Powietrze jako mieszanina – test i pytania, chemia klasa 7

Powietrze otacza nas wszędzie, lecz nie jest pojedynczą substancją, tylko mieszaniną wielu gazów. Dowiedz się, jakie gazy wchodzą w jego skład i w jakich proporcjach oraz jak można je od siebie oddzielić.

Najważniejsze w 30 sekund

Powietrze to mieszanina jednorodna gazów, głównie azotu (78%) i tlenu (21%).
Pozostały 1% to głównie argon, dwutlenek węgla, para wodna oraz inne gazy szlachetne w śladowych ilościach.
W mieszaninie jednorodnej nie można rozróżnić składników gołym okiem, w przeciwieństwie do mieszaniny niejednorodnej.
Powietrze można rozdzielić metodą skraplania i destylacji frakcyjnej ciekłego powietrza.
Skład powietrza bada się m.in. metodą spalania w zamkniętym naczyniu z wodą, co pozwala oszacować udział tlenu.

Test: Powietrze jako mieszanina – 10 pytań

Jaki gaz dominuje w powietrzu?
- A) Tlen
- B) Azot
- C) Argon
- D) Dwutlenek węgla
Jaki procent powietrza stanowi tlen?
- A) Około 21%
- B) Około 50%
- C) Około 78%
- D) Około 5%
Czym jest powietrze pod względem budowy?
- A) Związkiem chemicznym
- B) Pierwiastkiem
- C) Mieszaniną jednorodną gazów
- D) Mieszaniną niejednorodną
W jakiej temperaturze skrapla się azot?
- A) -183°C
- B) -196°C
- C) 0°C
- D) -100°C
W jakiej temperaturze skrapla się tlen?
- A) -196°C
- B) -183°C
- C) -50°C
- D) 0°C
Jaką metodą rozdziela się ciekłe powietrze na składniki?
- A) Filtracja
- B) Sedymentacja
- C) Destylacja frakcyjna
- D) Krystalizacja
Co dzieje się z poziomem wody podczas spalania świecy w zamkniętym naczyniu nad wodą?
- A) Poziom wody się obniża
- B) Poziom wody podnosi się, zajmując miejsce zużytego tlenu
- C) Woda całkowicie znika
- D) Poziom wody pozostaje bez zmian
Który gaz stanowi około 1% powietrza i jest gazem szlachetnym?
- A) Hel
- B) Argon
- C) Neon
- D) Krypton
Co wpływa na zmienną zawartość pary wodnej w powietrzu?
- A) Pora roku i wilgotność
- B) Tylko ciśnienie atmosferyczne
- C) Wysokość nad poziomem morza wyłącznie
- D) Barwa nieba
Mgła jest przykładem mieszaniny:
- A) Jednorodnej
- B) Niejednorodnej
- C) Pierwiastka
- D) Związku chemicznego

Skład chemiczny powietrza

Powietrze atmosferyczne jest mieszaniną jednorodną gazów, w której największy udział objętościowy ma azot – około 78%, a tlen stanowi około 21%. Pozostały 1% to głównie argon, a także śladowe ilości dwutlenku węgla, neonu, helu i metanu.

Ilość pary wodnej w powietrzu jest zmienna i zależy od wilgotności, temperatury oraz pory roku. Powietrze suche zawiera jej bardzo mało, a powietrze wilgotne, np. nad morzem, może zawierać znacznie więcej pary wodnej.

Mieszanina jednorodna a niejednorodna

Powietrze jest przykładem mieszaniny jednorodnej, ponieważ gołym okiem ani pod zwykłym mikroskopem nie da się rozróżnić poszczególnych gazów wchodzących w jej skład – są one równomiernie wymieszane na poziomie cząsteczek.

Mieszaniną niejednorodną nazywamy taką, w której można rozróżnić poszczególne składniki, np. piasek zmieszany z wodą czy mgła, w której widoczne są kropelki wody zawieszone w powietrzu.

Metody rozdzielania powietrza

Powietrze można rozdzielić na składniki metodą skraplania, czyli schłodzenia do bardzo niskiej temperatury, poniżej -196 stopni Celsjusza, aż stanie się cieczą. Następnie stosuje się destylację frakcyjną, wykorzystującą różne temperatury wrzenia azotu i tlenu.

