空气中到底有哪些成分,它们是如何被发现的呢?
(舍勒1742-1786,瑞典人,他研究氧气开始于1767年对亚硝酸的研究。起初,他加热硝石得到一种称之为“硝石的挥发物”的性质,但对这种物质的性质和成分还不清楚。舍勒反复做加热硝石的实验,发现把硝石放在坩埚中加热到通红时,会放出干热的气体,遇到烟灰的粉末就会燃烧,放出耀眼的光芒。这种现象引起了舍勒极大的兴趣。他在1773年就用多种方法制得比较纯净的氧气。比如加热氧化汞,加热硝酸钾,加热高锰酸钾等。拉瓦锡1743-1794,在他的著作《物理化学简论》中,描述了在钟罩里的水银面上的空气中燃烧磷的实验,因为钟罩中水银面上升,说明一些空气被吸收了,剩下的空气不能使余下的磷在其中点着,并且还使小蜡烛熄灭。)
那个瓶颈弯曲的瓶子,叫做“曲颈甑”(zeng 4声)。瓶中装有水银。瓶颈通过水银槽,与一个钟形的玻璃罩相通。玻璃钟罩内是空气。
为了验证空气的成分,法国科学家拉瓦锡和助手,用炉子昼夜不停地加热曲颈甑中的水银。在水银的表面,很快出现了红色的物质。他们发现,到了第十二天,红色物质不再增多了。
他们继续加热,一直到第二十昼夜,红色渣滓仍不增多,才结束了实验。拉瓦锡发现,实验结束时,钟罩里的空气的体积,大约减少了五分之一。
他收集了红色的物质,用高温加热,分解了,重新释放出气体。拉瓦锡得到的气体体积,正好与原先钟罩中失去的气体体积相等。至于剩下来的气体,既不能帮助燃烧,也不能供呼吸用。
拉瓦赐把那占空气总体积五分之一的气体,称为“氧气” 。
至于剩下的占空气总体积五分之四的气体,拉瓦锡称它为“氮气”(拉丁文原意是“不能维持生命”)。
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汞受热实验
首先,我们详细讲解一下拉瓦锡的汞受热实验。(1777年呈送,1780年出版的论文中提到)
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红磷燃烧实验
在实验室中,我们可以用红磷来替代汞,用点燃来替代加热,重现上述实验,并得到类似的结果。
将红磷放入燃烧匙,并在酒精灯上点燃,迅速放入集气瓶并塞好,观察现象。
A.实验原理:利用红磷(P)在空气中燃烧,消耗空气中的氧气,使瓶内气体减少,压强减小,使水倒吸进入集气瓶。
B.药品的选择--红磷(P)
(1)必须在空气中能够燃烧;
(2)生成物必须为固态物质;
(3)只能与空气中的氧反应而不与其他物质反应。
实验现象:
(1)产生大量白烟
(2)水倒吸入集气瓶,约占集气瓶总体积的1/5
(3)黄白色火焰并放热(非重点)
实验结论:
直接结论:氧气约占空气总体积的1/5;
间接结论:氮气不燃烧也不支持燃烧,且难溶于水。
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注意事项
如何才能保证实验成功呢?
1.装置气密性必须良好;
2.集气瓶中预先加入少量水,用于吸收生成的P2O5,并降低温度;
3.待体系温度恢复到室温再打开弹簧夹;
4.红磷必须过量;
5.若用其他物质代替红磷,则这种替代品必须在空气中能够燃烧,生成物必须为固体,只能与空气中的氧气反应。
分析:为什么进入的水小于总体积的1/5
1-装置气密性不好;
2-红磷的量不足;
3-未待装置冷却就打开弹簧夹;
4-氧气含量降低到一定水平,红磷无法继续燃烧,瓶中还有少量氧气。
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小结
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