4.1 空气的组成课件---2024--2025学年九年级化学鲁教版(2024)上册

第四单元 我们周围的空气 4.1 空气的组成 学习目标 空气的组成 测定空气中氧气的含量 空气是一种重要的资源 关注空气质量 感悟新知 知识点 1 1. 空气的成分 空气是一种混合物，干燥空气中成分及各成分所占体积分数如图1 所示： 定量认识空气的组成 知1－讲 感悟新知 2. 拉瓦锡测定空气成分：二百多年前，法国化学家拉瓦锡用实验的方法测定了空气的成分。 知1－讲 实验装置 或内容 实验原理 实验现象 实验结论 实 验 一 汞+ 氧气 氧化汞(消耗气体) 部分银白色的液态汞变成红色粉末，气体体积约减少1/5 空气是由氧气和氮气组成的，其中氧气约占空气总体积的1/5 加热 感悟新知 知1－讲 实验装置 或内容 实验原理 实验现象 实验结论 实 验 二 将实验一中生成的红色粉末放在另一较小容器中加强热 氧化汞 汞+ 氧气(生成气体) 红色粉末变成银白色的液体，得到的气体体积恰好等于实验一容器里减少的气体体积 空气是由氧气和氮气组成的，其中氧气约占空气总体积的1/5 加热 感悟新知 易错提醒： 1. 稀有气体是氦、氖、氩、氪、氙、氡等多种气体的总称。 2. 空气中各成分的含量是指体积分数，而不是质量分数。 3. 空气中的各成分含量保持相对稳定。 知1－讲 感悟新知 考向 空气的组成 题型1 拉瓦锡研究空气的成分 [模拟·太原] 拉瓦锡利用汞与氧气的反应测定空气中氧气的含量,所用的装置如图所示。下列分析不合理的是(　　) A. 汞与氧气反应的生成物不是气体 B. 实验用到了火炉，推测：汞与氧 气的反应需要加热 C. 汞的用量不会影响实验结果 D. 反应结束后，需关闭火炉冷却至室 温，才能测定容器中气体的减少量 例1 知1－练 C 感悟新知 导引：汞与氧气反应的生成物氧化汞是固体；汞与氧气的反应需要加热；实验中汞需足量，目的是将装置内氧气消耗完全；反应结束后，需关闭火炉冷却至室温，防止气体受热膨胀，影响气体减少量的测定。 知1－练 感悟新知 知识链接： 利用汞和氧气在加热的条件下反应生成氧化汞固体，密闭装置内压强减小，测定空气中氧气的含量。 知1－练 感悟新知 题型2 判断空气中各成分的含量 [中考·玉林] 如图3 为空气成分示意图(按体积计算)，其中“乙”代表的是(　　) A. 氮气 B. 氧气 C. 稀有气体 D. 二氧化碳 例2 知1－练 B 感悟新知 解题秘方：读懂图意是解题关键，由图可知，“乙”是空气中含量居第二位的气体。结合空气的组成知，空气中含量居第二位的是氧气，约占21%，故“乙”代表的是氧气。 知1－练 感悟新知 误区警示： 空气主要由氮气和氧气组成，体积分数分别约为78%和21%，含量保持相对稳定。如人们在高原上出现高原反应是因为空气稀薄，单位体积内氧气的总量较少，但体积分数仍约为21%。 知1－练 感悟新知 知识点 测定空气中氧气的含量 2 知2－讲 1. 基础知识 感悟新知 知2－讲 2. 误差分析 (1)本实验成功的关键为：①铜粉要足量；②装置气密性要好；③加热时间要足够长；④加热过程中要不断推拉注射器；⑤冷却至室温后再读出剩余气体体积。若不能满足这些条件，会导致气体体积减小量不足1/5。 (2)气体体积减小量不足1/5 的可能原因：①铜粉量不足；② 实验装置漏气； ③ 加热温度达不到反应的温度；④反应不充分等。 知识拓展： 1. 为测定空气中氧气的含量，可以运用化学方法除去氧气，选择药品时应注意两个问题：一是药品只与空气中的氧气反应；二是反应后的生成物为固体，或生成的气体被吸收。 2. 其他常见测定空气中氧气含量的实验装置如图4 所示： 图4 感悟新知 知2－讲 感悟新知 考向 测定空气中氧气含量实验 如图5 是测定空气中氧气含量的实验装置图。实验如下:用注射器抽取30 mL 空气(活塞拉至30 mL 刻度处)，硬质玻璃管中空气的体积为50 mL;在硬质玻璃管中放入过量铜粉，在右侧导管口套上瘪的气球；点燃酒精灯，反复推拉注射器并挤压气球，待充分反应后，冷却 至室温；将气球中气体全部挤入硬 质玻璃管，注射器中气体的体积为14 mL。 例3 知2－练 感悟新知 (1)写出铜粉与氧气反应的文字表达式。 __________________________________________ (2)实验时，铜粉过量的目的是_______________________ ；___________(填“能”或“不能”)用木炭代替铜粉进行相同实验。 (3)实验测得空气中氧气的 含量为 _________。 知2－练 铜+ 氧气 氧化铜 加热 除去空气中所有的氧气 不能 20% 感悟新知 解题秘方：理解实验原理是解题的关键，即在密闭装置内加热铜粉，消耗氧气生成黑色固体氧化铜，使装置内气压减小，装置内减少的气体体积即为消耗的氧气的体积。还应注意不能用木炭、蜡烛等物质代替铜粉，因为这些物质在空气中燃烧生成气体，导致实验失败。 导引：(1)该实验的原理是铜粉与氧气在加热的条件下反应生成氧化铜，据此书写文字表达式。 知2－练 感悟新知 (2)实验时，为了完全除去空气中的氧气，铜粉必须是过量的，否则得出的结果不准确，铜粉与氧气反应生成固体氧化铜，而木炭与氧气反应生成二氧化碳气体，瓶内气压基本不变，无法测量氧气的含量，故不能用木炭代替铜粉进行相同实验。 知2－练 感悟新知   知2－练 感悟新知 知2－练 知识拓展： 红磷燃烧法测定空气中氧气含量 1. 实验装置图 2. 反应的文字表达式：磷+ 氧气 五氧化二磷。 点燃 3. 实验现象：红磷燃烧，产生大量的白烟，放出大量的热；待集气瓶冷却至室温后，打开止水夹，烧杯内的水进入集气瓶中，进入集气瓶内水的体积约占集气瓶中原空气体积的1/5。 4. 实验误差分析：①红磷量不足；②装置漏气；③装置未冷却至室温就打开止水夹等都会使测得的氧气的体积分数小于1/5。 感悟新知 知2－练 感悟新知 知识点 3 1. 空气中各成分的分离 空气 液态空气 氮气(沸点较低) 氧气(沸点较高) 空气是一种重要的资源 知3－讲 降温 加压 蒸发 感悟新知 2. 空气中各成分的用途 知3－讲 空气的成分 用途 氧气 供给呼吸；支持燃烧；用于钢铁冶炼、金属焊接等 氮气 是工业上生产硝酸和氮肥的重要原料；食品包装袋中充入氮气可延长食品的保质期；液氮用作制冷剂 稀有气体 可用作工业生产和科学实验中的保护气；也可被填充在灯管中，用于制造多种用途的电光源 感悟新知 知3－讲 易错提示： 1. 氧气可以供给呼吸，但不是氧气浓度越高越好；氧气能支持燃烧，但其本身不能燃烧。 2. 稀有气体用于制造多种用途的电光源是利用其物理性质。 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~ 感悟新知 考向 空气中各成分的分离及用途 题型1 分离液态空气制氧气的原理、产物等 工业上制取氧气主要有下列步骤： (1)从步骤②可以得出工业制氧气的原理是：液氮的沸点比液氧的沸点_______ (填“高”或“低”)； (2)贮存在蓝色钢瓶里的“工业液氧”是__________ (填“纯净物”或“混合物”)。 低 例4 知3－练 混合物 26 感悟新知 解题秘方：分析工业制取氧气的原理可得出正确答案。即工业上利用液氮和液氧的沸点不同制氧气，液氮的沸点低于液氧，首先分离出来的是氮气。 导引：在除去空气中的灰尘、二氧化碳和水蒸气后，加压得到液态空气，由于液氮的沸点比液氧的沸点低，控制条件，蒸发液态空气首先得到氮气。贮存在蓝色钢瓶里的“工业液氧”中有液氧、稀有气体等，是混合物。 知3－练 感悟新知 教你一招：工业制取氧气是利用物质沸点不同将空气中的氧气分离出来，没有产生新的物质，属于物理变化；工业制得的氧气中含有少量二氧化碳、稀有气体等杂质，不是纯净物，主要用于焊接、气焊、气割等，工业氧不能用作医用氧。 知3－练 知识链接： 利用混合物中各成分的沸点不同可以分离各物质，这种方法称为蒸馏。如液态空气中液氮(－196 ℃)、液氧(－183 ℃)的沸点不同 ，石油中汽油、煤油、柴油等的沸点不同，都可采用蒸馏的方法分离。 