资源简介

/ 让教学更有效 高效备课 | 化学学科
第一节 空气的组成
第2课时 空气的利用与质量监测
一、知识目标
1.了解空气各成分（氧气、氮气、稀有气体）的性质和用途，掌握分离液态空气法的原理、过程及所属变化类型。
2.学会探究不同气体样本中二氧化碳含量差异的实验方法，掌握实验操作和数据处理，熟悉空气质量报告的核心内容（空气质量指数、主要污染物等）。
3.了解常见空气污染物（、、、、、）的来源、危害及防治措施。
二、核心素养目标
1.宏观辨识与微观探析：通过对氢气燃烧实验的观察，从宏观现象入手，探析氢气燃烧反应的微观本质，理解化学变化中分子和原子的变化。
2.证据推理与模型认知：通过实验观察、球棍模型操作及小组讨论等活动，经历现象分析→归纳结论的探究过程，提升实验观察、微观想象及辩证分析与合作交流的能力。
3.科学探究与创新意识：树立严谨的实验安全意识，辩证看待氢能源的优势与挑战，认识化学对解决能源环境问题的价值，增强社会责任感。
一、教学重点
1.空气各成分的性质和用途。
2.分离液态空气法的原理和过程。
3.空气质量报告的内容及常见污染物的危害。
二、教学难点
1.设计探究不同气体样本中二氧化碳含量差异的实验。
2.根据空气质量状况提出合理的防治建议。
一、空气是一种重要的资源
1.我们每天呼吸都离不开氧气，结合生活经验，你还能想到氧气在哪些场景中发挥重要作用？（从医疗、工业、日常生活等角度举例，至少 2 个）
医疗领域，氧气常用于急救场景，如呼吸困难、心肺功能衰竭等病症的患者吸氧，也用于麻醉、手术等医疗过程；工业领域，氧气可用于钢铁冶炼以提高燃烧温度、加速冶炼反应，还用于化工生产中作为氧化剂生产化肥、合成材料等；日常生活中，潜水员携带氧气瓶呼吸，高海拔登山者用氧气瓶补充氧气，部分保健场所提供吸氧服务缓解疲劳、改善睡眠。
2.空气中除了氧气，还有氮气、稀有气体等成分。你知道食品包装袋中通常会充入哪种气体来延长食品保质期吗？结合这种气体的性质，思考为什么它能起到防腐作用？
食品包装袋中通常充入氮气；因为氮气化学性质不活泼，在通常状况下难与其他物质发生反应，能避免食品与氧气等物质接触而发生氧化变质，同时还可避免食品挤压破碎。
3.阅读教材中 “分离液态空气法” 的相关内容，思考以下问题：
（1）分离液态空气法的核心原理是什么？（提示：与物质的某种物理性质有关）
核心原理是空气中各成分的沸点不同。
（2）从液态空气中分离出气体时，氮气和氧气的先后顺序是怎样的？为什么会有这样的顺序？
先后顺序是先分离出氮气，后分离出氧气；因为氮气的沸点（-196℃）低于氧气的沸点（-183℃），液态空气升温时，沸点低的物质先气化。
（3）分离液态空气的过程中，是否有新物质生成？该过程属于物理变化还是化学变化？请说明理由。
分离过程中没有新物质生成，属于物理变化；因为该过程仅根据各成分沸点不同将其分离，分子种类未改变，没有新物质产生。
二、关注空气质量
1.生活中我们会遇到雾霾天气，你知道雾霾天气的主要 “元凶” 是什么污染物吗？这种污染物对人体健康有哪些危害？
雾霾天气的主要 “元凶” 是 PM2.5；PM2.5 粒径极小，可穿透人体呼吸道屏障，直接进入肺部深处，长期暴露会导致慢性阻塞性肺疾病、肺癌、心血管疾病、糖尿病等疾病的发病风险显著升高。
2.空气质量报告是我们了解空气质量的重要途径，查阅资料或教材，回答以下问题：
（1）目前计入空气质量评价的主要污染物有哪些？（至少列举 4 种）
主要污染物有二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）、臭氧（O3）、可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）
（2）空气质量指数（AQI）的数值大小与空气质量状况有什么关系？例如：AQI 为 22 时，空气质量类别是什么？AQI 为 335 时，空气质量级别属于哪一级？
AQI 数值越大，说明空气污染状况越严重，对人体健康的危害也越大；AQI 为 22 时，空气质量类别是优；AQI 为 335 时，空气质量级别属于六级。
（3）什么是 “首要污染物”？如果某城市的首要污染物是 PM10，可能与哪些人类活动有关（如工业生产、交通出行等）？
首要污染物是在监测时段内，对空气质量污染程度贡献最大的污染物；首要污染物为 PM10，可能与工地扬尘、工业粉尘排放、道路扬尘（如车辆行驶带动灰尘）等人类活动有关。
