第09讲 空气的组成（暑假预习讲义）新九年级化学新教材鲁教版

第09节 空气的组成 内容导航 01 预习航标 → 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 深研精炼：聚焦常考要点，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 预习目标 1. 准确说出空气的主要成分，牢记各成分的体积分数，理解拉瓦锡测定空气组成实验的原理、方法与结论； 2. 掌握测定空气中氧气含量的实验原理，清晰描述铜粉加热和红磷燃烧实验的操作步骤，能区分两个实验的差异并进行误差分析； 3. 了解分离液态空气法的原理、流程及变化类型，掌握氧气、氮气、稀有气体的性质与对应用途； 4. 熟悉空气质量报告的核心内容，知道计入空气质量评价的主要污染物，了解其来源、危害及基本防治措施； 5. 体会科学家严谨求实的探究精神，树立关注空气质量、主动参与环境保护的责任意识。 预习重点 1. 空气的组成成分及各成分的体积分数； 2. 空气中氧气含量测定实验的核心原理与结论；实验室测定空气中氧气含量的实验操作、现象及结论； 3. 空气各成分的性质与用途； 4. 空气质量报告的核心指标与主要污染物危害。。 预习难点 1. 测定空气中氧气含量实验的误差分析及改进思路； 2. 理解分离液态空气法的物理变化本质； 3. 区分物质的物理性质和化学性质在用途中的对应关系。 情｜境｜启｜思 当我们此刻深吸一口气，感受着氧气滋养着身体的每一个细胞时，你可能很难想象，脚下这片蓝色星球的大气，曾经历过一场跨越数十亿年的惊天巨变。 45 亿年前的冥古宙，地球是一个被火山熔岩覆盖的炼狱，空气中充斥着氮气、二氧化碳和甲烷，没有一丝氧气，连最简单的生命都无法生存；40 亿年前的太古宙，海洋中终于诞生了最早的细菌，它们悄悄开启了产氧光合作用的序幕；25 亿年前的元古宙，氧气开始在大气中慢慢积累，地球迎来了第一次大冰期，生命也从原核生物进化为更复杂的真核生物；直到 5.4 亿年前的显生宙，大气成分逐渐接近今天的状态，才迎来了寒武纪生命大爆发，才有了恐龙称霸地球的时代，才有了今天万物繁茂的世界。 空气，这层包裹着地球的无形外衣，不仅塑造了地球的气候和环境，更孕育了所有的生命。 今天我们赖以生存的空气，究竟是由哪些成分组成的？它们各自的体积分数是多少？ 200 多年前，科学家拉瓦锡是如何通过经典实验，第一次揭开了空气组成的神秘面纱？ 在实验室里，我们能用什么方法准确测定空气中氧气的含量？这个实验的核心原理是什么？ 深｜研｜精｜炼 知识点01 定量认识空气的组成 1.空气主要成分及体积分数 成分 体积分数 备注 （N2） 约 78% 化学性质稳定 （O2） 约 21% 支持燃烧、供呼吸 氩气（Ar） 约 0.934% 稀有气体 二氧化碳（CO2） 约 0.038% 植物光合作用原料 其他气体 约 0.002% 含氦、氖等稀有气体 2.拉瓦锡测定空气组成实验 实验装置 具体内容 实验原理 可燃物（汞）消耗 中的氧气（O₂）→ 容器内气体 减小 → 气体体积变化 → 外界液体（汞槽中的汞）倒流，通过体积变化推算氧气含量 实验步骤 实验现象 实验结论 1. 第一阶段（汞与空气反应）： 在密闭容器中加热汞，持续 12 天，观察实验现象 1.汞表面逐渐出现红色粉末（即 ） 1. 汞能与空气中的氧气发生化学反应，生成固态的氧化汞； 2.加热 2 天后，红色粉末不再增加 2. 空气中氧气的消耗达到一定程度后反应停止，说明空气中氧气含量有限； 3.密闭容器内气体体积减少约 1/5 3. 初步推断空气中氧气的体积约占空气总体积的 2. 第二阶段（氧化汞分解）：单独加热第一阶段生成的红色氧化汞固体，观察实验现象 1. 红色氧化汞粉末逐渐分解，生成银白色的汞（液态）和一种无色气体 1. 氧化汞分解可产生氧气，直接证明氧气是空气的组成成分； 2. 将燃着的木条伸入生成的气体中，木条燃烧更剧烈 2. 木条燃烧更剧烈，验证了氧气具有 的化学性质； 3. 生成气体的体积与第一阶段密闭容器中减少的气体体积相等 3. 气体体积相等，进一步确认第一阶段消耗的气体就是氧气，空气是由氧气、氮气（及少量其他气体）组成的混合物 实验关键 必须在密闭容器中进行实验，防止容器内气体逸出或外界气体进入，确保气体体积测量结果准确 实验结论 1. 空气是 ，并非单一物质 2. （O2）的体积约占空气总体积的 1/5 3. 剩余约 的气体（主要为氮气，N2）化学性质 ：不与汞反应、不支持燃烧、也不与澄清石灰水反应 3、实验探究空气的组成 （1）药品选择的原则 ①能与 O₂反应，不与空气中其他气体反应； ②反应后生成物为固体（无气体，避免影响压强差） （2）铜和红磷测定空气的组成实验 铜粉加热实验 反应原理 实验装置 硬质玻璃管、注射器、气球、酒精灯 关键操作及原因 1. 加热时推拉注射器：推动空气流动，使 O2与铜粉 ； 2. 气球作用： ； 3. 铜粉过量：耗尽O2 实验现象 1.