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第1章 我们呼吸的空气
第1节 空气的成分
（浙教版）八年级
下
第1课时 空气中氧气的含量、空气是重要的自然资源
【引入】
同学们家里有保鲜膜、保鲜袋吗？说说它们的用途。
【思考与讨论】
为什么食品暴露在空气中容易变质呢？我们来了解空气的成分。
一、空气中氧气的含量
对空气成分的研究经历了漫长的历史，法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究空气的成分，这是一个空气成分研究史上的里程碑。
视频：拉瓦锡曲颈瓶实验
【实验过程】
1.拉瓦锡把少量的汞(水银)放在密闭的容器里，连续加热达十二天之久，结果发
现有一部分银白色的液态汞变成了红色的粉末，同时容器里的空气的体积差不
多减少了五分之一。
2.拉瓦锡研究了剩余的那部分空气，发现这部分空气既不能供给人类以及动物呼
吸来维持人类及动物的生命，也不能支持可燃物的燃烧，他误认为这些气体都
是氮气(拉丁文原意是"不能维持生命")。
3.拉瓦锡再把汞表面上所生成的红色粉末(现已证明是氧化汞)收集起来，放在另
一个较小的容器里经过强热后，得到了汞和氧气，而且氧气的体积恰好等于原
来密闭容器里所减少的空气的那部分体积。
4.他把得到的氧气加到前一个容器里剩下的约五分之四体积的气体里去，结果得
到的气体同空气的物理性质、化学性质都完全一样。
【实验结论】
空气是由氧气和氮气所组成的这一结论。他由此得出氧气约占空气总体积的五分之一。
【探索活动】测定空气中氧气的体积分数
1．如图所示装置，先在集气瓶里加入少量水，再
把剩余的容积分成 5 等份，做上记号。
2．点燃燃烧匙内的红磷，立即塞紧瓶塞，观察到
什么现象。
红磷剧烈燃烧，产生大量的白烟，放出大量的热。
3．火焰熄灭后，振荡集气瓶，打开导管上的夹子，观察现象，并记录瓶
内水位的变化情况。消耗的气体跟剩下的气体的体积比约为多少？
进入密闭容器中的水的体积约为1等份，即消耗的气体跟剩下的气体的体积比约为1/5
【实验结论】 氧气约占空气总体积的五分之一。
【实验原理】利用红磷燃烧将密闭容器内空气中的氧气消耗掉，使容器内的气压降低。在大气压的作用下，进入密闭容器中的水的体积即为减少氧气的体积。
（转换法）
【思考与讨论】
1.利用红磷燃烧将密闭容器内空气中的氧气消耗掉，红磷能与空气中其他气体
反应吗？
不能。如果与其他气体反应了就无法测量空气中氧气的体积分数。
2.选择实验材料时，应考虑反应后的生成物处于什么状态？
固态、液态均可，不能是气态。由此推断五氧化二磷属于固态物质。
五氧化二磷有毒。水能溶解五氧化二磷，减少空气污染。
3.为什么在集气瓶加入少量的水？
3.如果测出氧气的体积占空气体积小于1/5，可能的原因有哪些？
①装置漏气、使外界空气进入集气瓶
4.如果测出氧气的体积占空气体积大于1/5，可能的原因有哪些？
①没有夹紧弹簧夹，红磷燃烧时气体膨胀沿导管溢出
②燃烧匙伸入过慢，装置内气体受热溢出
②红磷的量不足，氧气没有全部消耗完
③集气瓶没有冷却到室温就打开弹簧夹
④在实验前导管没有充满水，其内有少量空气


【拓展】测定空气中氧气含量的实验改进
改进目的：改进教材实验的弱点，使实验结果更精确，使实验更环保。
常见的一些改进装置如下：
图①可以通过凸透镜聚光点燃集气瓶内的白磷，避免空气污染；
图②~⑤都是在装置内点燃红磷(白磷)，且容器有精确的刻度，能更精确测得
空气中氧气的体积。
在科学上，能精确测定空气中各成分的体积分数，各成分比例保持相对稳定。
【科学概念】空气中各成分的体积分数
空气成分 氮气 氧气 稀有气体 二氧化碳 其他气体和杂质
体积分数 78% 21% 0.94% 0.03% 0.03%
特点 相对固定 可变
人类的生产和生活离不开空气，空气是一种重要的自然资源。
二、空气是重要的自然资源
