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第二章　空气、物质的构成
空气的成分
1.空气中氧气含量的测定
(详见[核心实验　精要研析])
2.空气的成分
(1)发现史:法国化学家　 　第一次用实验证明了空气中有氧气和氮气。
拉瓦锡
(2)空气的成分及用途
空气的成分 体积分数 主要性质及用途
氮气 (N2) 　 　 (最大) a.用于食品包装、焊接金属及灯泡中的填充气——化学性质　 　;
b.制造氮肥、炸药、染料等
氧气 (O2) 　 　 a.用于登山、潜水、医疗急救和太空行走等——供给　 　;
b.用于炼钢、气焊、化工生产等——支持
　
78%
不活泼
21%
呼吸
燃烧
稀有 气体 0.94% a.用作保护气——化学性质　 　;
b.可制成多种用途的电光源——通电时能发出不同颜色的光(物理性质);
c.氦气可用于填充气球——密度　 　,化学性质　 　
二氧 化碳 (CO2) 0.03% a.用于灭火—— ;
b.作气体肥料——植物　 　作用的原料;
c.固态二氧化碳(俗称　 　)用作制冷剂、人工降雨——　 　
其他气体 和杂质 0.03% —
不活泼
比空气小
不活泼
不燃烧也不支持燃烧,密度比空气大
光合
干冰
升华吸热
空气中各成分所占的百分比指的是体积分数,而非质量分数。
3.空气的污染与防护
(1)危害
损害人体健康,影响植物生长,损坏地面设施,破坏文物古迹,导致地球生态平衡失调等。
(2)空气质量日报
①内容:首要污染物、空气质量指数、空气质量指数级别。
②列入空气质量监测标准的项目
③空气质量指数级别:划分为6级,级别越高,空气质量越差。
(3)防治措施
①工厂废气达标后才能排放;
②煤炭应综合利用,减少直接以煤为燃料,改用气体燃料;
③倡导“低碳经济”,发展水电、核电,使用太阳能、风能等,改变能源结构;
④大量植树造林等。
二氧化碳虽然能引起温室效应,但不是空气污染物。
1.(2023宜宾)空气是一种宝贵的自然资源。下列有关空气及其成分的说法中,正确的是( )
A.洁净的空气是纯净物
B.氧气是空气中含量最多的气体
C.稀有气体含量少,没有利用价值
D.氮气化学性质不活泼,常用作保护气
D
构成物质的微观粒子——分子、原子和离子
1.构成物质的微观粒子
由分子构 成的物质 气体(稀有气体除外)、水、I2、C60等
由原子构 成的物质 金属、稀有气体和C、S、P等
由离子构 成的物质 大部分的金属氧化物、碱和盐等
2.分子
(1)概念:由分子构成的物质,分子是保持物质　 　的最小微观粒子。
(2)基本性质
①分子的体积和质量都很　 　,如:一滴水中大约有1.67×1021个水分子,1个水分子的质量约是3×10-26 kg。
②分子总是在　 　,如:桂花开放时满园飘香;温度越高,微观粒子平均运动速率　 　,如:湿衣服在阳光下比阴凉处干得快。
③微观粒子之间有　 　,如:酒精温度计遇冷液柱下降、物质的三态变化、轮胎充气等。
④分子构成不同,化学性质不同,如H2O2和H2O的化学性质不同。
化学性质
小
不断地运动
越快
间隔
(3)分子性质的实验探究
①实验现象:图Ⅰ烧杯A中溶液不变色,图Ⅱ
烧杯A中溶液由　 　变成　 　。
②原因分析:a.图Ⅱ中氨分子由烧杯B运动到烧杯A中,并溶于水形成氨水,氨水呈碱性,可以使烧杯A中的无色酚酞溶液变成　 　。
b.图Ⅰ中表示空气中不含有能使无色酚酞溶液变红的物质,图Ⅰ在此实验中的作用是　 　。
③实验结论:　 　。
无色
红色
红色
对照
分子是不断运动的
3.原子
(1)概念:　 　中的最小微观粒子。
(2)原子结构
