3.1节 空气与氧气

一、空气的成分

1、法国科学家拉瓦锡通过实验首先得出了空气是由氮气和氧气组成的结论。舍勒、普利斯特里及拉姆塞（发现稀有气体）等科学家也在研究空气成分方面作出了不可磨灭的贡献。

2、空气的成分一般来说是比较稳定的。（空气是一种混合物）

★3、气体的检验方法

（1）检验CO₂：通入澄清石灰水﹝Ca（OH）₂溶液﹞，若变浑浊则气体含有CO₂。

用针筒往澄清石灰水中鼓入空气，很久才变浑浊，说明空气中CO₂含量较少。

（2）检验O₂：带火星的木条伸入集气瓶中，若复燃，则为氧气；

或用燃着的木条靠近。若是在纯氧中，则木条燃烧更剧烈；若是在空气中，则木条安静地燃烧。（同时说明空气中O₂含量较纯氧而言较低）。

（3）检验H₂O：水能使无水硫酸铜粉末变蓝色。

★二、空气中氧气体积含量的测定（拉瓦锡）

1、实验原理：红磷（P）燃烧消耗密闭容器内空气中的氧气（O₂），使密闭容器内压强减小，在大气压的作用下水被压入集气瓶内的体积即为减少的氧气的体积。

2、 实验现象：红磷剧烈燃烧，产生大量白烟。冷却后，打开止水夹，水经导管进入集气瓶，约占集气瓶内空气总体积的1/5.

3、结论：氧气约占空气体积的1/5.。（V_倒吸的水=V_氧气）

4、进入瓶中水的体积小于瓶内空间的1/5的原因：

①红磷量不足，使瓶内氧气未耗尽；

②装置漏气，使外界空气进入瓶内；

③未冷却至室温就打开瓶塞，使进入瓶内水的体积减小。

进入瓶中水的体积大于瓶内空间的1/5的原因：

点燃红磷放入容器后，未及时塞上瓶塞。

5、文字表达式：磷+氧气  ^点燃  五氧化二磷

6、提醒：

（1）其反应物必须是可燃物，即能够在空气中燃烧，所以Fe不行。（铁丝不能在空气中燃烧，只能在氧气中燃烧）

（2）只能消耗O₂，不能消耗其他气体，所以Mg等物质不行。（Mg能与O₂，CO₂，N₂反应）

（3）生成物只能有固体，不能有气体，所以C、S等物质不行。（C＋O₂ CO₂（气体）；S＋O₂ SO₂（气体）会对瓶内气压产生影响）

（4）实验后的剩余气体不能燃烧（无可燃性）也不能支持燃烧（无助燃性），且不易溶于水。

（5）若所用液体用碱溶液代替，如NaOH溶液，则用S、C都行，因其生成物CO₂、SO₂都能与NaOH反应而被吸收。

7、上述试验同时证明了氮气有不能燃烧且不能支持燃烧的化学性质和难溶于水的物理性质。

8、改进教材实验的弱点，使实验结果更精确，使实验更环保：

如这些装置，图①可以通过凸透镜聚光点燃集气瓶内的白磷，避免空气污染；图②～⑥都是在装置内点燃红磷或白磷，且容器有精确的刻度，能更精确测得空气中氧气的体积。

三、空气的利用

1、氧气的用途：

（1）提供呼吸;急救病人、登山、潜水等

（2）支持燃烧;具有助燃性，气焊、气割、炼钢等

2、氮气的用途：

（1）氮气是一种无色、无味、难溶于水、性质较不活泼的气体。

（2）灯泡、食品中作保护气，制化肥、炸药、染料等，液态氮可作冷冻剂。

3、稀有气体：

（1）化学性质很稳定，极不活泼；（2）通电时能发出各种有色光，制成各种电光源；用作保护气；用于激光技术；制造低温环境（氦气）；医疗麻剂（氙气）

四、氧气的性质