第四单元 我们周围的空气
1.第一个对空气组成进行探究的化学家：拉瓦锡（第一个用天平进行定量分析）。
2.空气的成分和组成
空气成分： O2 N2 CO2 稀有气体 其它气体和杂质
体积分数：21% 78% 0.03% 0.94% 0.03%
3.空气中氧气含量的测定
（1）加热铜粉
a.实验原理：在密闭容器中加热铜粉，铜粉能跟空气中氧气反应生成黑色的氧化铜，文字表达式为：铜 氧气 氧化铜 2Cu O2 ==2CuO 消耗了容器内的氧气，不产生其他气体，容器内减少的气体体积就是氧气的体积。
b.实验步骤：将一支硬质玻璃管注满水（两端用橡皮塞封住）。然后打开上端橡皮塞，将水倒入量筒中，记录体积；在另一支干燥的硬质玻璃管中装入铜粉，两端塞上带玻璃导管的橡皮塞，其中一端用气球密封；移动注射器活塞，在注射器中留下一定体积的气体，记录体积后与硬质玻璃管另一端密封连接；根据酒精灯的高度，将玻璃固定在铁架台上；.用酒精灯在铜粉部位加热，加热时不断推拉注射器（使管中氧气与铜粉充分反应）；停止加热后，待玻璃管冷却至室温，将气球内的气体全部挤出，待注射器活塞稳定后，记录注射器中气体的体积。
c.实验现象：铜粉加热后变成黑色；冷却至室温后，密闭容器内气体的体积减小。
d.实验结论：空气是混合物，氧气约占空气总体积的1/5。
e.注意：①铜粉要足量；②装置必须密封；③加热时温度要高一些，时间要稍长一些（使氧气与铜粉充分反应）；④加热时要不断推拉注射器（使管中氧气与铜粉充分反应）；⑤冷却至室温后，将气球内的气体全部挤入注射器内。
f.误差分析：①氧气含量大于1/5的原因可能是1.铜粉不足或者反应时间不够，氧气不能被完全消耗；2.实验装置气密性不好；3.未冷却至室温；②氧气含量小于1/5的原因可能是气球内的气体没有完全挤出。
（2）红磷燃烧
a.实验原理与（1）相似；红磷 氧气 ——五氧化二磷
b.实验装置与步骤：
①检查装置的气密性；②点燃燃烧匙内的红磷， 立即伸入集气瓶中，并塞紧橡胶塞。③待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹。
c.实验现象：有大量白烟产生，放热，广口瓶内液面上升约1/5体积。
d.实验结论：空气是混合物，氧气约占空气总体积的1/5，支持燃烧；
e.分析与探究： ①液面上升小于1/5的原因：装置漏气，红磷量不足，未冷却完全。
②能否用铁、铝代替红磷？不能 原因：铁、铝不能在空气中燃烧。
③能否用碳、硫代替红磷？不能 原因：产物是气体。
f. 误差分析：测量结果偏小的原因，①装置漏气；②红磷用量不足；③未冷却就打开弹簧夹。测量结果偏大的原因：①弹簧夹没有夹紧；②燃烧匙伸入太慢。【推测】：①氮气难溶于水；②氮气不能燃烧也不支持燃烧。
4.氧气：无色无味、不易容于水、密度比空气大、化学性质较为活泼，供生物呼吸，支持燃烧。可用于钢铁冶炼和金属焊接。
5.氮气是工业上生产硝酸（HNO3）和氮肥（如碳酸氢铵（NH4HCO3）、尿素（［CO(NH2)2］）
重要原料；氮气可延长食品的保质期（N2的化学性质不活泼）；液态氮气是很好的制冷剂（汽化时会吸收大量的热）。
6.稀有气体（惰性气体）可用作工业生产和科学实验中的保护气体；制作多用途电光源。
7.空气的污染及防治：对空气造成污染的主要是有害气体（一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）、氮的氧化物（NO、NO2））和烟尘等。目前计入空气污染指数的项目为CO、SO2、NO2、NO、臭氧（O3）和可吸入颗粒物（PM2.5即直径不超过2.5μm的可吸入颗粒）等。
8.空气污染的危害、保护：
危害：严重损害人体健康,影响作物生长，破坏生态平衡，全球气候变暖，臭氧空洞和酸雨等。
保护：加强大气质量监测，改善环境状况，使用清洁能源，工厂的废气经处理过后才能排放，积极植树、造林、种草等。
目前环境污染问题：
臭氧层破坏（氟里昂、氮的氧化物等） 温室效应（CO2、CH4等）
酸雨（NO2、SO2等） 白色污染（塑料、垃圾等）
9.化学式：用元素符号和数字表示某种物质（纯净物）组成的式子。一种物质用一个化学式表达，但是一个化学式不一定只表示一种物质。
10.构成物质的微粒有分子（H2O）、原子（Cu）、离子（NaCl）。
11.化学式的含义：
H2O，①表示水这种物质（宏观）；
②表示水是由氢元素和氧元素组成的（宏观）；
③表示一个水分子（微观）；
④表示一个水分子是由一个氧原子和两个氢原子构成的（微观）。
Cu，①表示铜这种物质（宏观）；②表示一个铜原子（微观）；
NaCl，①表示氯化钠这种物质（宏观）；
②表示氯化钠这种物质是由钠元素和氯元素组成的（宏观）；
③表示在氯化钠晶体中钠离子与氯离子的比例为1:1（微观）。
12.化合价：定量描述不同元素的原子之间形成化合物是相互化合的数目比例关系；也可以理解为原子之间相互化合时原子得失电子或者共用电子对偏移的数目。
13.化学中有一些原子是作为一个整体参加化学反应的，我们称之为原子团，化学上用“根”来命名这些原子集合体：氢氧根（OH）、铵根（NH4）、碳酸根（CO3）、亚硫酸根（SO3）、硫酸根（SO4）
