2.1我们周围的空气讲义--2025-2026学年九年级化学人教版（2024）上册

2025-2026学年化学人教版九年级上册 第二单元 空气和氧气 课题1 我们周围的空气（专项讲义） 姓名： 班级： 学习目标 1. 知识与技能： (1) 了解空气的主要成分及其体积分数。 (2) 知道氧气、氮气、稀有气体的主要物理性质和用途。 (3) 初步认识纯净物和混合物的概念，并能区分一些常见的纯净物和混合物。 2. 过程与方法： (1) 通过对空气成分的探究过程，学习科学探究的初步方法，体验科学探究的乐趣。 (2) 初步学习运用观察、实验等方法获取信息，并运用比较、归纳等方法对信息进行加工。 3. 情感态度与价值观： (1) 认识空气对人类生活的重要作用，体会空气是一种宝贵的自然资源。 (2) 初步形成关注环境、热爱自然的情感。 知识点梳理及其讲解 一、 空气是由什么组成的 1. 空气的组成： (1) 早期观点： 人们曾认为空气是一种单一成分的物质。 (2) 拉瓦锡的贡献： 法国化学家拉瓦锡通过著名的“钟罩实验”（加热汞的实验），得出了空气是由氧气和氮气组成的结论，其中氧气约占空气体积的五分之一。 (3) 现代测定： 经过精确的实验测定，空气的成分按体积计算，大约是：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%。 讲解： (1) 这里的百分数是体积分数，不是质量分数。例如，氮气78%指的是100体积的空气中含有78体积的氮气。 (2) 拉瓦锡的实验是化学史上的重要实验，它推翻了“燃素说”，建立了燃烧的氧化学说，我们要学习他严谨的科学态度和勇于探索的精神。 2. 空气的主要成分及其体积分数： 气体成分 体积分数 氮气 (N₂) 78% 氧气 (O₂) 21% 稀有气体 0.94% 二氧化碳 (CO₂) 0.03% 其他气体和杂质 0.03% 二、 空气的组成成分及其主要性质和用途 1. 氧气 (O₂) (1) 物理性质： 通常状况下，是无色、无味的气体，密度比空气略大，不易溶于水。在一定条件下可液化成淡蓝色液体或固化成淡蓝色雪花状固体。 (2) 主要用途： · 供给呼吸： 用于医疗急救、潜水、登山等。 · 支持燃烧： 用于炼钢、气焊、航天等。 讲解： 氧气是我们生存必不可少的气体，但它并不是越多越好，纯氧环境对人体也是有害的。 2. 氮气 (N₂) (1) 物理性质： 通常状况下，是无色、无味的气体，密度比空气略小，难溶于水。 (2) 化学性质： 化学性质不活泼，一般情况下，不易与其他物质发生化学反应。 (3) 主要用途： · 保护气： 焊接金属时作保护气、食品包装中充氮气以防腐。 · 制硝酸和化肥的重要原料。 · 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。 讲解： 氮气的“不活泼”性使得它在很多情况下能充当保护角色，防止物质被氧化。 3. 稀有气体（氦、氖、氩、氪、氙、氡的总称） (1) 物理性质： 都是无色、无味的气体，难溶于水。 (2) 化学性质： 曾被称为“惰性气体”，化学性质很不活泼。但在一定条件下，有些稀有气体也能与某些物质发生化学反应，生成其他物质。 (3) 主要用途： · 保护气： 如焊接精密仪器时用作保护气。 · 电光源： 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，如霓虹灯、航标灯等。例如，氦气发粉红色光，氖气发红光，氩气发蓝紫色光。 · 氦气： 密度小，化学性质稳定，可用于填充探空气球。 · 医疗： 氙气可用于医疗麻醉。 讲解： “稀有气体”并非绝对“稀有”，只是它们在空气中含量较少，且化学性质稳定，发现较晚。 三、 纯净物和混合物 1. 