第一节 空气的组成 第2课时（教学课件）化学鲁教版2024九年级上册

第四单元 我们周围的空气 第一节 空气的组成 第2课时 空气的利用与质量监测 九年级化学 上册·鲁教版2024 学习内容导览 关注空气质量 2 空气是一种重要的资源 1 2 明·学习目标 1.从宏观上认识空气的组成与作用，结合分离液态空气法的微观动画，初步建立 “宏观现象 - 微观变化” 的关联思维。 2.通过 “探究不同气体样本中二氧化碳含量差异” 的实验，掌握 “提出猜想 - 规范操作 - 观察记录 - 分析结论” 的探究流程，提升实验操作与数据分析能力。 3.熟悉空气质量报告的核心内容，结合雾霾危害、空气污染防治等内容，树立关注空气质量、主动参与环境保护的责任意识，形成严谨求实的科学态度。 3 引·新课导入 工业制氧车间 霓虹灯夜景 雾霾天气 我们的生活处处都有空气，同样是空气，为何既能支撑生产生活，又会威胁健康？ 今天我们从空气的资源价值和空气质量监测与保护双维度探究空气的奥秘。 空气是一种 重要的资源 01 探·知识奥秘 一、空气是一种重要的资源 维持生命呼吸：氧气是人类和动物呼吸过程中不可或缺的气体，通过呼吸系统进入体内，参与细胞的有氧呼吸，为身体各项生理活动提供能量，保障生命的正常运转。 医疗急救支持：在医疗领域，氧气常用于急救场景，如呼吸困难、心肺功能衰竭等病症的患者，通过吸氧可以提高血液中的氧含量，缓解缺氧症状，挽救生命。同时，氧气也用于麻醉、手术等医疗过程中。 氧气的作用 6 探·知识奥秘 一、空气是一种重要的资源 工业生产助力：许多工业生产过程离不开氧气，例如钢铁冶炼中，氧气用于提高燃烧温度，加速冶炼反应；化工生产中，氧气作为氧化剂参与多种化学反应，生产化肥、合成材料等产品；此外，氧气还可用于污水处理、纸浆漂白等工艺。 日常生活应用：在日常生活中，氧气也有广泛应用。如潜水运动中，潜水员需要携带氧气瓶提供呼吸所需；登山时，高海拔地区氧气稀薄，登山者可能会使用氧气瓶来补充氧气；另外，一些保健场所也会提供吸氧服务，帮助人们缓解疲劳、改善睡眠等。 氧气的作用 7 探·知识奥秘 一、空气是一种重要的资源 氧气和空气中其他成分都有重要作用，我们如何获取大量的氧气和其他气体呢？ 我们学习过电解水可以产生氢气和氧气，可以用这个方法来大量制取生活用氧么？ 电解水过于 耗费能量， 无法大量制 取。 空气中有大量的氧气和其他气体，我们如何利用空气生产大量的氧气和其他气体呢？ 在工业上，主要是通过降温加压使空气液化，然后使液态空气升温，利用空气中氧气、氮气、稀有气体的沸点不同，使它们在不同温度下分别气化，从而逐一从空气中分离出来。 8 探·知识奥秘 一、空气是一种重要的资源 分离液态空气法 观看视频并思考： 分离液态空气法的步骤是什么？ 利用了什么原理？ 离液态空气法属于物理变化还是化学变化？ 小组内交流讨论一下。 9 探·知识奥秘 一、空气是一种重要的资源 分离液态空气法 空气 压缩降温 液态空气 蒸发 （先氮气后氧气） 各成分分离 -196℃ 氮气 -183℃ 氧气 变化： 。 原理： 。 空气中各成分的沸点不同 在分离的过程中没有新物质生成，属于物理变化 总结要点 分子种类未改变 10 探·知识奥秘 一、空气是一种重要的资源 空气中各成分的用途 思考与讨论： 我们刚上课的时候已经了解了氧气的用途，空气中其他成分在生活中有什么用途呢？自主阅读课本后组内分享。 氮气的用途 工业上生产氨气、硝酸和氮肥的重要原料 食品包装袋中充入氮气可避免食品挤压破碎，还可以防腐 液态氮气是很好的制冷剂，可用于冷藏血液 氮气在通常状况下是一种无色、无味的气体，难溶于水。 