常见气体的性质及用途

○氢气（H2）的性质和用途物理性质氢气是无色、无臭、难溶于水的气体,密度比空气小,是相同条件下密度最小的气体。化学性质可燃性2H2+O22H2O氢气燃烧时发出淡蓝色火焰,放出热量,并有水珠产生。氢气点燃前,一定要验纯。纯净的氢气在空气里安静地燃烧,发出淡蓝色火焰,放出热量。不纯的氢气（混有一定量空气或氧气）遇明火会发生爆炸。还原性氢气还原氧化铜H2+CuO△Cu+H2O黑色的氧化铜粉末在氢气中加热逐渐变成红色,试管口有水珠产生。氢气“早出晚归”氢气还原氧化铜实验注意事项：“酒精灯迟到早退”，即①开始时要先通入氢气后加热（目的是排净管内空气，防止氢气与管内空气混合受热发生爆炸）；②实验结束时要先停止加热，继续通入氢气至试管冷却（防止生成的铜受热被氧化成CuO）氢气还原氧化铁3H2+Fe2O3△2Fe+3H2O氢气的用途①填充气（密度比空气小）,如充气球、飞舰②（可燃性）高能燃料,氢氧焰焊接和切割金属。③（还原性）冶炼重要金属④化工原料(合成氨、制盐酸)氢气与其它气体的显著区别之处相同条件下氢气密度最小证明氢气密度比空气小的方法用氢气吹肥皂泡,若肥皂泡上升,则密度比空气小。氢能源的三大优点氢气被认为是最清洁的燃料。①生成物是水,产物无污染。②热值高,放热多。③以水为原料制取氢气,来源广,可以再生。制取氢气实验收集方法①向下排空气法（密度最小的气体）②排水法（难溶于水）备注①既有可燃性，又有还原性的物质H2、C、CO②氢气优点很多,但为什么不能广泛地推广使用？(目前氢能源存在的问题？)答：因为制取氢气的成本太高,且储存和运输比较困难。③为什么氢气要验纯？实验中如果发现氢气不纯应该如何处理？答：如果氢气不纯,会发生爆炸。任何可燃性气体或可燃性的粉尘如果跟空气充分混合,遇火时都有可能发生爆炸。在实验中,如果验纯时发现气体不纯,需要再收集再检验时,必须对试管进行处理（用拇指在试管口堵住一会或更换试管）,以免发生爆炸。④氢气跟CO2不反应生成氢气的反应（实验室制取H2最常用的试剂是锌粒和稀硫酸,也可用②③⑤⑥⑦）①锌粒和稀硫酸反应Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑⑤锌粒和盐酸反应Zn＋2HCl＝ZnCl2＋H2↑②铁和稀硫酸反应Fe＋H2SO4＝FeSO4＋H2↑⑥铁和盐酸反应Fe＋2HCl＝FeCl2＋H2↑③镁和稀硫酸反应Mg＋H2SO4＝MgSO4＋H2↑⑦镁和盐酸反应Mg＋2HCl＝MgCl2＋H2↑④铝和稀硫酸反应2Al＋3H2SO4＝Al2(SO4)3＋3H2↑⑧铝和盐酸反应2Al＋6HCl＝2AlCl3＋3H2↑○氧气的性质和用途物理性质(通常状况下)无色无味的气体,不易溶于水,密度比空气略大。液氧、固态氧淡蓝色。化学性质支持燃烧,有助燃性。可供呼吸用,是常用的氧化剂。①C+O2点燃CO2发出白光,放出热量②S+O2点燃SO2空气中发出淡蓝色火焰；氧气中发出紫蓝色火焰③4P+5O2点燃2P2O5产生白烟,生成白色固体P2O5④3Fe+2O2点燃Fe3O4剧烈燃烧,火星四射,放出大量的热,生成黑色固体⑤蜡烛在氧气中燃烧发出白光,放出热量用途①供呼吸②航天、潜水、登山、医疗、液氧炸药③炼钢、炼铁④气焊备注O2具有助燃性，但不具有可燃性，不能燃烧。○二氧化碳的性质和用途物理性质无色,无味的气体,密度比空气大,能溶于水,高压低温下可得固体CO2（干冰）,生产汽水等碳酸型饮料就是利用了二氧化碳的这一性质。化学性质1)一般情况下,二氧化碳不能燃烧,也不支持燃烧,不能供给呼吸。2)二氧化碳溶解于水,与水反应生成碳酸CO2+H2O＝H2CO3（酸性）H2CO3＝H2O+CO2↑（碳酸不稳定）生成的碳酸能使紫色的石蕊试液变红．．．．．．．．．．．．．,碳酸不稳定,易分解成二氧化碳和水。二氧化碳通入紫色石蕊试液,石蕊试液变红色,加热又变为紫色。3)二氧化碳可以和四大强碱跟碱反应生成盐和水①二氧化碳通入澄清的石灰水CO2+Ca(OH)2＝CaCO3↓+H2O（鉴别CO2的方程式）能使澄清的石灰水变浑浊（或有白色沉淀生成）,因为二氧化碳与氢氧化钙反应,生成了白色的碳酸钙沉淀的缘故。