1.氧气的用途 从用途上看，氧气可分为医用氧（如供给生物呼吸）和工业氧（如燃料在氧气中燃烧后产生的高温火焰可用来切割或焊接金属）。
2.氮气的用途
灯泡中充氮可延长使用寿命；食品包装时充氮可以防腐、保鲜；氮气还是制造化肥、炸药的重要原料；液态氮由于在汽化时需吸收大量的热，因此可做冷冻剂，医疗上常用液氮冷冻麻醉或冷藏人体细胞组织和冻死病变的细胞。利用液氮冷却某些低温材料到某一低温，使材料表现出超导性。
3.稀有气体的用途
稀有气体的化学性质不活泼，常用作保护气，如在焊接金属时用于隔绝空气；由于稀有气体通电时能发出不同颜色的光，人们用它制成了各种用途的电光源，如航标灯、闪光灯、霓虹灯、“人造小太阳”等。稀有气体还可用于激光技术，制造低温环境(氦气)，用于医疗麻醉(氙气)等。
【课堂总结】
1.说说拉瓦锡研究空气成分的过程和结论。
2.实验室测定氧气占空气体积分数的原理是什么？实验操作应注意哪些问题？
3.空气中的成分有哪些？各成分的体积分数是多少？
4.举例说明氧气、氮气和稀有气体的用途。
【随堂巩固】
【例1】空气的成分是：①氧气；②氮气；③稀有气体；④二氧化碳、其他气体和杂质。按体积分数由少到多的顺序排列正确的（　　）
A．②①③④ B．①②③④ C．④③①② D．②①④③
【答案】C
【解析】空气中各成分的体积分数分别是：氮气大约占空气体积的78%、氧气大约占空气体积的21%、稀有气体大约占空气体积的0.94%、二氧化碳大约占空气体积的0.03%、水蒸气和其它气体和杂质大约占0.03%，按体积分数由少到多的顺序分别是二氧化碳、其他气体和杂质，稀有气体，氧气，氮气。故答案为：④③①②
【答案】D
【解析】A.二氧化碳是空气中的组成成分，不属于空气污染物，故选项错误；B.稀有气体的用途有：做各种电光源、作保护气等，所以稀有气体也有价值，故选项错误；C.氧气能够支持燃烧，但氧气没有可燃性，所以氧气不能燃烧，不是可燃物，故选项错误；D.按体积分数（不是质量）计算，空气中约含有氮气78%，氧气21%，其他气体和杂质1%，故选项正确；故选：D。
【例2】空气是一种宝贵的自然资源。下列对空气的说法中正确的是（　　）
A．二氧化碳在空气中含量增多会引起温室效应，属于空气污染物
B．空气中的稀有气体没有任何价值
C．氧气的化学性质比较活泼，属于可燃物
D．按体积分数计算，空气中约含有氮气78%，氧气21%，其他气体和杂质1%
【例3】小明利用如图实验测定空气中氧气的体积分数，下列操作中会造成测量结果偏差的是（　　）
A．燃烧匙中的红磷过量 B．红磷燃烧前止水夹关闭
C．用木炭代替红磷 D．红磷熄灭后冷却至室温再打开止水夹
【答案】C
【解析】A、燃烧匙中的红磷过量，能完全消耗装置中的氧气，不会造成测量结果偏差，故选项错误。B、红磷燃烧前止水夹关闭，是正确的操作，不会造成测量结果偏差，故选项错误。C、木炭在空气中燃烧生成二氧化碳气体，虽除去了氧气，但增加了新的气体，没有形成压强差，不能用来测定空气中氧气含量，会造成测量结果偏差，故选项正确。
【板书设计】
第1节 空气的成分（第1课时）
——空气中氧气的含量、空气是重要的自然资源
稀有气体
结论
用途
原理
实验装置
空气的成分
氧气体积分数测定
氧气
氮气
拉瓦锡的研究
各成分体积分数
【布置作业】
1.完成作业本上相应内容
2.查阅对空气成分研究的科学史实。
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第1节 空气的成分（第1课时）教学设计
——空气中氧气的含量、空气是重要的自然资源
【核心概念】物质的结构与性质
【内容要求】
1.学习内容：空气是重要的物质
2.内容要求：
（1）知道空气主要成分的体积分数。
（2）识空气对人类的重要作用。
【教学目标】
1.了解拉瓦锡用定量的方法研究空气的成分；
2.通过实验探究空气的氧气的体积分数，了解空气的各成分的体积组成。
