九年级上学期化学人教新版第二章我们周围的空气21空气《讲义教师版》.docx

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九年级上学期化学人教新版第二章我们周围的空气21空气《讲义教师版》

空气

知识集结

知识元

空气的组成

知识讲解

1.法国化学家拉瓦锡的贡献------通过实验得出空气由氧气和氮气组成

实验方法：

曲颈甑（盛空气）中加热汞。

实验原理：

汞+氧气→氧化汞     氧化汞→汞+氧气

实验现象：

①银白色的液态汞变成红色粉末（氧化汞）。

②容器内里空气体积减少约1/5（氧气）；剩余气体约4/5（氮气）。

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。

2.空气中氧气含量的测定

实验原理：

根据某物质与空气中氧气反应且生成固体，从而使密闭容器内的气体体积减小，压强变小，在外界大气压的作用下使密闭容器内的水面上升来测量的。

（1）药品：

红磷（暗红色固体）

（2）原理：

4P+5O2 2P2O5    [五氧化二磷：

白色固体]

（3）现象：

红磷燃烧时：

黄色火焰、大量白烟；打开止水夹后：

水倒吸入集气瓶至1/5处。

（4）结论：

红磷燃烧消耗氧气，氧气约占空气总体积的1/5。

3.空气的组成 （体积分数）

氧气（O2）21%；氮气（N2） 78%；稀有气体0.94%；

二氧化碳（CO2）0.03%；水蒸气及其他气体杂质0.03%

4.混合物、纯净物

纯净物：

由一种物质组成。

如：

N2、O2、CO2、P、P2O5、H2O

混合物：

由多种物质组成。

如：

空气  海水  河水  矿泉水等

（1）纯净物可以用专门的化学符号来表示。

如氮气、二氧化碳可分别表示为N2、CO2等。

（2）混合物中各物质各自保持着各自的性质。

例如：

空气中的氮气、氧气、二氧化碳等都保持着各自的性质。

纯净物和混合物的比较

纯净物

混合物

组成

只有一种成分

由几种纯净物组成

组成性质

固定

不固定

表示方法

有化学符号

无固定符号

举例

氧气（O2），五氧化二磷（P205）

空气,海水

例题精讲

空气的组成

例1.如图是用燃磷法测定“空气中氧气含量”的实验，下列说法正确的是（　　）

A．装置中的红磷可以用铁丝来代替

B．待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，再观察现象

C．红磷在空气中燃烧产生大量的白雾

D．实验测定氧气的质量约占空气总质量的

【答案】B

【解析】

题干解析:

解：

A．铁丝在空气中不燃烧，所以不能用铁丝来代替红磷，故错误；

B．红磷熄灭后，要等到装置冷却大室温再打开弹簧夹，读数，否则造成测定结果偏小，故正确；

C．红磷燃烧生成的五氧化二磷是固体，所以观察到产生大量的白烟，而不是白雾，故错误；

D．通过此实验可知空气中氧气约占空气体积的五分之一，故错误．

例2.空气中氮气的体积分数约为（　　）

A．21%

B．0.94%

C．0.03%

D．78%

【答案】D

【解析】

题干解析:

空气的成分按体积计算，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%、其它气体和杂质占0.03%．　

例3.下列关于空气的说法正确的是（　　）

A．N2、O2的质量比约为5：

1

B．空气是混合物

C．N2、O2不再保持各自的化学性质

D．空气由空气分子构成

【答案】B

【解析】

题干解析:

解：

A、N2、O2的质量比约为5：

1错误，是体积比，不是质量比，故选项错误；

B、空气中有氧气、氮气等，属于混合物，故选项正确；

C、混合物中的各成分都保持各自的化学性质，N2、O2不再保持各自的化学性质错误，故选项错误；

D、空气由空气分子构成错误，空气是混合物，没有空气分子，故选项错误；

空气中氧气含量的测定与计划

知识讲解

实验原理：

根据某物质只与空气中氧气反应且生成固体，从而使密闭容器内的气体体积减小，压强变小，在外界大气压的作用下使密闭容器内的水面上升来测量的。

（1）药品：

红磷（暗红色固体）

（2）原理：

4P+5O2 2P2O5    [五氧化二磷：

白色固体]

（3）现象：

红磷燃烧时：

黄色火焰、大量白烟；打开止水夹后：

水倒吸入集气瓶至1/5处。

（4）结论：

红磷燃烧消耗氧气，氧气约占空气总体积的1/5。

（5）推论：

空气中剩余的约4/5体积的气体为氮气，其不燃烧、不支持燃烧、难溶于水。

（6）实验成功的关键：

①装置不能漏气；②集气瓶中加少量水（防止高温熔融物使瓶底炸

裂）③红磷应过量④点燃红磷后要立即伸入集气瓶中，并塞紧塞子⑤待红磷冷却后，打

开弹簧夹

（7）在实验中如果进入水的体积小于集气瓶总体积的1/5，则：

① 红磷熄灭后未冷却到室温；②装置漏气；③红磷的量不足；④有部分水留在导管中未进入集气瓶⑤燃烧一定程度时，瓶内氧气含量小，红磷不能继续燃烧。

若大于1/5，则：

①红磷燃烧前，止水夹没有夹紧；②红磷伸入集气瓶后没有迅速盖紧瓶塞；

例题精讲

空气中氧气含量的测定

例1.某研究性学习小组设计了如图所示装置，探究空气中氧

气的体积分数，其中A是底面积为50cm2、高20cm的圆筒状玻璃容器（带密封盖），上面标有以cm为单位的刻度，B是带刻度的敞口玻璃管（其他辅助装置略）．他们的操作过程如下：

a．检查装置的气密性；

b．加入水并调整B的高度，使A中的液面至刻度15cm处；

c．将过量的铜粉平铺在惰性电热板上，盖紧密封盖；

d．通电加热铜粉，待充分反应后，冷却到原来的状况，调整B的高度使容器

A、B中的液面保持水平，记录液面刻度．（注：

A容器内固态物质体积忽略不计）

（1）在操作a中检查装置气密性的方法是                          ．

（2）在上述实验中，下列物质不能代替铜粉的是（填字母）．

A．红磷，B．木炭，C．铁粉

（3）在操作d结束时，装置A中液面的刻度约为cm（填整数）．如果在操作d结束时，装置A中液面刻度在11cm处，则实验结果比理论值（填“偏大”或“偏小”）．

（4）此装置与教材装置相比其优点是（写一点即可）                    ．

【答案】

将右侧的玻璃管上提，若两边液面形成稳定的液面差，则气密性良好；

BC；

12；　大；

装置与空气完全隔绝实验误差小，不污染环境．

【解析】

题干解析:

（1）在操作a中检查装置气密性的方法是由B装置中玻璃管的敞口出加入水，并调整B的高度，使A中的液面至刻度15cm处，静置一会儿后观察A中液面若仍然在15cm处，则说明装置的气密性良好．

（2）选项中木炭与氧气反应能产生气体，铁在空气中不燃烧，因此不能用木炭、铁代替铜粉．故选BC．

（3）液面至A装置的15cm刻度处后，A装置内气体的高度为20cm，其中氧气约占15cm×

=3cm．因此反应完成后，A中液面应上升至15cm﹣3cm=12cm处．若液面升至11cm处，则15cm﹣11cm=4cm＞3cm．说明实验结果比理论值偏大．

（4）本实验的优点有：

能够避免乙中燃烧的红磷伸入集气瓶时导致的空气膨胀外逸，从而减小误差，同时能够避免乙中燃烧产生的红磷污染环境．

例2.某化学兴趣小组同学设计了多组实验装置探究空气中氧

气的含量．

（1）甲同学设计出了如图所示的实验装置．

实验过程：

∙①检查装置的气密性，气密性良好；

∙②在集气瓶里装进适量a　体积的水，燃烧匙里放一块白磷（40℃即可燃烧），按图示装置连接仪器，然后在酒精灯上把玻璃棒下端加热，玻璃棒的作用为          ；（注：

集气瓶内的长导管已接近瓶底）

∙③把预先加热的玻璃棒按下与白磷接触，观察白磷立即燃烧，产生大量白烟；

∙④待集气瓶完全冷却至室温，集气瓶中水的体积是b，整个集气瓶的体积是 ;

从白磷开始燃烧到最后熄灭的过程中，集气瓶内水面的变化情况是   ；

⑤已知c=500mL，a=100mL，若实验非常成功，则b= mL．

（2）实验反思：

①组内成员小张对“实验前集气瓶里要装进适量a体积的水”非常不理解．咨询了组长小明之和，他终于明白“a体积的水”的作用，其一是为了加快④步骤中集气瓶的冷却速度；其二则主要是              ．

②在上述实验中，下列操作的实施和实验现象的出现，会导致实验最后产生的实际值大于理论值的是       ．

A．装置气密性不好　　　　　B．实验前集气瓶里没有装a体积的水

C．集气瓶没有冷却到室温   D．用红磷代替白磷（红磷的着火点在240℃左右）

（注：

白磷与红磷燃烧的产物、现象均相同）

【答案】

实验过程：

②引燃白磷；④先下降，后上升；⑤180；

①防止气体受热膨胀逸出或液封；②B．

【解析】

题干解析:

（1）白磷在空气中燃烧的现象：

发黄光、放出热量、冒出大量的白烟；磷和氧气在点燃的条件下生成五氧化二磷．从白磷开始燃烧到最后熄灭的过程中，集气瓶内水面的变化情况是先下降，后上升，因为开始时，燃烧放热使气体体积膨胀，冷却后收缩，因此先下降，后上升；根据a、b、c三个数据，计算出空气中氧气的体积分数，已知C=500ml，a=100ml，a上面的空气五等分，则b=180mL；实验前集气瓶里要装进适量a体积的水的作用是：

形成液封，防止实验过程中集气瓶内的气体从长导管中向外逸散而影响实验结果；在上述实验中，下列操作的实施和实验现象的出现，会导致实验最后产生的实际值大于理论值的是：

实验前集气瓶里没有装a体积的水，使一部分气体在导管逸出；

空气的污染及防治

知识讲解

1.对空气造成污染的主要是有害气体（CO、SO2、氮的氧化物）和烟尘等。

目前计入空气污染指数的项目为CO、SO2、NO2、O3和可吸入颗粒物等。

2.空气污染的危害、保护：

危害：

损害人体健康,影响作物生长,破坏生态平衡。

全球气候变暖,臭氧层破坏和酸雨等。

保护：

加强大气质量监测，改善环境状况，使用清洁能源，工厂的废气经处理过后才能排放，积极植树、造林、种草等。

（1）制硝酸和氮肥

（2）作保护气（3）作冷冻麻醉剂

3.目前环境污染问题:

臭氧层破坏（氟里昂、氮的氧化物等）   温室效应（CO2、CH4等）

酸雨（NO2、SO2等）                    白色污染（塑料垃圾等）

例题精讲

空气的污染及防治

例1.由于森林的过量砍伐、草场大面积开垦，土地出现沙漠化，导致我市今年出现了近几年来最严重的沙尘暴天气．沙尘暴天气使空气中增加了大量的（　　）

A．可吸入颗粒物

B．一氧化碳

C．二氧化氮

D．二氧化硫

【答案】A

【解析】

题干解析:

解：

空气中的有害气体和烟尘对空气造成了污染，依据生活常识，沙尘暴主要增加了空气中的可吸入颗粒物．

例2.下列关于空气的说法错误的是（　　）

A．植树造林可以减少空气中PM2.5的含量

B．氮气的化学性质不活泼，可以用于食品防腐

C．二氧化碳属于空气污染物

D．空气是一种宝贵的自然资源，我们应该保护空气

【答案】C

【解析】

题干解析:

解：

A、植树造林可以减少空气中PM2.5的含量，正确；

B、氮气的化学性质不活泼，可以用于食品防腐，正确；

C、二氧化碳不属于空气污染物，错误；

D、空气是一种宝贵的自然资源，我们应该保护空气，正确；

例3.以下被列入我国空气质量日报污染物的是（　　）

∙①一氧化碳②一氧化氮③二氧化碳④二氧化硫

⑤二氧化氮⑥五氧化二磷⑦可吸入颗粒物⑧臭氧⑨甲烷．

A．①②⑥⑨⑦

B．①④⑤⑦⑧

C．②③④⑤⑧

D．①②④⑦⑧

【答案】B

【解析】

题干解析:

解：

空气污染的途径主要有两个：

有害气体和粉尘．有害气体主要有一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮等气体；粉尘主要指一些固体小颗粒．被列入我国空气质量日报污染物的是：

①一氧化碳这里把一氧化氮删掉了④二氧化硫⑤二氧化氮⑦可吸入颗粒物⑧臭氧；

空气中各组分的性质和用途

知识讲解

1.氮气的性质和用途

物理性质：

无色、无味的气体。

难溶于水。

密度：

1.251g/L。

熔点:

-209.86℃，沸点:

-195.8℃

化学性质：

不能燃烧不能支持燃烧（不活泼）

用途：

制硝酸、氮肥的原料；保护气

2.氧气的性质和用途

物理性质：

无色、无味气体，比空气略重，氧气密度1.429g/L，空气密度1.293g/L

不易溶解于水。

1L水中溶解约30mL氧气。

氧气熔点-218℃，沸点-183℃。

液态氧、固态氧 均为淡蓝色

化学性质

（1）氧气与一些物质反应时的现象、表达式及注意点:

物质（颜色、状态）

反应现象

反应表达式

注意

木炭（灰黑色固体）

（1）在空气中发出红光；

（2）在氧气中发出白光；（3）放出热量；（4）生成使澄清石灰水变浑浊的气体。

木炭+氧气二氧化碳

盛有木炭的燃烧匙应由上而下慢慢伸入瓶中。

硫（淡黄色固体）

（1）在空气中发出微弱的淡蓝色的火焰；

（2）在氧气中发出明亮的蓝紫色火焰；（3）放出热量；（4）生成有刺激性气味的气体。

硫+氧气二氧化硫

硫的用量不能过多，防止对空气造成污染。

红磷（暗红色）

（1）有浓厚的白烟；

（2）放出热量；

（3）在空气中燃烧产生黄色火焰，在氧气中燃烧更剧烈，发出白光；（4）生成白色固体。

磷+氧气五氧化二磷

此反应生成的是五氧化二磷固体小颗粒，现象应描述为白烟，而不是白雾（指小液滴）。

铝（银白色固体）

（1）剧烈燃烧；

（2）发出耀眼的白光；（3）放出大量的热；（4）生成白色固体。

铝+氧气三氧化二铝

集气瓶内预先放少量水或铺一薄层细沙，防止溅落的高温熔化物炸裂瓶底。

铁丝（银白色）

（1）剧烈燃烧、火星四射；

（2）放出大量的热；

（3）生成黑色固体。

铁丝+氧气四氧化三铁

（1）细铁丝绕成螺旋状；

（2）铁丝一端系一根火柴；

（3）集气瓶内预先装少量水或铺一层细沙。

蜡烛

（1）火焰明亮发出白光

（2）放出热量；（3）烧杯内壁上有水雾出现；（4）生成使澄清石灰水变浑浊的气体。

石蜡+氧气二氧化碳+水

罩在火焰上方的烧杯应是冷而干燥的。

由以上实验事实可归纳出结论和规律：

氧气是一种化学性质比较活泼的气体，在一定条件下，可以跟多种物质发生化学反应，同时放出热量。

氧气具有氧化性，在化学反应中提供氧，是一种常用的氧化剂。

（2）氧气的检验——将带火星的木条伸进集气瓶中，若木条复燃，则为氧气。

氧气的用途——供给呼吸和支持燃烧。

（1）供给呼吸：

医疗上急救病人，登山、潜水、航空、宇航提供呼吸；

（2）支持燃烧：

炼钢、气焊与气接、液氧炸弹、火箭助燃剂

3.稀有气体的用途

（1）稀有气体是氦、氖、氩、氪、氙等气体的总称。

（2）稀有气体无色、无味，化学性质很不活泼。

（3）用途：

保护气、电光源激光技术、低温麻醉

4.化合反应、氧化反应、缓慢氧化 

（1）化合反应：

由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应（多变一）,是四大基本反应类型之一。

（2）氧化反应：

物质与氧发生的反应，它不属于基本反应类型。

（3）缓慢氧化：

有些氧化反应进行得很慢无明显的发光放热现象，甚至不容易被察觉，这种氧化反应叫做缓慢氧化。

举例：

动植物的呼吸、食物的腐败、酒和醋的酿造、农家肥料的腐熟等都属于缓慢氧化。

例题精讲

空气中各组分的性质

例1.【探究】铁丝燃烧产生火星四射的原因

（1）图中螺旋状铁丝的末端系一根火柴的作用是        ；

（2）小明按图实验时，集气瓶炸裂了，其可能的原因是           ；

（3）小明对铁丝在氧气中燃烧为什么会火星四射进行探究．下表是他将纯铁丝和不同含碳量的铁丝（铁丝直径为0.4mm）放入氧气中燃烧时的实验现象的记录．请你分析完成下表：

物质

纯铁丝

含碳0.05%的铁丝

含碳0.2%的铁丝

含碳0.6%的铁丝

燃烧时

的现象

无火星四射现象，熔断

剧烈燃烧

极少火星

剧烈燃烧

少量火星

通过以上实验，说明铁丝燃烧产生火星四射现象和  （填元素符号）有关．

【答案】

引燃铁丝；

铁丝燃烧时碰到了集气瓶内壁；

剧烈燃烧，火星四射；C．

【解析】

题干解析:

【探究】：

（1）图中螺旋状铁丝的末端系一根火柴的作用是引燃铁丝；

（2）按图实验时，集气瓶炸裂了，其可能的原因是铁丝燃烧时碰到了集气瓶内壁；

（3）由实验现象可知，随着铁丝中含碳量的升高，铁丝燃烧越来越剧烈，火星越来越多，含碳0.6%的铁丝能够在氧气中剧烈的燃烧，火星四射；

通过以上实验，说明铁丝燃烧产生火星四射现象和碳元素含量有关，碳元素元素符号是C．

例2.兴趣小组进行了一系列探究活动，请你一同参与．

【探究】铁丝燃烧是否需要纯氧

【实验内容】取0.38mm的铁丝，分别在体积分数为90%、70%、60%、55%的O2中实验．

实验现象

O2%

90%

70%

60%

55%

实验现象

燃烧剧烈、燃烧时间长，效果好

燃烧比90%弱，燃烧时间短，实验成功

燃烧比70%弱，燃烧时间更短，实验成功

难以燃烧，只是发红

【结论】就0.38mm铁丝而言，燃烧所需氧气的最低体积分数为     ，且氧气浓度越大，燃烧现象越    ．（填“剧烈”或“不剧烈”）．

【答案】

＞55%；剧烈

【解析】

题干解析:

【探究】由实验现象可知，当氧气的体积分数降低至55%时，铁丝不能燃烧，就0.38mm铁丝而言，燃烧所需氧气的最低体积分数应该是大于55%，且氧气浓度越大，燃烧现象越剧烈．

