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第二单元 空气和氧气
课题1 我们周围的空气
空气成分的发现
空气的组成
空气成分的发现
空气的组成
最早注意到空气有重量的是意大利的物理学家伽利略
17世纪，伽里略用气泵向一个大玻璃杯打足气，也就是用加压的办法使瓶中多装一些空气。这时，用天平称称它的重量，记下来。然后，把瓶口打开，那些多装的空气跑了出来，这时再称称重量。结果，瓶子变轻了
17世纪
证明空气有质量
伽利略
空气成分的发现
空气的组成
为了搞清楚空气的成分，很多科学家致力于这方面的研究，其中最有名的就是法国化学家拉瓦锡做的实验。
拉瓦锡把少量汞放在密闭的容器里连续加热12天，一部分的液态汞变成了红色粉末。同时容器里空气的体积差不多减少了1/5。
他又把汞表面上所生成的红色粉末收集起来，放在另一个较小的容器里再加强热，红色粉末又生成了银白色物质和能使带火星木条复燃的气体。
最后得出结论：空气由氧气和氮气组成，其中，氧气约占空气体积的1/5
空气成分的发现
空气的组成
思考：拉瓦锡如何测得空气中氧气的含量的？
拉瓦锡测定空气中氧气含量实验原理
在密闭容器里，将(液态)汞在加热条件下，与容器里的氧气反应，生成(固态)氧化汞，使密闭容器里的气体体积减小，压强降低，而使外界大气压将水槽中的水银压入密闭容器，根据水银进入密闭容器的体积，判定密闭容器中空气的体积。
空气中氧气含量的测定
空气的组成
受当时的化学基础和实验条件的限制，拉瓦锡当时并不能确定不支持燃烧的剩余4/5气体的成分，误认为剩余的气体都是氮气，得出了空气是由氧气和氮气组成的结论。直到19世纪末，人们才认识到空气中除氧气外，还有其他的成分。
拉瓦锡测定空气中氧气含量的实验的不足：
实验时间较长，实验操作及实验装置比较复杂，且实验过程对环境有污染
那么，如何改进拉瓦锡的实验并在实验室快速的验证拉瓦锡的实验结论呢？
空气的组成
空气中氧气含量的测定
空气的组成
空气中氧气含量的测定
（1）实验用品
①仪器：集气瓶、橡胶塞、燃烧匙、导气管、乳胶管、弹簧夹、烧杯、酒精灯及火柴。
②药品：红磷、水。
利用红磷燃烧消耗密闭容器内空气中的氧气，使密闭容器内压强减小，在大气压的作用下，水进入容器，进入容器内水的体积即为减少的氧气的体积。
（2）实验原理
磷和氧气在点燃的条件下反应生成了五氧化二磷
红磷＋氧气 五氧化二磷
点燃
空气的组成
空气中氧气含量的测定
①连接装置并检查装置的气密性；
②在集气瓶内装入少量的水，并将水面上方空间分成五等份，并做上记号；
③用弹簧夹夹紧胶皮管，点燃燃烧匙内的红磷，立即伸入瓶中，并把塞子塞紧，观察红磷燃烧现象；
④待红磷熄灭并冷却至室温后，打开弹簧夹，观察实验现象。
（3）实验步骤
空气的组成
空气中氧气含量的测定
①红磷燃烧，发出黄色火焰，产生大量白烟，放出热量；
②冷却后，打开弹簧夹，水沿导管进入集气瓶，进入集气瓶内水的体积约占集气瓶内空气总体积的1/5。
（4）实验现象
（5）实验结论
①空气中氧气约占空气总体积的1/5；
②氮气不燃烧，也不支持燃烧，且不易溶于水。
空气的组成
空气中氧气含量的测定
①点燃红磷前打开止水夹，水不会倒吸，为什么？
②燃烧停止后，烧杯中的水进入集气瓶说明了什么？进而说明？
③是什么导致了集气瓶中的气体减少？减少的气体是什么？
④减少的气体有多少？说明什么？
因为没有产生压强差。
说明产生了压强差，进而说明集气瓶中的气体减少。
减少的气体约占集气瓶剩余体积的1/5，说明氧气约占空气总体积的1/5。
红磷燃烧消耗氧气导致了集气瓶中的气体减少，所以减少的气体是氧气。
空气的组成
空气中氧气含量的测定
实验注意事项
①红磷要过量； ②装置必须密封；
③完全冷却后打开弹簧夹； ④插入燃烧匙的速度要快；
⑤弹簧夹要夹紧； ⑥塞塞子要迅速；
⑦集气瓶内加入少量水； ⑧烧杯内加入足量水；
⑨导管内提前注满水；
⑩实验所用药品一般为红磷，不能用铁丝、镁条、硫、木炭等物质代替。
①为了吸收燃烧生成的五氧化二磷
②为了吸收热量，有助于装置冷却
③防止热的燃烧物溅落炸裂集气瓶
空气的组成
空气中氧气含量的测定
实验误差分析
（1）红磷要过量，保证完全消耗容器内的氧气。红磷量不足，导致结论小于1/5；
（2）装置的气密性必须良好，否则也会导致结论小于1/5；
（3）必须冷却到室温才能打开弹簧夹，否则也会导致结论小于1/5；
（4）实验时弹簧夹要夹紧且塞塞子的动作要快，否则会导致结论大于1/5。
