2.1我们周围的空气(第一课时）-2024-2025学年人教版（2024）九年级化学上册同步课件

课题1 我们周围的空气 人教版九年级化学同步教学课件 第二单元 空气和氧气 第一课时 探究空气组成 学习目标： 1.了解空气的组成及各组分的含量。 2.初步学习分析科学家研究空气的实验，并通过仿照实验探究空气中氧气的含量。 3.初步认识物质的分类，能区分一些常见的纯净物和混合物。 我们生活的地球表面有一层厚厚的空气，你可能已经知道它的成分，但你知道各成分的含量是多少吗? 各种成分又有哪些用途呢? 我们可以通过化学实验认识空气的成分。 曲颈甑 玻璃钟罩 汞槽 一. 拉瓦锡对空气组成的研究 二百多年前，法国化学家拉瓦锡(如左图)用定量的方法研究了空气的成分(如右图)。他把少量汞放在密闭的容器里连续加热12天，发现有一部分银白色的液态汞变成红色粉末，同时容器里空气的体积大约减少了一。他研究了剩余的约。体积的气体，发现这部分气体既不能供给呼吸，也不能支持燃烧。 4 氧化汞 汞 + 氧气 HgO Hg O2 加热 汞 + 氧气 氧化汞 加 热 Hg O2 HgO 1.拉瓦锡实验原理： 2.拉瓦锡实验现象： 银白色的液态汞变成红色粉末，同时容器里空气的体积大约减少了一。 3.拉瓦锡实验结论： 空气是由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气体积的1/5。 二. 测定空气中氧气的含量 1. 实验装置 2. 实验原理：所选试剂能在空气中燃烧 且生成物是固体(或生成物是气体但生成 的气体可以被吸收)，使容器内外形成_______________。 压强差　 3. 实验步骤：（1）.连接仪器，检查气密性。 （2）.在集气瓶内加少量水并做上记号.用弹簧夹夹紧乳胶管。 （3）.点燃红磷，迅速伸入瓶中，塞紧瓶塞。 （4）.待集气瓶冷却到常温时，打开止水夹。 1.产生上述实验现象的原因是什么？ （1）白烟是红磷燃烧后生成的五氧化二磷固体小颗粒； （2）过量的红磷燃烧基本耗尽集气瓶中的氧气，使瓶内气体减少，气压降低，所以打开止水夹，烧杯中的 水进入瓶内，消耗多少体积的氧气就进入多少体积的水； 即时理解 4. 实验现象： ① 红磷燃烧，产生大量白烟； ②冷却至室温，打开止水夹，烧杯中的水倒流进集气瓶，集气瓶内水面上升约占上方空间1/5体积； 红磷在密闭的容器内充分燃烧，消耗了空气中 的氧气，生成五氧化二磷固体，容器内压强减小，水面上升约1/5，从而确定空气中氧气的体积分数。 交流讨论 水为什么能够进入集气瓶中? 5. 实验结论： 氧气约占空气体积的1/5。 6.反应的文字表达式： 红磷 + 氧气 五氧化二磷 点燃 P O2 P2O5 即时理解： 如果水面上升小于五分之一，可能的原因有哪些？ （1）、装置漏气； （2）、红磷不足； （3）、没等集气瓶冷却到室温就打开止水夹。 讨论：在测定空气中氧气含量的实验中，集气瓶内剩余的气体主要是氮气，请讨论： (1).燃烧的红磷熄灭了，这种现象说明氮气能不能支持燃烧？ (2).集气瓶内水面上升一定高度后还能继续上升吗？这种现象能不能说明氮气不易溶于水？ (3).集气瓶内水有什么作用？ 不能支持燃烧,也不能燃烧 不能继续上升。氮气难溶于水。 ①吸收有毒的五氧化二磷； ②吸收热量，快速降低温度。 优点:装置始终密闭,没有气体逸出 （环保） (4).对测定空气中氧气含量的实验的改进 (5)、为什么装置气密性要良好？ 避免瓶外空气进入集气瓶内，导致进入水的体积减少，使测得的氧气的体积分数偏小。 