纯净物： 由一种物质组成的物质。 (1) 特点： 有固定的组成和性质，可以用专门的化学符号表示。 (2) 举例： 氧气 (O₂)、氮气 (N₂)、二氧化碳 (CO₂)、水 (H₂O)、铁 (Fe) 等。 2. 混合物： 由两种或两种以上的物质混合而成的物质。 (1) 特点： 没有固定的组成和性质，各成分保持各自原来的性质，可以通过物理方法将各成分分离。 (2) 举例： 空气（由多种气体混合而成）、海水（水和溶解的多种物质）、糖水（糖和水）等。 讲解： (1) 判断纯净物和混合物的关键在于物质的种类，而不是元素的种类。一种元素可以组成混合物（如氧气O₂和臭氧O₃的混合气体），多种元素也可以组成纯净物（如水H₂O）。 (2) 空气是典型的混合物，因为它含有氮气、氧气等多种物质。 四、 空气是一种宝贵的资源 · 空气中的各种成分作为原料广泛用于生产化肥、化工产品、炼钢、石油加工、运输、电光源等领域，是人类生产活动的重要资源。保护空气，就是保护我们的生命线。 知识点总结 1. 空气的组成（体积分数）： 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%。 2. 氧气的主要用途： 供给呼吸、支持燃烧。 3. 氮气的主要用途： 作保护气、制硝酸和化肥、冷冻麻醉等。 4. 稀有气体的主要用途： 作保护气、制电光源（如霓虹灯）等。 5. 基本概念： (1) 纯净物： 由一种物质组成，有固定组成和性质，可用化学符号表示。 (2) 混合物： 由两种或多种物质组成，没有固定组成和性质，各成分保持原有性质。 6. 空气是一种宝贵的自然资源，对人类至关重要。 巩固练习 一、选择题 1．某日A市的空气质量报告如图所示，下列说法不正确的是 A．二氧化硫()的排放，会引起酸雨 B．当日的首要污染物为可吸入颗粒物() C．二氧化碳()不是空气污染物 D．“污染指数”越大表示空气质量越差 2．校园微型空气质量监测站的组装和使用，可以提高同学们保护环境的意识。下列相关说法不正确的是 A．空气质量指数越高，空气质量越好 B．加强空气质量监测有利于调控工业布局、减少环境污染 C．二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧、PM2.5、PM10等是计入空气质量评价的主要污染物 D．积极植树造林有助于提升空气质量 3．空气中含量较高且在食品包装中用作保护气的是（　　） A． B． C． D． 4．空气的成分按体积分数计算，含量由多到少排第三位的气体是 A．稀有气体 B．氮气 C．氧气 D．其他气体 5．“减污降碳，保卫蓝天”，下列做法不符合这一主题的是 A．乘坐公交车 B．循环用教材 C．露天烧垃圾 D．分类放垃圾 6．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。下列做法不利于保护空气的是 A．工厂的废气直接排放 B．积极植树、种草 C．使用清洁能源 D．加强空气质量监测 7．将燃着的木条分别插入盛有空气、氮气和氧气的瓶中，观察到的现象分别是燃烧更旺、继续燃烧、火焰熄灭。则三瓶气体依次应是 A．氧气、氮气、空气 B．氧气、空气、氮气 C．氮气、空气、氧气 D．空气、氧气、氮气 8．中国空间站舱内的“人造空气”与地球空气成分含量基本相同，“人造空气”中不该有的气体是（　　） A．二氧化碳 B．氢气 C．氮气 D．氧气 9．化石燃料的不当使用给环境造成不良影响，下列哪项环境问题，不是化石燃料燃烧造成的(　　) A．雾霾天气 B．白色污染 C．酸雨 D．温室效应增强 10．空气中含量较多且性质比较活泼的气体是（　　） A．氧气　 B．氮气　　 C．二氧化碳 D．水蒸气 11．空气是一种宝贵的自然资源。下列对空气的有关说法中，正确的是（　　） A．