①课题1—1空气是由什么组成的(1课时).ppt
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1、第二单元第二单元 我们周围的空气我们周围的空气 要目预览要目预览 课题课题1 空气空气 课题课题2 氧气氧气 课题课题3 制取氧气制取氧气 课题课题1 空空 气气课题课题11 空气是由什么组成的空气是由什么组成的阅读:科学家是怎样发现空气组成的?阅读:科学家是怎样发现空气组成的?18世纪世纪70年代,瑞典科学家舍勒和英国化学年代,瑞典科学家舍勒和英国化学家普利斯特里,分别制得了氧气。家普利斯特里,分别制得了氧气。1774年年法国化法国化学家拉瓦锡学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分,第一用定量的方法研究了空气的成分,第一次明确提出空气是由氧气和氮气组成,其中次明确提出空气是由氧气和氮气组成,
2、其中氧气约氧气约占空气总体积的占空气总体积的1/5。1892年年英国物理学家瑞利英国物理学家瑞利在研究气体密度时,在研究气体密度时,发现在发现在0、1.01105Pa条件下条件下,从空气中分离得从空气中分离得到的氮气密度与分解含氮物质所得到的氮气的密度到的氮气密度与分解含氮物质所得到的氮气的密度有微小的差异有微小的差异,他与英国化学家拉姆赛合作他与英国化学家拉姆赛合作,终于终于发发现空气中还存在着一种极不活泼气体现空气中还存在着一种极不活泼气体氩氩。以后经过许多科学家研究发现空气中还存在氦、以后经过许多科学家研究发现空气中还存在氦、氖、氩、氪等稀有气体。氖、氩、氪等稀有气体。拉瓦锡拉瓦锡A.L
3、.Lavoisier A.L.Lavoisier 1743179417431794拉瓦锡研究空气成分所用的装置拉瓦锡研究空气成分所用的装置拉瓦锡研究空气成分的实验:拉瓦锡研究空气成分的实验:实验实验1:汞汞 +氧气氧气 氧化汞氧化汞 Hg O2 HgO (银白色)(银白色)(红色粉末)(红色粉末)加加 热热实验实验2:氧化汞氧化汞 汞汞 +氧气氧气 HgO Hg O2加加 热热容器里空气的体积差不多减少了容器里空气的体积差不多减少了1/51/5。氧气的体积恰好等于容器里所减少气体的体积。氧气的体积恰好等于容器里所减少气体的体积。一、空气是由什么组成的一、空气是由什么组成的实验实验21:空气中氧
4、气含量的测定:空气中氧气含量的测定:(1 1)利用)利用燃烧法燃烧法测定的原理是:测定的原理是:利用红磷燃烧消耗密闭容器内空气中的利用红磷燃烧消耗密闭容器内空气中的氧气,使密闭容器内压强减少,在大气压的氧气,使密闭容器内压强减少,在大气压的作用下,作用下,进入容器内水的体积即为减少的氧进入容器内水的体积即为减少的氧气的体积气的体积。(2 2)实验装置:)实验装置:仪器:仪器:集气瓶、燃烧匙、导气管、烧杯、弹簧夹集气瓶、燃烧匙、导气管、烧杯、弹簧夹药品:药品:红磷、水红磷、水(3 3)实验步骤:)实验步骤:先在集气瓶做上记号,容积五等份;先在集气瓶做上记号,容积五等份;连接装置;连接装置;向导气
