第二单元 大家周围的空气 课题1 空气（讲学）
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知道空气的主要成分，了解空气中氧气含量的测定办法
知道氧气、氮气、稀少气体的主要性质和作用与功效
初步认识纯净物、混合物的定义，能对物质进行简单分类
初步知道空气污染的害处，了解空气是一种宝贵的自然资源，培养关注环境、热爱自然的情感
初步掌握科学探究的办法，并会对现象进行观、记录，初步掌握剖析实验现象
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要点1、空气成分的发现
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1、1773年瑞典化学家舍勒、1774年英国化学家普利其特里均独立发现并制得了氧气，但因为他们被传统的燃素说所束
缚，并没真的提出“空气是由氧气和氮气组成的”结论。
2、1775年，法国化学家拉瓦锡（1743—1794）用定量的办法研究了空气的成分。通过实验他最早得出了“空气是由氧气和氮气组成的”结论。
3、1892年英国物理学家雷利（有些资料翻译成瑞利）与英国化学家拉姆赛合作发现了在空气中存在着氩气。几年后，拉姆赛等人又陆续发现了氦气、氖气、氙气等其他稀少气体。
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法国化学家拉瓦锡（1743—1794）用定量的办法研究了空气的成分。他把少量的汞放在密 闭的容器里连续加热12天，发现有一部分银白色的汞变成红色粉末，同时容器里空气的体积差不多降低了五分之一。通过实验他得出了：空气是由氧气和氮气（拉丁文原意是“不可以保持生命”）组成的、氧气体积约占空气体积的五分之一
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【考试试题示例】二百多年前，第一个用实验办法证明空气是由氧气和氮气组成的科学家是
A．舍勒 B．拉瓦锡 C．门捷列夫 D．普利斯特里
【答案】B
【分析】
二百多年前，科学家拉瓦锡用加热金属汞的办法得出了空气是由氧气和氮气组成的结论，故本题选B。
要点2、空气中氧气含量的测定
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实验设计
实验目的:借助燃烧法测定空气中氧气的含量。
实验原理:借助红磷燃烧消耗密闭容器内空气中的氧气,使密闭容器内的压强减小,在大方压有哪些用途下使水进入容器,进入容器内水的体积即为降低的氧气的体积。
实验用品:集气瓶、燃烧匙、双孔橡皮塞、导气管、烧杯、弹簧夹、乳胶管、红磷、水。:
实验步骤:集气瓶内装入少量水,并做好标记,将标记以上部分的容积均分成五等份,并用橡皮筋做上标记。连接装置并检查装置的气密性。将弹簧夹夹紧乳胶管,然后点燃燃烧匙内的红磷,立即伸入集气瓶中,并把塞子塞紧。等红磷燃烧停止,装置冷却,白烟消失后再打开弹簧夹读数。
剖析论证
实验现象:红磷燃烧,有很多__________生成;冷却后,打开弹簧夹,烧杯中的水沿导管进入集气瓶,进入的水的体积约占集气瓶内原空气总体积的1/5。
[实验剖析与结论] 红磷与空气中的氧气反应生成五氧化二磷固体,反应的文字表达式为:红磷+氧气
五氧化二磷。五氧化二磷固体极易溶于水,且红磷燃烧消耗了集气瓶内空气中的氧气,使集气瓶内充气压力减小,冷却后打开弹簧夹,在大方压有哪些用途下,烧杯内的水进入集气瓶中,进入集气瓶中水的体积即是集气瓶内被消耗的氧气的体积,由此证明空气中氧气约占空气总体积的1/5。
误差剖析
1.该实验红磷要足量,燃烧时才能比较完全地消耗瓶内空气中的氧气,假如红磷的量不足,则不可以将集气瓶内空气中的氧气完全反应掉,致使测得空气中氧气的体积分数偏小。
2.装置的气密性要好,不然当集气瓶内氧气耗尽时,瓶内压强减小,瓶外空气会进入集气瓶内,致使进入集气瓶内水的体积减小,从而测得氧气的体积分数偏小。
3.装置冷却至室温后才能打开弹簧夹,由于温度较高时,气体压强较大,使进入集气瓶内水的体积减小,引起测量结果偏低。
4.导气管内要事先装满水,不然燃烧冷却后,进入的水有一部分存在于导管中,进入集气瓶内水的体积减小,测量结果偏低。
5.弹簧夹要夹紧,不然红磷燃烧时空气从导管口逸出,装置冷却后进入集气瓶内水的体积就会增加,使测量结果偏高。
