3.1-3.2空气与氧气氧化与燃烧(原卷版+解析).docxVIP

3.1-3.2空气与氧气氧化与燃烧

【思维导图】

【知识点全掌握】

空气的主要成分和组成

空气成分

氮气

氧气

稀有气体

二氧化碳

其他气体和杂质

体积分数

78%

21%

0.94%

0.03%

0.03%

特点

相对固定

可变

测定空气中氧气体积分数的实验方法

实验原理

空气是由氧气和氮气等多种气体组成的，为了测定空气中氧气的体积分数，可以选择某种能与空气中氧气反应而不与空气中氮气及其他气体反应的固体物质（如红磷、汞、铁、铝），利用氧气与该物质反应后生成固体物质，使密闭容器中气体体积减小（减小的体积即为氧气的体积），气体压强减小，引起水面发生变化，从而确定空气中氧气的体积分数。

实验步骤

（1）连接装置：在集气瓶口连接一个双孔胶塞，一孔插燃烧匙，另一孔插导管（配有弹簧夹），导管另一端伸入盛有水的烧杯中，如图所示。

（2）检查气密性：把导管的一端放入水中，两手紧握集气瓶外壁，如果在导管口有气泡冒出，松开两手，使它冷却，导管中形成一段水柱，则证明气密性良好。

（3）在集气瓶内加少量水，并做上记号，把剩余的容积用记号划分成5等份。

（4）点燃燃烧匙内的红磷，立即伸入集气瓶中，并把塞子塞紧。

（5）待红磷熄灭并冷却至室温后，振荡集气瓶，打开弹簧夹。

实验现象

（1）红磷燃烧，有大量白烟生成。

（2）集气瓶内的水面上升。

实验结论

（1）红磷燃烧的文字表达式：

（2）集气瓶内的水面上升，说明空气中的氧气被消耗掉了。

测定空气中氧气体积分数的实验分析与评价

（1）红磷燃烧消耗完氧气后，不能继续燃烧，说明氮气不能支持燃烧；集气瓶中水面上升1/5后不再上升，说明氮气不溶于水；空气是无色无味的气体，说明氮气、氧气都是无色无味的气体。

（2）实验成功关键：

①装置不能漏气；

②集气瓶中预先要加少量水（防止高温熔融物落入瓶底使瓶底炸裂）；

③红磷点燃后要立即伸入集气瓶中，并塞紧胶塞；

④待红磷熄灭并冷却后，再打开弹簧夹。

（3）不能用木炭代替红磷做上述实验，原因是木炭燃烧产生的二氧化碳是气体，集气瓶内气体压强基本没有变化（二氧化碳在水中极少量溶解），不能很好地测出氧气的体积。

★扩展：二氧化碳易被氢氧化钠溶液吸收，所以若用氢氧化钠浓溶液代替水时，可用木炭、硫粉代替红磷做该实验。

（4）进入瓶中水的体积一般小于瓶内空间的1/5的可能原因是：

①红磷量不足，使瓶内氧气未耗尽；

②胶塞未塞紧，使外界空气进入瓶内（漏气）；

③未冷却至室温就打开弹簧夹，使进入瓶内水的体积减小；

④本实验条件下，氧气浓度过低时，红磷不能继续燃烧，瓶内仍残余少量氧气。

氧气（O2）、氮气（N2）、二氧化碳（CO2）、稀有气体的主要性质和用途

成分

主要性质

主要用途

氧气

化学性质：用于动植物呼吸，支持燃烧

物理性质：无色、无味、不易溶于水

潜水、医疗急救、炼钢、气焊以及化工生产和宇宙航行等

氮气

化学性质：不活泼

物理性质：无色、无味、不溶于水

制硝酸和化肥、炸药的重要原料，因其化学性质不活泼，常用作保护气，医疗上用于冷冻麻醉，还可用作超导材料

二氧化碳

化学性质：能与澄清石灰水反应产生沉淀；不能燃烧，一般不支持燃烧

物理性质：无色、无味气体，密度比空气大

干冰用于人工降雨，保藏食品；工业原料，用于制纯碱、尿素和汽水；可用于灭火；参与植物光合作用，生成淀粉等糖类

稀有气体

化学性质：很不活泼（惰性）

物理性质：无色、无味，通电时能发出不同颜色的光

用作保护气，用于航标灯、闪光灯、霓虹灯的电光源，用于激光技术，氦气制造低温环境作冷却剂，氙气用于医疗麻醉

四、氧气

氧气的物理性质：通常情况下，氧气是一种无色无味的气体；在标准状况下（273K，101kPa），其密度为1.429g/L，比空气的密度（1.293g/L）略大；不易溶于水。

氧气的三态变化为：。工业生产的氧气，一般贮存在蓝色钢瓶里。

氧气的化学性质：氧气是一种化学性质比较活泼的气体，在一定条件下能跟许多物质发生化学反应，同时放出热量。在化学反应中，氧气提供氧，是一种常用的氧化剂。

下表列出了一些物质在氧气中燃烧的现象、反应文字表达式及注意事项：

硫在空气和氧气里燃烧铁丝在氧气里燃烧

物质（颜色、状态）

反应现象

反应文字表达式

注意事项

硫

（淡黄色固体）

发出明亮蓝紫色火焰（空气中是微弱淡蓝色），放出热量，有刺激性气味的气体产生

硫的用量不能过多，防止对空气造成污染。实验应在通风橱中进行。

木炭

（灰黑色固体）

发出白光，放出热量，生成的气体能使澄清石灰水变浑浊

（不充足）（充足）

夹木炭用的坩埚钳应由上而下慢慢伸入瓶中。

红磷

（暗红色固体）

燃烧产生大量白烟，发出白光，放出热量

五氧化二磷是固体，现象应描述为产生白烟。

铝箔

（银白色固