初三化学第二单元：我们周围的空气 - 思维导图
中心主题：我们周围的空气
空气是什么？ (空气的组成)
- 发现史
- 拉瓦锡 (法国化学家)
- 贡献：通过实验（汞+氧气氧化汞加热）得出了空气由氧气和氮气组成的结论。
- 实验结论：氧气约占空气体积的 1/5。
- 拉瓦锡 (法国化学家)
- 现代测定空气中氧气含量的实验
- 药品：红磷 (为什么？：只与空气中的氧气反应，生成固体，不影响气压)
- 原理：4P + 5O₂ $\xrightarrow{点燃}$ 2P₂O₅ (消耗氧气，导致瓶内气压减小)
- 现象：
- 红磷燃烧,产生大量白烟。
- 冷却后,打开弹簧夹，烧杯中的水倒吸入集气瓶中，约占集气瓶体积的 1/5。
- 氧气约占空气体积的 1/5。
- 误差分析 (考点!)：
- 偏小：
- 红磷不足,氧气未完全消耗。
- 装置漏气,外界空气进入。
- 未冷却至室温就打开弹簧夹,瓶内气压偏大。
- 偏大：
点燃红磷后,伸入集气瓶太慢，瓶内空气受热膨胀逸出。
- 偏小：
- 空气的成分 (按体积分数计算)
- 氧气 (O₂)：约 21%
- 性质：支持燃烧、供给呼吸。
- 用途：炼钢、气焊、潜水、医疗急救。
- 氮气 (N₂)：约 78%
- 性质：化学性质不活泼 (作保护气)、难溶于水。
- 用途：制氮肥、硝酸、化工原料；食品防腐；灯泡填充气。
- 稀有气体 (He, Ne, Ar等)：约 94%
- 性质：化学性质极不活泼 (曾叫“惰性气体”)。
- 用途：保护气；电光源 (霓虹灯、航标灯)。
- 二氧化碳 (CO₂)：约 03%
- 性质：光合作用原料；能灭火。
- 其他气体和杂质：约 03%
- 氧气 (O₂)：约 21%
- 空气的污染与防治
- 污染物：
- 有害气体：二氧化硫(SO₂)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO₂) 等。
- 粉尘：可吸入颗粒物。
- 污染源：化石燃料的燃烧、工厂废气、汽车尾气。
- 保护措施：
- 加强空气质量监测。
- 使用清洁能源。
- 工厂废气处理后再排放。
- 植树造林,净化空气。
- 污染物：
氧气 (O₂) —— 一种重要的化学性质
- 物理性质
- 色、味、态：通常情况下，无色、无味、气体。
- 密度：比空气略大。
- 溶解性：不易溶于水。
- 三态变化：降温后可变成淡蓝色液体和淡蓝色固体。
- 化学性质 (氧化性、助燃性)
- 与碳反应
- C + O₂ $\xrightarrow{点燃}$ CO₂ (发出白光，放热，生成使澄清石灰水变浑浊的气体)
- 与硫反应
- S + O₂ $\xrightarrow{点燃}$ SO₂ (在空气中：微弱淡蓝色火焰；在氧气中：明亮蓝紫色火焰，生成有刺激性气味的气体)
- 与磷反应
- 4P + 5O₂ $\xrightarrow{点燃}$ 2P₂O₅ (产生大量白烟)
- 与铁反应
- 3Fe + 2O₂ $\xrightarrow{点燃}$ Fe₃O₄ (剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，放热)
- 与镁反应
- 2Mg + O₂ $\xrightarrow{点燃}$ 2MgO (发出耀眼白光，生成白色固体)
- 与蜡烛反应
- 石蜡 + O₂ $\xrightarrow{点燃}$ CO₂ + H₂O (发出白光，放热，瓶壁有水珠，生成使澄清石灰水变浑浊的气体)
- 与碳反应
- 氧气的用途
- 供给呼吸：潜水、医疗、登山。
- 支持燃烧：炼钢、气焊、航天火箭助燃剂。
- 化合反应与氧化反应
- 化合反应：由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应。
- 特点：多变一。
- 表达式：A + B + ... → C
- 氧化反应：物质与氧发生的反应。
- 特点：有“氧”参与。
