2.1 我们周围的空气（教材通解）化学新教材人教版九年级上册

第二单元 空气和氧气 课题1 我们周围的空气 一、拉瓦锡用定量的方法研究空气的成分 实验装置 实验现象 实验结论 1.对银白色的液态汞加热，一部分汞变成红色粉末，气体体积减少。 2.将红色固体加强热，得到银白色固体和氧气，把该气体加入之前容器剩下的气体中，所得气体与空气性质完全一样。 空气由氧气和氮气组成 二、空气中氧气含量的测定 1．红磷燃烧测定空气中氧气的含量 实验装置 实验原理 红磷燃烧消耗集气瓶内的氧气，瓶内气体减少，压强减小，冷却后打开弹簧夹，烧杯内的水会被压入集气瓶，进入水的体积即为瓶内消耗氧气的体积。 实验现象 ①红磷燃烧，产生大量白烟，并放出热量； ②冷却后打开弹簧夹，烧杯中的水被吸入集气瓶，瓶内液面上升约1/5。 实验结论 氧气约占空气总体积的1/5。 文字表达式 磷+ 氧气 五氧化二磷 符号表达式 P + O2 P2O5 误差分析 小于1/5原因 ①装置漏气；②红磷量不足； ③未冷却到室温就打开弹簧夹。 大于1/5原因 ①弹簧没有夹紧；②插入燃烧匙太慢。 2．测定空气中氧气含量的数字化实验 实验装置 实验步骤 （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。 三、空气的组成 1．空气的成分和含量 空气成分 氮气 氧气 稀有气体 二氧化碳 水蒸气和其它成分 体积分数 78% 21% 0.934% 0.034% 0.02% 2．稀有气体包括氦、氖、氩、氪、氙和氡等。 四、混合物和纯净物 分类 混合物 纯净物 概念 由两种或两种以上的物质混合而成，组成不固定 只由一种物质组成，组成固定 表示 方法 没有固定组成，不能用化学符号表示 可用化学符号表示，如氮气可用 N2表示 性质 有固定的物理性质和化学性质 组成混合物的各种成分保持它们各自的性质 举例 空气，自然界的水，如河水、湖水、海水、雨水等 氮气、氧气、二氧化碳、蒸馏水等 关系 纯净物混合物 说明 纯净物是相对而言的，自然界不存在绝对纯净的物质，我们所说的纯净物是指含杂质很少的高纯度物质 五、空气是宝贵的资源 1.氧气 性质 对应的用途 氧气 能供给呼吸 供动植物呼吸、医疗急救、登山、潜水等 能支持燃烧 炼钢、气焊、气割、航空航天 动植物呼吸 医疗 气焊 炼钢 2.氮气 性质 对应的用途 氮气 与某些物质反应 制硝酸和氮肥 化学性质不活泼 作保护气： ①食品充氮防腐 ②灯泡充氮防钨丝氧化 ③在氮气氛围中焊接金属防止金属氧化 液氮温度很低 用于制造低温环境： ①医疗上冷冻治疗 ②超导材料在低温环境下显示超导性能 制造氮肥 食品充氮防腐 液氮冷冻 3.稀有气体 性质 对应的用途 稀有气体 物理 性质 无色、无味气体 通电时能发出不同颜色的光 制多种用途的电光源 如：航标灯、照明灯、闪光灯和霓虹灯 化学性质很不活泼 作保护气 氦气 ①氦气充气球（密度比空气小且化学性质稳定） ②氦气用于制造低温环境 氦气球 照明灯 霓虹灯 三、保护大气环境 1.空气污染及防治措施 洁净的空气对于人类和其他动植物都是非常重要的。但是，随着工业的发展，排放到空气中的有害气体和烟尘对空气造成了污染。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。臭氧层破坏和酸雨也与空气污染有关。 保护大气环境的措施：使用清洁能源，加强空气质量监测，积极植树、种草等，持续深入打好蓝天保卫战。 2.空气质量指数日报 （1）内容：空气质量指数、首要污染物、空气质量指数类别等。 （2）目前计入空气质量评价的主要污染物：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸人颗粒物(粒径小于等于10μm的颗粒物，PM10)、细颗粒物(粒径小于等于2.5μm的颗粒物，PM2.5)和臭氧等。 （3）空气质量分级标准 空气质量指数 0~50 51~100 101~150 151~200 201~300 300以上 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 优 良 轻度污染 中度污染 重度污染 严重污染 空气质量级别划分为六级，级别越高，指数越大，空气质量越差。 一、空气中氧气含量的测定 仪器、试剂 大集气瓶、酒精灯、燃烧匙、烧杯、弹簧夹、橡胶塞和导管；红磷、蒸馏水 基本思路 通过化学反应，除去混合物中的一种成分，再测定混合物在反应前后的体积或质量的变化。 实验原理 4P+5O2  2P2O5。 药品选择 ①一是该物质在空气中能够燃烧且只与氧气反应； ②二是该物质燃烧的生成物为固体或液体，不能是气体； 实验装置 实验步骤 a.在集气瓶内加入少量水，并将水面上方空间分为5等份； b.用弹簧夹夹紧橡皮管； c.在燃烧匙内放入过量的红磷； d.点燃燃烧匙内的红磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧； e.待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹。 实验现象 ①红磷燃烧，产生大量白烟，并放出热量； ②待红磷熄灭并冷却至室温，打开弹簧夹，可以观察到烧杯中的水被吸入集气瓶，瓶内液面上升至刻度1附近。 实验结论 氧气约占空气总体积的1/5。 误差分析 结果明显偏小 ①红磷用量不足；②装置气密性不好；③未等集气瓶冷却至室温，就打开弹簧夹； 结果明显偏大 ①点燃红磷后伸入集气瓶速度太慢（未及时塞紧橡皮塞）；②未夹紧止水夹（未使用止水夹） 问题讨论 集气瓶内剩余气体的性质？ ①物理性质：无色无味的气体，难溶于水； ②化学性质：不能燃烧也不支持燃烧。 实验拓展 改变点燃方式 实验过程中不打开装置，使装置始终保持密闭，如图： 改变测量方式 利用量筒或注射器等测量仪器，减小实验误差，使测定结果更加精确，如图 改变反应原理 己装置利用加热铜丝消耗装置中的氧气，实验过程中反复推拉两端注射器活塞的目的是使铜丝与空气中的氧气充分反应，玻璃管内发生反应的化学方程式为2Cu+O22CuO 数字化实验 图1装置可用于测定空气中氧气的含量。 图2是实验过程中集气瓶内气压与时间的关系(该装置气密性良好，P0是集气瓶内初始气压)。 （1）P0时红磷没有点燃，气压没有变化； （2）P0~a段，点燃红磷后，气压增大的原因是红磷燃烧放热； （3）a~d段，红磷燃烧消耗集气瓶中的氧气，且反应结束后温度恢复至室温，但气压P小于P0的原因是氧气被消耗。 二、空气的组成与用途 空气的组成（体积分数） 用途 氮气(N2,约78%) 被用作保护气；制造硝酸和氮肥的重要原料；医疗上可用液氮进行冷冻治疗等 氧气(O2,约21%) ①供给呼吸,如动植物呼吸、医疗急救、航空航天； ②支持燃烧，如炼钢、气焊等 稀有气体(约0.94%) 液态氦可用于制造低温环境；可用于航标灯、霓虹灯等 二氧化碳(CO2,约0.03%) 不燃烧，也不支持燃烧，用于灭火;作气体肥料；制碳酸饮料；干冰(固态二氧化碳)用于人工降雨等 其他气体(约0.03%) — 一、易错提醒 【易错提醒1】 1．装置的气密性要好（否则测量结果偏小） 2．所用的红磷必须过量，如果红磷过少则氧气没有全部消耗完，测量结果偏小 3．要等集气瓶（装置）冷却后才能打开弹簧夹（否则测量结果偏小） 4．要先夹住橡皮管，然后再点红磷（否则测量结果偏大）。 5．该实验中的红磷不能换成木炭或蜡烛，因为木炭和蜡烛燃烧生成的二氧化碳是气体，导致瓶内压强无明显变化，烧杯中的水无法进入集气瓶。 【易错提醒2】 1．空气中各成分含量是指“体积分数”而不是“质量分数”。 2．稀有气体是氦、氖、氩、氪、氙和氡等气体的总称，因此“稀有气体”是混合物，而“氦气”、“氖气”等是纯净物。 【易错提醒3】 1．纯净物有固定的组成和性质，混合物没有固定的组成和性质。 2．常见的混合物有：空气、海水、溶液、稀有气体、“浓××”、“稀××”、“×%的××”。 【易错提醒4】 1．性质决定用途，用途体现性质。