化学九年级上册第二单元的核心知识是什么？

这个单元是整个化学学习的启蒙和基础，内容非常关键，尤其是氧气的性质、制取和空气的成分,是中考的绝对重点。

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第二单元 我们周围的空气

核心知识框架

本单元主要围绕两个核心主题展开：

1. 空气：认识我们身边最重要的物质,了解它的组成和重要性。
2. 氧气：学习空气中最活泼的成分，掌握其性质、制法和用途。

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第一部分：空气

空气的成分

1. 最早发现空气成分的科学家：法国化学家 拉瓦锡（通过著名的钟罩实验）。

2. 现代测定空气中氧气含量的实验

   • 实验药品：红磷（不能用木炭、硫、铁丝等代替，原因见下文）。
   • 实验装置：集气瓶、燃烧匙、弹簧夹、乳胶管、烧杯。
   • 实验步骤：
     1. 在集气瓶中装入少量水，并将水面上方空间分为5等份,目的是为了便于观察气体体积的变化。
     2. 用弹簧夹夹紧乳胶管。
     3. 点燃燃烧匙内的红磷，立即伸入集气瓶中,并塞紧塞子。
     4. 待红磷熄灭，集气瓶冷却至室温后,打开弹簧夹。
   • 实验现象：
     1. 红磷燃烧，产生大量白烟。
     2. 打开弹簧夹后，烧杯中的水倒吸入集气瓶中，约占集气瓶剩余容积的 1/5。
   • 实验结论：氧气约占空气体积的 1/5。
   • 实验成功的关键：
     • 装置气密性要好：否则外界空气会进入,导致测量结果偏小。
     • 红磷要足量：否则氧气没有完全消耗,测量结果偏小。
     • 冷却至室温：否则集气瓶内气体温度较高，压强偏大，水倒吸会偏少,导致测量结果偏小。
   • 为什么不能用木炭、硫代替红磷？
     • 木炭、硫燃烧会生成二氧化碳（CO₂）或二氧化硫（SO₂）气体，这些气体也占据了一定的体积，导致测量的氧气体积偏小,实验失败。
   • 为什么不能用铁丝代替红磷？

     铁丝在空气中不能燃烧,无法消耗氧气。

3. 空气的组成（按体积分数计算）

   
   （图片来源网络，侵删）
   • 氮气（N₂）：78%，性质稳定，不活泼，常用作保护气（如食品包装、灯泡填充气）。
   • 氧气（O₂）：21%，供给呼吸,支持燃烧。
   • 稀有气体：94%（氦、氖、氩、氪、氙等），性质非常稳定，常用作保护气（如焊接金属），通电时会发出不同颜色的光（霓虹灯、航标灯）。
   • 二氧化碳（CO₂）：03%，植物光合作用的原料,温室气体。
   • 其他气体和杂质：03%，如水蒸气、灰尘等。

保护空气

1. 空气污染的来源：
   • 化石燃料（煤、石油）的燃烧：产生二氧化硫、二氧化氮、粉尘等。
   • 工厂的废气。
   • 汽车尾气：主要污染物有一氧化碳、氮氧化物、含铅化合物等。
2. 空气污染物：
   • 有害气体：二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳。
   • 粉尘：可吸入颗粒物（PM2.5、PM10）。
3. 空气污染的危害：损害人体健康、影响作物生长、破坏生态平衡、全球气候变暖（温室效应）、酸雨等。
4. 保护空气的措施：
   • 加强大气质量监测。
   • 使用清洁能源（如太阳能、风能、氢能）。
   • 工厂废气处理后再排放。
   • 开发或使用新能源汽车。
   • 植树造林,绿化环境。

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第二部分：氧气

氧气的物理性质

1. 色、味、态：在通常状况下，是无色、无味的气体。
2. 密度：标准状况下，密度比空气略大（可用向上排空气法收集）。
3. 溶解性：不易溶于水（可用排水法收集）。
4. 三态变化：在 -183℃ 时变为淡蓝色液体，在 -218℃ 时变为淡蓝色雪花状固体。

氧气的化学性质（非常活泼，具有氧化性）

氧气的化学性质主要通过它与不同物质的反应来体现,是本单元的重中之重。

反应物	实验现象	文字表达式	化学方程式	注意事项
木炭	在氧气中剧烈燃烧，发出白光，放出热量，生成一种能使澄清石灰水变浑浊的气体。	碳 + 氧气 → 二氧化碳	C + O₂ $\xrightarrow{点燃}$ CO₂	燃烧前，木炭是黑色固体。
硫	在氧气中发出明亮的蓝紫色火焰，放出热量，生成一种有刺激性气味的气体。	硫 + 氧气 → 二氧化硫	S + O₂ $\xrightarrow{点燃}$ SO₂	在空气中燃烧是淡蓝色火焰。
红磷	在氧气中剧烈燃烧，发出耀眼白光，放出热量，生成大量白烟。	磷 + 氧气 → 五氧化二磷	4P + 5O₂ $\xrightarrow{点燃}$ P₂O₅	白烟是五氧化二磷固体小颗粒。
铁丝	在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出大量热量，生成一种黑色固体。	铁 + 氧气 → 四氧化三铁	3Fe + 2O₂ $\xrightarrow{点燃}$ Fe₃O₄	集气瓶中要预先装少量水或铺一层细沙，防止高温生成物溅落炸裂瓶底。
镁条	在氧气中剧烈燃烧，发出耀眼白光，放出热量，生成一种白色固体。	镁 + 氧气 → 氧化镁	2Mg + O₂ $\xrightarrow{点燃}$ 2MgO	镁条燃烧不能用二氧化碳灭火。
石蜡	在氧气中燃烧更旺，发出白光，瓶壁上有水雾，生成一种能使澄清石灰水变浑浊的气体。	石蜡 + 氧气 → 二氧化碳 + 水	-	证明石蜡中含有碳、氢元素。

