资源简介

　　　　　　　　　　　　2.1　空气的成分
知识点一　空气中氧气含量的测定
1．法国化学家拉瓦锡第一次用实验证明了空气中有能支持燃烧的氧气和不能支持燃烧的氮气。
2．空气中氧气含量的测定。
【实验原理】在密闭集气瓶内，通过红磷燃烧，只消耗掉空气中的氧气使瓶内气压减小，在大气压的作用下进入集气瓶内水的体积即为减少的氧气的体积。反应的文字表达式为红磷＋氧气五氧化二磷。
【实验装置】如上图所示。
【实验步骤】(1)将集气瓶的水面上方容积划分为5等份，用止水夹夹紧胶管；
(2)点燃燃烧匙中的红磷，迅速插入集气瓶中，塞好胶塞；
(3)反应停止后，待集气瓶冷却至室温，松开止水夹。
【实验现象】红磷燃烧，产生大量白烟；冷却后，松开止水夹，水流入集气瓶且流入水的体积约占集气瓶内原空气体积的。
【实验结论】氧气约占空气总体积的。
【拓展延伸】实验误差分析。
实验误差 原因 注意事项
测定结果 偏小 红磷的量不足 红磷要足量
装置气密性不好 装置气密性要良好
未冷却至室温就打开止水夹 冷却至室温后，再打开止水夹
导管内事先未注满水 导管内事先注满水
测定结果偏大 点燃红磷后插入集气瓶太慢，集气瓶内空气受热膨胀后部分逸出 红磷点燃后迅速插入集气瓶中
点燃红磷前未夹紧止水夹，使集气瓶内空气受热膨胀后沿导管逸出 止水夹要夹紧
知识点二　空气成分及用途
气体成分 体积比 性质 用途
氮气 78% 化学性质很稳定，常温下难与其他物质发生反应 保存食品，制造氮肥、炸药等
氧气 21% 不易溶于水，密度比空气略大，化学性质活泼，支持燃烧 供给呼吸、作氧化剂等
稀有气体 0.94% 化学性质很稳定，被称为惰性气体，通电时会发出各种颜色的光 霓虹灯、焊接保护气、探空气球等
二氧化碳 0.03% 参与植物的光合作用 作温室气肥等
其他 0.03% —
知识点三　混合物和纯净物
项目 混合物 纯净物
概念 由两种或两种以上的物质组成 只由一种物质组成
组成特点 没有固定的组成 有固定的组成
性质特点 没有固定的性质，各物质保持原有的化学性质 有固定的性质
举例 空气、食盐水、河水等 镁、氧气、水、氯化钠等
联系 混合物纯净物
知识点四　空气污染及其防治
1．空气污染及其防治。
2．空气质量日报。
《环境空气质量标准》(GB 3095－2012)中列入空气质量监测标准的基本项目有颗粒物(粒径小于等于10 μm，称为PM10)、颗粒物(粒径小于等于2.5 μm，称为PM2.5)、二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳和臭氧。
重难点一　空气中氧气含量的测定测定空气中氧气含量实验的设计思路
[跟踪训练]1.学习完测定空气中氧气的含量后，同学们对课本实验进行了改进。
(已知：白磷和红磷都能在空气中燃烧生成五氧化二磷)
(1)如图1，红磷在瓶中燃烧产生大量________，燃烧停止并冷却至室温后打开止水夹，可以观察到水倒流入集气瓶约占空气体积的，写出该反应的文字表达式：______________________________。通过该实验现象，还能判断出剩余气体的物理性质是________溶于水。
(2)如图2，打开止水夹之前，气球的大小变化是______________。
(3)如图3，若白磷量不足，活塞最终停在刻度线________(填字母)。
A.4处　　　　 B．5处
C．4～5之间 D．3～4之间
(4)如图4，集气瓶中空气的体积为200 mL，若装置漏气，测定结果会________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。改进后，实验结束时流入集气瓶的水的体积为43 mL，则测得的空气中氧气的体积分数为________。
(5)利用图5中的传感器可以实时监测实验过程中装置内的压强、温度和氧气浓度，得到3条曲线，变化趋势如图6所示。
曲线X表示________(填“温度”或“氧气浓度”)变化趋势。压强曲线中，BC段气压变化的原因是_______________________________________________