3.会初步设计实验，粗略测定气体的体积分数，能对实验误差进行分析。
4.了解空气是重要的自然资源，认识空气在生产生活中的用途。
【教学思路】
通过介绍或阅读研究空气成分的科学历程，主要了解拉瓦锡的历史贡献。然后通过“测量空气中氧气含量的实验”的探索活动，得出“氧气体积约占空气体积的1/5”这个结论。借助目前科学对空气中各成分体积分数的认识，达到对空气成分的科学认知。最后，结合生活生产经验与事实，了解空气中各成分的用途。让学生体验空气是重要的自然资源，树立空气的环保意识。
【教学过程】
[引入]同学们家里有保鲜膜、保鲜袋吗？说说它们的用途。
[问题]为什么食品暴露在空气中容易变质呢？我们来了解空气的成分。
一、空气中氧气的含量
[科学史]对空气成分的研究经历了漫长的历史，法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究空气的成分，这是一个空气成分研究史上的里程碑。
视频：拉瓦锡用定量的方法研究空气的成分。
实验过程 拉瓦锡把少量的汞(水银)放在密闭的容器里，连续加热达十二天之久，结果发现有一部分银白色的液态汞变成了红色的粉末，同时容器里的空气的体积差不多减少了五分之一。拉瓦锡研究了剩余的那部分空气，发现这部分空气既不能供给人类以及动物呼吸来维持人类及动物的生命，也不能支持可燃物的燃烧，他误认为这些气体都是氮气(拉丁文原意是"不能维持生命")。拉瓦锡再把汞表面上所生成的红色粉末(现已证明是氧化汞)收集起来，放在另一个较小的容器里经过强热后，得到了汞和氧气，而且氧气的体积恰好等于原来密闭容器里所减少的空气的那部分体积。
实验结论 他把得到的氧气加到前一个容器里剩下的约五分之四体积的气体里去，结果得到的气体同空气的物理性质、化学性质都完全一样。通过这些实验拉瓦锡得出了空气是由氧气和氮气所组成的这一结论。他由此得出氧气约占空气总体积的五分之一。
[探索活动]测定空气中氧气的体积分数
实验过程：
1．如图所示装置，先在集气瓶里加入少量水，再把剩余的容积分成 5 等份，做上记号。
2．点燃燃烧匙内的红磷，立即塞紧瓶塞，观察到什么现象。
红磷剧烈燃烧，产生大量的白烟，放出大量的热。
3．火焰熄灭后，振荡集气瓶，打开导管上的夹子，观察现象，并记录瓶内水位的变化情况。消耗的气体跟剩下的气体的体积比约为多少？1/5
实验结论：氧气约占空气总体积的五分之一。
实验原理：利用红磷燃烧将密闭容器内空气中的氧气消耗掉，使容器内的气压降低。在大气压的作用下，进入密闭容器中的水的体积即为减少氧气的体积。（转换法）
点燃
磷 + 氧气 五氧化二磷
（P） （O2） （P2O5）
[思考与讨论]
1.利用红磷燃烧将密闭容器内空气中的氧气消耗掉，红磷能与空气中其他气体反应吗？
不能。如果与其他气体反应了就无法测量空气中氧气的体积分数。
2.选择实验材料时，应考虑反应后的生成物处于什么状态？
固态或液态，不能是气态。因此五氧化二磷是固态物质。
3.如果测出氧气的体积占空气体积小于1/5，可能的原因有哪些？
①装置漏气、使外界空气进入集气瓶 → 测量结果偏小；
②红磷的量不足，氧气没有全部消耗完 → 测量结果偏小；
③集气瓶没有冷却到室温就打开弹簧夹 → 测量结果偏小；
④在实验前导管没有充满水，其内有少量空气 → 测量结果偏小；
4.如果测出氧气的体积占空气体积大于1/5，可能的原因有哪些？
①没有夹紧弹簧夹，红磷燃烧时气体膨胀沿导管溢出 → 测量结果偏大；
②燃烧匙伸入过慢，装置内气体受热溢出 → 测量结果偏大。
③集气瓶内其他气体被消耗
[拓展]测定空气中氧气含量的实验改进
改进教材实验的弱点，使实验结果更精确，使实验更环保。
图①可以通过凸透镜聚光点燃集气瓶内的白磷，避免空气污染；
图②~⑥都是在装置内点燃红磷(白磷)，且容器有精确的刻度，能更精确测得空气中氧气的体积。