①原子的构成
化学变化
原子中:核电荷数=核内质子数=核外电子数。
②原子结构示意图(以氧原子为例)
电子层
最外层电子数
化学性质
原子核
质子数
③最外层电子数的应用
a.相对稳定结构:稀有气体原子最外层电子数为8(只有一个电子层时 为2)。
c.与原子化学性质的关系:原子的最外层电子数相等,　 　相似(H、He除外)。
(3)相对原子质量
化学性质
②单位:为“1”,一般省略不写。
③近似计算:相对原子质量≈　 　 +　 　。
质子数
中子数
(4)分子与原子的区别和联系
区别:在化学变化中,分子可分,原子不可再分。
(1)不能把平时看到的较小的固体物质的运动,如尘土飞扬等用分子的性质解释。
(2)不同微观粒子间不能笼统地比较大小,如分子大、原子小的说法是错误的。
4.离子
(1)概念:带电的原子(或原子团)。
阳离子
阴离子
2.下列有关微观粒子的说法正确的是( )
A.原子的原子核都是由质子和中子构成的
B.分子可分,而原子不可再分
C.原子可转化成离子,离子不能转化为原子
D.钠原子和钠离子核电荷数相同
D
3.如图是A、B、C、D四种微观粒子的结构示意图,请回答下列问题:
(1)以上四种微观粒子中,化学性质相似、在化学反应中易得电子的是
　 　(填字母,下同);
(2)以上四种微观粒子的结构示意图中,属于同种元素的是　 　;
(3)四种微观粒子中属于阴离子的是　 　,其符号是　 　,D微观粒子的名称是　 　,D中x=　 ;
(4)若B微观粒子的原子核内含10个中子,则其相对原子质量约为　 　。
A、C
A、B
B
F-
氩原子
8
19
辨别物质的元素组成
1.元素
(1)概念:元素是具有相同核电荷数(即核内质子数)的一类原子的总称。元素只有种数、没有个数的意义。
(2)存在:地壳中含量占前五位的元素依次是　 　、　 　、　 　、
　 　、　 　。
(3)表示意义
①宏观意义:表示一种元素;
②微观意义:表示一个原子;
氧
硅
铝
铁
钙
③对于由原子直接构成的物质,还表示一种物质。
(4)物质的宏观组成与微观构成:
2.元素周期表
(1)化学史:俄国化学家　 　最早发现了元素周期律并编制出元素周期表。
(2)每一格信息(以碳元素为例)
门捷列夫
原子序数
相对原子质量
元素符号
元素名称
(3)元素种类的判断
(4)元素周期表的排布规律
①周期表中同一横行的元素,原子的电子层数相同。
②周期表中同一纵列的元素,原子最外层电子数相同,电子层数逐渐 增多。
③同一周期的元素从左到右,质子数、核电荷数、最外层电子数逐渐 递增。
④同一周期(第一层除外)由金属元素开始→非金属元素→稀有气体元素结束。
4.(2023通辽) 张青莲院士主持测定了铟、铱、铈等元素相对原子质量的新值,被国际原子量委员会采用为国际新标准。铟在元素周期表中信息如图所示。下列有关说法错误的是( )
A.In3+的核外电子数为49
B.铟原子中的质子数为49
C.铟的相对原子质量为114.82
D.In2O3中铟元素的化合价为+3
A
物质的分类
1.混合物与纯净物
类型 混合物 纯净物
概念 由两种或两种以上的物质混合而成的物质 由一种物质组成的物质
宏观 多种物质组成 一种物质组成
微观 　 　分子构成,没有固定的组成 　 　分子构成,有固定的组成和性质
表示 一般　 　(填“能”或“不能”)用一个化学式表示 有唯一的化学式
联系 纯净物 混合物 不同种
同种
不能
2.单质、氧化物和化合物
类型 单质 氧化物 化合物
概念 由　 　元素组成的纯净物 仅由　 　元素组成且其中一种元素是　　元素的化合物 由　 　元素组成的纯净物