5、管灌满水并用弹簧夹向导气管灌满水并用弹簧夹夹紧橡皮管;夹紧橡皮管;检查装置的气密性;检查装置的气密性;点燃红磷,伸入集气瓶内;点燃红磷,伸入集气瓶内;燃烧结束燃烧结束冷却冷却后,打开弹簧夹。后,打开弹簧夹。实验现象:实验现象:红磷燃烧,产生大量白烟红磷燃烧,产生大量白烟(五氧化二磷(五氧化二磷白色小颗粒)白色小颗粒);集气瓶中的水面上升,约占集气瓶中的水面上升,约占总体积的总体积的1/5。反应的文字表达式:反应的文字表达式:实验成功的实验成功的关键关键:红磷要过量;红磷要过量;装置必须密封;装置必须密封;导管内事先注导管内事先注满水;满水;冷却到室温后,打开弹簧夹。冷却到室温后,打开弹簧夹。P
6、 O2 P2O5(白色固体白色固体)点点 燃燃 磷磷 +氧气氧气 五氧化二磷五氧化二磷实验分析:实验分析:红磷燃烧生成五氧化二磷固体,极易溶红磷燃烧生成五氧化二磷固体,极易溶于水不占有体积,消耗了集气瓶内的氧气,于水不占有体积,消耗了集气瓶内的氧气,冷却后,大气压把烧杯内的水压进集气瓶,冷却后,大气压把烧杯内的水压进集气瓶,压进的水约是集气瓶内消耗的氧气的体积。压进的水约是集气瓶内消耗的氧气的体积。结论结论:空气中氧气约占空气总体积的空气中氧气约占空气总体积的1/5。P27 讨论:讨论:拉瓦锡通过实验得出的结论是氧气约占空气总体积拉瓦锡通过实验得出的结论是氧气约占空气总体积的的1/5。在我们的
7、实验中,为什么气体减少的体积。在我们的实验中,为什么气体减少的体积小于小于1/5?引起测量结果偏低的原因有哪些?引起测量结果偏低的原因有哪些?可能的原因有:可能的原因有:装置漏气;装置漏气;红磷量不足,没有将瓶内氧气耗尽;红磷量不足,没有将瓶内氧气耗尽;装置未冷却就打开弹簧夹;装置未冷却就打开弹簧夹;导管未先注满水。导管未先注满水。【讨论讨论1 1】如果整个装置密封不好、红磷的量不够如果整个装置密封不好、红磷的量不够或没等到红磷熄灭并冷却就打开弹簧夹均有可能造或没等到红磷熄灭并冷却就打开弹簧夹均有可能造成气体减少的体积成气体减少的体积小于五分之一小于五分之一。另外,随着燃烧。另外,随着燃烧的进
8、行,氧气含量不断减少,当氧气含量低到一定的进行,氧气含量不断减少,当氧气含量低到一定值时,红磷就不能燃烧了。因此瓶中还有少量残余值时,红磷就不能燃烧了。因此瓶中还有少量残余氧气。氧气。【讨论讨论2 2】氮气不能支持燃烧。水面不会继续上升,氮气不能支持燃烧。水面不会继续上升,说明说明氮气不易溶于水氮气不易溶于水。只能在某种程度上说明氮气。只能在某种程度上说明氮气的一些性质,例如,空气不易溶于水与氮气一致,的一些性质,例如,空气不易溶于水与氮气一致,但空气能支持燃烧和呼吸,而氮气不能。但空气能支持燃烧和呼吸,而氮气不能。测量空气中氧气含量的测量空气中氧气含量的替换替换装置:装置:测定空气中氧气含量
9、的装置有多种,但其原理是一测定空气中氧气含量的装置有多种,但其原理是一致的。致的。在分析时,抓住原理不变这一关键,针对不在分析时,抓住原理不变这一关键,针对不同装置的特点进行个别分析,综合提高实验分析的同装置的特点进行个别分析,综合提高实验分析的能力。能力。讨论与思考:讨论与思考:(1 1)为什么红磷必须过量,红磷熄灭后瓶内还有没有残)为什么红磷必须过量,红磷熄灭后瓶内还有没有残余的空气?如果红磷的量不足,测得空气中氧气的体积分余的空气?如果红磷的量不足,测得空气中氧气的体积分数偏大还是偏小?数偏大还是偏小?红磷过量,燃烧时才能比较完全地消耗瓶内空气中的红磷过量,燃烧时才能比较完全地消耗瓶内空