6.点燃红磷后,要将燃烧匙飞速伸入集气瓶中,不然空气会从瓶口逸出,装置冷却后进入集气瓶内水的体积就会增加,使测量结果偏高。
实验点拨
1.__________由于木炭和硫的燃烧产物是气体,不可以使瓶中气体的压强发生改变,而铁只在纯氧气中才能燃烧,在空气中不可以燃烧。
2.集气瓶内加少量水是为了溶解吸收红磷燃烧后生成的白色固体——五氧化二磷。
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【考试试题示例】
下列装置都可用于测定空气里氧气的含量，a、b两物质的选择正确的是（）
A．a是铜，b是红磷 B．a是铜，b是木炭
C．a是汞，b是红磷 D．a是汞，b是木炭
【答案】AC
【分析】铜被加热生成氧化铜，没生成新的气体；红磷燃烧后生成五氧化二磷固体，没生成新的气体；汞加热生成氧化汞是固体，没生成新的气体；木炭和氧气反应后生成二氧化碳气体，生成了新的气体；故选AC。
要点3、空气的组成
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空气是由不同物质组成的,空气的成分按__________计算,大约是:氮气78%、氧气21%、稀少气体0.94%,二氧化碳0.03%,其他气体和杂质0.03%。一般地说,空气的成分及其含量是比较稳定的,但在不同区域或同一区域的不同时间也会有所不同,如二氧化碳的含量这几年在空气中略有上升。
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1、空气中最多的气体是氮气，第二是氧气。应该注意空气中各成分所占的比率是以体积分数来讲的。
2、稀少气体是指氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气等气体的总称。它们在空气中的含量较少，所以称为稀少气体。同时因为它们的原子的最外层电子数均为稳定结构，所以它们的化学性质很稳定，因此又称为惰性气体。
3、从整个大方层的角度来讲，空气的成分是相对固定的。但从局部地区来讲，空气的成分会有小幅度的变化。
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【考试试题示例】
1、在干燥洁净的空气中，体积分数约为21%的是（ ）
A．氧气 B．氮气 C．二氧化碳 D．稀少气体
【答案】A
【分析】 空气的主要成分：氮气（N2）78%，氧气（O2）21%（氮气比氧气约为4：1），稀少气体0.94%，二氧化碳（CO2）0.03%，其它气体和杂质0.03%，故选A
2、空气中氮气的体积分数大约是（ ）
A．21% B．31% C．50% D． 78%
【答案】D
【分析】 空气中氮气的体积分数大约是78%，故选D
要点4、纯净物和混合物
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混合物是由两种或多种物质混合而成的,这类物质之间没发生反应,各自维持着原来的性质。如:空气是由氮气、氧气、二氧化碳、稀少气体等多种气体成分组成的,各种成分都维持着各自本身的化学性质,如空气中的氧气仍能支持燃烧、空气中的二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊等。
纯净物是由一种物质组成的,有固定的组成和性质,可以用专门的化学符号来表示,如氮气、氧气、二氧化碳、硫、水等。
混合物与纯净物有什么区别和联系见下表:
| 纯净物 | 混合物 |
定义 | 只由一种物质组成 | 由两种或多种物质混合而成 |
特质 | 具备固定的组成和性质,如熔点、沸点等,可以用化学符号表示 | 一般没固定的组成和性质,如熔点、沸点等,不可以用专门的化学符号表示 |
举例 | 水、二氧化碳、氧气 | 空气、河水、盐水、糖水 |
联系 | 混合物 | |
纯净物
易错警示
物质可分为纯净物和混合物,混合物是由两种或多种纯净物组成的,判断一种物质是纯净物还是混合物,重点看这种物质由几种物质组成,在实质处置问题时,应该注意思维上的以下误区:
不可以与物质的名字混淆。如:五氧化二磷是一种物质的名字,是纯净物,而“氧”和“磷”是组成这种物质的基本成分,也就是将来要讲的“元素”。
不要被一些字眼迷惑,如清爽、洁净、混合等。
误觉得能食用的物质肯定是纯净物等。
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【考试试题示例】
1、下列物
质前者是纯净物，后者是混合物的是（ ）
