一、空气的构成与探索

1. 拉瓦锡的空气成分揭秘

在化学的广阔天地里，法国化学家拉瓦锡开辟了探索空气的新路径。他通过精密的实验，首次确定了空气由氮气和氧气组成。他用汞与氧气反应，生成了，揭示了容器内空气体积的缩减之谜。随后，他再次通过智慧将分解，回收到原始的汞和氧气，完美地证明了氧气的体积与之前减少的空气体积相吻合。

据科学测定，空气的成分按体积计算大致为：氮气（N₂）约占78%，氧气（O₂）占据21%，而稀有气体、二氧化碳及其他气体和杂质则共占余下的1%。值得注意的是，这只是一个大致的比例，空气的成分并非一成不变，它会随着地域、季节等因素有所浮动。例如，工业城市中的空气可能因污染物含量较高而略有不同。

红磷在空气中燃烧，消耗掉其中的氧气，并生成五氧化二磷固体。这一过程使得密闭容器内的压强减小，外部的大气压力则将水压入容器内，水的体积正好等同于被消耗的氧气量。

实验装置通常包括集气瓶、燃烧匙、止水夹、导管和烧杯等。集气瓶内预先装有一些水，燃烧匙内放置红磷，而导管则连接集气瓶和烧杯，为实验提供必要的连接和导引。

在开始实验前，需检查装置的气密性以确保其完好。接着，按照既定步骤加入水、点燃红磷、观察现象并记录数据。为确保实验的准确性，需注意红磷的量要足够、装置必须密封良好、待集气瓶冷却后再观察现象等要点。

需牢记不可用木炭、硫等物质代替红磷，因为它们会在消耗氧气的同产生新的气体，影响压强的变化，从而无法准确测定氧气的含量。

氧气是生命之源，它不仅为急救、潜水、登山等活动提供呼吸支持，还用钢、气焊、航天等工业领域。在炼钢过程中，氧气可以助燃提高钢的质量；在气焊中，氧气与可燃气体混合产生高温火焰用于焊接金属。

氮气因其化学性质稳定常被用作保护气，如在焊接时保护金属防止氧化，食品包装中延长保质期。液氮因其极低的温度被用于手术中的冷冻和其他低温环境的应用。

氮气还是制造硝酸和氮肥的关键原料，通过高温高压和催化剂的作用，氮气与氢气反应生成氨气，进而用于制造硝酸和氮肥。

稀有气体包括氦、氖、氩等，它们化学性质不活泼且在通电时能发出不同颜色的光。这使得它们成为电光源制造中的理想选择，如霓虹灯和航标灯等。

氦气因其密度小且化学性质稳定被用于填充气球。相较于易燃易爆的氢气，氦气更为安全可靠。

有害气体如二氧化硫、二氧化氮和一氧化碳等是主要的空气污染物。这些气体不仅危害健康还能导致酸雨等环境问题。可吸入颗粒物也是重要的污染物，它们能够进入呼吸道和肺部造成危害。