定义:
氧气,空气主要组分之一,比空气重,标准状况(0℃和大气压强101325帕)下密度为1.429克/升。无色、无臭、无味。在水中溶解度很小。压强为101kPa时,氧气在约-183摄氏度时变为淡蓝色液体,在约-218摄氏度时变成雪花状的淡蓝色固体。
氧气的性质:
1.氧气的物理性质:
(1)无色无味,标况下,氧气的密度为1.429g/L,密度比空气大,难溶于水,1L水中只能溶解约30ml的氧气。
(2)三态变化:氧气(无色气体)
液氮(淡蓝色液体)
固态氮(淡蓝色雪花状)
(3)工业产生的氧气,一般加压贮存在蓝色的钢瓶中。
2.氧气的化学性质:(1)化学性质较活泼,在一定条件下,可以和多种物质发生化学反应,同时放出热量;具有助燃性和氧化性,在化学反应中提供氧,是一种常用的氧化剂。
(2)助燃性,氧化性
①与金属的反应:
2Mg+O
22MgO
3Fe+2O
2Fe
3O
4②与非金属的反应:
C+O
2CO
2(O
2充分)
2C+O
22CO(O
2不充分)
③与化合物的反应:
2CO+O
22CO
2CH
4+2O
2CO
2+2H
2O
C
2H
5OH+3O
22CO
2+3H
2O
易错点:
(1)误认为氧气具有可燃性,可以做燃料
氧气可以帮助可燃物燃烧,具有助燃性,它本身不能燃烧,不能做可燃物。
(2)误认为氧气的化学性质非常活泼,能与所有物质发生反应
氧气是一种化学性质非常活泼的气体,在一定条件下能与许多物质发生化学反应,但不是与所有物质都能发生化学反应。
(3)误认为燃烧都需要氧气
燃烧有广义和狭义之分,通常所说的燃烧是指可燃物与氧气发生的一种发光,放热的剧烈的氧化反应。燃烧的条件之一是需要氧气。但有一些燃烧不需要氧气,如镁在二氧化碳中也能燃烧。
(4)误认为物质与氧气的反应叫氧化反应
氧化反应是物质与氧发生的反应,其中包括物质与氧气中的氧元素发生的反应,也包括物质与其他含氧物质中的氧元素发生的反应。如氢气与氧气反应生成水是氧化反应,氢气与氧化铜反应生成铜和水也是氧化反应。
(5)误认为氧气与液氧性质不行
物质的性质包括物理性质和化学性质,氧气与液氧物理性质不同,但化学性质是相同的,因为它们二者的分子构成相同,都是由氧分子构成的。
(6)误认为含氧的物质都能制取氧气。
制取氧气需要含氧的物质,但不是所有的含氧物质都能用来制取氧气。
氢气:
氢气(Hydrogen)是世界上已知的最轻的气体。它的密度非常小,只有空气的1/14,即在标准大气压,0℃下,氢气的密度为0.0899g/L。所以氢气可作为飞艇的填充气体(由于氢气具有可燃性,安全性不高,飞艇现多用氦气填充)。氢气主要用作还原剂。
氢气的性质:1、
氢气的物理性质
在通常状况下,氢气是一种无色、无味的气体。氢气难溶于水。氢气是所有气体中密度最小的一种气体。标准状况下,氢气的密度是0.0899克/升。在101kPa下,温度为-252.87℃时,氢气可转变为无色的液体;-259.1℃时变为雪状固体。
2、
氢气的化学性质(可燃性)①纯净的氢气在空气中可以安静的燃烧,产生淡蓝色火焰,罩在火馅上方的干冷烧杯壁上有水雾出现,接触烧怀的手感到发烫,说明该反应生成水,并放出大量热。
反应的化学方程式为2H
2+O
22H
2O
②不纯的氧气(混有空气或氧气)点燃时极易爆炸,因此使用氢气时一定要注意安全,点燃前一定要先检验氢气的纯度
氢气和氧气的比较:
类别 |
氢气 |
氧气 |
物理性质 |
无色、无味、气体 比空气小,氢气是最轻的气体 难溶于水 |
无色、无味、气体 比空气略大 不易溶于水 |
检验 |
点然时,发出淡蓝色火焰,罩在火焰上方的干冷烧杯内壁上出现水珠 |
用带火星的木条检验,木条复燃 |
化学性质 |
①常温下性质稳定 ②可燃性:在点燃条件下燃烧,但不能支持燃烧 |
