空氣並不“空”！我們周圍的空氣，重難點、必考點都在這裡~
顏老師
在化學的學習中，我們周圍的空氣的知識點是一個學習重點。那麼，關於這一章，你瞭解的足夠深入嗎？
今天，顏老師就為各位帶來第二單元知識總結——我們周圍的空氣。
第一節 空氣
一、 拉瓦錫測定空氣成分的實驗
二百多年前，法國化學家拉瓦錫通過實驗，得出了空氣由氧氣和氮氣組成，其中氧氣約占空氣總體積的1/5的結論。
二、 測定空氣中氧氣含量的實驗
1、【實驗原理】4P+5O2點燃2P2O5（因為紅磷燃燒後，消耗了氧氣，使內部氣壓減小，小於外部大氣壓，使水被外部大氣壓壓入集氣瓶內。）
2、【實驗裝置】彈簧夾關閉。集氣瓶內加入少量水，並做上記號。
3、【實驗步驟】① 連接裝置，並檢查裝置的氣密性。
② 點燃燃燒匙內的紅磷，立即伸入集氣瓶中，並塞緊塞子。
③ 待紅磷熄滅並冷卻後，打開彈簧夾。
4、【實驗現象】① 紅磷燃燒，產生大量白煙；② 放熱；③ 冷卻後打開彈簧夾，水沿著導管進入集氣瓶中，進入集氣瓶內水的體積約占集氣瓶空氣總體積的1/5。
5、【實驗結論】① 紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，生成五氧化二磷固體；② 空氣中氧氣的體積約占空氣總體積的1/5。
6、【注意事項】液面上升小於1/5原因
①紅磷必須過量。如果紅磷的量不足，集氣瓶內的氧氣沒有被完全消耗，測量結果會偏小。
②裝置氣密性要好。
③冷卻後再打開彈簧夾，否則測量結果偏小。
④導管中要注滿水。否則當紅磷燃燒並冷卻後，進入的水會有一部分殘留在試管中，導致測量結果偏小。
水面上升大於1/5的原因：
①沒夾緊彈簧夾，紅磷燃燒時瓶內部分空氣受熱從導管溢出。
②插入燃燒匙太慢，塞緊瓶塞之前，瓶內部分空氣受熱溢出。
⑤在集氣瓶底加水的目的：吸收有毒的五氧化二磷。
⑥不要用木炭或硫代替紅磷！原因：木炭和硫燃燒儘管消耗氣體，但是產生了新的氣體，氣體體積不變，容器內壓強幾乎不變(或說不能產生壓強差)，水面不會有變化。（若想用碳或硫代替紅磷，則實驗前應在廣口瓶內放少量的氫氧化鈉溶液，用來吸收產生的氣體。）
不要用鎂代替紅磷！原因：因為鎂活潑，在空氣中燃燒時不但能與氧氣反應，
三、空氣的成分
氣體
氮氣
氧氣
稀有氣體
二氧化碳
其他氣體和雜質
體積分數
78%
21%
0.94%
0.03%
0.03%
四、混合物和純淨物
混合物
純淨物
定義
兩種或多種物質混合而成的物質叫混合物。
只由一種物質組成的物質叫純淨物。
特點
組成混合物的各種成分之間沒有發生化學反應，它們各自保持著原來的性質。
純淨物可以用化學式來表示。但是，絕對純淨的物質是沒有的。
常見實例
空氣、溶液、合金、鐵銹、加碘鹽、天然氣、自來水、礦泉水等
能用化學式表示的所有物質
冰水混合物、水蒸氣、銅銹也是純淨物
五、空氣是一種寶貴的資源
1. 氮氣
【物理性質】無色無味的氣體，不易溶于水，密度比空氣的密度略小。
【化學性質】化學性質不活潑，一般情況下不能支援燃燒，不能供給動植物呼吸。
【用途】① 制硝酸和化肥的重要原料（利用氮氣的化學性質）；
② 用作保護氣（焊接金屬時作保護氣、燈泡充氮延長使用壽命、食物充氮防腐）；
③ 醫療上在液氮冷凍麻醉條件下做手術；
④ 超導材料在液氮的低溫條件下顯示超導性能。
2. 稀有氣體（氦、氖、氬、氪、氙的總稱）
【物理性質】沒有顏色，沒有氣味的氣體，難溶于水。通電時能發出不同顏色的光。
【化學性質】化學性質很不活潑。所以稀有氣體又叫做惰性氣體。
【用途】① 用作保護氣（焊接金屬時作保護氣、燈泡中充入稀有氣體使燈泡耐用）；
