1、空气与氧气专题 陈琳 一、考纲分析1知道空气的组成成分，认识空气对人类生活的重要作用。2了解空气污染问题和防治措施。3掌握氧气的主要性质和用途。4初步学习氧气的实验室制法。5了解自然界中的氧循环。二、重点、难点1、重点： 空气的组成、各成分的用途、氧气的含量及空气的污染与防治。氧气的化学性质、化学变化。氧气的实验室制法。2、难点： 测定空气中氧气含量的实验原理、化制取氧气装置及产生误差的原因。合反应与氧化反应的关系。3、催化剂的概念 。三、知识结构2KMnO 4 K2MnO4MnO 2O 2(分解反应)= = = = = 2KClO 3 2KCl 3O2= = = = =MnO2 2H 2O2
2、 2H2OO 2= = = = =MnO2 CO 2 CO2= = = = =点 燃 4P5O 2 2P2O5= = = = =点 燃 SO 2 SO2= = = = =点 燃 2MgO 2 2MgO= = = = =点 燃 4Al3O 2 2Al2O3= = = = =点 燃 3Fe2O 2 Fe3O4= = = = =点 燃 四、重难点解析考点一：空气的成分与用途空气成分研究的科学家：舍勒和普利斯特里（制得了氧气） ，拉瓦锡（得出了空气的组成）2. 考点二测定空气中氧气的含量1实验原理：完全消耗一定量的空气中的氧气，导致气体的压强变小，恢复原状态后减少的体积即为氧气的体积。2药品的选择：所
3、选药品只能与空气中的氧气反应，不能和其他气体成分反应，且反应不能生成新的气体，另外药品的量要充足。常用药品是红磷、铜丝等。3常用实验装置空气成分 氮气 氧气 稀有气体 二氧化碳 其它气体和杂质 体积分数 78% 21% 0.94% 0.03% 0.03% 反应原理：2CuO 2 2CuO= = = = = 现象：红磷燃烧, 产生白烟，放热;等到燃烧停止，温度冷却到室温，打开夹子水从烧杯倒吸入集气瓶内. 水面上升了约占瓶内空气体积的 1/5。解释: 红磷燃烧消耗瓶中空气中的氧气,使瓶中气体减少，气压降低，低于外界大气压，在大气压的作用下,水流入瓶中。由于氧气约占空气体积的约占 1/5，所以水流入
4、瓶内约占气体体积的 1/5。.讨 论 ： 在 做 测 定 空 气 中 氧 气 的 含 量 的 实 验 中 下 列 做 法 可 能 会 导 致 什 么 样 的 测 试 结 果 ？（ 1） 红 磷 的 量 不 足 ； 小 于 1/5（ 瓶 内 的 氧 气 不 能 消 耗 完 ）（ 2） 装 置 的 气 密 性 不 好 ； 小 于 1/5（ 外 界 空 气 进 入 瓶 内 ）（ 3） 没 等 到 集 气 瓶 的 温 度 冷 却 到 室 温 后 就 打 开 弹 簧 夹 ： 小 于 1/5（ 瓶 内 的 温 度 高 ，气 压 较 大 ， 进 入 瓶 内 水 的 体 积 小 于 1/5 ）(4)没 有 用
5、 弹 簧 夹 且 夹 紧 乳 胶 管 ？ 大 于 1/5 (红 磷 燃 烧 使 瓶 内 气 压 增 大 ， 大 于 外 界 大气 压 ， 在 大 气 压 的 作 用 下 ， 气 体 会 从 导 管 逸 出 )（ 5） 点 燃 红 磷 后 非 常 缓 慢 地 将 燃 烧 匙 伸 入 瓶 内 。 大 于 1/5 (瓶 内 气 体 因 受 热 膨 胀 逸出 ) 4注意事项(1)药品按要求选择，一定要足量。(2)装置的气密性要良好。(3)反应完成后要待冷却至室温再读数。考点三 保护空气1空气污染来源：主要来自于化石燃料的燃烧和汽车尾气的排放。2目前计入空气污染指数的主要污染物有一氧化碳、二氧化硫、氮的
6、氧化物、可吸入颗粒物，其中二氧化硫、氮的氧化物会导致酸雨的形成。3防治污染的措施：制定环境保护法律；控制污染源，减少废气的排放；提倡使用无污染能源；植树造林等。(1) 加强大气质量监测,改善环境状况(2)使用清洁能源(车用乙醇汽油代替传统汽车燃料) 水力发电,氢能源代替化石燃料等.(3) 大量植树造林种草,以保护大气 (4)工厂做到废气回收与处理(5)发展民用煤气生产,少烧煤。(6)严禁燃放烟花爆竹,禁止焚烧树叶、野草例题 1：“绿色奥运”是 2008 北京奥运会的主题之一。为减轻污染，北京为汽车加装了“三效催化净化器”，可将尾气中的一氧化碳、一氧化氮转化为参与大气循环的无毒混合气体，该气体是
7、 （B ）A、二氧化碳和氮气 B、二氧化碳和二氧化氮 C、二氧化碳和氧气 D、二氧化碳和氮气和氧气例题 2.下列情况一般不造成空气污染的是 （C）A煤燃烧生成的烟 B汽车排气生成的烟雾C人呼出的二氧化碳 D放鞭炮产生的烟雾考点四：氧气的实验室制法一氧气的理化性质例 2 下列性质属于化学性质的是（ ）A.氧气不易溶于水 B.氮气是没有颜色、没有气味的气体C.镁带能在空气中燃烧 D.汽油易挥发思路解析:发生化学变化才能表现出来的性质是化学性质。C 项是因“镁在空气中燃烧生成了新物质氧化镁”才表现出的性质，所以是化学性质。答案：C 问题探究问题 有四个集气瓶，分别充满了空气、氮气、二氧化碳和氧气，试
8、用简单的方法加以鉴别。探究：把燃着的木条分别伸入四个集气瓶中，木条正常燃烧的原气体是空气；木条燃烧更旺的原气体是氧气；木条火焰熄灭的原气体是氮气和二氧化碳。再向使火焰熄灭的两个集气瓶中加入适量的澄清石灰水并振荡，使澄清石灰水变浑浊的原气体是二氧化碳，没有变化的原气体是氮气。典题精讲例 1 下列有关氧气实验现象的描述正确的是（ ）A.硫在空气中燃烧产生蓝紫色火焰 B.磷在氧气中燃烧产生白色烟雾C.碳在氧气中燃烧发出白光 D.碳在氧气中燃烧生成二氧化碳思路解析:硫在空气中和在氧气中燃烧的火焰颜色是不同的，在空气中呈淡蓝色，在氧气中呈蓝紫色。磷在氧气中燃烧产生白烟，因为生成物五氧化二磷是白色固体。
9、“碳在氧气中燃烧生成二氧化碳”不是对实验现象的描述。答案：C重点学习氧气时注意：由于氧气的密度比空气大，所以氧气在收集时可用向上排空气法；又由于氧气不易溶于水，所以氧气可用排水法收集。水中的生物是依靠溶解在水中的氧气生存的。氧气在气态时是无色的，在固态和液态时是淡蓝色。描述物质在氧气中燃烧现象的方法：重点是描述木炭、硫、铝、磷、铁等在氧气中燃烧的实验现象，描述物质在氧气中燃烧的现象时，一般从四方面来描述：物质原来的颜色；对产生的光（火焰或火星）加以描述；放出热量；对生成物加以描述。进行实验时要注意的问题：夹木炭的坩埚钳由上而下慢慢伸入瓶中，如果很早伸入集气瓶的底部，瓶中的氧气被热的气体赶出来，