空气中的氧气可以作燃料 B．空气中的氮气化学性质稳定，可以用于食品防腐 C．CO2、SO2和粉尘都属于空气污染物 D．目前空气按质量分数计算，氮气约占78% 12．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。下列说法不正确的是 A．该实验证明氧气体积约占空气总体积的 B．实验时红磷一定要足量 C．点燃红磷缓慢伸入集气瓶中后，再塞紧瓶塞 D．这个实验能证明氮气难溶于水，不支持燃烧的性质 13．将燃着的蜡烛放入密闭容器中，同时用氧气传感器测的密闭容器中氧气的含量的变化如下图所示。下列说法正确的是 A．蜡烛燃烧前密闭容器内的气体全部是氧气 B．蜡烛熄灭是因为容器内的氧气全部消耗完 C．蜡烛熄灭后容器内的氧气体积分数小于一定值时，蜡烛无法燃烧 D．蜡烛熄灭后容器内的气体全部是氮气和二氧化碳，不能支持燃烧 14．用如图装置可验证空气中的含量大约为总体积的，下列说法正确的是（　　） A．红磷燃烧产生大量白雾 B．红磷燃烧熄灭后即可观察读数 C．U形管左侧水面最终上升至1处 D．U形管左侧水面一直上升最后不变 二、填空与简答 15．空气是我们赖以生存的宝贵资源。 （1）空气属于　 　(填“纯净物”或“混合物”)，其中能供给呼吸的物质是　 　。 （2）下表为北京市某监测点监测到的空气质量。依据表格回答问题： 污染项目 PM2.5 PM10 SO2 CO NO2 污染指数 69 95 9 0.8 42 ①首要污染物是　 　；其中会形成酸雨的是　 　(填1种即可)。 ② 上图为一款新型环保车，可通过360 °旋转的“大炮筒”向四周喷水，从而缓解极端恶劣天气给人带来的不适。分析这款环保车喷水的作用是　 　。 16．化学与我们的生产、生活息息相关，请从下列物质中选择适当的物质填空(填字母)。 a氧气 b．氮气 c．二氧化硫 d．水蒸气 e．二氧化碳 f．稀有气体 （1）能供给呼吸，支持燃烧的是　 　。 （2）能用来做电光源的是　 　。 （3）能用于制硝酸、氨肥的是　 　。 （4）酥脆的饼干在空气中会变软，说明空气中含有　 　。 （5）会导致空气污染的是　 　。 （6）能参与植物的光合作用，会导致温室效应的是　 　。 17．空气中占到近78%体积的气体是 　 　占到20%体积的气体是 　 　，它的主要用途是 　 　；剩余的1%包含好多种气体，比如 　 　、 　 　等． 18．空气是重要的自然资源，请按要求填空。 Ⅰ．如图所示，请说明利用了气体的哪些性质。 （1）氮气填充食品包装袋利用氮气________。 （2）液氮用于磁悬浮列车中做冷冻剂________。 （3）稀有气体作霓虹灯利用了稀有气体________。 （4）氧气用于潜水利用了氧气________。 Ⅱ．以下是国家关于空气污染指数与质量级别的对应关系表： 污染指数 50以下 51-100 101-150 151-200 201-300 300以上 质量级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ(1) Ⅲ(2) Ⅳ Ⅴ （5）某城市某日的空气污染指数为103～120，根据上表的信息判断该市当天的空气质量级别为________。 （6）计入空气污染指数的除了可吸入颗粒物外，还包括______(填序号)。 A. 二氧化碳 B. 二氧化硫 C. 一氧化碳 D. 二氧化氮 E. 氧气 （7）下列治理空气污染的措施中，错误的是______(填序号)。 A. 提倡绿色出行，发展公共交通 B. 植树造林，不乱砍滥伐 C. 将化工厂烟囱建高后排放废气 D. 加强大气监测与工厂治理 19．已知空气的主要成分是氮气和氧气，某课外活动小组设计测定空气中氧气含量的实验，实验装置如图所示： （1）该实验中红磷稍过量，目的是　 　。 （2）待燃烧停止，白烟消失并冷却后，打开止水夹，观察到烧杯中的水进入集气瓶，瓶内水量约是集气瓶体积的　 　，由本实验可推知氮气的哪一性质？　 　。 20．暑期实践活动中，同学们走进工厂，在实践中认识化学、体验化学、感悟化学。 （1）工厂工作人员介绍，铜可以制成导线，这是利用金属铜的　 　性。 （2）工厂设有可回收和不可回收垃圾箱，小明自觉响应垃圾分类回收的倡导，将饮用完的金属易拉罐投放到　 　垃圾箱。 （3）工厂工作人员介绍了下列物质的性质及用途：a氧气；b氮气；c二氧化硫；d二氧化碳；e氦气，请根据介绍内容选择正确的字母填空： ①可作焊接金属时的保护气的气体是　 　。 ②有刺激性气味且有毒的气体是　 　。 ③可以用来制造霓虹灯的是　 　。 ④用于医疗急救的是　 　。 ⑤能加大温室效应的是　 　。 21．探究小组的同学为探究空气中氧气的体积分数，设计了如图7所示装置，白磷在空气中很容易燃烧，生成五氧化二磷固体．据图1回答下列问题： （1）闭合电源开关，电阻丝后会发热，可以观察到白磷　 　； （2）装置冷却到室温，可观察到U型管内左侧液面　 　 ； （3）通过这个实验得出的结论是氧气约占空气体积的　 　 ； （4）实验完毕后，集气瓶内残余的气体主要是　 　 ； （5）小明同学由该实验得到启发，设计了如图2的实验，但是他看到的现象是水面并没有上升约，原因　 　 ． 三、实验与探究 22．铅是一种重金属，铅和铅的化合物有很多用途，如蓄电池等，但含铅化合物大多有毒，汽车尾气、金属冶炼厂等都是主要的铅污染源．铅一旦进入人体会累积，对人脑、肾脏和造血功能有损害．为了了解环境中的铅污染问题，小明与同学进行了如下的调查研究． （1）据报道，儿童从空气中吸入的铅是成人吸入量的1.6～1.7倍．为了研究这个现象，小明在阅读资料时，看到了如下实验数据： 离地面高度（米） 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 铅的浓度（微克/米3） 1.10 0.98 0.91 0.72 0.66 0.54 0.50 从上述数据分析，你认为儿童会更多吸入铅的可能原因是　 　 （2）查阅资料时，小明又看到了如右所示的图，图中记录了离某公路不同距离处种植的卷心菜中铅的含量．由该图推测：卷心菜内里叶片的铅可能直接来于　 　 ，造成卷心菜外围叶片含铅量不同的重要原因是　　 　 23．空气中氧气含量测定的再认识． （1）【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1)．该实验中选择使用汞的优点有 ． A．实验过程中没有污染 B．在汞槽中起到液封作用 C．生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气 D．能将密闭装置内空气中的氧气集合耗尽 （2）【实验回顾】实验室常用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量(装置如图2)，写出红磷燃烧的文字表达式　 　．兴趣小组用该方法测出的氧气含量常常远低于21%． （3）【提出问题】用红磷燃烧的方法为什么不能准确地测定空气中氧气的含量？ 【进行猜想】①装置漏气；②　 　装置内氧气有剩余；… （4）【实验探究1】小明根据铁生锈的原理，探究用铁能否准确测定空气中氧气的含量，于是进行了实验(装置如图3)通过7天测得的数据计算空气中氧气的含量为19.13%． 