② 用作光源（如航標燈、強照明燈、閃光燈、霓虹燈等）；
③ 用於雷射技術；④ 氦氣可作冷卻劑；⑤ 氙氣可作麻醉劑。
六、空氣污染和防治
1. 空氣污染的污染物是有害氣體和煙塵。污染源包括煤、石油等化石燃料燃燒產生的二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳（三大有害氣體），還包括工業廢氣等方面。
2. 計入空氣污染指數的專案為：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入顆粒物和臭氧等。
3. 空氣污染的危害：造成世界三大環境問題（溫室效應、臭氧層破壞、酸雨）、損害人體健康、破壞生態平衡、影響作物生長、破壞生態平衡等。
4. 防治空氣污染：加強大氣品質監測；改善環境狀況；減少使用化石燃料；使用清潔能源；積極植樹、造林、種草；禁止露天焚燒垃圾等。
七、綠色化學
綠色化學又稱環境友好化學，其核心是利用化學原理從源頭上消除污染。
綠色化學的主要特點是：
① 充分利用資源和能源，採用無毒、無害的原料；
② 在無毒、無害的條件下進行反應，以減少向環境排放廢物；
③ 提高原子的利用率，力圖使所有作為原料的原子都被產品所消納，實現“零排放”（化合反應）
④ 生產有利於環境保護、社區安全和人體健康的環境友好的產品。
第二節 氧氣
一、 氧氣的性質
【物理性質】密度略大於空氣的密度。不易溶于水。氣態的氧是無色無味的，液態氧和固態氧是淡藍色的。
【化學性質】氧氣化學性質比較活潑。氧氣具有助燃性和氧化性。
注：氧氣具有助燃性，沒有可燃性，不能作燃料。
二、 氧氣的檢驗方法：把一根帶火星的木條伸入集氣瓶中，如果帶火星的木條複燃，證明是氧氣。
三、 探究實驗
1. 木炭燃燒實驗
【實驗操作】用坩堝鉗夾取一小塊木炭，在酒精燈上加熱到發紅，插入到盛有集氣瓶的氧氣中（由瓶口向下緩慢插入，使木炭與氧氣充分反應），觀察木炭在氧氣裡燃燒的現象。燃燒停止後，取出坩堝鉗，向集氣瓶中加入少量澄清的石灰水，振盪，觀察現象。
【實驗現象】木炭在空氣中燃燒時持續紅熱，無煙無焰；在氧氣中燃燒更旺，發出白光。向集氣瓶中加入少量澄清的石灰水後，澄清的石灰水變渾濁。CO2+Ca(OH)2＝CaCO3↓+H2O
【化學方程式】C+O2點燃CO2
【注意事項】木炭應該由上向下緩慢伸進盛有氧氣的集氣瓶中，原因：使木炭與氧氣充分反應（為了保證有充足的氧氣支持木炭燃燒，防止木炭燃燒生成的二氧化碳使木炭熄滅，確保實驗成功）
2. 硫燃燒實驗
【實驗操作】在燃燒匙裡放少量硫，在酒精燈上點燃，然後把盛有燃著硫的燃燒匙由上向下緩慢伸進盛有氧氣的集氣瓶中，分別觀察硫在空氣中和在氧氣中燃燒的現象。
【實驗現象】硫在空氣中燃燒發出淡藍色火焰，在氧氣中燃燒發出藍紫色火焰。生成一種有刺激性氣味的氣體。
【化學方程式】S+ O2點燃SO2
【注意事項】在集氣瓶中加入少量的水或氫氧化鈉溶液，可以吸收有毒的二氧化硫，防止造成空氣污染。
反應化學方程式：SO2+H2O= H2SO3 或SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O（還防止硫燃燒放熱集氣瓶炸裂）
注：化學反應中的現象“煙”和“霧”有什麼區別？
煙：固體小顆粒分散到氣體中形成煙。
霧：小液滴分散到氣體中形成霧。
3. 細鐵絲在氧氣中燃燒的實驗
【實驗操作】把光亮的細鐵絲盤成螺旋狀，下端系一根火柴，點燃火柴，待火柴快燃盡時，由上向下緩慢插入盛有氧氣的集氣瓶中（集氣瓶底部要先放少量水或鋪一薄層細沙）。
【實驗現象】細鐵絲在氧氣中劇烈燃燒，火星四射，生成一種黑色固體。