（注：图⑥中，金属梯由不活泼金属丝制成，在凸起的部分放上小块白磷，依靠凸透镜聚光加热使得白磷从下到上依次燃烧，该方法相对大块白磷的优点是缓慢燃烧，能充分消耗试管内的氧气。）
[科学概念]空气中各成分的体积分数
目前，科学上能精确测定空气中各成分的体积分数，各成分比例保持相对稳定。
空气成分 氮气 氧气 稀有气体 二氧化碳 其他气体和杂质
体积分数 78% 21% 0.94% 0.03% 0.03%
特点 相对固定 可变
二、空气是重要的自然资源（观看相关视频）
人类的生产和生活离不开空气，空气是一种重要的自然资源。
1.氧气的用途 从用途上看，氧气可分为医用氧（如供给生物呼吸）和工业氧（如燃料在氧气中燃烧后产生的高温火焰可用来切割或焊接金属）。
2.氮气的用途
氮气是一种无色、无味、性质较不活泼的气体。
灯泡中充氮可延长使用寿命；食品包装时充氮可以防腐、保鲜；氮气还是制造化肥、炸药的重要原料；液态氮由于在汽化时需吸收大量的热，因此可做冷冻剂，医疗上常用液氮冷冻麻醉或冷藏人体细胞组织和冻死病变的细胞。利用液氮冷却某些低温材料到某一低温，使材料表现出超导性。
3.稀有气体的用途
稀有气体的化学性质不活泼，常用作保护气，如在焊接金属时用于隔绝空气；
由于稀有气体通电时能发出不同颜色的光，人们用它制成了各种用途的电光源，如航标灯、闪光灯、霓虹灯、“人造小太阳”等；
稀有气体还可用于激光技术，制造低温环境(氦气)，用于医疗麻醉(氙气)等。
【课堂总结】
1.说说拉瓦锡研究空气成分的过程和结论。
2.实验室测定氧气占空气体积分数的原理是什么？实验操作应注意哪些问题？
3.空气中的成分有哪些？各成分的体积分数是多少？
4.举例说明氧气、氮气和稀有气体的用途。
【随堂例题】
例1 空气的成分是：①氧气；②氮气；③稀有气体；④二氧化碳、其他气体和杂质。按体积分数由少到多的顺序排列正确的（　　）
A．②①③④ B．①②③④ C．④③①② D．②①④③
【答案】C
【解析】空气中各成分的体积分数分别是：氮气大约占空气体积的78%、氧气大约占空气体积的21%、稀有气体大约占空气体积的0.94%、二氧化碳大约占空气体积的0.03%、水蒸气和其它气体和杂质大约占0.03%，按体积分数由少到多的顺序分别是二氧化碳、其他气体和杂质，稀有气体，氧气，氮气。故答案为：④③①②
例2 空气是一种宝贵的自然资源。下列对空气的说法中正确的是（　　）
A．二氧化碳在空气中含量增多会引起温室效应，属于空气污染物
B．空气中的稀有气体没有任何价值
C．氧气的化学性质比较活泼，属于可燃物
D．按体积分数计算，空气中约含有氮气78%，氧气21%，其他气体和杂质1%
【答案】D
【解析】A.二氧化碳是空气中的组成成分，不属于空气污染物，故选项错误；B.稀有气体的用途有：做各种电光源、作保护气等，所以稀有气体也有价值，故选项错误；C.氧气能够支持燃烧，但氧气没有可燃性，所以氧气不能燃烧，不是可燃物，故选项错误；D.按体积分数（不是质量）计算，空气中约含有氮气78%，氧气21%，其他气体和杂质1%，故选项正确；故选：D。
例3 利用如图所示的改进装置测定空气中氧气的含量。胶头滴管中的水接触生石灰一段时间后，白磷开始燃烧，待白磷熄灭冷却至室温后打开止水夹。下列关于该实验的描述正确的是（　　）
A．白磷不足会使测定结果偏大
B．试管中的细沙可防止试管炸裂
C．注射器中的活塞先左移再右移，最终停留在10mL刻度处
D．滴管中的水和注射器中的水作用相同
【答案】B
【解析】A、白磷燃烧消耗氧气，当白磷不足时，不能将试管内的氧气完全反应掉，测量结果偏小，故A错误；B、白磷燃烧会发出热量，为防止试管炸裂，可在试管底部放少量细沙，将白磷放在细沙上，故B正确；C、因为实验中是在白磷熄灭冷却至室温后再打开止水夹，因此注射器中的活塞会向左移动，最终停留在10mL刻度处，故C错误；D、生石灰遇水会放出大量热，向烧杯中加水是为了提高烧杯内的温度，从而达到白磷的着火点；注射器中的水是用于推断消耗的氧气的体积，作用不同，故D错误。故选：B。
【板书设计】
第1节 空气的成分（第1课时）
——空气中氧气的含量、空气是重要的自然资源
【布置作业】
1.完成作业本上相应内容
2.查阅空气成分研究的科学史实。
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第1节 空气的成分（第1课时）同步作业
（教师版）
1．空气的成分是：①氧气；②氮气；③稀有气体；④二氧化碳、其他气体和杂质。按体积分数由少到多的顺序排列正确的（　　）
A．②①③④ B．①②③④ C．④③①② D．②①④③
【答案】C
【解析】空气中各成分的体积分数分别是：氮气大约占空气体积的78%、氧气大约占空气体积的21%、稀有气体大约占空气体积的0.94%、二氧化碳大约占空气体积的0.03%、水蒸气和其它气体和杂质大约占0.03%，按体积分数由少到多的顺序分别是二氧化碳、其他气体和杂质，稀有气体，氧气，氮气。
2．有一位同学暑假去西藏发生了严重的高原反应，医生让他吸入了一种气体后，症状得到缓解。此气体可能是（　　）
A．氧气 B．氮气 C．稀有气体 D．二氧化碳
【答案】A
【解析】氧气的用途有：支持燃烧和供给呼吸等。严重的高原反应是由于高原地区空气稀薄，含氧气量少，吸氧是为了供给人类呼吸。因此此气体是氧气。
3．小车剧烈冲撞后，安全气囊中会瞬间产生一种空气中含量最多的气体．该气体为（　　）
A．氧气 B．氮气 C．二氧化碳 D．水蒸气
【答案】B
【解析】空气中各成分及体积分数为：氮气：78%、氧气：21%、稀有气体：0.94%、二氧化碳：0.03%、水蒸气和杂质：0.03%，所以空气中含量最多的气体是氮气。
4．空气是一种宝贵的自然资源。下列对空气的说法中正确的是（　　）
A．二氧化碳在空气中含量增多会引起温室效应，属于空气污染物
B．空气中的稀有气体没有任何价值
C．氧气的化学性质比较活泼，属于可燃物
D．按体积分数计算，空气中约含有氮气78%，氧气21%，其他气体和杂质1%
【答案】D
【解析】A.二氧化碳是空气中的组成成分，不属于空气污染物，故选项错误；
B.稀有气体的用途有：做各种电光源、作保护气等，所以稀有气体也有价值，故选项错误；
C.氧气能够支持燃烧，但氧气没有可燃性，所以氧气不能燃烧，不是可燃物，故选项错误；
D.按体积分数（不是质量）计算，空气中约含有氮气78%，氧气21%，其他气体和杂质1%，故选项正确；
5．小明利用如图实验测定空气中氧气的体积分数，下列操作中会造成测量结果偏差的是（　　）
A．燃烧匙中的红磷过量 B．红磷燃烧前止水夹关闭
C．用木炭代替红磷 D．红磷熄灭后冷却至室温再打开止水夹
【答案】C
【解析】A、燃烧匙中的红磷过量，能完全消耗装置中的氧气，不会造成测量结果偏差，故选项错误。
B、红磷燃烧前止水夹关闭，是正确的操作，不会造成测量结果偏差，故选项错误。
C、木炭在空气中燃烧生成二氧化碳气体，虽除去了氧气，但增加了新的气体，没有形成压强差，不能用来测定空气中氧气含量，会造成测量结果偏差，故选项正确。
D、红磷熄灭后冷却至室温再打开止水夹，不会造成测量结果偏差，否则剩余的气体在受热状态下，处于膨胀状态，会使测定结果偏小，故选项错误。
6．小金将课本上“测定空气中氧气含量”的实验装置（如图甲）改进为新的实验装置（如图乙），关于两实验下列叙述不合理的是（　　）
A．两个实验中均能观察到有白烟产生 B．实验乙中活塞的移动方向是始终向左
C．实验乙比实验甲更加环保、且误差更小 D．药品用量充足是保证两个实验成功的关键
【答案】B
【解析】A、红磷、白磷燃烧均产生大量的白烟，两个实验中均能观察到有白烟产生，故选项说法正确。
B、白磷燃烧放出大量的热，使装置内气体受热膨胀，压强增大；注射器的活塞先向右移动；反应后氧气被消耗，冷却至室温后，压强减小，注射器的活塞后向左移动，故选项说法错误。
