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2-1空氣的組成2-2氧2-3二氧化碳2-4空氣污染第二章空氣廖述鎧製作1)取空保特瓶一個，在約三分之一高度處，以美工刀割去底部。2)在保特瓶切口端割開一個缺口，並在6cm處，以油性筆做一記號。將瓶蓋打開，使保特瓶站立於塑膠水槽中，在水槽中加水，使水深約4cm。2-1空氣的組成4)將保利綸圓片放在水面上，取一團鋼絲絨約2.5克，放在水槽中沾濕後，甩掉多餘水分，放在保利綸圓片上，以保特瓶罩住保利綸圓片與鋼絲絨，此時瓶口未加蓋。3)取線香一枝，點燃後插入保特瓶口，觀察線香燃燒情形。數秒後將線香抽出吹熄，把保特瓶由水槽中取出，置於桌面上。5)調整水槽內的水位高度，使保特瓶內外之水面均達步驟2所做記號處，將瓶口加蓋並旋緊。6)將水槽靜置於桌面，持續觀察鋼絲絨外觀及瓶內水面高度的變化，每天將瓶內水位以油性筆劃記在瓶外，直到瓶內水面不再上升為止(大約須三至四天)，以燒杯加水於水槽，使瓶內外水位約略相等。7)點燃一枝香，迅速打開瓶蓋，將燃燒的線香插入瓶中，觀察線香在瓶內是否繼續燃燒。答:我們可以觀察到鋼絲絨生鏽。這表示瓶內的空氣中，有某種成分可幫助線香燃燒，而且鋼絲絨生鏽時消耗掉的部分空氣就是此種成分。因此，空氣並非只有一種成分，至少含有能幫助線香燃燒的成分以及不能幫助線香燃燒的另一種成分。實驗討論1、鋼絲絨外觀上有何變化？瓶內水位有何變化？代表什麼意義？瓶內水位會上升，這代表鋼絲絨生鏽時消耗了瓶內空氣的一部分。2、在步驟3和步驟7中，線香燃燒情形，有何不同？代表什麼意義？答：在步驟3中，線香仍然可以繼續燃燒；但在步驟7中，線香卻熄滅了。2-2氧1.在錐形瓶放半刮勺的二氧化錳。2.錐形瓶內水位略高於薊頭漏斗長管末端，薊頭漏斗長管末端要儘量插到錐形瓶的底部。3.用滴管慢慢由薊頭漏斗加入雙氧水。注意：1.橡皮管剛冒出的氣泡為錐形瓶中原來的空氣，不要收集。待氣泡大量產生後才開始收集。2.如果氣體產生太快，雙氧水可能由薊頭漏斗噴出，此時應立刻將橡皮管由水中拉出。氧與物質的燃燒上述利用廣口瓶裝水來收集氣體的方法稱為排水集氣法。收集三瓶氣體，瓶口朝上，以玻璃片蓋住。做下列的實驗觀察：1.把線香點燃後，插入氧氣瓶中。觀察燃燒情形，會發現線香燃燒十分旺盛。2.把鎂帶繞在燃燒匙上，點燃後迅速插入氧氣瓶內。觀察燃燒情形以及燃燒後瓶內殘留的物質，會看到鎂帶在瓶內燃燒時產生強烈耀眼的白光；燃燒後瓶內有白色粉末殘留。3.步驟2中的廣口瓶，加入少許水輕輕搖動，用紅色與藍色石蕊試紙檢驗酸鹼性。結果不論紅色或藍色的石蕊試紙均呈現藍色，表示鎂帶燃燒後的產物溶於水是鹼性。4.燃燒匙內放入少量硫粉，點燃後迅速插入氧氣瓶中。會看到淡藍色的火燄，同時會聞到一股刺鼻的臭味。同樣以紅色與藍色石蕊試紙檢驗酸鹼性。結果不論紅色或藍色的石蕊試紙均呈現紅色，表示硫粉燃燒後的產物溶於水是酸性。實驗結果1.物質燃燒時會放出光和熱，並使溫度上升，而且在氧氣瓶中燃燒比在空氣中劇烈。所以物質燃燒，實際上是與氧進行化學反應，產生含氧的物質(稱為氧化物)。2.鎂帶的燃燒與其氧化物溶於水：鎂＋氧→氧化鎂(白色粉末)氧化鎂＋水→氫氧化鎂(水溶液)氫氧化鎂水溶液使石蕊試紙便成藍色，故為鹼性物質。3.