物质的性质与用途之间是有对应关系的，切记不能弄混。 2．稀有气体做电光源是利用其物理性质，而不是化学性质。因为稀有气体“在通电时能发出不同颜色的光”，这个过程没有发生化学变化。 【易错提醒5】 1．二氧化碳能造成温室效应加剧，但不是空气污染物和有害气体。 2．有害气体主要包括一氧化碳、二氧化氮和二氧化硫等，这三种气体都是有毒气体。 【易错提醒6】 臭氧不是有害气体，空气中低浓度的臭氧可消毒，但含量超过一定浓度后却有剧毒，故计入空气质量评价。 二、判断题 （1）氧气可用于潜水、医疗急救( ) （2）法国化学家拉瓦锡研究了空气的成分，并得出氧气约占空气总体积的结论( ) （3）填充探空气球只利用了氦气的物理性质( ) （4）空气中主要气体的体积分数由大到小依次是：O2、N2、CO2( ) （5）呼吸、燃烧、炼钢、化工生产等都要用到氧气( ) （6）空气中氮气与氧气体积比约为5：1( ) （7）红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验还可推论出氮气不能支持燃烧；氮气不易溶于水。( ) （8）红磷燃烧时，产生大量白烟( ) （9）测定空气中氧气的含量，不能用木炭代替红磷( ) （10）红磷＋氧气五氧化二磷( ) （11）实验时，燃烧匙里要盛入少量的红磷。( ) （12）在测定空气中氧气含量实验中，若红磷的量不足，将导致测得氧气的含量偏大。( ) （13）燃烧法测定空气中氧气的含量，可用石蜡代替红磷( ) （14）氧气能燃烧，常作宇宙航行中的燃料( ) （15）稀有气体通电时能发出不同颜色的光，属于化学变化( ) （16）空气中含量最低的是稀有气体( ) （17）按质量计算，空气中约含氮气78%，氧气21%，其他气体和杂质约占1%( ) （18）没有污染的空气是纯净物( ) （19）空气中0.94%的稀有气体属于纯净物( ) （20）加高炼铁厂烟囱，可减少空气污染( ) （21）空气是几种物质组成的混合物( ) （22）稀有气体在通电时，能发出不同颜色的光，可制成电光源( ) （23）冰水混合物属于纯净物( ) （24）五氧化二磷属于混合物( ) （25）纯净物具有固定的组成，有确定的性质，可用专门的符号来表示。混合物没有固定的组成，各成分都保持各自的性质。( ) 【答案】（1） √　（2） √　（3） ×　（4） ×　（5） √　（6） × （7）√　 （8） √ (9) √ (10) ×　(11) × (12)×　(13) 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二单元 空气和氧气 课题1 我们周围的空气 一、拉瓦锡用定量的方法研究空气的成分 实验装置 实验现象 实验结论 1.对银白色的液态汞加热，一部分汞变成 色粉末，气体体积 。 2.将红色固体加强热，得到银白色固体和 ，把该气体加入之前容器剩下的气体中，所得气体与 性质完全一样。 空气由 和 组成 二、空气中氧气含量的测定 1．红磷燃烧测定空气中氧气的含量 实验装置 实验原理 红磷燃烧消耗集气瓶内的氧气，瓶内气体 ，压强 ，冷却后打开弹簧夹，烧杯内的水会被压入集气瓶，进入水的体积即为瓶内消耗 的体积。 实验现象 ①红磷燃烧，产生 ，并放出热量； ②冷却后打开弹簧夹，烧杯中的水 ，瓶内液面上升约 。 实验结论 氧气约占空气总体积的 。 文字表达式 符号表达式 误差分析 小于1/5原因 ① ；② ； ③ 。 大于1/5原因 ① ；② 。 2．测定空气中氧气含量的数字化实验 实验装置 实验步骤 （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。 三、空气的组成 1．空气的成分和含量 空气成分 氮气 氧气 稀有气体 二氧化碳 水蒸气和其它成分 体积分数 2．稀有气体包括 、 、 、氪、氙和氡等。 