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(共54张PPT)
1.1 空气的成分
知识要点：
1. 空气的成分及利用。
2. 测定空气中氧气含量的方法。
3. 物质的性质与用途的关系。
4. 氧气的物理性质和化学性质。
5. 描述物质在氧气中燃烧的实验现象。
6. 空气污染的途径及主要的防治措施。
思维导图：
一、空气的成分及利用
1. 空气的成分一般来说是比较稳定的。法国化学家拉瓦锡通过实验
首先得出了空气是由氮气和氧气组成的，其中氧气约占空气体积的
的结论。
空气的成分 氮气 氧气 稀有气体和其他气体
体积分数 78% 21% 1%
难点解析：（1）空气成分的含量是按体积分数计算的，而不是质量分
数。（2）空气是由多种物质组成的混合物，相对恒定的成分是氮气、
氧气和稀有气体，可变成分是二氧化碳和水蒸气，空气的不定成分完全
因时因地而异，如雨天空气中水蒸气含量变大。洁净的空气也是混合
物，“新鲜”“洁净”“经过净化”“纯净”等字眼容易引起误导而使人错误地
认为空气是纯净物。
2. 空气在人类生活和生产中的重要作用。
（1）氧气：一是供给呼吸，急救时常用氧气帮助病人呼吸；二是支持
燃烧，氧气具有助燃性，常用于富氧炼钢、焊接与切割金属、液氧炸药
等方面。
（2）氮气：化学性质不活泼。灯泡中充氮气可延长使用寿命；食品包
装时充氮气可防腐、保鲜；氮气还是制化肥、炸药的重要原料；液氮可
做冷冻剂；氮是构成人体蛋白质的主要元素。
（3）稀有气体：化学性质很不活泼，常用作保护气；可制成各种用途
的电光源；可以制成激光器。
二、测定空气中氧气含量的实验
1. 测定原理：红磷燃烧消耗密闭容器内空气中的氧气，使密闭容器内的
气压减小，在大气压的作用下，水被压入密闭容器中，进入容器内的水
的体积就代表了空气中所含氧气的体积。
2. 实验装置如图所示。
3. 实验步骤：①先在集气瓶内加入少量水，再将集气瓶内水面上的容积
分成10等份并做上记号；②连接装置，并检查装置的气密性；③用止水
夹夹紧橡皮管，点燃燃烧匙内的红磷，迅速伸入集气瓶内，并塞紧瓶
塞；④待红磷熄灭并冷却至室温后，振荡集气瓶，打开止水夹。
4. 实验现象：①红磷燃烧，产生大量白烟；②冷却后打开止水夹，进入
密闭容器中的水的体积约占密闭容器剩余容积的。
5. 实验结论：空气中氧气的体积分数约为。
三、氧气的性质
1. 物理性质：无色、无味的气体，密度比空气略大，不易溶于水，降温
可变成淡蓝色的液体和固体。
2. 化学性质：氧气是一种化学性质比较活泼的气体，能支持燃烧，具有
助燃性，在一定条件下能与许多物质发生反应（如下表所示）。
反应物 实验现象 反应原理 注意事项
与金属反
应 （以铁丝
为例） 铁丝在氧气中剧烈
燃烧，火星四射，
生成一种黑色固
体，并放出热量 Fe+O2Fe3
O4 做铁丝在氧气中燃烧
的实验时，应在集气
瓶底部预先装少量水
或铺一层细沙，防止
溅落的熔化物炸裂瓶
底
与非金属
反 应（以木
炭、 硫、磷为
例） 木炭在氧气中剧烈
燃烧，发出白光，
放出热量，生成的
气体能使澄清石灰
水变浑浊 C+O2CO2 做木炭在氧气中燃烧
的实验时，应将夹木
炭的坩埚钳由上而下
慢慢伸入集气瓶
与非金属
反 应（以木
炭、 硫、磷为
例）
硫在氧气中燃烧，
产生明亮的蓝紫色
火焰；硫在空气中
燃烧，产生微弱的
淡蓝色火焰 S+O2SO2 硫的用量不能过多；
集气瓶内预先装少量
水，目的是吸收生成
的二氧化硫，防止对
空气造成污染
