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第二单元 我们周围的空气
课题1 空气
第1课时 空气是由什么组成的
知识
一、空气的组成
1．二百多年前，法国化学家_______用定量的方法研究了空气的成分，得出了空气由______和______组成。
2．空气的成分及其含量按体积分数计算，大约__________占78%，__________占21%，__________占0.94%，CO2占__________，其它气体和杂质占0.03%。
二、空气中氧气含量的测定实验
1．测定原理：利用__________在__________容器中燃烧消耗__________，生成__________，则容器内气体压强__________，烧杯中的__________在外界大气压的作用下__________，进而通过进入集气瓶中__________来确定空气中氧气的含量。
2．实验现象：红磷燃烧，产生大量__________，过一会儿火焰熄灭，装置__________后打开弹簧夹，观察到烧杯内的水被压入集气瓶中，集气瓶内水平面上升约__________，说明氧气约占空气体积的1/5。
三、纯净物和混合物
纯净物
混合物
概念
只由__________物质组成
由__________物质混合而成
特性
__________固定的组成和性质
__________固定的组成和性质，各物质都保持各自的性质
表示方法
可用化学符号表示，如氮气(N2)、二氧化碳(CO2)等
不能用固定的化学符号来表示
举例
氧气(O2)、硫（S）、一氧化碳（CO）等
空气、澄清石灰水、海水、糖水等
【答案】一、1．拉瓦锡 氧气 氮气
2．氮气 氧气 稀有气体 0.03%
二、1．红磷 密闭 氧气 白色固体五氧化二磷 减小 水 进入集气瓶 水的体积
2．白烟 冷却 1/5
三、一种 两种或两种以上的 有 没有
重点
一、拉瓦锡测定空气中氧气含量的实验
1．实验方法和原理
在曲颈甑（盛空气）里加热汞。
拉瓦锡测定空气的组成的原理：汞+氧气氧化汞，氧化汞汞+氧气。
实验装置：
2．实验现象及分析
（1）银白色的液态汞变成红色粉末(氧化汞）。生成气体的体积和所消耗气体的体积恰好相等，且将生成的气体加入到前一容器中剩余的气体里，所得气体跟空气的性质完全一样。
（2）容器里空气
①体积减小约1/5（氧气）
②剩余气体约4/5（氮气）
（3）实验结论
空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积的1/5。
3．汞的优缺点粉分析
（1）使用汞的优点
①汞在加热的条件下，只与氧气反应。
②汞为液态，在汞槽中起到液封的作用，并能直接用来测量反应器内空间体积的变化。
③生成的氧化汞分解又能得到汞和氧气，把得到的氧气加到剩下的体积的气体中，结果所得气体跟空气的性质完全一样。
④汞的沸点较低，汞蒸气与氧气反应比较充分，能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽。
⑤氧化汞的密度小于汞的且不溶于汞，因此易与汞分离
（2）使用汞的缺点
汞有毒，汞蒸气易挥发，会造成环境污染，甚至危害人体健康。
二、实验室测定空气中氧气含量的实验
1．原理
利用红磷在空气中燃烧，将瓶内氧气消耗掉，生成五氧化二磷固体，使集气瓶内压强减少，在大气压作用下，进入容器内水的体积即为减少的氧气的体积。
2．实验装置
3．实验中的注意事项：（1）测定空气中氧气的体积分数时，所用物质应满足的条件：①此物质能够在空气中燃烧，不能用铁丝代替红磷，铁丝在空气中不能燃烧。②此物质在空气中燃烧时只能消耗氧气，不能消耗其他气体。不能选用镁代替红磷，因为镁不仅与空气中的氧气反应，还和二氧化碳、氮气反应。③此物质在空气中燃烧时只能生成固体，而不能生成气体，一般不用木炭、硫代替红磷；若生成的气体能完全溶于集气瓶内的液体中也可以。（2）实验失败与成功的原因：①装置不漏气是本实验成功的关键，所以实验前应检查装置的气密性。如果气密性不好，外界空气会进入容器，使测定结果低于1/5。②实验中红磷要过量，以消耗容器内全部氧气，否则会使测定结果低于1/5。③实验完毕，待容器冷却至室温后，再打开止水夹，观察进水的体积，避免因温度高，气体膨胀，使测定结果低于1/5。三、纯净物与混合物的相关辨析
