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空气和氧气
一、内容概述
　第二单元的空气和氧气，了解了空气的成分，掌握混合物、纯净物等有关知识，对物质的性质变化、氧气的物理性质、化学性质也进行了深入的掌握，了解关于空气污染及污染防治的知识
二、重点知识归纳及讲解
（一）空气的成分　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
空气成分示意图（体积分数）
　按体积分数计算，大约是：氮气占 78%，氧气占21%，稀有气体占0.94%，二氧化碳占0.03%，其他气体和杂质占0.03%。
拉瓦锡通过实验得出了空气由氮气和氧气组成的结论，其中氧气约占空气总体积的 1/5。
　1、空气中氧气体积分数的测定
　该实验的原理是利用红磷在密闭容器中燃烧，消耗氧气，生成五氧化二磷白色固体，同时容器内压强减小，可以通过容器内水面的上升高度来确定空气中氧气的体积分数。
　2、实验的注意事项
　①药品不能选用炭、硫、铁等物质。因为炭、硫燃烧后有气体生成，容器内压强变化不大，烧杯中的水不能进入；铁在空气中不能燃烧。
　②红磷要足量，避免容器内有氧气剩余。
　③装置的气密性要良好，避免因装置气密性不严进入空气而影响测定结果。
（二）混合物　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　混合物是由两种或多种物质混合而成的。这些物质相互间没有发生化学反应，混合物中各纯净物保持着各自的性质。例如，空气是由氮气、氧气等多种物质组成的混合物，但氮气或氧气仍保持着各自的性质。
（三）纯净物　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　纯净物是由一种物质组成的。例如：氧气（O2）、氮气（N2）、二氧化碳（CO2）等都是纯净物。
　洁净的物质不等于纯净物，如净化后的自来水仍是混合物，洁净的空气也是混合物，它是由氮气、氧气等多种气体组成的。
（四）氮气　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　氮气是一种无色、无味的气体，它的熔点和沸点都很低。
　氮气是制硝酸和化肥的重要原料；氮气的化学性质很不活泼，是一种常用的保护气，如焊接金属时用氮气作保护气，灯泡中充入氮气以延长使用寿命，食品包装时充氮气以防腐；医疗上在液氮冷冻麻醉条件下做手术；超导材料在液氮的低温环境下显示超导性能。
（五）稀有气　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　稀有气体是氦气、氖气、氩气、氪气、氙气这几种气体的总称，它们都是无色、无味的气体，性质很不活泼，曾叫做惰性气体。
　由于稀有气体的性质很不活泼，常用作保护气，如焊接金属时用稀有气体来隔绝空气，灯泡中充入稀有气体以使灯泡耐用。由于稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，可制成多种用途的电光源，如航标灯、强照明灯、闪光灯、霓虹灯等，还可用于激光技术等。
（六）保护空气　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　空气是一种宝贵的自然资源，洁净的空气对于人类和其他动植物都是非常重要的，被污染的空气会严重损害人体健康，影响作物生长，破坏生态平衡，如全球气候变暖、臭氧层被破坏和形成酸雨等。
　1、污染物
　排放到空气中的粉尘和有害气体（二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳）。
　2、污染防治的方法
　加强环保意识，使用低污染、节能型燃料替代强污染材料，积极植树、造林、种草等。
　3、环境污染
　①温室效应导致全球温度升高，产生温室效应的主要气体有二氧化碳、甲烷等。
　②酸雨导致土壤、河流的酸性增强，产生酸雨的主要气体有二氧化硫、二氧化氮等。
　③臭氧层被破坏导致紫外线辐射增强，使人易患皮肤癌，破坏臭氧层的主要物质有氟利昂、 CCI4等。
　④焚烧垃圾会产生许多有害气体，污染空气，所以对假冒香烟、光盘子等进行辗碎后再加利用的绿色销毁方式。
　　　⑤白色污染主要指白色塑料袋、方便饭盒的随意丢弃。
（七）化学常识　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　1、物理性质
　物理性质是指颜色、状态、气味、熔点、沸点、硬度、密度等不需发生化学变化就能表现出的性质。例如，氮气是一种无色、无味的气体，其熔点和沸点都很低。
　2、化学性质
　物质在化学变化中表现出来的性质叫做化学性质，如可燃性、稳定性、还原性、氧化性等都属于化学性质。