当堂练习

单选题

练习1.下图装置可用来测定空气中氧气的含量．对该实验认识

不正确的是（　　）

A．铜丝的量不足会影响实验结论

B．实验中反复推拉针管可使反应物充分接触，使氧气完全反应

C．加热完后应立即观察体积变化，并记录实验数据

D．装置不漏气是实验成功的重要因素之一

【答案】C

【解析】

题干解析:

该实验是借助铜丝对氧气的消耗引起注射器的示数变化测定氧气含量的，所以也要和红磷实验是一样要尽可能完全消耗氧气，同时要保证装置气密性良好，从而才能得到相对更精确的结果．

A、铜丝的量的多少决定了对氧气的消耗量，所以在实验时要保证铜丝过量，这样才能保证对氧气的最大的消耗，也就才能使结果最为准确．正确．

B、试验中反应推拉针管目的使铜丝与氧气充分接触，从而使氧气尽可能被消耗，这样测定结果才能更精确．正确．

C、加热后由于装置内的温度较高，装置内的气体的体积发生膨胀，此时的体积明显要大，所以要等到冷却到室温才能读取数据．错误．

D、因为实验关注的是体积变化，所以装置的气密性就成为实验成败的关键因素．正确．

练习2.为了减少空气污染，下列措施不正确的是（　　）

A．使用清洁能源

B．加强大气质量监测

C．积极植树造林

D．加高烟囱将工厂废气排放到大气中

【答案】D

【解析】

题干解析:

A、使用清洁能源，能减少二氧化硫、一氧化碳，氮的氧化物等空气污染物的排放，有利于保护大气，防治空气污染，故选项正确．

B、加强大气质量监测，有利于保护大气，防治空气污染，故选项正确．

C、积极植树造林，有利于保护大气，防治空气污染，故选项正确．

D、加高烟囱将工厂废气直接排放，同样会造成空气污染，不利于保护大气，故选项错误．

故选D

练习3.用定量的方法研究空气成分的化学家是（　　）

A．侯德榜

B．拉瓦锡

C．张青莲

D．阿伏伽德罗

【答案】B

【解析】

题干解析:

A、侯德榜研究了侯氏制碱法，故选项错误；

B、用定量的方法研究空气成分的化学家是拉瓦锡，故选项正确；

C、张青莲对中国重水和锂同位素的开发和生产起过重要作用，故选项错误；

D、阿伏伽德罗曾经总结出一条规律：

在同温同压下，同体积的任何气体都含有相同的分子数，故选项错误；

练习4.下列关于空气的说法正确的是（　　）

A．N2、O2的质量比约为5：

1

B．空气是混合物

C．N2、O2不再保持各自的化学性质

D．空气由空气分子构成

【答案】B

【解析】

题干解析:

解：

A、N2、O2的质量比约为5：

1错误，是体积比，不是质量比，故选项错误；

B、空气中有氧气、氮气等，属于混合物，故选项正确；

C、混合物中的各成分都保持各自的化学性质，N2、O2不再保持各自的化学性质错误，故选项错误；

D、空气由空气分子构成错误，空气是混合物，没有空气分子，故选项错误；

练习5.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沸点不同，从液态空气中分离氧气的过程是物理变化

B．空气是一种十分重要的自然资源

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%

【答案】C

【解析】

题干解析:

A、工业上从液态空气中分离出氧气，是根据各成分沸点的不同分离的，此过程属于物理变化，正确但是不符合题意，故选项错误；

B、空气中有氮气、氧气、稀有气体等物质，是一种十分重要的天然资源，正确但是不符合题意，故选项错误；

C、若大量有害物质进入空气中，仅靠大自然的自净能力，不能保持空气洁净，原叙述错误符合题意，故选项正确；

D、按体积计算，空气中约含氮气78%，氧气21%，其他气体和杂质1%，正确但是不符合题意，故选项错误；