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第一节 空气的组成
课前导入
空气是生命赖以生存的物质基础，也是重要的自然资源。我们每时每刻都要吸入空气，空气成分的微小变化甚至会对人类的生存产生巨大的影响。你知道空气是由哪些成分组成的吗？这些成分都有什么用途？你关注每天的空气质量报告吗？
01
定量认识空气的用途
空气的组成
干燥洁净的空气主要是由氮气(N2)氧气(02)和稀有气体组成的,还含有少量的二氧化碳(CO2)和极少量的其他气体。
如图表示干燥洁净空气中各成分的体积分数。
1.空气的各成分是按体积分数计算的,而不是质量分数。如"氮气约占78%”,是指每100体积的空气中约含有78 体积的氮气。
2.空气中各成分的含量一般来说是固定的,但不是一成不变的,在不同地区或同一地区的不同时间,空气中各成分的含量也可能略有不同。
拉瓦锡对空气成分的测定
实验一：汞与氧气反应 实验二：氧化汞受热分解
实验步骤 将银白色的液态汞放在密闭的容 器里连续加热12天 将汞表面生成的红色粉末收集起来,放在一个较小的容器里再加热
实验现象 部分银白色的液态汞变成红色粉末,容器里空气的体积约减少了16% 红色粉末又变成了银白色物质，得到的气体的体积恰好等于密闭容器里所减少的体积
文字表达式 汞+氧气——→氧化汞 （Hg）( O2 ) （ HgO ）
氧化汞——→ 汞 + 氧气
（HgO） （ Hg ）（ 02 ）
实验结论 空气由氧气和氮气组成,其中氧气约占空气总体积的16% 加热
加强热
测定空气中氧气的含量
原理：加热时,铜能跟空气中的氧气反应,生成黑色固体氧化铜;将此反应在密闭容器内进行,消耗了容器内的氧气,因没有产生其他气体,故减少的气体体积即为空气中氧气的体积。
实验用品：硬质玻璃管（相同规格 2 支）、橡皮塞（带玻璃导管及不带玻璃导管各 2 个）、量筒、酒精灯、铁架台（带铁夹）、气球、注射器、火柴、药匙；铜粉
实验装置：
测定空气中氧气的含量实验步骤
1. 将一支硬质玻璃管注满水（两端用橡皮塞封住），然后打开上端橡皮塞，将水倒入量筒中，记录体积。
2. 如图 4-4 所示，在另一支干燥的硬质玻璃管中装入铜粉，两端塞上带玻璃导管的橡皮塞，其中一端用气球密封。移动注射器活塞，在注射器中留存一定体积的气体，记录体积后与硬质玻璃管另一端密封连接。根据酒精灯的高度，将玻璃管固定在铁架台上。
3. 用酒精灯在铜粉部位加热，加热时多次缓慢推拉注射器。
4. 停止加热后，待玻璃管冷却至室温，将气球内的气体全部挤出。待注射器活塞稳定后，记录注射器中气体的体积。
测定空气中氧气的含量实验
实验记录 硬质玻璃管的容积 反应前注射器中气体的体积 反应后注射器中气体的体积 反应消耗
氧气的体积
25mL 15mL 7mL 8mL
实验结论 ①空气中氧气约占空气总体积的1/5 ②氮气在加热条件下不与铜反应 测定空气中氧气的含量实验误差分析
误差 因素 影响 避免措施
测量结果偏小 装置漏气 冷却至室温后,外界空气会进入装置,导致气体体积的变化减小 装置密封性要好
铜粉量不足 不能将装置内的氧气完全消耗,仍有少量氧气存在 铜粉要足量;加热时温度要高些,时间要稍长一些
加热时间短 未不断推拉 注射器活塞 反应不充分,氧气不能被完全消耗 加热时要不断推拉注射器活塞
未冷却到室 温就读数 剩余气体处于受热膨胀状态,压强变化不明显 冷却至室温后再读数
测量结果偏大 反应结束气 球内的气体 没全部挤出 有一部分气体留在气球内,会使反应后注射器中气体体积读数偏小,计算出的氧气的体积偏大 反应结束后将气球内的气体全部
挤出
测定空气中氧气的含量实验其他方法
测定空气中氧气含量的实验装置的改进 改进实验装置 实验现象分析
红磷燃烧，冷却至室温后打开弹簧夹，注射器活塞向左移动，最终注射器内减少的气体体积约为左侧试管中原有空气总体积的。
白磷燃烧，冷却至室温后打开弹簧夹，烧杯中的水经导管进入集气瓶中，进入集气瓶内水的体积约占集气瓶容积的。
白磷燃烧，活塞先向右移动，后向左移动，冷却至室温后，活塞位于刻度“8”附近。
测定空气中氧气的含量实验其他方法
测定空气中氧气含量的实验装置的改进 改进实验装置 实验现象分析
白磷燃烧，冷却至室温后，玻璃管内水面上升至刻度“1”附近，烧杯内水面下降。
实验时应交替推动注射器活塞，使氧气与铜丝充分反应，熄灭酒精灯，冷却至室温后将剩余气体推进一个注射器中，根据刻度读出剩余气体的体积，气体减少的体积即为装置内原有空气中氧气的体积，再将其与装置内原有空气的体积相比，就可得到空气中氧气的体积分数
02
空气是一种重要的资源
氧气的工业制取和用途
在工业上，主要是通过降温加压使空气液化，然后使液态空气升温，利用空气中氧气、氮气、稀有气体的沸点不同，使它们在不同温度下分别气化，从而逐一从空气中分离出来。
氧气能供给生物呼吸，支持燃料燃烧，还能用于钢铁冶炼和金属焊接等。
氮气的性质和用途
物理性质 无色、无味的气体,难溶于水,密度比空气的略小
化学性质 一般不燃烧,也不支持燃烧,常温下不易与其他物质反应
用途 ①生产氨气、硝酸和氮肥的重要原料。
②作保护气,如食品包装袋中充氮气可避免食品挤压破碎且能延长保质期;焊接金属时用氨气以隔绝空气。
③液氨是很好的制冷剂,可用于冷藏血液等;超导材料在液氮的低温环境下能显示超导性能
稀有气体的性质和用途
概述 稀有气体包括氦、氖、氩、氪、氙、氡
物理性质 无色、无味的气体,通电时能发出不同颜色的光
化学性质 很不活泼,通常条件下几乎不与任何物质发生化学反应
用途 ①用作工业生产和科学实验中的保护气;
②可被填充在灯管中,用于制造多种用途的电光源,如航标灯、强照明灯、闪光用途灯、霓虹灯等;
③氦可用于制造低温环境、填充探空气球等
03
关注空气质量
空气污染及防治措施
污染物 有害气体 二氧化硫( S02)、二氧化氮、一氧化碳(C02),臭氧等
烟尘 可吸入颗粒物、细颗粒物等
污染源 (1)工业生产和交通运输产生的废气;
(2)煤等化石燃料的燃烧等
危害 严重损害人体健康,影响作物生长,破坏生态平衡
引发的环境问题 全球气候变暖、酸雨、臭氧空洞
防治措施 (1)加强对空气质量的监测。
(2)消除污染源:减少化石燃料的使用,更多地使用清洁能源;改革生产工艺减少工厂废气排放,工厂废气处理达标后再排放;汽车安装尾气净化装置。
(3)积极植树、造林、种草等
空气质量报告
（1）空气质量报告的主要内容:包括“空气质量指数”“首要污染物”“空气质量指数级别”“空气质量指数类别”等。
（2）目前计入空气质量评价的主要污染物:二氧化硫(S02)、二氧化氮(N02)、一氧化碳(CO2)、臭氧(03)、可吸人颗粒物(指直径不超过10微米的颗粒物,称 PM10）细颗粒物(指直径不超过2.5 微米的颗粒物,称 PM2.5)等。
（3）空气质量分级标准
空气质量指数越大,表示污染物含量越高,空气质量级别越大,空气质量越差。
04
课堂小结
氨气约78%、
氧气约21%、
氩气约0.934%、
二氧化碳约0.038%
空气的组成
(按体积分数计算)
实验原理
实验现象
实验结论
误差分析
测定空气中氧气的含量
氧气的工业制取
各成分的性质与用途
氧气 氯气
稀有气体
空气是一种重要的资源
污染物
有害气体
烟尘
防治措施
关注空气质量
空气
05
课堂练习
1.某地区某日的空气质量报告如图，下列说法错误的是（ ）
A. 空气质量指数越小，空气质量越好
B. 造成空气污染的主要物质是有害气体
C. 当日的首要污染物为可吸入颗粒物(PM10)
D. 报告中没有 CO2 ，因为 CO2 不是空气污染物
B
2. 下列有关空气及其成分的叙述中，正确的是（ ）
A. 空气中体积分数最大的气体是氧气
B. 食品包装时常充人氧气以防腐
C. 空气中各气体的组成成分是固定不变的
D. 稀有气体在通电时，能发出不同颜色的光，可制成电光源
D
THANKS
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