充分消耗尽氧气，如果红磷量不足，使得消耗的氧气少，导致测得的结果偏小 (6)、为什么红磷要足量？ (7)、为什么待红磷熄灭并冷却至室温后再打开弹簧夹？ 反应后未冷却至室温，瓶内温度高，压强大，倒吸入集气瓶内水的体积减小，使测得的结果偏小。 三. 空气的成分 在19世纪末以前，人们深信空气中仅含有氧气和氮气。后来人们又发现了氦、氖、氩、氪、氙、氡等稀有气体，才认识到空气中除了氧气和氮气，还有其他成分。目前，人们已能用实验方法精确地测定空气的成分。 氮气 78% 氧气 21% 稀有气体 0.94% 二氧化碳 0.03% 其他气体和杂质 0.03% 空气的成分 表示“体积分数” （2）过去人们认为氦、氖、氩、氪、氙、氡等这些气体不与其他物质发生化学反应，曾把它们叫作惰性气体。 即时理解 （1） 空气的成分是体积分数，不要误以为是质量分数。 （3）稀有气体（惰性气体）不是单一气体，而是氦、氖、氩、氪、氙、氡等这些气体的总称。 （4）稀有气体（惰性气体）的惰性是相对的不是绝对的，在适当的条件下也能与其他物质发生化学反应。 物质 混合物 纯净物 四. 物质的分类 1. 纯净物：由一种物质组成，可以用化学符号表示的。 如氧气（O2）、氮气（N2）等 2. 混合物: 由两种物质或两种以上的物质组成，各自保持各自的性质。如空气、河水、雨水等。 判断技巧 先写出符号,有符号的是纯净物 0 3. 混合物和纯净物比较 17 科学·技术·社会 测定空气中氧气含量的数字化实验 数字化实验利用传感器和信息处理终端进行实验数据的采集与分析。实验时一般将传感器、数据采集器和计算机依次相连，采集实验过程中各种物理量(如温度、压强、浓度等)的数据，通过软件对数据进行记录、呈现和分析。我们可以将测定空气中氧气的含量。 设计成数字化实验(如图)。 实验步骤如下: (1)将氧气传感器与数据采集器、计算机连接; (2)把氧气传感器插入盛有空气的容器，采集数据; (3)通过相关软件处理数据，并在计算机屏幕上显示空气中氧气的含量。 经典例题 例1.下列关于空气的说法错误的是（ ） A．空气是一种混合物 B．空气是一种宝贵的资源 C．稀有气体化学性质很不活泼，不与任何物质发生化学反应 D．空气中氧气的体积分数约为21% 【解析】A、空气是氮气、氧气、二氧化碳等气体组成的混合物，故选项说法正确；B、空气能供给呼吸，能维持生态平衡，作用众多是宝贵的资源，故选项说法正确；C、稀有气体化学性质很不活泼，一定条件下可以与其他物质发生化学反应，故选项说法错误；D、根据实验得出空气中氧气的体积分数约为21%，故选项说法正确；故选D。 D 例2.如图装置常用来测定空气中氧气的含量。下列对该实验的认识正确的是（ ） A. 红磷燃烧产生大量白雾 B. 红磷熄灭后，立即打开止水夹，观察现象 C. 可以用木炭代替红磷进行实验 D. 红磷量不足会导致实验结果偏小 【解析】A、红磷燃烧产生的大量白烟，而不是白雾，故选项说法错误。B、红磷熄灭后，不能立即打开止水夹，以防止此时剩余的气体在受热状态下，处于膨胀状态，占据了部分水的体积，测定结果偏小，故选项说法错误。C、木炭在空气中燃烧生成二氧化碳气体或者一氧化碳气体甚至是两者的混合气体，虽除去氧气，但增加了新的气体，不能用来测定空气中氧气含量，故选项说法错误。D、红磷量不足，不能完全消耗完瓶内氧气，测定结果偏小，故选项说法正确。故选：D。 D 例3.如图为空气成分示意图（按体积分数计算），其中“y”代表的是（ ） A. 氧气 B. 二氧化碳 C. 氮气 D. 稀有气体 【解析】由图中空气成分的示意图可知，“y”的体积分数约为21％，因此“y”代表的是氧气。 