空气

1、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。

2、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

3、空气污染

（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。

（2）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。

（3）被污染的空气带来的危害：损害人体健康、影响作物生长、破坏生态平衡。

（4）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）。

4、防治措施

（1）消除污染源；

（2）使用洁净能源（如风能、太阳能等）；

（3）加强大气监测；

（4）植树、造林、种花、种草等措施。

5、空气质量日报

（1）空气质量日报内容：空气污染指数、首要污染物、空气质量级别、空气质量状况。

（2）我国空气污染指数内容：二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、可吸入颗粒物和臭氧。

氧气

1、氧气成分的测定

（1）红磷燃烧发出黄白色火焰，放出热量，冒出白色浓烟；

（2）(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。

（3）实验结论：说明空气不是单一的物质；氧气约占空气总体积的1/5。

注意事项：

A.所用的红磷必须过量，过少则氧气没有全部消耗完；

B.要等集气瓶(装置)冷却后才能打开弹簧夹；

C.装置的气密性要好，(否则测量结果偏小)；

D.要先夹住橡皮管，然后再点红磷(否则测量结果偏大)；

E.点燃红磷伸入瓶中要立即塞紧瓶塞(否则测量结果偏大)。

2、氧气的物理性质

（1）色、味、态：通常情况下，是无色无味的气体；

（2）密度：标准状况下，密度为1.429g/L，略大于空气（可用向上排空法）；

（3）溶解性：氧气不易溶于水（可用排水法收集）；

（4）三态变化：降温后，氧气可以变为淡蓝色的液体，甚至淡蓝色雪花状固体。

3、氧气的化学性质

（1）氧气是一种化学性质比较活泼的气体，在一定的条件下，能与许多物质发生反应并放出大量的热。在这些反应中，氧气提供氧，称为氧化反应。氧气是常见的氧化剂，具有氧化性；

（2）物质在纯氧气中燃烧程度比空气中燃烧要剧烈→说明物质燃烧剧烈程度，与氧气的浓度大小成正比；

（3）物质燃烧时有的有火焰，有的会发光，有的会冒烟。一般来说，气体燃烧会有火焰产生，固体直接燃烧，产生光或者火星。生成物有固体，一般都会产生烟，即固体小颗粒；

（4）物质与氧气反应不一定是燃烧现象，如缓慢氧化。

氧气的制取

1、氧气制取原理

$2KMnO_ {4} \stackrel {\Delta} {=} K_ {2}MnO_ {4} + MnO_ {2} + O _ {2} $↑

2、实验操作步骤

　　①连：按要求把仪器连接好；

　　②检：检查装置的气密性；

　　③装：把氯酸钾和二氧化锰的混合物装入试管中；

　　④定：把试管固定在铁架台上；

　　⑤点：点燃酒精灯给试管加热；（先预热）

　　⑥收：收集氧气；

　　⑦移：实验完毕把导管从水中移出；

　　⑧熄：熄灭酒精灯。

3、实验室制取气体时收集气体的方法

（1）排水法：

• 难溶或微溶于水，且与水不发生化学反应的气体，都可以用排水法收集。
• 一般能用排水法收集的气体，应尽量用此法，因为排水法收集的气体纯度大，但含一定的水蒸气。

（2）排气法：

• 不与空气发生反应，且密度与空气密度相差较大的气体，都可用排空气法收集，相对分子质量大于29的气体用向上排空气法收集，相对分子质量小于29的气体用向下排空气法收集。
• 排空气集气法的特点是操作简单，但所收集到的气体纯度不高。

注意事项：

• 用排水法收集气体时，导气管伸入集气瓶口即可，这样便于操作；用排空气法收集气体时，导气管伸入到集气瓶的底部，这样可充分排净集气瓶中的空气。
• 集满气体的集气瓶，盖上毛玻璃片后，是正放在桌面上还是倒放在桌面上，取决于气体的密度，为了减少集气瓶内的气体向空气中扩散，密度比空气小的气体，集满集气瓶后，盖上毛玻璃片，要倒置在桌面上；密度比空气大的气体，在正放在桌面上。

4、气体的干燥与除杂

（1）选择干燥剂：选择干燥剂要根据气体和干燥剂的性质，干燥剂不能与被干燥的物质反应。

（2）选择干燥装置：干燥装置由干燥剂的状态来决定。干燥时，装置要么是“长进短出”要么是“大口进、小口出”。

气体净化除杂原则：

• 浓硫酸、固体氢氧化钠、硫酸铜固体、氯化钙固体作干燥剂。
• 不减少被净化气体，不引进新的杂质。
• 酸性杂质用碱性试剂吸收，碱性杂质用酸性试剂吸收，或者用能与杂质生成沉淀或生成可溶性物质的试剂。除杂顺序：一般来说，除杂在前，干燥在后。

