空气中的化学空气不空.doc

空气中的化学空气不空 第二章 空气中的化学 第一节 空气不空 　　空气、水和食物是人类生存不可缺少的三大要件，而其中更以空气最为重要人没有食物可以存活两周，没有水可以活两天，而没有空气只能维持几分钟一个成人每天约吸入空气13．6千克（约1万多升），而只需摄入1千克食物和5千克水 　　“空”是空虚的意思，就是什么也没有空气看不见，摸不着，似乎是虚空的，但是人们通过扇风、吹气、呼吸，又真切的感受到了空气的存在古人认为，空气是类似于灵魂的，神秘而虚幻的东西 　　300多年前，意大利科学家伽利略发现，空气是实实在在的有质量的物质口说无凭，有实验为证：他用气泵向大玻璃瓶里打足气，用天平称重，平衡后再打开瓶口，由于气体逃逸，天平失衡了实验说明气体确有质量，接着他又设计实验称量了空气与水的质量比，即称出了空气的质量（虽然不很准确）自此，人们才开始认识到空气也是一种物质　　空气既然有质量，它就必然有压力空气的压力最早是由伽利略的学生托里拆利和维瓦尼在1644年测定的，他在一根长玻璃管里灌满汞，把开口的一端塞住，倒过来立在盛汞的盘中，然后拿开塞子，这时汞开始从管中流到盘里，但当管内汞面降低到比盘内汞面只高76厘米时，汞就不再流出而一直保持这个高度了。

因此，空气的压力应相当于76厘米汞柱的高度换算一下，即每平方厘米上的空气压力为1.03千克一张普通的书桌上的压力竟达6吨之多，这个结果使当时的人们颇感震惊人们为什么没有感受到如此巨大的压力呢？这是因为体内与体外（正像书桌桌面的正反面）压力相等而互相抵消了，通过抽真空实验可证实这一点当我们乘坐密封不好的飞机时，由于高空气压低，我们的耳膜就会因体内的气压大而特别不舒服人的呼吸也依赖于空气的压力，肌肉扩张造成真空，于是空气进入体内 图1.空气的压力　表格 1 海平面附近干洁空气组分成分 体积（％） 成分 体积（％） N2 78.1 Xe 9×10-6 O2 20.9 O3 4×10-6 Ar 0.934 NO2 2×10-6 CO2 0.0330 NH3 6×10-7 Ne 0.00182 SO2 2×10-7 He 0.00052 CH3Cl 5×10-8 CH4 0.00016 C2H4 2×10-8 Kr 0.00011 CCl4 1×10-8 H2 0.00005 CCl3F 1×10-8 N2O 0.000028 CCl2F2 1×10-8 CO 0.00001 　　既然空气确是有质量的物质，那么它是否有不同的成分呢？这是化学家最为关注的问题。

据传，中国唐朝学者马和在《平龙认》一书里说，大气由阳气（氮气）和阴气（氧气）组成，阴气可以被硫磺、木炭吸收，除去阴气的空气纯净稳定可惜，《平龙认》一书至今没有找到达·芬奇也说过、燃烧可以使空气减少．但不能使空气消失，并由此推断，空气成分是复杂的 　　空气成分问题的突破性进展是氧气的发现英国化学家普利斯特利和瑞典的舍勒于18世纪70年代各自独立地发现了氧气而氧气发现的重要性不仅在于人们在认识空气的进程中走了一大步，而且由定量的实验无可争议地揭示了燃烧的实质，推翻了统治化学界百年之久的燃素说 　　高空的空气和地面空气是否相同呢？法国化学家盖?吕萨克为了解决这个问题只身一人乘热气球飞上7千米高空，采回空气进行分析，发现与地而附近的空气成分没有区别现在人们知道，在12千米以下的对流层，空气上下对流进行得很好，故空气主要组成没有变化那么我们为什么在高原上感到呼吸困难呢？这是因为距海平面越远，气压越低，空气越稀薄（每上升5千米，气压减少大约二分之一） 　　空气中除固定成分外，还有诸多不定成分如二氧化碳、水蒸气……此外，还含有许多杂质，如各类烟雾和尘埃它们的多少视不同地区的自然条件以及人类活动的情况而定，如植被多的地方，二氧化碳的浓度就小；江河湖海附近，空气中的水蒸气比例就高。