磷在氧气或空气中
燃烧，产生大量的
白烟，并放出热量 P+O2P2O5 此反应生成的是P2O5固
体小颗粒，现象应描
述为白烟，而不是白
雾（指小液滴）
难点解析：（1）做铁丝在氧气中燃烧的实验时，将铁丝绕成螺旋状可
以增大铁丝的受热面积，有利于铁丝持续燃烧。氧气有帮助其他可燃物
燃烧的化学性质，即助燃性，但氧气本身不能够燃烧，不具有可燃性。
（2）区别结论与现象：描述实验现象时，只能把通过眼、鼻等感觉器
官感觉到的现象描述出来，而不能描述物质的名称。如“硫燃烧生成一
种有刺激性气味的气体”描述的是实验现象，而“硫燃烧生成二氧化硫”
描述的是实验结论。
四、氧化反应
物质跟氧气发生的反应属于氧化反应。在氧化反应中，氧气具有氧
化性。
五、空气污染与防治
1. 空气污染物。
（1）空气污染物的来源：化石燃料的燃烧，如汽车排出的尾气、工业
废气和烟尘，火山喷发产生的粉尘和气体等。
（2）主要的空气污染物：SO2、氮氧化物、CO、臭氧、可吸入颗粒
物等。
2. 空气质量指数：目前计入空气质量指数的污染物有SO2、NO2、CO、
O3、可吸入颗粒物和细颗粒物等。
3. 防治空气污染的方法：减少污染物的排放量、合理规划工业区和非工
业区、植树造林等。
知识点一：空气的成分及利用
　空气中各成分的含量如图所示，下列说法中正确的是 （　　）
A. 纵坐标表示各成分的质量分数
B. X表示的物质为氧气
C. 稀有气体属于纯净物
D. Y可用于登山、潜水
　根据空气中各成分气体的体积分数、性质与用途来分析。
　按体积分数计算，氮气约占空气体积的78%，氧气约占空
气体积的21%，故纵坐标表示各成分的体积分数；X约占空气体积的
78%，因此X是氮气；稀有气体是由氖气、氦气等混合而成的，属于混
合物；氧气约占空气体积的21%，因此Y为氧气，氧气可供给呼吸，故可
用于登山、潜水。
　D
　物质的性质决定用途，识记空气的成分、性质以及用途是
解题的关键。
　资料显示，火星表面的大气成分如表所示，下列说法中不
正确的是（　B　）
火星大气成分 二氧化碳 氮气 氢气 其他气体
体积分数 95.30% 2.70% 1.60% 0.40%
A. 将火星大气通入澄清石灰水中，澄清石灰水会变浑浊
B. 火星大气中氮气所占的比例高于地球空气中氮气所占的比例
C. 航天员要在火星上出舱勘察，须佩戴供氧装置
D. 若条件允许，则可以利用火星上的二氧化碳制取氧气
B
知识点二：空气中氧气的体积分数
【杭州】小金利用如图甲所示的装置（气密性良好）和试剂测定空
气中氧气的含量，集气瓶中空气的体积为200 mL，氧气传感器测得集气
瓶内氧气体积分数的变化曲线如图乙所示。
（1）实验开始时，用酒精灯加热粗铜丝，其目的是 　　　　　　。
（2）从反应开始到打开止水夹前，集气瓶内可观察到的现象是 　　　
　。
（3）小金提出“倒吸入集气瓶中的水的体积除以200 mL等于空气中氧气的含量”。根据图乙分析，此说法 　　　　（填“正确”或“错误”），理由是 　　　 　。
　根据测定空气中氧气含量的实验原理，结合图中信息进行
分析。
　（1）实验开始时，用酒精灯加热粗铜丝，其目的是引燃
白磷。（2）从反应开始到打开止水夹前，可观察到集气瓶内的白磷燃
烧，产生白烟，并放出热量。（3）根据图乙分析，因为白磷不能把集
气瓶中的氧气耗尽，所以此说法错误。
　（1）引燃白磷　（2）白磷燃烧，产生白烟，并放出热量　
（3）错误　白磷不能把集气瓶中的氧气耗尽
　本题考查空气中氧气含量的测定实验，理解测定空气中氧