C、装置乙防止了甲中的红磷伸入集气瓶中时空气受热膨胀外逸，能防止生成的五氧化二磷逸散到空气中，故实验装置乙比装置甲更环保，得到的数据更准确，误差更小，故选项说法正确。
D、药品用量充足是保证两个实验成功的关键，若药品用量过少，均不能完全消耗装置内的氧气，均会导致所得结果偏小，故选项说法正确。
7．如图是“测定空气中氧气含量”的两个实验装置，下列有关说法不正确的是（　　）
A．装置a中的气球先变瘪后膨胀变大
B．装置a能证明空气中含有氧气，但不能测得氧气的体积分数
C．装置b可直接读出进入集气瓶中水的体积
D．将装置b中的红磷换成木炭也可测得氧气的体积分数
【答案】A
【解析】A、装置a中的止水夹在实验前已经夹上，所以实验结束后，由于红磷燃烧消耗了装置内的氧气，造成瓶内压强减小，打开止水夹会观察到气球膨胀，不会变瘪，选项说法错误；
B、红磷燃烧需要氧气，装置a只能定性判断空气中含有氧气，不能测得氧气的体积分数，选项说法正确；
C、红磷燃烧耗尽了瓶内的氧气，实验结束装置冷却至室温后，由于瓶内压强减小，打开止水夹，量筒内的水进入集气瓶，进入的水的体积即为消耗的氧气的体积，选项说法正确。
D、木炭燃烧生成二氧化碳，氢氧化钠溶液能吸收二氧化碳，所以把装置b中的红磷换成木炭、水换成烧碱溶液，也可得出结论，选项说法正确；
8．利用红磷燃烧测定空气中氧气体积分数的实验中，传感器记录集气瓶中气压随时间变化的情况如图所示，下列说法不正确的是（　　）
A．c时止水夹打开 B．实验开始时，气压变大是因为温度升高
C．a～c段对应的变化进程是红磷燃烧 D．c后气压增大是由于水倒吸入瓶内
【答案】C
【解析】A、c时气压开始迅速增大，说明是c点时打开了止水夹，故选项说法正确。
B、实验开始时，气压变大，是因为红磷燃烧放热，使温度升高，故选项说法正确。
C、a～c段对应的变化进程，气压开始迅速增大，是红磷燃烧放出大量的热；后气压逐渐减小，是因为红磷燃烧消耗装置中的氧气，至完全反应后，温度逐渐恢复至常温，故选项说法错误。
D、c后气压增大是由于c点时打开了止水夹，水倒吸入瓶内，故选项说法正确。
9．利用大气压原理解释现象时，小科同学经分析后概括出以下思维模型。
（1）图1是“测定空气中氧气含量的实验”，待红磷完全燃烧，火焰熄灭后，充分冷却，打开止水夹，可以观察到 　 　 。
（2）根据该思维模型，本实验是通过 　 　 的方式来减小集气瓶中的气压的。
【答案】（1）烧杯中的水被倒吸入集气瓶中；
（2）减少质量。
【解析】（1）图1是“测定空气中氧气含量的实验”，待红磷完全燃烧，火焰熄灭后，充分冷却，打开止水夹，可以观察到烧杯中的水被倒吸入集气瓶中；故答案为：烧杯中的水被倒吸入集气瓶中；
（2）根据该思维模型，本实验是通过减少质量的方式来减小集气瓶中的气压的；故答案为：减少质量。
10．拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。如图所示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。
（1）红磷燃烧的实验现象是 　 　 。
（2）a、b、c三点对应的容器内混合物中氮气的质量分数分别为a%、b%、c%，其大小关系是 　 　 。
（3）氧气有剩余，说明 　 　 。
（4）此实验测得空气中氧气的体积分数为 　 　 。
【答案】（1）产生大量的白烟，放出热量；
（2）a%＝b%＝c%；
（3）物质燃烧时氧气必须达到一定浓度（合理即可）；
（4）18%。
【解析】（1）红磷燃烧，产生大量的白烟，放出热量。
（2）a、b、c三点对应的容器内混合物中氮气的质量不变，容器内混合物的质量不变，则a%＝b%＝c%。
（3）氧气有剩余，说明物质燃烧时氧气必须达到一定浓度（合理即可）。
（4）消耗的氧气的体积分数为21%﹣3%＝18%，此实验测得空气中氧气的体积分数为21%﹣3%＝18%。