铜粉由红色变为 ； 2. 注射器活塞最终左移 实验结论 证明：O2体积约占空气总体积的 1/5 红磷燃烧实验 反应原理 实验装置 集气瓶、燃烧匙、弹簧夹、导管、水槽 关键操作及原因 1. 实验前检查 ：防漏气； 2. 点燃红磷后快速塞胶塞：防空气逸出；3. 冷却至室温后打开弹簧夹：避免温度影响压强； 4. 集气瓶底留水：①防瓶底 ；②吸收有毒五氧化二磷 实验现象 1. 红磷燃烧产生大量 ； 2. 冷却后水进入集气瓶，体积约占 1/5 实验结论 证明：O2体积约占空气总体积的 1/5 （3）误差分析 实验类型 结果偏小的原因（O2体积测量值＜1/5） 结果偏大的原因（O2体积测量值＞1/5） 铜粉加热实验 1. 铜粉量不足，O₂未耗尽； 2. 装置 ； 3. 未 读数； 4. 未将气球内气体挤入注射器 1. 气球内气体未全部挤出； 2. 加热时注射器活塞推得过快，空气逸出 红磷燃烧实验 1. 红磷量不足； 2. ； 3. 未冷却至室温开弹簧夹； 4. 导管内残留水 1. 点燃红磷后伸入过慢，空气逸出； 2. 弹簧夹未夹紧，加热时空气逸出 【特别提醒】 1.空气成分是按体积分数计算，不是质量分数，这是高频易错点。 2.测定空气中氧气含量的药品必须满足三个条件：① 只能与氧气反应；② 生成物为固体；③ 能在空气中燃烧。硫、碳、石蜡燃烧生成气体，铁在空气中不能燃烧，均不能用于该实验。 3.两个实验中，可燃物都必须过量，目的是将密闭容器内的氧气完全消耗。 4.红磷燃烧产生的是"白烟"（固体小颗粒），不是"白雾"（液体小液滴），二者不能混淆。 【例1】如图所示是干燥洁净的空气成分示意图(按体积计算)，其中“b”代表的是 A．氧气 B．氮气 C．二氧化碳 D．稀有气体 【即练1】下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．实验时红磷需足量 B．点燃红磷前先用弹簧夹夹紧乳胶管 C．红磷熄灭后立刻打开弹簧夹 D．实验后的集气瓶中气体不支持燃烧 【即练2】借鉴科学家的智慧，测定空气中氧气含量装置如下图，以下说法错误的是 A．图1：曲颈甑内液态汞表面产生红色粉末 B．图2：点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧橡胶塞 C．红磷相较于汞有反应更快且无毒的优点 D．原理：物质与氧气反应，装置内压强变大，液体倒吸 知识点02 空气是一种重要的资源 1. 工业制氧 —— 分离液态空气法核心要点 项目 具体内容 关键解析 流程 空气 → 压缩______ → ______空气 → ______ → 各成分分离 先通过____________将空气______，再利用______差异逐步分离 分离顺序 ______（-196℃）→ ______ → 氧气（-183℃） 沸点______的气体越先汽化，因此______先分离，______后分离 原理 利用空气中各成分的______不同 无新物质生成，仅状态变化，属于______变化 与电解水制氧对比 1.分离液态空气法：能耗低、适合大量生产、物理变化 2.电解水制氧：能耗高、产量低、化学变化（生成 H2和 O2） 工业上优先采用分离液态空气法制备氧气 2.空气的组成成分及其性质、用途对比 气体 成分 主要性质 对应用途 备注 氧气 （O2） 1. 能供给呼吸 2. 具有助燃性 1. 供给 ：动植物呼吸、潜水、登山、医疗急救 2. 支持 ：炼钢、气焊、航空航天、化工生产 空气中体积分数约 是维持生命和工业生产的关键气体 氮气 （N2） 1. 化学性质 （常温下） 2. 一定条件下可发生反应 3. 液态氮温度 （约-196℃） 1. ：焊接金属保护、食品包装防腐 2.原料：制造硝酸、氮肥（如 NH3） 3. ：医疗冷冻麻醉、超导材料低温环境 空气中体积分数约 ，是工业生产重要原料 稀有气体（He、Ne、Ar 等） 1. 化学性质极不活泼 2. 通电时发出不同 的光 3. 氦气密度 空气 1. ：工业生产、科学实验 2. ：霓虹灯（Ne 发橙红色光）、航标灯（Kr 灯）、探照灯（Xe 灯） 3.填充 （He，替代氢气更安全） 空气中体积分数约 ，又称 “ ”（化学性质稳定） 【特别提醒】 1.氧气具有助燃性，没有可燃性，不能用作燃料，这是常见误区。 2.稀有气体的化学性质"极不活泼"，但不是绝对不反应，在特殊条件（高温、高压）下仍能与某些物质发生化学反应。 3.分离液态空气法得到的氧气是混合物，因为其中还含有少量稀有气体等杂质。 4.氮气用作食品保护气，不仅因为其化学性质不活泼，还因为它无毒、易得。 【例2】空气是一种宝贵的自然资源。下列有关空气的说法错误的是 A．空气中氧气按体积分数计算约占 B．食品包装袋中充入氮气可以防腐 C．空气质量指数级别高，空气质量越好 D．通过积极植树种草等，可以保护空气 【即练3】“国际清洁空气蓝天日”旨在保护空气资源。下列有关空气的说法正确的是 A．