第2章空氣與水資源

思維導(dǎo)圖

證明空氣的存在

?定空氣中氧氣的定室分率

至r段翎孔》空氣的成分

――混合物尸、,坦.百史一的鈍偵患或

“空氣的組成上X_?■二?一：?…L

一氣的性汁和用途

越氣和稀有，體制稀有氣體的性質(zhì)和用途

量氣在自然界中的搬壞

X—物理性成

15的化學(xué)性弱

性質(zhì)活潑的班po化合反應(yīng)和依化反應(yīng)

?一*田0，供給呼吸

的闞途a支請最燒

從中氣中分*出擔(dān)，，坐邈室蝕蠅氣

從里式中身亮出氫r”；業(yè)而班氣?新，法

分解過氣化氧溶液制敏氣

―-1葉敘氣的制備除

空氣與水資源、利用化學(xué)反應(yīng)心瞽氧氣。加熱油i缽酸押制乳氣

加然氯酸件和二輒化隹制氧氣

…立胎，妾畏，氯氣

電解水雌杈不極；冢

探究水的組成兮義字褰達式

結(jié)論水由曜，加元索姐成

吸附明稅或活性炭

，塔園e----------

過境）一^?”

水外凈化C

瓶館

消潮才而

格含

硬水和軟水e{w*hfc?

［水賢源的縹合利用

知識清單

第1節(jié)空氣的組成

(一)空氣的組成

1.證明空氣的存在——“捕獲”空氣實驗探究

(1)實臉儀器及實臉裝置

(2)實臉現(xiàn)象：盛滿水的集氣瓶內(nèi)有氣泡冒出.集氣瓶內(nèi)水面包1，水槽內(nèi)水面上升“

(3)實臉結(jié)論：左邊集氣瓶內(nèi)部分空氣進入右邊分氣瓶內(nèi)。

2.空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)的測定

(1)實驗裝置圖

(2)實險原理：紅磷在密閉空間中燃燒消耗氧氣,使得密閉空間中壓強減小,打開止水夾，大氣壓將燒杯中的水壓

入集氣瓶中。(壓入的水的體積;祓消耗的氧氣的體積)

(3)實驗現(xiàn)象：紅磷燃燒，放出熱量，產(chǎn)生大量白煙,裝置冷卻到室溫后打開止水夾,燒杯內(nèi)的水倒流入集氣瓶，

約占集氣瓶內(nèi)氣體體積的3。(白磷同紅磷燃燒的反應(yīng)原理和現(xiàn)象相同，只是二者能夠燃燒的溫度不同，白磷4CTC,

紅璘240℃)

［補充］煙：固體的小顆粒;霧：小液充

(4)實臉結(jié)論：氧氣約占空氣總體積的地。

(5)反應(yīng)原理：文字表達式：磷+氧氣/豈五氧化二磷；符號表達式：p+o2_^jg^p2p5

(6)誤差分析：

伏*o差￥原因

紅磷不足,氧氣未耗盡

測量結(jié)果偏低裝置漏氣,使裝置外的空氣進入集氣瓶中

未冷卻至室溫就打開彈簧夾,使進入集氣瓶中的水的體積偏小

膠皮管未夾緊,紅磷燃燒時集氣瓶內(nèi)氣體因受熱順著導(dǎo)管逸出

測量結(jié)果偏高

燃燒匙伸入過慢，使裝置內(nèi)的氣體受熱逸出,導(dǎo)致進入集氣瓶中的水的體積偏大

3.空氣的成分

空氣的組成氮氣氧氣稀有氣體二氧化碳、其他氣體和雜質(zhì)

體積分?jǐn)?shù)78%21%0.94%0.06%

特點相對固定可變

(1)空氣的主要成分是分氣和氧氣。

(2)各成分的含量是依摳分?jǐn)?shù)而不是質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

(3)通常情況下，空氣中各成分的含量保持相對穩(wěn)定，但不是一成不變的。在不同地區(qū)或同一地區(qū)的不同時間，空

氣中各成分的含量也可能略有不同。

4.物質(zhì)的分類——混合物、純凈物

混合物純凈物

組成由兩種或兩種以上的物質(zhì)混合而成，組成不固定由一種物質(zhì)組成,組成固定

表示方法無固定符號用專門的符號表示

有固定的物理性質(zhì)和化學(xué)性

性質(zhì)無固定的物理性質(zhì)，混合物中各成分保持原有的化學(xué)性質(zhì)

質(zhì)