10、木炭燃烧会不旺。硫的用量不能过多，防止对空气造成污染，实验时应在通风橱中进行。光一般指固体燃烧产生的现象，如镁条燃烧、木炭燃烧等只产生光，不产生火焰；火焰是指气体燃烧或固体或液体的蒸气燃烧产生的现象。五氧化二磷是固体，现象应描述为产生白烟。烟是指固体小颗粒，雾是指液体小液滴。细铁丝绕成螺旋状；铁丝一段系一根火柴；集气瓶内预先装少量水或铺一层细砂。蜡烛燃烧时盛氧气的集气瓶要干燥，可观察到水雾。理解缓慢氧化要注意：缓慢氧化是指进行很缓慢的氧化反应，也要放出热量。如果放出的热量使温度达到可燃物的着火点，就可以引起自发燃烧，也就是自燃。缓慢氧化也可以向剧烈氧化反应转化。供给呼吸氧主要用于：医疗、登山、
11、潜水、宇航；支持燃烧氧主要用于：炔焰用于焊接和切割，炼钢，作火箭助燃剂。学习化合反应与氧化反应时易出现的认知误区：化合反应不一定是氧化反应，氧化反应也不一定是化合反应，两者没有必然的联系。疑难导析要说明检查装置的气密性关键是先后顺序一定不能颠倒；然后说明怎样连接仪器，如何操作；最后说明要注意什么问题，否则会造成怎样的结果。问题导思此题属于物质的鉴别题，做鉴别题的原则是： 找出题目中所给物质中有特性的物质，依据特性作为解题的突破口，再依次鉴别；步骤要少，现象要明显；叙述要明朗清晰，按操作现象结论的程序论述，不可先说结论后说现象；操作要简便可行。典题导考对于描述物质在氧气中燃烧时的现象，应该在做试
12、验时仔细观察现象，并对物质在空气中和在氧气中燃烧的现象作出比较，熟练记忆。典题变式下列实验现象的描述正确的是（ ）A.铁丝在氧气中燃烧时，火星四射，生成黑色固体B.红磷在空气中燃烧时，产生大量的白雾C.木炭在氧气中燃烧时，发出白色火焰D. 硫在空气中燃烧产生蓝紫色火焰答案：A绿色通道判断物质的性质是物理性质还是化学性质，关键看是否发生化学变化并通过化学变化表现出来。典题变式下列物质的用途，主要利用化学性质的是（ ）A.铜制作导线B.活性炭吸附冰箱中的异味C.氧气供给呼吸D.稀有气体作为霓虹灯的填充气答案：CD二实验室制法1.实验原理:高锰酸钾受热分解生成氧气 2.仪器药品:高锰酸钾，铁架台，导
13、气管，试管，集气瓶，酒精灯，水槽 3.制取氧气的方法： (1)2KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2 （实验室制取氧气）4.实验步骤:查-检查装置气密性。 装-装入药品，用带导管的橡皮塞塞紧 定-用铁夹把试管固定在铁架台上，并使管口略向下倾斜，药品平铺在试管底部。 点-点酒精灯，给试管加热，排出管内空气。 收-用排水法收集氧气。 离-将导管从水槽内取出。 熄-熄灭酒精灯。 （可谐音记为：茶庄定点收利息） 实验记录:紫色晶体加热后变成黑色 实验结论:2KMnO4K2MnO4MnO2O2（反应实验室制取氧气（加热高锰酸钾）重点：怎样选择制取气体的发生装置？剖析：确定实验的发生装置主要依据反应物
14、的状态和反应条件。利用固体物质加热制取气体的发生装置用如图 2-10 中左图所示。如果反应物是液体和固体而且不需加热制取气体时发生装置可采如图 2-10 中右图所示。图 2-10问题探究问题 如图所示，通常状况下，氨气是一种无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水，形成的溶液是氨水。实验室常用加热氯化铵和消石灰的固体混合物制取氨气，请完成下列问题：(1)实验室制取氨气的发生装置应选择什么发生装置？(2)收集氨气，应采用的装置是什么？ 探究：确定实验的发生装置主要依据反应物的状态和反应条件。若反应物是固体和固体，而且需要加热，就采用高锰酸钾制氧气的发生装置；若反应物是固体和液体而且不需