气含量的实验原理是解题的关键。
　用如图甲所示的实验装置测定空气中氧气的含量。
（1）图乙所示的BC段气压变化的原因是
，DE段气压变化的原因
是 。
红磷燃烧放热，导致气压增
大的幅度大于氧气减少导致气压减小的幅度
打开止水夹，水进入集气瓶
（2）实验前集气瓶内空气的体积为V，烧杯中水的体积为V1，实验后烧
杯中剩余水的体积为V2。计算空气中氧气的体积分数的表达式
为 　 （用V、V1、V2表示）。若燃烧时忘了关闭止水夹，
则测出的氧气的体积将会比理论值 （填“大”或“小”）。
×100%
大
知识点三：氧气的性质
　木炭燃烧的实验如图所示，据图分析，下列说法中正确的是
（　　）
A. 图中仪器的名称：①坩埚钳，②试剂瓶
B. 步骤c中的氧气为无色气体，其密度比空气小
C. 步骤d中澄清石灰水会变浑浊
D. 对比步骤b、c中的现象，可证明氧气具有可燃性
　根据木炭燃烧的现象、生成物的性质进行分析。
　①是坩埚钳，②是集气瓶；步骤c中的氧气为无色气体，
其密度比空气略大；木炭在氧气中燃烧生成了二氧化碳，二氧化碳能使
澄清石灰水变浑浊，所以步骤d中澄清石灰水会变浑浊；氧气不具有可
燃性，对比步骤b、c中的现象，可证明氧气具有助燃性。
　C
　掌握氧气的化学性质、木炭燃烧实验的现象和注意事项等
是解题的关键。
　某同学对一个储气筒内存放的气体进行如下探究：收集满
两瓶气体，按如图所示的方法进行实验，用带火星的木条分别以甲、乙
两种方式迅速插入，发现木条复燃，木条在甲中燃烧得比在乙中更旺。
（1）根据实验现象可得出结论：该气体可能是 。
（2）根据实验判断，它具有的物理性质有 ，它具有
的化学性质有 。
氧气
密度比空气大
支持燃烧
　为了提高测定空气中氧气含量实验的精确度，某科学兴趣小组对
教材中的实验进行了创新改进。
【实验步骤】①取一根玻璃管，用橡皮塞将一端密封；②将食品脱氧剂
粉末迅速装入玻璃管，立即向管口注入一滴水将玻璃管密封，水滴的下
端标为A，弹动玻璃管使食品脱氧剂粉末分布均匀且紧密，食品脱氧剂
的上端标为O，如图甲所示；③水平滚动玻璃管，使食品脱氧剂粉末平
铺在玻璃管中，静置至水滴不再移动时，水滴的右端标为B，如图乙所
示；④用刻度尺测量出AO段和AB段的长度，并计算出AB与AO的比值，
将数据记录在表格中；⑤洗涤、干燥实验装置，重复上述实验。
实验次序 AO/mm AB/mm
1 523.5 109.5 0.2092
2 525.5 110.0 0.2093
3 527.0 110.5 0.2097
【得出结论】根据表中的实验数据，可知空气中氧气的含量
为 　　　　　　（用百分数表示）。
【思考讨论】
（1）步骤③中，将食品脱氧剂粉末平铺在玻璃管中的目的是 　　
　　。
（2）步骤②中，若玻璃管内的食品脱氧剂粉末分布得不够紧密，则会
使实验结果偏大，其原因是 　　　　　　　　　　　　　　
　　。
　【得出结论】计算三次实验比值的平均值，即可求出空气
中氧气的含量。【思考讨论】（1）从反应物的接触面积这一角度进行
分析。（2）根据食品脱氧剂粉末的分布存在空隙对实验造成的误差进
行分析。
　【得出结论】空气中氧气的含量为
×100%=20.94%。
【思考讨论】（1）粉末平铺后，增大了粉末与气体的接触面积，使食品脱氧剂与氧气充分接触，保证反应充分进行，使测量结果更准确。
（2）粉末分布得不够紧密，造成内部存在间隙，使得初始气体的体积变小，造成AO段变小，但空气的体积相等，所以当实验结束时，消耗的氧气体积相等（即AB段不变），那么的值变大，测量结果偏大。