11 探·知识奥秘 一、空气是一种重要的资源 稀有气体的用途 稀有气体(包括氦、氖、氩、氪、氙、氡)在通常条件下几乎不与任何物质发生化学反应。 稀有气体化学性质稳定，用作工业生产和科学实验中的保护气。 稀有气体在通电时可以发出各种不同颜色的光，可被填充在灯管中，用于制造多种用途的电光源 将灯管中充入不同稀有气体混合，就可以得到五颜六色的霓虹灯，氖灯发出橙红色光，若充入不同气体会显示不同颜色，比如二氧化碳（白光）、氦气（粉红色光）、汞蒸气（蓝光）、氢气（红光）等。稀有气体能制成不同电光源应用在生活，如氪灯具有极强的穿透力，可用于机场跑道、港口和车站灯标等；[7]氙灯的发光强度较强，照射距离远，常用在导航灯、探照灯等；把氪气与氙气混合，常用在高强度和短曝光的频闪灯。 化学性质 物理性质 12 探·知识奥秘 一、空气是一种重要的资源 连连看： 用线段分别将氧气、氮气和稀有气体与他们的组成、性质、用途连接起来。 化学性质不活泼 无色无味气体 由氧元素组成 供给呼吸 用作保护气 合成氮肥 制造多种电光源 支持燃烧 氮气 稀有气体 氧气 13 探·知识奥秘 一、空气是一种重要的资源 气体 性质 用途 氧气 能供给呼吸 动植物呼吸、潜水、登山、医疗急救等 支持燃烧 炼钢、气焊、航空航天、化工生产等 氮气 在一定条件下可以发生反应 制造硝酸和氮肥 化学性质不活泼 常用作保护气（焊接金属的保护气、食品包装中充氮气以防腐） 液氮的温度很低 医疗上可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能显示超导性能 稀有气体 化学性质很不活泼 可用作保护气。其中氦气还因为密度远小于空气而用于填充探空气球 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、照明灯、霓虹灯等 14 理·核心要点 空气是一种 重要的资源 空气各成分的性质 及其用途 分离液态空气法 过程：空气→压缩降温→液态空气→蒸发→各成分分离 顺序：氮气→氩气→氧气 原理：各成分沸点不同 变化：在分离的过程中没有新物质生成，属于物理变化 氧气 氮气 稀有 气体 供给呼吸：动植物呼吸、潜水、登山、医疗急救等 支持燃烧：炼钢、气焊、航空航天、化工生产等 在一定条件下可以发生反应：制造硝酸和氮肥 化学性质不活泼：常用作保护气（焊接金属的保护气、食品包装中充氮气以防腐） 液氮的温度很低：医疗上可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能显示超导性能 化学性质很不活泼：可用作保护气。其中氦气还因为密度远小于空气而用于填充探空气球 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、照明灯、霓虹灯等 15 1．下列物质的性质与用途不具有对应关系的是（ ） A．活性炭有吸附性，可用于净水 B．氧气有助燃性，可用于医疗急救 C．氮气化学性质不活泼，可用作保护气 D．稀有气体通电时发出不同颜色的光，可用作电光源 析·典型范例 B 2．物质的性质决定其用途。下列物质的用途中，利用其物理性质的是（ ） A．酒精用于酒精灯燃料 B．稀有气体用于制作电光源 C．氧气用于供给呼吸 D．氮气用作充氮包装，保存食品 析·典型范例 B 关注空气质量 02 探·知识奥秘 二、关注空气质量 空气污染 对我们生活的危害极其严重 19 探·知识奥秘 二、关注空气质量 通常情况下，空气中各种成分的含量保持相对稳定。