10、气中的氧气,但不能完全消耗,因为氧气,但不能完全消耗,因为氧气含量低时,红磷在这样氧气含量低时,红磷在这样的实验条件下不能继续燃烧的实验条件下不能继续燃烧,所以红磷熄灭后,瓶内仍有,所以红磷熄灭后,瓶内仍有少量残余的氧气。少量残余的氧气。如果如果红磷的量不足红磷的量不足,则不能把集气瓶内空气中的氧气,则不能把集气瓶内空气中的氧气完全反应掉,集气瓶内水面上升不到原剩余空气的体积的完全反应掉,集气瓶内水面上升不到原剩余空气的体积的1/51/5,导致测得空气中,导致测得空气中氧气的体积分数偏小氧气的体积分数偏小。(2 2)如果装置的气密性不好,测得氧气的体积分数偏大)如果装置的气密性不好,测得氧气的
11、体积分数偏大还是偏小?还是偏小?装置的气密性不好装置的气密性不好,当集气瓶内氧气耗尽时,瓶内压,当集气瓶内氧气耗尽时,瓶内压强减少,瓶外空气会进入集气瓶内,导致进入水的体积减强减少,瓶外空气会进入集气瓶内,导致进入水的体积减少,少,测得的氧气的体积分数也偏小测得的氧气的体积分数也偏小。(3 3)导管事先未注满水,会引起测量结果如何改变?)导管事先未注满水,会引起测量结果如何改变?导管未注满水导管未注满水,燃烧冷却后,进入的水有一部分存在,燃烧冷却后,进入的水有一部分存在导管中,所以集气瓶内水的体积减少,故氧气的体积减少,导管中,所以集气瓶内水的体积减少,故氧气的体积减少,测得的氧气的体积分数偏
12、小测得的氧气的体积分数偏小。(4 4)装置未冷却就打开弹簧夹,测量结果偏高还是偏低)装置未冷却就打开弹簧夹,测量结果偏高还是偏低?装置未冷却时装置未冷却时,温度还较高,气体压强较大。此时打,温度还较高,气体压强较大。此时打开弹簧夹,进入瓶内水的体积减少,开弹簧夹,进入瓶内水的体积减少,引起测量结果偏低引起测量结果偏低。(5 5)能否用硫、木炭、铁丝等物质代替红磷?)能否用硫、木炭、铁丝等物质代替红磷?不用。因为硫或木炭燃烧后生成的是二氧化硫或二氧不用。因为硫或木炭燃烧后生成的是二氧化硫或二氧化碳(均为气体),而化碳(均为气体),而生成的气体的体积会弥补反应所消生成的气体的体积会弥补反应所消耗的
13、氧气的体积,导致测量结果误差较大耗的氧气的体积,导致测量结果误差较大。铁丝在空气中难以燃烧,瓶内空气体积几乎不会变化,铁丝在空气中难以燃烧,瓶内空气体积几乎不会变化,因而集气瓶内水面几乎不上升。因而集气瓶内水面几乎不上升。完成此实验选择可燃物的两个条件:完成此实验选择可燃物的两个条件:该物质在空气中能燃烧;该物质在空气中能燃烧;该物质燃烧后生成物为固体。该物质燃烧后生成物为固体。空气的成分:空气的成分:空气是由不同种物质组成的混合物。空气是由不同种物质组成的混合物。按按成分体积成分体积计算:计算:氮气:氮气:78%氧气:氧气:21%稀有气体:稀有气体:0.94%二氧化碳:二氧化碳:0.03%其
14、他:其他:0.03%氮气约占空气体积氮气约占空气体积4/5,氧气约占空气体积,氧气约占空气体积1/5。温馨提示:温馨提示:空气的主要成分是氮气和氧气;空气的主要成分是氮气和氧气;各成分的含量是体积分数,不是质量各成分的含量是体积分数,不是质量分数;分数;(体积分数:体积分数:每每100 L空气中含氮气空气中含氮气78 L,氧气,氧气21 L)典型范例:典型范例:1 1、最早运用天平作为研究化学的工具,并且得出最早运用天平作为研究化学的工具,并且得出“空气空气是由氮气和氧气组成是由氮气和氧气组成”的科学家是(的科学家是()A A:道尔顿道尔顿 B B:拉瓦锡拉瓦锡 C C:门捷列夫门捷列夫 D
