初中化学丨空气组成和氧气含量的测定

感谢您   二百多年前,法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。这个著名实验是:把少量的汞放在一个密闭的容器里连续加热12天,结果发现有一部分银白色的液态汞变成了红色粉末,同时容器里空气的体积减少了约1/5;他研究了剩余的那部分气体,发现它既不能供动物呼吸,也不支持燃烧,这正是氮气;他把汞表面生成的红色粉末收集起来,放在另一个容器里加热,除了得到汞以外,还得到了氧气,而且氧气的体积恰好等于密闭容器里减少的气体体积;他把得到的氧气加到前一个容器中剩下的约4/5体积的气体里,结果得到的气体与空气的性质完全一样。

拉瓦锡实验结论:空气由氧气和氮气组成,其中氧气约占空气总体积的1/5。

要点二、测定空气中氧气含量的方法(高清课堂《空气组成和氧气含量的测定》)1.实验原理: 利用红磷在空气中燃烧,将集气瓶内氧气消耗掉,生成五氧化二磷白色固体,使密闭容器内压强减小;在大气压作用下,进入集气瓶内水的体积即为减少的氧气的体积。2.实验装置:

3.实验步骤:

(1)将仪器连接好并检查装置的气密性。(2)在集气瓶底装入少量的水,再把剩余的容积分成五等份并做上记号。(3)用弹簧夹夹紧乳胶管。

(4)在燃烧匙内放入过量的红磷。

(5)点燃红磷迅速伸入集气瓶中,并把塞子塞紧。(6)红磷燃烧停止,待集气瓶冷却到室温后,打开弹簧夹。

4.实验现象:(1)红磷燃烧产生大量白烟并放出热量。(2)打开弹簧夹后烧杯中的水倒吸入集气瓶中,进入水的体积约占集气瓶中空气体积的1/5。5.实验结论:

氧气约占空气体积的1/5。

1.可燃物必须选用燃烧后生成物为固体的物质。不能选用木炭、硫等,因为木炭、硫燃烧产生的是气体物质,且与所耗氧气体积相同,使瓶内外气压相等,水不会倒吸入瓶中。

2.红磷必须过量,燃烧时才能使容器内氧气消耗完。3.红磷燃烧停止后,要等集气瓶内温度降至室温,方可打开弹簧夹。4.该实验还能得到的结论:氮气(集气瓶内剩余的气体主要是氮气)具有不能燃烧、不支持燃烧和难溶于水的性质。

5.实验后测得氧气的体积分数小于21%的原因:

(1)红磷的量不足(则不能将集气瓶内空气中的氧气完全反应掉,集气瓶内水面上升不到原瓶内空气体积的1/5,导致测得空气中氧气的体积分数偏小)。

(2)装置漏气(当集气瓶内氧气耗尽时,瓶内压强减小,瓶外空气会进入集气瓶内,导致进入水的体积减小,测得的氧气的体积分数偏小)。

(3)装置未冷却到室温就打开弹簧夹(温度较高气体压强较大,进入瓶内水的体积减小,引起测定结果偏低)。

6.测定结果大于21%的原因:

(1)点燃红磷前未用弹簧夹夹紧乳胶管(红磷燃烧放热会使部分空气由导管逸出,烧杯水中冒气泡;最后造成水进入集气瓶的体积大于1/5)。

(2)将点燃的燃烧匙伸入瓶内太慢(放出的热将瓶内的部分空气赶出瓶外;冷却后打开止水夹,进入集气瓶水的体积大于1/5)。

要点三、空气的组成 空气的主要成分是氮气和氧气,分别约占空气总体积的4/5和1/5。

空气的成分按体积计算如下表:

气体

氮气(N2)

氧气(O2)

稀有气体(氦气、氖气、氩气等)

二氧化碳(CO2)

其他气体和杂质

占空气总体积的比例

78%

21%

0.94%

0.03%

0.03%

1.空气中各气体的含量是体积分数,不是质量分数。

2.空气是一种混合气体,组成比较固定,特别是氧气、氮气、稀有气体的成分几乎不变,但个别地区略有不同。

要点四、纯净物和混合物

物质

纯净物

混合物

概念

只由一种物质组成的物质叫纯净物

由两种或多种物质混合而成的物质叫混合物

区别

①由同种物质组成,即相同的分子、原子或离子,具有固定的组成

②可以用化学式表示,如氧气用O2表示

③有固定的性质

①由不同种物质混合而成,各种物质彼此间不反应,没有固定的组成

②不能用化学式表示

③无固定性质(如熔、沸点等),各自保持原物质的性质

举例

氧气、氮气、二氧化碳、蒸馏水、氢氧化钙等

空气、盐水、糖水、矿泉水、铝合金、酱油等

联系

  混合物是由纯净物混合而成。

要点五、空气是一种宝贵的自然资源1.氮气:是无色、无味的气体,密度比空气略小,难溶于水。氮气的化学性质不活泼。主要用途是用作保护气、合成氮肥等。2.氧气:是无色、无味的气体,密度比空气大,不易溶于水。主要用途是供给呼吸和支持燃烧;医疗、潜水、气焊、炼钢、宇航等都需要用到氧气。3.稀有气体:氦、氖、氩、氪、氙等气体的总称。是无色、无味的气体,难溶于水。化学性质很不活泼,一般情况下不与其他物质反应。通常作保护气、制成多种电光源、用于激光技术;氦用于制造低温环境;氙用于医疗麻醉。4.空气的污染及防治