四、混合物和纯净物 分类 混合物 纯净物 概念 由 或 的物质混合而成，组成不固定 只由 物质组成，组成固定 表示 方法 没有固定组成，不能用化学符号表示 可用化学符号表示，如氮气可用 N2表示 性质 有固定的 和 组成混合物的各种成分保持它们 举例 空气，自然界的水，如河水、湖水、海水、雨水等 氮气、氧气、二氧化碳、蒸馏水等 关系 纯净物混合物 说明 纯净物是相对而言的，自然界不存在 纯净的物质，我们所说的纯净物是指含杂质很少的 物质 五、空气是宝贵的资源 1.氧气 性质 对应的用途 氧气 能供给呼吸 供 、 、 、 等 能支持燃烧 、 、气割、航空航天 动植物呼吸 医疗 气焊 炼钢 2.氮气 性质 对应的用途 氮气 与某些物质反应 制硝酸和 。 化学性质 作 ： ①食品充氮防 。 ②灯泡充氮防 。 ③在氮气氛围中焊接金属防止 。 液氮温度 用于制造 环境： ①医疗上 。 ②超导材料在低温环境下显示超导性能 制造氮肥 食品充氮防腐 液氮冷冻 3.稀有气体 性质 对应的用途 稀有气体 物理 性质 无色、无味气体 通电时 如：航标灯、照明灯、闪光灯和霓虹灯 化学性质 作 氦气 ①氦气充气球（密度比空气小且 ） ②氦气用于制造低温环境 氦气球 照明灯 霓虹灯 三、保护大气环境 1.空气污染及防治措施 洁净的空气对于人类和其他动植物都是非常重要的。但是，随着工业的发展，排放到空气中的 和 对空气造成了污染。被污染的空气会严重损害 ，影响 ，破坏 。 和 也与空气污染有关。 保护大气环境的措施：使用清 ，加强 ，积极 等，持续深入打好蓝天保卫战。 2.空气质量指数日报 （1）内容：空气质量指数、首要污染物、空气质量指数类别等。 （2）目前计入空气质量评价的主要污染物： 、 、 、 (粒径小于等于10μm的颗粒物，PM10)、 (粒径小于等于2.5μm的颗粒物，PM2.5)和 等。 （3）空气质量分级标准 空气质量指数 0~50 51~100 101~150 151~200 201~300 300以上 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 优 良 轻度污染 中度污染 重度污染 严重污染 空气质量级别划分为六级，级别越高，指数越 ，空气质量越 。 一、空气中氧气含量的测定 仪器、试剂 大集气瓶、 、 、烧杯、弹簧夹、橡胶塞和导管； 、蒸馏水 基本思路 通过化学反应，除去混合物中的一种成分，再测定混合物在 的体积或质量的变化。 实验原理 。 药品选择 ①一是该物质在空气中能够燃烧且 反应； ②二是该物质燃烧的生成物为 ，不能是气体； 实验装置 实验步骤 a.在集气瓶内加入少量水，并将水面上方空间分为5等份； b.用弹簧夹夹紧橡皮管； c.在燃烧匙内放入过量的红磷； d.点燃燃烧匙内的红磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧； e.待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹。 实验现象 ①红磷燃烧，产生 ，并放出 ； ②待红磷熄灭并冷却至室温，打开弹簧夹，可以观察到 ，瓶内液面上升至刻度 附近。 实验结论 氧气约占空气总体积的 。 误差分析 结果明显偏小 ①红磷用量 ；②装置气密性 ；③未等集气瓶冷却至室温，就 ； 结果明显偏大 ①点燃红磷后伸入集气瓶速度太慢（未及时塞紧橡皮塞）；②未夹紧止水夹（未使用止水夹） 问题讨论 集气瓶内剩余气体的性质？ ①物理性质： ； ②化学性质： 。 实验拓展 改变点燃方式 实验过程中不打开装置，使装置始终保持 ，如图： 改变测量方式 利用量筒或注射器等测量仪器，减小实验误差，使测定结果更加精确，如图 改变反应原理 己装置利用加热铜丝消耗装置中的氧气，实验过程中反复推拉两端注射器活塞的目的是使铜丝与空气中的氧气充分反应，玻璃管内发生反应的化学方程式为 数字化实验 图1装置可用于测定空气中氧气的含量。 图2是实验过程中集气瓶内气压与时间的关系(该装置气密性良好，P0是集气瓶内初始气压)。 （1）P0时红磷没有点燃，气压没有变化； （2）P0~a段，点燃红磷后，气压增大的原因是红磷燃烧放热； （3）a~d段，红磷燃烧消耗集气瓶中的氧气，且反应结束后温度恢复至室温，但气压P小于P0的原因是氧气被消耗。 二、空气的组成与用途 空气的组成（体积分数） 用途 氮气(N2,约 ) 被用作 ；制造硝酸和氮肥的重要原料；医疗上可用液氮进行冷冻治疗等 氧气(O2,约 ) ① ,如动植物呼吸、医疗急救、航空航天； ② ，如炼钢、气焊等 稀有气体(约 ) 液态氦可用于制造低温环境；可用于航标灯、霓虹灯等 二氧化碳(CO2,约 ) 不燃烧，也不支持燃烧，用于 ;作气体肥料；制碳酸饮料；干冰(固态二氧化碳)用于 等 其他气体(约0.03%) — 一、易错提醒 【易错提醒1】 1．装置的气密性要好（否则测量结果偏小） 2．所用的红磷必须过量，如果红磷过少则氧气没有全部消耗完，测量结果偏小 3．要等集气瓶（装置）冷却后才能打开弹簧夹（否则测量结果偏小） 4．要先夹住橡皮管，然后再点红磷（否则测量结果偏大）。 5．该实验中的红磷不能换成木炭或蜡烛，因为木炭和蜡烛燃烧生成的二氧化碳是气体，导致瓶内压强无明显变化，烧杯中的水无法进入集气瓶。 【易错提醒2】 1．空气中各成分含量是指“体积分数”而不是“质量分数”。 2．稀有气体是氦、氖、氩、氪、氙和氡等气体的总称，因此“稀有气体”是混合物，而“氦气”、“氖气”等是纯净物。 【易错提醒3】 1．纯净物有固定的组成和性质，混合物没有固定的组成和性质。 2．常见的混合物有：空气、海水、溶液、稀有气体、“浓××”、“稀××”、“×%的××”。 【易错提醒4】 1．性质决定用途，用途体现性质。物质的性质与用途之间是有对应关系的，切记不能弄混。 2．稀有气体做电光源是利用其物理性质，而不是化学性质。因为稀有气体“在通电时能发出不同颜色的光”，这个过程没有发生化学变化。 【易错提醒5】 1．二氧化碳能造成温室效应加剧，但不是空气污染物和有害气体。 2．有害气体主要包括一氧化碳、二氧化氮和二氧化硫等，这三种气体都是有毒气体。 【易错提醒6】 臭氧不是有害气体，空气中低浓度的臭氧可消毒，但含量超过一定浓度后却有剧毒，故计入空气质量评价。 二、判断题 （1）氧气可用于潜水、医疗急救( ) （2）法国化学家拉瓦锡研究了空气的成分，并得出氧气约占空气总体积的结论( ) （3）填充探空气球只利用了氦气的物理性质( ) （4）空气中主要气体的体积分数由大到小依次是：O2、N2、CO2( ) （5）呼吸、燃烧、炼钢、化工生产等都要用到氧气( ) （6）空气中氮气与氧气体积比约为5：1( ) （7）红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验还可推论出氮气不能支持燃烧；氮气不易溶于水。( ) （8）红磷燃烧时，产生大量白烟( ) （9）测定空气中氧气的含量，不能用木炭代替红磷( ) （10）红磷＋氧气五氧化二磷( ) （11）实验时，燃烧匙里要盛入少量的红磷。( ) （12）在测定空气中氧气含量实验中，若红磷的量不足，将导致测得氧气的含量偏大。( ) （13）燃烧法测定空气中氧气的含量，可用石蜡代替红磷( ) （14）氧气能燃烧，常作宇宙航行中的燃料( ) （15）稀有气体通电时能发出不同颜色的光，属于化学变化( ) （16）空气中含量最低的是稀有气体( ) （17）按质量计算，空气中约含氮气78%，氧气21%，其他气体和杂质约占1%( ) （18）没有污染的空气是纯净物( ) （19）空气中0.94%的稀有气体属于纯净物( ) （20）加高炼铁厂烟囱，可减少空气污染( ) （21）空气是几种物质组成的混合物( ) （22）稀有气体在通电时，能发出不同颜色的光，可制成电光源( ) （23）冰水混合物属于纯净物( ) （24）五氧化二磷属于混合物( ) （25）纯净物具有固定的组成，有确定的性质，可用专门的符号来表示。混合物没有固定的组成，各成分都保持各自的性质。( ) 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $