探究空氣成分組成

1、探究空氣的組成探究空氣的組成 Mr.錢(qián). 很久以前，人們認(rèn)為空氣只是單一的某種物質(zhì). 世紀(jì)年代，瑞典科學(xué)家舍勒和英國(guó)化學(xué)家普利斯特里分別制得了氧氣空氣發(fā)現(xiàn)史空氣發(fā)現(xiàn)史. 年，法國(guó)化學(xué)家拉瓦錫第一次用實(shí)驗(yàn)證明了空氣中有氧氣和氮?dú)饪諝獍l(fā)現(xiàn)史空氣發(fā)現(xiàn)史.世紀(jì)末，英國(guó)物理學(xué)家瑞利發(fā)現(xiàn)了稀有氣體氬，以后各個(gè)稀有氣體陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)空氣發(fā)現(xiàn)史空氣發(fā)現(xiàn)史一、空氣是由什么組分組成的一、空氣是由什么組分組成的為了搞清楚空氣的成分，很為了搞清楚空氣的成分，很多科學(xué)家致力于這方面的研究，如多科學(xué)家致力于這方面的研究，如瑞典化學(xué)家舍勒和英國(guó)化學(xué)家普里瑞典化學(xué)家舍勒和英國(guó)化學(xué)家普里斯特里其中最有名的就是法國(guó)化斯特里其中最有名

2、的就是法國(guó)化學(xué)家拉瓦錫做的實(shí)驗(yàn)學(xué)家拉瓦錫做的實(shí)驗(yàn)拉瓦錫測(cè)定空氣成分（一） 實(shí)驗(yàn)步驟：把少量的汞放在密閉容器中連續(xù)加 熱12天 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：銀白色液態(tài)汞變成紅色粉末，同時(shí)容器里空氣體積差不多減少了1/5 文字表達(dá)式：汞+氧氣 氧化汞 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：容器里空氣的體積差不多減少1/5，研究剩余的4/5體積的氣體，發(fā)現(xiàn)這部分氣體既不能供給呼吸也不能支持燃燒，他誤認(rèn)為這些都是氮?dú)饧訜崂咤a測(cè)定空氣成分（二） 實(shí)驗(yàn)步驟：把汞表面上所生成的紅色粉末收集起來(lái)，放在另一個(gè)較小的容器里再加強(qiáng)熱 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：紅色粉末又生成了銀白色物質(zhì)和能使帶火星木條復(fù)燃的氣體，而且氣體的體積恰好等于密閉容器里所減少的體積 文字表達(dá)式：氧化

3、汞 汞+氧氣 結(jié)論：空氣是由氧氣和氮?dú)饨M成，其中氧氣約占空氣總體積的1/5加熱空氣中氧氣含量的測(cè)定空氣中氧氣含量的測(cè)定裝置圖裝置圖測(cè)定空氣中氧氣含量時(shí)，可燃物需具備的條件：測(cè)定空氣中氧氣含量時(shí)，可燃物需具備的條件：（1）能在空氣中燃燒，消耗空氣中的氧氣）能在空氣中燃燒，消耗空氣中的氧氣（2）不與空氣中的其他成分反應(yīng)）不與空氣中的其他成分反應(yīng)（3）不能生成其他氣體，生成物只能是固體或液體）不能生成其他氣體，生成物只能是固體或液體測(cè)定原理 利用紅磷燃燒消耗密閉容器內(nèi)空氣中的氧氣，使密閉容器內(nèi)壓強(qiáng)減小在大氣壓的作用下，進(jìn)入容器內(nèi)水的體積即為減少的氧氣的體積實(shí)驗(yàn)步驟 1.先在集氣瓶?jī)?nèi)加入少量水，并做上

