2.1 空气的成分-第2课时 氮气和稀有气体的用途 空气的污染与防治-2025-2026学年九年级化学科粤版（2024）上册

该初中化学课件围绕氮气和稀有气体的用途、空气污染物及防治展开，通过“地球家园”情境提问导入，引导学生从空气成分用途过渡到污染危害与防治，构建“性质-用途-保护”的知识学习支架。 其特色在于结合科学观念（如氮气性质决定用途）和科学态度与责任（环保措施分层面落实），用表格对比用途、记忆口诀总结知识，实例贴近生活（如薯片充氮、汽车氙气灯）。帮助学生形成环保意识和知识应用能力，为教师提供结构化教学资源，提升教学效率。

一、氮气（N₂）的用途：基于性质的多领域应用 氮气的用途核心围绕其化学性质稳定（常温难反应）和液氮低温特性两大优势，具体可分为三大类，结合场景案例理解更直观： （一）保护气用途：利用 “化学性质稳定，隔绝氧气” 的特性 应用领域 具体场景 作用原理与优势 生活 / 工业实例 食品工业 零食 / 熟食包装充氮 隔绝空气中的氧气和水蒸气，防止食品氧化变质（如油脂哈喇味）、微生物滋生，延长保质期 薯片、牛肉干、烘焙面包的包装（拆开时包装袋鼓鼓的，内部为氮气）；真空咖啡包装中充氮，防止咖啡粉氧化变味 金属加工 焊接 / 切割金属时的保护气 隔绝空气（氧气），避免金属在高温下被氧化，保证焊接处质量（如不锈钢焊缝不生锈） 汽车车身焊接、电路板焊接时，用氮气营造 “惰性环境”；金属热处理（如退火）时充氮，防止金属表面氧化 电子工业 芯片 / 半导体制造过程 净化生产环境，防止灰尘、氧气与芯片材料反应，保证产品精度（比氮气更稳定的氩气也常用，但氮气成本更低） 手机芯片制造中，用氮气冲洗反应腔；LED 灯珠封装时充氮，防止灯丝氧化 （二）化工原料用途：利用 “高温高压下可反应” 的特性 应用领域 具体场景 反应原理 实际价值 农业（氮肥生产） 合成氨→制备尿素、碳酸氢铵等氮肥 工业合成氨反应：N₂ + 3H₂\(\stackrel{高温高压、催化剂}{=\!=\!=}\)2NH₃，氨气进一步转化为氮肥 解决全球粮食增产问题（氮是植物叶绿素、蛋白质的关键成分，缺氮会导致作物叶片发黄、减产）；我国每年生产氮肥超 5000 万吨，保障粮食安全 化工工业 制造硝酸、纯碱等基础化工产品 氮气→一氧化氮（NO）→二氧化氮（NO₂）→硝酸（HNO₃）；硝酸与碳酸钠反应生成纯碱（Na₂CO₃） 硝酸用于生产炸药（如硝酸铵）、染料（如偶氮染料）、医药（如青霉素）；纯碱用于玻璃制造、肥皂生产，是工业 “基础化工之母” （三）低温用途：利用 “液氮（-196℃）的极强制冷性” 应用领域 具体场景 低温优势 生活 / 科研实例 医疗领域 生物样本保存、冷冻治疗 液氮温度极低，能快速冻结物质，且冷冻后细胞结构破坏小（缓慢冷冻会形成大冰晶，刺破细胞） 医院冷冻保存精子、卵子、胚胎（保存期可达数十年）；皮肤科用液氮冷冻治疗扁平疣、血管瘤（低温冻死病变组织，创伤小） 食品工业 速冻食品加工 液氮喷淋冷冻，使食品在几分钟内降温至 - 40℃以下，锁住水分和营养（比传统冷冻更高效） 速冻水饺、速冻海鲜（如虾、扇贝）用液氮冷冻，煮后口感接近新鲜；冰淇淋制作中加液氮，快速成型且口感更细腻 科研领域 创造低温环境、超导实验 液氮能提供接近 “绝对零度” 的低温环境，使某些材料呈现超导性（电阻为零） 