核心结论：氧气是一种化学性质比较活泼的气体，具有氧化性，在反应中提供氧，是常见的氧化剂，它支持燃烧,但本身不燃烧。

氧气的用途

1. 供给呼吸：潜水、医疗急救、高空飞行等。
2. 支持燃烧：炼钢、气焊、航天火箭助燃剂。

氧气的实验室制法

这是本单元的另一个核心考点，主要考察反应原理、装置选择、收集方法、验满方法等。

1. 药品：

   
   （图片来源网络，侵删）
   • 高锰酸钾（KMnO₄）：紫黑色固体。
   • 氯酸钾（KClO₃）和二氧化锰（MnO₂）：白色固体和黑色粉末（MnO₂是催化剂）。
   • 过氧化氢溶液（H₂O₂）和二氧化锰（MnO₂）：无色溶液和黑色粉末。

2. 反应原理（化学方程式）：

   • 高锰酸钾制氧气：$2KMnO_4 \xrightarrow{\Delta} K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2 \uparrow$ （$\Delta$表示加热）
   • 氯酸钾制氧气：$2KClO_3 \xrightarrow{MnO_2, \Delta} 2KCl + 3O_2 \uparrow$
   • 过氧化氢制氧气：$2H_2O_2 \xrightarrow{MnO_2} 2H_2O + O_2 \uparrow$

3. 发生装置的选择：

   • 固固加热型：当反应物是固体且需要加热时（如高锰酸钾、氯酸钾制氧气）。
     • 装置要点：试管口要略向下倾斜（防止冷凝水倒流炸裂试管）；试管口不能塞棉花（氯酸钾）或塞一团棉花（高锰酸钾，防止高锰酸钾粉末进入导管）；铁夹夹在试管中上部。
   • 固液不加热型：当反应物是固体和液体，且不需要加热时（如过氧化氢制氧气）。
     • 装置要点：长颈漏斗末端要伸入液面以下（防止气体从漏斗逸出）；或使用分液漏斗控制反应速率。

4. 收集装置的选择：

   • 排水法：因为氧气不易溶于水。
     • 优点：收集的氧气比较纯净。
     • 时机：当导管口有连续、均匀的气泡冒出时再收集,否则收集的气体不纯。
   • 向上排空气法：因为氧气密度比空气略大。
     • 优点：操作方便。
     • 要点：导管要伸入集气瓶底部,便于排尽空气。

5. 检验方法：将带火星的木条伸入集气瓶中，若木条复燃,则证明是氧气。

6. 验满方法：

   • 用排水法收集：当集气瓶口有大气泡冒出时,证明已集满。
   • 用向上排空气法收集：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃,则证明已集满。

7. 实验步骤（以高锰酸钾为例）：查、装、定、点、收、离、熄。

   • 查：检查装置的气密性。
   • 装：将药品装入试管，并在试管口放一团棉花,用带导管的单孔橡皮塞塞紧试管。
   • 定：把试管固定在铁架台上。
   • 点：点燃酒精灯，先预热,后集中在药品下方加热。
   • 收：用排水法收集氧气。
   • 离：将导管从水槽中移出。
   • 熄：熄灭酒精灯。
   • 口诀：“先离后熄”,防止水倒吸炸裂试管。

催化剂和催化作用

1. 定义：在化学反应里，能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有变化的物质。
2. • 改变：可以是加快，也可以是减慢，但在初中阶段,我们遇到的催化剂都是加快反应速率的。
   • 质量不变：指反应前后质量相等。
   • 化学性质不变：指反应前后其催化能力不变。
   • “一变二不变”：改变速率,质量和化学性质不变。
3. 注意：催化剂不是反应物，也不是生成物,一个化学反应的催化剂可能不止一种。

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第三部分：混合物与纯净物

这是本单元引入的两个基本概念,贯穿整个化学学习。

	纯净物	混合物
定义	由一种物质组成。	由两种或多种物质混合而成。
组成	固定，有固定的化学式。	不固定，各物质保持各自性质。
性质	具有固定的物理性质和化学性质。	各物质间没有发生化学反应，混合物表现的是各成分的平均性质。
举例	氧气（O₂）、氮气（N₂）、水（H₂O）、高锰酸钾（KMnO₄）。	空气、河水、溶液（如盐水）、合金。

本单元的核心是空气和氧气，学习时要牢牢抓住空气成分的探究实验和氧气的制取与性质实验，理解实验原理、操作步骤和现象背后的化学本质，要建立起纯净物和混合物的基本概念,为后续学习打下坚实基础。