舉例空氣、海水、合金等氧氣(02)、水(H2O)等

分離、提純

聯(lián)系混合物.A兔凈物

兩種或兩種以上物質(zhì)混合

(二)氮氣和稀有氣體

1.氮氣的性質(zhì)和用途

①氮氣是一種無色、無氣味的氣體

物理性質(zhì)②里溶于水，常溫、常壓下1體積水中約能溶解0.02體積的氮氣

③在極低溫條件下加壓能液化成無色液體，液制通常儲存干星色鋼瓶中

化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,一般不燃燒也不支持燃燒

①化工行業(yè)，氮。是生產(chǎn)氮肥的重要原料

②用作保護氣,如焊接金屬時作保護氣，用作糧食的保護氣等

用途

③用作燈泡填充氣,防止鴇絲氧化，延長燈泡的使用壽命

④醫(yī)療上液氮用于醫(yī)療手術(shù)

2.稀有氣體

④火柴快燃盡才伸入瓶內(nèi)的目的：防止火柒

燃燒消耗過多氧氣而使鐵絲不能順利燃燒。

劇烈燃燒，火星四射,放出大量熱，生成

在氧氣中⑤集氣瓶底放一些水或沙子的目的：防止反

黑色固體

應(yīng)產(chǎn)生的高溫固體濺落瓶底，避免集氣瓶炸

裂。

②反應(yīng)的表達式

反應(yīng)文字表達式符號表達式

碳+氧氣超也二氧化碳

木炭在氧氣中燃燒c+o2co2

石蠟+氧氣甚紇水+二氧化碳石蠟虺%

蠟燭在氧氣中燃燒+02H2O+co2

鐵+氧氣蒞我四氧化三鐵點燃〉

鐵絲在氧氣中燃燒Fe+O2Fe3O4

(三)化合反應(yīng)和氧化反應(yīng)

1.化合反應(yīng)

(1)定義：由兩種或兩種以上物質(zhì)生成一種新物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)稱為化合反應(yīng)?；戏磻?yīng)屬于基本反應(yīng)類型。

(2)特點：多變一。

(3)表達式：A+B+……->Co

2.氧化反應(yīng)

(1)定義:物質(zhì)與皂玉的反應(yīng)屬于氧化反應(yīng)。氧化反應(yīng)不屬于基本反應(yīng)類型。

(2)特點：有氮氣參加,氧氣體現(xiàn)氧化性。

3.化合反應(yīng)與氧化反應(yīng)的關(guān)系

化合反應(yīng)不一定是氧化反應(yīng),氧化反應(yīng)不一定是化合反應(yīng)。二者的關(guān)系是交叉關(guān)系。

4.劇烈氧化與緩慢氧化的比較

劇烈氧化緩慢氧化

相同點均與氧氣反應(yīng):反應(yīng)過程均有熱量放出

不同點反應(yīng)進行得這，現(xiàn)象明顯，有發(fā)光現(xiàn)象反應(yīng)進行得很慢，不易被察覺，上發(fā)光現(xiàn)象

舉例木炭、蠟燭等燃燒動植物的呼吸作用、食物的腐爛

(四)氧氣的用途

1.助燃劑

(1)支持煤、木柴、液化氣和天然氣等燃料燃燒，以獲取燃燒放出的熱量，如用于烹飪食物。

(2)工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中，用先氧代替空氣，可以獲得更高的溫度。如運載火箭采用液氧和煤油做火箭的推進劑;

乙烘氣體在純氧中燃燒產(chǎn)生的火焰(乳塊焰)溫度可高達3000C以上，可用于焊接和切割金屬。

2.供給呼吸

如醫(yī)療急救、潛水、航空等。

第3節(jié)氧氣的制備

（一）從空氣中分離出氧氣

1.分離液態(tài)空氣制氧氣

（1）原理：利用液態(tài)空氣中液氮和液氧的電加不同，采用蒸發(fā)的方法，將氮氣與氧氣分離。屬于物理變化。

（2）過程：

（液態(tài)象的沸點為T96℃）

（沸點為-183匕，貯存在藍氫的鋼瓶中）

2.工業(yè)制氧氣的新方法

例如，在一定壓力下，讓空氣通過特殊薄膜或多孔性材料（如分子篩），將氧氣和氯氣分離，可以得到高純度的氧氣。

（二）利用化學(xué)反應(yīng)制備氧氣

1.分解過氧化氫溶液制取氧氣

試劑過氧化氫溶液（工也液體）、二氧化鏤（黑色粉末）

二氧化鐳

過氧化氫------->水+氧氣

反應(yīng)原理

H2O2H2002

發(fā)生裝置

收集裝直

向上排空氣法

該方法收集的氣體比較也逢該方法收集去氣體比較土埃

檢險方法將帶火星的木條伸入集氣瓶中,若木條復(fù)燃,證明是氧氣

排水法：當(dāng)集氣瓶口有較大氣泡冒出時,證明已集滿

臉滿方法

向上排空氣法：將帶火星的木條放在集氣瓶口,若木條復(fù)燃,證明已集滿

存放方法由于氧氣的密度比空氣大，所以蓋上玻埔片后，瓶口應(yīng)向上正放在桌面上

2.催化劑和催化作用

（1）概念：

①催化劑：在化學(xué)反應(yīng)中能增大化學(xué)反應(yīng)速率，但本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后都沒有發(fā)生變化的物質(zhì)。