氮气

1、氮气

通常情况下，氮气是无色、无味的气体，难溶于水，不支持燃烧，也不能供给呼吸，较难与其他物质发生化学反应，但在一定条件下也能与其他物质发生反应；

2、氮气的用途

• 氮气具有广泛的用途，它是制硝酸和化肥的重要原料；
• 由于氮气的化学性质不活泼，因此常用作保护气，如焊接金属时常用氮气作保护气，灯泡中充氮气以延长使用寿命，食品包装时充氮气以防腐。

二氧化碳

1、二氧化碳的制取

（1）二氧化碳制取原理

CaCO₃+2HCl=CaCl₂+CO₂+H₂O

（2）实验步骤：

A 连：按要求把装置连接好。

B 检：检查装置的气密性。

C 装：把大理石或石灰石的小块装入广口瓶；

注：向广口瓶内注入稀盐酸；

D 集：收集二氧化碳。

注意事项：

• 用块状大理石或石灰石跟稀盐酸反应较好。因为粉末状大理石跟稀盐酸反应速度相当快，且形成大量泡沫，进入导管甚至集气瓶。
• 制取二氧化碳，不用浓盐酸，因为浓盐酸挥发性强。
• 制氢气，通常用不具有挥发性的稀硫酸，而制二氧化碳时，却不用稀硫酸。因为硫酸与碳酸钙反应生成硫酸钙微溶于水，成为薄膜包住碳酸钙，使反应很难继续进行。
• 二氧化碳气体中往往含有氯化氢气体和水蒸气，有时，在制得二氧化碳后，要除去氯化氢气体和水蒸气（用饱和碳酸氢钠溶液除氯化氢）。

2、验满

用燃着的木条放在集气瓶口试验，如果火焰熄灭证明瓶内已充满二氧化碳。

3、灭火原理

通常使用的灭火器有：泡沫灭火器、干粉灭火器、液态二氧化碳灭火器。干粉灭火器除可用扑灭一般火灾外，还可用扑灭可燃性的油、气的火灾；液态二氧化碳可用来扑灭图书档案、贵重设备、精密仪器等火灾。

氢气

1、氢气的制取

（1）氢气的制取原理

　　Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑

（2）实验室制备氢气时，金属宜用锌粒，而不用镁条(太贵)、铁片（太慢）；酸宜用稀硫酸，而不用盐酸（易挥发，产生杂质）、浓硫酸和硝酸（具有强氧化性不能得到氢气）。

（3）氢气验纯的方法：收集一试管氢气，用拇指堵住管口，口朝下，移近火焰，移开拇指点火，若听到尖锐的爆鸣声，表明氢气不纯，要再收集再检验，若听到噗声，表明氢气已纯。

2、氢气的化学性质

（1）可燃性

纯净的氢气在空气(或氧气)中安静燃烧，火焰呈淡蓝色。而不纯的氢气(空气中混入氢气的体积达到体积总量的4。0%~74。2%)遇明火发生爆炸，因此点燃氢气前必须要验纯。如果用向下排空气法收集氢气，经检验不纯而需再检验时，应用拇指堵住试管口一会儿，再收集氢气检验。

（2）还原性

A.实验准备：

• 试管口略向下倾斜(防止水倒流炸裂试管)；
• 导管伸到试管底部(尽快全部排出空气，使H₂与CUO充分接触)；
• 试管口不加橡皮塞(便于试管中气体导出，防止加热时发生爆炸)。

B.实验步骤：实验开始时，先通入经过验纯的氢气，然后加热(否则易发生爆炸)。实验结束时应先撤酒精灯，继续通氢气至试管冷却为止(否则会使生成的铜重新被氧化成氧化铜)。

C.实验现象：黑色氧化铜逐渐变成红色，试管口出现小水滴。

气体的检验

1、氧气：带火星的木条放入瓶中，若木条复燃，则是氧气。

2、氢气：在玻璃尖嘴点燃气体，罩一干冷小烧杯，观察杯壁是否有水滴，往烧杯中倒入澄清的石灰水，若不变浑浊，则是氢气。

3、二氧化碳：通入澄清的石灰水，若变浑浊则是二氧化碳。

4、氨气：湿润的紫红色石蕊试纸，若试纸变蓝，则是氨气。

5、水蒸气：通过无水硫酸铜，若白色固体变蓝，则含水蒸气。

气体的收集

1、集气瓶内必须装满水且不能留有气泡，否则收集到的气体不纯；

2、当气泡连续均匀地放出才开始收集气体，否则收集到的气体不纯；

3、当集气瓶内的水全部排尽且瓶口出现大气泡时，说明气体收集满；

4、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。