感悟新知 知3－练 感悟新知 题型2 对空气中各成分性质和用途的考查 [中考·烟台]下列有关空气各成分的说法错误的是(　　) A. 氧气能供给生物呼吸，支持燃料燃烧 B. 二氧化碳是植物进行光合作用必需的物质 C. 氮气的化学性质不活泼，可用于食品防腐 D. 稀有气体通电发出各种不同颜色的光是化学变化 D 例5 知3－练 30 感悟新知 解题秘方：物质的性质决定其用途，可结合常见气体的性质及生活经验判断其用途。 导引：氧气能供给生物呼吸，支持燃料燃烧，A 正确；二氧化碳是植物进行光合作用必需的物质，B 正确；氮气的化学性质不活泼，可用于食品防腐，C 正确；稀有气体通电发出各种不同颜色的光，没有生成新物质，是物理变化，D 错误。 知3－练 易错警示： 关于空气中各成分的性质，要能正确辨别： 1. 氧气不具有可燃性，不能用作燃料； 2. 氮气、二氧化碳、稀有气体一般都不支持燃烧，都能使燃着的木条熄灭； 3. 稀有气体在空气中的含量较少，化学性质较稳定，但其用途广泛。在一定条件下，稀有气体也能与某些物质发生反应。 感悟新知 知3－练 感悟新知 知识点 4 关注空气质量 知4－讲 空气 的污 染与 防治 污 染 物 烟尘 有害 气体 一氧化碳 来源 石燃料的燃烧 二氧化氮 工厂废气的排放 二氧化硫 汽车尾气的排放 感悟新知 知4－讲 空气 的污 染与 防治 防 治 措 施 优化能源结构 减少废物排放 植树造林 检测空 气质量 空气质 量日报 城市名称 首要污染物 空气质量指数 空气质量指数级别 空气质量指数类别 感悟新知 知4－讲 规律总结： 1. 空气质量指数级别和空气质量指数类别是以某一空气质量指数的最大值来确定的。 2. 空气质量指数越大，空气质量指数级别越高，表明空气污染越严重。 感悟新知 考向 了解空气污染 题型1 识别空气污染物 [改编·白银] 2024 年3 月，甘肃省大部分地区遭受了非常严重的沙尘天气。下列不属于空气污染物的是(　　) A. 沙尘 B. 一氧化碳 C. 二氧化碳 D. 二氧化硫 C 例6 知4－练 36 感悟新知 解题秘方：二氧化碳是空气的成分之一，不是空气污染物。沙尘、一氧化碳、二氧化硫都会造成空气污染。 知4－练 知识链接： 一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮都是有毒气体，会引起空气污染，且二氧化硫、二氧化氮溶于雨水还会形成酸雨；可吸入颗粒物和细颗粒物会引起呼吸系统疾病。 感悟新知 知4－练 感悟新知 题型2 了解空气污染的防治措施 [中考·宜宾] 空气是一种宝贵的自然资源，下列措施中，不利于提高空气质量的是( ) A. 开发新能源代替化石燃料 B. 改进汽车尾气的净化技术 C. 节假日燃放烟花爆竹 D. 控制PM 2. 5 的排放以减少雾霾天气 C 例7 知4－练 39 感悟新知 解题秘方：空气污染主要是由有害气体和可吸入颗粒物造成的，它们主要来自于化石燃料(如煤、石油等)的燃烧、工厂排放的废气、汽车排放的尾气、建筑粉尘等，因此开发新型环保能源，改进汽车尾气的净化技术，控制PM2. 5 的排放都可以提高空气质量,而燃放烟花爆竹会产生有害气体,造成空气污染，不宜提倡。 知4－练 感悟新知 教你一招：寻找空气污染的防治措施时，首先要弄清引起空气污染的原因，再对症下药。若是化石燃料的燃烧和工厂废气的排放造成空气的污染，则对应的防治空气污染的措施有：减少化石燃料的燃烧(如使用新能源、脱硫煤等)，工厂废气处理达标后再排放，植树造林等。 知4－练 知识链接： PM 2. 5指大气中粒径小于或等于2. 5 μm的细颗粒物。PM 2. 5直径小，富含大量的有毒、有害物质，且在大气中停留时间长 ，输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响很大。PM 2. 5主要来源于燃煤、焚烧秸秆、机动车尾气、餐饮油烟、建筑施工扬尘等。 感悟新知 知4－练 课堂小结 氮气、稀有气体的性质与用途 空气 中氧 气含 量的 测定 装置 原理 现象 结论 实验注意事项 空气的成分 污染与 防治 $$