【化學方程式】3Fe+2O2點燃Fe3O4
【注意事項】
① 用砂紙把細鐵絲磨成光亮的銀白色，是為了除去細鐵絲表面的雜質。
② 將細鐵絲盤成螺旋狀，是為了增大細鐵絲與氧氣的接觸面積。
③ 把細鐵絲繞在火柴上，是為了引燃細鐵絲，使細鐵絲的溫度達到著火點。
④ 待火柴快燃盡時才緩慢插入盛有氧氣的集氣瓶中，是為了防止火柴燃燒時消耗氧氣，保證有充足的氧氣與細鐵絲反應。
⑤ 由上向下緩慢伸進盛有氧氣的集氣瓶中是為了防止細鐵絲燃燒時放熱使氧氣從集氣瓶口逸出，保證有充足的氧氣與細鐵絲反應。
⑥ 集氣瓶裡要預先裝少量水或在瓶底鋪上一薄層細沙，是為了防止灼熱的生成物濺落使集氣瓶瓶底炸裂。
注：某學生用細鐵絲做燃燒實驗，結果沒有出現火星四射現象。引起實驗失敗點原因：
①氧氣不純②鐵絲未除鏽③沒有用火柴引燃
四、 化合反應和分解反應
1. 化合反應：由兩種或兩種以上物質生成另一種物質的反應。
2. 分解反應：由一種反應物生成兩種或兩種以上其他物質的反應叫做分解反應。
3. 化合反應的特點是“多變一”，分解反應的特點是“一變多”。
五、 氧化反應
1. 氧化反應：物質跟氧（氧指氧元素，包括氧氣）發生的反應屬於氧化反應。它不屬於基本反應類型。
氧化還原反應與四大基本反應的關係：置換反應一定是氧化還原反 應；有單質參加的化合反應是氧化還原反應；有單質生成的分解反應是氧化還原反應；複分解反應一定不是氧化還原反應。
2. 氧化反應包括劇烈氧化和緩慢氧化。劇烈氧化會發光、放熱，如燃燒、爆炸；緩慢氧化放熱較少，但不會發光，如動植物呼吸、食物的腐敗、酒和醋的釀造、農家肥料的腐熟等。
第三節 制取氧氣
一、 氣體制取裝置
㈠氣體發生裝置（發生裝置的選擇應考慮的因素是反應物的狀態和反應的條件）
1.加熱固體製備氣體的裝置（見圖①）
⑴反應物和反應條件的特徵：反應物都是固體，反應條件加熱。
⑵裝置氣密性的檢查方法：將導氣管的出口浸沒在水中，雙手緊握試管。如果水中出現氣泡，說明裝置氣密性良好。（原理：氣體的熱脹冷縮）
⑶加熱時的注意事項：
①絕對禁止向燃著的酒精燈內添加酒精。
②絕對禁止用燃著的酒精燈引燃另一隻酒精燈。
③禁止用嘴吹滅酒精燈。加熱結束時，酒精燈的火焰應該用燈帽蓋滅。
④鐵夾應夾在試管的中上部，大約是距試管口1/3處。
⑤藥品要斜鋪在在試管底部，便於均勻受熱。
⑥試管口要略向下傾斜，防止冷凝水回流熱的試管底部，使試管炸裂。
⑦試管內導管應稍露出膠塞即可。如果太長，不利於氣體排出。
⑧停止反應時應先把導管從水槽中移出，再熄滅酒精燈，防止水槽中的水被倒吸入熱的試管中，使試管炸裂。
⑨選擇裝置時，要選擇帶有橡皮塞的彎管。
2.固液混合在常溫下反應製備氣體的裝置（見上圖②）
⑴反應物和反應條件的特徵：反應物是固體和液體，反應不需要加熱。
⑵裝置氣密性的檢查方法：在導管出口處套上橡皮塞，用彈簧夾夾緊橡皮塞，從漏斗中加水。如果液面穩定後水面不下降，則表明裝置氣密性良好。
⑶要根據實際情況選擇(a)(b)(c)(d)四種裝置。
l 裝置(a)的特點：裝置簡單，適用於制取少量的氣體；容易造成氣體洩漏，增加藥品不太方便。
l 裝置(b)的特點：能根據需要隨時添加藥品。
l 裝置(c)的特點：可以控制反應速率。
l 裝置(d)的特點：可以控制反應的發生和停止。（希望停止反應時，用彈簧夾夾住橡皮管。這時由於試管內的氣壓大於外界大氣壓，試管內的液面會下降）
l 如果使用長頸漏斗，注意長頸漏斗的下端管口應插入液面以下，形成液封，防止生成的氣體從長頸漏斗逸出。使用分液漏斗時無需考慮這個問題。
l 選擇裝置時，要選擇帶有橡皮塞的直管。(a)裝置使用單孔橡皮塞，(b)(c)(d)裝置使用雙孔橡皮塞。