污染空气的物质

①粉尘;②有害气体(二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮等)

污染物的主要来源

①矿物燃烧;②工厂的废气;③汽车排放的尾气等

空气污染的危害

①损害人体的健康;②影响作物生长;③破坏生态平衡;④导致全球气候变暖;⑤破坏臭氧层;⑥形成酸雨

空气污染的防治

①使用清洁能源;②工厂的废气经过处理后再排放;③使燃料充分燃烧;④对化石燃料进行脱硫处理;⑤积极植树、造林、种草等

1.空气质量日报中的“首要污染物”包括二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、粉尘(可吸入颗粒物)和臭氧等。2.氮气和稀有气体作为保护气,是利用它们的稳定性。但是“稳定”是“相对”而不是绝对的,在一定条件下,氮气及有些稀有气体也能与某些物质发生化学反应。

类型一、考查空气的组成

1.(?重庆中考)空气中氮气的体积分数大约是(   )

A.21%B.31%C.50%D.78%

根据空气中各成分的体积分数进行分析判断即可。

D

空气中各成分的体积分数分别是:氮气大约占78%、氧气大约占21%、稀有气体大约占0.94%、二氧化碳大约占0.03%、其他气体和杂质大约占0.03%。

本题考查了空气中各种气体的含量,同学们要记忆有关的知识点,在理解的基础上应用。

2.(?大连中考)空气中含量较多且能用于食品包装的气体是(   )

A.氮气

B.氧气

C.稀有气体

D.二氧化碳

根据空气中各成分及体积分数和性质,本题解题的关键信息是:“含量较多且充入食品包装中以防腐”,充入食品包装中以防腐,说明该气体化学性质不活泼。

A

空气中各成分及体积分数为:氮气:78%、氧气:21%、稀有气体:0.94%、二氧化碳0.03%、水蒸气和杂质:0.03%.氮气在空气中含量较多,且化学性质不活泼,能充入食品包装中以防腐。

本题难度不大,熟记空气中各成分及体积分数,掌握它们的性质与用途是正确解题的关键。

举一反三:

最早通过实验测定出空气组成的科学家是()

A.瑞典的舍勒B.英国的汤姆生

C.法国的拉瓦锡D.意大利的阿伏加德罗

C

关于稀有气体的叙述中,错误的是( )

A.稀有气体是空气中含量最多的气体B.都是无色无味的气体

C.一定条件下能跟其他物质发生化学反应D.在空气中的含量为0.94%

A

类型二、考查空气中氧气含量的测定

3.为了测定空气的成分,按右图所示装置做实验: (1)装置连接好后,先要检查装置的。

(2)将燃烧匙中过量的红磷点燃后放入集气瓶中,红磷燃烧产生。(3)反应停止,待集气瓶冷却后打开止水夹,烧杯中的水会,约达到集气瓶内空气体积的为止。   

(4)此实验说明空气中含有,大约占空气总体积的。

(1)气密性

(2)大量白烟   (3)倒吸入集气瓶中1/5   (4)氧气1/5

过量的红磷燃烧,将集气瓶中的氧气完全消耗掉,使瓶内压强减小;冷却后打开止水夹,烧杯中的水被倒吸入集气瓶内,所进水的体积和消耗掉氧气的体积相等。该实验还能得到的结论:氮气(集气瓶内剩余的4/5气体主要是氮气)具有不能燃烧、不支持燃烧和难溶于水的性质。

举一反三:

同学们用上图(例3图)所示装置测定空气中氧气的含量,实验前在集气瓶内加入少量的水,并做上记号。下列说法中,不正确的是(   )

A.实验时红磷一定过量

B.点燃红磷前先用弹簧夹夹紧乳胶管

C.红磷熄灭后立刻打开弹簧夹

D.最终进入瓶中水的体积约等于氧气的体积

C

类型三、考查纯净物和混合物

4.下列物质中,属于纯净物的是()

A.海水B.汽油C.蒸馏水D.空气

C

蒸馏水为纯净物,其他物质都是混合物。

只由一种物质组成的物质叫纯净物,由两种或多种物质混合而成的物质叫混合物。

举一反三:

(?山东中考)下列物质属于混合物的是()

A.氧气B.生铁C.氯酸钾D.金刚石

B

氧气、氯酸钾、金刚石都分别由一种物质组成,都是纯净物。生铁是铁和碳的合金,因为是由两种或两种以上物质组成的,故属于混合物。

类型四、考查空气污染

5.在治理城市空气污染中所采取的措施不正确的是()

A.少用煤作燃料B.增加绿地面积

C.焚烧落叶D.汽车改用清洁燃料

C

增加绿地面积,可以增加光合作用,把二氧化碳转化为氧气;少用煤作燃料,可以减少二氧化硫等有害物质的排放;汽车改用清洁燃料,可减少有毒气体的排放;焚烧落叶,会产生大量烟等有害物质。

了解空气污染的危害及防治措施。

举一反三:

下列物质中,属于空气污染物的是( ) A.氧气         B.水蒸气 C.氮气      D.一氧化碳D

Tips:

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