氮气约占空气的质量分数为78%，能用于食品防腐 B．将工业废气直接排放到高空以减少空气污染 C．计入空气质量评价的有害气体有 SO2、CO2、NO2等 D．空气中的稀有气体所占比例虽小，但用途广泛 【即练4】空气炸锅可用于烘烤、解冻或加热食物，其工作原理是将锅内空气加热后循环吹向食物，使食物变熟。下列有关空气炸锅的分析正确的是 A．锅内空气中氧气的体积分数最大 B．锅内空气不参与食物发生的反应 C．解冻时水发生分解反应 D．加热可加快食物中水分的蒸发 知识点03 关注空气质量 1.空气质量报告 目前，我国通过空气质量报告向公众发布空气质量状况，其核心内容包括： （1）空气质量指数（AQI）：将 、 、 、臭氧、可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）等污染物的含量按一定方法处理成0~500之间的数字，数值 ，空气污染越 。 （2）空气质量级别与类别：根据AQI数值划分为六级，级别 ，空气质量 ： AQI范围 0~50 51~100 101~150 151~200 201~300 ＞300 级别 一级 二级 三级 四级 五级 六级 类别 优 良 轻度污染 中度污染 重度污染 严重污染 首要污染物：指在监测时段内，对空气质量污染程度贡献最大的污染物。 2.主要空气污染物及危害 污染物 主要来源 主要危害 二氧化硫（SO₂） 工业燃煤、金属冶炼 ① 形成 ，腐蚀建筑物、破坏土壤和水体；② 刺激呼吸道，损伤呼吸系统 二氧化氮（NO₂） 汽车尾气、工业排放 ① 引发光化学烟雾；② 深入呼吸道深部，诱发肺水肿、支气管炎，增加肺癌风险 一氧化碳（CO） 燃油不完全燃烧（汽车尾气、燃煤） 剧毒，与 结合导致人体组织缺氧，严重时危及生命 臭氧（O₃） 氮氧化物等在光照下发生光化学反应生成 强氧化性，刺激眼睛和呼吸道，诱发哮喘，损伤肺功能 PM10（可吸入颗粒物） 工地扬尘、工业粉尘、道路扬尘 沉积于上呼吸道，引发鼻炎、咽炎等疾病 PM2.5（细颗粒物） 燃煤、汽车尾气（一次排放）；气态污染物转化（二次生成） ① 是雾霾天气的主要成因；② 可穿透呼吸道屏障进入肺部，增加肺癌、心血管疾病、糖尿病等发病风险 3.空气污染的防治措施 （1）源头控制：减少 的使用，推广清洁能源；工业废气处理达标后排放；加强工地扬尘治理。 （2）过程管控：倡导 ，减少汽车尾气排放；禁止露天焚烧秸秆、垃圾。 （3）生态治理： 、种草，提高植被覆盖率，利用植物吸附污染物。 【特别提醒】 1.二氧化碳（CO₂）是空气的正常组成成分，虽然过量排放会加剧温室效应，但不属于空气污染物，未被计入空气质量评价指标。 2.酸雨主要由二氧化硫和氮氧化物引起，不是二氧化碳。 3.臭氧在高空能吸收紫外线，保护地球生物；但近地面的臭氧是污染物，对人体有害。 4.PM2.5的粒径比PM10更小，对人体健康的危害更大。 【例3】空气是一项宝贵的资源，某兴趣小组为了了解当地空气质量，组装了一个微型空气质量“检测站”并进行检测。当地的空气质量日报如图所示，下列说法错误的是 A．当前空气质量建议减少长时间户外运动 B．报告中的SO2、NO2与酸雨的形成有关 C．“空气质量指数”越大，表示空气的质量越好 D．当日的首要污染物为可吸入颗粒物 【即练5】如图为某地区某日的空气质量情况，其中AQI在0～50时对人体健康无影响。下列分析正确的是 A．首要污染物是CO B．二氧化硫过度排放会引起酸雨 C．污染物X可能是CO2 D．当天不适合户外运动 【即练6】宜阳某跨学科实践活动小组组装了微型空气质量“检测站”，获得我县的空气质量情况如图所示。下列说法中正确的是 A．是导致酸雨的主要物质 B．图中X是二氧化碳 C．当日首要污染物为 D．空气质量指数越大，空气质量状况越好 1．食品包装袋内充入某气体可避免食物因氧化而变质，该气体是 A． B． C． D． 2．空气污染越来越受到人们的关注。下列都属于空气污染物的是 A．  CO  NO B．     C．CO     D．     3．2025年，我国首艘国产大型邮轮“爱达•魔都号”实现商业运营，其焊接工艺中使用了氩气作为保护气。下列关于空气成分的说法正确的是 A．空气中含量最多的是氧气 B．稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，可用于霓虹灯 C．氮气化学性质活泼，不能用作保护气 D．二氧化碳是空气污染物 4．春季大气污染防治关键期，河北省启动“蓝天保卫战”春季攻坚行动，持续推进相关治理措施。下列做法不利于改善空气质量的是 A．推广使用新能源公交车 B．露天焚烧农田秸秆和落叶 C．建筑工地安装扬尘监测系统 D．禁止在城区内燃放烟花爆竹 5．下列气体在通电条件下，能发生不同颜色的光并可用作电光源的是 A．氧气 B．氮气 C．二氧化碳 D．稀有气体 6．微型空气质量“检测站”主要通过传感器来检测空气污染物的浓度。下列不属于空气污染物的是 A．二氧化氮 B．二氧化碳 C．臭氧 D．