这也是久置装石灰水的试剂瓶壁有一层白膜的原因,要除去这白膜,用稀盐酸。其原理是：CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑用澄清的石灰水检验鉴定二氧化碳CO2,②二氧化碳跟氢氧化钠反应CO2＋2NaOH＝Na2CO3＋H2O无明显现象4）二氧化碳能和碳单质反应（氧化性）①与灼热的碳反应C+CO2高温2CO吸热反应,既是化合反应又是氧化还原反应,CO2是氧化剂,C是还原剂。②CaCO3＝CaO+CO2↑（工业制CO2）5）二氧化碳能参与光合作用检验方法通入澄清石灰水中,澄清石灰水变浑浊用途①灭火剂既利用其物理性质(密度比空气大),又利用其化学性质(在通常条件下不能燃烧,也不支持燃烧)灭火器原理：Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑②干冰（固体二氧化碳）用于人工降雨、制冷剂（利用干冰升华时要吸收大量的热）③温室肥料因为二氧化碳参与植物的光合作用(绿色植物在阳光照射下,把CO2和H2O转化成糖),作大棚内气体肥料,可以提高农作物的产量。④做碳酸型饮料（利用二氧化碳能溶于水）⑤化工原料,制纯碱、化肥。二氧化碳在化学实验中的应用①CO2能与NaOH反应,解释NaOH溶液露置空气中变质现象。②CO2能与Ca(OH)2反应产生白色沉淀,利用这一反应检验CO2或Ca(OH)2溶液注：氢气跟CO2不反应二氧化碳对环境的影响（危害）1）过多排放引起温室效应。因为大气中二氧化碳含量增加,地表热量不易散发,温室效应加剧。①能导致温室效应的气体有二氧化碳(CO2)、臭氧(O3)、甲烷(CH4)、氟氯代烷等。②造成温室效应的原因：人类消耗的能源急剧增加,森林遭到破坏。③减轻温室效应的措施：减少化石燃料的燃烧；植树造林；使用清洁能源。2）二氧化碳本身没有毒性,但不能供给呼吸,因此在人群密集的地方注意通风换气。大气中二氧化碳产生的主要途径化石燃料的燃烧、动植物遗骸被生物分解、动植物呼吸。大气中二氧化碳的消耗二氧化碳溶于水、植物的光合作用。○一氧化碳的性质和用途物理性质无色、无味气体,比空气的密度略小,难溶于水,有毒气体。化学性质①可燃性一氧化碳在空气中燃烧生成二氧化碳2CO+O22CO2发出蓝色火焰,放热,生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。可燃性气体点燃前一定要检验纯度煤炉从上至下,常发生的三个反应①2CO+O22CO2②CO2+C2CO③C+O2CO2②还原性一氧化碳还原氧化铜（不是置换反应）CO+CuO△Cu+CO2（非置换反应）黑色物质受热后变为亮红色固体,同时放出能使石灰水变浑浊的气体。一氧化碳还原氧化铁Fe2O3+3CO2Fe+3CO2红棕色粉末逐渐变成黑色,石灰水变浑浊。③毒性因为一氧化碳吸进肺里极易与血液中的血红蛋白结合,破坏了血红蛋白的输氧能力,造成生物体内缺氧而中毒,严重时会危及生命。正常的血液呈深红色,当通入一氧化碳后,血液由深红色变成浅红色。检验方法通过灼热的氧化铜粉末,粉末由黑色逐渐变成红色,产生的气体能使澄清石灰水变浑浊危害缺氧中毒(一氧化碳吸进肺里极易跟血红蛋白极易结合,破坏了血红蛋白的输氧能力,造成生物体内缺氧而中毒,严重时会危及生命,因此在冬季用煤炉来取暖时,要注意房间的通风和换气。)特别注意尾气的处理一氧化碳有剧毒,会使空气受污染,必须把未反应的CO燃烧转变成无污染的CO2制取实验中的收集方法一氧化碳只能用排水法收集,不能用向下排空气法收集。用途①作燃料（可燃性：2CO+O22CO2燃烧产生热量,是重要气体燃料,但要注意尾气处理）②作为还原剂冶炼金属（还原性：3CO+Fe2O32Fe+3CO2、CO+CuOCu+CO2）○稀有气体物理性质化学性质稀有气体由于化学性质不活泼,曾经被称作惰性气体。主要用途①化学性质不活泼,常用作保护气。②由于稀有气体在通电时能发出不同颜色的光,可制成多种用途的电光源,如航标灯、强照明灯、闪光灯、霓虹灯等。