4、記號(hào)。 2.連接裝置。 3.用彈簧夾夾緊乳膠管。 4.檢查裝置的氣密性。 5.點(diǎn)燃紅磷，伸入集氣瓶?jī)?nèi)。 6.燃燒結(jié)束冷卻后，打開(kāi)彈簧夾。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象： 紅磷在集氣瓶?jī)?nèi)燃燒，放出熱量，生成大量白煙（五氧化二磷小顆粒）冷卻后，打開(kāi)彈簧夾，水經(jīng)導(dǎo)管進(jìn)入集氣瓶，進(jìn)入水的體積約占集氣瓶?jī)?nèi)空氣總體積的1/5.點(diǎn)燃白煙：五氧化二磷固體小顆粒白煙：五氧化二磷固體小顆粒實(shí)驗(yàn)結(jié)論1空氣中氧氣約占總體積的1/5 2氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不支持燃燒，也不能燃燒 3氮?dú)獠灰兹苡谒畬?shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 裝置氣密性要良好 紅磷要過(guò)量 必須冷卻到室溫再打開(kāi)彈簧夾 導(dǎo)管內(nèi)事先注滿水 燒杯內(nèi)的水要足：防止進(jìn)入集氣瓶的水不足 瓶?jī)?nèi)放少量的水的目

5、的： 1防止熱的燃燒物濺落炸裂瓶底 2吸收紅磷燃燒后生成的白色固體（五氧化二磷） 討論討論1實(shí)驗(yàn)偏小的原因?qū)嶒?yàn)偏小的原因1 1）裝置的氣密性不好）裝置的氣密性不好2 2）紅磷的量不足）紅磷的量不足3 3）瓶?jī)?nèi)溫度沒(méi)有降到室溫就打開(kāi)彈簧夾）瓶?jī)?nèi)溫度沒(méi)有降到室溫就打開(kāi)彈簧夾4 4）彎管內(nèi)事先未充滿水）彎管內(nèi)事先未充滿水2偏大的原因：1燃著的紅磷伸入集氣瓶時(shí)緩慢2紅磷在集氣瓶中燃燒未夾緊彈簧夾5紅磷燃燒后瓶?jī)?nèi)是否還有殘余的氧氣？ 隨著燃燒的進(jìn)行，氧氣含量不斷減少，當(dāng)氧氣含量低到一定程度時(shí)就不能燃燒了，因此瓶中還有少量氧氣討論 能否用硫，木炭，鐵絲，鎂等物質(zhì)代替紅磷？ 硫或木炭燃燒后生成的是氣體彌補(bǔ)了

6、消耗的氧氣體積使瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)變化不大；鐵絲在空氣中不能燃燒；鎂在空氣中不僅與氧氣反應(yīng)，而且與氮?dú)夥磻?yīng)，所以不能用它們代替紅磷。 介 紹 實(shí)驗(yàn)成功的方法 實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵：（注意事項(xiàng)）實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵：（注意事項(xiàng)）（1）裝置不能漏氣）裝置不能漏氣（否則看不到水進(jìn)入或水進(jìn)入過(guò)少）（否則看不到水進(jìn)入或水進(jìn)入過(guò)少）（2）集氣瓶中加少量水）集氣瓶中加少量水（防止高溫熔融物使瓶底炸裂）（防止高溫熔融物使瓶底炸裂）（3）紅磷應(yīng)過(guò)量）紅磷應(yīng)過(guò)量（盡量多的消耗氧氣）（盡量多的消耗氧氣）（4）點(diǎn)燃紅磷后要立即伸入集氣瓶中，并塞緊塞子（）點(diǎn)燃紅磷后要立即伸入集氣瓶中，并塞緊塞子（防防止白煙污染空氣。）止白煙污染空氣。）（5