PM2.5 7．用图甲所示装置测定空气中氧气的含量，其中燃烧匙内的白磷用电加热装置点燃、瓶内气压用气体压强传感器测定，其变化如图乙所示。下列分析合理的是 A．在~这段时间内，集气瓶内温度始终保持不变 B．在时刻后，集气瓶内气压显著增加，其原因是白磷燃烧的产物所致 C．该反应中的白磷要足量，目的是消耗尽集气瓶内的，避免实验结果不准确 D．时刻打开止水夹，瓶内气体体积变大 8．如图装置是用于测定空气中氧气含量的实验(白磷的着火点为，红磷的着火点为)，下列说法正确的是 A．白磷的用量不会影响最终的实验结果 B．白磷燃烧结束后最终会导致试管内压强增大 C．量筒中的液面最终停留在处 D．试管中铺一层细沙可防止试管炸裂 9．空气成分及用途 主要成分 体积分数 主要用途 氮气 ①________ ②________________——常用作保护气 液氮汽化吸热——可用作制冷剂（制造低温环境）或冷冻麻醉，超导材料在液氮的低温环境中能显示超导性能 氧气 ③________ 供给呼吸——如用于医疗急救、潜水等； 支持燃烧——如用于气焊、气割、炼钢、化工生产、航空航天等 稀有气体 0.94% 在通电时可发出不同颜色的光（该过程为物理变化）——可制成④________，如霓虹灯； 氦气密度小、性质稳定——常用于填充探空气球 二氧化碳 0.03% 植物⑤________的原料之一——可用作气体肥料； 密度比空气的大，不燃烧也不支持燃烧——可用于⑥________； 固态二氧化碳（俗称⑦________）升华吸热——可用作⑧________，如用于人工增雨 10．空气中氧气含量的测定实验经历了漫长的历史过程。法国科学家拉瓦锡将少量的汞放在密闭容器(如图1)中连续加热12天，结果发现有一部分银白色的液态汞变成了红色的粉末(氧化汞)，同时容器里空气的体积差不多减少了五分之一。 (1)课本中我们学习了用图2的装置测定空气中氧气含量。 ①图2装置相比拉瓦锡的实验，其具有______等优点。 ②在该实验中，红磷燃烧时出现的现象是______。 (2)以下装置是在图2的实验的基础上，改为使用传感器对空气中氧气含量测定。按图3连接，用电加热器引燃足量红磷。各传感器测得的数据如图4所示，横坐标为时间，纵坐标表示该段时间内集气瓶中气压、氧气浓度的变化情况。 ①根据图4中气压变化曲线，从______可知，本实验的气密性良好；ab段气压升高的原因是______；bc段气压下降的原因是______；d点时，瓶中气体体积______(填“大于”、“小于”或“等于”)实验开始时瓶中气体体积。 ②气压保持不变后，打开底部的弹簧夹，水倒吸进入瓶内的体积小于，原因是______。 11．某中学化学实验小组进行微型空气质量“检测站”的组装与使用活动。回答下列问题。 活动一：了解城市空气质量 (1)图1为某城市9月18日的空气质量情况。图中的“X”代表_______(填字母)。 A．氮气 B．氧气 C．二氧化碳 D．二氧化氮 (2)空气质量报告中所列的空气质量指数(AQI)越_______(填“大”或“小”)，空气质量越好。该日的空气质量为_______(填“优”“良”或“轻度污染”)。 活动二：检测某小区地下车库中的有害气体 化学实验小组用微型空气质量“检测站”测得某小区地下车库中一氧化碳浓度如图2所示。 (3)一氧化碳浓度最大的时间段是_______(填“t1~t2”“t2~t3”或“t3~t4”)。 (4)在地下车库里确定5个位置进行取样。以下取样位置设定合理的是_____。 A． B． C． (5)一氧化碳浓度超标会中毒。若发现有人一氧化碳中毒时应该将患者移至空气流通的地方，并让患者及时吸氧，这是因为氧气具有的性质是_______。 12．空气是混合物，含有氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳、水蒸气、灰尘等多种物质。 (一)请用这些物质进行填空。 (1)汽车碰撞后安全气囊中会迅速反应，生成一种空气中含量最多的气体，该气体是_______。 (2)饼干放在空气中一段时间后逐渐变软是因为空气中有_______。 (3)亮丽多彩的霓虹灯中填充的气体是_______。 (二)为测定空气中氧气体积分数，设计如图实验。 (4)该燃烧反应的文字表达式是_______。 (5)冷却至室温后打开止水夹观察到水倒流入试剂瓶中，原因是__________（不定项）。 A．红磷减少 B．集气瓶内压强变小 C．空气的压强增大 D．氧气减少了 13．回答下列问题 (1)要测定一定体积的空气中氧气含量，有两个思路：一是________，二是通过测定氧气之外的其他气体体积后进行计算。根据组成空气各成分的性质，测定空气中氧气的含量一般采用以上方法中的第二个思路，即一般选取固体物质利用化学反应将氧气转化为固体物质而又不引入新的气态杂质，测出剩余气体体积，进而计算出氧气的含量。 可用下图实验装置来测定空气中氧气的含量：图中由注射器、硬质玻璃管和气球组成了密闭系统。请完成下列问题： (2)从安全、环保以及实验原理等因素考虑，本实验一般选择铜粉跟氧气反应，要保证空气中的氧气最大限度的完全反应掉，对于铜粉的要求是________。 (3)实验前首先要确定一定体积的空气：包括注射器内空气体积及硬质玻璃管中的空气体积，测定硬质玻璃管的容积你采用的是________（“直接”、“间接”）测量法。实验前气球是瘪的。 (4)要用酒精灯火焰的________部分加热。先预热，然后集中加热铺有铜粉的部位。实验过程中你看到的反应现象是________，生成物是________，该反应属于________（填“分解”、“化合”）反应。当看到________现象时停止加热，直至玻璃管冷却。实验过程中要保证其中的氧气跟铜粉充分反应，需要进行的操作是________，期间气球起________作用。 (5)待装置冷却后，挤出气球内的气体，实验数据如下图所示： 硬质玻璃管容积 反应前注射器中气体体积 反应后注射器中气体体积 25 mL 15 mL 7 mL 通过计算得知该实验测得的空气中氧气所占的体积分数是________。 (6)实验要尽量减少误差（测量值和准确值之间的差异）的产生。从以上实验操作的各环节要求分析，造成误差的可能环节或操作是________（回答一点即可）。 14．拉瓦锡被称为“现代化学之父”，我们要沿着科学家的足迹去探究。 (1)二百多年前，法国化学家拉瓦锡利用图1装置进行实验，得出结论：空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积的五分之一。根据图2资料卡片判断反应物选用汞的优点中不可能的是___________。 A．汞与氧气反应能将密闭容器空气中的氧气几乎耗尽 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．实验过程中没有污染 (2)小强同学对反应物进行优化，采用图3装置进行实验，反应结束后，冷却到室温，打开弹簧夹，注射器活塞理论上应从10 mL刻度处缓慢移动至___________mL刻度处。 (3)小明对图3实验进行了如图4所示的改进。图4实验中，若实验后未将气球中气体挤出，会导致测得氧气含量偏___________(填“大”或“小”)。 15．为了测定空气中氧气的含量，小明同学设计如下方案：选用容积为40 mL的试管作为反应容器，将过量的白磷放入试管，用橡胶塞塞紧试管，通过导管与容积为60 mL且润滑性很好的注射器组成如图的实验装置。假设此实验能够按照小明的设想正常进行，且白磷所占体积与导管内的气体体积忽略不计，请回答下列问题： (1)实验前打开弹簧夹，检查该装置气密性的操作方法为______________，若先夹紧弹簧夹，用酒精灯加热白磷，白磷燃烧的符号表达式为__________，燃烧结束，等试管冷却后再松开弹簧夹。活塞向左移动至约________mL处停止。 (2)若不使用弹簧夹，用酒精灯加热白磷，充分反应直至燃烧结束，试管冷却。实验过程中活塞先向________移动（“左”或“右”），最终稳定在约7.8 mL处，实验测得空气中氧气的体积分数为________。（结果保留0.1%） 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第09节 空气的组成 内容导航 01 预习航标 → 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 深研精炼：聚焦常考要点，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 预习目标 1. 准确说出空气的主要成分，牢记各成分的体积分数，理解拉瓦锡测定空气组成实验的原理、方法与结论； 2. 掌握测定空气中氧气含量的实验原理，清晰描述铜粉加热和红磷燃烧实验的操作步骤，能区分两个实验的差异并进行误差分析； 3. 了解分离液态空气法的原理、流程及变化类型，掌握氧气、氮气、稀有气体的性质与对应用途； 4. 熟悉空气质量报告的核心内容，知道计入空气质量评价的主要污染物，了解其来源、危害及基本防治措施； 5. 体会科学家严谨求实的探究精神，树立关注空气质量、主动参与环境保护的责任意识。 预习重点 1. 空气的组成成分及各成分的体积分数； 2. 空气中氧气含量测定实验的核心原理与结论；实验室测定空气中氧气含量的实验操作、现象及结论； 3. 空气各成分的性质与用途； 4. 空气质量报告的核心指标与主要污染物危害。。 预习难点 1. 测定空气中氧气含量实验的误差分析及改进思路； 2. 理解分离液态空气法的物理变化本质； 3. 区分物质的物理性质和化学性质在用途中的对应关系。 情｜境｜启｜思 当我们此刻深吸一口气，感受着氧气滋养着身体的每一个细胞时，你可能很难想象，脚下这片蓝色星球的大气，曾经历过一场跨越数十亿年的惊天巨变。 