物理实验室用液氮冷却超导磁体（如核磁共振仪的磁体）；航天模拟实验中，用液氮模拟太空低温环境 二、稀有气体的用途：“惰性” 与 “特殊光效” 的独特价值 稀有气体（氦 He、氖 Ne、氩 Ar、氪 Kr、氙 Xe）因最外层电子稳定（8 电子或 2 电子结构），化学性质极不活泼，同时通电时会发出特征光谱，用途集中在 “保护气” 和 “电光源”，部分气体有特殊功能： （一）保护气用途：比氮气更稳定，适用于高精度场景 稀有气体 应用领域 优势与实例 氩气（Ar） 焊接精密仪器、半导体制造 化学性质比氮气更稳定，且密度与空气接近，不易扩散；用于焊接不锈钢保温杯、钛合金飞机部件，防止焊缝氧化；半导体芯片制造中，用氩气作为等离子刻蚀的保护气 氦气（He） 航天领域（火箭燃料保护） 密度极小（0.178g/L，仅为空气的 1/7），且不燃不爆；火箭发射时，用氦气吹扫燃料管道，防止燃料与空气混合爆炸 （二）电光源用途：通电发光，光谱独特且能耗低 稀有气体 发光颜色 应用场景 优势 氖气（Ne） 红光（波长 640nm，穿透性强） 霓虹灯、交通指示灯、应急指示灯 红光在雾天穿透性比白光强，因此高速公路雾天指示灯、航空跑道边灯常用氖灯；霓虹灯可通过充入不同气体混合，发出多种颜色（如氖 + 氩 = 粉红色） 氩气（Ar） 蓝紫色光 普通白炽灯、荧光灯 白炽灯内充氩气，防止钨丝高温升华（延长灯泡寿命，普通真空灯泡寿命约 1000 小时，充氩后可达 2000 小时）；荧光灯内充氩气，帮助灯管启动（氩气电离产生紫外线，激发荧光粉发光） 氙气（Xe） 白光（接近太阳光，亮度极高） 汽车大灯（氙气灯）、探照灯、“人造小太阳” 氙气灯亮度是普通卤素灯的 3 倍，且能耗低（节能 50%），寿命长达 3000 小时；科研用 “氙灯” 模拟太阳光，用于光伏电池测试、植物生长实验 （三）特殊用途：基于独特物理性质 稀有气体 特殊性质 应用场景 氦气（He） 密度极小、不燃不爆、溶解度低 填充气球 / 飞艇（比氢气安全，氢气遇火爆炸，氦气无风险）；潜水员 “减压病” 预防（潜水员深潜后，体内氮气会形成气泡，用氦氧混合气体呼吸，氦气溶解度低，不易形成气泡） 氙气（Xe） 麻醉效果好、副作用小 医疗麻醉（氙气麻醉时，患者苏醒快，对心肺功能影响小，适用于高龄患者或复杂手术） 三、空气的污染与防治：从 “危害识别” 到 “行动落地” （一）空气污染物的分类与来源：找准 “污染源” 才能精准防治 污染物类型 主要成分 核心来源 特点与危害 有害气体 二氧化硫（SO₂） 煤燃烧（如燃煤电厂、冬季供暖）、有色金属冶炼（如炼铜、炼锌） 易溶于水，与雨水结合形成 “酸雨”（pH<5.6），腐蚀大理石建筑（如故宫太和殿栏杆）、酸化土壤（导致农作物减产）、刺激人体呼吸道（引发支气管炎） 氮氧化物（NOₓ，如 NO、NO₂） 汽车尾气（发动机高温下 N₂与 O₂反应）、工业窑炉（如水泥厂、钢铁厂） 形成酸雨（NO₂与水反应生成硝酸），同时参与 “光化学反应”（与挥发性有机物结合，在光照下生成臭氧和 PM2.5），加剧雾霾 一氧化碳（CO） 燃料不完全燃烧（如汽车怠速、煤炉通风不良、燃气泄漏） 无色无味，剧毒（与血红蛋白结合能力是 O₂的 200-300 倍），导致人体缺氧（轻度头晕，重度昏迷死亡），冬季是 CO 中毒高发期 臭氧（O₃，近地面） 光化学反应产物（NOₓ+ 挥发性有机物 + 光照） 强氧化性，刺激呼吸道（引发哮喘），损伤植物叶片（导致光合作用下降），夏季午后浓度最高（光照强，反应剧烈） 颗粒物 PM2.5（直径≤2.5 微米） 工业粉尘（如水泥、煤炭）、汽车尾气（柴油车排放的碳颗粒）、生物质燃烧（如秸秆焚烧） 能深入人体肺部甚至进入血液，携带重金属（如铅、汞）和有毒有机物，长期吸入增加肺癌、心血管疾病风险，也是雾霾的 “元凶” PM10（直径≤10 微米） 道路扬尘（如建筑工地、卡车行驶）、沙尘暴 主要沉积在鼻腔和咽喉，引发鼻炎、咽炎，也会影响能见度（如沙尘暴天气能见度不足 100 米） （二）空气污染的危害：从 “个人健康” 到 “全球生态” 对人体健康的直接危害： 短期影响：雾霾天易出现咳嗽、咽痛、胸闷，哮喘患者发作频率增加；CO 中毒可在几小时内致命； 长期影响：长期暴露于 PM2.5 环境中，肺癌发病率增加 20%-30%，还会导致儿童智力发育迟缓、老年人认知功能下降。 对生态环境的破坏： 酸雨危害：我国长江以南地区是酸雨高发区（如湖南、江西），酸雨导致森林死亡（如重庆南山马尾松成片枯死）、湖泊酸化（鱼类无法生存，如浙江千岛湖部分支流无鱼类）； 温室效应加剧：空气中 CO₂、甲烷等气体增加，导致全球气候变暖（近 100 年全球平均气温上升 0.85℃），冰川融化（南极冰盖每年减少 1370 亿吨）、海平面上升（威胁沿海城市，如上海、广州）； 植物受损：臭氧和 PM2.5 会破坏植物叶片的气孔，影响光合作用，导致农作物减产（如小麦减产 5%-10%，水稻减产 3%-8%）。 （三）空气防治的 “三级措施”：政府、企业、个人协同发力 政府层面：政策调控与监管（宏观把控）： 制定排放标准：如我国实施 “国六” 汽车尾气标准（比国五标准 NOₓ排放降低 42%），要求燃煤电厂安装脱硫脱硝设备（脱硫效率达 95% 以上）； 推动能源转型：大力发展太阳能、风能（2023 年我国风电、太阳能发电量占比达 17%），减少化石燃料依赖； 加强监测与预警：建立全国空气质量监测网（超 2000 个监测站），实时发布 PM2.5、臭氧浓度数据，污染严重时启动 “重污染天气预警”（如机动车限行、工厂停产）。 企业层面：技术改造与减排（源头治理）： 工业减排：钢铁、水泥等行业采用 “超低排放改造”（如钢铁厂用 “干法除尘” 替代湿法，减少粉尘排放）；化工企业推广 “清洁生产技术”（如用天然气替代煤作燃料）； 尾气处理：汽车制造商安装 “三元催化器”（将 CO、NOₓ转化为无害的 CO₂、N₂），柴油车加装 “颗粒捕捉器”（过滤 PM2.5）； 资源循环：工业废弃物（如煤矸石）用于发电或制砖，减少扬尘；秸秆禁烧后，推广 “秸秆还田” 或 “秸秆制沼气”（资源化利用，减少污染）。 个人层面：日常行动与参与（微观落实）： 绿色出行：短途步行、骑行，长途选择地铁、公交或新能源汽车（1 辆新能源汽车每年可减少 CO₂排放约 2.5 吨）； 节约能源：随手关灯、使用节能电器（如 LED 灯比白炽灯节能 80%），减少煤电消耗； 减少污染行为：不焚烧秸秆、垃圾，使用无磷洗衣粉（减少水体污染间接影响空气），购买环保型装修材料（减少挥发性有机物排放）； 参与监督：发现企业偷排废气、汽车尾气超标等行为，可拨打 12369 环保举报电话，共同监督空气质量。 