②催化作用：催化劑在化學(xué)反應(yīng)中所起的作用。

(2)特點：“一增兩不變”

①一增：增大其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率。

②兩不變：催化劑的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)前后沒有改變。

3.加熱高鐮酸鉀(瞳寬色固體)制取氧氣

加熱

(1)反應(yīng)原理：高鎰酸鉀-----?箍酸鉀十二氧化鏈+氧氣

KMnO4K?MnO4MnO?O2

(2)實驗裝置圖

(3)實驗步驟和注意事項

實驗步琳注意事項

查連接裝置并檢查裝置的氣密性①導(dǎo)管只需剛剛露出橡膠塞，便于氧氣排出;

②試管口應(yīng)放一團棉花，防止舟銹酸鉀粉末進入導(dǎo)管造成堵塞或污

裝用藥匙將藥品裝入試管

染水槽;

定將試管固定在鐵架臺上

③試管口應(yīng)略向下傾斜,防止冷凝水回流到試管底部,使試管炸裂；

點燃酒精燈加熱

點④加熱時，現(xiàn)將酒精燈在試管下來回移動，使試管均勻受熱,再集

收收集氣體中對藥品部位加熱；

離從水槽中撤離導(dǎo)管⑤要等到氣泡連續(xù)均勻冒出時,再進行收集。因為開始加熱時導(dǎo)管

口冒出的氣泡主要是裝置內(nèi)的室氣，此時收集，會導(dǎo)致收集的氧氣

熄熄滅酒精燈

不純;

諧音記憶“茶莊定點收利息”⑥實臉結(jié)束時，應(yīng)先將導(dǎo)管移出水面,再?熄滅酒精燈,以免因試管

內(nèi)壓強減小而產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象。

4.加熱氯酸鉀和二氧化鎰制取氧氣

-S(kjj

氯酸鉀二昔、氯化鉀十氧氣

(1)反應(yīng)原理:

KC1O.

(2)實驗裝置及操作方法與加熱高銹酸鉀制取氧氣相似,但不用在試管口放一小團棉花。

5.分解反應(yīng)

(1)概,念：由一種物質(zhì)生成兩種或兩種以上新物質(zhì)的反應(yīng)。

(2)特點：一變多。

(3)表達式：A—B+C+……o

第4節(jié)水的組成和凈化

(-)探究水的組成

1.水的組成

(1)實險1：水的電解實驗

實臉裝置

』V為增強溶液的導(dǎo)電性,可向水中加入少量氫氧化鈉

①通電時，兩個電極上都有氣泡產(chǎn)生,負(fù)極產(chǎn)生氣泡的速率比正極快

實驗現(xiàn)象

②一段時間后，正負(fù)兩極的被墻管內(nèi)收集的氣體體積比約為上2

①用帶火星的木條檢臉正極得到的氣體，木條復(fù)燃，證明氣體是氧氣

氣體檢驗

②負(fù)極得到的氣體能燃燒,火焰呈淡藍色

通電*

水T0氣+氧氣

表達式

H2OH2O2

①水在通電后，發(fā)生了分解反應(yīng),生成了氫氣和氧氣

實臉結(jié)論

②水是由氯元素和氧元素組成的

(2)實驗2：氫氣的燃燒實臉

實齡步驟

在空氣中點燃純凈的氫氣，并在火焰上方罩一個干燥的燒杯，觀察現(xiàn)象0,

純凈的氫氣在空氣中安靜地燃燒，產(chǎn)生淡藍色的火焰,放出大量的熱，燒杯內(nèi)壁凝結(jié)有

實驗現(xiàn)象

水霧

氧氣+豆純水

表達式

H2o2H2O

①氫氣與空氣中的氧氣發(fā)生化登反應(yīng)生成了生

實臉結(jié)論

②水是由氯元素和氧元素組成的

（二）水的凈化

1.凈水方法

方法目的

沉降使固體顆粒與液體分離

過渡除去液體中混有的固體

吸附明磯（或三氯化鐵）吸附懸浮的固體顆粒使其沉降,活性炭吸附水中的色素和異味

煮沸除去水中的鈣、鎂離子,降低水的硬度，同時殺死水中的細(xì)菌

消毒在常溫下殺死水中的細(xì)菌和微生物

蒸館得到純水

2.過濾操作

（1）適用范圍：難溶性固體與液體的分離。

（2）實險儀器：鐵架臺（帶鐵陶）、燒.杯、漏斗、玻璃棒:實驗用品：濾.紙.