45 亿年前的冥古宙，地球是一个被火山熔岩覆盖的炼狱，空气中充斥着氮气、二氧化碳和甲烷，没有一丝氧气，连最简单的生命都无法生存；40 亿年前的太古宙，海洋中终于诞生了最早的细菌，它们悄悄开启了产氧光合作用的序幕；25 亿年前的元古宙，氧气开始在大气中慢慢积累，地球迎来了第一次大冰期，生命也从原核生物进化为更复杂的真核生物；直到 5.4 亿年前的显生宙，大气成分逐渐接近今天的状态，才迎来了寒武纪生命大爆发，才有了恐龙称霸地球的时代，才有了今天万物繁茂的世界。 空气，这层包裹着地球的无形外衣，不仅塑造了地球的气候和环境，更孕育了所有的生命。 今天我们赖以生存的空气，究竟是由哪些成分组成的？它们各自的体积分数是多少？ 200 多年前，科学家拉瓦锡是如何通过经典实验，第一次揭开了空气组成的神秘面纱？ 在实验室里，我们能用什么方法准确测定空气中氧气的含量？这个实验的核心原理是什么？ 深｜研｜精｜炼 知识点01 定量认识空气的组成 1.空气主要成分及体积分数 成分 体积分数 备注 氮气（N2） 约 78% 化学性质稳定 氧气（O2） 约 21% 支持燃烧、供呼吸 氩气（Ar） 约 0.934% 稀有气体 二氧化碳（CO2） 约 0.038% 植物光合作用原料 其他气体 约 0.002% 含氦、氖等稀有气体 2.拉瓦锡测定空气组成实验 实验装置 具体内容 实验原理 可燃物（汞）消耗密闭容器中的氧气（O₂）→ 容器内气体压强减小 → 气体体积变化 → 外界液体（汞槽中的汞）倒流，通过体积变化推算氧气含量 实验步骤 实验现象 实验结论 1. 第一阶段（汞与空气反应）： 在密闭容器中加热汞，持续 12 天，观察实验现象 1.汞表面逐渐出现红色粉末（即氧化汞） 1. 汞能与空气中的氧气发生化学反应，生成固态的氧化汞； 2.加热 2 天后，红色粉末不再增加 2. 空气中氧气的消耗达到一定程度后反应停止，说明空气中氧气含量有限； 3.密闭容器内气体体积减少约 1/5 3. 初步推断空气中氧气的体积约占空气总体积的 1/5。 2. 第二阶段（氧化汞分解）：单独加热第一阶段生成的红色氧化汞固体，观察实验现象 1. 红色氧化汞粉末逐渐分解，生成银白色的汞（液态）和一种无色气体 1. 氧化汞分解可产生氧气，直接证明氧气是空气的组成成分； 2. 将燃着的木条伸入生成的气体中，木条燃烧更剧烈 2. 木条燃烧更剧烈，验证了氧气具有支持燃烧的化学性质； 3. 生成气体的体积与第一阶段密闭容器中减少的气体体积相等 3. 气体体积相等，进一步确认第一阶段消耗的气体就是氧气，空气是由氧气、氮气（及少量其他气体）组成的混合物 实验关键 必须在密闭容器中进行实验，防止容器内气体逸出或外界气体进入，确保气体体积测量结果准确 实验结论 1. 空气是混合物，并非单一物质 2. 氧气（O2）的体积约占空气总体积的 1/5 3. 剩余约 4/5 的气体（主要为氮气，N2）化学性质稳定：不与汞反应、不支持燃烧、也不与澄清石灰水反应 3、实验探究空气的组成 （1）药品选择的原则 ①能与 O₂反应，不与空气中其他气体反应； ②反应后生成物为固体（无气体，避免影响压强差） （2）铜和红磷测定空气的组成实验 铜粉加热实验 反应原理 实验装置 硬质玻璃管、注射器、气球、酒精灯 关键操作及原因 1. 加热时推拉注射器：推动空气流动，使 O2与铜粉充分反应； 2. 气球作用：平衡压强； 3. 铜粉过量：耗尽O2 实验现象 1.铜粉由红色变为黑色； 2. 注射器活塞最终左移 实验结论 证明：O2体积约占空气总体积的 1/5 红磷燃烧实验 反应原理 实验装置 集气瓶、燃烧匙、弹簧夹、导管、水槽 关键操作及原因 1. 实验前检查气密性：防漏气； 2. 点燃红磷后快速塞胶塞：防空气逸出；3. 冷却至室温后打开弹簧夹：避免温度影响压强； 4. 集气瓶底留水：①防瓶底炸裂；②吸收有毒五氧化二磷 实验现象 1. 红磷燃烧产生大量白烟； 2. 冷却后水进入集气瓶，体积约占 1/5 实验结论 证明：O2体积约占空气总体积的 1/5 （3）误差分析 实验类型 结果偏小的原因（O2体积测量值＜1/5） 结果偏大的原因（O2体积测量值＞1/5） 铜粉加热实验 1. 铜粉量不足，O₂未耗尽； 2. 装置漏气； 3. 未冷却至室温读数； 4. 未将气球内气体挤入注射器 1. 气球内气体未全部挤出； 2. 加热时注射器活塞推得过快，空气逸出 红磷燃烧实验 1. 红磷量不足； 2. 装置漏气； 3. 未冷却至室温开弹簧夹； 4. 导管内残留水 1. 点燃红磷后伸入过慢，空气逸出； 2. 弹簧夹未夹紧，加热时空气逸出 【特别提醒】 1.空气成分是按体积分数计算，不是质量分数，这是高频易错点。 2.测定空气中氧气含量的药品必须满足三个条件：① 只能与氧气反应；② 生成物为固体；③ 能在空气中燃烧。硫、碳、石蜡燃烧生成气体，铁在空气中不能燃烧，均不能用于该实验。 3.两个实验中，可燃物都必须过量，目的是将密闭容器内的氧气完全消耗。 4.红磷燃烧产生的是"白烟"（固体小颗粒），不是"白雾"（液体小液滴），二者不能混淆。 【例1】如图所示是干燥洁净的空气成分示意图(按体积计算)，其中“b”代表的是 A．