l 固體藥品通過錐形瓶口加入，液體藥品通過分液漏斗加入。
㈡氣體收集裝置選擇應考慮的因素是所制氣體的密度和溶解性
1.排水法收集氣體的裝置
⑴適用情況：收集的氣體不溶或難溶于水，且不與水反應。
⑵注意事項：
l 集氣瓶中不能留有氣泡，否則收集到的氣體不純。
l 應當等到氣泡連續均勻地放出後再收集氣體，否則收集到的氣體不純。
l 在氣泡連續均勻放出之前，導氣管管口不應伸入到集氣瓶口。
l 如果瓶口出現氣泡，說明氣體收集滿。
l 如果需要較乾燥的氣體，請不要使用排水法。
l 氣體收集完畢後，要在水下把玻璃片蓋在集氣瓶口上，否則收集到的氣體不純。
l 收集完畢後，如果收集的氣體的密度比空氣大，集氣瓶口應該朝上；如果收集的氣體的密度比空氣小，集氣瓶口應該朝下。
2.向上排空氣法收集氣體的裝置（見右圖）
l 適用情況：氣體密度大於空氣（相對分子品質大於29），且不與空氣中的成分反應。
l 要求：導管伸入集氣瓶底，以利於排淨空氣。
l 密度和空氣接近的氣體，不宜用排空氣法收集。
l 暫存氣體時，只需將集氣瓶正放在桌面上，蓋上毛玻璃片就可以了。
l 向下排空氣法收集氣體的裝置（見右圖）
l 適用情況：氣體密度小於空氣（相對分子品質小於29），且不與空氣中的成分反應。
l 暫存氣體時，需要蓋上毛玻璃片並將集氣瓶倒放在桌面上。
l 導氣管屬於發生裝置。把導氣管畫在收集裝置中，是為了更好地說明問題。
注：排水法與排氣法相比，排水法收集的氣體比較純，排氣法收集的比較乾燥。
二、 實驗室制取氧氣
1. 加熱高錳酸鉀制取氧氣
l 反應原理：2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
l 發生裝置：由於反應物是固體，反應需要加熱，所以選擇加熱固體製備氣體的裝置。
l 收集裝置：由於氧氣不易溶于水，且不與水發生化學反應，所以可以選擇排水法收集氣體的裝置。由於氧氣的密度比空氣大，且不與空氣中的成分發生化學反應，所以可以選擇向上排空氣法收集氣體的裝置。
l 步驟：
① 查：檢查裝置的氣密性。
② 裝：將高錳酸鉀裝入乾燥的試管，並在試管口放一團棉花，並用帶導管的橡皮塞塞緊試管。
③ 定：將試管固定在鐵架臺上。試管口應略向下傾斜，防止冷凝水倒入熱的導管致使使館炸裂。
④ 點：點燃酒精燈，試管均勻受熱後，就使酒精燈固定在試管底部加熱。
⑤ 收：根據所選的收集裝置來確定氣體的收集方法。
⑥ 移：把導管移出水槽。
⑦ 熄：熄滅酒精燈。
驗滿：（用排水法收集）如果集氣瓶口有氣泡出現，說明氣體收集滿了。（用向上排空氣法收集）將帶火星的木條放在集氣瓶口，如果帶火星的木條複燃，說明氧氣收集滿了。
注意：若反應一段時間後把帶火星的木條放在瓶口、瓶中都不復燃，可能裝置漏氣或藥品太少。
l 檢驗：將帶火星的木條伸入到集氣瓶內，如果帶火星的木條複燃，說明是氧氣。
l 注意事項：
◆ 停止反應時，應先把導管從水槽中移出，再熄滅酒精燈，防止水槽中的水被倒吸入熱的試管中，使試管炸裂。
◆ 加熱高錳酸鉀時，試管口要放一團棉花，防止加熱時高錳酸鉀粉末進入導管，使導管堵塞。
◆ 棉花不要離高錳酸鉀太近，否則會導致發生裝置爆炸。
2. 分解過氧化氫溶液制取氧氣
l 反應原理：2H2O22H2O+O2↑（催化劑可換成硫酸銅溶液）
l 發生裝置：由於反應物是固體和液體，反應不需要加熱，所以選擇固液混合在常溫下制取氣體的裝置。
l 不能用加熱過氧化氫溶液的方法制取氧氣！因為加熱過氧化氫溶液時，過氧化氫分解產生的氧氣和水蒸氣一起逸出，水蒸氣的干擾會使帶火星的木條不能複燃。
3. 加熱氯酸鉀制取氧氣