①化学性质比较活泼 ②助燃性:支持燃烧,但其本身无可燃性 ③氧化性:在氧化反应中提供氧 |
概述: 二氧化碳是空气中常见的化合物,其分子式为CO?,由两个氧原子与一个碳原子通过共价键连接而成,常温下是一种无色无味气体,密度比空气略大,能溶于水,与水反应生成碳酸。固态二氧化碳俗称干冰。二氧化碳被认为是造成温室效应的主要来源。
物理性质:常温下,二氧化碳是一种无色无味的气体,密度比空气大,能溶于水。
固态的二氧化碳叫做干冰。
化学性质: (1)一般情况下,二氧化碳不能燃烧,也不支持燃烧,不供给呼吸,因此当我们进入
干枯的深井,深洞或久未开启的菜窖时,应先做一个灯火实验,以防止二氧化碳浓度
过高而造成危险
(2)二氧化碳和水反应生成碳酸,使紫色石蕊试液变红:CO
2 + H
2O===H
2CO
3,
碳酸不稳定,很容易分解成水和二氧化碳,所以红色石蕊试液又变回紫色:
H
2CO
3===H
2O + CO
2↑
(3)二氧化碳和石灰水反应:Ca(OH)
2 + CO
2====CaCO
3↓+ H
2O
(4)二氧化碳可促进植物的光合作用:6CO
2+6H
2O
C
6H
12O
6+6O
2 一氧化碳和二氧化碳性质的比较:
|
|
一氧化碳 |
二氧化碳 |
物理性质 |
状态 |
无色,无味气体 |
无色,无味气体 |
密度 |
1.250g/l(略小于空气) |
1.977g/l(大于空气) |
溶解性 |
1体积水中约溶解0.02体积 |
1体积中约溶解1体积 |
化学性质 |
可燃性 |
有可燃性 2CO+O22CO2 |
一般情况下,既不能燃烧,也不能支持燃烧 |
还原性 |
有还原性: CuO+COCu+CO2 |
没有还原性 |
跟水反应 |
不能 |
能:CO2+H2O==H2CO3 |
跟澄清石灰水反应 |
不能 |
CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O |
毒性 |
有毒 |
无毒 |
主要用途 |
作气体燃料,用于高炉炼铁 |
灭火,人工降雨,干冰制冷剂等,作化工原料和温室肥料 |
相互转化 |
C+O2CO2 C+CO22CO |
干冰:一定条件下,二氧化碳气体会变成固体,固体二氧化碳叫“干冰”。干冰升华时,吸收大量的热,因此可作制冷剂。如果用飞机向云层中撤干冰,由于干冰升华吸热,空气中的水蒸气迅速冷凝变成水滴,就可以形成降雨。
二氧化碳不一定能灭火:二氧化碳一般不支持燃烧,但在一定条件下,某些物质也可以在二氧化碳中燃烧,如将点燃的镁条伸入盛有二氧化碳的集气瓶中,镁条能继续燃烧,反应的化学方程式为:2Mg+CO
22MgO+C,所以活泼金属着火不能用二氧化碳来灭火
二氧化碳与一氧化碳的鉴别方法: (1)澄清石灰水:将气体分别通入澄清石灰水中,能使澄清石灰水变浑浊的是二氧化碳,无明显现象的是一氧化碳。
(2)燃着的木条:将气体分别在空气中点燃,能燃烧的是一氧化碳,不能燃烧的是二氧化碳。
(3)紫色石蕊试液:将气体分别通入紫色石蕊试液中,能使石蕊试液变红的是二氧化碳,无明显现象的是一氧化碳。
(4)还原金属氧化物:将气体分别通过灼热的氧化铜,出现黑色粉末变红这一现象的是一氧化碳,没有明显现象的是二氧化碳。
二氧化碳与一氧化碳的除杂方法: 1.CO(CO
2)(括号内的物质为杂质):通常将气体通人过量的碱溶液(一般用氢氧化钠溶液而不用澄清石灰水)中,二氧化碳与碱溶液反应,从而达到除杂的目的。
2.CO
2(CO)(括号内的物质为杂质):通常将气体通过灼热的氧化铜,一氧化碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳,从而达到除杂的目的。不能用点燃的方法,因为CO
2不支持燃烧,也不能燃烧。
二氧化碳与石灰石的应用:
二氧化碳与石灰水反应出现白色沉淀,反应的方程式为:CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O。
该反应及现象有以下儿方面的应用:
(1)检验二氧化碳气体;
(2)鉴别NaOH溶液和澄清石灰水:将CO2气体通入待测溶液中,生成白色沉淀的溶液为澄清石灰水,无明显现象的为NaOH溶液;
(3)除去某些气体中的杂质:如除去CO中的CO2 气体,可将混合气体通过澄清石灰水;
(4)解释澄清石灰水为什么要密封保存:敞口放置的澄清石灰水会吸收空气中的CO2而使澄清石灰水表面生成一层白膜或变浑浊,其成分是CaCO3;
(5)用石灰砂浆砌砖抹墙不久后变白变硬:石灰砂浆的主要成分是Ca(OH)2,吸收空气中的CO2发生反应Ca(OH)2声称白色固体CaCO3固体。
(6)保存鸡蛋:将鸡蛋浸泡在澄清石灰水中,取出来后CO2与石灰水反应封闭鸡蛋壳上的小孔,可以延长鸡蛋的保存时间。
二氧化碳肥料:
二氧化碳是光合作用的原料之一,因而现在在温室大棚内种植蔬菜水果时,经常人为提高温室内CO2 浓度,以增加农作物产员,增大CO2浓度的方法通常有以下几种:
(1)在温室内放置干冰,干冰升华增大CO2浓度。
(2)在温室内放置通过化学反应产生CO2气体的物质,如在塑料大棚顶部的容器内放置石灰石和稀盐酸。
灯火实验:
(1)二氧化碳本身无毒,但它不供给呼吸,当空气中二氧化碳含量超过常量时,也会对人体健康产生不良影响。
空气中二氧化碳的体积分数/% |
对人体健康的影响 |
1 |
感到气闷,头昏,心悸 |
4—5 |
气喘,头痛,眩晕 |
10 |
神志不清,呼吸停止,死亡 |
由于二氧化碳的密度大于空气,因而在低洼的地方浓度会增大。在进人久未开启的菜窖或干涸的深井前,应先点燃一支蜡烛用绳放到下面,观察蜡烛能否正常燃烧,若不能正常燃烧,应开启菜窖或深井一段时间后再检验,直到蜡烛能正常燃烧时,才能下去。
概述: 碳是一种非金属元素,位于元素周期表的第二周期IVA族。拉丁语为Carbonium,意为“煤,木炭”。汉字“碳”字由木炭的“炭”字加石字旁构成,从“炭”字音。碳是一种很常见的元素,它以多种形式广泛存在于大气和地壳之中。碳单质很早就被人认识和利用,碳的一系列化合物——有机物更是生命的根本。碳是生铁、熟铁和钢的成分之一。碳能在化学上自我结合而形成大量化合物,在生物上和商业上是重要的分子。生物体内大多数分子都含有碳元素。
碳的存在形式: 碳的存在形式是多种多样的,有晶态单质碳如金刚石、石墨;有无定形碳如煤;有复杂的有机化合物如动植物等;碳酸盐如大理石等。单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构。高硬度的金刚石和柔软滑腻的石墨晶体结构不同,各有各的外观、密度、熔点等。
碳的化学性质:1.稳定性:在常温下碳的化学性质稳定,点燃或高温的条件下能发生化学反应
2.可燃性:
氧气充足的条件下:C+O
2CO
2 氧气不充分的条件下:2C+O
22CO
3.还原性:
木炭还原氧化铜:C+2CuO
2Cu+CO
2↑
焦炭还原氧化铁:3C+2Fe
2O
34Fe+3CO
2↑
焦炭还原四氧化三铁:2C+Fe
3O
43Fe+2CO
2↑
木炭与二氧化碳的反应:C+CO
2CO
碳”与“炭”的区别:“碳”是一种核电荷数为6的非金属元素,而“炭” 一般是指由石墨的微小晶体和少量杂质组成的混合物,如木炭、焦炭、活性炭、炭黑等。在说明碳元素时,用“碳”表示,如碳单质、二氧化碳、碳酸等;在说明含石墨的无定形碳时,用“炭”表示,如木炭、焦炭等。
碳燃烧生成物的判断:氧气量充足时,碳充分燃烧:C+O
2CO
2 氧气量不充足时,碳不充分燃烧:2C+O
22CO
mg碳与ng氧气反应:
①
时,生成物只有CO,且O
2有剩余;
②
时,恰好完全反应生成CO
2;
③
时,生成物既有CO
