《空气的成分》考点精粹

空气是由什么组成的

1.空气成分的发现

（1）法国化学家拉瓦锡最早用定量的方法研究了空气的成分。

（2）拉瓦锡测定空气成分的实验

实验	实验一	实验二
实验步骤	拉瓦锡把少量汞放在密闭的容器里连续加热12天	把汞表面上所生成的红色粉末收集起来，放在另一个较小的容器里再加强热
实验现象	部分银白色液态汞变成红色粉末，同时容器里空气的体积约减少1/5	红色粉末又变成银白色液体和能使火星木条复燃的气体
反应原理
实验结论	剩余的4/5体积的气体，既不能供给呼吸也不能支持燃烧，他认为这些气体都是氮气	氧化汞加热分解生成的氧气的体积恰好等于密闭容器里所减少的气体的体积
总的结论	通过上述实验，拉瓦锡得出了空气是由氧气和氮气组成的，其中氧气约占空气总体积1/5的结论

说明

（1）密闭容器内氧气与液态汞反应，气体减少导致压强降低，玻璃钟罩内液面上升，密闭容器内被消耗的氧气体积等于玻璃钟罩内吸入的液体体积，将隐形的东西显性化，测出氧气的含量。

（2）在19世纪末以前，人们深信空气中仅含有氧气和氮气。后来人们陆续发现了氦、氖、氩、氪、氙、氡等稀有气体。目前，人们已能用实验方法精确地测定空气的成分。

2.空气中氧气含量的测定

药品选择	①选择的药品在空气中能燃烧且只与氧气反应；该药品燃烧后的生成物为固态或液态，所占的空间体积可忽略不计 ②不能用木炭、硫、铁丝、镁等代替红磷。木炭、硫燃烧后的生成物分别是二氧化碳、二氧化硫气体，会弥补所消耗氧气的体积使集气瓶内压强变化不明显，而铁丝在空气中不燃烧，镁不仅可以与空气中的氧气反应，也能与空气中的氮气、二氧化碳反应生成固态物质
实验原理	利用红磷燃烧消耗密闭容器内空气中的氧气，使密闭容器内压强减小，在大气压的作用下，进入容器内水的体积即为减少的氧气的体积
实验装置	①仪器：集气瓶、燃烧匙、玻璃导管、烧杯、弹簧夹、胶皮管 ②药品：红磷、水 ③实验装置如右所示
实验步骤	①连接装置； ②检查装置的气密性； ③在集气瓶内加入少量水后，把集气瓶剩余容积五等分； ④用弹簧夹夹紧胶皮管； ⑤点燃红磷后，立即伸入集气瓶内并把塞子塞紧； ⑥燃烧结束装置冷却到室温后，打开弹簧夹
实验现象	红磷在集气瓶内燃烧，生成大量白烟，冷却到室温，打开弹簧夹，水经导管进入集气瓶，集气瓶中的水面上升，约占瓶内原有空气总体积的五分之一
分析与结论	红磷燃烧生成的五氧化二磷为固体，极易溶于水且几乎不占有体积，燃烧消耗了集气瓶内的氧气，使瓶内气体减少，压强减小。冷却后，大气压把烧杯内的水压进集气瓶，压入的水的体积约等于集气瓶内消耗的氧气的体积，由此证明氧气约占空气总体积的1/5，反应的文字表达式：

实验成功的关键

（1）红磷要过量，保证尽可能多地消耗容器内空气中的氧气。

（2）装置的气密性必须良好，不能漏气。

（3）必须冷却到室温才能打开弹簧夹。

巧记测量空气中氧气含量的操作要点

导管注水要提前，红磷足量是关键，

保证装置不漏气，冷至室温后读数。

3.测定空气中氧气含量的其他方法

方法	常见装置	现象分析
测进入容器内水的体积或容器内水的体积变化		破底集气瓶内水面上升，上升的水的体积约占其内空气总体积的1/5
		红磷燃烧，冷却到室温后，打开止水夹，水倒吸进入集气瓶，约占集气瓶内空气体积的1/5
		通电后，白磷燃烧，一段时间后左侧水面上升至约刻度1处
测密闭容器内气体体积的减少量		白磷燃烧，活塞先向右侧移动，冷却后，活塞向左侧移至大约刻度4处
		铜粉变黑，注射器活塞向前移动，冷却稳定后，注射器内减少的气体体积约为密闭装置内气体总体积的1/5
		实验时应交替推动注射器活塞，使氧气与细铜丝充分反应，熄灭酒精灯冷却至室温后，将气体推进一个注射器里，根据刻度读出体积

说明

测定空气中氧气含量的装置有多种，但原理是一致的，都是利用物质燃烧消耗氧气使密闭容器内压强减小。

（1）利用红磷或白磷测定空气中氧气含量的实验产物都是五氧化二磷，文字表达式为$磷+氧气\stackrel{点燃}{→}五氧化二磷$。

（2）利用铜粉或铜丝测定空气中氧气含量的实验原理为$铜+氧气\stackrel{加热}{→}氧化铜$。

4.空气的组成

（1）空气的主要成分是氮气和氧气

（2）各成分的含量是体积分数而不是质量分数。体积分数可理解为每100体积的空气中含氮气78体积、氧气21体积等。

（3）空气中各成分的含量一般来说是比较固定的，但不是一成不变的。在不同地区或同一地区的不同时间，空气中各成分的含量也可能有所不同。

空气成分巧记忆

无处不在是空气，

体积分数要牢记，

莫与质量混一起，

氮七八、氧二一，

零点九四是稀气，

还有两个点零三，

二氧化碳和杂气。

空气的成分：氧气和氮气

白烟：红磷燃烧产生的五氧化二磷小颗粒为固体，是白烟而不是白雾。

物质的分类——混合物、纯净物

空气是由多种物质组成的混合物，而氮气、氧气都是由一种物质组成的纯净物，两者的区别和联系如下表所示：

项目	混合物	纯净物
组成	由两种或两种以上的物质混合而成，组成不固定	由一种物质组成，组成固定
性质	无固定的物理性质，混合物中各物质都保持各自的化学性质	有固定的物理性质和化学性质
举例	空气、海水、铝合金、自然界的矿石等	氧气（O2）、二氧化碳（CO2）等
联系

说明：

（1）混合物都是由纯净物组成的。如空气是混合物，组成空气的氮气、氧气、二氧化碳等都是纯净物。

（2）判断一种物质是纯净物还是混合物，关键是看这种物质由几种物质组成，不能被物质的名称误导。①如五氧化二磷是一种物质的名称，属于纯净物，其中的“氧”和“磷”不是指单一物质，而是指组成这种物质的基本成分，也就是“元素”（以后具体学习）。②“洁净、混合”等字词不能作为判断的根本依据，如冰水混合物属于纯净物，洁净的空气属于混合物。

（3）物质的简单分类

$物质\left\{\begin{array} {l} {\text {纯净物}} \\ {\text {混合物}} \end{array} \right.$

（4）纯净物是相对而言的，自然界不存在绝对纯净的物质，我们所说的纯净物是指含杂质很少的高纯度物质。