判断 依据 ①必须是纯净物; ②只含一种元素 ①必须是化合物;②含两种元素且其中一种元素为氧元素 ①必须是纯净物;
②至少含有两种元素
关系 同种
两种
氧
不同种
3.酸、碱、盐的比较
类型 酸 碱 盐
溶液中的 阴、阳离子 　 　离子和酸根离子 　 　离子和金属离子(或铵根离子) 　 　 离子(或铵根离子)和
　 　离子
组成特点 一定含有氢元素 一定含有氢元素和氧元素 一定含有非金属元素
举例 盐酸、硫酸、硝酸 氢氧化钠、氨水 氯化钠、硝酸铵
关系 都属于化合物 氢
氢氧根
金属
酸根
4.有机化合物
定义 一般指含有　 　的化合物,如甲烷、乙醇、葡萄糖、淀粉、蛋白质等,简称有机物 分 类 有机小分子化合物 相对分子质量比较小,如乙醇、葡萄糖等
有机高分子化合物 相对分子质量比较大,从几万到几十万,甚至高达几百万或更高,如　 　、蛋白质等,简称有机高分子
碳元素
淀粉
有机物一定是含碳化合物,含碳化合物不一定是有机物,如:一氧化碳、二氧化碳和碳酸盐等具有无机化合物的特点,因此把它们看作无机化合物。
5.(2023怀化)下列物质的俗称、化学式和物质类别不一致的是( )
A.水银—Hg—单质
B.生石灰—CaO—氧化物
C.熟石灰—Ca(OH)2—碱
D.纯碱—Na2CO3—酸
D
空气的成分、用途及资源保护
[例1](2023广州)生机勃勃的地球离不开空气,下列关于空气的说法不正确的是( )
A.稀有气体可用于霓虹灯的制作
B.CO2是植物光合作用的重要原料
C.SO2排放是导致酸雨的原因之一
D.PM2.5的含量越高空气质量越好
D
物质的组成与构成
[例2] (2022呼和浩特)元素周期表是学习和研究化学的重要工具。图甲是元素周期表的部分内容,图乙是某些微观粒子的结构示意图。下列说法不正确的是( )
A.X的核电荷数为17
B.两图共涉及五种元素
C.图乙中,a易得到2个电子形成阴离子
D.图乙中,b和d是具有相对稳定结构的原子
D
甲
乙
下列说法不正确的是( )
E.a和c形成化合物的化学式为Na2O
F.1个硫原子的质量为32.06 g
F
物质的分类
[例3] (2023龙东)下列物质按照混合物、盐、氧化物顺序排列的是
( )
A.碘酒、碳酸钙、二氧化硫
B.冰水混合物、氯化锌、二氧化锰
C.生理盐水、纯碱、铁锈
D.天然气、硫酸钠、过氧化氢溶液
A
[变式训练] (2023通辽霍林郭勒二模)分类是化学学习中常用的思维方法,下列有关物质分类正确的是( )
A.氧化物:干冰、二氧化锰、氧化铁
B.碱:烧碱、纯碱、熟石灰
C.混合物:空气、石油、碳酸钙
D.合成材料:塑料、羊毛、合成橡胶
A
实验突破1　空气中氧气含量的测定
一、教材实验
1.实验装置
2.原理
红磷燃烧消耗氧气生成五氧化二磷固体,使容器中压强减小,水被压入集
气瓶,减小的体积即为氧气的体积。化学方程式为　 　。
3.结论
(1)氧气体积约占空气体积的　 　。
(2)氮气不能燃烧也不支持燃烧且难溶于水。
1/5
4.实验成功关键
(1)红磷足量。
(2)装置不漏气。
(3)装置冷却到室温后再读数。
(4)足量的除氧剂只能与空气中的氧气反应且反应生成物不能是气体;若生成物是气体,需有相应的吸收剂将其吸收。
5.误差分析
误差 原因
测量结果 小于1/5 ①红磷的量　
②装置　 　,使装置外的空气进入
③没有冷却到　 　就打开止水夹
测量结果 大于1/5 ④没有夹紧止水夹,红磷燃烧时集气瓶内气体受热膨胀顺着导管逸出
⑤燃烧匙伸入过慢,使装置内的气体逸出
不足
漏气
室温
二、其他类似或改进实验
实验评价
(1)各反应均在密闭容器中进行,可防止污染空气。
(2)操作相对简单,实验结果更准确。