______________________________________________________________________。
答案：(1)白烟　红磷＋氧气五氧化二磷　难　(2)先变大后变小　(3)C　(4)偏小　21.5%　(5)温度　红磷燃烧放热，装置中的温度升高
为测定空气中氧气的含量，可以设计多种形式的实验，如选择不同的反应物，采用不同的实验装置和操作，但万变不离其宗，它们都有以下共同点：,（1）反应物只能与空气中的氧气反应，且无气体生成。,（2）待装置冷却至室温才能读数。,（3）反应物要足量。,（4）实验前要检查装置的气密性。
重难点二　空气的成分和用途
1．空气中各成分体积分数约为氮气78%、氧气21%、稀有气体 0.94%、二氧化碳0.03%、其他0.03%。
2．稀有气体是氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气等多种气体的总称。
3．空气中各成分的含量是指体积分数，不是质量分数。
4．空气中的各成分含量保持相对稳定。
[跟踪训练]2.化学与我们的生活有着密切的联系，现有①氮气、②氧气、③氦气、④二氧化碳。选择适当物质填空(填序号)。
(1)可供给呼吸的气体是________。
(2)可用于制造电光源的气体是________。
(3)可使澄清的石灰水变浑浊的气体是________。
(4)可充入食品包装袋中防腐的气体是________。
答案：(1)②　(2)③　(3)④　(4)①
空气中的氮气和稀有气体在常温下化学性质稳定，可以用作保护气，都可以充入灯泡，氮气的作用是保护灯丝，稀有气体还可以发出不同颜色的光。氮气在高温等条件下可以与其他物质发生化学反应制取氮肥。空气中各成分的含量一般按体积分数计算。
重难点三　混合物与纯净物
物质分为混合物和纯净物。混合物是由两种或两种以上的物质组成的，混合物没有固定的组成，但它们各自保持着单独存在时的化学性质；纯净物只由一种物质组成，纯净物有固定的组成和性质。
[跟踪训练]3.下列物质中属于纯净物的是(　A　)
①五氧化二磷　②液氮　③空气中0.94%的稀有气体　④青铜　⑤C60
A．①②⑤　　　 B．①③⑤
C．②③④ D．②④⑤
判断物质属于混合物还是纯净物，主要看它由几种物质组成；含有一种物质的是纯净物，含有多种物质的是混合物。
重难点四　空气的污染与防治
造成空气污染的物质都是对人体有害的。空气中本身含有的成分，如氮气、氧气、二氧化碳等都不属于空气污染物。
[跟踪训练]4.洁净的空气对人类非常重要。下列气体不会污染空气的是(　A　)
A．氮气 B．一氧化碳
C．二氧化硫 D．二氧化氮
基础巩固
1．化学使世界变得绚丽多彩，科学家为此做出了巨大的贡献。其中研究空气成分的科学家是(　A　)
A．拉瓦锡　　　　　 B．门捷列夫
C．道尔顿 D．张青莲
2．空气成分中，体积分数约为21%的是(　A　)
A．氧气 B．氮气
C．二氧化碳 D．稀有气体
3．下列物质前者属于纯净物，后者属于混合物的是(　B　)
A．矿泉水、石灰水
B．五氧化二磷、稀有气体
C．红磷、冰水共存物
D．氮气、二氧化碳
4．下列不属于空气质量指数(简称AQI)中污染物监测范畴的是(　C　)
A．CO B．SO2　
C．CO2 D．PM2.5
5．二百多年前，法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分(装置如图)。下列有关该实验的说法中，正确的是(　B　)
A．银白色的汞剧烈燃烧生成黑色的氧化汞
B．生成的氧化汞加强热又能得到汞和氧气
C．氧化汞是混合物
D．结论是氧气约占空气总质量的
能力达标
6．空气是一种宝贵的资源。下列有关空气的说法正确的是(　A　)
A．燃烧法测定空气中氧气的含量，不能用铁丝代替红磷
B．空气中稀有气体的化学性质活泼，可用于制作霓虹灯
C．空气中氮气的化学性质稳定，可用于制取氮肥
D．PM2.5的含量越高，空气质量越好
7．下列变化中与空气的成分无关的是(　B　)
A．敞口放置一段时间的澄清石灰水表面出现白色浑浊物
B．敞口放置的汽油变少
C．点燃蜡烛，蜡烛安静地燃烧
D．绿色植物的光合作用
8．空气是一种重要的自然资源，请回答下列相关问题。
(1)使放置在空气中的食物腐烂的主要气体是________。