A．洁净的空气、液氧 B．冰水混合物、碘酒
C．生锈的铁钉、澄清石灰水 D．二氧化碳、铁水
【答案】B
【分析】纯净物是由一种物质组成的，成分单一；混合物是由多种物质组成的，成分复杂。液氧、冰水混合物、二氧化碳、铁水，有固定组成，是纯净物；空气、碘酒、生锈的铁钉、澄清石灰水都是混合物，成分不单一。
2、现有①二氧化碳 ②高锰酸钾 ③氧气 ④水 ⑤河水 ⑥空气 ⑦氢气几种物质，其中是是混合物的是_________；是纯净物的是________；（填序号）
【答案】⑤⑥ ；①②③④⑦
【分析】①二氧化碳是由两种元素组成的化合物，其中一种是氧元素，属
于氧化物，②高锰酸钾是由三种元素组成的纯净物，是化合物，③氧气是由氧元素组成的纯净物，是单质，④水是由两种元素组成的化合物，其中一种是氧元素，是氧化物，⑤河水中含有水、可溶性矿物质等多种物质，是混合物，⑥空气是由氮气和氧气等物质组成的混合物，⑦氢气是由氢元素组成的纯净物，是单质，因此⑤
⑥是混合物，①②③④⑦是纯净物。
要点5、氧气、氮气和稀少气体的一些物理性质和主要作用与功效
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1.氧气的作用
供给呼吸:如潜水、医疗急救、登山、航空等。
__________如炼钢、气焊、宇宙航行等。
2.氮气
物理性质:氮气是一种没颜色、没气味的气体,密度比空气稍小,不容易溶于水。
化学性质:氮气的化学性质不活泼,不支持燃烧。
作用与功效:①制硝酸和化肥。②用作保护气,如作食品包装袋的填充气;③液氮可用于制造低温环境。
3.稀少气体
物理性质:一般情况下,稀少气体是没颜色、没气味的气体,难溶于水。
化学性质:非常不活泼,曾叫做惰性气体。
作用与功效:①常用作保护气,如焊接金属时用来隔绝空气,灯泡中充稀少气体使灯泡耐用。②稀少气体在通电时能发出不同颜色的光,所以可制成电光源等。③氦、氖等用于激光技术;氦可用于制造低温环境,氙用于医疗麻醉。
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灯管内充入氩气,通电时发出蓝紫色光;充入氦气发出粉红色光;充入氖气发出红光,这种光能穿透浓雾,可作航标灯;在石英玻璃管里充入氙气的氙灯,通电时能发出比荧光灯强几万倍的强光,因此被叫做“人造小太阳”。
氮气和稀少气体作为保护气,是借助它们的稳定性,但稳定是相对的而不是绝对的。在肯定条件下,它们也能与某些物质发生化学反应。
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【考试试题示例】
1、空气是一种宝贵的自然资源，下列说法正确的是
A．氧气能支持燃烧，可做燃料 B．空气成分中体积分数最大的是氮气
C．空气中各成分的含量恒定不变 D．空气污染指数越大,空风韵量情况越好
【答案】B
【分析】A、氧气能支持燃烧，但不可以燃烧，不可用作发射火箭时的燃料，错误；B、空气中体积分数最大的是氮气，约占78%，正确；C、空气中各成分的含量并可能不是恒定不变，错误；D、空风韵量报告中所列的空气污染指数越大，空风韵量越差，不是空风韵量情况越好，错误。故选B。
2、下列说法不正确的是（ ）
A．空气的主要成分是氮气和氧气 B． 氧气可用于医疗急救
C．食品包装中充入氮气以防腐 D． 新鲜空气中不含二氧化碳
【答案】 D
【分析】 A、空气的成分主要以氮气和氧气为主，氧气约占五分之一，氮气约占五分之四，正确但不符合题意，故选项错误； B、氧气作用与功效有：支持燃烧和供给呼吸，正确但不符合题意，故选项错误； C、氮气的作用是：制造氮肥、氮气充入食品包装袋内可以防腐、液态氮可以做制冷剂，正确但不符合题意，故选项错误； D、新鲜空气中也含有二氧化碳，说没不正确，错误符合题意，故选项正确；故选D
要点6、保护空气
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1.空气污染物:包含有害气体和烟尘。现在计入空气污染指数的项目包含二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、可吸入颗粒物和臭氧等。
2.污染物的主要来源:主如果化石燃料的燃烧和工厂的废气、汽车排放的尾气等。
3.风险:紧急风险人体健康,影响农作物成长,破坏生态环境,其中全球气候变暖、臭氧层破坏和酸雨等都与空气污染有关。
4.防治手段。
加大大方水平监测。