- 注意：不一定是氧气，也可以是含氧化合物中的氧。缓慢氧化也是氧化反应 (如：铁生锈、食物腐败、呼吸作用)。
- 关系：化合反应不一定是氧化反应，氧化反应也不一定是化合反应，但有氧气参加的化合反应，一定既是化合反应又是氧化反应。
- 化合反应：由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应。
制取氧气 (O₂) —— 实验室制法
- 药品
- 过氧化氢 (H₂O₂) 溶液 和 二氧化锰 (MnO₂)
- 高锰酸钾 (KMnO₄)
- 氯酸钾 (KClO₃) 和 二氧化锰 (MnO₂)
- 反应原理
- (1) 过氧化氢制法 (固液不加热型)
- 2H₂O₂ $\xrightarrow{MnO₂}$ 2H₂O + O₂↑
- MnO₂作用：催化剂，改变化学反应速率，但质量和化学性质不变。
- (2) 高锰酸钾制法 (固体加热型)
- 2KMnO₄ $\xrightarrow{△}$ K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑
- 实验装置要点：
- 试管口略向下倾斜：防止冷凝水倒流炸裂试管。
- 试管口放一团棉花：防止高锰酸钾粉末进入导管。
- (3) 氯酸钾制法 (固体加热型)
- 2KClO₃ $\xrightarrow{MnO₂, △}$ 2KCl + 3O₂↑
- (1) 过氧化氢制法 (固液不加热型)
- 实验装置
- 发生装置：
- 固液不加热型：过氧化氢制法。
- 固体加热型：高锰酸钾、氯酸钾制法。
- 收集装置：
- 排水法：
- 优点：收集的氧气纯净。
- 时机：当连续均匀的气泡冒出时再收集。
- 向上排空气法：
- 优点：收集的氧气干燥。
- 要点：导管伸入集气瓶底部。
- 排水法：
- 发生装置：
- 实验步骤 (以高锰酸钾为例)
- 查：检查装置气密性。
- 装：装入药品，固定装置。
- 定：将试管固定在铁架台上。
- 点：点燃酒精灯加热。
- 收：用排水法或向上排空气法收集氧气。
- 离：将导管移出水槽。
- 熄：熄灭酒精灯。
- 记忆口诀：茶(查)庄(装)定(点)点(收)利(离)息(熄)
- 检验与验满
- 检验 (如何证明是氧气？)：
- 将带火星的木条伸入集气瓶中，若木条复燃，则证明是氧气。
- 验满 (如何证明氧气已集满？)：
- 排水法：当集气瓶口有大气泡冒出时，已集满。
- 向上排空气法：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，则已集满。
- 检验 (如何证明是氧气？)：
混合物与纯净物
- 混合物
- 定义：由两种或多种物质混合而成。
- 特点：
- 各物质保持各自的化学性质。
- 各成分之间不发生化学反应。
- 没有固定的组成和性质。
- 举例：空气、溶液、合金。
- 纯净物
- 定义：由一种物质组成。
- 特点：
- 有固定的组成和化学性质。
- 举例：氧气(O₂)、氮气(N₂)、二氧化碳(CO₂)、蒸馏水。
- 关系：纯净物是相对的，绝对的纯净物是没有的，通常所说的纯净物指的是含杂质很少的具有一定纯度的物质。
核心考点总结
- 空气成分：记住各成分的体积分数，特别是氧气(21%)和氮气(78%)。
- 氧气含量测定实验：现象、误差分析是必考题。
- 氧气的化学性质：掌握与几种常见物质反应的现象、文字表达式和化学方程式。
- 基本反应类型：辨析化合反应和氧化反应，理解它们的交叉关系。
- 实验室制取氧气：
- 三种方法的原理和装置选择。
- 催化剂的概念和特点 (“一变二不变”：改变速率、质量不变、化学性质不变)。
- 实验步骤和注意事项 (如试管口向下、棉花的作用)。
- 氧气的检验和验满方法。
- 混合物与纯净物的概念辨析：能准确判断常见物质属于混合物还是纯净物。
希望这份思维导图能帮助你构建完整的知识体系,祝你学习进步！