但随着人类活动的增加，特别是工业生产和交通运输产生的废气源源不断地排放，空气中有害气体和烟尘的含量不断升高，导致空气质量下降。空气质量状况随时间和地点的不同而有所不同。 不同地区和场所，因多种因素影响，二氧化碳含量并不相同，具有一定的差异性。 如何探究不同气体样本中二氧化碳含量的差异呢？ 20 探·知识奥秘 二、关注空气质量 实验目的：探究不同气体样本中二氧化碳含量的差异 实验准备：利用课余时间，用塑料矿泉水瓶收集至少2种气体样本，如清晨公园或树林中的空气、人流密集商场中的空气、空旷操场中的空气、教室中的空气等，留作课堂实验时使用。 实验注意事项：收集气体样本的过程中一定要注意安全，切不可使自己置身于危险中。 用二氧化碳检测仪测量不同气体样本中二氧化碳的含量，记录实验数据。 如果实验室中没有二氧化碳检测仪，你能否通过化学实验判断不同气体样本中二氧化碳含量的差异?已知通常情况下，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊。请你设计并完成实验，记录实验现象。 21 探·知识奥秘 二、关注空气质量 下表中同学们经过测量后，记录了济南市某公园、商场和教室中的二氧化碳的体积分数，分析数据，你能从中得到什么结论？ 气体来源 实验数据 （二氧化碳体积分数） 实验结论 公园 约 0.04% 教室（人员密集时） 约 0.15% 商场（人员密集时） 约 0.2% 公园空气中二氧化碳含量较低 教室人员密集，二氧化碳含量高于公园 商场人员密集且相对封闭， 二氧化碳含量高于公园和教室 22 探·知识奥秘 二、关注空气质量 实验室中没有二氧化碳检测仪，其他小组同学使用澄清石灰水，在相同地点相同时刻进行了气体收集并检测，下表为他们所观察到的现象。 气体来源 实验现象 实验结论 公园 澄清石灰水无明显浑浊 教室（人员密集时） 澄清石灰水变浑浊 商场（人员密集时） 澄清石灰水明显浑浊 公园空气中二氧化碳含量低，使澄清石灰水变浑浊的程度极弱 教室空气中二氧化碳含量较高，能使澄清石灰水变浑浊 商场空气中二氧化碳含量高，使澄清石灰水变浑浊的程度更显著 23 探·知识奥秘 二、关注空气质量 思考与讨论： 在实验步骤3中，为使实验结果尽可能准确，应如何控制实验变量? 控制变量 取等量的澄清石灰水，确保石灰水的量相同，避免因石灰水量不同对浑浊程度判断产生影响。 通入气体的速率和时间相同，保证相同时间内通入气体的量一致，使实验条件更统一。 实验在相同的温度、压强等环境条件下进行，减少环境因素对实验结果的干扰。 24 探·知识奥秘 二、关注空气质量 目前，有关部门通过各种媒体向社会发布空气质量报告，以使民众及时了解当地和全国各主要城市的空气质量状况。 同住大山东，空气质量竟如此不同！图为山东省2017年度PM2.5年均浓度报告。 25 探·知识奥秘 二、关注空气质量 认识空气质量报告 下表列出了三个城市某一天的空气质量报告。表中的空气质量指数(AQI)是将几种空气污染物的含量按一定的方法处理成0～500之间的数字，用以定量描述空气质量状况的指数。目前，计入空气质量评价的主要污染物为二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)、臭氧(O3)、可吸入颗粒物(指直径不超过10微米的颗粒物，称PM10)、细颗粒物(指直径不超过2.5微米的颗粒物，称PM2.5)等。 空气质量报告的主要内容是什么? 空气质量指数级别与空气质量状况存在什么关系? 26 探·知识奥秘 二、关注空气质量 认识空气质量报告 空气质量指数（AQI）是定量描述空气质量状况的无量纲指数，数值越大，说明空气污染状况越严重，对人体健康的危害也就越大。