2,也有CO;
④
时,恰好完全反应生成CO;
⑤
时,生成物只有CO,且C有剩余。
碳单质及其化合物间的转化:(1)C+2CuO
2Cu+CO
2↑
(2)C+O
2CO
2(3)3C+2Fe
2O
34Fe+3CO
2↑
(4)2C+O
22CO
(5)CO
2 + H
2O===H
2CO
3(6)H
2CO
3==CO
2 + H
2O
(7)2CO + O
22CO
2 (8)C+CO
22CO
(9)3CO + Fe
2O
32Fe + 3CO
2 (10)CO+ 2CuO
2Cu + CO
2 (11)Ca(OH)
2 + CO
2====CaCO
3↓+ H
2O
(12)CaCO
3+2HCl==CaCl
2+CO
2↑+H
2O
(13)CaCO
3CaO+CO
2
(14)CaO+H
2O==Ca(OH)
2(15)C
2H
5OH+3O
22CO
2+3H
2O
(16)CH
4+O
2CO
2+2H
2O
概念:
物质的推断就是运用物质的特殊性质和特征反应.根据实验现象得出正确的结论。同一推断题可能存在多个突破点,可以从不同角度或不同种方法寻找解题突破口,同叫检验推断结果,保证答案的准确性。推断题题型具备考查知识面广、综合性强、题型多变、思维容量大等特点。要解好此类题口,要求大家要有扎实的元素化合物的基础知识和实验技能,还必须具备科学、严密的思维方法和良好的分析问题、解决问题的能力。
常见物质的颜色:多数气体为无色,多数固体化合物为白色,多数溶液为无色。
黑色固体:MnO
2、CuO、Fe
3O
4、C粉、铁粉(Fe)活性炭
蓝色固体:CuSO
4·5H
2O(胆矾)、Cu(OH)
2(氢氧化铜)、CuCO
3(碳酸铜)
红色固体:Cu(紫红色)、Fe
2O
3(红棕色)、红磷:P(暗红色)、Fe(OH)
3(红褐色)I
2碘(紫红色)
黄色固体:硫磺(单质S)
绿色固体:碱式碳酸铜(铜绿)[Cu
2(OH)
2CO
3]
蓝色溶液:含Cu
2+溶液:CuSO
4(硫酸铜溶液)、CuCl
2(氯化铜溶液)Cu(NO
3)
2(硝酸铜溶液)
黄色溶液:含Fe
3+的溶液(棕黄色):FeCl
3(氯化铁溶液)、Fe
2(SO
4)
3(硫酸铁溶液)Fe(NO
3)
3(硝酸铁溶液)
浅绿色溶液:含Fe
2+的溶液:FeCl
2(氯化亚铁)FeSO
4(硫酸亚铁)Fe(NO
3)
2(硝酸亚铁)
其他溶液:石蕊试液(紫色)、高锰酸钾溶液(紫红色)
无色气体:N
2、CO
2、CO、O
2、H
2、CH
4
有色气体:Cl
2(黄绿色)、NO
2(红棕色)
有刺激性气味的气体:NH
3(此气体可使湿润的红色石蕊试纸变蓝色)、SO
2、HCl(氯化氢)
有臭鸡蛋气味:H
2S硫化氢
气体的特征:
①有刺激性气味的气体:HCl、SO
2、NH
3 ②有颜色的气体:Cl
2(黄绿色)、NO
2(红棕色)
③无色无味的气体:O
2、H
2、N
2、CO、CO
2。
特征反应:
特征反应 |
常见反应 |
在催化剂作用下发生的反应 |
双氧水或氯酸钾分解 |
通电发生的反应 |
电解水 |
产生大量白烟的燃烧 |
磷燃烧 |
发出耀眼白光的燃烧 |
镁带在空气中燃烧,铝箔在O2中燃烧 |
产生明亮蓝紫色火焰并生成有刺激性气味气体的燃烧 |
硫在氧气中燃烧 |
产生淡蓝色火焰且罩在火焰上方的小烧杯内壁有水珠出现 |
氢气在空气中燃烧 |
产生蓝色火焰的燃烧 |
CO和CH4在空气中燃烧 |
有火星四射的燃烧 |
铁在氧气中燃烧 |
生成蓝色沉淀的反应 |
可溶性碱+可溶性铜盐 |
生成红褐色沉淀的反应 |
可溶性碱+可溶性铁盐 |
溶液加酸放出CO2气体 |
碳酸盐(或碳酸氢盐)+酸 |
固体加酸放出气体 |
氢前金属或碳酸盐+酸 |
推断题的解题步骤及突破口的选择:1.
