我们周围的空气
组成
氮78氧21
测氧
红磷烧水进瓶
氧气
碳硫铁燃烧
制氧
高锰酸钾/双氧水
开场场景:红磷点燃塞进集气瓶,塞紧塞子,等它烧完冷却,打开弹簧夹——烧杯里的水”哗”地灌进瓶子,正好占 1/5。这 1/5,就是氧气。空气不是一种东西,是氮气、氧气、稀有气体等混在一起的”一锅汤”。
义是什么
是什么:空气是混合物。其中氧气最活泼,能支持燃烧、供给呼吸;氮气稳定,作保护气;稀有气体”惰性”,通电发光做霓虹灯。化合反应:由两种或两种以上物质生成一种(多变一);氧化反应:物质与氧发生的反应。
为什么红磷能测氧气含量:红磷燃烧只消耗氧气,且生成物 P₂O₅ 是固体,不占气体体积——瓶内压强减小,水被大气压压进来。如果用木炭或硫,生成的是 CO₂、SO₂ 气体,瓶内压强几乎不变,水进不来,实验就失败了。
路怎么学/怎么想
实验关键细节:红磷要足量(把瓶内氧气耗尽);装置不能漏气;必须冷却到室温再打开弹簧夹——没冷透时瓶内气体还在膨胀,进水偏少。进水少于 1/5 的常见原因:红磷不足、未冷却就开夹、装置漏气。
制氧气两套思路:固体加热型(高锰酸钾,管口塞棉花防粉末进导管)和固液常温型(双氧水+二氧化锰,最安全节能)。收集:氧气不易溶于水用排水法,密度比空气略大用向上排空气法。验满:带火星木条放瓶口,复燃即满。
典型例题:三道
生活与生产应用
生活:急救与潜水
医院氧气瓶、潜水呼吸器、高原吸氧——都利用氧气能供给呼吸。氮气作保护气充食品袋,薯片鼓鼓的就是氮气在护脆。
工业:富氧炼钢
炼钢要往转炉里吹纯氧,降低生铁含碳量;火箭用液氧做氧化剂。氧气”助燃不燃”——自己不能烧,但让别人烧得更旺。
展往哪儿长
初中:空气组成 + 氧气制取是中考实验题常客。高中:氮的固定、NOx 循环、臭氧层、温室气体会展开;氧气参与的氧化还原会用化合价重新解释。大学:大气化学研究雾霾、PM2.5、光化学烟雾的生成机制。奥数延展:能不能用铁丝代替红磷测氧气含量?不行——铁丝在空气中不能燃烧(只能在纯氧中烧),消耗不了瓶里的氧气。
催化剂不是”不参与反应”:二氧化锰在双氧水反应里是催化剂,它改变(通常是加快)反应速率,但反应前后本身的质量和化学性质不变。注意是”化学性质”不变,物理性质可能变。别把催化剂写成反应物或生成物,它写在等号上方。
练习
基础:空气中体积分数最大的气体是?约占多少?
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氮气(N₂),约 78%。氧气约 21%,别记反。错了或卡壳?回到本章对应小节,把例题再顺一遍。
进阶:硫在空气里和在氧气里燃烧,火焰颜色有什么不同?
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空气里是微弱的淡蓝色火焰;氧气里是明亮的蓝紫色火焰。现象不同说明氧气浓度越大燃烧越剧烈。错了或卡壳?回到本章对应小节,把例题再顺一遍。
奥数:收集氧气用排水法时,什么时候开始收集才纯?
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等到导管口气泡连续并比较均匀冒出时再收集。一开始冒出的是装置里的空气,马上收集会导致气体不纯。实验结束时先把导管移出水面,再熄灭酒精灯,防止水倒吸炸裂试管。错了或卡壳?回到本章对应小节,把例题再顺一遍。
证教材级补充:化合反应、氧化反应、分解反应的关系
为什么铁在氧气里”火星四射”而在空气里只发红:燃烧剧烈程度与氧气浓度有关。纯氧中 O₂ 浓度是空气的 5 倍,铁被加热到白炽并剧烈反应,熔融物四溅;空气中氧气不够,铁只能慢慢氧化(生锈),看不到火星。
拓展思考:食物腐败、农家肥腐熟属于哪类反应?
属于缓慢氧化——也是氧化反应,但进行得很慢,不发光只放热。呼吸作用、铁生锈都是缓慢氧化。卡壳?回到本章「氧化反应」再想一遍。
① 空气:氮 78%、氧 21%,红磷实验测出这 1/5。
② 氧气性质:助燃、供呼吸;碳发白光、硫蓝紫焰、铁火星四射。
③ 制氧三套法,催化剂只改速率不变身。
- 用自己的话讲:本章核心是「我们周围的空气」,合上书用自己的话讲一遍,不许照抄。
- 举个反例 / 什么时候最容易错:对照上面「防坑警示」,挑一条讲明白为什么那是坑。
- 哪里还卡壳(标记薄弱点):哪一句你要翻书才说得顺?那个地方就是你的薄弱点,拿笔圈出来。