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为什么把惰性气体改称稀有气体？它们有哪些应用？
1991年，全国自然科学名词审定员会公布的《化学名词》中正式规定，把惰性气体改称为稀有气体。其理由在于惰性气体的“惰性”是相对的。这里的“惰性”指的是惰性气体都是由最外层有八个电子（氦最外层两个电子已排满）的稳定结构的单原子构成。因此，长期以来人们一直认为惰性气体不可能与其它物质反应生成化合物。但事实并非如此，1962年英国化学家巴特利特（Bartlett）通过实验，得到了惰性气体的第一个化合物六氟铂酸氙（XePtF6）。以后人们又陆续制得了二氟化氙、四氟化氙、二氟化氪等等。但到现在为止，还没有制得氩、氖、氦的化合物，人们对稀有气体的研究还在继续进行。
尽管稀有气体很不活泼，但是，它们依然在工业、医学、尖端科学及日常生活中发挥着它们的特长：
1．利用稀有气体极不活泼的化学性质，在生产中做保护气。例如，在电灯泡内充入氮氩混合气体可减少钨丝的损坏，延长灯泡的使用寿命。除此以外，在半导体工业、原子反应堆的机械加工中以及制造飞机、火箭等工艺中都需用稀有气体做保护气。
2．利用稀有气体在通电时会发出有色光的性质，在电光源中有特殊的应用。例如，五光十色的霓红灯就是充入了不同比例的氖气、氩气、氦气的缘故。氖灯透雾性强，用于做码头、机场的灯标；氙灯发光强度高，被誉为“人造小太阳”。
3．氦气代替氢气填充气球或飞艇不会发生爆炸。
4．用稀有气体制成多种混合气体激光器，应用于测量和通讯。
5．用氦气代替氮气跟氧气混合成“人造空气”供潜水员呼吸，不会发生“气塞症”。
6．医学上应用氙气做麻醉剂。
稀有气体的应用十分广泛，人们还在不断研究探索，相信稀有气体还会发挥出更大作用。
为什么说空气的成分一般是比较固定的？
空气是多种气体的混合物。它的恒定组成部分为氧、氮和氩、氖、氦、氪、氙等稀有气体，可变组成部分为二氧化碳和水蒸气，它们在空气中的含量随地球上的位置和温度不同在很小限度的范围内会微有变动。至于空气中的不定组成部分，则随不同地区变化而有不同，例如，靠近冶金工厂的地方会含有二氧化硫，靠近氯碱工厂的地方会含有氯等等。此外空气中还有微量的氢、臭氧、氧化二氮、甲烷以及或多或少的尘埃。
实验证明，空气中恒定组成部分的含量百分比，在离地面100km高度以内几乎是不变的。空气中恒定组成部分各成分的重量比和体积比见表。
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空气中主要成分氮和氧相对恒定的原因是自然界各种变化相互补偿的结果。
动植物的呼吸、物质的燃烧、动植物的腐烂、钢铁的锈蚀都需要耗用大量的氧气，但是绿色植物在日光下也要进行光合作用，即吸入空气中的二氧化碳，同时放出氧气。实验证明植物放出氧气的总量比它呼吸时需要氧的量多20倍左右。这就是氧气量保持相对平衡的原因。
植物生长需要氮元素。氮元素的来源就是空气中的氮气。天然固氮主要是靠闪电将氮气氧化成一氧化氮，一氧化氮进一步氧化成二氧化氮，在雨水中溶解形成亚硝酸和硝酸。进入土壤中转变为亚硝酸盐和硝酸盐。据估计，通过这种途径，每年可以从大气中固定约4000万吨的氮，还有少量氮是通过豆科植物的根瘤菌固定的；人工固氮的主要途径是用氮气合成氨。而被固定的氮，又可以被一类叫反硝化细菌的微生物分解成氮气返回大气。就这样，在自然界又完成了另一个循环──氮循环，使得大气中氮的含量也几乎保持恒定。
人类是怎样认识空气成分的？
多少年来，人类就生活在空气的海洋中，这个气海就是我们说的大气。它包围着生命的摇篮──地球，吸收了太阳紫外线的大部分，同时使地球表面的温度保持在一定范围内。
然而人类弄清楚空气的性质、成分，也不过只有百年的历史。空气的组成、性质之所以长期没有被人们发现，是因为空气无色无味，看不见、摸不着，只有当你缺少它的时候，才会意识到空气是一种物质。
早在18世纪70年代，化学家舍勒和普利斯特里就先后通过试验发现并制得了一种气体，就是氧气。但是，由于两位科学家受到当时流传的错误理论“燃素”学说的束缚，没能对实验结果做出正确的理解，错过了发现空气成分的机会。