③氦可用于制造低温环境,可作冷却剂,如液氦冷冻机。④激光技术。⑤氙气可作麻醉剂。○三种可燃性气体H2、CO、CH4甲烷CH4（俗名沼气）氢气H2一氧化碳CO物理性质无色无味,密度比空气小,极难溶于水。无色、无臭、难溶于水的气体,密度比空气小,是相同条件下密度最小的气体。无色、无味气体,比空气的密度略小,难溶于水,有毒气体。化学性质可燃性CH4＋2O2点燃CO2＋2H2O可燃性：2H2+O22H2O还原性：H2+CuO△Cu+H2O3H2+Fe2O3△2Fe+3H2O可燃性：2CO+O22CO2CO2+C2CO还原性：CO+CuO△Cu+CO2Fe2O3+3CO2Fe+3CO2反应现象甲烷CH4在氧气中燃烧时发出明亮的蓝色火焰氢气燃烧时发出淡蓝色火焰,放出热量,并有水珠产生。在空气中燃烧发出蓝色火焰,放热,生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。备注天然气的主要成分是甲烷CH4甲烷CH4(沼气),是较清洁的能源。是最简单的,相对分子质量最小的有机物。纯净的氢气在空气里安静地燃烧,发出淡蓝色火焰,放出热量。不纯的氢气（混有一定量空气或氧气）遇明火会发生爆炸。一氧化碳具有毒性,因为一氧化碳吸进肺里极易跟血红蛋白极易结合,破坏了血红蛋白的输氧能力,造成生物体内缺氧而中毒,严重时会危及生命,因此在冬季用煤炉来取暖时,要注意房间的通风和换气。如何防范可燃性气体发生爆炸？答：任何可燃性气体或可燃性的粉尘如果跟空气充分混合,遇火时都有可能发生爆炸。因此当可燃性气体发生泄漏时,应杜绝一切火源、火星,以防发生爆炸。应立即打开门窗、关闭阀门。鉴别看燃烧产物（不可根据火焰颜色）可燃性气体的验纯（验氢气）用排水法收集一试管可燃气体,用拇指堵住试管口移近火焰点燃。如果气体较纯,气体会安静地燃烧,并发出“噗”声；如果气体不纯,会发出尖锐爆鸣声。●可燃性气体H2、CO、CH4在氧气中燃烧的火焰颜色反应物火焰颜色共同性质备注三大可燃性气体和还原剂1氢气H2氧气O2发出淡蓝色的火焰①可燃性②还原性可燃性气体的鉴别不可根据火焰颜色,而要看燃烧产物。2一氧化碳CO发出蓝色的火焰3甲烷CH4发出明亮的蓝色火焰●一些重要常见气体的的主要用途物质名称主要用途氧气(O2)①氧气的特性是供呼吸；支持燃烧。②医疗急救、潜水、燃料燃烧、宇宙航、登山、液氧炸药、化工生产③炼钢、炼铁④气焊,金属切割（注：O2具有助燃性,但不具有可燃性,不能燃烧）氮气（N2）①氮气是制造硝酸和氮肥的重要原料（这一点可以证明空气中含有氮气）。②氮气化学性质不活泼,因此常利用它的惰性作保护气,如焊接金属时常用氮气做保护气,灯泡中充氮气以延长使用寿命,食品包装中充氮气以防腐。③医疗上可在液氮冷冻麻醉条件下做手术。④超导材料在液氮的低温环境下能显示超导性能。⑤氦气密度小,用作填充气球。稀有气体①化学性质不活泼,常用作保护气。②由于稀有气体在通电时能发出不同颜色的光,可制成多种用途的电光源,如航标灯、强照明灯、闪光灯、霓虹灯等。③氦可用于制造低温环境,可作冷却剂,如液氦冷冻机。④激光技术。⑤氙气可作麻醉剂。氢气(H2)①填充气（密度比空气小）,如充气球、飞舰②（可燃性）高能燃料,氢氧焰焊接和切割金属。③（还原性）冶炼重要金属④化工原料(合成氨、制盐酸)一氧化(CO)①作燃料（可燃性：2CO+O22CO2燃烧产生热量,是重要气体燃料,但要注意尾气处理）②作为还原剂冶炼金属（还原性：3CO+Fe2O32Fe+3CO2、CO+CuOCu+CO2）二氧化碳(CO2)①灭火(通常条件下不能燃烧,不支持燃烧)灭火器原理：Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑用CO2做灭火剂,应用其不可燃烧,也不支持燃烧的性质。既利用其物理性质（密度比空气大）,又利用其化学性质（不能燃烧,也不支持燃烧）②干冰（固体二氧化碳）用于人工降雨、制冷剂（利用干冰升华时要吸收大量的热）③温室肥料[因为二氧化碳参与植物的光合作用(绿色植物在阳光照射下,把CO2和H2O转化成糖),作大棚内气体肥料,可以提高农作物的产量]。