消除污染源:用清洗能源,降低化石燃料的用法;改革工艺,降低废气排放。
治理废气:汽车尾气安装净化装置;工厂废气经处置后排放。
积极植树造林、种草,提升空气的自净能力。
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【考试试题示例】
1、2016年4月22日,中国签署了《巴黎协定》。中国政府积极落实《巴黎协定》，引领绿色进步的举措，取得了国际社会的积极评价。下列做法中，不符合绿色进步理念的是 （ ）
A．焚烧小麦秸秆 B．垃圾分类收购 C．拒绝一次性筷子 D．进步太阳能电池
【答案】A
【分析】绿色进步就是较少污染物的排放和产生A．焚烧小麦秸秆，产生很多的污染物和烟尘，不符合绿色进步理念；B．垃圾分类收购，符合绿色进步理念；C．拒绝一次性筷子，符合绿色进步理念； D．进步太阳能电池，符合绿色进步理念；故答案选择A
导致酸雨的主要物质是
A．一氧化碳和二氧化碳 B．二氧化硫和二氧化氮
C．甲烷和一氧化碳 D．二氧化硫和一氧化碳
【答案】B
【分析】空气的气体污染物有有害气体和烟尘。有害气体包含：一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫等，其中二氧化氮、二氧化硫能和水反应生成酸，下雨时形成酸雨；选B
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1．【2019年湖南娄底中考化学】空气中含量较多且化学性质比较活泼的气体是
A．氧气 B．氮气 C．稀少气体 D．二氧化碳
【答案】A
【分析】
正常的空气成分按体积分数计算是：氮约占78%，氧约占21%，稀少气体约占0.939%,二氧化碳约占0.031%，还有其他气体和杂质约占0.03%。
A、氧气具备氧化性和助燃性，氧约占空气体积的21%，故A正确；
B、氮气化学性质不活泼，氮约占空气体积的78%，故B不正确；
C、稀少气体化学性质不活泼，稀少气体约占空气体积的0.939%，故C不正确；
D、二氧化碳化学性质不活泼，二氧化碳约占空气体积的0.031%，故D不正确。故选A。
2．【2019年江苏连云港中考化学】践行“绿水青山就是金山银山”理念，建设漂亮连云港。下列做法符合该理念的是
A．过度施用农药 B．收购废弃塑料
C．就地焚烧秸秆 D．任意排放污水
【答案】B
【分析】
A、过度施用农药，会污染土壤，水体等，做法不符合该理念，错误；
B、收购废弃塑料，能降低白色污染，做法符合该理念，正确；
C、就地焚烧秸秆，会产生很多烟尘、废气等，会污染空气，做法不符合该理念，错误；
D、任意排放污水，会导致水体污染，做法不符合该理念，错误。
故选B。
3．【2018年山东淄博中考化学】学会分类的办法对于化学习尤为重要。下列物质是纯净物的是（ ）
A．液态氮气 B．医用酒精 C．生理盐水 D．液化石油气
【答案】A
【分析】
A、液态氮气是一种物质，故是纯净物，正确；
B、医用酒精是酒精和水的混合物，故错误；
C、生理盐水是氯化钠的水溶液，故是混合物，故错误；
D、液化石油气是混合物，故错误。故选A。
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1、空气中体积分数最大的是（）
A．氮气 B．氧气 C．稀少气体 D．水蒸气
【答案】A
【分析】空气的成分按体积计算，大约是：氮气占78%、氧气占21%、稀少气体占0.94%、二氧化碳占0.03%、其它气体和杂质占0.03%。故选A。
2、空风韵量日报的主要内容包含“空气污染指数”、“空风韵量级别”、“最重要污染物”等。下列物质中，不是空气污染物的是（ ）
A．二氧化硫 B．可吸入颗粒
物 C．一氧化碳 D．二氧化碳
【答案】D
【分析】 是空气污染物的是二氧化硫、可吸入颗粒物、一氧化碳、二氧化氮等，二氧化碳不是空气污染物。选D。
3、常用于登山、潜水、医疗急救的气体是（）
A．氮气 B．氧气 C．二氧化碳 D．稀少气体
【答案】B
【分析】登山、潜水、医疗急救时都需要用氧气，是由于氧气能供给呼吸，而氮气、二氧化碳、氦气都不可以供给呼吸，故选B。
4、下列物质都是纯净物的一组是 （ ）
①冰水混合物 ②洁净的空气 ③
液氮 ④石灰水
A．①③ B．②④ C．①② D．③④
【答案】A
【分析】 ①冰水混合物是水的不同状况，是纯净物；②洁净的空气只不过不含有其他杂质，但多种物质的混合物；③液氮是一种物质组成的，是纯净物；④石灰水是氢氧化钙的水溶液，是混合物；故答案选A.
