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微专题2-1 空气
知识·解读
一、认识空气的组成
1、空气成分的发现
(1)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，得出了空气由氧气和氮气组成，氧气占空气总体积的1/5的结论。
(2)以后经过许多科学家研究发现，空气中还含有氦、氖、氩、氪、氙等稀有气体。
2、空气中氧气含量的测定
(1)实验原理:红磷＋氧气五氧化二磷
点燃燃烧匙内的红磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧。过量的红磷燃烧时消耗尽瓶中的氧气，生成五氧化二磷固体(没生成气体)，瓶内气体减少，压强降低，低于外界大气压，水会自动进入容器中来补充。进入水的体积即为消耗的氧气的体积。
(2)实验装置:如图。
(3)实验步骤:
①先在集气瓶里加入少量水，再把剩余容积用记号划分成5等份。
②用弹簧夹夹紧胶皮管。
③在燃烧匙内放入红磷，点燃红磷，立即伸入瓶中并把瓶塞塞紧。
④冷却至室温后，打开弹簧夹。
(4)实验现象:
①红磷燃烧产生大量白烟，放出大量热，生成白色固体。
②冷却至室温后，打开弹簧夹，水经导管流入集气瓶，约上升到刻度“1”处。
(5)分析与结论:
红磷燃烧消耗掉集气瓶内的氧气，生成的五氧化二磷固体极易溶于水，几乎不占有体积，因此，水进入集气瓶来补充氧气的体积。由此证明氧气约占空气体积的1/5。
(6)该实验成功的关键是什么？
①红磷要稍过量； ②装置不能漏气；　③弹簧夹要夹紧胶皮管；
④点燃红磷后伸入集气瓶中的速度要快； ⑤待集气瓶的温度达到室温后再打开弹簧夹，不要过早打开。
(7)红磷要过量的原因
过量的红磷可保证消耗尽全部的氧气。若红磷不足，氧气没消耗尽，集气瓶中减少的气体会偏少，进入的水将少于1/5。
二、纯净物和混合物
1、二者的比较
纯净物 混合物
区别 含一种物质 含两种或多种物质
特性 有固定组成和性质 无固定组成和性质
表示 能用化学符号表示 不能用化学符号表示
举例 氧气、二氧化碳 空气、盐水、糖水
联系 混合物纯净物
2、判断的方法
(1)看所含物质种类：含一种物质的是纯净物；含不同种物质的是混合物。如冰水共存物是纯净物。
(2)看表示方法：能用化学符号表示的物质是纯净物；不能用化学符号表示的物质是混合物。
(3)看有无固定熔、沸点：有固定熔、沸点的物质是纯净物，无固定熔、沸点的物质是混合物。
3、判断纯净物、混合物常见的错误
①被“洁净、混合”等字眼迷惑。洁净不一定纯净，如洁净的空气只是没有污染，仍含有氧气、氮气等多种气体，属于混合物，不属于纯净物。
②被物质的名称迷惑。二氧化碳是物质的名称，“氧”“碳”指组成物质的基本成分——氧元素、碳元素(第三单元中将学习)，不是两种物质。二氧化碳是纯净物，不是混合物。
三、空气是宝贵的自然资源
1、氧气的用途
(1)供给呼吸，如医疗急救、潜水、航空等。
(2)支持燃烧。燃料燃烧、炼钢、气焊等。
(3)辨误区：氧气能助燃，不可燃
氧气支持燃烧，是指燃料燃烧时需要氧气助燃，但氧气并不可燃。更不能说成氧气可作燃料。
2、氮气的性质和用途
(1)物理性质
颜色 状态 气味 密度 熔点 沸点 溶解性
无色 气态 无味 1.251 g/L －209.9 ℃ －195.8 ℃ 难溶于水
(2)化学性质：不活泼，不燃烧，不支持燃烧，无毒无害。
(3)用途：
a．用作保护气。氮气在低温、常温下难与其他物质发生化学反应。灯泡中充氮气可延长使用寿命，食品包装时充氮气可防止食品腐败，保鲜食品。
b．制造化肥、合成染料、炸药的重要原料。高温条件下，氮气也能与其他物质发生反应，用于制取有用的新物质。
