【文档说明】《空气成分的发现》教案-八年级下册科学浙教版.docx，共(3)页，50.671 KB，由小喜鸽上传

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空气成分的发现我要评论2015-11-2322:23来源：科普中国-科学原理一点通近几年随着PM2.5一词的火爆将人们的视线拉到了自己很熟悉、有很容易忽视的东西上——空气。但是很少有人知道仅仅在300年以前，人们普遍认为空气是一种气

体。传统的四元素说更是将空气与水、火和土想象成组成物质的基本元素之一。后来的燃素学说将物质的燃烧理解为空气将物质中的“燃素”吸收出来而产生的现象。现在我们知道空气是由多种气体组成的混合物，那么这些成分

是如何一一被发现的呢？空气的故事必须得从一个人开始——英国化学家普利斯特里。普利斯特里很善于观察身边的现象，他发现将燃烧的蜡烛放入一个密闭的容器里，蜡烛一定时间后会熄灭，但是容器内还有空气。随后他进行了许多实验来研究空气成分，其中就包括著名的“

钟罩实验”，但是普利斯特里作为一名燃素说的信徒始终离发现空气组成只有一步之遥。1773年10月，普里斯特里向法国著名化学家拉瓦锡介绍了自己的实验，拉瓦锡随后重复了“钟罩实验”。但是拉瓦锡认为燃素说存在严重缺陷，因此得出了现在公认的“氧化学说”。同时，他将空气中能支持燃烧，性质

活泼的1/5气体命名为“氧气”，而误认为其他无法支持燃烧的气体为一种，即“氮气”。1785年英国化学家卡文迪许将空气中的氮气跟氧气化合并用碱液吸收而除去，发现始终有1％的气体无法去除，他认为是一种新的物质但并没有深入研究。1868年法国天文学家严森在分析太阳光谱时发现了一条未

知的黄色谱线，并预定了这种元素的存在，定名为氦（拉丁文原意是“太阳”）。20多年后，拉姆赛在研究钇铀矿时发现了一种神秘的气体。它的光谱与严森所发现的一样，最终证明是氦，随后拉姆塞又在空气中发现了氦元素。1892

年英国物理学家瑞利与拉姆塞在除掉氧气和氦气的空气中发现了一种极不活泼的新元素，定名为氩，原文是不活动的意思。1898年拉姆塞和特拉弗斯在分馏液态空气时，先后发现了氪（拉丁文原意是“隐藏的”）、氖（拉丁文原意是“新的”）和氙（拉丁文原意是“生疏的”）。1899年欧文斯

、卢瑟福、多恩等科学家在研究放射性物质时发现了一种放射性气体。1908年拉姆塞和格雷合作测定了密度，确定它是一种新元素，是一种化学惰性的气体元素并将它命名为氡（原意是“发光”）。6种稀有气体元素中除了氦元素是由天文学家严森首先发现外，其余5

种全部是由拉姆塞首先发现，因此他也被称为“稀有气体之父”。可以看到空气成分的研究经历了前后一百多年的时间，无数科学家进行了不计其数的实验，推翻了许多旧有的理论。但这些理论不仅发现了许多新的元素，建立了新的学说，也为以后近百年的化学发展奠定了基础。空气成分发现史1

7世纪中叶以前，人们对空气和气体的认识还是模糊的，到了18世纪，通过对燃烧现象和呼吸作用的深入研究，人们才开始认识到气体的多样性和空气的复杂性。18世纪初，一位爱好植物学的英国牧师黑尔斯（s．hales，1677—1761）发明了

集气槽，改进了水上集气法。1772年卢瑟福（d．rutherford，英，1749—1819）在密闭容器中燃烧磷，除去寻常空气中可助燃和可供动物呼吸的气体，对剩下的气体进行了研究，发现这种气体不被碱液吸收，不能维持生命和具

有可以灭火的性质，因此他把这种气体叫做“浊气”或“毒气”。同年英国化学家普利斯特里（j．priestley，1733—1804）也了解到木炭在密闭于水上的空气中燃烧时，能使1/5的空气变为碳酸气，用石灰水吸收后，剩下的气体，不助燃也不助呼吸。1774

年普利斯特里利用一个直径为一英尺的聚光镜来加热各种物质，看看它们是否会分解放出气体，他还用汞槽来收集产生的气体，以便研究它们的性质。那年8月1日他如法加热汞煅灰（即氧化汞），发现蜡烛在分解出的“空气”中燃烧，放出更为光亮的火焰