l 反應原理：2KClO32KCl+3O2↑
l 發生裝置和收集裝置：和加熱高錳酸鉀制取氧氣的裝置相同。
三、 催化劑（本實驗中可用二氧化錳、氧化鐵、硫酸銅等）
在化學反應裡能改變其他物質的化學反應速率，而本身的品質和化學性質在化學反應前後都沒有發生變化的物質叫做催化劑。催化劑在化學反應中所起的作用叫催化作用。
催化劑只能改變化學反應的速率，不能改變化學反應的產率。
催化劑化學性質在化學反應前後不改變，其反應過程中有可能改變。
不同的化學反應有不同的催化劑，同一化學反應也可能有幾種催化劑。
生物體內的酶屬於催化劑。
四、 氧氣的工業制法
實驗室制取氧氣屬於化學變化，工業制取氧氣屬於物理變化，不是分解反應，這是二者的根本區別。
空氣中約含21%的氧氣，是制取氧氣的廉價易得的原料。
第一種制法（分離液態空氣法）：在低溫、加壓的條件下，氣態空氣變為液態。由於液態氮的沸點比液態氧的沸點低，在-196℃的情況下，液態氮蒸發，剩下的就是液態氧。通常我們把氧氣貯存在藍色的鋼瓶裡。
第二種制法：利用膜分離技術，在一定壓力下，讓空氣通過具有富集氧氣功能的薄膜，可得到含氧量較高的富氧空氣。
◆ ◆ ◆
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純淨物可以用化學式來表示。但是，絕對純淨的物質是沒有的。
常見實例
空氣、溶液、合金、鐵銹、加碘鹽、天然氣、自來水、礦泉水等
能用化學式表示的所有物質
冰水混合物、水蒸氣、銅銹也是純淨物
五、空氣是一種寶貴的資源
1. 氮氣
【物理性質】無色無味的氣體，不易溶于水，密度比空氣的密度略小。
【化學性質】化學性質不活潑，一般情況下不能支援燃燒，不能供給動植物呼吸。
【用途】① 制硝酸和化肥的重要原料（利用氮氣的化學性質）；
② 用作保護氣（焊接金屬時作保護氣、燈泡充氮延長使用壽命、食物充氮防腐）；
③ 醫療上在液氮冷凍麻醉條件下做手術；
④ 超導材料在液氮的低溫條件下顯示超導性能。
2. 稀有氣體（氦、氖、氬、氪、氙的總稱）
【物理性質】沒有顏色，沒有氣味的氣體，難溶于水。通電時能發出不同顏色的光。
【化學性質】化學性質很不活潑。所以稀有氣體又叫做惰性氣體。
【用途】① 用作保護氣（焊接金屬時作保護氣、燈泡中充入稀有氣體使燈泡耐用）；
② 用作光源（如航標燈、強照明燈、閃光燈、霓虹燈等）；
③ 用於雷射技術；④ 氦氣可作冷卻劑；⑤ 氙氣可作麻醉劑。
六、空氣污染和防治
1. 空氣污染的污染物是有害氣體和煙塵。污染源包括煤、石油等化石燃料燃燒產生的二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳（三大有害氣體），還包括工業廢氣等方面。
2. 計入空氣污染指數的專案為：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入顆粒物和臭氧等。
3. 空氣污染的危害：造成世界三大環境問題（溫室效應、臭氧層破壞、酸雨）、損害人體健康、破壞生態平衡、影響作物生長、破壞生態平衡等。
4. 防治空氣污染：加強大氣品質監測；改善環境狀況；減少使用化石燃料；使用清潔能源；積極植樹、造林、種草；禁止露天焚燒垃圾等。
七、綠色化學
綠色化學又稱環境友好化學，其核心是利用化學原理從源頭上消除污染。
綠色化學的主要特點是：
① 充分利用資源和能源，採用無毒、無害的原料；
② 在無毒、無害的條件下進行反應，以減少向環境排放廢物；
③ 提高原子的利用率，力圖使所有作為原料的原子都被產品所消納，實現“零排放”（化合反應）