11．用图甲装置测定空气中氧气含量。集气瓶容积为250mL，瓶底预留有50mL的水，量筒中装有100mL水，红磷充分燃烧后冷却至室温，打开止水夹，量筒内的水剩余64mL。
（1）图甲集气瓶中预留水的作用是 　 　 。（写出一点即可）
（2）根据实验数据计算空气中氧气的体积分数为 　 　 。
（3）图乙是通过气压传感器测定的图像，BC段气压增大的原因是 　 　 。
【答案】（1）有利于容器内温度的降低，节约了实验的时间（或吸收生成的五氧化二磷，防止污染空气）；（2）18%；（3）红磷燃烧放出大量的热，使装置内气体受热膨胀。
【解析】（1）图甲集气瓶中预留水的作用是有利于容器内温度的降低，节约了实验的时间，同时能吸收生成的五氧化二磷，防止污染空气。
（2）空气中氧气的体积分数为100%＝18%。
（3）BC段气压增大，是因为红磷燃烧放出大量的热，使装置内气体受热膨胀。
12．氧气是如何被发现的呢？
资料一：1703年德国学者施塔尔创立“燃素说”：燃素是构成火的一种元素存在于金属中，金属燃烧，释放燃素形成火焰，剩下部分成为金属灰烬，质量减小。
资料二：1756年，俄国科学家罗蒙诺索夫在密闭玻璃器内煅烧金属镁，并测定煅烧前后固体物质的质量变化，获得了反驳燃素说的有利证据。
资料三：1772年，瑞典化学家舍勒加热硝酸钾、氧化汞和碳酸银都放出了“火气”（氧气），他证明了这种气体也存在于空气中，还发现当物质在这种气体中燃烧后，该气体就消失了。
资料四：不久后，拉瓦锡将汞放在密闭容器中加热12天（如图），液态汞变成了红色粉末，容器中气体体积大约减少了。随后他将产生的红色粉末收集于另一容器中加热，发现又生成了汞和另一种气体，这种气体的体积恰好等于之前曲颈瓶中空气减小的体积。于是他提出氧气体积占空气五分之一。
（1）罗蒙诺索夫获得的反驳燃素说的有利证据是 　 　 。
（2）从物质组成角度分析，材料三中舍勒加热上述物质都能放出氧气的原因是 　 　 。
（3）拉瓦锡能用汞测量空气中氧气的体积分数，其利用的是汞以下性质中的 　 　 。（可多选）
A.汞的颜色为银白色
B.汞不与空气中除氧气外的其他气体反应
C.汞在常温下为液态，氧化汞为固态
D.汞和氧气发生反应的速度非常缓慢
E.汞和氧气发生反应的温度低于氧化汞分解的温度
【答案】（1）煅烧前后固体物质的质量增大。
（2）上述物质中都含有氧元素。
（3）BCE。
【解析】（1）罗蒙诺索夫获得的反驳燃素说的有利证据是煅烧前后固体物质的质量增大。
故答案为：煅烧前后固体物质的质量增大。
（2）从物质组成角度分析，材料三中舍勒加热上述物质都能放出氧气的原因是上述物质中都含有氧元素。
故答案为：上述物质中都含有氧元素。
（3）拉瓦锡能用汞测量空气中氧气的体积分数，其利用的是汞以下性质中的汞不与空气中除氧气外的其他气体反应、汞在常温下为液态，氧化汞为固态、汞和氧气发生反应的温度低于氧化汞分解的温度。
故答案为：BCE。
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第1节 空气的成分（第1课时）同步作业
（学生版）
1．空气的成分是：①氧气；②氮气；③稀有气体；④二氧化碳、其他气体和杂质。按体积分数由少到多的顺序排列正确的（　　）
A．②①③④ B．①②③④ C．④③①② D．②①④③
2．有一位同学暑假去西藏发生了严重的高原反应，医生让他吸入了一种气体后，症状得到缓解。此气体可能是（　　）
A．氧气 B．氮气 C．稀有气体 D．二氧化碳
3．小车剧烈冲撞后，安全气囊中会瞬间产生一种空气中含量最多的气体．该气体为（　　）
A．氧气 B．氮气 C．二氧化碳 D．水蒸气
4．空气是一种宝贵的自然资源。下列对空气的说法中正确的是（　　）
A．二氧化碳在空气中含量增多会引起温室效应，属于空气污染物
B．空气中的稀有气体没有任何价值
C．氧气的化学性质比较活泼，属于可燃物
D．按体积分数计算，空气中约含有氮气78%，氧气21%，其他气体和杂质1%
