Transcript 課程名稱：空氣
課程名稱：空氣 編授教師： 中興國中 楊秉鈞 空氣是混合物 空氣是混合物 驗證一 空氣是混合物： （媒體：1，50”） （1）驗證實驗一：蠟燭置於水盆，再蓋上燒杯 燒杯蓋上之後，蠟燭燭火立即 熄滅 。 燒杯內的水液面 上升約1/5 體積 。 表示助燃氣體佔 1/5 體積 。故空氣是 混合物 。 燒杯剛蓋上時 剛點燃 的蠟燭 燒 杯 水 原理解析： 瓶中的氧氣，因蠟燭燃燒耗盡，使內部氣體壓力比外界小。 水只上升少許，表示瓶內仍有其他氣體存在。 空氣是混合物 驗證二 空氣是混合物： （媒體：1，1’07”） （2）驗證實驗二：鋼絲絨置於試管中，置於水中 管中置鋼絲絨（ 鐵 ），上塞妥塞子，下端放入一中。 一段時間之後鋼絲絨 生銹 ，管內水面 上升1/5 體積 。 表示助燃氣體佔 1/5 體積 。故空氣是 混合物 。 原理解析： 瓶中的氧氣，因鋼絲絨生鏽耗盡，使內部氣體壓力比外界小。 水只上升少許，表示瓶內仍有其他氣體存在。 空氣是混合物 驗證三 空氣是混合物： （媒體：1，6’52”） （3）驗證實驗三：空氣的液化 在 低溫 、 高壓 下，將空氣液化成液體 將液化空氣增溫，發現 氮 氣比 氧 氣先沸騰汽化。 空氣是 混合物 。 氮氣的沸點 ＜ 氧氣的沸點 （∵沸點低者先沸騰） 氧沸點 －183℃ 氮沸點 －196℃ ＜－196℃ 液態氮 http://www.popsci.com/diy/article/2008-08/liquid-nitrogen-live 空氣的組成比例 氣體種類 空氣中含量 ％ vol 氮氣 78.1 ％ 氧氣 20.9 ％ 氬 0.9 ％ 呼出氣體含量 ％ vol 4 ： 1 74 ％ 16 ％ ＜0.1 ％ 二氧化碳 ＜0.1 ％ 變動氣體 4 ％ 變動氣體 水蒸氣 ＜0.1 ％ 變動氣體 6 ％ 變動氣體 其他 0.1 % 氮氣78.1 % 氧氣20.9% 氬氣 0.9 % 4 V N2 : V 5 1 V O2 : V 5 空氣成分的性質 空氣成分的性質 氣體 氮氣 氧氣 化學式 性 質 簡 述 N2 空氣中含量第一位的氣體（78.1％ V/V） 無色無味、不可燃不助燃、難溶於水 可充入食品中，延長保存期限 液態氮是常使用的 冷凍 劑。 （－196 ℃） O2 空氣中含量的第二位氣體（20.9％ V/V） 無色無味、難溶於水，性質活潑 有 助燃 性，本身不會燃燒，沒有焰色 生物的呼吸所需 檢驗法： 留有餘燼 的火柴接近某氣體，若火柴復 燃，此氣體就是氧氣 空氣成分的性質 氣體 化學式 性 質 簡 述 無色無味、密度比空氣大（比空氣重） 微溶於水，溶於水形成 碳酸 ，為酸性 二氧化碳 CO2 不助燃、不可燃、比空氣重，常用來滅火 固態的二氧化碳，稱 乾冰 ，有昇華現象 其含量隨地點會不同 檢驗法： 某氣體若通入 澄清石灰水 ，若會呈 現 白色混濁 ，此氣體就是二氧化碳 N2 N2 CO2 （媒體：1，17”） 空氣成分的性質 氣體 氦 氖 氬 （媒體：1，9’57”） 化學式 性 質 簡 述 He 『稀有氣體』（惰性、高貴氣體、鈍氣） 密度僅次於氫氣，替代 氫 氣，充入氣 Ne 『稀有氣體』（惰性、高貴氣體、鈍氣） 可充入霓虹燈中，發出 紅 光 Ar 球或飛船中 『稀有氣體』（惰性、高貴氣體、鈍氣） 焊接金屬時，使用氬氣防止金屬 氧化 。 空氣中含量的第 三 位氣體（0.9％V/V） He Ar Ne Ar 氣體製備及收集 實驗設計 氣體製備及收集： （1）實驗設計： 選擇適當之『化學反應』：實施某反應以產生氣體 氧：用雙氧水（ 過氧化氫 水溶液） 二氧化碳：用 大理石 與 稀鹽酸 。 選擇適當之『集氣法』：依氣體性質決定收集法 此氣體是否難溶於水（比較： 溶解度 ） 此氣體比空氣重還是輕（比較： 密度 或 分子量 ） 排水集氣法 向上集氣法 可得純度高氣體 向下集氣法 集氣法流程圖 （2）集氣法流程圖： 先考量對水 溶解度 。 再考慮比空氣 輕重 。 