3.常见的空气污染物中，二氧化硫（SO ）和二氧化氮（NO ）会对环境和人体造成危害，你知道这两种气体分别会引发哪些环境问题或健康问题吗？
二氧化硫（SO ）是形成酸雨的主要 “元凶” 之一，酸雨会腐蚀建筑物、古迹，破坏土壤和水体的酸碱度，导致农作物减产、森林枯萎，危害水生生物生存；二氧化氮（NO ）比 SO 的毒性更强，能深入呼吸道深部，刺激肺泡组织，引发肺水肿、支气管炎等疾病，长期暴露会降低人体免疫力，增加肺癌的发病风险，还可能导致儿童肺部发育受损，影响其呼吸系统功能。
一、新课引入
活动一：新课导入
问题探究：同样是空气，为何既能支撑生产生活，又会威胁健康呢？
答案：空气的成分复杂，不同成分有不同的性质和用途。如氧气能维持生命呼吸、支持燃烧等，可支撑生产生活；而当空气中混入有害污染物（如二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、PM2.5等）时，就会威胁人体健康和环境。
二、空气是一种重要的资源
活动一：氧气的作用
问题探究：氧气在我们的生活中有哪些重要作用呢？
答案：氧气的作用包括：维持生命呼吸，人类和动物呼吸过程中不可或缺，能参与细胞的有氧呼吸，为身体提供能量；医疗急救支持，常用于急救、麻醉、手术等；工业生产助力，是许多生产过程的重要原料；日常生活应用，如潜水、登山等。
问题探究：请举例说明氧气在工业生产中的关键作用。
答案：在钢铁冶炼中，氧气用于提高燃烧温度，加速冶炼反应。
活动二：分离液态空气法
问题探究：电解水制取氧气有什么缺点？
答案：电解水制取氧气过于耗费能量，无法大量制取。
问题探究：工业上是如何从空气中分离出氧气和其他气体的？
答案：先将空气压缩降温使其液化，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。
问题探究：分离液态空气法属于物理变化还是化学变化，为什么？
答案：属于物理变化。因为该过程中没有新物质生成，只是利用各成分沸点不同进行分离。
活动三：空气中各成分的用途
问题探究：氮气在生活中有哪些用途？
答案：氮气是工业上生产氨气、硝酸和氮肥的重要原料，可用于食品防腐、冷藏血液等。
问题探究：稀有气体有什么性质和用途？
答案：稀有气体化学性质稳定，可用作保护气，通电时能发出不同颜色的光，可用于制造多种电光源。
典例1：下列物质的性质与用途不具有对应关系的是
A．活性炭有吸附性，可用于净水
B．氧气有助燃性，可用于医疗急救
C．氮气化学性质不活泼，可用作保护气
D．稀有气体通电时发出不同颜色的光，可用作电光源
【答案】B
【详解】A、活性炭结构疏松多孔，具有吸附性，可以吸附水中的色素和异味，可用于净水，不符合题意；
B、氧气具有氧化性，能供给呼吸，可用于医疗急救，符合题意；
C、氮气化学性质不活泼，可用作保护气，如可填充于食品包装中用于防腐，不符合题意；
D、稀有气体通电时能发出不同颜色的光，可用作不同用途的电光源，不符合题意。
故选B。
典例2：物质的性质决定其用途。下列物质的用途中，利用其物理性质的是
A．酒精用于酒精灯燃料 B．稀有气体用于制作电光源
C．氧气用于供给呼吸 D．氮气用作充氮包装，保存食品
【答案】B
【详解】A、酒精作为燃料是利用其可燃性，燃烧时酒精与氧气反应生成二氧化碳和水，发生化学变化，属于化学性质。不符合题意。
B、稀有气体（如氖气、氩气）在通电时发出不同颜色的光。不涉及新物质生成，属于物理变化，因此利用的是物理性质。符合题意。
C、氧气供给呼吸时，氧气转化为二氧化碳等，发生化学变化，属于化学性质（氧化性）。不符合题意。
D、氮气用于食品包装是利用其化学稳定性（不易与其他物质反应），防止食品氧化变质，属于化学性质。不符合题意。
故选B。
三、关注空气质量
活动四：空气污染的危害
问题探究：为什么会出现空气污染？
答案：空气污染的原因主要有工业生产排放废气（如工厂燃烧化石燃料、化工生产排放的有害气体等）、交通运输排放尾气（如汽车、飞机等燃烧汽油、柴油产生的污染物）、生活炉灶与采暖锅炉排放烟尘和有害气体、土地沙漠化产生沙尘等。
问题探究：空气污染会对我们的生活产生哪些具体的危害？
答案：对人体健康的危害，如引发呼吸道疾病、心血管疾病等；对环境的危害，如导致酸雨、臭氧层破坏、温室效应加剧等；还会影响生态平衡，对动植物的生存和生长造成不利影响。