5．小明利用如图实验测定空气中氧气的体积分数，下列操作中会造成测量结果偏差的是（　　）
A．燃烧匙中的红磷过量 B．红磷燃烧前止水夹关闭
C．用木炭代替红磷 D．红磷熄灭后冷却至室温再打开止水夹
6．小金将课本上“测定空气中氧气含量”的实验装置（如图甲）改进为新的实验装置（如图乙），关于两实验下列叙述不合理的是（　　）
A．两个实验中均能观察到有白烟产生 B．实验乙中活塞的移动方向是始终向左
C．实验乙比实验甲更加环保、且误差更小 D．药品用量充足是保证两个实验成功的关键
7．如图是“测定空气中氧气含量”的两个实验装置，下列有关说法不正确的是（　　）
A．装置a中的气球先变瘪后膨胀变大
B．装置a能证明空气中含有氧气，但不能测得氧气的体积分数
C．装置b可直接读出进入集气瓶中水的体积
D．将装置b中的红磷换成木炭也可测得氧气的体积分数
8．利用红磷燃烧测定空气中氧气体积分数的实验中，传感器记录集气瓶中气压随时间变化的情况如图所示，下列说法不正确的是（　　）
A．c时止水夹打开 B．实验开始时，气压变大是因为温度升高
C．a～c段对应的变化进程是红磷燃烧 D．c后气压增大是由于水倒吸入瓶内
9．利用大气压原理解释现象时，小科同学经分析后概括出以下思维模型。
（1）图1是“测定空气中氧气含量的实验”，待红磷完全燃烧，火焰熄灭后，充分冷却，打开止水夹，可以观察到 　 　 。
（2）根据该思维模型，本实验是通过 　 　 的方式来减小集气瓶中的气压的。
10．拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。如图所示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。
（1）红磷燃烧的实验现象是 　 　 。
（2）a、b、c三点对应的容器内混合物中氮气的质量分数分别为a%、b%、c%，其大小关系是 　 　 。
（3）氧气有剩余，说明 　 　 。
（4）此实验测得空气中氧气的体积分数为 　 　 。
11．用图甲装置测定空气中氧气含量。集气瓶容积为250mL，瓶底预留有50mL的水，量筒中装有100mL水，红磷充分燃烧后冷却至室温，打开止水夹，量筒内的水剩余64mL。
（1）图甲集气瓶中预留水的作用是 　 　 。（写出一点即可）
（2）根据实验数据计算空气中氧气的体积分数为 　 　 。
（3）图乙是通过气压传感器测定的图像，BC段气压增大的原因是 　 　 。
12．氧气是如何被发现的呢？
资料一：1703年德国学者施塔尔创立“燃素说”：燃素是构成火的一种元素存在于金属中，金属燃烧，释放燃素形成火焰，剩下部分成为金属灰烬，质量减小。
资料二：1756年，俄国科学家罗蒙诺索夫在密闭玻璃器内煅烧金属镁，并测定煅烧前后固体物质的质量变化，获得了反驳燃素说的有利证据。
资料三：1772年，瑞典化学家舍勒加热硝酸钾、氧化汞和碳酸银都放出了“火气”（氧气），他证明了这种气体也存在于空气中，还发现当物质在这种气体中燃烧后，该气体就消失了。
资料四：不久后，拉瓦锡将汞放在密闭容器中加热12天（如图），液态汞变成了红色粉末，容器中气体体积大约减少了。随后他将产生的红色粉末收集于另一容器中加热，发现又生成了汞和另一种气体，这种气体的体积恰好等于之前曲颈瓶中空气减小的体积。于是他提出氧气体积占空气五分之一。
（1）罗蒙诺索夫获得的反驳燃素说的有利证据是 　 　 。
（2）从物质组成角度分析，材料三中舍勒加热上述物质都能放出氧气的原因是 　 　 。
（3）拉瓦锡能用汞测量空气中氧气的体积分数，其利用的是汞以下性质中的 　 　 。（可多选）
A.汞的颜色为银白色
B.汞不与空气中除氧气外的其他气体反应
C.汞在常温下为液态，氧化汞为固态
D.汞和氧气发生反应的速度非常缓慢
E.汞和氧气发生反应的温度低于氧化汞分解的温度
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