故选：A。 A 例4.下列物质属于纯净物的是( ) A. 干冰 B. 矿泉水 C. 石油 D. 大理石 【解析】A、干冰是二氧化碳的固体只含有一种物质，属于纯净物． B、矿泉水中含有水、可溶性矿物质等物质，属于混合物． C、石油是含有多种物质的混合物． D、大理石中含有碳酸钙、多种杂质，属于混合物．  故选A． A 例5.利用如图装置验证了空气中氧气的含量。 下列叙述不正确的是( ) A．实验前需检查装置气密性 B．白磷的作用是消耗试管中的氧气 C．白磷熄火、试管冷却后再打开止水夹 D．最终量筒中液面约降至40mL刻度线处 【解析】A、该装置是利用白磷燃烧消耗氧气，反应后，装置内压强减小，在压强差的作用下，量筒中的水进入试管，进入水的体积就是空气中氧气的体积，故实验前需检查装置的气密性，否则，装置漏气，外界空气进入，会使实验结果偏小，不符合题意；B、白磷的作用是将试管内的氧气耗尽，使装置内压强减小，在压强差的作用下，量筒中的水进入试管，进入水的体积就是空气中氧气的体积，不符合题意；C、白磷熄灭，试管冷却后，再打开止水夹，否则，试管内的气体受热膨胀，占据了一定的空间，会使进入水的体积偏小，从而使实验结果偏小，不符合题意；D、空气中氧气的体积约占空气体积的1/3,故进入水的体积大约是：130mL×1/3=26mL，故最终量筒中液面约降至50mL-26mL=24mL刻度线处，符合题意。故选D。 D 例6.小明用下图所示装置测定空气中氧气 的含量。（1）实验时，取下橡胶塞，点燃 红磷后迅速伸入集气瓶中并旋紧橡胶塞， 这时看到的现象是__________，该反应的 文字表达式为__________。 （2）小明又设计了如图B所示的改进装置(提示：白磷和红磷的燃烧现象相同)，其优点是__________（只需写1点）。 从理论上分析，玻璃管内液面最终将上升至处__________（填“1”、“2”、“3”或“4”），但实测结果液面往往偏低，其可能原因是__________（写出2条）。 （3）从课本镁条燃烧实验小明得到启发，于是他用镁代替红磷，点燃后迅速伸入集气瓶，实验完毕，冷却后进入集气瓶中水的体积远大于总容积的1／5。如果装置气密性良好，则可能原因是__________。 【答案】(1)红磷燃烧产生大量白烟     磷+氧气 五氧化二磷    (2) 操作简便（或不污染空气或实验误差小等，答案合理即可）     1     白磷的量不足，没有冷却到室温就观察     (3)除氧气外，镁还能与空气中的其他气体反应 【解析】（1）红磷燃烧会生成五氧化二磷固体颗粒，所以能观察到红磷燃烧产生大量白烟。红磷在点燃的条件下会和氧气反应生成五氧化二磷。故答案为：红磷燃烧产生大量白烟、磷+氧气 五氧化二磷；（2）改进的实验可通过铜丝传导热量，使试管中的红磷反应。相较于A实验，操作比较简便。氧气大约占空气体积的1/5，所以从理论上来说，液面会上升到1刻度线处。若液面偏低，可能是红磷太少或者是因为反应放热，导致温度过高，气体膨胀。故答案为：操作简便（或不污染空气或实验误差小等，答案合理即可）、1、白磷的量不足，没有冷却到室温就观察；（3）因为镁条既能与氧气反应，又能与氮气反应，因此消耗气体的体积会大于1/5。故答案为：除氧气外，镁还能与空气中的其他气体反应。 课堂小结 随堂练习 1.节日期间的商场里顾客很多，有人会感觉到闷热缺氧，测定出氧气的体积分数可能是（　　） A．1% B．19% C．25% D．78% B 【解析】空气中氧气的体积分数为21%，节日期间的商场里顾客很多，有人会感觉到闷热缺氧，则氧气的体积分数应略小于21%。