活动五：探究不同气体样本中二氧化碳含量的差异
问题探究：如何探究不同气体样本中二氧化碳含量的差异？
答案：可以用二氧化碳检测仪测量不同气体样本中二氧化碳的含量，也可以通过向等量的澄清石灰水中通入相同时间和速率的不同气体样本，观察澄清石灰水的浑浊程度来判断二氧化碳含量的差异。
问题探究：实验过程中为什么要控制变量，需要控制哪些变量？
答案：控制变量是为了保证实验结果的准确性和可靠性，使实验结果只受研究因素（二氧化碳含量）的影响。需要控制的变量有：取等量的澄清石灰水、通入气体的速率和时间相同、实验在相同的温度和压强等环境条件下进行。
活动六：认识空气质量报告
问题探究：空气质量报告的主要内容是什么？
答案：空气质量报告包括空气质量指数（AQI）、空气质量级别、空气质量类别、首要污染物等。
问题探究：空气质量指数级别与空气质量状况存在什么关系？
答案：空气质量指数是将几种空气污染物的含量按一定的方法处理成0 - 500之间的数字，用以定量描述空气质量状况，数值越大，空气污染状况越严重，对人体健康的危害也越大；依据空气质量指数的大小，将空气质量划分为不同级别，级别数越大，空气质量越差。
典例1：走绿色发展道路，既要金山银山又要绿水青山。下列关于环境方面的知识不正确的是
A．积极植树造林、种草以保护环境
B．臭氧层破坏和酸雨等与空气污染有关
C．倡导绿色出行，节能减排
D．空气质量指数的项目主要有SO2、CO2、NO、可吸入颗粒物等
【答案】D
【详解】A、植树造林和种草可以吸收二氧化碳、释放氧气，减少温室效应，同时防止水土流失，改善生态环境，说法正确；
B、臭氧层破坏主要由氯氟烃等空气污染物引起，酸雨则是由二氧化硫和氮氧化物等空气污染物排放到大气中，与水反应形成酸性物质（如硫酸、硝酸）导致的，故臭氧层破坏和酸雨等都与空气污染有关，说法正确；
C、绿色出行（如步行、骑自行车、乘坐公共交通）可以减少汽车尾气排放，从而降低空气污染物的排放，说法正确；
D、空气质量指数的项目主要有SO2、NO、可吸入颗粒物等。二氧化碳是空气组成成分，不属于空气污染物，空气质量指数不需要监测，说法错误。
故选D。
典例2：空气是一种宝贵的自然资源。下列有关空气的说法不正确的是
A．氮气没有被列入空气质量监测项目
B．禁止燃放烟花爆竹，可以减少空气污染
C．空气质量报告中所列的空气质量级别越小，空气质量越好
D．空气的成分按质量计算，氧气大约占21%
【答案】D
【详解】A、氮气是空气成分之一，不属于空气污染物，没有被列入空气质量监测项目，说法正确，不符合题意；
B、燃放烟花爆竹会释放SO2、CO、颗粒物等污染物，禁止燃放可减少污染，说法正确，不符合题意；
C、空气质量报告中所列的空气质量级别越小，空气质量越好，说法正确，不符合题意；
D、空气的成分按体积分数计算，氧气大约占21%，说法错误，符合题意。
故选：D。
一、空气的组成成分及其性质、用途对比
气体 成分 主要性质 对应用途 备注
氧气 （O2） 能供给呼吸 2. 具有助燃性 1. 供给呼吸：动植物呼吸、潜水、登山、医疗急救 2. 支持燃烧：炼钢、气焊、航空航天、化工生产 空气中体积分数约 21%，是维持生命和工业生产的关键气体
氮气 （N2） 化学性质不活泼（常温下） 一定条件下可发生反应 液态氮温度极低（约-196℃） 1.保护气：焊接金属保护、食品包装防腐 2.原料：制造硝酸、氮肥（如 NH3） 3.制冷剂：医疗冷冻麻醉、超导材料低温环境 空气中体积分数约 78%，是工业生产重要原料
稀有气体（He、Ne、Ar 等） 化学性质极不活泼 通电时发出不同颜色的光 3. 氦气密度远小于空气 1.保护气：工业生产、科学实验 2.电光源：霓虹灯（Ne 发橙红色光）、航标灯（Kr 灯）、探照灯（Xe 灯） 3.填充探空气球（He，替代氢气更安全） 空气中体积分数约 0.94%，又称 “惰性气体”（化学性质稳定）
二、工业制氧 —— 分离液态空气法核心要点
项目 具体内容 关键解析
流程 空气 → 压缩降温 → 液态空气 → 蒸发 → 各成分分离 先通过加压降温将空气液化，再利用沸点差异逐步分离
分离顺序 氮气（-196℃）→ 氩气 → 氧气（-183℃） 沸点越低的气体越先汽化，因此氮气先分离，氧气后分离
原理 利用空气中各成分的沸点不同 无新物质生成，仅状态变化，属于物理变化