(2)松脆的饼干放在空气中不久就会变软，说明空气中含有________。
(3)如图为空气成分示意图(按体积计算)，其中“X”代表的物质是________，“Y”中稀有气体常用于制作电光源，这利用的是它们的________(填“物理”或“化学”)性质。
答案：(1)氧气　(2)水蒸气　(3)氮气　物理
素养提升
9．某实践活动小组在老师带领下，对空气质量检测开展了一系列项目式学习活动。
活动一：了解空气质量指数所表示的含义。
【思考分析】
(1)图1是该小组所在地区某日的空气质量情况，其空气质量状况为____________(填“优”“良”或“轻度污染”)。
空气质量分级标准
空气质量指数 0～50 51～100 101～150 151～200 201～300 >300
空气质量指数级别 一级 二级 三级 四级 五级 六级
空气质量指数类别及表示颜 色 优 良 轻度污染 污染中度 重度污染 严重污染
绿色 黄色 橙色 红色 紫色 褐红色
【查询网络】微型空气质量检测系统可实时、准确检测室外空气污染物，其结构如图2所示。
活动二：认识微型空气质量“检测站”并记录某段时间显示的数据如下表。
二氧化氮/(μg·m－3) 臭氧/(μg·m－3) 一氧化碳/(mg·m－3)
22 158 1.3
(2)除显示器显示的内容外，还需要检测的空气污染物有_____________________________________________________________(写一种)。
活动三：实践活动小组的同学们对工厂附近的空气质量感到好奇，调研发现某工厂为了获得充足的能量，长期采用燃煤技术。于是同学们猜测该工厂排放的废气中含有二氧化硫。
【查阅资料】二氧化硫是有刺激性气味的气体，既能使澄清石灰水变浑浊，也能使品红溶液褪色。
(3)设计并进行实验。
实验操作 实验现象 实验结论
收集一瓶该工厂的废气，加入品红溶液，振荡 ________ 废气中含有二氧化硫
活动四：提出空气质量改进方案。
(4)树立环保意识，践行环境友好生活方式。下列做法中，有利于环境保护的是________(多选，填字母)。
A．植树造林，扩大绿化面积
B．减少自驾燃油汽车出行
C．开发利用氢能等新能源
D．进一步扩大燃煤发电
答案：(1)轻度污染　(2)二氧化硫(合理即可)
(3)溶液红色褪去　(4)ABC　　　　　　　　　　　　2.1　空气的成分
知识点一　空气中氧气含量的测定
1．法国化学家拉瓦锡第一次用实验证明了空气中有能支持燃烧的 和不能支持燃烧的 。
2．空气中氧气含量的测定。
【实验原理】在密闭集气瓶内，通过红磷燃烧，只消耗掉空气中的 使瓶内 减小，在大气压的作用下进入集气瓶内 的体积即为减少的 的体积。反应的文字表达式为 。
【实验装置】如上图所示。
【实验步骤】(1)将集气瓶的水面上方容积划分为 等份，用止水夹夹紧胶管；
(2)点燃燃烧匙中的红磷，迅速插入集气瓶中，塞好胶塞；
(3)反应停止后，待集气瓶冷却至室温，松开止水夹。
【实验现象】红磷燃烧，产生大量 ；冷却后，松开止水夹，水流入集气瓶且流入水的体积约占集气瓶内原空气体积的。
【实验结论】氧气约占空气总体积的。
【拓展延伸】实验误差分析。
实验误差 原因 注意事项
测定结果 偏小 红磷的量不足 红磷要足量
装置气密性不好 装置气密性要良好
未冷却至室温就打开止水夹 冷却至室温后，再打开止水夹
导管内事先未注满水 导管内事先注满水
测定结果偏大 点燃红磷后插入集气瓶太慢，集气瓶内空气受热膨胀后部分逸出 红磷点燃后迅速插入集气瓶中
点燃红磷前未夹紧止水夹，使集气瓶内空气受热膨胀后沿导管逸出 止水夹要夹紧
知识点二　空气成分及用途
气体成分 体积比 性质 用途
氮气 化学性质很 ，常温下难与其他物质发生反应 保存食品，制造氮肥、炸药等
氧气 不易溶于水，密度比空气 ，化学性质活泼，支持 供给呼吸、作氧化剂等
稀有气体 0.94% 化学性质很 ，被称为 气体，通电时会发出各种 的光 霓虹灯、焊接保护气、探空气球等
二氧化碳 0.03% 参与植物的 作温室气肥等
其他 0.03% —
知识点三　混合物和纯净物
项目 混合物 纯净物
概念 由 的物质组成 只由 物质组成
组成特点 没有固定的组成 有固定的组成