氣體性質 對水溶解度 易溶於水 難溶於水 分子量 分子量 比空氣輕重 M 28.8 M 28.8 比空氣重 排水集氣法 比空氣輕 向下集氣法 向上集氣法 氯化氫 HCl 氯氣 Cl 2 氨氣 NH 3 氮 N2 氫 H2 氧 O2 二氧化碳 CO 2 氧氣與二氧化碳的製備 氧氣與二氧化碳的製備： （1）實驗裝置： 實驗前先裝滿水 B 薊頭漏斗 C 廣口瓶 導管 A 水槽 有側管錐形瓶 位置 製備 氧氣 製備 二氧化碳 A 處置放 二氧化錳（黑色） 雙氧水 大理石 B 處滴入 C 處收集 氧氣 稀鹽酸 二氧化碳 （媒體：1，8’40” ； 2，4’48” ） 排水集氣法操作示意圖 氧氣與二氧化碳的製備： （2）排水集氣法操作示意圖： （媒體：1，59” ） 氧氣與二氧化碳製備 注意事項 氧氣與二氧化碳的製備： （3）注意事項： B 薊頭漏斗 A 有側管錐形瓶 導 管 C 廣口瓶 D 水槽 二氧化錳（黑色）的角色是擔任 催化劑 ， 加快 反應速率 催化劑質量 不變 ，無催化劑反應仍會進行，用畢回收。 欲增加氧產量，需多加雙氧水或提高雙氧水濃度，多加二氧化錳無用 最初收集的氣體因 混有空氣 不收集 氣體產生過快，即將噴出時的處理： 將導管移開水面 。 二氧化碳略溶，收集後水槽的水將呈 弱酸 性。 薊頭漏斗底部需在液面之下： 避免氣體由漏斗口逸出 。 氧化物與反應 化學反應式的表示 化學反應式： （1）表示法： 排列： 反應物在左，生成物在右，以箭號（），表示反應之發生 反應物或生成物不只一種，以加號（＋）連接 反應的條件（加熱、溫度、壓力、催化劑…）標示於箭號 （）的上、下方 可用 ↑ 表示生成物是氣體，用 ↓ 表示生成物是沉澱。 反應物 1 + 反應物 2 .. 生成物 1 + 生成物 1 （2）說明例： 碳酸鈣 稀鹽酸 氯化鈣 二氧化碳 水 雙氧水 二氧化錳 氧 水 碳酸鈣 氧化鈣 二氧化碳 .. 氧化反應 氧化反應：與氧化合的化學反應，稱為 氧化 。 與氧化合之物質稱 氧化物 。 （1）類型：燃燒反應、生鏽反應、爆炸 （2） 放 熱反應（放出光及熱），使環境溫度上升 （3）反應式通式： 物質 氧 氧化物 鐵 氧 氧化鐵 銅 氧 氧化銅 鋅 氧 氧化鋅 鎂 氧 氧化鎂 碳 氧 二氧化碳 硫 氧 二氧化硫 氧化物的酸鹼性 氧化物的酸鹼性： 石蕊 試紙檢驗 有紅色與藍色兩種石蕊試紙 （1）金屬氧化物若溶於水，形成金屬 氫氧化物 ，酸鹼性為 鹼性 。 如：氧化鎂、氧化鉀。 （2）非金屬氧化物若溶於水，酸鹼性為 酸性 。 如：二氧化碳、二氧化硫。 （3）氧化物若不溶於水，其酸鹼性為 中性 。 如：氧化銅、氧化鐵、氧化鋅、二氧化錳。 金屬氧化物 水 金屬氫氧化物 氧化鎂 水 氫氧化鎂 氧化鉀 水 氫氧化鉀 常用試（紙）劑 在酸中的顏色 在鹼中的顏色 在中性的顏色 石蕊試紙 紅色 藍色 不變色 酚酞指示劑 無色 紅色 硫粉的燃燒 淡藍色 火焰 燃燒匙 硫 氧 二氧化硫 刺激性臭味 二氧化硫 水 亞硫酸 鎂帶的燃燒 耀眼 白光 鎂 氧 氧化鎂 耀眼白光 氧化鎂 水 氫氧化鎂 二氧化碳性質 澄清石灰水檢驗 澄清石灰水檢驗： （1）澄清石灰水配製：飽和的 氫氧化鈣 水溶液 （2） 二氧化碳 與澄清石灰水反應時： 會產生 白 色的 碳酸鈣 沉澱（白色混濁） （3）反應： 氫氧化鈣 ＋ 二氧化碳 碳酸鈣 ＋ 水 （白色沉澱） （1， 13”） （2，2’31”） 乾冰的昇華現象 乾冰： （1）固態的二氧化碳稱為 乾冰 。 （2）乾冰溫度很低，約 －78 ℃，受熱時直接從固體變成 二氧化碳氣體，此過程稱為 昇華 。 乾冰週圍的白霧為空氣中的 水蒸氣 凝結而成的 小水滴 。 固體 液體 昇華 氣體 白霧狀現象說明 現象說明：水蒸氣及二氧化碳均是 無色無味、看不見 的 小水滴的產生是因空氣中的水蒸氣遇冷而凝結的 現 象 白霧狀說明 冰塊、乾冰四周的白霧狀 液態，小水滴 冬天嚴寒開口說話有白煙狀 液態，小水滴 燒開水冒出的白煙 液態，小水滴 天上的白雲、山中的霧氣 液態，小水滴 抽菸、線香、車輛冒出的白煙 多種有害物質 氧氣助燃與二氧化碳不可燃 線香接近 CO2 O2 在二氧化碳中 線香熄滅 在氧氣中 線香劇烈燃燒 （媒體：1，3’21”） 課程結束