（3）操作要點：

①一貼：濾紙緊貼漏斗內(nèi)壁。如果濾紙未貼緊（留有氣泡），會造成過濾速度慢）

②二低：濾紙邊緣低于通土?；（如果濾紙邊緣高于漏斗口，液體可能會從漏斗外流出）

漏斗內(nèi)液而低于濾紙邊緣。（如果液而高于濾紙邊緣，液體會不涇濾紙過濾而流下）

③三靠：傾倒液體的燒杯尖的緊靠尖赭棒:（如果沒有經(jīng)玻痛棒引流,可能造成液體流

外）

玻埔棒末端較熊在三層濾紙的一邊;（如果玻璃棒靠在一層濾紙這邊，可能造成濾紙破損〉

漏斗下端管口緊靠燒杯內(nèi)壁。（如果沒有緊靠，過濾速度變慢，同時可能造成液滴飛濺）

3.自來水的生產(chǎn)過程

加顰凝劑

（1）進：水從水源進入自來水生產(chǎn)系統(tǒng)

（2）加：加絮凝劑（主要是明磯、三氧化鐵），使懸浮的小顆粒雜質(zhì)被吸附沉降

（3）沉：在沉降池中沉降分離

（4）漉：除去不溶性雜質(zhì)

（5）加：加消毒劑（如氯氣），除去細(xì)菌

(6)儲：水進入儲水池儲存

(7)供：通過配水泵供給用戶

(三)硬水和軟水

1.概念：溶有較多含鈣、鎂離子的可溶性物質(zhì)，通常稱為”：不含或僅溶有少量含鈣、鎂離子的可溶性物質(zhì)，通

常稱為軟水。

2.硬水的危害

(1)用硬水洗滌衣物時，加入肥皂水產(chǎn)生的泡沫很少，甚至?xí)境砂坠?，?yán)重影響洗滌劑的使用效果。

(2)鍋爐用硬水，會在鍋爐內(nèi)結(jié)成水垢,浪費燃料，且會使鍋爐內(nèi)管道局部過熱，易引起管道變形或損壞，嚴(yán)重時

還可能引起爆炸。

3.硬水軟化方法

生活中通過上也可以降低水的硬度，實驗室常用蒸餡的方法得到凈化程度最高的蒸偷水。

(四)水資源的綜合利用

1.人類對水的需求情況

總體來看，我國不同時期的年用水總量呈現(xiàn)較明顯的通處趨勢，對于水資源總的需求量越來越大。分析各類用水所占

比例可以發(fā)現(xiàn)：農(nóng)業(yè)用水比例有明顯下降,進入21世紀(jì)后基本穩(wěn)定；工業(yè)用水比例不斷增加,這正是我國改革開放

后工業(yè)快速發(fā)展的證明，近些年保持穩(wěn)定且有下降趨勢，反映了工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和用水效率的提高：生活用水比例持續(xù)

蟹反映了人民生活水平的日益提高。特別值得指出的是，水資源節(jié)約意識增強,人工生態(tài)環(huán)境補水量的比例逐漸升

高，這說明我國對生態(tài)環(huán)境保護的力度逐漸加大，更重視生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

2.水資源概況

相對于豐富的海水資源，世界上的淡水資源一直處于緊缺狀態(tài)，淡水僅占地球水量的約2.5%。我國的人均水資源占

有量僅為世界人均水平的四分之一,有超過一半的地區(qū)處于嚴(yán)重缺水狀態(tài)。

3.海水資源的綜合利用

充分利用豐富的海水資源，有望成為解決人類水危機的重要途徑?？茖W(xué)家正在探尋新方法和新技術(shù)，從海水中提取多

種物質(zhì)，對海水進行淡化處理,以提高海水資源綜合利用的價值。

易錯清單

易錯點01:誤以為空氣中的各成分含量是質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

空氣中各成分的含量是指體積分?jǐn)?shù)，如氧氣約占空氣的21%,是指100體積空氣中氧氣約占21體積，而不能理解為

10。份質(zhì)量的空氣中氧氣占21份質(zhì)量。

易錯點02:描述物質(zhì)燃燒現(xiàn)象時混淆“煙”“霧”“氣”及"光”“火焰”的區(qū)別。

“煙”是固體小顆粒在空氣中擴散產(chǎn)生的現(xiàn)象，如紅磷燃燒產(chǎn)生白煙?！办F”是液體小液滴在空氣由擴散產(chǎn)生的現(xiàn)象，“氣”