化学家拉瓦锡在前人实验的基础上也进行了空气成分的实验研究，他的密闭容器中加热少量汞，部分变成红色粉末，此时空气体积差不多减少了1／5，拉瓦锡对剩余的4／5气体进行研究，发现这部分气体既不能供给呼吸、维持动物的生命，也不能支持燃烧。他给它命名为“氮”（拉丁文Nitrogenium，意为不能维持生命）。拉瓦锡又把生成的红色粉末加强热，得到了汞和一定量的气体，他把得到的气体和上面实验剩余的气体相混合，得到与原有体积和性质一样的空气。他给这种气体命名为“氧”（拉丁文Oxygenium，意为成酸的元素）。从而得出“空气是由氧气和氮气组成”的结论。拉瓦锡运用天平作为研究工具。注意实验中物质质量的变化，并进行分析和判断是他实验成功的重要原因。
之后，又有许多科学家不断研究探索，认识到空气中除主要存在氮气和氧气外，还有少量的稀有气体及很少量的CO2和水蒸气及尘埃等。
宇航员为什么要穿宇宙服？
如果宇航员身着西装遨游太空，他们是无法生存的。其主要原因是特殊的宇宙服能抵挡太阳强紫外线和其它高能宇宙射线的伤害，而西装自然抵挡不住。
人类生活在地球上则完全没有必要身着笨重的宇宙服，是因为地球已穿上了一件看不见的庞大的宇宙服，这就是大气中的臭氧层。
臭氧层距地面约25km，浓度高达10ppm，它能吸收太阳辐射中的大部分紫外线，从而保护了人类和其它生物免受强紫外线的伤害。
如果没有臭氧层的保护，所有强紫外线全部照射到地面的话，那么，日光晒焦的速度将比烈日之下的夏天快50倍。这意味着在几分钟之内，地球上的树木全被烤焦，所有的飞禽走兽都将被杀死，生机勃勃的世界，就会变成荒凉的焦土。近些年来人们发现，这个与地球生命生死攸关的臭氧层正在遭受着人为因素的破坏。科学家观测，南极上空已出现臭氧空洞，臭氧减少了30％～40％。卫星监测表明，我们生活的北纬30°～60°范围内，从1969年至1986年，大气中臭氧减少了1.7%～3％。
多数科学家认为，臭氧层破坏的原因是人类向空气中排放了一些有害的物质，如氟里昂（也叫氯氟烃），它是冰箱和其它制冷设备常用的制冷剂。目前，全世界氟里昂年产量为180万吨，每年排放的氟里昂约为68万吨。这样庞大数量的氟里昂排入大气中，对臭氧层的耗蚀是可想而知的。
目前，国际上正在积极研究，以防止臭氧层的进一步破坏。我国是发展中国家，积极承担了保护臭氧层的国际义务，探索新的制冷技术，开发无氟冰箱，已取得突破性的进展。真正达到臭氧层不受破坏，必须全球一致行动，保护我们生存的空间。
测定空气中氧气约占五分之一体积的实验
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【用品】钟罩、水槽、红磷、燃烧匙。
【操作】在顶部有孔的玻璃钟罩上配一个插有燃烧匙的橡反塞，盖在盛有清水的水槽里（如图）。实验时，在燃烧匙里放少量红磷，置酒精灯上点燃，立即插入钟罩内，并使橡皮塞旋紧，防止漏气。磷在钟罩内和空气中的氧气化合，生成五氧化二磷，使氧气耗尽。随着五氧化二磷溶解于水成偏磷酸(HPO3)，水面逐渐上升，待五氧化二磷全部熔解，水面约可上升到钟罩内原来水面以上的五分之一容积处（可在实验前作好标记）。
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这个实验也可以用图2所示的装置来完成。在集气瓶口上，配一个带有燃烧匙和玻璃导管的橡皮塞，导管的另一端，伸入盛水的大烧杯里。先在集气瓶里加少量的水，再把剩余的容积用记号划成五等分。实验时，点燃盛在燃烧匙中的磷，立即塞上塞子。随着磷和氧气化合以及生成物五氧化二磷的溶解，使瓶内气体压强减小，大烧怀中的水就会落入集气瓶里，也是约五分之一容积。
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空气之一
(1)通过观察红磷燃烧的实验推断空气的成分。
空气的成分以氮气、氧气为主，是长期以来自然界里各种变化造成的。
空气的成分按体积计算，氧气占21％，氮气约占78％。另外还有氦、氖、氩、氪、氙等稀有气体，以及二氧化碳和其它气体杂质。
通常计算气体混合物的百分组成是用体积比而不是质量比。同时，由于各种气体密度不同，所以气体的体积分数不等于质量分数。