AQI（0-50 优、51-100 良、101-150 轻度污染） 在监测时段内，对空气质量污染程度贡献最大的污染物。 依据空气质量指数的大小，将空气质量划分为不同级别，级别数越大，空气质量越差。 是对空气质量级别的通俗化描述，方便公众直观了解空气质量状况，如 “优”“良”“严重污染” 等。 27 探·知识奥秘 二、关注空气质量 认识空气质量报告 A 城市：空气质量指数为 22，级别一级，类别优，无首要污染物，空气质量状况良好。 B 城市：空气质量指数高达 335，级别六级，类别严重污染，首要污染物为PM10，污染情况严峻。 C 城市：空气质量指数 66，级别二级，类别良，首要污染物为O3，空气质量尚可但有提升空间。 28 探·知识奥秘 二、关注空气质量 不同污染物的危害 SO2是形成酸雨的主要 “元凶” 之一，酸雨会腐蚀建筑物、古迹，破坏土壤和水体的酸碱度，导致农作物减产、森林枯萎，危害水生生物生存。 SO2 比 SO2的毒性更强，能深入呼吸道深部，刺激肺泡组织，引发肺水肿、支气管炎等疾病，长期暴露会降低人体免疫力，增加肺癌的发病风险；还可能导致儿童肺部发育受损，影响其呼吸系统功能。 NO2 CO 是一种剧毒气体，无色、无味、无刺激性，易与人体血液中的血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，导致血红蛋白无法携带氧气，造成人体组织缺氧。 CO 29 探·知识奥秘 二、关注空气质量 不同污染物的危害 臭氧具有强氧化性，会刺激眼睛、呼吸道黏膜，导致眼睛干涩、咳嗽、胸闷、呼吸困难，诱发哮喘发作；长期暴露会损伤肺部细胞，降低肺功能，加速肺部老化。 O3 PM10 粒径较大（2.5-10 微米），主要沉积在人体上呼吸道（鼻腔、咽喉），刺激黏膜，引发鼻炎、咽炎等疾病；部分细小颗粒可进入下呼吸道，长期暴露会增加慢性支气管炎、肺气肿等疾病的发病风险 PM10 PM2.5是导致雾霾天气的“元凶”，粒径极小，可穿透人体呼吸道屏障，直接进入肺部深处。长期暴露会导致慢性阻塞性肺疾病、肺癌、心血管疾病、糖尿病等疾病的发病风险显著升高 PM2.5 30 探·知识奥秘 二、关注空气质量 认识空气质量报告 如何针对A、B、C三个城市的空气状况，提出合理化建议？ 对于 B 城市，需加强对产生PM10污染源的管控，比如工地扬尘治理，增加道路清扫和洒水频次，限制高污染车辆行驶等；同时可加大绿化力度，利用植物吸附粉尘。 C 城市要关注臭氧生成的相关因素，如减少挥发性有机物和氮氧化物的排放，在臭氧污染高发时段，合理调整工业生产和交通运输等活动。 整体而言，各城市都应持续推进清洁能源的使用，提高能源利用效率，从源头减少污染物排放，同时加强空气质量监测和预警，以便及时采取应对措施。 31 探·知识奥秘 二、关注空气质量 空气质量级别对人体健康的影响 空气是人类赖以生存的基础，每一次呼吸都离不开清洁的空气，它直接维系着人体呼吸系统健康、心血管功能正常运转，更是保障生态系统稳定、农作物生长与动植物存活的关键。 守护空气环境需每个人参与，少开一次车、拒绝露天焚烧、选择清洁能源，从点滴行动减少污染，方能让我们持续呼吸到清新空气，守护共同的蓝天。 32 理·核心要点 关注空气质量 空气质量报告 空气污染物 1.空气质量指数(AQI)是将几种空气污染物的含量按一定的方法处理成0～500之间的数字，用以定量描述空气质量状况的指数。 2.