④ 生產有利於環境保護、社區安全和人體健康的環境友好的產品。
第二節 氧氣
一、 氧氣的性質
【物理性質】密度略大於空氣的密度。不易溶于水。氣態的氧是無色無味的，液態氧和固態氧是淡藍色的。
【化學性質】氧氣化學性質比較活潑。氧氣具有助燃性和氧化性。
注：氧氣具有助燃性，沒有可燃性，不能作燃料。
二、 氧氣的檢驗方法：把一根帶火星的木條伸入集氣瓶中，如果帶火星的木條複燃，證明是氧氣。
三、 探究實驗
1. 木炭燃燒實驗
【實驗操作】用坩堝鉗夾取一小塊木炭，在酒精燈上加熱到發紅，插入到盛有集氣瓶的氧氣中（由瓶口向下緩慢插入，使木炭與氧氣充分反應），觀察木炭在氧氣裡燃燒的現象。燃燒停止後，取出坩堝鉗，向集氣瓶中加入少量澄清的石灰水，振盪，觀察現象。
【實驗現象】木炭在空氣中燃燒時持續紅熱，無煙無焰；在氧氣中燃燒更旺，發出白光。向集氣瓶中加入少量澄清的石灰水後，澄清的石灰水變渾濁。CO2+Ca(OH)2＝CaCO3↓+H2O
【化學方程式】C+O2點燃CO2
【注意事項】木炭應該由上向下緩慢伸進盛有氧氣的集氣瓶中，原因：使木炭與氧氣充分反應（為了保證有充足的氧氣支持木炭燃燒，防止木炭燃燒生成的二氧化碳使木炭熄滅，確保實驗成功）
2. 硫燃燒實驗
【實驗操作】在燃燒匙裡放少量硫，在酒精燈上點燃，然後把盛有燃著硫的燃燒匙由上向下緩慢伸進盛有氧氣的集氣瓶中，分別觀察硫在空氣中和在氧氣中燃燒的現象。
【實驗現象】硫在空氣中燃燒發出淡藍色火焰，在氧氣中燃燒發出藍紫色火焰。生成一種有刺激性氣味的氣體。
【化學方程式】S+ O2點燃SO2
【注意事項】在集氣瓶中加入少量的水或氫氧化鈉溶液，可以吸收有毒的二氧化硫，防止造成空氣污染。
反應化學方程式：SO2+H2O= H2SO3 或SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O（還防止硫燃燒放熱集氣瓶炸裂）
注：化學反應中的現象“煙”和“霧”有什麼區別？
煙：固體小顆粒分散到氣體中形成煙。
霧：小液滴分散到氣體中形成霧。
3. 細鐵絲在氧氣中燃燒的實驗
【實驗操作】把光亮的細鐵絲盤成螺旋狀，下端系一根火柴，點燃火柴，待火柴快燃盡時，由上向下緩慢插入盛有氧氣的集氣瓶中（集氣瓶底部要先放少量水或鋪一薄層細沙）。
【實驗現象】細鐵絲在氧氣中劇烈燃燒，火星四射，生成一種黑色固體。
【化學方程式】3Fe+2O2點燃Fe3O4
【注意事項】
① 用砂紙把細鐵絲磨成光亮的銀白色，是為了除去細鐵絲表面的雜質。
② 將細鐵絲盤成螺旋狀，是為了增大細鐵絲與氧氣的接觸面積。
③ 把細鐵絲繞在火柴上，是為了引燃細鐵絲，使細鐵絲的溫度達到著火點。
④ 待火柴快燃盡時才緩慢插入盛有氧氣的集氣瓶中，是為了防止火柴燃燒時消耗氧氣，保證有充足的氧氣與細鐵絲反應。
⑤ 由上向下緩慢伸進盛有氧氣的集氣瓶中是為了防止細鐵絲燃燒時放熱使氧氣從集氣瓶口逸出，保證有充足的氧氣與細鐵絲反應。
⑥ 集氣瓶裡要預先裝少量水或在瓶底鋪上一薄層細沙，是為了防止灼熱的生成物濺落使集氣瓶瓶底炸裂。
注：某學生用細鐵絲做燃燒實驗，結果沒有出現火星四射現象。引起實驗失敗點原因：
①氧氣不純②鐵絲未除鏽③沒有用火柴引燃
四、 化合反應和分解反應
1. 化合反應：由兩種或兩種以上物質生成另一種物質的反應。
2. 分解反應：由一種反應物生成兩種或兩種以上其他物質的反應叫做分解反應。
3. 化合反應的特點是“多變一”，分解反應的特點是“一變多”。
五、 氧化反應
1. 氧化反應：物質跟氧（氧指氧元素，包括氧氣）發生的反應屬於氧化反應。它不屬於基本反應類型。