与电解水制氧对比 1.分离液态空气法：能耗低、适合大量生产、物理变化 2.电解水制氧：能耗高、产量低、化学变化（生成 H2和 O2） 工业上优先采用分离液态空气法制备氧气
三、空气质量报告核心指标
指标名称 定义 / 内容 意义
空气质量指数（AQI） 将污染物含量处理为 0~500 的数字 数值越大，空气污染越严重，对健康危害越大
主要污染物 SO2、NO2、CO、O3、PM10（≤10μm）、PM2.5（≤2.5μm） 反映空气污染物种类，是管控污染的重要依据
空气质量级别 一级（0~50）、二级（51~100）、三级（101~150）、四级（151~200）、五级（201~300）、六级（>300） 级别越高，空气质量越差
四、主要空气污染物危害对比
污染物 主要来源 对环境 / 人体的危害
SO2 工业燃煤、金属冶炼 1.形成酸雨，腐蚀建筑物、破坏土壤、水体 2.刺激呼吸道，损伤呼吸系统
NO2 汽车尾气、工业排放 1.加剧光化学烟雾 2.深入呼吸道深部诱发肺水肿支气管炎，增加肺癌风险
CO 燃油不完全燃烧（汽车尾气、燃煤） 剧毒，与血红蛋白结合导致组织缺氧，严重时危及生命
O3 气态污染物（NO 等）光化学反应生成 强氧化性，刺激眼睛 / 呼吸道，诱发哮喘，损伤肺功能
PM10 扬尘、工业粉尘 沉积于上呼吸道（鼻腔、咽喉），引发鼻炎、咽炎
PM2.5 燃煤、汽车尾气（一次排放）；气态污染物转化（二次生成） 1. 导致雾霾天气2. 穿透呼吸道屏障进入肺部，增加肺癌、心血管疾病风险
五、易错点辨析
误区 1：二氧化碳属于空气污染物。
辨析：CO 是空气的天然成分（体积分数约 0.03%），虽会加剧温室效应，但未被计入空气质量评价的污染物。
误区 2：空气的成分按质量计算，氧气约占 21%。
辨析：空气成分是按体积分数计算，氧气约 21%，氮气约 78%，并非质量分数。
误区 3：分离液态空气法制备氧气属于化学变化。
辨析：该过程仅利用各成分沸点不同实现分离，无新物质生成，属于物理变化。
误区 4：稀有气体化学性质完全不活泼，不会发生任何反应。
辨析：稀有气体化学性质 “极不活泼”，但在特殊条件（如高温、高压）下仍可与某些物质反应，并非绝对不反应。
1.空气是一种宝贵的自然资源。下列有关空气的说法不正确的是
A．空气中氧气的体积分数约为21%
B．食品包装袋中充入氮气可延长食品保质期
C．稀有气体充入灯泡中可制成五彩的霓虹灯
D．空气中二氧化碳含量过高会造成温室效应增强，因此二氧化碳属于空气污染物
【答案】D
【详解】A、空气中氧气约占总体积的21%，说法正确；
B、氮气化学性质稳定，不易与食品发生反应，可防止食品氧化变质，常用于食品包装以延长保质期，说法正确；
C、稀有气体在通电时会发出不同颜色的光，可用于制造霓虹灯，说法正确；
D、二氧化碳含量过高确实会导致温室效应增强，但二氧化碳是空气的正常成分，不属于空气污染物，说法错误。
故选D。
2．2025春晚歌曲《山鹰和兰花花》传达了对自然环境的关注，下列有关空气的描述正确的是
A．酸雨是因为大量排放二氧化硫、二氧化碳气体引起的
B．空气质量指数越大，空气质量状况越好
C．温室效应是大量排放二氧化碳引起的，因此二氧化碳是空气污染物
D．氮气化学性质稳定可作保护气
【答案】D
【详解】A、酸雨主要是由二氧化硫和氮氧化物等气体排放引起的，这些气体在大气中与水反应生成酸（如硫酸、硝酸），导致雨水pH值降低（小于5.6）。错误。
B、空气质量指数是衡量空气污染程度的指标，数值越大，表示污染物浓度越高，错误。
C、温室效应主要由二氧化碳等温室气体过量排放引起，导致全球气候变暖。二氧化碳是空气的天然成分（约占0.03%），虽然过量排放会加剧温室效应，但它本身不被定义为空气污染物。错误。
D、氮气占空气体积的78%，其化学性质稳定（不易与其他物质反应），因此氮气常用于作保护气，例如在食品包装中防止氧化变质。正确。
故选D。
考点1空气是一种重要的资源
1.空气是人类赖以生存的物质基础，下列有关说法正确的是
A．医疗上可利用液氮进行冷冻治疗
B．空气中的氧气可用作燃料
C．二氧化碳在空气中含量越高越好
D．霓虹灯中的稀有气体是利用其化学性质
【答案】A
【详解】A、液氮在蒸发时能吸收大量的热，医疗上可利用液氮进行冷冻治疗，故选项说法正确；
B、氧气具有助燃性，没有可燃性，因此空气中的氧气不能用作燃料，故选项说法不正确；