；他又将老鼠放在这种气体中，发现老鼠比在同体积的寻常空气中活的时间约长了4倍。可以说，普利斯特利发现了氧。遗憾的是他和卢瑟福等都坚信当时的“燃素说”。从而错误地认为：这种气体不含燃素，所以有特别强的吸收燃素

的能力，因而能够助燃，当时他把氧气称之为“脱燃素空气”，把氮气称之为“被燃素饱和了的空气”。事实上，瑞典化学家舍勒（c．w．scheele，1742—1786）在卢瑟福和普利斯特里研究氮气的同时，于1772年也从事这一研究，他可算是第

一个认为氮是空气成分之一的人。他曾于1773年用硝酸盐（硝酸钾和硝酸镁）、氧化物（氧化汞）加热，制得“火气”（fireair），并用实验证明空气中也存在“火气”。综上所述，可见舍勒和普利斯特里虽然都独立地发现并制得氧气，但正如恩格斯指出的：由于他们被传统的燃素说所束缚

，“从歪曲的、片面的、错误的前提出发，循着错误的、弯曲的、不可靠近的途径行进，往往当真理碰到鼻尖上的时候还是没有得到真理”（《自然辩证法》）。法国化学家拉瓦锡（a．l．lavoisier，1743—1794）较早地运用天平作为研究化学的工具，在实验过程中重视化学反应中物

质质量的变化。当他知道了普利斯特里从氧化汞中制取氧气（当时称之为脱燃素空气）的方法后，就做了一个著名的研究空气成分的实验（见《九年义务教育三年制初级中学.化学.全一册》第一章阅读材料）。他摆脱了传统的错误理论（燃素说）的束缚，尊重事实，对实验作了科学的分析和判断，揭示了燃烧是物质

跟空气里的氧气发生了反应，指出物质里根本不存在一种所谓燃素的特殊东西。1777年，拉瓦锡在接受其他化学家见解的基础上，认识到空气是两种气体的混合物，一种是能助燃，有助于呼吸的气体，并把它命名为“氧”，意思是“成酸的元素”（拉瓦锡当时认为，非金属燃烧后通常变为酸，氧是酸

的本质，一切酸中都含有氧元素）；另一种不助燃、无助于生命的气体，命名为氮，意思是“不能维持生命”。1785年英国化学家卡文迪许（h．cavendish1731—1810）用电火花使空气中氮气跟氧气化合，并继续加入氧气，使氮气变

成氮的氧化物，然后用碱液吸收而除去，剩余的氧气用红热的铜除去。但至终残余有1％的气体不跟氧气化合，当时就认为可能是一种新的气体，但这种见解却没有受到化学家们应有的重视。经过百余年后，英国物理学家雷利（j．w．s．rayteigh，1842—1919）于1892年

发现从含氮的化合物中制得的氮气每升重1.2505g，而从空气中分离出来的氮气在相同情况下每升重1．2572g，虽然两者之差只有几毫克，但已超出了实验误差范围。所以他怀疑空气中的氮气中一定含有尚未被发现的较重的气体。雷利沿用卡文迪许的放电方法从空气中除去氧和氮；英国化学

家拉姆塞（w．ramsay，1852—1916）把已经除掉co2、h2o和o2的空气通过灼热的镁以吸收其中的氮气，他们二人的实验都得到一些残余的气体，经过多方面试验断定它是一种极不活泼的新元素，定名为氩，原文是不活动的意思。1868年8月18日在印度发生了日全蚀，法国天文学家严森（p．j．c．

janssen，1824一1907）从分光镜中发现太阳光谱中有一条跟钠d线不在同一位置上的黄线，这条光谱线是当时尚未知道的新元素所产生的。当时预定了这种元素的存在，并定名为氦（氦是拉丁文的译音，原意是“太阳”）。地球上的氦是1895年从铀酸盐的矿物和其他铀处矿中被

发现的。后来，人们在大气里、水里，以至陨石和宇宙射线里也发现了氦。1898年拉姆塞又在液态空气蒸发后的残余物里，先后发现了氪（拉丁文原意是“隐藏的”）、氖（拉丁文原意是“新的”）和氙（拉丁文原意是“生疏

的”）。1900年德国物理学教授道恩（f．e．dorn，1848一？）在含镭的矿物中发现一种具有放射性的气体，称为氡（拉丁文原意是“射气”）。