第三十三讲 空气

1. 空气中含量较多且性质活泼的气体是（ ）

A ．氧气

B ．氮气

C ．二氧化碳

D ．水蒸气 2．下列物质在氧气中燃烧时，发出蓝紫色火焰的是（ ） A ．磷 B ．硫粉 C ．铁 D ．镁 3．下列说法正确的是（ ）

A ．按质量分数计算：空气中含有氮气78％、氧气21％、其它气体和杂质1％

B ．鱼类能在水中生活，证明氧气易溶于水

C ．洁净的空气是纯净物，被污染的空气是混合物

D ．实验室常用向上排空气法收集二氧化碳 4．实验室制取二氧化碳常用的方法是（ ）

A ．木炭在氧气中燃烧

B ．煅烧石灰石

C ．大理石与稀盐酸反应

D ．石灰石与稀硫酸反应

5．蜡烛能在空气中燃烧，证明空气中有 ，冰箱里取出冷器皿放置在空气中，发现器皿结有水珠，证明空气中有 。

6．造成“温室效应”，使全球气温升高的气体是 ；形成酸雨的主要气体是 。

1．空气的成分

空气的成分按体积分数计算：N 2：78％；O 2：21％；稀有气体：0.94％；CO 2：0.03％；其它气体和杂质：0.03％。

空气中各成分的体积分数是相对稳定的。在空气中，各成分保持着各自的化学性质。 2．空气各成分的用途

（1）N 2：可用于食品的防腐、保鲜；可用于延长灯泡的寿命；是制造化肥、炸药的原料；医疗上可用作冷冻剂。

（2）O 2：供生物呼吸；支持各种燃料燃烧等。

（3）稀有气体：常用作保护气；由于稀有气体通电时能发出不同颜色的光，可制成各种用途的电光源。 （4）CO 2：是光合作用的原料；可用于制造纯碱、尿素、汽水饮料等；“干冰”可用于食品冷藏及人工降

点燃

点燃

点燃

点燃

△

△

高温

MnO 2

雨；CO 2还可用于灭火。 3．氧气

（1）物理性质：无色无味的气味，密度比空气略大，不易溶于水，液态时呈淡蓝色。沸点比氮气高，降温液化空气时，氧气比氮气先液化，液态空气升温时，氮气先汽化。 （2）化学性质：比较活泼，能和许多物质发生化学反应并放出热量。

①与非金属反应，如C ＋O 2 ====CO 2，反应现象为发出白光，生成使澄清石灰石变浑浊的气体；

②S ＋O 2 ====SO 2，反应现象为明亮的蓝紫色火焰（在空气中淡蓝色），生成有刺激性气味的气体；

③4P ＋5O 2 ====2P 2O 5，反应现象为剧烈燃烧，产生大量的白烟，放出大量的热；

④与金属反应，如3Fe ＋2O 2 ====Fe 3O 4，反应现象为火星四射，生成黑色固体（集气瓶底放少量水或铺一层沙子）。 （3）制法

①工业上采用分离液态空气的方法制取氧气（物理变化）；

②实验室制法：分解过氧化氢溶液或加热高锰酸钾的方法制取氧气。

原理：2H 2O 2==== 2H 2O ＋O 2↑

2KMnO 4==== K 2MnO 4＋MnO 2＋O 2↑

装置：如图（加热高锰酸钾制取氧气）

（4）检验方法：用带火星的木条伸入集气瓶内，如果木条复燃，则是氧气。 4．催化剂

在化学反应中能改变其他物质的反应速率，而自身的质量和化学性质在化学反应前后都没有改变的物质，工业上也叫触媒。 催化剂的特点

“一变二不变”，即改变（加快或减慢）其他物质的反应速率，反应前后质量不变，化学性质不变。 比如：在分解过氧化氢制氧气时，加入的二氧化锰加快了反应速率而本身的质量和化学性质不变，是该反应的催化剂。 5．二氧化碳

（1）物理性质：无色无味的气体，密度比空气大，能溶于水。 （2）化学性质：

①一般情况下，既不能燃烧，也不能支持燃烧，不供给呼吸。

②CO 2＋H 2O===H 2CO 3（碳酸能使紫色石蕊试液变红） H 2CO 3====H 2O ＋CO 2↑（加热时红色会变回紫色） ③CO 2＋Ca(OH)2=== CaCO 3↓＋H 2O （CO 2气体的检验，能使澄清石灰水变浑浊） （3）制法