C、二氧化碳在空气中正常含量约为0.03%，适量二氧化碳是植物光合作用的原料，但含量过高会加剧温室效应，导致全球变暖、海平面上升等环境问题，故选项说法不正确；
D、稀有气体在通电时发出不同颜色的光，不需要通过化学变化就能表现出来，属于物理性质，因此霓虹灯利用的是其物理性质，故选项说法不正确。
故选A。
2．空气是一种宝贵的资源，下列有关空气的说法正确的是
A．稀有气体在通电时能发光，可制成霓虹灯
B．空气中含有氧气，氧气的质量分数约为21%
C．空气中氮气化学性质较活泼，可用作食品防腐的保护气
D．目前计入空气污染指数的有害气体主要包括等
【答案】A
【详解】A、稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，可制成不同用途的电光源，如可制成霓虹灯，故选项说法正确；
B、空气中含有氧气，氧气约占空气体积的21%，不是质量，故选项说法错误；
C、空气中氮气的化学性质不活泼，可填充于食品包装中用于防腐，故选项说法错误；
D、二氧化硫、二氧化氮能与水反应生成酸性物质，导致酸雨的发生，一氧化碳有毒，臭氧具有强氧化性，它们均属于空气污染物，二氧化碳是空气的组成成分之一，不属于空气污染物，故选项说法错误；
故选：A。
3．空气是一种宝贵的资源，下列有关空气及其成分的说法不正确的是
A．液态空气中含有氧分子
B．可以用于工业合成氨
C．稀有气体通电发出不同颜色的光，可制作电光源
D．会造成酸雨
【答案】D
【详解】A、液态空气含有氧气，氧气由氧分子构成，所以液态空气中含氧分子，A 正确；
B、工业上用氮气（N2）和氢气合成氨（NH3），B 正确；
C、稀有气体通电发出不同颜色光，可制电光源，C 正确；
D、造成酸雨的主要是二氧化硫、氮氧化物等，二氧化碳会导致温室效应，但不是酸雨成因，D 错误。
故选D。
考点2 关注空气质量
4.下列气体属于空气污染物并且在空气中大量存在会形成酸雨的是
A．一氧化碳 B．可吸入颗粒物
C．二氧化氮 D．臭氧
【答案】C
【详解】A、一氧化碳有毒，属于空气污染物，但是不会导致酸雨的发生，不符合题意；
B、可吸入颗粒物属于固体颗粒污染物，不是气体，不符合题意；
C、二氧化氮能与水反应生成酸性物质，导致酸雨的发生，属于空气污染物，符合题意；
D、臭氧具有强氧化性，属于空气污染物，但是不会导致酸雨的发生，不符合题意。
故选C。
5.下列各组气体中，都是污染空气的有害气体是
A．二氧化硫、氮气、二氧化氮 B．二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳
C．一氧化碳、甲烷、氢气 D．二氧化碳、一氧化碳、氮气
【答案】B
【详解】A、二氧化硫是有害气体， 氮气不是污染物，是空气的主要成分（约占78%），无害，二氧化氮是有害气体，该组包含无害气体，不全是污染空气的有害气体，此选项错误；
B、二氧化硫是有害气体，二氧化氮是有害气体，一氧化碳也是有害气体，该组所有气体都是污染空气的有害气体，此选项正确；
C、一氧化碳是有害气体，甲烷是主要空气污染物（它是温室气体，但初中化学中不是有害气体），氢气不是污染物，无害，该组不全是污染空气的有害气体，此选项错误；
D、二氧化碳不是主要空气污染物（是空气正常成分，温室气体但无害），一氧化碳是有害气体，氮气不是污染物，无害，该组不全是污染空气的有害气体。
故选B。
6．化学实践小组的同学用自己组装好的微型空气质量“检测站”测定自己周边的空气质量。
(1)在组装、使用传感器的过程中，需要注意的是 (写出一点即可)。
(2)同学们用组装好的仪器测量了某一教室内的几种空气污染物的浓度，结果如下表所示：
空气污染物 甲醛 TVOC
浓度
①当日室内的首要污染物为 。
②TVOC的浓度中 (填“包含”或“不包含”)氧气的浓度。
③是指大气中直径 (填“大于”或“小于”)或等于2.5微米的颗粒物。
④改善空气质量需要全民行动，作为中学生的你能做的一件事是 。
【答案】(1)在使用传感器的过程中不能将传感器长期曝露在烈日下
(2) 不包含 小于 绿色出行或植树造林
【详解】（1）传感器需要精准检测教室内空气质量，故使用传感器的过程中不能将传感器长期曝露在烈日下，防止传感器中元件失效；
（2）①由表格数据可知，当日室内的首要污染物为PM10；
②TVOC指的是总挥发性有机化合物，所以TVOC的浓度中不包含氧气的浓度；
③PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物；
④改善空气质量需要全民行动，作为中学生，我们可以乘坐公共交通工具出行，从而减少私家车出行，减少尾气排放。
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第一节 空气的组成
第2课时 空气的利用与质量监测
一、知识目标
1.了解空气各成分（氧气、氮气、稀有气体）的性质和用途，掌握分离液态空气法的原理、过程及所属变化类型。
2.学会探究不同气体样本中二氧化碳含量差异的实验方法，掌握实验操作和数据处理，熟悉空气质量报告的核心内容（空气质量指数、主要污染物等）。
3.了解常见空气污染物（、、、、、）的来源、危害及防治措施。
二、核心素养目标
1.宏观辨识与微观探析：通过对氢气燃烧实验的观察，从宏观现象入手，探析氢气燃烧反应的微观本质，理解化学变化中分子和原子的变化。
2.证据推理与模型认知：通过实验观察、球棍模型操作及小组讨论等活动，经历现象分析→归纳结论的探究过程，提升实验观察、微观想象及辩证分析与合作交流的能力。
3.科学探究与创新意识：树立严谨的实验安全意识，辩证看待氢能源的优势与挑战，认识化学对解决能源环境问题的价值，增强社会责任感。
一、教学重点
1.空气各成分的性质和用途。
2.分离液态空气法的原理和过程。
3.空气质量报告的内容及常见污染物的危害。
二、教学难点
1.设计探究不同气体样本中二氧化碳含量差异的实验。
2.根据空气质量状况提出合理的防治建议。
一、空气是一种重要的资源
1.我们每天呼吸都离不开氧气，结合生活经验，你还能想到氧气在哪些场景中发挥重要作用？（从医疗、工业、日常生活等角度举例，至少 2 个）
医疗领域，氧气常用于 场景，如呼吸困难、心肺功能衰竭等病症的患者吸氧，也用于麻醉、手术等医疗过程；工业领域，氧气可用于钢铁冶炼以提高燃烧温度、加速冶炼反应，还用于化工生产中作为氧化剂生产化肥、合成材料等；日常生活中，潜水员携带氧气瓶 ，高海拔登山者用氧气瓶补充氧气，部分保健场所提供吸氧服务缓解疲劳、改善睡眠。
2.空气中除了氧气，还有氮气、稀有气体等成分。你知道食品包装袋中通常会充入哪种气体来延长食品保质期吗？结合这种气体的性质，思考为什么它能起到防腐作用？
食品包装袋中通常充入 ；因为氮气化学性质 ，在通常状况下难与其他物质发生反应，能避免食品与氧气等物质接触而发生氧化变质，同时还可避免食品挤压破碎。
3.阅读教材中 “分离液态空气法” 的相关内容，思考以下问题：
（1）分离液态空气法的核心原理是什么？（提示：与物质的某种物理性质有关）
核心原理是空气中各成分的 。
（2）从液态空气中分离出气体时，氮气和氧气的先后顺序是怎样的？为什么会有这样的顺序？
先后顺序是先分离出 ，后分离出 ；因为氮气的沸点（-196℃）低于氧气的沸点（-183℃），液态空气升温时，沸点低的物质先气化。
（3）分离液态空气的过程中，是否有新物质生成？该过程属于物理变化还是化学变化？请说明理由。
分离过程中没有新物质生成，属于 ；因为该过程仅根据各成分沸点不同将其分离，分子种类未改变，没有 产生。
二、关注空气质量
1.生活中我们会遇到雾霾天气，你知道雾霾天气的主要 “元凶” 是什么污染物吗？这种污染物对人体健康有哪些危害？
雾霾天气的主要 “元凶” 是 ；PM2.5 粒径极小，可穿透人体呼吸道屏障，直接进入 深处，长期暴露会导致慢性阻塞性肺疾病、肺癌、心血管疾病、糖尿病等疾病的发病风险显著升高。
2.空气质量报告是我们了解空气质量的重要途径，查阅资料或教材，回答以下问题：
（1）目前计入空气质量评价的主要污染物有哪些？（至少列举 4 种）
主要污染物有 （SO2）、 （NO2）、 （CO）、 （O3）、 （PM10）、
（PM2.5）
（2）空气质量指数（AQI）的数值大小与空气质量状况有什么关系？例如：AQI 为 22 时，空气质量类别是什么？AQI 为 335 时，空气质量级别属于哪一级？
AQI 数值 ，说明空气污染状况越 ，对人体健康的危害也 ；AQI 为 22 时，空气质量类别是 ；AQI 为 335 时，空气质量级别属于 。
（3）什么是 “首要污染物”？如果某城市的首要污染物是 PM10，可能与哪些人类活动有关（如工业生产、交通出行等）？
首要污染物是在监测时段内，对空气质量污染程度贡献 的污染物；首要污染物为 ，可能与工地扬尘、工业粉尘排放、道路扬尘（如车辆行驶带动灰尘）等人类活动有关。