氧化還原反應與四大基本反應的關係：置換反應一定是氧化還原反 應；有單質參加的化合反應是氧化還原反應；有單質生成的分解反應是氧化還原反應；複分解反應一定不是氧化還原反應。
2. 氧化反應包括劇烈氧化和緩慢氧化。劇烈氧化會發光、放熱，如燃燒、爆炸；緩慢氧化放熱較少，但不會發光，如動植物呼吸、食物的腐敗、酒和醋的釀造、農家肥料的腐熟等。
第三節 制取氧氣
一、 氣體制取裝置
㈠氣體發生裝置（發生裝置的選擇應考慮的因素是反應物的狀態和反應的條件）
1.加熱固體製備氣體的裝置（見圖①）
⑴反應物和反應條件的特徵：反應物都是固體，反應條件加熱。
⑵裝置氣密性的檢查方法：將導氣管的出口浸沒在水中，雙手緊握試管。如果水中出現氣泡，說明裝置氣密性良好。（原理：氣體的熱脹冷縮）
⑶加熱時的注意事項：
①絕對禁止向燃著的酒精燈內添加酒精。
②絕對禁止用燃著的酒精燈引燃另一隻酒精燈。
③禁止用嘴吹滅酒精燈。加熱結束時，酒精燈的火焰應該用燈帽蓋滅。
④鐵夾應夾在試管的中上部，大約是距試管口1/3處。
⑤藥品要斜鋪在在試管底部，便於均勻受熱。
⑥試管口要略向下傾斜，防止冷凝水回流熱的試管底部，使試管炸裂。
⑦試管內導管應稍露出膠塞即可。如果太長，不利於氣體排出。
⑧停止反應時應先把導管從水槽中移出，再熄滅酒精燈，防止水槽中的水被倒吸入熱的試管中，使試管炸裂。
⑨選擇裝置時，要選擇帶有橡皮塞的彎管。
2.固液混合在常溫下反應製備氣體的裝置（見上圖②）
⑴反應物和反應條件的特徵：反應物是固體和液體，反應不需要加熱。
⑵裝置氣密性的檢查方法：在導管出口處套上橡皮塞，用彈簧夾夾緊橡皮塞，從漏斗中加水。如果液面穩定後水面不下降，則表明裝置氣密性良好。
⑶要根據實際情況選擇(a)(b)(c)(d)四種裝置。
l 裝置(a)的特點：裝置簡單，適用於制取少量的氣體；容易造成氣體洩漏，增加藥品不太方便。
l 裝置(b)的特點：能根據需要隨時添加藥品。
l 裝置(c)的特點：可以控制反應速率。
l 裝置(d)的特點：可以控制反應的發生和停止。（希望停止反應時，用彈簧夾夾住橡皮管。這時由於試管內的氣壓大於外界大氣壓，試管內的液面會下降）
l 如果使用長頸漏斗，注意長頸漏斗的下端管口應插入液面以下，形成液封，防止生成的氣體從長頸漏斗逸出。使用分液漏斗時無需考慮這個問題。
l 選擇裝置時，要選擇帶有橡皮塞的直管。(a)裝置使用單孔橡皮塞，(b)(c)(d)裝置使用雙孔橡皮塞。
l 固體藥品通過錐形瓶口加入，液體藥品通過分液漏斗加入。
㈡氣體收集裝置選擇應考慮的因素是所制氣體的密度和溶解性
1.排水法收集氣體的裝置
⑴適用情況：收集的氣體不溶或難溶于水，且不與水反應。
⑵注意事項：
l 集氣瓶中不能留有氣泡，否則收集到的氣體不純。
l 應當等到氣泡連續均勻地放出後再收集氣體，否則收集到的氣體不純。
l 在氣泡連續均勻放出之前，導氣管管口不應伸入到集氣瓶口。
l 如果瓶口出現氣泡，說明氣體收集滿。
l 如果需要較乾燥的氣體，請不要使用排水法。
l 氣體收集完畢後，要在水下把玻璃片蓋在集氣瓶口上，否則收集到的氣體不純。
l 收集完畢後，如果收集的氣體的密度比空氣大，集氣瓶口應該朝上；如果收集的氣體的密度比空氣小，集氣瓶口應該朝下。
2.向上排空氣法收集氣體的裝置（見右圖）
l 適用情況：氣體密度大於空氣（相對分子品質大於29），且不與空氣中的成分反應。
l 要求：導管伸入集氣瓶底，以利於排淨空氣。
l 密度和空氣接近的氣體，不宜用排空氣法收集。
l 暫存氣體時，只需將集氣瓶正放在桌面上，蓋上毛玻璃片就可以了。
l 向下排空氣法收集氣體的裝置（見右圖）
l 適用情況：氣體密度小於空氣（相對分子品質小於29），且不與空氣中的成分反應。