(2)学习稀有气体时，要注意它们的“惰性”是相对的，在一般情况下，由于稀有气体元素的原子具有稳定的结构，因此很难与其它物质发生化学反应，但在一定条件下，有些稀有气体也能跟某些物质发生化学反应。例如，现已制出的XeF2，KrF4等化合物。
学习稀有气体用途时，要联系它们的性质。例如，利用它们一般不跟其它物质发生化学反应的性质，常把它们用作保护气以隔绝空气，防止金属在高温下跟其它物质起反应，可以充入灯泡，使灯泡经久耐用。又如，那五光十色的霓虹灯就是利用稀有气体在通电时会发出有色光的特性制成的。
(3)关于空气的污染和防止污染。
空气的成分一般来说比较稳定，可是，工业生产排放到空气里一些有害气体和烟尘，改变着空气的成分。应采取保护环境的措施为人类提供清洁的空气。
空气之二
(1)空气由多种物质组成，由于组成空气的各种气体（主要是氮气和氧气），都是无色无气味的，因此空气也是无色无气味的。但要注意，这是我们在“通常状况”下观察的结果。
(2)空气是人类生命和生活不可缺少的物质。一个成年人，每天呼吸空气大约2万多次。吸入的空气量达15-20m3，为每天所需食物和饮水重量的10倍。生命一时一刻离不开空气。人在5周内不吃饭，5天内不饮水，尚能生存，而断绝空气5min就会死亡。空气也是人们维持生活所必需的，每天做饭在燃料燃烧时都需要空气。
在环境科学中，对室内、车间、厂区空气的污染，称为空气污染，而对区域性空气污染，则称为大气污染。
人类从事生活和生产活动，向大气排放各种污染物，例如，煤燃烧产生的烟，石油化工厂排放的废气，汽车排气形成的烟雾等等。污染物超过了环境所能允许的极限，就会使大气的质量发生恶化，对人们的生活、健康、建筑物等直接或间接破坏或产生恶劣影响，这种现象称为大气污染。当前一些城市的大气污染日益严重，给人类造成很大的危害。因此，在发展工业的同时，一定要把大气污染的防治提到议事日程，采取措施，防止大气污染，保护环境，为人类生活提供清洁的空气。
(3)空气中的氧气、二氧化碳和水蒸气，能与多种物质发生作用，在使用或保存化学药品时应考虑到这些因素。
(4)不要把氮气化学性质的相对稳定性和稀有气体化学性质的稳定性相提并论。稀有气体的化学性质比氮气或其他物质都稳定。
空气之三
空气看不到摸不着，是没有颜色，没有气味的混合气体。空气是养育着人类和万物的一座天然宝库。人和动物每时每刻都要从空气中吸取氧气，植物的光合作用要吸收空气中的二氧化碳，氮气可以转化成植物生长所需要的养分，空气中水蒸气的变化影响着全球的气候。高层大气中存在着臭氧，它吸收了太阳光中的大部分紫外线，保护了人和一切生物。
在原始的绿色植物出现以前，大气主要由二氧化碳、一氧化碳、甲烷和氨气组成。在绿色植物出现以后，植物光合作用吸进二氧化碳放出氧气，使原始大气中的一氧化碳氧化成二氧化碳，甲烷氧化成水蒸气和二氧化碳，氨氧化成氮气和水蒸气。由于植物的光合作用持续进行，大气中的大部分二氧化碳逐渐被植物吸收，终于形成了以氮气和氧气为主要成分的空气。
氮气是空气中含量最多，化学性质不活泼的气体。英国科学家卡文迪许在1772年曾经分离出氮气，把它称为“窒息的空气”。同年普利斯特里通过实验证明空气中有五分之四的气体比空气轻，不助燃，也不维持生命，这就是氮气。氮气的希腊文原意是“不能维持生命”。
氧气是空气中化学性质活泼的气体。人和动物的呼吸作用及各种可燃物的燃烧都要消耗氧气，而植物的光合作用又放出氧气，从而使空气中氧气的含量几乎保持恒定。
空气中还有稀有气体。随着科学技术的发展，稀有气体的用途越来越广泛。空气中氮气、氧气、稀有气体的含量几乎保持不变，是空气中相对比较恒定的成分。
空气中的可变成分是二氧化碳和水蒸气。空气中二氧化碳含量约在0.03%～0.04%。工矿区二氧化碳含量高。随着工业的发展，燃料消耗的增加，空气中二氧化碳的含量正在逐年增加，对世界气候产生了不可忽视的影响。
水蒸气的含量从两极到热带相差很大。其含量也影响着世界各地的气候和降水量。
此外在工矿区的空气中还含有少量的氨气、酸气以及微量的氢气、臭氧、甲烷等气体。灰尘、烟尘是空气中固体悬浮杂质。空气中这些杂质含量虽小，危害却很大。
总之，空气的成分是比较稳定的。随着离地面高度的增加，空气的密度会逐渐减小，但百分组成仍保持不变。干燥空气的组成见表1。