　【得出结论】20.94%　【思考讨论】（1）增大接触面
积，使氧气被食品脱氧剂粉末充分吸收　（2）食品脱氧剂粉末分布得
不够紧密，导致空气混入粉末缝隙中，使得测出的AO段的长度偏小
　理解空气中氧气的体积分数的计算方法，在情境相似的情
况下，大胆地进行知识迁移，是解决新问题的一种重要方法。
1. 空气是人类生产活动的重要资源。下列关于空气的说法中错误的是
（　A　）
A. 空气中氧气的质量占21%，氮气的质量占78%
B. 从空气中可分离出氧气用于医疗急救
C. 稀有气体可制成多种用途的电光源，如霓虹灯
D. 氮气充入食品包装中可以防腐
A
2. 下列实验装置中不能用来测定空气中氧气含量的是（　C　）
A. B.
C. D.
C
3. 某同学在验证空气的成分时采用了下列方法，其中可行的是
（　D　）
A. 观察硫酸铜晶体暴露在空气中是否变蓝，检验空气中是否含有水分
B. 观察带火星的木条是否在空气中复燃，检验空气中是否含有氧气
C. 向澄清石灰水中呼气后观察是否变浑浊，检验空气中是否含有二氧化
碳
D. 用大针筒向小试管内的澄清石灰水中注入空气，检验空气中是否含有二氧化碳
D
4. 如图所示为某地区某日的空气质量日报，下列有关大气环境方面的说
法中错误的是（　A　）
A. 空气质量指数（AQI）的数值越大，表示空气质量越好
B. 露天焚烧垃圾可能会增加空气中的PM2.5含量
C. 除图中四种污染物以外，CO也是目前计入空气质量指数的污染物之一
D. 用新能源汽车逐渐取代燃油汽车能改善空气质量
A
5. 下列有关物质燃烧时观察到的现象的叙述中正确的是（　B　）
A. 硫在氧气中燃烧，发出淡蓝色火焰，生成有刺激性气味的气体
B. 木炭在氧气中燃烧，发出白光，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体
C. 红磷在氧气中燃烧，放出大量热量，产生大量白雾
D. 铁丝在氧气中燃烧，火星四射，生成四氧化三铁
B
6. 如图所示为用红磷测定空气中氧气含量的装置。左右两边活塞的距离
为20 cm，活塞可以自由移动（密闭体系内除空气外其他物质的体积忽
略不计）。下列说法中正确的是（　D　）
A. 可以把惰性电热板上的红磷换成木炭
B. 氧气含量指的是氧气的质量分数
C. 实验结束后活塞之间的距离约为4 cm
D. 缓慢来回推动活塞可以提高实验结果的精确度
D
7. 氧气是一种化学性质比较活泼的气体，它可以和许多物质发生化学反
应。如图所示为硫粉、红磷、光亮的细铁丝在氧气中燃烧的实验装置。
（1）小明做完实验后，他发现了一些共同点：在反应条件方面，三个
实验都要 ；在能量变化方面，三个实验都是 （填“吸
热”或“放热”）反应。
点燃
放热
（2）小明同时也总结出在生成物的种类、状态和观察到的实验现象三
个方面存在不同：装置乙中发生反应的文字表达式为
，装置丙中观察到的反应现象是
。
（3）小明还总结出：三个实验的集气瓶底部都装有少量水，其中装置
甲中集气瓶底部放少量水的目的是 。
红磷+氧气
五氧化二磷
细铁丝剧烈燃烧、火星
四射，生成了黑色固体物质，放出了大量的热
吸收二氧化硫，防止污染空气
8. 某科学小组对教材中“测定空气中氧气含量”的实验（如图甲所示）进
行了大胆改进，设计了如图乙所示（选用容积为45 mL的试管作反应容
器）的方案进行实验，收到了良好的效果。
（1）图甲所示的实验中可以推测氮气具有的性质是
（写出两点）。
难溶于水，不支
持燃烧（合理即可）
（2）图乙所示实验的操作步骤如下：①点燃酒精灯；②撤去酒精灯，
待试管冷却后松开止水夹；③将少量红磷平装入试管中，将20 mL的注
射器的活塞置于10 mL刻度线处，并按图示的连接方式固定好，再用止
水夹夹紧橡皮管；④读取注射器活塞的数据。正确的实验操作顺序
是 （填序号）。
（3）图乙所示的实验中，注射器的活塞将从10 mL刻度线处慢慢前移至
约 mL刻度线处才停止。
③①②④
1
9. “雾”是水蒸气，本身无污染；“霾”由细小颗粒物组成，主要来源是热
电排放、化工生产、汽车尾气、冬季供暖以及地面灰尘等。雾霾侵蚀着
人们的健康，严重影响着人们的生活和出行。下面治理雾霾的措施中可
行的是（　C　）
①减少化石燃料的燃烧　②控制车辆的使用　③减少户外运动　④加强
城市绿化　⑤关闭厂矿企业　⑥调整能源结构