1．混合物是各成分简单混合，它们之间没有发生化学反应，各成分保持其原来的性质，在一定条件下可将其分离。
2．纯净物是相对而言的，绝对纯净的物质是没有的，通常说的纯净物是含杂质很少，纯度相对较高的物质。
3．判断一种物质是纯净物还是混合物，关键是判断这种物质是由几种物质组成，不能与物质的名称混淆。例如五氧化二磷是一种物质的名称，是一种纯净物，这里的“氧”“磷”是组成五氧化二磷的两种元素，不是两种物质。
空气中氧气含量测定的认识。
（1）教材中介绍了拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分（实验装置如图1）。该实验中选择使用汞的优点有__________。
A．实验过程中没有污染
B．在汞槽中起到液封作用
C．生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气
D．能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽
（2）实验室常用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量（装置如图2），写出红磷燃烧的文字表示式______________________。兴趣小组用该方法测出的氧气含量常常远低于21%。
（3）用红磷燃烧的方法为什么不能准确地测定空气中氧气的含量？
【进行猜想】装置漏气；________________________，装置内氧气有剩余；……
（4）铜也能与空气中氧气、水、二氧化碳反应而锈蚀，生成铜绿[铜绿的主要成分为Cu2(OH)2CO3]，若将图3装置中的粗铁丝换成足量的铜丝进行实验，请判断能否比较准确地测定空气中氧气的含量，并说明理由：___________________________________。
【答案】（1）BCD
（2）红磷+氧气五氧化二磷
（3）红磷不足
（4）不能；因为空气中二氧化碳含量约只有0.03%，铜不能将装置中的氧气几乎耗尽
基础训练
1．通过实验测定了空气组成的科学家是
A．门捷列夫?? B．达尔文
C．拉瓦锡????? D．牛顿
2．薯片放置于空气中一段时间，变得不再松脆，说明空气中含有
A．氮气 B．氧气
C．水蒸气 D．二氧化碳
3．下列属于纯净物的是
A．二氧化锰 B．糖水 C．食醋 D．大理石
4．下列各组物质按混合物、纯净物分类正确的是
A．空气、糖水
B．澄清石灰水、氯酸钾
C．天然气、过氧化氢溶液
D．矿泉水、高锰酸钾加热分解后剩余固体
5．下列关于空气的说法正确的是
A．纯净的空气是由氮气、氧气、稀有气体等组成的纯净物
B．空气中各种气体的混合是均匀的
C．空气中质量含量最多的是氧气
D．由于空气的流动性，各地空气组成相同
6．用红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验装置如图所示，实验过程中，下列做法不会使实验结果产生明显误差的是
A．使用少量的红磷
B．把红磷改为木炭
C．红磷燃烧后慢慢伸入集气瓶中
D．恢复到实验开始前的温度才进行测量
能力提升
7．如图所示的密闭装置中进行白磷燃烧试验，在白磷被点燃至装置恢复到室温的这段时间内，集气瓶中的下列物理量随时间变化的图像明显不正确的是
8．下列实验装置中不能用来测定空气中氧气含量的是
9．同学们可以通过下列方式认识空气。
（1）空气中体积分数约为78%的物质是____________。
（2）为测定空气中氧气的体积分数，设计如图实验。
①为了确保实验成功，在装药品之前应该检查装置的_______________________。
②该实验中红磷需要过量的原因是________________________。
③红磷燃烧的现象是_______________________________。
④冷却至室温后打开止水夹观察到的现象是________________________________________。由此得出空气中氧气的体积分数约为_____。
真题练习
10．[2019·青岛] 下列物质属于纯净物的是
A．石油 B．海水 C．水银 D．空气