14.常见元素或根的在化合物中的主要化合价：P83
口诀：一价氢氯钾钠银 二价钙镁钡氧锌
三铝四硅五价磷 二三铁、二四碳
二四六硫都齐全 铜汞二价最常见
15.在化合物中，各元素的正负化合价之和为零。单质中元素的化合价也为零。
16.书写化学式的规则：正价元素写在左边，负价元素写在右边；根据元素化合价绝对值的最小公倍数求得元素的原子数（必须是整数）写在该元素的右下角；读化学式时从左往右读。
17.计算组成物质的各种元素的质量比：物质中各元素的质量之比等于一个分子或离子中对应的（相对）原子质量之比。
18.物质中元素的质量分数：元素的质量分数=100 %×
19.物质化学式中各原子的相对原子质量的总和就是该物质的化学式量。如果该物质由分子构成，其化学式量也叫作相对分子质量。
20.氧气的实验室制法
一般思路：选择合适的药品（药品要含有所制备气体的组成元素且原料易得、无毒）和反应条件（简便，易控制）；选择合适的装置（气体发生装置和气体收集装置），确定操作步骤；评估实验体系的环保、安全性。（无有害物质排放，无安全隐患）。
实验装置的选择：发生装置，依据反应物的状态和反应的条件决定。
①反应物是固体，且需加热，（固固加热型）通常用如图装置A，
②反应物是固体与液体，且不需要加热，（固液不加热型）通常选用如图装置B，
收集装置，依据气体的溶解性、密度及常温下是否与空气成分反应决定。
①排水法（难溶于水且不与水发生反应的气体）如实验装置C，
②排空法 如实验装置D、E。
实验制取氧气的方法：
①过氧化氢溶液与二氧化锰制取氧气
药品：过氧化氢（H2O2）和二氧化锰（黑色粉末 MnO2）
二氧化锰（催化剂）能加快过氧化氢的分解速率，起催化作用。
原理：
实验装置：
操作步骤：a.检查装置的气密性；b.向锥形瓶中加入二氧化锰固体；c.塞好带有分液漏斗和导管的双孔塞；d.向分液漏斗中加入过氧化氢溶液；e.用排水法收集气体。
检验：将带火星的木条伸入集气瓶中，如果木条复燃，则证明是氧气。
验满：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，则证明氧气已集满。
②加热高猛酸钾制取氧气
药品：高锰酸钾（KMnO4暗紫色固体）
原理：
实验装置：
实验步骤：（连）查、装、定、点、收、移、熄
a.（查）检查装置气密性。
操作：将导管一端浸入水里，用手紧握试管外壁，若导管口有气泡
冒出，松开手后，导管内形成一段稳定的水柱，则说明装置不漏气。
b.（装）装药品,(放棉花的作用：防止加热时高锰酸钾粉末进入导管)，塞上带导管的橡胶塞。
c.（定）固定试管在铁架台上。(试管口要略向下倾斜的原因：防止冷凝水回流到热的试管底部，使试管炸裂)
d.（点）点燃酒精灯加热（操作：先预热，用酒精灯火焰在试管下方来回移动，再把外焰集中在药品的部位加热）
e.（收）收集气体。（当气泡连续均匀地冒出时才收集的原因：刚冒出的气泡是空气，若收集则气体不纯）
f.（移）先将导管移出水面。(原因：防止水倒吸到试管底部，使热的试管炸裂)
g.（熄）后熄灭酒精灯。
检验：将带火星的木条伸入集气瓶中，若木条复燃，则证明该气体是氧气。
验满：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，则证明氧气已集满。
h.注： ①试管口略向下倾斜：防止冷凝水倒流引起试管破裂。
②药品平铺在试管的底部：均匀受热。
③铁夹夹在离管口约1/3处。
④导管应稍露出橡皮塞：便于气体排出。
⑤试管口应放一团棉花：防止高锰酸钾粉末进入导管。
⑥排水法收集时，待气泡均匀连续冒出时再收集（刚开始排出的是试管中的空气）
⑦实验结束时，先移导管再熄灭酒精灯：防止水倒吸引起试管破裂
⑧用排空气法收集气体时，导管伸到集气瓶底部
③加热氯酸钾与二氧化锰制取氧气
药品：氯酸钾（KClO3）和二氧化锰
原理：
步骤和装置与②相同
催化剂在化学反应中能改变其他物质的反应速率（加快或减慢），而本身的质量和化学性质在反应前后没有发生变化的物质。
检验：将带火星的木条伸入集气瓶中，若木条复燃，则证明该气体是氧气。
验满：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，则证明氧气已集满。
20.氧气与其他物质的反应
物质
现象（条件为点燃）
碳C
在氧气中发出白光，产生使澄清石灰水变浑浊的气体。
磷P
产生大量白烟。
硫S
在空气中发出微弱的淡蓝色火焰，而在氧气中发出明亮的蓝紫色火焰，
产生有刺激性气味的气体。
镁Mg
发出耀眼的白光，放出热量，生成白色固体。
铝Al
铁Fe
剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体(Fe3O4)。
石蜡
在氧气中燃烧发出白光，瓶壁上有水珠生成，产生使澄清石灰水变浑浊的气体。
注：1.铁、铝燃烧要在集气瓶底部放少量水或细砂的目的：
防止溅落的高温熔化物；2.铁、铝在空气中不可燃烧。
21.氧化反应：物质与氧（氧元素）发生的化学反应。
剧烈氧化：燃烧
缓慢氧化：铁生锈、人的呼吸、事物腐烂、酒的酿造