c．液态氮用作冷冻剂。液态氮汽化时需吸收大量的热，能使局部温度降低。医疗上常用液氮冷冻、麻醉或冷藏人体细胞组织。在液氮的低温环境下，超导材料显示超导性能。
3、稀有气体的用途
稀有气体是氦、氖、氩、氪、氙和氡等气体的总称，它们是没有颜色、没有气味，化学性质很不活泼的气体，一般情况下不跟其他物质发生化学反应 (曾被称为“惰性气体”)。
(1)制电光源。稀有气体在通电时能发出不同颜色的光：氩气——紫蓝色光，氦气——粉红色光，氖气——红光，氙气——特强白光，能穿透浓雾。人们常用稀有气体制成各种用途的电光源，如航海灯(氙灯)、闪光灯、霓虹灯等。
(2)氦气密度小(仅次于氢气)，性质稳定，用于填充飞艇、探空气球。
(3)稀有气体还可用于激光技术(氦气)，制造低温环境，用于医疗麻醉(氙气)。
4、辨误区：稀有气体的化学性质不活泼是相对的
一般情况下，稀有气体的化学性质很不活泼。但一定条件下，它们也能与其他物质发生化学反应，只是反应条件较高而已。
5、释疑点：正确认识保护气
保护气是具有保护作用的气体，氮气能作保护气是由于氮气化学性质稳定，它不但自己不与物质反应，还隔绝空气(或氧气)，不让氧气与物质发生反应。
四、保护空气
1、空气污染与防治
污染物 ①粉尘(可吸入颗粒物)；②有害气体，如二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮等
来源 ①矿物燃烧；②化工厂的废气；③汽车排放的尾气等
危害 引起三大环境问题：
①温室效应：造成全球变暖，海平面上升，陆地面积变小等；②酸雨：造成建筑物的腐蚀损坏，土壤酸化等；③臭氧层空洞：使紫外线穿透大气层，危害人体健康
防治措施 ①减少使用化石燃料；②加强空气质量监测，改善环境状况；③开发使用清洁能源，如太阳能、风能等，消除环境污染；④大力植树造林
2、空气质量日报
(1)内容：空气污染指数、首要污染物、空气质量级别、空气质量状况等。
(2)空气污染指数项目：二氧化硫(SO2)、一氧化碳(CO)、二氧化氮(NO2)、可吸入颗粒物和臭氧(O3)等。
(3)空气质量分级标准
污染指数 50以下 51～100 101～150
质量级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ(1)
质量状况 优 良 轻微污染
污染指数 151～200 201～300 300以上
质量级别 Ⅲ(2) Ⅳ Ⅴ
质量状况 轻度污染 中度污染 重度污染
(4)空气污染指数、级别、质量状况的关系：空气污染指数越大，级别越高，污染越严重。
3、释疑点 二氧化碳是空气污染物吗
造成空气污染的原因是烟尘和有害气体(如二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳等)。二氧化碳在空气中含量过多会对人体有害且造成“温室效应”，但二氧化碳无毒，并且是空气的固有成分，所以它不是空气污染物。
五、测定空气中氧气含量的误差分析
1、导致进入集气瓶的水少于1/5的可能原因
(1)红磷量不足。若红磷量不足，则不能消耗尽集气瓶内所有的氧气，进入瓶内的水少于集气瓶中空气体积的1/5。
(2)装置漏气(或没检查装置的气密性)。若装置漏气，会有空气进入集气瓶，导致进入的水偏少。
(3)未冷却就读数。实验完毕，未等瓶冷却就打开弹簧夹读数，此时气体因受热处于膨胀状态，瓶内压强没降到最低，进入的水偏少。
2、导致进入集气瓶的水多于1/5的可能原因
(1)点燃红磷时没有夹紧弹簧夹。瓶内空气受热逸出。
(2)点燃的红磷没立即伸入瓶中，瓶内部分空气受热逸出。
六、空气中氧气含量的测定实验总结
1、实验原理：选择一种在空气中反应只消耗氧气，而不与其他气体反应且生成物不占气体空间的物质(如固体)，使密闭容器中气体减少(减少的气体体积即为氧气的体积)。
2、实验装置变式：

