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1.1 空气的成分 (1)
1. 空气的成分
（1）18世纪70年代，法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。他得出了空气由氧气和氮气组成的结论。
（2）后来科学家陆续发现了氦、氖、氩、氪、氙等稀有气体，认识到空气中除了氧气和氮气外，还有其他成分。通常情况下，空气中各成分的比例保持相对稳定。空气的成分及体积分数如下：氮气78% 氧气21% 稀有气体0.93% 二氧化0.04%碳 其他气体和杂质0.03%
2. 空气中氧含量的测定
（1）测定原理：红磷燃烧消耗密闭容器内空气中的氧气，使密闭容器内气压减小，在外界大气压的作用下，水被压入密闭容器中，进入容器内的水的体积即为减少的氧气的体积。这种方法被称为燃烧法。选择可燃物时有两个条件：一是该物质在空气中能燃烧（助燃剂为氧气而非其他气体）；二是该物质燃烧后生成的物质为固体。
（2）实验现象：
① 红磷燃烧，产生大量白烟；
② 待容器冷却后打开止水夹，进入容器中的水的体积约占密闭容器原有空气体积的1/5。
（3）结论：空气中氧气的体积约占空气体积的1/5。
（4）实验成功的关键：① 装置气密性良好；② 可燃物应足量；③ 冷却后再打开止水夹；④ 点燃后将可燃物放入集气瓶中的速度要快。
思考：瓶中的水有什么作用？
3. 空气是重要的自然资源
（1）氧气：按用途，氧气可以分为医用氧和工业氧。医用氧用于救治病人，工业氧用于生产或产品加工。
（2）氮气：氮气是制造硝酸、炸药和氮肥的重要原料。氮气的化学性质不活泼，常用于保护气，如焊接金属时常用氮气来隔绝空气。灯泡中充氮可以延长使用寿命。食品包装时充氮可以防腐、保鲜。液态氮可做冷冻剂，医疗上常用液氮冷冻麻醉、冷藏人体细胞组织和冻死病变的细胞。某些超导材料利用液氮冷却到某一低温时会显示出超导性。
（3）稀有气体：常用作保护气，焊接金属时用于隔绝空气；通电时能发出不同颜色的光，人们用它制成了各种用途的电光源；利用稀有气体可以制成激光器。氙气可以用于医疗麻醉剂。液态氙可用于制造低温环境。
重要提示： 物质的用途是由物质的性质决定的。如氮气和稀有气体的性质都较为稳定，所以都可用作保护气；液氮汽化时需吸收大量的热，所以可作制冷剂。
1.1 空气的成分 (2)
1. 氧气的性质
（1）物理性质：氧气是一种无色、无味的气体，不易溶于水。标准状况下氧气的密度比空气的密度略大。液态氧呈淡蓝色，固态氧呈淡蓝色雪花状。
（2）化学性质：氧气是一种化学性质比较活泼的气体，具有助燃性，能支持可燃物（木头、纸张等）燃烧；具有氧化性，在一定条件下能与很多物质发生反应。
现象 文字表达式
硫 在空气中燃烧时产生微弱的淡蓝色火焰，生成有刺激性气味的气体，并放出热量 硫(S) + 氧气(O ) → 二氧化硫(SO )
在纯净的氧气中燃烧时产生明亮的蓝紫色火焰，生成有刺激性气味的气体，并放出热量
铁 在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成一种黑色固体，并放出热量 铁(Fe) + 氧气(O ) → 四氧化三铁(Fe O )
木炭 在氧气中燃烧，发出白光，并放出热量 木炭(C) + 氧气(O ) → 二氧化碳(CO )
磷 在空气中燃烧，产生大量白烟，并放出热量 磷(P) + 氧气(O ) → 五氧化二磷(P O )
2. 氧化反应：物质与氧发生的反应叫氧化反应，例如硫与氧气在点燃的条件下生成二氧化硫的反应。氧气在氧化反应中提供氧，具有氧化性。
3. 氧化物：由两种元素组成，其中一种元素是氧元素的化合物，如二氧化碳(CO )、二氧化硫(SO )、四氧化三铁(Fe O )等。
重要提示
做铁丝在氧气中燃烧的实验时，为了成功、安全地完成实验，要遵守以下注意事项：
1. 集气瓶中装少量水或铺一层细沙，并使铁丝悬在瓶中央，以防止熔融的铁或生成物溅落使集气瓶炸裂。
2. 铁丝要打磨光亮，以除去表面的氧化物，使铁丝能与氧气充分接触。将光亮的铁丝弯成螺旋状，以增大铁丝的受热面积，有利于反应持续进行。在铁丝末端系上一根火柴，作为引燃物。
3. 待火柴梗即将燃烧殆尽时，将铁丝由上而下伸入集气瓶中，以防火柴燃烧消耗大量氧气，导致实验失败。
氧气的制取和性质研究
1. 氧气的实验室制取
（1）分解过氧化氢制氧气
原理：过氧化氢 → 水 + 氧气
(H O ) (H O) (O )
（2）分解氯酸钾制氧气
· 原理：氯酸钾 → 氯化钾 + 氧气
(KClO ) (KCl) (O )
（3）氧气的收集装置
排水法：氧气不易溶于水。
向上排空气法：氧气密度略大于空气密度。
优点： 收集的气体纯净 收集的气体干燥
缺点： 收集的气体潮湿 收集的气体不纯净
注意：刚导出的气体是装置内的空气，不要立即收集,当导管口有连续、均匀的气泡冒出时，再收集。
验满，将带火星的木条伸入集气瓶口，若木条复燃，则证明集满。
补充：收集气体的装置
2. 氧气的工业制取
· 工业制取氧气最常见的方法为空气冷冻分离法，原理是根据液氧和液氮的沸点不同进行分离。
3. 催化剂
· 催化剂是一种能够改变化学反应速度（加快或减慢），其本身的质量和化学性质在反应前后都没有变化的物质，工业上又叫触媒。在分解过氧化氢制氧气和加热分解氯酸钾制氧气的实验中，二氧化锰就是催化剂，起到加快反应速度的作用。
重要提示
1. 实验室一般根据反应原理来选择制取装置，根据反应物状态和反应条件来选择发生装置，根据所制气体的密度和在水中的溶解度（或是否与水反应）来选择收集装置。
2. 实验室制取氧气时的注意事项：
（1）实验装置安装的顺序一般由下至上、由左至右；拆卸的顺序则相反。
（2）检查装置气密性。
①升温法（热胀冷缩法）：将导管的一端放入盛有水的水槽或烧杯中，用手握住试管的外壁，观察浸入水中的导管口是否有气泡冒出。之后把手移开，让试管冷却。若导管中形成一段稳定的水柱，则气密性良好。
②液差法（注水法）：用止水夹夹紧橡皮管，通过长颈漏斗向锥形瓶中注水，直到水淹没长颈漏斗的下端管口，继续注水，若长颈漏斗内液面高于锥形瓶内液面，并且形成一段稳定的水柱，则气密性良好。
1.1 空气的成分 (3)
1. 化合反应指由两种或两种以上的物质生成一种新物质的反应，通式为 A + B → AB （简称“多变一”）。
实例如下：
铁 + 氧气 → 四氧化三铁 磷 + 氧气 → 五氧化二磷
2. 分解反应指由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应，通式为 AB → A + B （简称“一变多”）。
实例如下：
过氧化氢 → 水 + 氧气 氯酸钾 → 氯化钾 + 氧气
重要提示
1. 基本化学反应类型
(1) 化合反应：多变一。两种或两种以上物质生成一种新物质的反应。
(2) 分解反应：一变多。一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应。
2. 非基本化学反应类型
氧化反应：物质与氧气发生的反应。氧气在氧化反应中提供氧，具有氧化性。
点燃
点燃
点燃
点燃
二氧化锰（MnO2）
二氧化锰（MnO2）
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①固定试管时，试管口应略向下倾斜，防止冷凝水倒流，导致试管破裂。
②加热时，先均匀预热试管，再集中加热药品部位，以防试管破裂。
③用排水法收集氧气时，务必先将导管移出水面，再熄灭酒精灯。
点燃
点燃
二氧化锰
二氧化锰
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