①工业制法：CaCO 3====CaO ＋CO 2↑ ②实验室制法

a ．反应原理：CaCO 3＋2HCl===CaCl 2＋H 2O ＋CO 2↑

（注意：不能用H 2SO 4代替盐酸，因为H 2SO 4与大理石反应生成微溶于水的CaSO 4覆盖在大理石的表面，阻止了反应的继续进行；不用Na 2CO 3或纯CaCO 3等代替大理石，是因为它们与盐酸反应速率太快，不便于控制；不用浓盐酸，是因为浓盐酸易挥发出HCl 气体，使CO 2不纯。） b ．发生装置：因反应物是块状固体和液体且反应不需加热，应该选择“固—液不加热”型装置，所以选用如图所示发生装置。

c ．收集装置：因CO 2可溶于水且密度比空气大，所以一般只用向上排空气法收集。 （4）二氧化碳的检验

检验二氧化碳气体用澄清石灰水，如果能使澄清石灰水变浑浊，则是二氧化碳。 （5）二氧化碳的用途：

紫外线

紫外线 灭火、“汽肥”、制纯碱。固态二氧化碳俗称干冰，干冰作致冷剂，用于冷藏食品和人工降雨等。 6．臭氧层

（1）形成：氧分子在紫外线的照射下分解为氧原子，氧原子再跟氧分子结合而形成臭氧。

O 2=====2O O ＋O 2====O 3 总反应式可表达为：3O 2=====2O 3 （2）臭氧层存在于距地面20～25千米高的大气平流层中。

（3）臭氧层的作用：能阻挡和削弱过强的紫外线，对生物有保护作用。 （4）臭氧层的保护措施：禁止生产和使用含氯氟烃的致冷剂（如氟里昂）、发泡剂、洗涤剂、喷雾剂等化学物质。 7．温室效应

（1）成因：大气中的二氧化碳对地球起着保温作用。

（2）利：适度的温室效应能保证地球上的气温平衡，适宜于动植物的生存。

弊：在一定程度上导致全球气候变暖，并引起一系列恶果，如两极冰川融化、海平面上升、荒漠化扩大和土地浸蚀加重。 （3）防止措施

①改变燃料结构，发展太阳能、核能、氢能源等新能源来替代矿物燃料； ②增加地表的绿化面积，增强光合作用。 8．空气污染与保护

（1）空气污染物有SO 2、烟尘、汽车尾气、可吸入颗粒物等，这些污染物主要是由煤、石油等矿物燃料燃烧，工业废气任意排放等人类活动造成的。

（2）防治方法：制定环境保护法律法规（环境保护是我国的一项基本国策），控制污染源，减少废气的排放，提倡使用无污染能源，加强空气质量预报，改善环境状况，积极植树造林等。

（3）空气污染指数：目前计入空气污染指数的项目暂定为SO 2、CO 、NO 2、O 3和可吸入颗粒物等。

【例1】（2009年·杭州市中考题）“空气中氧气含量的测定”有多种方法。甲生设计了如图1如示的实验方案：在燃烧匙内盛过量红磷，点燃后立即插入集气瓶内，塞紧橡皮塞，待红磷火焰熄灭，集气瓶冷却至室温，打开铁夹，水注入集气瓶。回答下列问题：

（1）反应结束后，打开铁夹，水自动注入集气瓶的 直接原因是 。

（2）乙生也设计了一个如图2所示的实验方案，装置和操作跟甲类似，只不过用硫粉代替了红磷，并增加了滴管。要使实验成功，在滴管中应加入 溶液，并在燃烧反应完成后滴入，写出该溶液发生反应的化学方程式 。

（3）若空气中氮气也能和红磷反应，能否用该方法来测定空气中氧气的含量？ 。 （4）丙生想利用氧气和某种金属的反应，来测定空气中的氧气含量。他选择利用下列仪器、药品： ①带瓶塞的l000mL 烧瓶 ②电子天平（称量精度为0.01克） ③酒精灯 ④某种金属粉末 他的实验步骤如下：准确称量某种金属粉末的质量（足量），将其放入烧瓶，塞紧瓶塞，放置一段时间后，倒出烧瓶中粉末，并称其质量。写出丙生的实验思路 。

小明在做“用红磷燃烧测定空气中氧气的体积分数”的实验时，考虑到红磷