3、实验现象及分析
(1)图甲，白磷燃烧现象同红磷。燃烧完毕气体减少体积等于氧气体积，活塞左移，停在刻度“4”处。
(2)图乙，红磷燃烧消耗尽钟罩内氧气，进入水的体积等于氧气体积，水位上升至1/5处。
(3)图丙，铜＋氧气氧化铜，反应消耗尽氧气，生成氧化铜固体，注射器内空气体积减小。待冷却到室温后，注射器内减少的体积等于空气中氧气体积。
说明：图甲、乙、丙装置的共同点是装置要密闭，气密性好；所选药品燃烧后不能生成气体(或生成的气体完全溶于所用液体)。
七、多功能瓶
1、排空气法收集气体
瓶中不需要装任何试剂。使用上取决于气体的密度与性质：
(1)气体不与空气反应、收集密度明显比空气大的气体（如：O2或CO2），长进短出。
(2)气体不与空气反应、收集密度比空气小的气体（如：H2），短进长出。
2、排水法收集气体
在瓶中盛满水。短进长出。注意在出水导管后连接烧杯接水。
3、排液法收集气体
如果气体与水反应且与空气反应（例如NO），可以在瓶中装满其他液体（如煤油）或者可以隔绝水与气体的液体，其他同排水法收集气体。
4、洗气（除杂质）
集气瓶内装有吸收杂质的液体，长进短出。
如：除去CO中混有的CO2和水蒸气，应先通过氢氧化钠溶液，再通过浓硫酸。混合气体应长进短出。
5、验气
集气瓶内装有验气所需试剂，通过现象来证明。气体流向是：长进短出。
如检验CO中是否混有CO2，应通过澄清石灰水，观察有无白色沉淀生成。
典例·解读
类型一、空气的成分
例1、小林从冰箱里拿出冰冻的饮料，用干布擦净瓶外壁的水，放置于桌面片刻，发现瓶外壁又挂满水珠，这说明空气中有(　　)
A．氮气 B．氧气 C．二氧化碳 D．水蒸气
例2、空气是一种宝贵的自然资源。如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
类型二、空气的污染与保护
例3、下列物质不属于空气污染物的是(　　)
A．二氧化硫 B．一氧化碳 C．氮气 D．可吸入颗粒物
例4、空气污染已经成为世界性的环境问题．空气质量日报、预报是通过新闻媒体向社会发布的环境信息，可及时准确地反映空气质量状况，提高全民的环境意识．下表为某日我国部分地区的空气质量日报内容：
城市 首要污染物 空气污染指数 空气质量级别
A 可吸入颗粒物 111 III轻度污染
B 可吸入颗粒物 104 III轻度污染
C 二氧化硫 61 II良
D ---------- 24 I优
根据表请你回答下列问题：
（1）当日空气质量最好的城市是______（填序号）．
（2）当日影响以上城市空气质量的首要污染物是______．
（3）想一想，空气主要污染物从哪儿来的？______．
（4）为防止空气的污染，保护蓝色美丽的天空，你有什么好的建议？__________________________．
类型三、空气的用途
例5、下列说法中，错误的是（ ）
A．富氧空气可用于潜水、医疗急救 B．氧气能支持燃烧，可做燃料
C．焊接金属时可用稀有气体作保护气 D．用冷碟子放在蜡烛火焰上方可制得少量炭黑
类型四、纯净物和混合物
例5、下列物质属于纯净物的是(　　)
A．洁净的空气 B．冰水混合物 C．矿泉水 D．不锈钢
例6、分类是化学学习和研究中常用一种重要方法，分类标准不同所得分类结果也不同．物质可分为混合物和纯净物，其分类依据是____________________________；将下列物质进行分类，其中属于混合物的是_____________（填写数字序号，下同）；属于纯净物的是_____________。
氢气；②空气；③二氧化碳；④氧气；⑤氧化镁；⑥海水．
类型五、多功能瓶的使用
例7、如图是气体x的干燥、收集、尾气吸收装置，该气体可能的物理性质是______；
A．密度比空气大，极易溶于水
B．密度比空气小，极易溶于水?