地球有强大的吸引力，80％的空气集中在离海平面15km的范围内。这一空气层对人类的生活、生产影响很大。空气是宝贵的自然资源，从液态空气分馏出来的氮气、氧气和各种稀有气体，在工农业生产和国防建设中有着广泛的应用。
氮气可以充灯泡，作焊接金属的保护气。豆科作物的根瘤菌具有特殊的固氮能力，它能巧妙地把空气中的氮气转化为植物能吸收的氮肥。化学家正在努力研究生物固氮的奥秘。
由于工业发展，燃料的消耗不断增长，燃烧产生的大量废气、烟尘污染了空气。污染空气的有害物质主要有硫的氧化物、氮的氧化物、一氧化碳、粉尘、碳氢化合物、硫化氢以及酸雾、油雾等。在有些工业发达国家出现的光化学烟雾事件夺走了成千上万人的生命。有的国家甚至把新鲜空气作为商品出售。因此保护环境，以确保人类能够呼吸到新鲜干净的空气，已成为全人类所面临的重大课题。
从发现稀有气体时起，化学家就力图使稀有气体跟其它元素化合。直到1862年巴特列特用氟气与氙气化合制出四氟化氙晶体以后，氪、氡等多种稀有气体化合物才相继制备出来。这些化合物的制备成功，说明稀有气体的惰性是相对的。因此才把“惰性气体”的名称改为“稀有气体”或“空素”。
稀有气体的主要用途及拉丁文原意见表2。
空气成分的体积分数和质量分数是一回事吗？其间有什么联系？
体积分数表示混合物中某一纯物质的体积与混合物的体积之比，通常用小数或百分数表示,符号为。如1体积甲烷与2体积氧气的混合气中
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质量分数表示物质中某一成分的质量与该物质总质量之比，通常也用小数或百分数表示，符号为ω，指的是质量关系。
显然，空气中各成分的体积与质量分数不是一回事。空气的成分通常是按体积分数计算。
体积分数与质量分数可以通过气体的密度（ρ）相互转化。如已知标准状况下空气的密度为1.293g/L，氧气的密度为1.429g/L，如何求空气中氧气的质量分数？
可以根据题意设空气为100L，则V（O2）＝21L
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空气污染有哪些严重的危害？怎样防治？
在当今世界上，大气环境问题已经成为一个举世瞩目的全球性问题。酸雨、臭氧层破坏、“温室效应”等造成的环境污染和生态破坏已波及地球的各个角落，对经济的发展、社会的安定和人类的生存构成了严重的威胁，人类面临着大气污染的挑战。
所谓空气污染就是受某种自然或人为的因素影响，改变了空气的平衡组成，并且超过了大气的自净能力，对人体、动植物和建筑物产生不良影响。污染源主要是煤和石油的燃烧、汽车尾气及工业生产过程中泄漏或排放出的粉尘和废气等。其中对大气污染威胁较大的污染物主要有粉尘、二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮、一氧化碳、氟和氟化氢、烃类、硫化氢、氨和氯气等。
空气污染的危害主要表现在三个方面：
1．对人体健康的危害
大气污染物一般经呼吸道进入人体，少数可通过消化道或皮肤进入人体，有些经食物或饮水间接进入人体，一般可引起感官和生理机能的不适反应，诱发慢性支气管炎、支气管哮喘、肺气肿或肺癌等疾病。1952年在伦敦发生了伦敦烟雾事件，大气中烟尘的最高浓度达到4.46mg/m3，二氧化硫日平均浓度1.34ppm。由于持续时间达4.5天之久，伦敦死亡人数达4000人之多；我国北方有的城市从1949年到1979年30年间，癌症死亡率增加145％，已上升为死因的第二位，其中与大气污染的有关肺癌数量最多。
2．对植物的危害
大气污染物浓度超过植物的承受限度，会使植物的细胞和组织器官受到伤害，生理功能和生长发育受阻，农作物产量下降，产品品质变坏；群落组织发生变化，甚至造成植物的个体死亡、种群消失。
3．对器物的危害
空气污染加速金属的腐蚀，各种大理石建筑材料腐蚀后失去光泽，出现坑洼不平、脱落石片；橡胶加速老化、脆裂、强度下降；电线绝缘体漏电；皮革制品使用寿命缩短，2～3年内开始脆化等等。
防治的方法主要有：全面规划，工业区的建设要合理布局；控制污染源，尽量减少排放，改进工艺，回收废气，综合利用；绿化造林净化空气；采取必要的行政管理措施，加强监测、监督。

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