九年级化学上册没学好(九年级化学那点事)

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九年级化学上册没学好(九年级化学那点事)

九年级化学上册没学好

九年级化学基础篇第五

此篇言从几位科学家研究空气的历史阐述有关空气的知识。

知凡问:教科书上说空气由多种不同的气体组成,那么人们是如何发现这些气体的?

师曰:为了回答你的问题,我给你讲几个研究气体的小故事:

1、布莱克发现碳酸气(二氧化碳)

在18世纪前,人们的普遍观点是所有气体都是同一种气体,空气就是一种气体。18世纪50年代,英国一名叫布莱克的医生(后来称为化学家)在研究治疗胃酸的药物时对碳酸盐产生了兴趣,他在研究碳酸镁时发现:碳酸镁一经加热就有气体放出且质量减少,这种气体与普通空气不同,但与烧石灰石得到的气体性质相同,他把这种气体称为“固定空气”(实际就是二氧化碳气体),后来他又发现这种“固定空气”是空气的成分之一,且人类呼出的气体中也含有这种“固定空气”。

这种“固定空气”就是二氧化碳气体,也称碳酸气。布莱克发现碳酸气彻底改变了所有气体都是同一种气体的固有观点,具有划时代的意义。

2、舍勒和普利斯特里发现氧气

舍勒系瑞典的一名药剂师,因对化学感兴趣,所以一边作药剂师一边研究化学。十八世纪前的西方科学家都是业余的,没有专职的。

舍勒最早发现氧气,他加热金属灰(金属氧化物)得到能支持燃烧和呼吸的气体,将其命名为“火之空气”。由此,他相信空气由两种气体组成,一种能维持燃烧和呼吸,另一种则不起这样的作用。

1773年他将该事实写在书中,但这本书到1777年还没出版,直到普利斯特里发现氧气时还不为人知,由于舍勒信奉当时占统治地位的一种错误学说“燃素说”,没有正确理解氧气在燃烧和呼吸中的作用,更没有进一步对氧气进行研究,因此丧失了彻底推翻“燃素说”的机会。

1774年英国牧师、业余化学家普利斯特里将在空气中加热汞得到的红色粉末状的汞灰(氧化汞)放入充满汞的气体捕集器中(就是充满汞的集气瓶),然后用直径3.66米的透镜聚焦太阳光为气体捕集器中的红色粉末状的汞灰加热,红色粉末状的汞灰生成了气体和汞,这种产生的气体,不溶于水,蜡烛在这种气体里面燃烧得更亮,炽热的碳发出明亮的光,这种气体支持呼吸,且在支持燃烧和呼吸方面比空气更好,但普利斯特里是燃素学说忠实信徒,最终没有认清氧气的本质。

3、拉瓦锡与化学革命

为了解释燃烧的机理,17世纪后半叶在德国兴起了燃素学说,该学说为许多化学家所信奉,统治化学界一百多年。该学说的基本观点是:“所有可燃物都含有燃素,燃素在燃烧过程中释放到大气中,燃烧就是可燃物失去燃素的过程,可燃物因燃烧失去燃素而重量变轻。”

舍勒、普利斯特里、拉瓦锡都是同时代的业余化学家。

舍勒、普利斯特里两位大神,因为信奉燃素说,没有深入研究自己新发现的气体。

但拉瓦锡这位法国的高级官员比他们作了更多得研究:拉瓦锡考察磷在空气中燃烧重量增加、金属在空气中煅烧重量也增加,这些物质燃烧后重量增加,这种现象是燃素学说无法解释的致命问题,老拉认识到该问题的重要性,就全力投入到该问题的研究中。

老拉先确认铅在空气中煅烧吸收了部分空气;再用炭还原红色氧化铅得到布莱克发现的“固定空气”(二氧化碳);在用水密封的充满空气的密闭容器里燃烧磷,空气体积减少五分之一,且燃烧后的磷重量增加,在真空中加热磷仅仅发生了升华,并没有燃烧。

1774年拉瓦锡开始了水银灰的实验,就是教科书上介绍的实验,通过该实验发现了与舍勒、普利斯特里发现的一样的气体,这种气体被拉瓦锡称为“酸素”即氧气,认为氧气支持燃烧和呼吸是空气中的活性部分,不支持燃烧和呼吸的部分是空气中的无活性部分,空气中的无活性部分命名为“窒素”即氮气。

后来,拉瓦锡又研究了水的组成,并发现氢气和氧气在密闭容器中燃烧生成水。通过上述研究,开始怀疑占统治地位的“燃素学说”,并于1783年向研究院提交论文,在论文中明确提出摒弃“燃素学说”。

布莱克很快接受拉瓦锡的主张,1787年后,很多著名化学家都接受了拉瓦锡的主张,但英国著名化学家柯万强烈拥护燃素说,普利斯特里至死坚持燃素说,但随着研究的深入,老拉的观点逐渐被科学界接受,燃素学说彻底死翘翘了。

4、稀有气体的发现

稀有气体包括氦、氖、氩、氪、氙、氡六种气体。

 19世纪末,英国物理学家瑞利(Rayleigh J W S,1842-1919)在研究氮气时发现从氮的化合物中分离出来的氮气每升重1.2508g,而从空气中分离出来的氮气在相同情况下每升重1.2572g,这0.0064g的微小差别引起了瑞利的注意。

他与化学家莱姆赛合作,把空气中的氮气和氧气除去,用光谱分析鉴定剩余气体,终于在1894年发现了氩。

  1895年,莱姆赛和另一位英国化学家特拉弗斯(Travers M W,1872-1961)合作,在用硫酸处理沥青铀矿时,产生一种不活泼的气体,用光谱鉴定为氦,证实了氦元素也是一种稀有气体。

  由于氦和氩的性质非常相近,而且它们与周期系中已被发现的其它元素在性质上有很大差异,莱姆赛根据周期系的规律性,推测出氦和氩可能是另一族元素,在它们之间一定有一个性质和氦、氩相近的家族。

果然,在1898年5月30日莱姆赛和特拉弗斯在大量液态空气蒸发后的残余物中,用光谱分析首先发现了比氩重的氪。

1898年6月,莱姆赛和特拉弗斯在蒸发液态氩时收集了最先逸出的气体,用光谱分析发现了比氩轻的氖。 

1898年7月12日,莱姆赛和特拉弗斯在分馏液态空气,制得了氪和氖后,又把氪反复地分次萃取,从其中又分出一种质量比氪更重的新气体,他们把它命名为氙,氙在空气中的含量极少,仅占总体积的一亿分之八。

1900年,德国人道恩在研究镭的放射性时发现镭射气,直到1908年,莱姆赛确定镭射气是一种新元素,和已发现的其它稀有气体一样,是一种稀有气体元素,命名为氡。

至此,氦、氖、氩、氪、氙、氡六种稀有气体作为一个家族全被发现了,它们占据了元素周期表零族的位置。化学家莱姆赛对稀有气体的发现作出杰出贡献。

由上述空气发现的历史可以看出,科学家研究空气100多年,众多科学家经过不懈努力,最终发现空气由氧气、氮气、稀有气体、二氧化碳、其它气体和杂质(水蒸气和粉尘等)组成。按每种气体所占的体积计算: 氧气占21%、氮气占78%、稀有气体占0.94%、二氧化碳占0.03%、其它气体和杂质占0.03%.

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