3.常见的空气污染物中，二氧化硫（SO ）和二氧化氮（NO ）会对环境和人体造成危害，你知道这两种气体分别会引发哪些环境问题或健康问题吗？
（SO ）是形成 的主要 “元凶” 之一，酸雨会腐蚀建筑物、古迹，破坏土壤和水体的酸碱度，导致农作物减产、森林枯萎，危害水生生物生存； （NO ）比 SO 的毒性更强，能深入呼吸道深部，刺激肺泡组织，引发肺水肿、支气管炎等疾病，长期暴露会降低人体免疫力，增加肺癌的发病风险，还可能导致儿童肺部发育受损，影响其呼吸系统功能。
一、新课引入
活动一：新课导入
问题探究：同样是空气，为何既能支撑生产生活，又会威胁健康呢？
二、空气是一种重要的资源
活动一：氧气的作用
问题探究：氧气在我们的生活中有哪些重要作用呢？
问题探究：请举例说明氧气在工业生产中的关键作用。
活动二：分离液态空气法
问题探究：电解水制取氧气有什么缺点？
问题探究：工业上是如何从空气中分离出氧气和其他气体的？
问题探究：分离液态空气法属于物理变化还是化学变化，为什么？
活动三：空气中各成分的用途
问题探究：氮气在生活中有哪些用途？
问题探究：稀有气体有什么性质和用途？
典例1：下列物质的性质与用途不具有对应关系的是
A．活性炭有吸附性，可用于净水
B．氧气有助燃性，可用于医疗急救
C．氮气化学性质不活泼，可用作保护气
D．稀有气体通电时发出不同颜色的光，可用作电光源
典例2：物质的性质决定其用途。下列物质的用途中，利用其物理性质的是
A．酒精用于酒精灯燃料 B．稀有气体用于制作电光源
C．氧气用于供给呼吸 D．氮气用作充氮包装，保存食品
三、关注空气质量
活动四：空气污染的危害
问题探究：为什么会出现空气污染？
问题探究：空气污染会对我们的生活产生哪些具体的危害？
活动五：探究不同气体样本中二氧化碳含量的差异
问题探究：如何探究不同气体样本中二氧化碳含量的差异？
问题探究：实验过程中为什么要控制变量，需要控制哪些变量？
活动六：认识空气质量报告
问题探究：空气质量报告的主要内容是什么？
问题探究：空气质量指数级别与空气质量状况存在什么关系？
典例1：走绿色发展道路，既要金山银山又要绿水青山。下列关于环境方面的知识不正确的是
A．积极植树造林、种草以保护环境
B．臭氧层破坏和酸雨等与空气污染有关
C．倡导绿色出行，节能减排
D．空气质量指数的项目主要有SO2、CO2、NO、可吸入颗粒物等
典例2：空气是一种宝贵的自然资源。下列有关空气的说法不正确的是
A．氮气没有被列入空气质量监测项目
B．禁止燃放烟花爆竹，可以减少空气污染
C．空气质量报告中所列的空气质量级别越小，空气质量越好
D．空气的成分按质量计算，氧气大约占21%
一、空气的组成成分及其性质、用途对比
气体 成分 主要性质 对应用途 备注
氧气 （O2） 能供给呼吸 2. 具有助燃性 1. 供给 ：动植物呼吸、潜水、登山、医疗急救 2. 支持 ：炼钢、气焊、航空航天、化工生产 空气中体积分数约 ，是维持生命和工业生产的关键气体
氮气 （N2） 化学性质 （常温下） 一定条件下可发生反应 液态氮温度 （约-196℃） 1. ：焊接金属保护、食品包装防腐 2.原料：制造硝酸、氮肥（如 NH3） 3. ：医疗冷冻麻醉、超导材料低温环境 空气中体积分数约 ，是工业生产重要原料
稀有气体（He、Ne、Ar 等） 化学性质极不活泼 通电时发出不同 的光 3. 氦气密度 空气 1. ：工业生产、科学实验 2. ：霓虹灯（Ne 发橙红色光）、航标灯（Kr 灯）、探照灯（Xe 灯） 3.填充 （He，替代氢气更安全） 空气中体积分数约 ，又称 “ ”（化学性质稳定）
二、工业制氧 —— 分离液态空气法核心要点
项目 具体内容 关键解析
流程 空气 → 压缩 → 空气 → → 各成分分离 先通过 将空气 ，再利用 差异逐步分离
分离顺序 （-196℃）→ → 氧气（-183℃） 沸点 的气体越先汽化，因此 先分离， 后分离
原理 利用空气中各成分的 不同 无新物质生成，仅状态变化，属于 变化
与电解水制氧对比 1.分离液态空气法：能耗低、适合大量生产、物理变化 2.电解水制氧：能耗高、产量低、化学变化（生成 H2和 O2） 工业上优先采用分离液态空气法制备氧气
三、空气质量报告核心指标
指标名称 定义 / 内容 意义