A、氧气的体积分数应略小于21%，空气中氧气的体积分数不可能低至1%，否则人类没法生存，故选项错误。 B、空气中氧气的体积分数可能为19%，故选项正确。C、氧气的体积分数应略小于21%，空气中氧气的体积分数不可能为25%，故选项错误。D、氧气的体积分数应略小于21%，空气中氧气的体积分数不可能为78%，故选项错误。故选：B。 2.某化学兴趣小组设计了如图所示的实验装置， 用  于“测定空气中氧气的含量”（试管的容积 为50mL，注射器的活塞实验前停在25mL处。容器 内红磷足量）。用酒精灯加热装置中的红磷，充分反应直至燃烧结束，试管冷却，可观察到装置中活塞最终停留的接近刻度是（　　）A．20mL处 B．15mL处 C．10mL处 D．5mL处 【解析】由试管的容积为50mL，注射器内空气的体积为25mL，空气中氧气的体积分数约为1/5可知空间中氧气共约有（50mL+25mL）×1/5＝15mL，红磷足量将空间中的氧气全部消耗，约消耗了15mL，冷却至室温，注射器中活塞向左移动，应停留至25mL﹣15mL＝10mL处。故选：C。 C 3.实验室用红磷测定空气中氧气含量实验，在这个实验过程中，下图能正确表示的广口瓶内气体体积变化情况的是（　　） A. B. C. D. B 【解析】：由于空气中氧气的体积约占空气总体积的21%，约20%即占五分之一，磷燃烧消耗氧气生成五氧化二磷固体，使瓶内压强减小，并减小了五分之一，消耗完氧气后瓶内气压就不发生变化了。故选：B。 4.如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．实验时红磷一定要足量 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，火焰熄灭后并冷却后打开弹簧夹 【解析】A、最终进入瓶中的水的体积约为氧气的体积，该实验证明空气中氧气的体积含量约占的1/5，故说法正确 B、实验时红磷一定过量，才能将集气瓶内的氧气消耗掉，故说法正确；C、实验前一定要检验装置的气密性，故说法正确；D、红磷燃烧产生大量的白烟，火焰熄灭后并冷却后打开弹簧夹。故说法不正确。故选：D。 D 5.下列物质属于纯净物的是( ) A.纯净的空气 B.冰水混合物 C.稀有气体 D.矿泉水 【解析】A、纯净的空气中也有氧气、氮气等，属于混合物，故选项错误;B、冰水混合物中只有水分子，属于纯净物，故选项正确;C、稀有气体是氦、氖、氩、氪、氙等气体的总称，属于混合物，故选项错误;D、矿泉水中有矿物质和水，属于混合物，故选项错误;故选: B B 6.如图甲所示装置可用于测定空气中氧气含量。图乙是用该装置测得实验过程中集气瓶内气压与时间关系图（该装置气密性良好，P0是集气瓶内初始气压）。下列说法不正确的是（ ） A. 红磷的多少对实验结果无影响 B. 集气瓶中气压瞬间变大是红磷燃烧放热造成的 C. a点时红磷燃烧刚好停止 D. c→d压强降低是因为集气瓶内氧气被消耗 A 【解析】A、红磷的多少对实验结果有影响，红磷要过量，以完全消耗装置中的氧气，故选项说法错误。 B、红磷燃烧放出大量的热，集气瓶中气压瞬间变大是红磷燃烧放热造成的，故选项说法正确。 C、a点时压强最大，放出的热量最多，红磷燃烧刚好停止，故选项说法正确。D、c→d压强降低，是因为红磷燃烧消耗氧气，使装置内气压减小，故选项说法正确。故选：A。 7.小亮同学利用如图所示的装置测定空气里氧气的含量。他先在燃烧匙中放入足量的红磷，塞紧橡皮塞， 然后用凸透镜聚光照射集气瓶中的红磷。 （1）由于凸透镜的聚光作用，使红磷的温度　   　，红磷燃烧；燃烧停止后，燃烧匙里仍有红磷，燃烧停止的原因是　   　。 （2）待完全反应冷却到常温后，打开弹簧夹观察到的实验现象是　   　，说明　   　。 （3）实验中不能用木炭代替红磷，原因是　   　。 【答案】(1)达到它的着火点；氧气耗尽。(2)水进入集气瓶中，约占集气瓶剩余容积的五分之一；氧气约占空气总体积的五分之一。(3)木炭燃烧生成二氧化碳气体，集气瓶内的气体没有减少。 【解析】（1）由于凸透镜的聚光作用，使红磷的温度达到了着火点，红磷燃烧；燃烧停止后，燃烧匙里仍有红磷，说明集气瓶中的氧气被耗尽。故填：达到它的着火点；氧气耗尽。 （2）待完全反应冷却到常温后，打开弹簧夹观察到的实验现象是：水进入集气瓶中，约占集气瓶剩余容积的五分之一，说明氧气约占空气总体积的五分之一。故填：水进入集气瓶中，约占集气瓶剩余容积的五分之一；氧气约占空气总体积的五分之一。 （3）因为木炭燃烧生成二氧化碳气体，集气瓶内的气体没有减少，不能测定空气中氧气的含量，所以实验中不能用木炭代替红磷。 故填：木炭燃烧生成二氧化碳气体，集气瓶内的气体没有减少。 8.空气中氧气含量测定的经典赏 析。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 置如图所示)。 (1)写出汞与氧气反应的文字表达式：_____________。 (2)本实验中选择使用汞的优点有：①汞在加热的条件下，只和氧气反应。 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4/5体积的气体中，结果所得气体跟空气的性质完全一样。 根据资料卡片，请再补充本实验使用汞的两个优点，并说明依据。 ④_____________。 ⑤_____________。 (3)通过实验，拉瓦锡得出了空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积的1/5的结论。请根据现在的认识，对此结论予以补充。_____________。 【解析】（1）汞与氧气反应的化学式的表达式∶汞＋氧气 氧化汞。（2）本实验使用汞的两个优点：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；氧化汞的密度小于汞，且不溶于汞，因此易与汞分离。（3）拉瓦锡得出了空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积1/5的结论。根据现在的认识，对此结论予以补充∶氮气占78%，氧气占21%，稀有气体占0.94%，二氧化碳0.03%，其他气体和杂质0.03%。 【答案】(1)汞＋氧气 氧化汞     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     氧化汞的密度小于汞，且不溶于汞，因此易与汞分离     空气的成分按体积计算，大约是：氧气21%、氮气78%、稀有气体等其他成分1% 化学就象你头顶上的果实， 只要肯稍作努力，成功的 甜蜜就属于你！ 祝你成功！ See You 项目 混合物 纯净物 组成 由两种或两种以上的物质混合而成，组成不固定 由一种物质组成，组成固定 性质 无固定的物理性质，混合物中各组分都保持各自的化学性质 有固定的物理性质和化学性质 举例 空气、海水、铝合金、自然界的矿石等 氧气(O2)、二氧化碳(CO2)等 联系 混合物纯净物 $$