硫粉的燃燒與其氧化物溶於水：硫＋氧→二氧化硫(有刺激性臭味的氣體)二氧化硫＋水→亞硫酸(水溶液)亞硫酸使石蕊試紙便成紅色，故為酸性物質。4.一般而言，金屬與氧反應的產物(金屬氧化物)溶於水呈現鹼性；非金屬與氧反應的產物(非金屬氧化物)溶於水呈現酸性。2-3二氧化碳1.在錐形瓶內放入兩刮勺的大理石碎片。2.錐形瓶內水位略高於薊頭漏斗長管末端，薊頭漏斗長管末端要儘量插到錐形瓶的底部。3.由薊頭漏斗加入20mL的稀鹽酸。收集二瓶氣體，其中一瓶充滿氣體（甲瓶），另一瓶（乙瓶）收集氣體約四分之三瓶，瓶中仍留約四分之一的水。二氧化碳的性質1.將燃燒中的線香插入二氧化碳瓶中會熄滅，如右圖。表示二氧化碳是不可燃亦不助燃的氣體。2.二氧化碳略溶於水，其水溶液呈弱酸性，可使酚由紅色變成無色，如右圖。3.汽水廠利用高壓使二氧化碳溶於汽水中。當我們打開瓶蓋時，瓶內壓力減小，二氧化碳對水的溶解度也會變小，因此溶於水中的二氧化碳又變成氣體而冒出氣泡。4.乾冰在正常壓力下會直接由固體變成氣體，這種現象叫做昇華。由於乾冰的溫度很低，可用於冷凍魚蝦等。有些食品在運送過程中，也使用乾冰來保持低溫。另外，舞台上所出現的白霧也是利用乾冰造成的2-4空氣汙染1.由於科技進步，工業發達，造成了工廠林立、交通便利、人口密集。人類大量的使用石油及煤碳做為能源及工業原料，因而也造成了工廠煙囪、汽機車將許多有害的氣體與塵埃大量的送進了空氣中。這些有害的氣體與塵埃，不僅危害人體健康，更嚴重影響了生態環境。2.自然界中的氧經由燃燒及呼吸作用產生了二氧化碳；二氧化碳和水經由植物的光合作用產生葡萄糖與氧，形成氧的循環。因此大氣中的氧氣與二氧化碳可以維持一定的比例。但是由於人類大量砍伐森林，使用石油及煤碳做為能源及工業原料，使得目前二氧化碳在空氣中的含量比在二十世紀之初，已增加了約百分之十。如果二氧化碳濃度提高，會使地球氣溫升高，造成溫室效應。附錄：空氣污染指標的定義空氣污染指標為依據監測資料將當日空氣中懸浮微粒(PM10)(不包括粒徑10微米以上之粗粒子)測值、二氧化硫(SO2)濃度、二氧化氮(NO2)濃度、一氧化碳(CO)濃度及臭氧(O3)濃度等數值，以其對人體健康的影響程度各換算出該污染物之污染副指標值，再以當日各副指標值之最大值為該測站當日之空氣污染指標值(PSI)。指標值在100以下者，即表示該測站當日空氣品質符合美國環境空氣品質標準中之短期(24小時或更短)之平均值，指標值在100以上之日，依美國環境保護署之研究，對身體不好而較敏感的人會使其症狀更加惡化。PSI值PM10：24小時平均值SO2：24小時平均值CO：8小時平均之最大值O3：小時之最大值NO2：小時之最大值單位:μg/m3單位：ppb單位：ppm單位：ppb單位：ppb5050304.560-1001501409120-200350300152006003004206003040012004005008004050016005006001000506002000污染物濃度與污染副指標值對照表如下：空氣污染指標(PSI)0～5051～100101～199200～299300以上對健康的影響良好普通不良非常不良有害GoodModerateUnhealthfulVeryUnhealthfulHazardous狀態圖示