l 暫存氣體時，需要蓋上毛玻璃片並將集氣瓶倒放在桌面上。
l 導氣管屬於發生裝置。把導氣管畫在收集裝置中，是為了更好地說明問題。
注：排水法與排氣法相比，排水法收集的氣體比較純，排氣法收集的比較乾燥。
二、 實驗室制取氧氣
1. 加熱高錳酸鉀制取氧氣
l 反應原理：2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
l 發生裝置：由於反應物是固體，反應需要加熱，所以選擇加熱固體製備氣體的裝置。
l 收集裝置：由於氧氣不易溶于水，且不與水發生化學反應，所以可以選擇排水法收集氣體的裝置。由於氧氣的密度比空氣大，且不與空氣中的成分發生化學反應，所以可以選擇向上排空氣法收集氣體的裝置。
l 步驟：
① 查：檢查裝置的氣密性。
② 裝：將高錳酸鉀裝入乾燥的試管，並在試管口放一團棉花，並用帶導管的橡皮塞塞緊試管。
③ 定：將試管固定在鐵架臺上。試管口應略向下傾斜，防止冷凝水倒入熱的導管致使使館炸裂。
④ 點：點燃酒精燈，試管均勻受熱後，就使酒精燈固定在試管底部加熱。
⑤ 收：根據所選的收集裝置來確定氣體的收集方法。
⑥ 移：把導管移出水槽。
⑦ 熄：熄滅酒精燈。
驗滿：（用排水法收集）如果集氣瓶口有氣泡出現，說明氣體收集滿了。（用向上排空氣法收集）將帶火星的木條放在集氣瓶口，如果帶火星的木條複燃，說明氧氣收集滿了。
注意：若反應一段時間後把帶火星的木條放在瓶口、瓶中都不復燃，可能裝置漏氣或藥品太少。
l 檢驗：將帶火星的木條伸入到集氣瓶內，如果帶火星的木條複燃，說明是氧氣。
l 注意事項：
◆ 停止反應時，應先把導管從水槽中移出，再熄滅酒精燈，防止水槽中的水被倒吸入熱的試管中，使試管炸裂。
◆ 加熱高錳酸鉀時，試管口要放一團棉花，防止加熱時高錳酸鉀粉末進入導管，使導管堵塞。
◆ 棉花不要離高錳酸鉀太近，否則會導致發生裝置爆炸。
2. 分解過氧化氫溶液制取氧氣
l 反應原理：2H2O22H2O+O2↑（催化劑可換成硫酸銅溶液）
l 發生裝置：由於反應物是固體和液體，反應不需要加熱，所以選擇固液混合在常溫下制取氣體的裝置。
l 不能用加熱過氧化氫溶液的方法制取氧氣！因為加熱過氧化氫溶液時，過氧化氫分解產生的氧氣和水蒸氣一起逸出，水蒸氣的干擾會使帶火星的木條不能複燃。
3. 加熱氯酸鉀制取氧氣
l 反應原理：2KClO32KCl+3O2↑
l 發生裝置和收集裝置：和加熱高錳酸鉀制取氧氣的裝置相同。
三、 催化劑（本實驗中可用二氧化錳、氧化鐵、硫酸銅等）
在化學反應裡能改變其他物質的化學反應速率，而本身的品質和化學性質在化學反應前後都沒有發生變化的物質叫做催化劑。催化劑在化學反應中所起的作用叫催化作用。
催化劑只能改變化學反應的速率，不能改變化學反應的產率。
催化劑化學性質在化學反應前後不改變，其反應過程中有可能改變。
不同的化學反應有不同的催化劑，同一化學反應也可能有幾種催化劑。
生物體內的酶屬於催化劑。
四、 氧氣的工業制法
實驗室制取氧氣屬於化學變化，工業制取氧氣屬於物理變化，不是分解反應，這是二者的根本區別。
空氣中約含21%的氧氣，是制取氧氣的廉價易得的原料。
第一種制法（分離液態空氣法）：在低溫、加壓的條件下，氣態空氣變為液態。由於液態氮的沸點比液態氧的沸點低，在-196℃的情況下，液態氮蒸發，剩下的就是液態氧。通常我們把氧氣貯存在藍色的鋼瓶裡。
第二種制法：利用膜分離技術，在一定壓力下，讓空氣通過具有富集氧氣功能的薄膜，可得到含氧量較高的富氧空氣。
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