解题步骤 (1)审题:认真审读原题,弄清文意和图意,理出题给条件,深挖细找.反复推敲。
(2)分析:抓住关键,找准解题的突破口,突破口也称为“题眼”,指的是关键词、特殊现象、物质的特征等等.然后从突破口出发,探求知识间的内在联系,应用多种思维方式,进行严密的分析和逻辑推理,推出符合题意的结果,
(3)解答:根据题目的要求,按照分析和推理的结果,认真而全面地解答。
(4)检验:得出结论后切勿忘记验证。其方法是将所得答案放回原题中检验,若完全符合,则说明答案正确。若出现不符,则说明答案有误,需要另行思考,推出正确答案。
2.
突破口的选择 (1)颜色特征:根据物质的特殊颜色进行判断。包括常见固体、沉淀、溶液、火焰的颜色。
(2)反应特征
(3)物质状态特征
常见固体单质:Fe、Cu、C,S,P;气体单质:H2、O2、 N2;气体化合物:CO、CO2、CH4、SO2;常温下呈液态的物质:H2O、H2O2、酒精、H2SO4.
(4)反应条件特征
点燃:有O2参加的反应;通电:H2O的电解;MnO2 作催化剂:KClO3分解制O2、H2O2分解制O2;高温: CaCO3分解、C还原CuO、炼铁;加热:KClO3、KMnO4、 Cu2(OH)2CO3的受热分解。
(5)以三角关系为突破口
(6)以物质特征现象为突破口
①能使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体是CO
2。
②能使黑色CuO变红(或红色Fe
2O
3变黑)的气体是H
2或CO,同体是C。
③能使燃烧着的小条正常燃烧的气体是空气,燃烧得更旺的气体是O2,熄灭的气体是CO
2或N
2;能使带火星的木条复燃的气体是O
2.
④能使白色无水CuSO
4。粉末变蓝的气体是水蒸气。
⑤在O
2中燃烧火星四射的物质是Fe。
⑥在空气中燃烧生成CO
2和H
2O的物质是有机物,如CH
4、C
2H
5OH等。
⑦能溶于盐酸或稀HNO
3的白色沉淀有CaCO
3、 BaCO
3;不溶于稀HNO3的白色沉淀有AgCl、BaSO
4。
(7)以元素或物质之最为突破口 ①地壳中含量最多的元素是O,含量最多的金属元素是Al。
②人体中含量最多的元素是O
2。
③空气中含量最多的元素是N。
④形成化合物最多的元素是C。
⑤质子数最少的元素是H。
⑥相对分子质量最小、密度也最小的气体是H
2.
⑦相对分子质量最小的氧化物是H
2。
⑧自然界中硬度最大的物质是金刚石。
⑨空气中含量最多的气体是N2。
⑩最简单的有机物是CH4。
最常用的溶剂是H2O。
人体中含量最多的物质是H2O。
(8)以特定的实验结果为突破口
实验结果 |
可能情况分析 |
固体混合物加水后出现不溶物 |
a.源混合物中有不溶物.如CaCO、、 Al(OH)3等 b.混合物中物质反应生成沉淀,如 Na2SO4和BaCl2、Na2CO3和Ca(OH)2等 |
向固体混合物中加水得到无色溶液 |
混合物中一定不含含Fe2+、Fe3+ 、Cu2+、MnO4- |
生成有色沉淀 |
a.生成红褐色Fe(OH)3,是Fe3+的盐与碱溶液反应,如FeCl3+3NaOH== Fe(OH)3↓+3NaCl b.生成蓝色沉淀.是Cu2+的盐与碱溶液反应,如2NaOH+CuSO4==Cu(OH)2↓ +Na2SO4 |
常见沉淀的性质 ①既不溶于水义不溶于酸 ②能溶于酸但不生成气体 ③能溶于酸且生成气体 ④加足量酸沉淀部分溶解 |
①如BaSO4和AgCl ②不溶的碱,如Mg(OH)2 ③不溶的碳酸盐,如CaCO3 ④沉淀为混合物,既含BaSO4或AgCl中的至少一种,又含有CaCO3、Mg(OH)2等不溶物 |