7、）待紅磷熄滅并冷卻后，打開(kāi)彈簧夾）待紅磷熄滅并冷卻后，打開(kāi)彈簧夾（維持壓強(qiáng)）（維持壓強(qiáng)）討論：P27為什么氣體減少的體積小于1/5？紅磷熄滅后瓶?jī)?nèi)還有沒(méi)有殘余的氧氣？答：（答：（1）裝置漏氣裝置漏氣； （2）紅磷的量不足；）紅磷的量不足； （3）紅磷紅磷熄滅后未冷卻到室溫熄滅后未冷卻到室溫；（；（4）有部分水留在導(dǎo)管中未進(jìn)入）有部分水留在導(dǎo)管中未進(jìn)入集氣瓶。集氣瓶。瓶中還有少量殘余氧氣（當(dāng)氧氣含量低到一定值時(shí)，紅磷瓶中還有少量殘余氧氣（當(dāng)氧氣含量低到一定值時(shí)，紅磷就不能燃燒了。）就不能燃燒了。）1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析瓶?jī)?nèi)剩余氣體具有怎樣的根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析瓶?jī)?nèi)剩余氣體具有怎樣的性質(zhì)？性質(zhì)？ 答

8、：答：可得出剩余可得出剩余4/5 氣體為氣體為N2的性質(zhì)，的性質(zhì)，不支不支持燃燒，也不能燃燒，持燃燒，也不能燃燒，難溶于水難溶于水2、紅磷燃燒后生成的、紅磷燃燒后生成的“大量白煙大量白煙”可以說(shuō)可以說(shuō)“大大量白霧量白霧”嗎？嗎？答：不能，煙是固體小顆粒；霧是液體小液滴。答：不能，煙是固體小顆粒；霧是液體小液滴?？諝獾慕M成空氣的組成氧氣氧氣二氧化碳二氧化碳水蒸氣水蒸氣稀有氣體稀有氣體氮?dú)獾獨(dú)饧捌渌麣怏w雜質(zhì)及其他氣體雜質(zhì)78%21%0.03%0.03%0.94%( N2 )( O2 )( CO2 )( H2 O )（體積分?jǐn)?shù)）（體積分?jǐn)?shù)）純凈物純凈物：由一種物質(zhì)組成。（可以用專門(mén)的由一種物質(zhì)組成。

9、（可以用專門(mén)的化學(xué)符號(hào)表示）化學(xué)符號(hào)表示）如：如：N2、O2、CO2、P、P2O5、H2O注意：注意：不能與名稱混淆，例如五氧化二磷不能與名稱混淆，例如五氧化二磷混合物混合物：由兩種或多種物質(zhì)組成。由兩種或多種物質(zhì)組成。如：空氣、礦泉水、泥沙、湯水如：空氣、礦泉水、泥沙、湯水二、物質(zhì)分類：二、物質(zhì)分類： 介 紹 空 氣 的 組 成 例例1、在、在100升空氣里氧氣的體積大約是（升空氣里氧氣的體積大約是（ ）A 78升升 B 78% C 21升升 D 21%例例2、空氣中氧氣與氮?dú)獾捏w積比約為（、空氣中氧氣與氮?dú)獾捏w積比約為（ ）A 4：1 B 1：4 C 1：5 D 5：1 1、根據(jù)要求回答問(wèn)

10、題：、根據(jù)要求回答問(wèn)題： 在集氣瓶中加少量水在集氣瓶中加少量水檢查裝置的氣密性檢查裝置的氣密性在燃燒匙中裝足量紅磷，夾緊止水夾在燃燒匙中裝足量紅磷，夾緊止水夾點(diǎn)燃紅點(diǎn)燃紅磷，伸入集氣瓶中塞緊橡皮塞磷，伸入集氣瓶中塞緊橡皮塞待集氣瓶冷卻待集氣瓶冷卻后打開(kāi)止水夾后打開(kāi)止水夾1步驟步驟中發(fā)生反應(yīng)的文字表達(dá)式為中發(fā)生反應(yīng)的文字表達(dá)式為 ； 2步驟步驟中打開(kāi)止水夾后觀察到的現(xiàn)為中打開(kāi)止水夾后觀察到的現(xiàn)為 ； 3該實(shí)驗(yàn)得出空氣組成的結(jié)論是該實(shí)驗(yàn)得出空氣組成的結(jié)論是 ； 4該實(shí)驗(yàn)剩余氣體的性質(zhì)有該實(shí)驗(yàn)剩余氣體的性質(zhì)有 ； 5實(shí)驗(yàn)后集氣瓶中水少于實(shí)驗(yàn)后集氣瓶中水少于1/5，誤差產(chǎn)生的原因可能是，誤差產(chǎn)生的原因

11、可能是 ； 6能不能把紅磷換成木炭、硫、鐵絲等？能不能把紅磷換成木炭、硫、鐵絲等？點(diǎn)燃點(diǎn)燃同步練習(xí)2、 下列屬于純凈物的是（ ）A礦泉水 B蒸餾水 C雨水 D自來(lái)水3、 下列屬于純凈物的是（ ）A潔凈的空氣 B汽水 C液態(tài)氧 D水泥砂漿 4、下列物質(zhì)中屬于純凈物的是（、下列物質(zhì)中屬于純凈物的是（ ） A 空氣中分離出來(lái)的稀有氣體空氣中分離出來(lái)的稀有氣體 C 食鹽水食鹽水 B 部分結(jié)冰的蒸餾水部分結(jié)冰的蒸餾水 D 75%的醫(yī)藥酒精的醫(yī)藥酒精 一、實(shí)驗(yàn)藥品選擇型 例1.小軍根據(jù)燃燒紅磷測(cè)定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)原理，認(rèn)為可用木炭替代紅磷測(cè)定空氣中氧氣的含量，并按圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 （1）依據(jù)的實(shí)驗(yàn)

12、原理是_。 小軍檢查裝置氣密性后，將盛有足量紅熱木炭的燃燒匙迅速伸入廣口瓶中，并把塞子塞緊，待紅熱的木炭熄滅并冷卻至室溫后，就打開(kāi)彈簧夾，并未發(fā)現(xiàn)倒吸現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析，小軍發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)失敗的原因是（答一條） _。 （2）小軍反思上述實(shí)驗(yàn)的探究過(guò)程后認(rèn)為：用燃燒法測(cè)定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)時(shí)，在藥品的選擇和生成物的要求上應(yīng)考慮是（答一條）_。 (1)木炭在空氣中燃燒消耗空氣中的氧氣；木炭在空氣中燃燒雖然消耗了空氣中的氧氣，但生成了二氧化碳?xì)怏w，致使廣口瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)未減小。 （2）藥品要能在空氣中燃燒，燃燒時(shí)只消耗氧氣（或生成物不能是氣體） 二. 某班同學(xué)用右圖裝置測(cè)定空氣里氧氣的含量。先用彈簧夾夾住

13、乳膠管。點(diǎn)燃紅磷伸 入瓶中并塞上瓶塞。待紅磷熄滅并冷卻后，打開(kāi)彈簧夾，觀察 廣口瓶?jī)?nèi)水面變化情況。實(shí)驗(yàn)完畢，甲同學(xué)的廣口瓶?jī)?nèi)水面上升明顯小于瓶?jī)?nèi)空氣體積的1/5,乙同學(xué)的廣口瓶?jī)?nèi)水面上升顯大于瓶?jī)?nèi)空氣體積的1/5。下列對(duì)這兩種現(xiàn)象解釋合理的是（ ） 甲同學(xué)可能使用的紅磷量不足，瓶?jī)?nèi)氧氣沒(méi)有消耗完 甲同學(xué)可能未塞緊瓶塞，紅磷熄滅冷卻時(shí)外界空氣進(jìn)入瓶?jī)?nèi) 乙同學(xué)可能沒(méi)夾緊彈簧夾，紅磷燃燒時(shí)瓶?jī)?nèi)空氣受熱從導(dǎo)管逸出 乙同學(xué)可能插入燃燒匙太慢，塞緊瓶塞之前，瓶?jī)?nèi)空氣受熱逸出 A.只有 B.只有 C.只有 D. 解析 探究空氣中氧氣的含量的實(shí)驗(yàn)誤差分析，要根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行推斷，關(guān)鍵看操作的結(jié)果是導(dǎo)致密閉體系

