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第二章 空气与水资源
沪教版 九年级上册
2.1 空气的组成
能依据观察的实验现象初步推断空气的主要成分；
能从组成上对物质进行分类，识别纯净物和混合物；
能体会科学家在探索空气成分过程中的智慧和方法。
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新课导入
空气是我们身边最常见的物质，是社会可持续发展的宝贵资源。
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要回答这些问题，最好的方法就是通过实验来探究。
科学家是怎样研究空气的？
怎么证明空气
的存在？
……
空气看不见、摸不着……
空气中含有哪些物质？
一个敞口的集气瓶，经常被认为里面是“空的”，意指瓶中“没有东西”。其实不然，用简单的实验即可证明这个集气瓶中充满了空气。
实验探究
实验探究
利用下图所示的实验仪器，组装成图中所示的实验装置，请你利用该实验装置把一个集气瓶中的部分空气“捕获”到另一个集气瓶中。简要说明其原理。
实验装置
集气瓶装满水，倒置在水槽中，左端装置中分液漏斗中装满水，打开分液漏斗下端的活塞，使水流入瓶中，右端的导管口会有气泡冒出，将导管伸入右端的集气瓶口，集气瓶中的水会被排出，当发现集气瓶口有大气泡冒出时，说明集气瓶中已经充满空气，在水下盖上玻璃片，取出正放在桌面上。
实验仪器
橡胶管 双孔塞 玻璃导管
分液漏斗 集气瓶 水槽
方法导引
检查装置的气密性的方法
用手握住试管时，导管口有气泡冒出；松开手后过一段时间，导管中会形成一段水柱，则说明装置的气密性良好。
一、空气的组成
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1、测定空气中氧气的体积分数
设计实验，让某种物质在一定条件下把盛有空气的容器中的氧气完全消耗掉，测量反应后容器中剩余气体的体积，即可以推断出氧气在空气中所占的体积分数。
原理
观察思考
仔细观察下列实验，并思考相关的问题。
1、将集气瓶的容积划分为5等份并加以标记。
2、将橡胶管上的止水夹夹紧 ，在燃烧匙内装入足量的红磷，在酒精灯火焰上点燃红磷后，将燃烧匙迅速伸入集气瓶内，塞紧橡皮塞。观察到什么现象？红磷在集气瓶中燃烧，消耗了什么气体？
3、待火焰熄灭后，观察红磷是否有剩余。待集气瓶
冷却到室温后，把导管插入盛水的烧杯中，打开止水夹，
观察到什么现象？
4、依据实验现象推断空气中氧气所占的体积分数。
红磷
水
燃烧匙
止水夹
观察思考
一、空气的组成
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1、测定空气中氧气的体积分数
进入的水的体积约占集气瓶容积的五分之一，说明空气中的氧气约占空气总体积的五分之一。剩余气体约占空气总体积的五分之四，不支持红磷燃烧，主要是氮气。
实验结论
红磷燃烧消耗了氧气，生成了五氧化二磷固体，使得集气瓶中的压强减小。在大气压的作用下，烧杯中的水被压入集气瓶中。
实验分析
磷 + 氧气 五氧化二磷
点燃
P O2 P2O5
实验原理
观察思考
5、思考讨论。
（1）已知空气中氧气的体积分数约为五分之一。观察到的实验结果是否接近这个数值？若相差较大，分析产生误差的原因。
（2）蜡烛在空气中燃烧生成二氧化碳和水。能否用蜡烛代替红磷进行相同实验，为什么
从测定原理分析，所得实验数据的大小取决于瓶内压强减小的程度，产生误差的原因主要有以下几个方面：
①药品的量不足；②装置漏气； ③没有冷却到室温就打开了止水夹等。
蜡烛在空气中燃烧生成二氧化碳和水等气体，虽消耗了氧气，但增加了新的气体，不能用来测定空气中氧气的体积分数。
由一种物质组成
纯净物
由两种或两种以上物质组成
混合物
一、空气的组成
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2、物质的分类
如：空气 、食盐水、蔗糖水
如：氧气、氮气、二氧化碳、水
混合物中的各成分保持原有的性质。
物 质
在实际应用中，绝对纯净的物质并不存在，当其中杂质成分的含量极少时，即可认为是纯净物。
空气成分的发现
拓展视野
拉瓦锡（法国）
钟罩实验
空气成分的发现
拓展视野
卡文迪许
拉瓦锡
空气中只有氧气和氮气
瑞利
拉姆赛
不对，还剩了1%的气体….