a　 b c　 d
[典例] (2022乐山)为测定空气中氧气的含量,某同学将教材实验进行改进,改进后的实验装置如图所示(部分夹持装置已省略),实验时引燃红磷后便熄灭酒精灯。下列有关改进实验的说法不正确的是( )
A.红磷燃烧的化学方程式可以表示为4P+5O2 2P2O5
B.待红磷熄灭并冷却至室温,打开弹簧夹,注射器活塞向右移动
C.实验结束后试管内气体的主要成分为氮气
D.改进后的装置能减少测量误差,且对环境更友好
B
[变式训练] (2023珠海香洲区一模)用如图装置可验证空气中O2的含量。下列现象能表明O2含量的是( )
A.左侧管中产生大量白烟
B.U形管右侧液面升高
C.红磷燃烧一段时间后熄灭
D.U形管左侧中水面最终上升至数字1处
D
1.(2023赤峰)敖汉小米富含人体所需的多种氨基酸和钙、磷、铁等,这里的“钙、磷、铁”指的是( )
A.分子 B.原子
C.元素 D.单质
2.(2022通辽)下列物质属于氧化物的是( )
A.海水 B.四氧化三铁
C.氧气 D.氢氧化铝
C
B
3.(2023重庆B)下列各组空气成分的体积分数之和最大的是( )
A.O2、H2O
B.O2、CO2
C.O2、N2
D.N2、CO2
4.(2023营口)空气污染是引起多种疾病的原因之一。下列物质中属于空气污染物的是( )
A.N2 B.PM10
C.He D.H2O
C
B
5.(2023荆州)空气是人类生产活动重要资源。下列有关空气成分的说法错误的是( )
A.氧气可以支持可燃物燃烧
B.氮气不与任何物质发生化学反应
C.二氧化碳在蔬菜大棚中作气体肥料
D.稀有气体可制成多种用途的电光源
B
6.(2023扬州)构成物质的微观粒子有分子、原子、离子等。下列物质由离子构成的是( )
C
A.氧气　　 B.水
C.氯化钠　　 D.金刚石
7.(2022赤峰)2022北京冬奥会期间,国家环保部门加大了对奥运场馆周边地区空气质量的监测力度。下列物质没有被列入空气质量监测项目的是( )
A.二氧化硫 B.臭氧
C.细颗粒物 D.稀有气体
8.(2023长沙)2022年诺贝尔化学奖授予三位科学家,他们研究功能分子,搭建出复杂的分子结构。下列关于分子的说法正确的是( )
A.物质一定是由分子构成的
B.通常分子的质量和体积都很小
C.水变成冰以后分子停止了运动
D.构成H2O和H2O2的分子相同
D
B
9.[社会热点]二十大报告提出持续深入打好蓝天、碧水、净土保卫战。下列行为符合报告要求的是( )
A.燃放烟花爆竹,增强节日气氛
B.推广秸秆综合利用,杜绝露天焚烧
C.多用一次性餐盒,保证干净卫生
D.废弃电池深埋处理,减少环境污染
10.(2023通辽)下列物质所属类别正确的是( )
A.氢气—化合物 B.空气—纯净物
C.碳酸氢钠—盐 D.冰水混合物—混合物
B
C
11.(2023赤峰)钛元素在元素周期表中的信息及其原子结构示意图如图所示,下列叙述错误的是( )
A.图中x的值为10
B.钛原子的核内质子数为22
C.钛的相对原子质量为47.87 g
D.钛原子在化学反应中易失去电子
C
12.如图是硫的原子结构示意图。下列说法正确的是( )
A.x的值为8
B.硫的原子核带16个单位正电荷
C.硫在元素周期表中位于第六周期
D.硫原子易得到电子,变成阳离子
B
13.(2023自贡)在宏观、微观和符号之间建立联系是学习化学的重要思维方式。
(1)从宏观角度分析,氧气是由氧　 　(填“元素”或“原子”)组成的。
(2)中国科学院院士张青莲教授于1983年当选为国际原子量委员会衔称委员,他主持测定了多种元素相对原子质量的新值,其中相对原子质量确定为152的铕元素的原子序数为63,则铕原子的核外电子数为　 　。
