项:

⑴ 所用的红磷必须过量,过少则氧气没有全部消耗完;

⑵ 要等集气瓶(装置)冷却后才能打开弹簧夹;

⑶ 装置的气密性要好,(否则测量结果偏小);

⑷ 要先夹住橡皮管,然后再点燃红磷(否则测量结果偏大);

⑸ 点燃红磷伸入瓶中要立即塞紧瓶塞(否则测量结果偏大)。

思考:

⑴ 可否换用木炭、硫磺、铁等物质?如能,应怎样操作?

答:不能用木炭或蜡烛(燃烧产生了气体,瓶内体积变化小);也不能用铁(铁在空气中不能燃烧)。

⑵ 可否用镁代替红磷?

答:不能用镁,因为镁不但跟氧气反应而且还跟氮气等反应,结果测得的不只是空气中氧气的体积。会远远大于氧气的体积。

5.误差分析:

在实验中实际测得的结果比真实值小,其原因可能是:

⑴ 红磷量不足;

⑵ 装置气密性差;

⑶ 未冷却至室温就打开止水夹;

⑷ 没有预先在导管中装满水。

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三、空气的主要成分

按体积分数:氮气(N2)78%,氧气(O2)21%(氮气比氧气约为4:1),稀有气体0.94%,二氧化碳(CO2)0.03%,其它气体和杂质0.03%。

空气的成分以氮气和氧气为主,属于混合物。

空气成分口诀:氮七八氧二一,零点九四是稀气;零点零三有两个,二氧化碳和杂气。

四、物质的分类:

纯净物和混合物

1.纯净物:由一种物质组成的,“纯净”是相对的,绝对纯净的物质是没有的,只要杂质含量低,不至于对生产和科学研究产生影响的物质就是纯净物。

2.混合物:两种或多种物质组成的,这些物质相互间没有发生化学反应,各物质都保持各自的性质。

注意:

⑴ 划分纯净物、混合物的标准是根据物质的种类来划分的。

⑵ 只含一种物质的属于纯净物,含有几种物质的就属于混合物。

五、空气是一种宝贵的资源

1.氮气:无色、无味的气体,不溶于水,不燃烧也不支持燃烧,不能供给呼吸,化学性质不活泼。

⑴ 作保护气;⑵ 化工原料;⑶ 超导实验车;⑷ 食品充氮作防腐剂等。

⒉ 氧气:

⑴ 动植物呼吸;⑵ 医疗上急救病人;⑶ 登山、潜水、航空、宇航提供呼吸;⑷ 支持燃烧:⑸ 炼钢、气焊与气割、⑹ 液氧炸弹、火箭助燃剂。

⒊ 稀有气体:无色、无味的气体,通电时能发出不同颜色的光,化学性质很不活泼。

⑴ 作保护气;⑵ 制多种用途的电光源;⑶ 激光技术;⑷ 液氦冷冻机等。

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六、空气的污染及防治

1.造成空气污染的物质:

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

⒉ 污染来源:

空气中的有害物质来自化石燃料的燃烧,石油化工厂排放的废气及汽车排放的尾气。

⒊ 被污染的空气带来的危害:

⑴ 损害人体健康、影响作物生长、破坏生态平衡。

⑵ 存在的环境问题:温室效应(二氧化碳含量过多引起)、臭氧空洞(飞机的尾气、氟里昂的排放)、酸雨(由二氧化硫、二氧化氮引起)。

⒋ 防止空气污染的措施:

加强大气质量监测,改善环境状态、植树造林、使用清洁能源。

⒌ 目前空气污染指数包括:

一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、可吸入颗粒物、臭氧。

七、绿色化学

未来化学将朝着“绿色化学”——“绿色消毁”和“绿色生产”的方向发展。

核心是利用化学原理从源头消除污染。

特点:

⑴ 充分利用资源和能源,原料无毒无害;

⑵ 减少向环境排放废物;

⑶ 原料中的原子全部被消纳,实现零排放(在化合反应中体现);

⑷ 生产出环境友好产品。

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