15、加热，就采用过氧化氢溶液制氧气的发生装置。而收集装置的选择主要依据生成物的性质，如密度是否比空气大，是否溶于水等。难溶于水或不易溶于水且不与水发生化学反应的气体适用于排水集气法；密度比空气大且不与空气中任何成分反应的气体适用于向上排空气法；密度比空气小且不与空气中任何成分反应的气体适用于向下排空气法。重点疑难突破利用高锰酸钾制氧气时怎样检查装置的气密性？ 剖析：先把导气管的一端放入水里，然后两手紧贴容器外壁，如果装置不漏气，里面的空气受热膨胀，导管口有气泡冒出。松开两手，使它冷却，导管中就会形成一段水柱。重点利用高锰酸钾制氧气时的注意问题：实验开始前，不要忘记检查装置的气密性。试管口要略向下倾
16、斜，防止药品中的水分受热后变成水蒸气，再冷凝成水珠倒流回试管底部，使试管炸裂。导气管伸入试管内不要太长，只要露出橡皮塞少许即可，这样便于气体导出。药品不能聚集在试管底部，应平铺在试管底部，使之均匀受热。铁夹应夹在距离试管口约 1/3 处。要用酒精灯的外焰对准药品部位加热。加热时先进行预热，即先将酒精灯在试管下方来回移动，让试管均匀受热，然后对准药品部位加热。用排水法收集氧气时，导管口有气泡冒出时，不宜立即收集。因为刚开始排出的是空气，当气泡均匀连续地冒出时，才能收集。加热高锰酸钾制取氧气时，不要忘掉在试管；先预热，后集中在药品的部位加热；先将导管从，后熄灭酒精灯） ，也可缩记为：“查” “装”
17、 “定” “点” “收” “离” “熄”再利用谐音来理解记忆为：茶荘定点收利息。口处放上一团松软的棉花，以免高锰酸钾小颗粒进入导气管，堵塞导气管。实验开始前，不要忘记检查装置的气密性。实验结束时，先把导气管从水槽中取出，再移走酒精灯，防止水倒流入试管底部炸裂试管。收集满氧气的集气瓶要盖好玻璃片，正放在桌子上（因为氧气的密度比空气大） 。考点五：催化剂(2)2KClO3=MnO2,=2KCl+3O2加热氯酸钾和二氧化锰的混合物 采用固固加热装置，用排水法收集 1定义在化学反应中能改变其他物质的化学反应速率，而自身的质量和化学性质都没有发生改变的物质。2特点“一变，二不变”3注意：(1)催化剂的作
18、用只是改变反应速率，可以加快也可以减慢，不能改变生成物的种类和数量；(2)反应前后催化剂本身的质量和化学性质不变，并非所有性质都不变。催化剂能改变其他物质的化学反应速率，这里的“改变”包括加快或减慢两种含义。催化剂的化学性质在化学反应前后没有改变，但是物理性质可能改变。催化剂是针对具体的反应而言的，如二氧化锰在过氧化氢分解制取氧气时，能够起催化作用，是催化剂；但二氧化锰不是所有化学反应的催化剂。在某个化学反应中，可以选择不同的物质作为催化剂。如利用过氧化氢分解制取氧气时，既可以选择二氧化锰作为催化剂，也可以选择氧化铁、硫酸铜溶液作催化剂。催化剂并不能增加产物的质量。催化剂可简单地理解为“一变二
19、不变” 。一变是指能改变其他物质的化学反应速率，这里的“改变”包括加快或减慢两种含义；二不变是指本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有改变，但是物理性质可能改变。典题精讲例 1 下列关于催化剂的叙述正确的是（ D ）A.能加快物质的化学反应速率的是催化剂，减慢化学反应速率的不是催化剂B.加入二氧化锰可以使过氧化氢产生更多的氧气C.催化剂在催化过程中所有的性质不变D.同一个反应可以选用不同的催化剂思路解析：对催化剂概念的理解是出错率最多的地方，很多同学往往把握不住催化剂定义的实质。根据催化剂的定义可知：“改变其他物质的化学反应速率” ， “改变”既包括“加快” ，也包括“减慢”之意，故 A 不