四、核心知识总结 类别 核心要点 记忆口诀（辅助理解） 氮气用途 保护气（食品、焊接）、化工原料（氮肥）、低温（液氮） 氮性稳，作保护；制氮肥，保粮食；液氮冷，冻样本 稀有气体用途 保护气（氩气）、电光源（氖灯、氙灯）、特殊用途（氦气球） 稀有气，惰性强；通电亮，颜色广；氦轻安全充气球 空气污染防治 识污染（SO₂、PM2.5）、控源头（减排）、齐行动（个人 + 政府） 认污染物，找源头；政府管，企业改；个人做，护空气 通过以上内容，可系统掌握氮气、稀有气体用途的 “性质 - 用途” 逻辑，以及空气污染防治的 “危害 - 措施” 框架，结合生活实例能更轻松理解和记忆。 2024科粤版化学九年级上册 授课教师： . 班 级： . 时 间： . 2.1 空气的成分-第2课时 氮气和稀有气体的用途 空气的污染与防治 第二单元 空气、物质的构成与组成 a i T u j m i a N g 学习目标 1.结合空气污染物的类别，分析空气质量报告，初步尝试主动讨论空气保护等社会性科学议题。 2.认识空气是宝贵的自然资源，形成保护和节约资源的可持续发展意识与社会责任。 地球只有一个，失去它，我们到哪里去寻找家园？一滴雨露，挽救一个生命；一片蓝天，拯救一个地球。我们现在还能时时看到美丽的蓝天吗？请同学们看看外面的天空，我们如何去爱护它？ 情境导入 1.在我们的身边发生过哪些污染空气的情况？ 2.大气污染会造成哪些危害？ 3.为了保护人们赖以生存的空气，我们能做些什么？ 合作探究 探究点一 空气污染危害大 1. 科学家是怎样发现空气成分的 (1)污染物： ①烟尘：可吸入颗粒物(PM10)、可入肺颗粒物(PM2.5) ②有害气体：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮等 易错警示：二氧化碳含量过高会导致温室效应，但二氧化碳不属于空气污染物。 2. 空气污染物的主要来源 (2)污染源： ①工厂废气：含多种有害气体 ②汽车尾气：含一氧化碳、二氧化氮等 ③煤、石油、天然气的燃烧：产生烟尘、二氧化氮、 二氧化硫等（引起“酸雨”） 2. 空气污染物的主要来源 ①严重损害人体的健康； ②影响作物的生长； ③破坏生态平衡； ④导致全球气候变暖、臭氧层破坏和酸雨等。 合作探究 探究点一 空气污染危害大 3. 危害 ①加强大气质量监测； ②减少化石燃料的使用，使用清洁能源； ③工厂废气经处理后排放，汽车安装尾气净化处理装置； ④积极植树、造林、种草等。 合作探究 探究点二 保护大气环境 1. 防治措施 空气质量日报的主要内容： ①首要污染物；②空气质量指数；③空气质量指数级别。 目前列入空气质量监测标准的基本项目有：颗粒物（粒径小于等于10μm，称PM10）、颗粒物（粒径小于等于2.5μm，称PM2.5）二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳、和臭氧。 合作探究 探究点二 保护大气环境 2. 空气质量日报 空气质量指数 0~50 51~ 100 101~ 150 151~ 200 201~ 300 ＞300 空气质量指数级别 一级 二级 三级 四级 五级 六级 空气质量指数类别及表示颜色 优 良 轻度 污染 中度 污染 重度 污染 严重 污染 绿色 黄色 橙色 红色 紫色 褐红色 表2-1 空气质量指数及相关信息 法律保障 《中华人民共和国大气污染防治法》 《环境空气质量标准》 …… 废气除尘装置 水电站 风力发电 城市绿化 保护环境从我做起 知识点1 氮气和稀有气体的用途 1. ［2024·盐城］空气是一种宝贵的资源，其中含量最高且 常用作保护气的是( ) A A. B. C. D. 