目前，计入空气质量评价的主要污染物为二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)、臭氧(O3)、可吸入颗粒物(指直径不超过10微米的颗粒物，称PM10)、细颗粒物(指直径不超过2.5微米的颗粒物，称PM2.5)等。 3.依据空气质量指数的大小，将空气质量划分为不同级别，级别数越大，空气质量越差。 SO2：主源工业燃煤 / 冶炼，致酸雨与呼吸道损伤 NO2：主源交通尾气，促光化学烟雾与肺部疾病 PM10（≤10μm）：主源扬尘 / 工业粉尘，沉积上呼吸道 气态污染物 颗粒物 CO：主源燃油不完全燃烧，具血液毒性 O3：二次污染物，强氧化性伤皮肤与肺 PM2.5（≤2.5μm）：含一次排放（燃煤 / 尾气）与二次生成（气态污染物转化），穿透肺泡入血，关联心肺疾病 33 1．走绿色发展道路，既要金山银山又要绿水青山。下列关于环境方面的知识不正确的是（ ） A．积极植树造林、种草以保护环境 B．臭氧层破坏和酸雨等与空气污染有关 C．倡导绿色出行，节能减排 D．空气质量指数的项目主要有SO2、CO2、NO、可吸入颗粒物等 析·典型范例 D 2．空气是一种宝贵的自然资源。下列有关空气的说法不正确的是（ ） A．氮气没有被列入空气质量监测项目 B．禁止燃放烟花爆竹，可以减少空气污染 C．空气质量报告中所列的空气质量级别越小，空气质量越好 D．空气的成分按质量计算，氧气大约占21% 析·典型范例 D 理·核心要点 关注空气质量 空气质量报告 主要污染物 空气是一种重要的资源 分离液态空气法 空气的性质 与用途 空气的利用与质量监测 过程：空气→压缩降温→液态空气→蒸发→各成分分离 顺序：氮气→氩气→氧气 原理：各成分沸点不同 变化：在分离的过程中没有新物质生成，属于物理变化 氧气 供给呼吸：动植物呼吸、潜水、登山、医疗急救等 支持燃烧：炼钢、气焊、航空航天、化工生产等 氮气 在一定条件下可以发生反应：制造硝酸和氮肥 化学性质不活泼：常用作保护气 液氮的温度很低：液氮冷冻麻醉，超导材料在低温环境下能显示超导性能 稀有 气体 化学性质很不活泼：可用作保护气。其中氦气还因为密度小于空气而用于探空气球 通电时能发出不同颜色的光：可制成多种用途的电光源 计入空气质量评价的主要污染物为二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)、臭氧(O3)、可吸入颗粒物(指直径不超过10微米的颗粒物，称PM10)、细颗粒物(指直径不超过2.5微米的颗粒物，称PM2.5)等。 SO2：主源工业燃煤 / 冶炼，致酸雨与呼吸道损伤 NO2：主源交通尾气，促光化学烟雾与肺部疾病 PM2.5（≤2.5μm）：燃煤 / 尾气与气态污染物转化，穿透肺泡入血，关联心肺疾病 36 1.空气是一种宝贵的自然资源。下列有关空气的说法不正确的是（　 ） A．空气中氧气的体积分数约为21% B．食品包装袋中充入氮气可延长食品保质期 C．稀有气体充入灯泡中可制成五彩的霓虹灯 D．空气中二氧化碳含量过高会造成温室效应增强，因此二氧化碳属于空气污染物 练·技能实战 D 37 2.2025春晚歌曲《山鹰和兰花花》传达了对自然环境的关注，下列有关空气的描述正确的是（　 ） A．酸雨是因为大量排放二氧化硫、二氧化碳气体引起的 B．空气质量指数越大，空气质量状况越好 C．温室效应是大量排放二氧化碳引起的，因此二氧化碳是空气污染物 D．氮气化学性质稳定可作保护气 练·技能实战 D 38 THANKS! 谢谢观看 九年级化学 上册·鲁教版2024 Lavf58.46.101 Lavf58.46.101 $$