空气的组成
空气中氧气含量的测定
若实验室没有红磷，选用替代品来做此实验，替代品应满足什么条件？
反应物角度：______________________________
生成物角度： _______________________________
只与空气中的氧气反应
生成物不能是气体，最好是固体
空气的组成
空气的成分
成分 体积分数
氮气（N2） 78%
氧气（O2） 21%
稀有气体 0.94%
二氧化碳（CO2） 0.03%
其他气体和杂质 0.03%
氮气78%
氧气21%
其他成分1%
巧学妙记：空气的成分
氮七八，氧二一，
零点九四是稀气，
还有两个点零三，
二氧化碳和其他，
体积分数要记清，
莫与质量混一起。
纯净物与混合物
纯净物 混合物
组成
性质
表示
实例
联系 只由一种物质组成
由两种或两种以上的物质混合而成
有固定的组成与性质，如具有固定的熔点、沸点等。
没有固定的组成与性质，各物质保持各自的性质。
可用化学符号表示，如氧气（O2）
无固定的化学符号
空气、海水等
氧气、水等
纯净物
混合物
混合
分离
氧气的用途
空气是一种宝贵的资源
供给呼吸
支持燃烧
炼钢
气割气焊
火箭发射
潜 水
宇宙航行
氮气的用途
空气是一种宝贵的资源
液氮用于
医疗手术
用于制氮
肥、硝酸
用作灯泡
保护气
用作粮食、
瓜果的保护气
稀有气体的用途
空气是一种宝贵的资源
稀有气体（氦、氖、氩、氪、氙）是无色、无味的气体，化学性质很不活泼，被称作“惰性气体”。
稀有气体制作电光源
液氦做
冷冻剂
空气污染引发的三大环境问题
保护大气环境
（1）全球气候变暖：造成海平面上升，土地沙漠化等。
（2）酸雨：造成建筑物腐蚀损坏，土壤酸化等。
（3）臭氧层破坏：使紫外线穿透大气层，危害人体健康。
空气质量报告
保护大气环境
（1）空气质量日报的主要内容：
①空气污染指数；
②首要污染物；
③空气质量级别；
④空气质量状况。
（2）空气污染指数就是将常规监测的几种空气污染物浓度简化成为单一的数值形式，并分级表示空气污染程度和空气质量状况。
目前计入空气污染指数的项目暂定为：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入颗粒物（粒径在10微米以下的颗粒物，称PM10，又称飘尘）、细颗粒物（粒径小于等于2.5微米的颗粒物，称PM2.5）和臭氧等。
空气质量报告
保护大气环境
空气质量指数 0~50 51~100 101~150 151~200 201~300 300以上
空气质量级别 一级 二级 三级 四级 五级 六级
空气质量状况 优 良 轻度污染 中度污染 重度污染 严重污染
空气质量分级标准
空气污染的防止措施
保护大气环境
开发清洁能源
改善燃料结构
煤脱硫处理
处理工厂废气
大力植树造林
随堂训练
1. 利用如图所示装置测定空气中氧气的含量(装置气密性良好)。下列操作不正确的是（ ）
A.实验前用弹簧夹夹紧胶皮管
B.将集气瓶内水面上方空间分为5等份
C.点燃红磷后，立即将燃烧匙伸入瓶中并塞紧胶塞
D.红磷熄灭后，立即打开弹簧夹，观察现象
D
随堂训练
2. 如图是测定空气中氧气体积分数实验的两个改进装置，下列有关说法错误的是（ ）
D
A.装置a中的气球先变瘪后膨胀
B.装置a可以证明空气中含有氧气
C.用装置b实验时未冷却至室温就
打开止水夹，测得结果会偏小
D.装置b中实验结束后集气瓶内水的体积等于被消耗的氧气体积
随堂训练
3. 用红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验装置如图所示。实验过程中，下列做法不会使实验结果产生明显误差的是（ ）
A.装置漏气
B.把红磷改为蜡烛
C.未冷却到实验开始前的温度就打开弹簧夹
D.使用过量的红磷
D
随堂训练
4. 空气中含量较多且化学性质不活泼的气体是（ ）
A．氧气 B．氮气 C．二氧化碳 D．水蒸气
5. 飞船舱中需提供给人呼吸的气体是（ ）
A．氮气 B．氧气 C．二氧化碳 D．稀有气体
B
B
6.有五种物质，其中能对空气造成污染的是（　　）
①汽车排出尾气形成的烟雾 ②石油化工厂排出的废气
③天然水蒸发成水蒸气 ④植物光合作用放出的气体
⑤煤燃烧产生的烟尘
A．②④ B．①②⑤ C．⑧⑤ D．①③④
B
谢谢观看

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