元素
63
(3)根据下列微观粒子的结构示意图,回答下列问题:
①属于非金属元素的有　 　(填数字)种。
②与氧元素具有相似化学性质的是　 　(填元素符号)。
③由镁和氯两种元素组成化合物的化学式为　 　。
3
S
MgCl2
14.磷的燃烧反应在生产生活中有着广泛的应用价值。
(1)红磷燃烧时可观察到　 　,军事上利用这一性质来制烟幕弹。
(2)某同学利用燃磷法测量空气中氧气含量,实验过程如下图。他测得氧气体积分数约是　 　,燃烧结束时试管里剩
余气体主要是　 　(填名称)。
(3)由此实验可推测出剩余气体具有的一条物理性质是　 　,一条化学性质是　 　。
产生大量白烟
18%
氮气
不易溶于水
不能燃烧,也不支持燃烧(合理均可)
15.(2023赤峰红山区模拟)在“宏观—微观—符号”之间建立联系,是学习化学特有的思维方式。请根据如图微观反应示意图,回答下列问题。
(1)上述微观示意图中属于氧化物的是　 　(填化学式)。
(2)上图所示的反应属于基本反应类型中的　 。
H2O、CO
置换反应
(3)温度计中的水银即液态汞,它在元素周期表中的信息如图所示。从宏观上看,汞属于　 　(填“金属”或“非金属”)元素;从微观理解,1个汞原子中不带电荷的微观粒子个数约为　 　。
金属
121
1.(2023乐山)科学家通过“祝融号”火星车探测器测得火星表面大气成分(体积分数)如图所示,下列说法正确的是( )
A.火星大气中N2的含量最高
B.火星大气中CO2的含量高于空气
C.火星大气不含稀有气体
D.火星大气能使带火星的木条复燃
B
2.(2023乌海一模)对下列事实的微观解释正确的是( )
B
选项 事实 解释
A 水遇冷结成冰,体积变大 水分子体积变大
B 氧气和液氧都能支持燃烧 构成的分子相同,化学性质相同
C 金刚石和石墨物理性质差异较大 构成它们的原子不同
D 酸、碱、盐溶液都能导电 溶液中有自由移动的电子
3.下列有关说法中,正确的是( )
A.由不同种元素组成的物质一定是化合物
B.质子数相同的原子一定属于同种元素
C.物质都是由分子构成的
D.原子都是由质子、中子、电子构成的
4.(2023通辽)对下列事实解释不合理的是( )
A.钛合金被广泛应用于航天航空——钛合金硬度大、耐腐蚀
B.食品包装中充氮气以防腐——通常情况下,氮气化学性质不活泼
C.蓝墨水在热水中比在冷水中扩散得快——温度越高,分子运动越快
D.氨气可以被压缩成液氨——氨气分子体积变小
B
D
5.如图是五种微观粒子的结构示意图,下列说法不正确的是( )
A.上述五种微观粒子只涉及四种元素
B.②③⑤表示的微观粒子性质较稳定
C.①②④属于原子,③⑤属于阴离子
D.①④对应元素组成化合物的化学式为NaF
C
6.(2023眉山)X、Y、Z、W四种元素的质子数如图所示。下列说法错误的是( )
A.X与W属于同一周期
B.Z与Y能形成两种常见的化合物
C.在化学反应中,Y原子易得到电子,W原子易失去电子
D.常温下,X、Y、W三种元素组成的化合物的水溶液pH>7
A
7.(2023赤峰红山区模拟)某物质经测定只含有一种元素,则关于该物质说法正确的是( )
A.一定是纯净物
B.一定是混合物
C.一定不是化合物
D.一定是一种单质
C
8.(2023呼和浩特)2023年5月底,国产大飞机C919顺利完成商业首飞, C919大型客机机身材料大量使用了第三代铝锂合金。下图为锂和铝两种元素在元素周期表中的信息及相关的离子结构示意图。以下说法不正确的是( )
A.m=3,n=8
B.氧化锂的化学式为LiO