20、对；在化学反应中，催化剂只能“改变其他物质的化学反应速率” ，而对生成物的质量多少没有关系，故 B 错误；“二不变”是指催化剂在化学反应的过程中，质量和化学性质不变，而不是“性质”不变，因为物理性质可能改变，所以C 不正确；同一个反应可以选用不同的催化剂，分解过氧化氢时还可以选用氧化铁、硫酸铜溶液作催化剂。答案：D黑色陷阱催化剂有的可加快化学反应，有的可减慢化学反应，比较容易出错；在化学反应中，催化剂只能“改变其他物质的化学反应速率” ，而对生成物的质量多少没有关系；同一个反应可以选用不同的催化剂。典题变式下列有关催化剂的叙述正确的是（ ）A.在化学反应里能加快其他物质的化学反应速率，而本身质
21、量和性质在反应前后都没改变的物质叫催化剂B.二氧化锰是一切化学反应的催化剂C.在过氧化氢的分解反应前后，二氧化锰的质量和化学性质都没有发生改变D.要使过氧化氢分解放出氧气，必须加入二氧化锰，否则就不能发生反应答案：C(3) 2H2O2=MnO2=2H2O+O2在二氧化锰的催化下分解过氧化氢 装置采用固液型， 用排水法 例 2 从安全、环保、节能、简便等方面考虑，实验室制取氧气的最佳方法是（ ）A通电使水分解：水 氢气+氧气 通 电B.过氧化氢催化分解：过氧化氢 水+氧气 二 氧 化 猛C.高锰酸钾加热分解：高锰酸钾加热锰酸钾 +二氧化锰+氧气 加 热D.氯酸钾和催化剂加热分解：氯酸钾 氯化钾+
22、氧气思路解析：实验室不用给水通电分解产生氧气的方法，成本高，速度慢。利用高锰酸钾和氯酸钾制取氧气时，需要加热，且还产生锰酸钾、氯化钾等物质，不如用过氧化氢催化分解，除产生氧气外就是水，不污染，且操作简便。答案：B重点收集装置的选择方法：主要依据生成物的性质，如密度是否比空气大，是否溶于水等。排水集气法：适用于难溶于水或不易溶于水且不与水发生化学反应的气体。此法收集的气体较为纯净；当有大气泡从集气瓶口边缘冒出时，表明气体已收集满。 向上排空气法：适用于相同状况下，密度比空气大且不与空气中任何成分反应的气体。操作时应注意将导管口伸到接近集气瓶底处，便于将集气瓶内的空气尽快地排尽。同时应在集气瓶的瓶
23、口处盖上玻璃片，以便稳定气流。此法收集的气体较为干燥，但纯度较差，需要验满。向下排空气法：适用于相同状况下，密度比空气小且不与空气中任何成分反应的气体。操作时应注意将导管口伸到接近集气瓶底处，便于将集气瓶内的空气排尽。此法收集的气体较为干燥，但纯度较差，需要验满。绿色通道比较几种制取氧气方法的利与弊，根据学过的旧知识，探究出新的知识，具体情况具体分析。典题变式为保证长时间潜航，在潜水艇里配备氧气再生装置，下列化学反应都能生成氧气，其中最适宜在潜水艇里供给氧气的反应是_，与其他反应相比，它的优点是_。A.氯酸钾 氯化钾+氧气B.水 氢气+氧气 通 电C.过氧化钠+二氧化碳 碳酸钠+氧气D.氧化汞 汞+氧气 加 热答案：C 原料易得，将人呼出的二氧化碳气体转化为氧气，该反应简便易行，不需加热和消耗电源，产物无毒