是物質(zhì)在通常狀況下以氣體狀態(tài)存在，一般在描述時有顏色、氣味?！肮狻币话阒阜悬c高的固體燃燒產(chǎn)生的現(xiàn)象，如鐵

絲燃燒、木炭燃燒等只產(chǎn)生光而不產(chǎn)生火焰。"火焰''是氣體燃燒或沸點低的固體或液體的蒸氣燃燒產(chǎn)生的現(xiàn)象，如硫、

酒精、氣體燃燒等產(chǎn)生的火焰。

易錯點03:混1港反應(yīng)條件加熱、高溫、點燃與燃燒的區(qū)別。

加熱、高溫、點燃是反應(yīng)條件。一般認(rèn)為加熱不超過500C,通常用酒精燈作熱源。溫度需要在700℃以上的實驗,

實驗室通常用酒精噴燈作熱源。點燃的目的是使可燃物達到著火點。燃燒是發(fā)熱、發(fā)光的劇烈反應(yīng)的現(xiàn)象，不是條件。

易錯點04:誤認(rèn)為電解水產(chǎn)生氫氣與氧氣的質(zhì)量比是2:1。

電解水的現(xiàn)象是負(fù)氫正氧二比一，負(fù)極產(chǎn)生氫氣與正極氧氣的體積比是2:1,不是質(zhì)量比（質(zhì)量比是1:8）o

易錯點05:誤認(rèn)為水通電生成氫氣和氧氣，水是由氫氣和氧氣組成的。

水是純凈物，由一種物質(zhì)組成，魚氣和氧氣混合只能組成混合物。應(yīng)該說水是由氫元素和氧元素組成的。

易錯點06:誤認(rèn)為澄清透明的水可以直接作為飲用水。

我國規(guī)定水質(zhì)必須在感官性指標(biāo)、化學(xué)指標(biāo)、病理學(xué)指標(biāo)等方面均達標(biāo)后才成為生活飲用水；澄清透明的水只是感官

性指標(biāo)已達標(biāo)，而其中所含的化學(xué)物質(zhì)及水中所含細(xì)菌的量無法判斷，都符合要求才能作為生活飲用水。

方法清單

方法01物質(zhì)鑒別思路

【解題通法】解答這類問題時要抵住利用物質(zhì)性質(zhì)的差異，邏輯順序是：實驗操作一觀察現(xiàn)象一得到結(jié)論，現(xiàn)象與結(jié)

論一一寸應(yīng)。

【典型例題】有三瓶無色、無味的氣體，它們分別是二氧化碳、氧氣和氮氣。用最簡單的方法加以鑒別，寫出操作步

驟、現(xiàn)象、結(jié)論。

【答案】將帶火星木條伸入集氣瓶中，能使木條復(fù)燃的是鼠氣，向另外集氣瓶中加入澄清石灰水，石灰水變渾濁的為

二氧化碳，剩余氣體為氤氣。

【解析】氧氣具有助燃性可以使帶火星木條復(fù)燃，二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，氮氣化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定不容易參加化

學(xué)反應(yīng)；將帶火星木條伸入集氣瓶中，能使木條復(fù)燃的是氧氣，向另外集氣瓶中加入澄清石灰水，石灰水變渾濁的為

二乳化碳，剩余氣體為氮氣。

方法02判斷某物質(zhì)是否為某反應(yīng)的催化劑實驗的設(shè)計思踏

【解題通法】解答這類問題時，重點抓住催化劑的特點：①改變反應(yīng)速率：設(shè)計對比實驗，觀察加入該物質(zhì)前后化學(xué)

反應(yīng)速率是否改變。②反應(yīng)前后質(zhì)量不變：稱量該物質(zhì)在反應(yīng)前后的質(zhì)量是否發(fā)生變化。③化學(xué)性質(zhì)不變：一般進行

重復(fù)實臉，觀察重新加入反應(yīng)物的現(xiàn)象和原來的現(xiàn)象是否相同。

【典型例題】某興趣小組同學(xué)對實驗室制備氧氣的條件進行如下探究。

【提出問題】①氧化銅是否也能做氯酸鉀分解的催化劑？它是否比二氧化錢催化效果好？

【查閱資料】（1）氯化鉀可溶于水；（2）研究表明，許多金屬氧化物對氯酸鉀的分解有