A. ①②③④ B. ①③④⑤
C. ①②④⑥ D. ②③⑤⑥
C
10. 某科学兴趣小组为了测定空气中氧气的含量，设计了如图所示的测
量装置。下列说法中不合理的是（　D　）
A. 实验前应先检查装置的气密性
B. 用红磷替代铁粉也能完成实验
C. 反应后冷却至室温，调整装置甲使两液面一样高才能读数
D. 记录的装置乙的液面示数最接近10 mL刻度线处
D
【解析】氧气约占空气体积的五分之一，装置内气体减少15 mL×=3
mL，剩余气体的体积为15 mL-3 mL=12 mL，即记录的装置乙的液面的示
数最接近12 mL刻度线处。
11. 如图甲所示的装置可用于测定空气中氧气的含量，用该装置测得实
验过程中集气瓶内气压与时间的关系图像如图乙所示（该装置的气密性
良好，p0是集气瓶内初始气压）。下列说法中正确的是（　D　）
D
A. 红磷的多少对实验结果无影响
B. 集气瓶中气压瞬间变大是O2迅速消耗造成的
C. c点时反应刚好停止
D. b、c、d点时集气瓶中所含物质相同
【解析】在该实验中，红磷必须是足量的，以完全消耗装置中的氧气，
否则测定结果会偏小；集气瓶中气压瞬间变大，是因为红磷燃烧放出大
量的热，使装置内气压增大；分析题图乙可知，a点时反应刚好停止，
所以b、c、d点时集气瓶中所含物质相同。
12. 将燃烧的蜡烛放入如图甲所示的装置中，一段时间后，蜡烛会慢慢
熄灭。某兴趣小组探究其原因的过程如下（气体的含量用体积分数表
示）。
（1）小明认为，蜡烛熄灭是装置内的氧气被消耗完了。他设计了如图
乙所示的实验装置，待蜡烛熄灭后，用凸透镜聚焦太阳光使白磷的温度
达到着火点，观察到 的现象，从而否定了自己的猜想。他
重新实验，测得蜡烛燃烧过程中烛焰附近的二氧化碳含量从0.04%上升
到7.4%，氧气含量从21%下降到13.8%。
白磷燃烧
（2）小明又认为可能是二氧化碳含量过高导致蜡烛熄灭。小华不赞
同，他改变图甲所示装置中的气体成分，只进行了一次实验，就否定了
小明的观点，小华进行的实验是 （填字母）。
实验编号 氧气含量 二氧化碳含量 蜡烛能否燃烧
A 21% 8.4% 能
B 21% 3.4% 能
C 12.8% 3.4% 不能
A
（3）还有一种观点：随着蜡烛的燃烧，氧气含量下降，产热速度
变慢；当产热量小于散热量时，烛芯的温度下降至着火点以下，蜡烛熄
灭。若该观点正确，将图甲所示的装置置于温度更低的环境中进行实
验，则测得烛焰附近的氧气含量的最小值将会如何变化？并解释原
因。
。
会大于13.8%（或变大）；低温环境中，烛焰散热快，降温快，
为了维持蜡烛燃烧，需要增加产热，所以需要浓度更高的氧气
13. 如图所示，甲、乙两个气密性良好的集气瓶中都充满了空气。甲、
乙两瓶中的燃烧匙内分别装有足量的红磷和木炭粉，A为止水夹。分别
点燃红磷和木炭粉，充分燃烧后，恢复至室温，打开止水夹，则烧杯中
的水（　D　）
A. 先进入甲瓶，再进入乙瓶
B. 进入甲瓶，不会进入乙瓶
C. 两瓶都不会进入
D. 同时进入甲、乙两瓶
D
【解析】分别点燃红磷和木炭粉，甲瓶中红磷和氧气反应生成五氧化二
磷固体，使甲瓶内气压减小，乙瓶中木炭粉和氧气反应生成二氧化碳气
体，乙瓶内气压不变，但甲、乙两瓶连通，乙瓶中的气体会进入甲瓶，
直到两瓶内的气压相等。恢复至室温，打开止水夹时，这时两瓶内的气
压都小于外界大气压，所以烧杯中的水同时进入甲、乙两瓶。
14. 实验是科学探究的重要方法，如图所示为测定空气中氧气含量实验
的两套装置图，请结合图示回答下列问题：（铜粉能与氧气反应生成黑
色固体）
（1）根据下表提供的实验数据，将表格的空格处填完整。（结果精确
到0.1%）
硬质玻璃管中空
气的体积 反应前注射器中
空气的体积 反应后注射器中
气体的体积 实验测得空气中
氧气的体积分数
40 mL 20 mL 10 mL 16.7%
【解析】（1）注射器内气体减小的量就是氧气的体积，则实验测得空
气中氧气的体积分数为
16.7%
（2）装置一和装置二中气球的位置不同， （填“装置一”或
“装置二”）更合理，原因是
；
反应前注射器内空气的体积至少为 mL。
=V，解得V=10 mL。
装置二
能让空气更易流通，全部通过铜粉，使氧
气与铜粉充分反应
10

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