以相对湿度来表示水蒸气的多少和我们的感觉最接近，相对湿度高，水较难蒸发，故衣服难干，汗也不易蒸发吸热，故会感到闷热这就是长江流域的几个内陆大城市都被人称为火炉的原因 地球上各种腐烂的动植物，由于细菌作用可分解成氨气进入空气由于雷电的放电作用，空气中的氮分子可分解成原子，遇到氧气结合生成氮氧化物阳光中的紫外线可使氧分子分解成原子，再与氧结合生成臭氧，由于含量极微，我们不会间到它的臭味，反而感觉舒适雷电也可产生臭氧，所以在雷雨之后，有空气清新的感觉大风可将灰砂卷到空气中，植被不好的地方，空气中的尘埃就多自然过程产生空气杂质，自然过程也能净化空气雨、雪就是很好的清洗剂，溶解空气中的氨再渗人大地，成了有益于植物的氮肥，灰尘也可随雨水回到地面而人类活动产生的空气杂质往往更可怕一些，如燃烧煤等化石燃料产生的硫氧化物，随雨水下降时，可能形成酸雨，对环境造成严重的危害人类应该采取措施来消除自己的活动造成的负面作用 图2.空气的垂直分布 　　　惰性气体极不活泼的化学性质，成为开发其利用价值的主要特性例如：氦是除氢外密度最小的气体，又不会像氢那样有燃烧或爆炸的危险，于是可用来填充高空气球或飞艇的气囊，还可将氦混在塑料中制成非常轻盈的泡沫塑料。

总之，惰性气体由于个性独特，已经开发出非常广泛的用途 　　空气确非空空如也，而是够复杂的 初中化学教学>>现代化学与中学化学>>空气中的化学>>大气的演化 第二章 空气中的化学 第二节 大气的演化 一、大气的演化过程 　　地球是如何获得它的大气的呢？ 　　有这样两种看法：一种认为地球形成时根本没有气体参与；另一种看法认为，在地球形成后不久，原始大气中的气体物质就丧失了 　　持这两种看法的人都指出，大概在45亿年以前，在地球形成的当时或稍晚，曾有一段时期地球上是不存在大气的最早存在的这些物体是约30亿年以前的沉积岩但如果没有大气风化或没有大量液态水的存在，就不会形成这些岩石因此，在当时原始大气中，水可能是存在的另一方面，这些岩石和别的岩石组成表明，18亿年以前大气中不会含有很多的氧，而且，在最古老沉积岩中，碳酸盐岩石（例如石灰石和白云岩）相对的少见这似乎表明在原始大气中碱(例如NH3)不会丰富氨的存在会增加原始海洋的pH值，并因此有利于碳酸盐岩石的丰度而且，在原始大气中或许甲烷是不存在的，因为可推测在缺氧大气层中甲烷的离解会使碳大量的淀积，但没有发现这种淀积根据地质学的记录，结合目前大气的组成，再加上某些合理的推测，可得出这样的结论：原始大气中或许 包含火山来源的H2O、CO2、N2、CO、SO2、HCl和其它一些痕量气体。