【点拨】氮气约占空气体积的 ，含量最多，且化学性质 稳定，常用作保护气。 返回 中考考法 17 2. ［2025·包头月考改编］下列关于空气的说法错误的是 ( ) A A. 空气中的稀有气体常用作灭火剂 B. 空气中的氮气可用于制造炸药 C. 空气是人类宝贵的自然资源 D. 空气中的氧气主要来自植物的光合作用 【点拨】稀有气体的化学性质很不活泼，但稀有气体在空气 中的含量很少，不宜用作灭火剂，故A错误。 返回 中考考法 18 3.空气是重要的自然资源，与人类的生产、 生活密切相关。 （1）甲的化学性质不活泼，因此常用于 ___（填字母，后同）；乙能够支持燃烧， A 、 因此常用于______。 A.用作保护气 B.制造硝酸和氮肥 C.合成染料 D.医疗急救 E.气割 F.气焊 中考考法 19 （2）丙中主要是__________（一类气体的总称），其在通 电时能发出不同颜色的光，这属于______（填“物理”或“化 学”）性质。 稀有气体 物理 返回 中考考法 20 知识点2 纯净物和混合物 4.分类是认识和研究问题的方法之一。给下列物质进行分类 （填序号）。 ①蒸馏水 ②自来水 ③矿泉水 ④海水 ⑤汽水 ⑥水银 ⑦冰水共存物 ⑧洁净的空气 ⑨稀有气体 ⑩液氮 ⑪二氧化碳 ⑫澄清石灰水 中考考法 21 ⑬纯牛奶 ⑭食醋 ⑮医用酒精 属于混合物的是_______________________； 属于纯净物的是____________。 ②③④⑤⑧⑨⑫⑬⑭⑮ ①⑥⑦⑩⑪ 返回 中考考法 知识点3 空气的污染与防治 5. 空气污染是引起多种疾病的原因之一，防治空气污染攸关 人类健康。下列物质中，属于空气污染物的是( ) B A. 氮气 B. C. 氦气 D. 水蒸气 返回 中考考法 23 6. 成都市连续14年位居“中国最具幸福感城市”第一名，城市 发展取得重大成就。下列做法中，不符合新时代成都发展理 念的是( ) B A. 提升非化石能源消费比重 B. 减少公园绿地，增加住宅建设 C. 推动大气污染防治协同立法 D. 降低 ，做靓“雪山下的公园城市” 返回 中考考法 24 纠易错 对空气及空气污染缺乏正确认识 7. 下列有关空气的说法中，正确的是( ) C A. 空气中各成分的含量恒定不变 B. 导致空气污染的气体主要有二氧化硫、二氧化碳、二氧化氮 C. 空气质量指数的数值越小，说明空气的质量越好 D. 空气的成分按质量计算，氮气大约占 中考考法 25 8. ［2025·呼和浩特月考］分类是化学学习和研究的重要方 法之一，下列分类正确的是( ) A A. 空气中的污染物：臭氧、二氧化硫、一氧化碳等 B. 可在酒精灯上加热：试管、烧杯、集气瓶 C. 纯净物：洁净的空气、蔗糖、冰水混合物 D. 物理性质：溶解性、挥发性、稳定性 中考考法 26 空气的污染 保护大气环境 危害 防治措施 污染物 有害气体、烟尘 影响人体健康和作物生长；破坏生态平衡；影响全球气候 加强大气质量监测；改善环境状况；使用清洁能源；积极植树、造林、种草等 课堂小结 谢谢观看！ $