氧气 B．氮气 C．二氧化碳 D．稀有气体 【答案】A 【详解】空气按体积计算的成分占比：氮气约占78%，氧气约占21%，稀有气体约占0.94%，二氧化碳约占0.03%，其余为少量其他气体和杂质，b占比第二，约为总体积的1/5，对应氧气，故选A。 【即练1】下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．实验时红磷需足量 B．点燃红磷前先用弹簧夹夹紧乳胶管 C．红磷熄灭后立刻打开弹簧夹 D．实验后的集气瓶中气体不支持燃烧 【答案】C 【详解】A、实验时红磷一定要足量，以完全消耗装置内的氧气，使实验结果准确，说法正确； B、点燃红磷前先用弹簧夹夹紧乳胶管，以防止装置漏气，测定结果不准确，说法正确； C、红磷熄灭后立刻打开弹簧夹，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，会导致结果偏小，说法错误； D、实验后，集气瓶中氧气被消耗，剩余的气体无法再支持红磷燃烧，说法正确。 【即练2】借鉴科学家的智慧，测定空气中氧气含量装置如下图，以下说法错误的是 A．图1：曲颈甑内液态汞表面产生红色粉末 B．图2：点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧橡胶塞 C．红磷相较于汞有反应更快且无毒的优点 D．原理：物质与氧气反应，装置内压强变大，液体倒吸 【答案】D 【详解】A、图1中，曲颈甑内的液态汞会和空气中的氧气发生反应，生成红色的氧化汞粉末，正确。 B、图2中，点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧橡胶塞，是为了防止瓶内的空气受热逸出，避免实验结果出现误差，正确。 C、红磷和氧气的反应速率比汞更快，且红磷无毒，而汞是有毒的，正确。 D、这个实验的原理是物质和氧气发生反应，消耗掉装置内的氧气，使装置内的压强变小，外界的大气压会将液体压入装置内，而不是压强变大，错误。 故选D。 知识点02 空气是一种重要的资源 1. 工业制氧 —— 分离液态空气法核心要点 项目 具体内容 关键解析 流程 空气 → 压缩降温 → 液态空气 → 蒸发 → 各成分分离 先通过加压降温将空气液化，再利用沸点差异逐步分离 分离顺序 氮气（-196℃）→ 氩气 → 氧气（-183℃） 沸点越低的气体越先汽化，因此氮气先分离，氧气后分离 原理 利用空气中各成分的沸点不同 无新物质生成，仅状态变化，属于物理变化 与电解水制氧对比 1.分离液态空气法：能耗低、适合大量生产、物理变化 2.电解水制氧：能耗高、产量低、化学变化（生成 H2和 O2） 工业上优先采用分离液态空气法制备氧气 2.空气的组成成分及其性质、用途对比 气体 成分 主要性质 对应用途 备注 氧气 （O2） 1. 能供给呼吸 2. 具有助燃性 1. 供给呼吸：动植物呼吸、潜水、登山、医疗急救 2. 支持燃烧：炼钢、气焊、航空航天、化工生产 空气中体积分数约 21%，是维持生命和工业生产的关键气体 氮气 （N2） 1. 化学性质不活泼（常温下） 2. 一定条件下可发生反应 3. 液态氮温度极低（约-196℃） 1.保护气：焊接金属保护、食品包装防腐 2.原料：制造硝酸、氮肥（如 NH3） 3.制冷剂：医疗冷冻麻醉、超导材料低温环境 空气中体积分数约 78%，是工业生产重要原料 稀有气体（He、Ne、Ar 等） 1. 化学性质极不活泼 2. 通电时发出不同颜色的光 3. 氦气密度远小于空气 1.保护气：工业生产、科学实验 2.电光源：霓虹灯（Ne 发橙红色光）、航标灯（Kr 灯）、探照灯（Xe 灯） 3.填充探空气球（He，替代氢气更安全） 空气中体积分数约 0.94%，又称 “惰性气体”（化学性质稳定） 【特别提醒】 1.氧气具有助燃性，没有可燃性，不能用作燃料，这是常见误区。 2.稀有气体的化学性质"极不活泼"，但不是绝对不反应，在特殊条件（高温、高压）下仍能与某些物质发生化学反应。 3.分离液态空气法得到的氧气是混合物，因为其中还含有少量稀有气体等杂质。 4.氮气用作食品保护气，不仅因为其化学性质不活泼，还因为它无毒、易得。 【例2】空气是一种宝贵的自然资源。下列有关空气的说法错误的是 A．空气中氧气按体积分数计算约占 B．食品包装袋中充入氮气可以防腐 C．空气质量指数级别高，空气质量越好 D．通过积极植树种草等，可以保护空气 【答案】C 【详解】A.空气成分按体积分数计算，氧气约占，正确。 B.氮气化学性质稳定，不易与其他物质发生反应，可充入食品包装袋隔绝氧气，达到防腐效果，正确。 C.空气质量指数级别越高，代表污染物含量越高、污染越严重，空气质量越差，错误。 D.植树种草可以吸附粉尘、吸收部分有害气体，能够净化、保护空气，正确。 【即练3】“国际清洁空气蓝天日”旨在保护空气资源。下列有关空气的说法正确的是 A．氮气约占空气的质量分数为78%，能用于食品防腐 B．