C.图b表示铝离子,离子符号为Al3+
D.图中两种元素的本质区别是核内质子数不同
B
9.(2023衡阳)拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。某兴趣小组利用氧气传感器来检测足量红磷燃烧过程中氧气的含量,如图所示,下列判断正确的是( )
A.a点时容器内氮气体积分数为85%
B.容器内物质总质量:b点>c点
C.氧气有剩余,说明物质燃烧时氧气必须达到一定浓度
D.此实验测得空气中氧气的质量分数为18%
C
10.(2022通辽科尔沁模拟)18世纪以来,科学家开始对元素知识进行总结和归纳。
(1)1789年,拉瓦锡对元素分类作出了初步尝试,其中将碳、硫等归为“能氧化为酸的简单非金属物质”,以下属于这类物质的是　 　(填序号)。
①磷　②汞　③石灰
(2)1869年,门捷列夫编制首张元素周期表,之后预言了一些未知元素。1875年与铝化学性质相似的元素镓被发现。请预测镓的化学性质
　 　(写一点)。
①
能与氧气反应(合理即可)
(3)现代常把原子结构与元素周期表结合起来认识元素,如图:
①镁元素的相对原子质量为　 　。
②镁原子在化学反应中易　 　(填“得到”或“失去”)电子,说明元素的化学性质与原子的　 　关系密切。
24.305
失去
最外层电子数
11.可用如图装置探究有关分子的实验。请回答下列问题:
(1)图甲中,右手指堵住注射器口(注射器密封性良好),左手推动活塞,发现注射器内气体被压缩了,说明分子具有的性质是　 　,气体压缩前后分子数　 　(填“改变”或“不变”);若是注射器内盛的是水,则发现不容易压缩。二者压缩情况的不同说明　 _
　。
分子之间有间隔
不变
气体分子间
甲
乙
隔比液体分子间隔大
(2)图乙,烧杯C中盛的是浓氨水(浓氨水有挥发性),A、B烧杯中盛的是酚酞溶液,用大烧杯罩住B、C烧杯,过一会儿你会发现烧杯　 　中的溶液变红色,说明分子具有的性质是　 　。
B
分子在不断运动
1.(2023赤峰)宏观和微观之间建立联系是化学学科特有的思维方式。下列对宏观事实的微观解释,不合理的是( )
A.墙内开花墙外香——分子是不断运动的
B.温度升高,酒精温度计的液面上升——酒精分子体积变大
C.金刚石和石墨物理性质差异较大——碳原子排列方式不同
D.氧化汞受热分解生成金属汞和氧气——分子在化学变化中可以再分
B
2.运用推理、归纳、类比、对比的方法得出下列结论,其中合理的是
( )
A.同种元素的原子具有相同的质子数,则质子数相同的微观粒子一定属于同种元素
B.氧气由氧元素组成,所以制取氧气的反应物一定含有氧元素
C.Na+、Mg2+、Cl-的最外层电子数均为8,由此得出离子的最外层电子数均为8
D.分子、原子都是不带电的微观粒子,所以不带电的微观粒子一定是分子或原子
B
3.(2023岳阳)元素周期表是学习和研究化学的重要工具,下面是元素周期表的部分内容,请根据下表回答问题:
(1)发现了元素周期律并编制出元素周期表的化学家是　 　(填字母)。
A.门捷列夫 B.拉瓦锡
C.道尔顿 D.阿伏伽德罗
(2)氟元素是人体必需微量元素之一,能防治龋齿。氟元素的相对原子质量为　 　。
A
19.00
(3)已知某微观粒子的结构示意图为 ,请写出该微观粒子的符号　 　。
(4)地壳中含量最多的金属元素和最多的非金属元素组成的化合物的化学式为　 　。
(5)表中Ne和Ar的化学性质相似的原因是　 　。
O2-
Al2O3
它们原子的最外层电子数相同
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