C．密度比空气大，难溶于水??
D．密度比空气小，难溶于水
例8、多功能瓶”是初中化学常用装置，它使用方便且操作简单，可用于完成多个实验．
（1）用图一装置完成下列实验．
①排水法收集氧气．瓶中装入水的量应为________
（选少量、多量或满瓶），进气口为_______（选“a”或“b”）．
②验证二氧化碳与水反应．瓶中盛放的试剂为___________________，将二氧化碳从瓶子a端通入，当观察到_______________________时，则说明二氧化碳能与水反应．
(2)用图二装置除去氧气中混有的少量二氧化碳气体．若A、B瓶中都盛放足量澄清石灰水，则你的实验方案是________________________________________.
微专题2-1 空气
例1、【答案】D.
【解析】A．氮气在该条件下不会液化，故选项错误；B.氧气在该条件下不会液化，故选项错误；C.二氧化碳在该条件下不会液化，故选项错误；D.小林从冰箱里拿出冰冻的饮料，用干布擦净瓶外壁的水，放置于桌面片刻，发现瓶外壁又挂满水珠，这说明空气中有水蒸气，故选项正确。
例2、【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。
例3、【答案】C.
【解析】现行空气质量日报中，已经列入空气污染指数的项目为：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入颗粒物和臭氧等。氮气是空气中含量最多的成分，不属于空气污染物，故选项C符合题意。
例4、【答案】（1）D；（2）可吸入颗粒物、二氧化氮和二氧化硫（3）化石燃料燃烧、工厂废气等；
（4）使用清洁能源，减少工厂废气排放等.
【解析】据图表可知造成当日空气污染的主要物质是可吸入颗粒物、二氧化氮和二氧化硫，其中A城市的可吸入颗粒最为严重．D城市的空气污染指数最低．这些污染物主要来自于大量化石燃料的燃烧和工厂不经处理就排放的废气．要想防止空气的污染，就应开发无污染的新型能源、减少工厂废气的排放．
例5、【答案】B.
【解析】A．洁净的空气是由氧气、氮气等物质组成的，属于混合物。B.冰水混合物是由一种物质水组成的，属于纯净物。C.矿泉水是由水、矿物质等物质组成的，属于混合物。D.不锈钢是铁的合金，属于混合物。
例6、【答案】是否由一种物质组成；②⑥；①③④⑤.
【解析】（1）纯净物由一种物质组成，混合物由两种或两种以上的物质组成，所以物质可分为混合物和纯净物，其分类依据是：是否由一种物质组成；空气中含有氮气、氧气、二氧化碳等物质，属于混合物；海水中含有水、氯化钠、氯化镁等物质，属于混合物．氢气、二氧化碳、氧气、氧化镁等物质都是由一种物质组成，都属于纯净物．
例7、【答案】B.
【解析】根据收集装置可知气体的密度应小于空气的密度；由图吸收多余的气体装置中可知，该气体极易溶于水；A、密度比空气大不符合题意，故不可选；B、密度比空气小，极易溶于水，正好符合题意，故可选；C、密度比空气大，难溶于水都不和题意，故不可选；D、难溶于水不符合题意，故不可选．
例8、【答案】(1) ①满瓶，b；②石蕊试液，溶液变红；(2) ：将气体从a通入装置中.
【解析】根据已有的知识进行分析解答，排水法收集气体，则瓶内要装满水，二氧化碳能与水反应生成碳酸，碳酸呈酸性，根据氢氧化钙能与二氧化碳反应分析解答．
（1）①排水法收集氧气．瓶中应该装满水，进气口为b ;
②二氧化碳与水反应生成的碳酸呈酸性，因此可以使用石蕊试液来证明，根据石蕊试液变红，说明二氧化碳与水发生了反应
（2）要除去氧气中混有的少量的二氧化碳气体，将气体从a进入瓶内，若观察到B中石灰水不变，则说明已经将二氧化碳除去了．

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