(一)空气
1、空气的成分
2、氧气(O2)、氮气(N2)、稀有气体的主要性质和用途
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主要性质
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主要用途
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氧气
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物理性质:无色、无味的气体,不易溶于水
化学性质:比较活泼
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①供给呼吸(潜水、医疗急救等);②支持燃烧(炼钢、气焊以及化工生产和宇宙航行等)。
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氮气
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物理性质:无色、无味的气体,难溶于水
化学性质:不活泼
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①制硝酸和化肥的重要原料;②用作保护气;③用于冷冻xx;④超导材料在液氮的低温环境下能显示超导性能。
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稀有
气体
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物理性质:无色、无味的气体,通电时能发出不同颜色的光
化学性质:很不活泼(惰性)
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①用作保护气;②制成多种用途的电光源;③用于激光技术;④氦气可用于制造低温环境;⑤氙气用于医疗xx。
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3、空气中氧气体积分数的测定
(1)实验原理:利用某种固体物质只与空气中的氧气反应(不生成气体),使容器内气体压强减小,使水进入容器内,测定进入水的体积即为空气中氧气的体积。
注意:①可用来反应的物质必须是能与氧气反应且没有气体生成的物质(如红磷、汞、铁、铝),木炭、硫不能用作测定氧气含量的反应物。
②若用碱溶液(如NaOH溶液)代替水,用木炭、硫作反应物也行,因为生成的气体CO2或SO2能与NaOH溶液反应而被吸收。
(2)进入瓶中水的体积小于瓶内空间1/5的原因可能是:①红磷的量不足,使瓶内氧气未耗尽;②装置的气密性不好;③未冷却至室温就打开瓶塞;④本实验条件下,氧气浓度过低时,红磷不能继续燃烧,瓶内仍残余少量氧气。
(二)氧气
1、氧气的物理性质
通常情况下,氧气是无色无味的气体,密度比空气略大,不易溶于水,在低温下可变为淡蓝色液体或淡蓝色雪花状固体。
2、氧气的化学性质
(1)氧气能支持燃烧,可用带火星的木条检验氧气。
(2)物质燃烧的剧烈程度与氧气的浓度有关,氧气浓度越大,燃烧越剧烈.硫在空气中燃烧发出微弱的淡蓝色火焰;木炭在空气中燃烧发出红光;磷在空气中燃烧发出白光;铁在空气中不能燃烧。它们在氧气中燃烧更旺。
一些物质在氧气中燃烧的现象如下:
物质(颜色、状态)
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反应现象
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文字表达式
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注意事项
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硫(淡黄色固体)
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剧烈燃烧,发出蓝紫色的火焰,放出热量,有刺激性气味的气体产生
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硫+氧气二氧化硫
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硫的用量不能过多,防止对空气造成污染。
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木炭(灰黑色固体)
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剧烈燃烧,发出白光,放出热量,生成使澄清石灰水变浑浊的气体
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碳+氧气二氧化碳
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夹木炭的坩埚钳应由上而下慢慢伸入瓶中
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磷(暗红色固体)
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剧烈燃烧,发出白光,放出热量,产生大量白烟
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磷+氧气五氧化二磷
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五氧化二磷是固体,现象应描述为产生白烟