11．[2019·邵阳] 空气是一种宝贵的自然资源。下图为空气成分示意图，其中R指的是
A．氮气 B．氧气 C．稀有气体 D．二氧化碳
12．[2019·河北改编]如图所示是测定空气里氧气含量的装置、气密性良好，在集气瓶内加入少量水，将水面上方空间分为5等份。用弹簧夹夹紧橡皮管、点燃红磷后，迅速伸入集气瓶中并塞紧塞子；待燃烧停止并冷却至室温后，打开弹簧夹。
（1）红磷燃绕的文字表达式为__________________。
（2）打开弹簧夹后，烧杯中的水能够进入到集气瓶中的原因是：___________________________________________________________________。
（3）实验结束，进入集气瓶中水的体积小于瓶内空间的五分之一，可能的一种原因是_______________。
参考答案
基础训练
1．【答案】C
2．【答案】C
【解析】A、氮气不能使薯片变得不再松脆，错误；B、氧气能支持燃烧和供给呼吸，不能使薯片变得不再松脆，错误；C、薯片放置于空气中一段时间，变得不再松脆，说明空气中含有水蒸气，正确；D、二氧化碳不能使薯片变得不再松脆，错误。故选C。
3．【答案】A
【解析】A、二氧化锰是一种物质，属于纯净物，正确；B、糖水中有糖和水，属于混合物，错误；C、食醋中有醋酸、水等物质，属于混合物，错误；D、大理石中有碳酸钙和杂质，属于混合物，错误。故选A。
4．【答案】B
【解析】A、空气、糖水都属于混合物，错误；B、澄清石灰水属于混合物，氯酸钾属于纯净物，正确；C、天然气、过氧化氢溶液都属于混合物，错误；D、矿泉水、高锰酸钾加热分解后剩余固体都属于混合物，错误。故选B。
5．【答案】B
【解析】A、空气是由氮气、氧气、二氧化碳、稀有气体及其他气体和杂质组成的混合物，错误；B、空气中各种气体的混合是均匀的，正确；C、按体积分数计算，空气中含量最多的是氮气，质量含量最多的也是氮气，错误；D、由于绿化面积、工业化程度等因素的存在，各地空气组成不完全相同，错误。故选B。
6．【答案】D
【解析】该实验的原理是红磷燃烧消耗氧气，导致集气瓶内的压强减小，水倒流入集气瓶中的体积则为氧气的体积。A、使用少量的红磷不能将集气瓶中氧气完全消耗掉，会导致测得的氧气的体积偏小，错误；B、木炭燃烧生成二氧化碳，导致瓶内的压强变化不大，即导致测得的氧气的体积偏小，错误；C、红磷燃烧后慢慢伸入集气瓶中会导致空气膨胀逸出集气瓶，即会导致空气的总体积偏小，那么测定的氧气的体积偏大，错误；D、若没有冷却到室温就打开止水夹会导致测得的氧气的体积偏小，故要恢复到实验开始前的温度才进行测量，正确。故选D。
能力提升
7．【答案】D
【解析】A、气压先增大后减小，故A正确；B、燃烧放热，温度先增大后减小，故B正确；C、固体质量先增大后固定，故C正确；D、气体密度应先减少后固定，故D错误。故选D。
8．【答案】C
9．【答案】（1）氮气
（2）①气密性
②将集气瓶内空气中的氧气全部消耗掉
③产生大量的白烟，放出大量的热
④烧杯中的水进入集气瓶，约占集气瓶体积的1/5 20%
【解析】（1）空气中体积分数约为78%的物质是氮气。（2）①为了确保实验成功，在装药品之前应该检查装置的气密性。②该实验中红磷需要过量的原因是将集气瓶内空气中的氧气全部消耗掉。③红磷燃烧的现象是产生大量的白烟，放出大量的热。④冷却至室温后打开止水夹观察到的现象是烧杯中的水进入集气瓶，约占集气瓶体积的1/5，由此得出空气中氧气的体积分数约为20%。
真题练习
10．【答案】C
【解析】只由一种物质组成的是纯净物，由两种或两种以上物质组成的是混合物。水银是由一种物质组成的，属于纯净物；石油、海水、空气都是由多种物质组成的，属于混合物。故选C。
11．【答案】B
【解析】空气的成分及各成分的体积分数分别是：氮气占78%、氧气占21%、稀有气体占0.94%、二氧化碳占0.03%、其它气体和杂质占0.03%。观察空气成分示意图可知，R的体积分数是第二位，R指的是氧气。故选B。
12．【答案】（1）红磷+氧气五氧化二磷
（2）红磷燃烧将集气瓶内氧气消耗掉，使瓶内压强减少，在大气压作用下，将水压入集气瓶
（3）红磷量不足（合理即可）
科研速递
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