性质特点 没有固定的性质，各物质保持原有的化学性质 有固定的性质
举例 空气、食盐水、河水等 镁、氧气、水、氯化钠等
联系 混合物纯净物
知识点四　空气污染及其防治
1．空气污染及其防治。
2．空气质量日报。
《环境空气质量标准》(GB 3095－2012)中列入空气质量监测标准的基本项目有颗粒物(粒径小于等于10 μm，称为PM10)、颗粒物(粒径小于等于2.5 μm，称为PM2.5)、 、二氧化硫、 和臭氧。
重难点一　空气中氧气含量的测定测定空气中氧气含量实验的设计思路
[跟踪训练]1.学习完测定空气中氧气的含量后，同学们对课本实验进行了改进。
(已知：白磷和红磷都能在空气中燃烧生成五氧化二磷)
(1)如图1，红磷在瓶中燃烧产生大量________，燃烧停止并冷却至室温后打开止水夹，可以观察到水倒流入集气瓶约占空气体积的，写出该反应的文字表达式：______________________________。通过该实验现象，还能判断出剩余气体的物理性质是________溶于水。
(2)如图2，打开止水夹之前，气球的大小变化是______________。
(3)如图3，若白磷量不足，活塞最终停在刻度线________(填字母)。
A.4处　　　　 B．5处
C．4～5之间 D．3～4之间
(4)如图4，集气瓶中空气的体积为200 mL，若装置漏气，测定结果会________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。改进后，实验结束时流入集气瓶的水的体积为43 mL，则测得的空气中氧气的体积分数为________。
(5)利用图5中的传感器可以实时监测实验过程中装置内的压强、温度和氧气浓度，得到3条曲线，变化趋势如图6所示。
曲线X表示________(填“温度”或“氧气浓度”)变化趋势。压强曲线中，BC段气压变化的原因是_______________________________________________
______________________________________________________________________。
为测定空气中氧气的含量，可以设计多种形式的实验，如选择不同的反应物，采用不同的实验装置和操作，但万变不离其宗，它们都有以下共同点：,（1）反应物只能与空气中的氧气反应，且无气体生成。,（2）待装置冷却至室温才能读数。,（3）反应物要足量。,（4）实验前要检查装置的气密性。
重难点二　空气的成分和用途
1．空气中各成分体积分数约为氮气78%、氧气21%、稀有气体 0.94%、二氧化碳0.03%、其他0.03%。
2．稀有气体是氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气等多种气体的总称。
3．空气中各成分的含量是指体积分数，不是质量分数。
4．空气中的各成分含量保持相对稳定。
[跟踪训练]2.化学与我们的生活有着密切的联系，现有①氮气、②氧气、③氦气、④二氧化碳。选择适当物质填空(填序号)。
(1)可供给呼吸的气体是________。
(2)可用于制造电光源的气体是________。
(3)可使澄清的石灰水变浑浊的气体是________。
(4)可充入食品包装袋中防腐的气体是________。
空气中的氮气和稀有气体在常温下化学性质稳定，可以用作保护气，都可以充入灯泡，氮气的作用是保护灯丝，稀有气体还可以发出不同颜色的光。氮气在高温等条件下可以与其他物质发生化学反应制取氮肥。空气中各成分的含量一般按体积分数计算。
重难点三　混合物与纯净物
物质分为混合物和纯净物。混合物是由两种或两种以上的物质组成的，混合物没有固定的组成，但它们各自保持着单独存在时的化学性质；纯净物只由一种物质组成，纯净物有固定的组成和性质。
[跟踪训练]3.下列物质中属于纯净物的是(　 　)
①五氧化二磷　②液氮　③空气中0.94%的稀有气体　④青铜　⑤C60
A．①②⑤　　　 B．①③⑤
C．②③④ D．②④⑤
判断物质属于混合物还是纯净物，主要看它由几种物质组成；含有一种物质的是纯净物，含有多种物质的是混合物。
重难点四　空气的污染与防治