14、內(nèi)氣體的壓強(qiáng)變大還是減小。甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比實(shí)際偏低，原因可能有：（1）紅磷量不足，瓶?jī)?nèi)氧氣沒(méi)有耗完；（2）未塞緊瓶塞，外界空氣進(jìn)入瓶?jī)?nèi)；（3）未冷卻到室溫就打開(kāi)彈簧夾；乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比實(shí)際偏高，原因可能是廣口瓶?jī)?nèi)的部分空氣受熱逸出，致使廣口瓶?jī)?nèi)氣體的體積減小更多。 三.為測(cè)定空氣中氧氣的含量，小華同學(xué)打算設(shè)計(jì)如下方案：選用實(shí)際容積為40 mL的試管作反應(yīng)容器，將過(guò)量的白磷放入試管，用橡皮塞塞緊試管口，通過(guò)導(dǎo)管與實(shí)際容積為60 mL且潤(rùn)滑性很好的針筒注射器組成如右圖的實(shí)驗(yàn)裝置。 假設(shè)此實(shí)驗(yàn)?zāi)馨凑招∪A的設(shè)想正常進(jìn)行，且白磷所占體積與導(dǎo)管內(nèi)的氣體體積忽略不計(jì)，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1)實(shí)驗(yàn)前，打開(kāi)彈

15、簧夾，將注射器的活塞前沿從20 mL刻度處推至15mL刻度處，然后松手，若活塞仍能返回至20mL刻度處，則說(shuō)明_。（2）若先夾緊彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，燃燒結(jié)束，等到試管冷卻后再松開(kāi)彈簧夾。 可觀察到的現(xiàn)象為_(kāi)。（3）若不使用彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，充分反應(yīng)直至燃燒結(jié)束，試管冷卻?？捎^察到的現(xiàn)象為_(kāi)（4）若按小華的設(shè)想進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)際可能遇到諸多問(wèn)題而發(fā)生危險(xiǎn)，造成實(shí)驗(yàn)失敗。例如_。本題的創(chuàng)新性在于實(shí)驗(yàn)裝置始終密閉，不會(huì)造成空氣污染，通過(guò)活塞的移動(dòng)來(lái)測(cè)定空氣中氧氣的含量，提高了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度。（1）實(shí)驗(yàn)操作前后裝置內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變，證明該裝置的氣密性好。（2）白磷在空氣燃燒時(shí)消耗氧氣，產(chǎn)生白

16、煙（生成五氧化二磷），導(dǎo)致密閉體系內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，由于氧氣約占空氣體積的1/5,而試管內(nèi)空氣中氧氣的體積約為：40 mL1/5=8 mL，且過(guò)量的白磷燃燒能將試管內(nèi)空氣中的氧氣耗盡，因此最終活塞的前沿在約12 mL（20 mL-8 mL=12 mL）的刻度線上。（3）白磷在空氣中燃燒時(shí)放出大量的熱，會(huì)使密閉體系內(nèi)的空氣受熱膨脹，氣體壓強(qiáng)增大，活塞就會(huì)向右移動(dòng)，當(dāng)過(guò)量的白磷燃燒耗盡密閉體系內(nèi)的氧氣，試管冷卻后，密閉體系內(nèi)氣體的壓強(qiáng)減小，外界大氣壓就會(huì)推動(dòng)活塞會(huì)向左移動(dòng)，而密閉體系內(nèi)空氣中氧氣的體積約為：（40 mL+20 mL）1/5=12 mL,因此最終活塞的前沿在約8mL（20mL-12mL=8mL）的刻度線上。（4）因?yàn)榘琢兹紵懦龃罅康臒?，?huì)使密閉體系內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大，所以該實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題有：橡膠塞彈出、試管爆裂、注射器活塞彈出等。答案 （1）裝置的氣密性好（2）白磷燃燒，產(chǎn)生白煙，活塞前沿在約12 mL的刻度線上 （3）白磷燃燒，產(chǎn)生白煙，活塞先向右移動(dòng)，最終穩(wěn)定在約8 mL的刻度線上