　化学性质需要发生化学变化才能表现出来，如氢气具有可燃性，此性质只有在氢气燃烧这一化学反应中才能表现出来，因此是化学性质；而物理性质则是可以被感知和能测量的物理量。
　3、化学变化
　变化时生成了其他的物质的变化则叫化学变化，也叫化学反应。例如，木柴的燃烧、钢铁生锈都生成了新物质，都是化学变化。
　在化学变化过程中除生成其他物质外，还伴随发生一些现象，如放热、发光、变色、放出气体、生成沉淀等，这些现象常常可以帮助我们判断有没有化学变化发生，但并不是变化的本质。
　4、物理变化
　　　没有其他物质生成的变化叫做物理变化。例如，液态水受热气化成水蒸气是物理变化。
　物理变化与化学变化的本质区别在于是否有其他物质生成。例如，硫燃烧生成二氧化硫是化学变化，电灯通电发光时没有其他物质生成是物理变化。
　物理变化与化学变化又有联系，在发生化学变化的过程中同时发生物理变化，但在物理变化的过程中不一定发生化学变化。
（1）不要把化学变化的现象当成判断物理变化和化学变化的依据。
（2）物质的变化和物质的性质的区别
　物质的变化，无论是物理变化还是化学变化，均指一个动态的过程，而物质的性质，无论是物理性质还是化学性质，均指物质特有的属性。
　5、氧气的物理性质
　在通常状况下，氧气是无色、无味的气体，不易溶于水，在标准状况下，氧气的密度是1.429g/L，比空气的略大，在压强为101kPa时，氧气在约-183℃时变为淡蓝色液体，在约-218℃时变成雪花状的淡蓝色固体。
　6、氧气的化学性质
　氧气是一种化学性质比较活泼的气体，在常温下一般不与其他物质发生燃烧，在点燃或加热条件下能与许多物质发生反应，放出热量，物质与氧气反应现象的比较见下表。
三、难点知识剖析
（一）“光”、“焰”、“雾”和“烟”的用法　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　固体物质燃烧时发光，如镁在空气中燃烧时发出耀眼的强光；气体物质燃烧产生火焰，如一氧化碳在空气中燃烧，产生蓝色火焰；大量小液滴分散在气体中产生雾，如氯化氢气体在空气中与水蒸气结合形成盐酸小液滴，分散在空气中而产生酸雾；大量固体小颗粒分散在气体中产生烟，如五氧化二磷小颗粒分散在空气中形成白烟。
（二）氧气的用途　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　氧气的性质决定了氧气的用途，氧气的重要用途是供给呼吸和支持燃烧，氧气还可以用于气焊、气割、作液氧炸药、火箭推动剂等。
　　做铁丝或铝箔在氧气中燃烧的实验时，要注意以下问题：
　1、铁丝要光亮，因为铁丝表面通常有一层铁锈，不利于燃烧。
　2、铁丝绕成螺旋状，这样可以增大铁丝与氧气的接触面，有利于铁丝在燃烧时温度集中，使反应顺利进行。
　3、铁丝的一端系上一根火柴，这样会给铁丝预热，便于铁丝燃烧。
　4、待火柴即将燃尽时再将铁丝伸入集气瓶中，这样可避免火柴消耗氧气而影响实验结果。
　5、要预先在集气瓶的底部放少量的水或细沙，以防生成的融熔物炸裂集气瓶的底部。
　结论：氧气能支持燃烧，氧气具有氧化性，是一种常见的氧化剂。
　氧气的助燃性和能供给呼吸实际上也是氧气的氧化性；氧气具有助燃性，而不具有可燃性。
（三）化合反应　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　化合反应是指由两种或两种以上的物质生成另一种物质的反应，形如A＋B→C。
同步练习
【基础巩固】
1.二百多年前，法国化学家拉瓦锡通过实验得出了空气是由_____________和_____________组成的，其中_____________约占空气总体积的1/5，_____________约占空气总体积的4/5。
2.空气是由多种成分组成的_____________，空气的成分按_____________计算，大约是：氮气_________，氧气_____________，稀有气体_____________，二氧化碳_____________，其他气体和杂质_____________。
3.纯净物由_____________物质组成，混合_____________物由物质组成。
4.随着工业的发展，排放到空气中的_____________和_____________对空气造成了污染，“温室效应”“酸雨”“臭氧层空洞”等都是空气污染引发的环境问题。
5. _____________、_____________、_____________、_____________、_____________等气体总称为稀有气体。它们一般_____________其他物质发生化学反应。人们利用这种性质，在一些工业生产中，常把它们用作_____________。稀有气体在通电时会发出_____________，因此它们在_____________中有特殊的应用。
6.在标准状况下，氧气是一种_____________色、_____________气味的气体。它的密度比空气_____________，_____________溶于水。液态氧的颜色是_____________。
7.氧气的化学性质_____________，能与许多物质起反应。氧气具有_____________，是常用的_____________。氧气能支持燃烧，带有火星的木条在氧气中能_____________。
8.化合反应是由两种或两种以上物质生成_____________的反应，是化学反应中的一种基本反应类型。氧化反应是物质跟_____________发生的反应，不仅仅是跟氧气。
9.(1)做铁丝在氧气里燃烧的实验时，预先要在集气瓶里装少量水或铺一层细沙，目的是_____________。
(2)写出下列反应的文字表达式
①铁丝在氧气中燃烧：_______________________________________；
②实验室用加热高锰酸钾的办法制取氧气：_______________________________________；
③蜡烛在空气中燃烧：____________________________________________________。
【能力提升】
1.在治理城市空气污染中所采取的措施不正确的是（ ）
A．焚烧落叶 B．增加绿地面积
C．减少用煤作燃料 D．汽车改用清洁燃料
2.你能通过哪些现象说明空气的存在？
3.实验装置如图2-5所示，甲、乙两个集气瓶用导管连接，玻璃管A的下端紧系一只气球。将此装置放置在阳光下一段时间后，可能观察到的现象是____________；产生这些现象的原因是_______________________。
图2-5
4.市场上销售的香肠、盐水鸭、榨菜、豆腐干等食品，常采用真空包装，真空包装的目的是除去空气，使大多数微生物因缺少_________气而受到抑制，停止繁殖，同时防止食品发生缓慢_________而变质。
茶叶、肉松、膨化食品等常采用真空充气包装，即将仪器装入包装袋，抽出袋内空气，再充入防止食品变质的气体，然后封口，真空充气包装能使食品保持原来的色香味及营养价值，防止食品受压而破碎变形。
提出问题：充入食品包装袋中的气体是什么？
猜想与验证：可能是N2，实验初步验证的方法及现象：___________________________。
充入的气体还可能是：①_________；②_________。
5.为了保护空气，某市将市区汽车排气管装上三效催化转换器，目的是使碳氢化合物迅速转化为二氧化碳和水；氮的氧化物转变为氮气，从而使汽车尾气得到净化。关于这两个目的所涉及的物质变化，说法正确的是（ ）
A.均为物理变化 B.均为化学变化
C.前者为物理变化，后者为化学变化 D.前者为化学变化，后者为物理变化
6.家庭养鱼用的鱼缸内，常放入一种送气装置，使用时会连续不断地冒出气泡，请你分析这套装置的作用是什么？__________________。它说明氧气具有哪些性质？__________________。
7.现有A、B、C、D四种物质。A是无色、无味的气体。B在A中燃烧发出明亮的蓝紫色火焰，同时生成一种无色有刺激性气味的气体C。D是一种无色的气体，把D通入澄清的石灰水中，石灰水变浑浊。试判断A、B、C、D各是什么物质，请将答案填在空格内。
A_________，B_________，C_________，D_________。
【中考模拟】
1、含有硫的煤在火炉中不完全燃烧时，排放出的下列气体组合中都属于大气污染气体的是（）
　A．SO2、CO2　　　　B．CO2、CO、SO2　　　　C．CO、CO2　　　　D．CO、SO2
2、下列物质排放到空气中，不会造成空气污染的是（）
　 A．汽车排放的尾气　B．焚烧垃圾产生的气 C．化工厂排放的废气　　D．动植物呼吸排出的气体
3、下列有关实验现象的描述，不符合事实的是（　）
　A．蜡烛在氧气里燃烧发出白光 　B．红磷在空气中燃烧产生大量的白烟
　C．镁带在空气中燃烧发出耀眼白光 　D．硫在空气中燃烧发出蓝紫色火焰
4、有两瓶无色气体，它们分别是二氧化碳和氧气，有多种方法可将它们区别开来。请你模仿示例要求，列举两种鉴别方法。
　示例：用带火星的木条分别插入瓶口下，复燃的是氧气，熄灭的是二氧化碳。
　方法 1：_________________________________。
　方法 2：_________________________________。
5、下图是测定空气中氧气含量的实验装置，请根据实验回答问题：
　（1）先用弹簧夹夹住乳胶管，将燃着的红磷立即伸入盛有少量水的集气瓶中，并把塞子塞紧,可观察到的实验现象是什么?待红磷熄灭并冷却后,打开弹簧夹,又可观察到什么现象?
　（2）燃烧结束后，集气瓶内剩余的气体主要是氮气。由本实验可推知氮气的物理性质和化学性质是什么？
6、新电灯泡的玻璃柱上涂有一点暗红色物质，以除去灯泡内残留的氧，该物质应该选用（）
A．氧化亚铜　　　　B．红磷　　　　　C．氧化铁　　　　　D．铜粉
7、在进行“空气中的氧气会减少耗尽吗”辩论中，该小组为正方（空气中的氧气会减少耗尽）。下列论点不应成为正方论据的是（）
A．汽车越来越多，消耗的氧气越来越多 B．有证据表明，在远古时代的原始空气中氧气含量高达30%
C．限制二氧化碳的排放是目前各国政府的重要环境政策D．地球人口增多其呼吸和使用的燃料越来越多
8、下列关于空气的说法中，错误的是（　）
A．工业上利用氧气和氮气的沸点不同，从液态空气中分离出氧气的过程属于物理变化
B．空气是一种十分重要的天然资源
C．若大量有害物质进入空气中，仅靠大自然的自净能力，大气还能保持洁净
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%
9、下列关于实验现象的描述中，不正确的是（　）
A．木炭在氧气中燃烧发出白光 B．红磷在氧气中燃烧产生大量白色烟雾
C．硫在空气中燃烧发出淡蓝色火焰 D．铁丝在空气中剧烈燃烧，火星四射
10、右图所示装置可用于测定空气中氧气的含量，实验前在集气瓶内加入少
量水，并做上记号。下列说法中不正确的是（　）
A．该实验证明空气中氧气的含量约占1/5 B．实验时红磷一定要过量
C．实验前一定要检验装置的气密性
D．红磷燃烧产生大量的白雾，火焰熄灭后立刻打开弹簧夹
参考答案：
空气和氧气答案
【基础巩固】
1、思路解析:本题考查化学史和空气的基本组成常识。
答案：氮气　氧气　氧气　氮气
2、思路解析:本题考查基础知识。适合预习后进行自我测试。
答案：混合物　体积分数　占78%　占21%　占0.94%　占0.03%占0.03%
3、思路解析:考查对纯净物和混合物的理解。
答案：一种　多种
4、思路解析:空气中的污染物主要是二氧化硫等有害气体和灰尘等颗粒状物质。
答案：有害气体　烟尘
5、思路解析:本题考查惰性气体的性质及用途。
答案：氦　氖　氩　氪　氙　不与　保护气　不同颜色的光　灯具制造业
6、思路解析：本题考查氧气的物理性质。
答案：无　没有　略大　不易　淡蓝色
7、思路解析：本题考查氧气的基本化学性质：可以支持燃烧。
答案：比较活泼　氧化性　氧化剂　复燃
8、思路解析：本题考查化合反应和氧化反应的概念。能够提供氧元素的是氧气或含氧化合物。
答案：另一种物质　氧
9、思路解析：本题考查铝丝在氧气中燃烧，生成氧化铝，放出大量的热。玻璃容器容易炸裂，必须垫上一层水和细沙；考查氧气的制备和蜡烛燃烧等的反应文字表达式。
答案：(1)防止生成的四氧化三铁炸裂集气瓶
(2)①铁+氧气四氧化三铁
②高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气
③石蜡水+二氧化碳
【能力提升】
1、思路解析：这是一道有关空气污染的考题。增加绿地面积，可以增加光合作用，把二氧化碳转化为氧气；少用煤作燃料，可以减少二氧化硫的排放；汽车改用清洁燃料，可减少有毒气体的排放；焚烧落叶，会产生大量烟污染空气。
答案：A
2、思路解析：本题属于开放性题目。旨在通过对生活常识的了解和化学课堂了解的有关知识进行解答。
答案：风吹草动、扇扇子感到有凉风、空瓶子投入水中产生气泡等都可以作为答案
3、思路解析：该装置原理与教材空气中氧气含量测定实验原理相似。白磷受阳光照射一段时间后，温度升高，一旦达到其着火点后，便可自燃，耗掉装置中的氧气，体系压强便低于大气压强，于是在大气压的作用下，甲瓶中的气球便自动膨大。
答案：乙瓶内白磷自燃；产生白烟，冷却后瓶壁上有白色固体出现；甲瓶中气球自动膨大 白磷受阳光照射一段时间后，温度升高，一旦达到其着火点后，便可自燃，耗掉装置中的氧气，体系压强便低于大气压强，于是在大气压的作用下，甲瓶中的气球便自动膨大
4、思路解析：这是一道与生活紧密相关的题目。考查的是食品的防腐问题。（1）是采用真空包装，使微生物不能繁殖，使食品缺少氧气而不能发生缓慢氧化而变质；（2）是采用充气包装，充入的气体必须无毒、不与食品发生反应，且易得、廉价的气体，N2是最好的选择，氧气、氮气都是空气的主要成分，空气是宝贵的自然?资源。
答案：氧 氧化 （2）将燃着的木条伸入该气体中，火焰熄灭，将该气体通入澄清的石灰水，石灰水不变浑浊 ①CO2 ②N2和CO2
5、答案：B
6、答案：向鱼缸内送氧气 氧气不易溶于水，可供给呼吸
7答案：氧气 硫磺 二氧化硫 二氧化碳
【中考模拟】
1、答案：D 解析：煤的主要成分是碳，另外还含有少量硫等杂质。煤不完全燃烧，除产生CO2、SO2等气体外，还产生一定量的CO。SO2、CO是有毒气体，排放到空气中会污染大气。若选B，则是错解题意，CO2过量排放虽对空气质量有影响，但它不是空气污染物。
2、答案：D 解析：污染空气的主要是有害气体（CO、NO2、SO2等）和可吸入颗粒，产生原因是汽车尾气、工厂废气的排放及含硫煤、垃圾等物质的燃烧。而动植物呼吸排出的气体可参与大气循环，并不污染空气。
3、答案：D 解析：硫在空气中燃烧发出微弱的淡蓝色火焰，在纯氧中燃烧发出明亮的蓝紫色火焰。
4、答案：方法 1：分别放入少量澄清石灰水，振荡，有浑浊产生的是CO2，无明显现象的是O2。
　方法 2：用细线系小动物投入瓶中，窒息而死的是CO2，安然无恙的是O2。
　解析：氧气的特性是能供人和动物的呼吸不能使澄清石灰水变浑浊，而CO2不能供人和动物的呼吸，却能使澄清石灰水变浑浊。
5、答案：（1）红磷继续燃烧并产生大量白烟，烧杯中的水进入集气瓶，集气瓶内水面上升，约占空气体积的1/5。 （2）物理性质：无色、不易溶于水 化学性质：氮气不与红磷反应（或氮气不支持燃烧）
　 解析：物理性质是物质不需要发生化学反应就能表现出来的性质，如物质的颜色、状态、气味、熔点、沸点、硬度、密度等，而化学性质是在化学反应中表现出来的性质。
6、答案：B解析：本题主要考查氧气的化学性质和学生利用其性质分析问题的能力。新制灯炮中的保护气一般为氮气和稀有气体的混合气体，但也有可能含有少量氧气。为了防止残留氧气与钨丝反应，延长灯泡的使用寿命，新制灯泡常在玻璃柱上涂一点暗红色物质红磷，原因是红磷在较低温度下就能和氧气反应，且产生的少量白色固体五氧化二磷对灯泡的透明度没有明显的影响。本题的干扰答案为D，不选铜作除氧物质的原因，一是铜和氧气反应需较高温度；二是生成的黑色氧化铜粉末散落影响灯泡的美观和透明度。
7、答案：C解析：将空气中的氧气是否会减少耗尽以辩论的形式命题，新颖、独特，重在培养学生的辩证思维及探究问题的能力。题目所给的A、B、D论点都与空气氧气的减少有关，故应属正方论据。解题时可用排除法将正方论点确定，剩下的为反方论点。
8答案：C 解析：若大量的有害物质进入空气，超出了大自然的自净能力，就会导致大气污染。
9答案：BD解析：红磷在空气中燃烧产生大量的白烟，不是雾；铁丝在空气中不会剧烈燃烧，在氧气中剧烈燃烧，火星四射。A、C正确。
10答案：D解析：红磷燃烧产生的是白烟；火焰熄灭立即打开弹簧夹会使进入集气瓶的水量偏少

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