空气质量指数（AQI） 将污染物含量处理为 0~500 的数字 数值 ，空气污染越 ，对健康危害越大
主要污染物 SO2、NO2、CO、O3、PM10（≤10μm）、PM2.5（≤2.5μm） 反映空气污染物种类，是管控污染的重要依据
空气质量级别 一级（0~50）、二级（51~100）、三级（101~150）、四级（151~200）、五级（201~300）、六级（>300） 级别 ，空气质量越差
四、主要空气污染物危害对比
污染物 主要来源 对环境 / 人体的危害
SO2 工业燃煤、金属冶炼 1.形成 ，腐蚀建筑物、破坏土壤、水体 2.刺激呼吸道，损伤呼吸系统
NO2 汽车尾气、工业排放 1.加剧光化学烟雾 2.深入 诱发肺水肿支气管炎，增加肺癌风险
CO 燃油不完全燃烧（汽车尾气、燃煤） 剧毒，与 结合导致组织 ，严重时危及生命
O3 气态污染物（NO 等）光化学反应生成 强氧化性，刺激眼睛 / 呼吸道，诱发哮喘，损伤肺功能
PM10 扬尘、工业粉尘 沉积于 （鼻腔、咽喉），引发鼻炎、咽炎
PM2.5 燃煤、汽车尾气（一次排放）；气态污染物转化（二次生成） 1. 导致 天气2. 穿透呼吸道屏障进入 ，增加肺癌、心血管疾病风险
五、易错点辨析
误区 1：二氧化碳属于空气污染物。
辨析：CO 是空气的天然成分（体积分数约 0.03%），虽会加剧温室效应，但未被计入空气质量评价的污染物。
误区 2：空气的成分按质量计算，氧气约占 21%。
辨析：空气成分是按体积分数计算，氧气约 21%，氮气约 78%，并非质量分数。
误区 3：分离液态空气法制备氧气属于化学变化。
辨析：该过程仅利用各成分沸点不同实现分离，无新物质生成，属于物理变化。
误区 4：稀有气体化学性质完全不活泼，不会发生任何反应。
辨析：稀有气体化学性质 “极不活泼”，但在特殊条件（如高温、高压）下仍可与某些物质反应，并非绝对不反应。
1.空气是一种宝贵的自然资源。下列有关空气的说法不正确的是
A．空气中氧气的体积分数约为21%
B．食品包装袋中充入氮气可延长食品保质期
C．稀有气体充入灯泡中可制成五彩的霓虹灯
D．空气中二氧化碳含量过高会造成温室效应增强，因此二氧化碳属于空气污染物
2．2025春晚歌曲《山鹰和兰花花》传达了对自然环境的关注，下列有关空气的描述正确的是
A．酸雨是因为大量排放二氧化硫、二氧化碳气体引起的
B．空气质量指数越大，空气质量状况越好
C．温室效应是大量排放二氧化碳引起的，因此二氧化碳是空气污染物
D．氮气化学性质稳定可作保护气
考点1空气是一种重要的资源
1.空气是人类赖以生存的物质基础，下列有关说法正确的是
A．医疗上可利用液氮进行冷冻治疗
B．空气中的氧气可用作燃料
C．二氧化碳在空气中含量越高越好
D．霓虹灯中的稀有气体是利用其化学性质
2．空气是一种宝贵的资源，下列有关空气的说法正确的是
A．稀有气体在通电时能发光，可制成霓虹灯
B．空气中含有氧气，氧气的质量分数约为21%
C．空气中氮气化学性质较活泼，可用作食品防腐的保护气
D．目前计入空气污染指数的有害气体主要包括等
3．空气是一种宝贵的资源，下列有关空气及其成分的说法不正确的是
A．液态空气中含有氧分子
B．可以用于工业合成氨
C．稀有气体通电发出不同颜色的光，可制作电光源
D．会造成酸雨
考点2 关注空气质量
4.下列气体属于空气污染物并且在空气中大量存在会形成酸雨的是
A．一氧化碳 B．可吸入颗粒物
C．二氧化氮 D．臭氧
5.下列各组气体中，都是污染空气的有害气体是
A．二氧化硫、氮气、二氧化氮 B．二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳
C．一氧化碳、甲烷、氢气 D．二氧化碳、一氧化碳、氮气
6．化学实践小组的同学用自己组装好的微型空气质量“检测站”测定自己周边的空气质量。
(1)在组装、使用传感器的过程中，需要注意的是 (写出一点即可)。
(2)同学们用组装好的仪器测量了某一教室内的几种空气污染物的浓度，结果如下表所示：
空气污染物 甲醛 TVOC
浓度
①当日室内的首要污染物为 。
②TVOC的浓度中 (填“包含”或“不包含”)氧气的浓度。
③是指大气中直径 (填“大于”或“小于”)或等于2.5微米的颗粒物。
④改善空气质量需要全民行动，作为中学生的你能做的一件事是 。
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