15、D:舍勒舍勒2 2、早期化学家为了认识空气的本质,将一些物质放在密早期化学家为了认识空气的本质,将一些物质放在密闭容器中进行实验,结果发现每次都有约闭容器中进行实验,结果发现每次都有约1/51/5的空气不知的空气不知去向。当时化学家把这去向。当时化学家把这1/51/5的空气称为的空气称为“有用空气有用空气”,这,这种种“有用空气有用空气”是指(是指()A A:氧气氧气 B B:氮气氮气 C C:二氧化碳二氧化碳 D D:稀有气体稀有气体BA3 3、下列说法下列说法正确正确的是(的是()A A:空气的成分是一定不会改变的空气的成分是一定不会改变的B B:一般说来,空气的成分是比较固定的一般说来,
16、空气的成分是比较固定的C C:随着人口的增长,氧气将供不应求随着人口的增长,氧气将供不应求D D:随绿化面积的扩大,二氧化碳将越来越少随绿化面积的扩大,二氧化碳将越来越少B4 4、拉瓦锡研究空气成分时拉瓦锡研究空气成分时没有得出的结论没有得出的结论是(是()A A:空气中氧气约占空气总体积的空气中氧气约占空气总体积的1/51/5B B:空气中剩余空气中剩余4/54/5的气体主要是氮气的气体主要是氮气C C:他发现剩余的气体既不供应呼吸,也不支持燃烧他发现剩余的气体既不供应呼吸,也不支持燃烧D D:他发现空气中含有少量稀有气体他发现空气中含有少量稀有气体D5 5、下列事实能说明空气中含有哪些成分
17、:下列事实能说明空气中含有哪些成分:(1 1)木炭在空气燃烧中燃烧:)木炭在空气燃烧中燃烧:;(2 2)空气是制造氮肥的原料:)空气是制造氮肥的原料:;(3 3)酥脆饼干在空气中放置逐渐变软:)酥脆饼干在空气中放置逐渐变软:;(4 4)长期放置在空气中的澄清石灰水表面有一层白色固)长期放置在空气中的澄清石灰水表面有一层白色固体:体:。氧气氧气氮气氮气水蒸气水蒸气二氧化碳二氧化碳6 6、小明设计了如下图所示的实验装置甲。红磷和木炭均小明设计了如下图所示的实验装置甲。红磷和木炭均为足量,在空气中燃烧,待燃烧完毕,冷却至室温,打开为足量,在空气中燃烧,待燃烧完毕,冷却至室温,打开C C、D D两处的
18、夹子,想一想:两处的夹子,想一想:(1 1)他将看到哪些现象?)他将看到哪些现象?(2 2)试分析一下产生这些现象的原因是什么?)试分析一下产生这些现象的原因是什么?(3 3)如何将甲装置改装成乙装置,反应完毕冷却至室温)如何将甲装置改装成乙装置,反应完毕冷却至室温后,打开弹簧夹,观察到的现象与(后,打开弹簧夹,观察到的现象与(1 1)有什么不同?原)有什么不同?原因是什么?因是什么?(1 1)A A瓶中有水进入,进入瓶中有水进入,进入A A瓶中水的体积约占瓶体积的瓶中水的体积约占瓶体积的1/51/5,而,而B B瓶无水进入。瓶无水进入。(2 2)A A瓶中红磷与氧气反应,消耗了氧气,生成五氧
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