【交流与反思】与用红磷燃烧的方法相比，用铁丝生锈的方法测定结果更准确的原因：　 　． （5）【实验探究2】为了加快反应速率，小明通过查阅资料，利用铁粉、炭粉、氯化钠等物质又进行了实验(装置如图4)，8分钟后测得的数据如表： 实验前的体积 实验后的体积 集气瓶内空气 烧杯内蒸馏水 烧杯内剩余蒸馏水 131mL 90.0mL 63.6mL 请计算出空气中氧气含量　 　 (计算结果保留一位小数) （6）【结论与反思】通过上述实验探究，选择　 　 (填物质名称)进行实验，可较为快速地完成实验并减小实验误差． （7）【拓展延伸】铜也能与空气中氧气、水、二氧化碳反应而锈蚀，生成铜绿[铜绿的主要成分为Cu2(OH)2CO3]，若将图3装置中的粗铁丝换成足量的铜丝进行实验，请判断能否比较准确地测定空气中氧气的含量，并说明理由。　 　 (填“能”或“不能”)，理由　 　。(提示：铜与空气中氧气、水、二氧化碳反应锈蚀时，当参加反应的氧气和二氧化碳的体积相等时，反应才能恰好完成。) 24． 化学反应需要一定的条件，调控化学反应具有重要意义。 （1）将食品置于冰箱中保存可减缓变质，原理是　 　能影响化学反应。 （2）某小组按下列实验方案探究过氧化氢分解的影响因素，实验用到的H2O2溶液浓度为30%，催化剂的用量均相同，0~100秒广口瓶中压强的变化用△p表示。 编号 H2O2溶液的体积/mL 水的体积/mL 溶液pH 催化剂种类 △p /kPa 1 15 15 5 FeCl3 49 2 10 20 5 FeCl3 26 3 5 25 5 FeCl3 20 4 5 25 5 CuCl2 10 5 5 25 5 CuSO4 7 ①实验1、2、3用于探究　 　对过氧化氢分解快慢的影响。 ②依据实验　 　(填编号) 的数据， 得出催化能力： FeCl3>CuCl2。 ③在上述实验的基础上，提出一个可继续探究的问题：　 　 （3）研究和调控燃烧能提升化学反应的应用价值。 ①将蜡烛置于空气中，测定从点燃到熄灭过程中气体浓度(体积分数)的变化，结果如图。 为了探究蜡烛熄灭的原因，用空气占95%、CO2占5%的混合气体重做实验，观察到蜡烛　 　(填“能”或“不能”)点燃，说明氧气浓度降低是蜡烛熄灭的原因。 ②用红磷燃烧探究空气中氧气的含量，装置如图，排除装置与操作误差后，发现实验结果总是低于氧气的真实含量，原因可能是　 　。 ③煤矿井下的空气通常含有甲烷，不断鼓入新鲜空气是防止发生燃烧或爆炸的举措之一，其原理是通过　 　使甲烷燃烧无法达到所需的条件。 参考答案 1．B 2．A 3．A 4．A 5．C 6．A 7．B 8．B 9．B 10．A 11．B 12．C 13．C 14．C 15．（1）混合物；氧气 （2）PM10；SO2(或NO2)；降尘 16．（1）a （2）f （3）b （4）d （5）c （6）e 17．氮气；氧气；供给呼吸和支持燃烧；稀有气体；二氧化碳 18．(1) 化学性质不活泼，且无毒 (2) 液氮在蒸发时能吸收大量的热 (3) 在通电时能发出有色的光 (4) 可以供给呼吸 (5) Ⅲ（1） (6) B，C，D (7) C 19．（1）耗尽集气瓶内的氧气 （2）；难溶于水、不燃烧也不支持燃烧。 20．（1）导电性和延展 （2）可回收 （3）b；c；e；a；d 21．红磷燃烧，产生大量的白烟；U型管内左侧液面上升，约上升至1处；氧气约占空气气体体积的；氮气；石蜡燃烧有二氧化碳生成，瓶内气压基本不变 22．（1）离地面越低，含铅量越高 （2）土壤；汽车尾气含铅，离公路距离不同 23．（1）B；C；D （2）磷+氧气 五氧化二磷 （3）红磷不足 （4）足量铁丝发生缓慢氧化，使装置内的氧气充分反应，残留更少 （5）20.2% （6）铁粉、炭粉、氯化钠和蒸馏水 （7）不能；因为空气中二氧化碳含量约只有0.03%，铜不能将装置中的氧气几乎耗尽 24．（1）温度 （2）过氧化氢溶液的浓度；3、4；温度对过氧化氢分解快慢的影响 （3）不能；氧气未完全反应；降低甲烷在空气中的浓度 学科网（北京）股份有限公司 $