　　现在观测到的大气是伴随着火山活动而从地球内部排出的挥发性物质变成的当然，很难看出我们现在所知道的大气与从火山喷发出来的“原材料”之间有何相似之处现在的大气就其质量来说，大约由76％的氮和22％的氧组成但是从火山喷发出来的气体却大约有85％的水汽、10％的二氧化碳，以及百分之几的氮和硫或硫化物混和组成，在火山喷发物中显然没有氧 　　为了明确现在的大气是如何由地球内部排出的挥发性物质变成的，必须把大气看成是地球综合体系的一部分，而不是一个与地球隔离的实体这个综合体系由水圈、生物圈、气圈和岩石圈组成，包含在综合体系中的挥发性物质的总量约为地球质量的0.025% 　　当火山喷发时，大气只能容纳进入其中很小一部分水汽质量，因此地球表面最早的火山活动必定产生云雨，通过云雨过程形成了地球表面的水体 　　假如以过去的一世纪中由火山喷发率代表地球生命期内的喷发的蒸汽平均率，则现在水圈的总质量是很小的，比起进入大气的水汽总量来要小两个数量级对这种偏差的可能解释是在海洋深处水体沿地壳接缝处产生渗漏；另一种可能是大量的水被太阳光照射，即紫外辐射所破坏 图3.火山喷发 表格2. 大气层中的气体 气体 引入大气层的总量 保持在大气层的量 保持在大气层百分数 (克) （克/厘米2） （克） （克/厘米2） （％） H2O 1.5×1024 3×105 1019 2 7×10-4 CO2 2.5×1023 5×104 2.25×1018 0.44 9×10-4 N2 5×1021 103 4×1021 8×102 80 O2 1.5×1021 3×103 1021 2×102 7 初中化学教学>>现代化学与中学化学>>空气中的化学>>大气组分的性质与用途 第二章 空气中的化学 第三节 大气组分的性质与用途 一、生命的源泉－－氧气 　　1.普利斯特里发现氧而不认识氧 　　17世纪中叶以前，人们对空气的认识还很模糊，多数研究者认为只有一种气体，空气是唯一的气体元素。

到了18世纪，通过对燃烧和呼吸的研究，才开始认识到气体是多种多样的，而且陆续发现了碳酸气、氢气、氯气、氮气和氧气等但这些气体的发现是很不容易的，就以氧气来说，其发现过程非常曲折 　　波义耳曾经研究过空气的性质，对火焰和空气的实验作过这样的描述：在一个抽掉空气的容器中，将硫磺洒在一块烧红的铁板上，硫磺只会冒烟而不能燃烧，但在有空气的容器中硫磺能燃烧而产生蓝色火焰他还从蜡烛和氢气的燃烧现象发现，燃烧是不能没有空气的虽然证明了燃烧不能没有空气，但并没有发现其中起作用的是氧气 　　18世纪下半叶，英国著名化学家普利斯特里（Priestly,J.1733-1804），很喜欢阅读有关燃素学说的化学书籍，也喜欢研究气体28岁开始写书，31岁写成《电学史》由于这本书的出版，他在1766年当选为英国皇家学会的会员 41岁，他到巴黎，和著名化学家拉瓦锡进行了学术交流在法国大革命时期，他支持革命，宣传革命，被一批反对革命的人燃毁了他的住宅和实验室他不得已迁居伦敦，仍然受到歧视，在61岁时移居美国他到美国受到政府和科学界的欢迎，成为美国的公民普利斯特里在美国的住宅，至今仍然是科学界所瞻仰的名胜古迹 　　普利斯特里研究气体的贡献很大，制出了氧化氮、二氧化硫、氯化氢、氨气，第一次分离出一氧化碳，并对许多有机酸也进行了研究。

由于他研究气体的贡献很突出，被化学界称为“气体化学之父” 　　普利斯特里研究氧气的故事却是很有趣的1774年他得到一个大凸透镜，于是用这个透镜聚光对汞锻灰（氧化汞）加热，发现很快产生了气体他用排水集气法收集了这种气体，蜡烛在它里面能剧烈燃烧他还作了这样一段实验记录：“我把老鼠放在‘脱燃素气’里，发现它们过得非常舒服后，又亲自加以实验，我想读者是不会觉得惊异的我自己实验时，是用玻璃吸管从放满这种气体的大瓶里吸取的当时我的肺部所得的感觉，和平时吸入普通空气一样；但自从吸过这种气体以后，经过很多时候，身心一直觉得十分轻快适畅有谁能说这种气体将来不会变成通用品呢？不过现在只有两只老鼠和我，才有享受呼吸这种气体的权利罢了其实他所发现的就是重要的化学元素氧遗憾的是，。