造成空气污染的物质都是对人体有害的。空气中本身含有的成分，如氮气、氧气、二氧化碳等都不属于空气污染物。
[跟踪训练]4.洁净的空气对人类非常重要。下列气体不会污染空气的是(　 　)
A．氮气 B．一氧化碳
C．二氧化硫 D．二氧化氮
基础巩固
1．化学使世界变得绚丽多彩，科学家为此做出了巨大的贡献。其中研究空气成分的科学家是(　 　)
A．拉瓦锡　　　　　 B．门捷列夫
C．道尔顿 D．张青莲
2．空气成分中，体积分数约为21%的是(　 　)
A．氧气 B．氮气
C．二氧化碳 D．稀有气体
3．下列物质前者属于纯净物，后者属于混合物的是(　 　)
A．矿泉水、石灰水
B．五氧化二磷、稀有气体
C．红磷、冰水共存物
D．氮气、二氧化碳
4．下列不属于空气质量指数(简称AQI)中污染物监测范畴的是(　 　)
A．CO B．SO2　
C．CO2 D．PM2.5
5．二百多年前，法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分(装置如图)。下列有关该实验的说法中，正确的是(　 　)
A．银白色的汞剧烈燃烧生成黑色的氧化汞
B．生成的氧化汞加强热又能得到汞和氧气
C．氧化汞是混合物
D．结论是氧气约占空气总质量的
能力达标
6．空气是一种宝贵的资源。下列有关空气的说法正确的是(　 　)
A．燃烧法测定空气中氧气的含量，不能用铁丝代替红磷
B．空气中稀有气体的化学性质活泼，可用于制作霓虹灯
C．空气中氮气的化学性质稳定，可用于制取氮肥
D．PM2.5的含量越高，空气质量越好
7．下列变化中与空气的成分无关的是(　 　)
A．敞口放置一段时间的澄清石灰水表面出现白色浑浊物
B．敞口放置的汽油变少
C．点燃蜡烛，蜡烛安静地燃烧
D．绿色植物的光合作用
8．空气是一种重要的自然资源，请回答下列相关问题。
(1)使放置在空气中的食物腐烂的主要气体是________。
(2)松脆的饼干放在空气中不久就会变软，说明空气中含有________。
(3)如图为空气成分示意图(按体积计算)，其中“X”代表的物质是________，“Y”中稀有气体常用于制作电光源，这利用的是它们的________(填“物理”或“化学”)性质。
素养提升
9．某实践活动小组在老师带领下，对空气质量检测开展了一系列项目式学习活动。
活动一：了解空气质量指数所表示的含义。
【思考分析】
(1)图1是该小组所在地区某日的空气质量情况，其空气质量状况为____________(填“优”“良”或“轻度污染”)。
空气质量分级标准
空气质量指数 0～50 51～100 101～150 151～200 201～300 >300
空气质量指数级别 一级 二级 三级 四级 五级 六级
空气质量指数类别及表示颜 色 优 良 轻度污染 污染中度 重度污染 严重污染
绿色 黄色 橙色 红色 紫色 褐红色
【查询网络】微型空气质量检测系统可实时、准确检测室外空气污染物，其结构如图2所示。
活动二：认识微型空气质量“检测站”并记录某段时间显示的数据如下表。
二氧化氮/(μg·m－3) 臭氧/(μg·m－3) 一氧化碳/(mg·m－3)
22 158 1.3
(2)除显示器显示的内容外，还需要检测的空气污染物有_____________________________________________________________(写一种)。
活动三：实践活动小组的同学们对工厂附近的空气质量感到好奇，调研发现某工厂为了获得充足的能量，长期采用燃煤技术。于是同学们猜测该工厂排放的废气中含有二氧化硫。
【查阅资料】二氧化硫是有刺激性气味的气体，既能使澄清石灰水变浑浊，也能使品红溶液褪色。
(3)设计并进行实验。
实验操作 实验现象 实验结论
收集一瓶该工厂的废气，加入品红溶液，振荡 ________ 废气中含有二氧化硫
活动四：提出空气质量改进方案。
(4)树立环保意识，践行环境友好生活方式。下列做法中，有利于环境保护的是________(多选，填字母)。
A．植树造林，扩大绿化面积
B．减少自驾燃油汽车出行
C．开发利用氢能等新能源
D．进一步扩大燃煤发电

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