Azot wrze w temperaturze -196 stopni Celsjusza, a tlen w temperaturze -183 stopni Celsjusza. Dzięki tej różnicy, podczas ogrzewania ciekłego powietrza najpierw odparowuje azot (jako gaz o niższej temperaturze wrzenia), a potem tlen, co pozwala je rozdzielić.

Badanie zawartości tlenu w powietrzu

Udział tlenu w powietrzu można oszacować doświadczalnie, spalając np. świecę lub fosfor w zamkniętym naczyniu nad wodą. W miarę zużywania tlenu w reakcji spalania woda podnosi się w naczyniu, zajmując miejsce po zużytym gazie.

Po zakończeniu spalania poziom wody wskazuje, jaka część objętości powietrza była tlenem – doświadczenie to potwierdza, że tlen stanowi mniej więcej jedną piątą objętości powietrza, czyli około 21%.

Co trzeba umieć

Wymienić główne składniki powietrza i ich procentowy udział
Wyjaśnić różnicę między mieszaniną jednorodną a niejednorodną
Opisać metodę rozdzielania powietrza przez skraplanie i destylację
Opisać proste doświadczenie badające zawartość tlenu w powietrzu
Wskazać czynniki wpływające na zawartość pary wodnej w powietrzu

Typowe błędy

Twierdzenie, że powietrze to głównie tlen – w rzeczywistości dominującym składnikiem jest azot (78%).
Mylenie mieszaniny jednorodnej z niejednorodną – powietrze nie ma widocznych gołym okiem składników.
Zapominanie, że zawartość pary wodnej w powietrzu jest zmienna, a nie stała jak udział azotu czy tlenu.
Mylenie temperatury skraplania azotu i tlenu – azot skrapla się w niższej temperaturze niż tlen.

Krótkie pytania i odpowiedzi

Dlaczego powietrze nazywamy mieszaniną, a nie związkiem chemicznym?

Bo jego składniki można rozdzielić metodami fizycznymi, np. skraplaniem, bez przeprowadzania reakcji chemicznej.

Jaki gaz w powietrzu jest potrzebny do oddychania?

Tlen (O2), który stanowi około 21% objętości powietrza.

Co to jest destylacja frakcyjna?

To metoda rozdzielania mieszaniny cieczy na składniki wykorzystująca różnice w ich temperaturach wrzenia.

Czy ilość dwutlenku węgla w powietrzu jest duża?

Nie, dwutlenek węgla stanowi tylko niewielki ułamek procenta powietrza, choć jego ilość rośnie wskutek działalności człowieka.

Dlaczego podczas spalania w zamkniętym naczyniu ubywa tlenu, a nie azotu?

Ponieważ to tlen bierze udział w reakcji spalania, natomiast azot jest gazem mało reaktywnym w tych warunkach.

FAQ

Dlaczego nie można po prostu przefiltrować powietrza, żeby rozdzielić gazy?

Filtracja rozdziela ciała stałe od cieczy lub gazów, a gazy w powietrzu są wymieszane na poziomie cząsteczek, dlatego potrzebna jest metoda oparta na różnicach temperatur wrzenia, czyli skraplanie i destylacja.

Czy skład powietrza jest taki sam na każdej wysokości?

Proporcje głównych gazów są zbliżone do wysokości kilkudziesięciu kilometrów, ale wraz z wysokością maleje całkowite ciśnienie i gęstość powietrza, co utrudnia oddychanie.

Po co w przemyśle rozdziela się powietrze na czysty azot i tlen?

Czysty tlen wykorzystuje się w medycynie i hutnictwie, a azot jako gaz obojętny do pakowania żywności czy w przemyśle chemicznym, dlatego rozdzielanie powietrza ma duże znaczenie gospodarcze.

Dlaczego argon, mimo że jest trzecim najczęstszym gazem, rzadko się o nim mówi?

Argon jest gazem szlachetnym, chemicznie bardzo mało aktywnym, więc nie uczestniczy w typowych reakcjach, przez co w szkole skupiamy się głównie na azocie i tlenie.

Stwórz własny test · Zrób fiszki

Poprzednia lekcja: Pierwiastki i związki chemiczne Następna lekcja: Tlen i jego właściwości