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铝箔(银白色固体)
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剧烈燃烧,发出耀眼的白光,放出大量的热,有白色固体产生
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铝+氧气氧化铝
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集气瓶底部先铺一薄层细沙
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铁丝(银白色固体)
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剧烈燃烧,火星四射,放出大量的热,有黑色固体生成
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铁+氧气四氧化三铁
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细铁丝绕成螺旋状;铁丝一端系一根火柴;集气瓶内预先装少量水或铺一薄层细沙
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蜡烛(白色固体)
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火焰明亮发出白光,放出热量,瓶壁上有水雾出现,生成能使澄清石灰水变浑浊的气体
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石蜡+氧气水+二氧化碳
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要想观察到水雾,盛氧气的集气瓶必须干燥
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3、氧气的用途:供给呼吸;支持燃烧
(三)水的组成和性质
1、水的组成
(1)电解水的实验
①实验装置:水的电解装置如图所示。
注意:为了增强水的导电性,可在水中加入适量的稀硫酸或氢氧化钠。
②实验现象:通电后,电极上有气泡产生,一段时间后,与负极相连的
试管和与正极相连的试管所收集到的气体的体积比约为2︰1。(负多正少)
③检验气体:体积小的气体能使带火星的木条复燃,说明是氧气;体积大的气体移近火焰时,气体能燃烧产生淡蓝色火焰,说明是氢气。(负氢正氧)
(2)实验结论:水(H2O)在通电条件下,发生分解反应,产生氢气(H2)和氧气(O2)。说明水是由氢元素和氧元素组成的。
文字表达式为:
2、水的物理性质
水是无色、无味的液体。在4℃时,水的密度{zd0},为1g/cm3。在101 kPa下,水的凝固点为0℃ (冰点),沸点是100℃。冰的密度比水的密度小。水的导电能力较弱。
3、水的化学性质
(1)水的分解
(2)水与部分金属氧化物化合
水与部分非金属氧化物化合
水与硫酸铜等盐类化合
(3)部分活泼金属能置换水中的氢
(四)氢气
1、氢气的性质
(1)可燃性(验纯、检验)
(2)还原性
2、氢气的用途
3、氢能源
(五)碳和碳的氧化物
1、碳
(1)碳的几种单质:金刚石(C)、石墨(C)和C60
金刚石和石墨的性质和用途
金刚石和石墨的物理性质有很大差异的原因是:碳原子的排列方式不同。
(2)单质碳的化学性质:
①常温下的稳定性强
②可燃性:
充分燃烧(氧气充足),生成CO2:C+O2CO2
不充分燃烧(氧气不充足),生成CO:2C+O22CO
③还原性:C+2CuO2Cu+CO2↑(置换反应)
应用:冶金工业
现象:黑色粉末逐渐变成光亮红色,石灰水变浑浊。
2、二氧化碳的性质和用途
(1)物理性质:无色,无味的气体,密度比空气大,能溶于水,高压低温下可得固体——干冰。
(2)化学性质
①一般情况下不能燃烧,也不支持燃烧,不能供给呼吸
②与水反应生成碳酸:
CO2+H2O=H2CO3生成的碳酸能使紫色的石蕊试液变红。
H2CO3=H2O+ CO2↑碳酸不稳定,易分解。
③能使澄清的石灰水变浑浊:
CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O 本反应用于检验二氧化碳。
④与灼热的碳反应:C+CO22CO
(3)二氧化碳的用途:
①灭火(灭火器原理:既利用其物理性质,又利用其化学性质)
②干冰用于人工降雨、制冷剂
③温室肥料
3、一氧化碳的性质和用途
(1)物理性质:无色、无味的气体,密度比空气略小,难溶于水
(2)毒性:CO与血红蛋白结合,使人体缺少氧气而中毒。
防止CO的污染:实验室对多余的CO气体(称尾气)可点燃使之燃烧转化为CO2,或用气球(或塑料袋)收集尾气,防止造成对空气的污染。
(3)化学性质:(H2、CO、C具有相似的化学性质:①可燃性②还原性)
①可燃性:2CO+O22CO2蓝色的火焰(可燃性气体点燃前一定要检验纯度)
②还原性:CO+CuOCu+CO2(非置换反应)
应用:冶炼金属
现象:黑色的氧化铜逐渐变成光亮红色,石灰水变浑浊。
(4)一氧化碳的用途
①作燃料;
②冶炼金属。
4、甲烷(CH4)的性质
(1)物理性质:无色,无味的气体,密度比空气小,难溶于水。
(2)化学性质:可燃性CH4+2O2CO2+2H2O(发出蓝色火焰)
5、乙醇(俗称:酒精,化学式:C2H5OH)乙醇可以再生
(1)物理性质:无色透明有特殊香味的液休,能与水以任意比互溶
(2)化学性质:可燃性C2H5OH+3O22CO2+3H2O
(3)乙醇汽油的优点:节约石油资源;减少汽车尾气的污染;促进农业发展。
6、碳及其化合物的转化