发现了氩、氦、氖、
氪、氙等稀有气体
一、空气的组成
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3、空气的成分
在通常情况下，空气中各种成分的含量保持相对稳定。
空气中各种气体有不同的性质，因而用途也有明显的差异。
氮气78%
氧气21%
稀有气体（氦气、氖气、氩气等）0.94%
二氧化碳、其他气体和杂质
科学家通过精确的实验，证明了空气是由多种气体组成的混合物。
二、氮气和稀有气体
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实验原理
— 物质性质与用途的关系 —
性质
用途
决定
体现
氮气
稀有气体
二、氮气和稀有气体
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1、氮气
氮气无色、无气味，常温、常压下1体积水中大约只能溶解0.02体积的氮气。氮气在极低温条件下加压才能液化成无色液体。
液氮用于医疗手术
氮气化学性质稳定
用作灯泡填充气
用作食品的保护气
用作生产氮肥的原料
氮气在高温条件下可参与化学反应
液氮的应用
拓展视野
二、氮气和稀有气体
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2、稀有气体
稀有气体是指氦、氖、氩、氪、氙等气体。
在空气中的含量不高，在通常条件下不与其他物质发生化学反应。
氦气可填充气球
氖气可用作霓虹灯的填充气
氩气可用作焊接保护气
稀有气体的应用
拓展视野
课堂小结
2.1 空气的组成
混合物和纯净物
空气的组成
氮气和稀有气体
探究空气中氧气的体积分数
空气的成分（N2占78%、O2占21%）
氮气的性质和用途
稀有气体的性质和用途
随堂练习
空气成分按体积计算：氮气占78%、氧气占21%、稀有气体占0.94%……，则循环气体中含量最高的是N2。
1、“空气炸锅”的工作原理是将锅内空气加热后循环吹向食物，则循环气体中含量最高的是（　　）
A．氧气 B．氮气 C．稀有气体 D．二氧化碳
B
A、实验前需检查装置气密性，以防止装置漏气，影响测定结果，正确。
B、红磷的作用是消耗集气瓶中的氧气，正确。
C、红磷燃烧时，产生大量白烟，正确。
D、氧气约占空气总体积的五分之一，集气瓶中水面最终上升至1处，错误。
．
2、用如图装置验证空气中O2的含量。下列说法不正确的是（　 ）
A．实验前需检查装置气密性
B．红磷的作用是消耗集气瓶中的氧气
C．红磷燃烧时产生大量白烟
D．集气瓶中水面最终上升至3处
D
3、医学上常用“冷冻法”治疗咽喉炎，其冷冻剂是下列物质中的（ ）
A.液态氮 B.液态氧 C.液态空气 D.液态二氧化碳
A
“冷冻法” 治疗咽喉炎，说明所需物质必须能够提供低温环境且能应用于医疗领域，根据物质的用途，只有液氮具有此用途。故选：A。
A、净化后的空气中含有氮气、氧气等物质，是混合物，
氧气是由一种物质组成的，是纯净物；
B、氮气和硫都是由一种物质组成的，都是纯净物；
C、澄清石灰水中含有水和氢氧化钙，是混合物，二氧化碳是由一种物质组成的，是纯净物；
D、冰水混合物中含有一种物质水，是纯净物，稀有气体中含有氦气、氖气等物质，是混合物。
．
4、下列物质中，前者是纯净物，后者是混合物的是（　　）
A、净化后的空气、氧气 B、氮气、硫
C、澄清的石灰水、二氧化碳 D、冰水混合物、稀有气体
D
5、据研究发现，火星大气中95%是二氧化碳，其余为少量的氮气、氩气等。以下关于火星和地球上大气成分的对比，说法正确的是（ ）
A. 地球和火星的大气中都含有二氧化碳，但是所含二氧化碳的化学性质不同
B. 火星大气中没有稀有气体，但地球大气中有
C. 地球和火星大气都属于混合物，且部分成分是相同的
D. 地球和火星大气在形成之后，其成分都是固定不变的
C
A、地球和火星的大气中的二氧化碳分子结构相同，因此二氧化碳的化学性质相同，错误；B、火星大气中的氩气属于稀有气体，地球大气中也有稀有气体，错误；C、地球和火星大气都含有多种气体，属于混合物，且部分成分(如氮气、二氧化碳等)是相同的，正确；D、地球和火星大气在形成之后，其成分不都是固定不变的，在不断发生变化，错误。

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