将工业废气直接排放到高空以减少空气污染 C．计入空气质量评价的有害气体有 SO2、CO2、NO2等 D．空气中的稀有气体所占比例虽小，但用途广泛 【答案】D 【详解】A.氮气约占空气体积分数的78%，不是质量分数，错误； B.工业废气排放到高空仍会扩散污染大气，无法减少空气污染，错误； C.计入空气质量评价的有害气体包括、、等，是温室气体，不属于空气有害污染物，错误； D.稀有气体在空气中体积占比仅约0.94%，占比很小，但可作保护气、用于制作电光源等，用途广泛，正确。 【即练4】空气炸锅可用于烘烤、解冻或加热食物，其工作原理是将锅内空气加热后循环吹向食物，使食物变熟。下列有关空气炸锅的分析正确的是 A．锅内空气中氧气的体积分数最大 B．锅内空气不参与食物发生的反应 C．解冻时水发生分解反应 D．加热可加快食物中水分的蒸发 【答案】D 【详解】A.空气按体积分数计算，氮气约占78%、氧气约占21%，体积分数最大的是氮气而非氧气，A错误。 B.锅内空气中的氧气具有氧化性，会与食物发生缓慢氧化等反应，B错误。 C.解冻是固态水变为液态水的过程，无新物质生成，属于物理变化；分解反应是有新物质生成的化学变化，C错误。 D.温度升高会加快水分子运动速率，因此加热可加快食物中水分的蒸发，D正确。 知识点03 关注空气质量 1.空气质量报告 目前，我国通过空气质量报告向公众发布空气质量状况，其核心内容包括： （1）空气质量指数（AQI）：将二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧、可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）等污染物的含量按一定方法处理成0~500之间的数字，数值越大，空气污染越严重。 （2）空气质量级别与类别：根据AQI数值划分为六级，级别越高，空气质量越差： AQI范围 0~50 51~100 101~150 151~200 201~300 ＞300 级别 一级 二级 三级 四级 五级 六级 类别 优 良 轻度污染 中度污染 重度污染 严重污染 首要污染物：指在监测时段内，对空气质量污染程度贡献最大的污染物。 2.主要空气污染物及危害 污染物 主要来源 主要危害 二氧化硫（SO₂） 工业燃煤、金属冶炼 ① 形成酸雨，腐蚀建筑物、破坏土壤和水体；② 刺激呼吸道，损伤呼吸系统 二氧化氮（NO₂） 汽车尾气、工业排放 ① 引发光化学烟雾；② 深入呼吸道深部，诱发肺水肿、支气管炎，增加肺癌风险 一氧化碳（CO） 燃油不完全燃烧（汽车尾气、燃煤） 剧毒，与血红蛋白结合导致人体组织缺氧，严重时危及生命 臭氧（O₃） 氮氧化物等在光照下发生光化学反应生成 强氧化性，刺激眼睛和呼吸道，诱发哮喘，损伤肺功能 PM10（可吸入颗粒物） 工地扬尘、工业粉尘、道路扬尘 沉积于上呼吸道，引发鼻炎、咽炎等疾病 PM2.5（细颗粒物） 燃煤、汽车尾气（一次排放）；气态污染物转化（二次生成） ① 是雾霾天气的主要成因；② 可穿透呼吸道屏障进入肺部，增加肺癌、心血管疾病、糖尿病等发病风险 3.空气污染的防治措施 （1）源头控制：减少化石燃料的使用，推广清洁能源；工业废气处理达标后排放；加强工地扬尘治理。 （2）过程管控：倡导绿色出行，减少汽车尾气排放；禁止露天焚烧秸秆、垃圾。 （3）生态治理：植树造林、种草，提高植被覆盖率，利用植物吸附污染物。 【特别提醒】 1.二氧化碳（CO₂）是空气的正常组成成分，虽然过量排放会加剧温室效应，但不属于空气污染物，未被计入空气质量评价指标。 2.酸雨主要由二氧化硫和氮氧化物引起，不是二氧化碳。 3.臭氧在高空能吸收紫外线，保护地球生物；但近地面的臭氧是污染物，对人体有害。 4.PM2.5的粒径比PM10更小，对人体健康的危害更大。 【例3】空气是一项宝贵的资源，某兴趣小组为了了解当地空气质量，组装了一个微型空气质量“检测站”并进行检测。当地的空气质量日报如图所示，下列说法错误的是 A．当前空气质量建议减少长时间户外运动 B．报告中的SO2、NO2与酸雨的形成有关 C．“空气质量指数”越大，表示空气的质量越好 D．当日的首要污染物为可吸入颗粒物 【答案】C 【详解】A.当前空气质量为轻度污染，建议减少长时间户外运动，故说法正确； B.报告中的SO2、NO2均能与水反应生成酸性物质，导致酸雨的发生，故说法正确； C.空气质量指数越大，空气污染越严重，空气质量越差，故说法错误； D.通过图中数据可知，当日的首要污染物为可吸入颗粒物()，故说法正确。 【即练5】如图为某地区某日的空气质量情况，其中AQI在0～50时对人体健康无影响。下列分析正确的是 A．首要污染物是CO B．二氧化硫过度排放会引起酸雨 C．污染物X可能是CO2 D．当天不适合户外运动 【答案】B 【详解】A.首要污染物是浓度最高的污染物，由图可知臭氧浓度最高，为首要污染物，CO浓度最低，错误； B.二氧化硫能与水反应生成酸性物质，导致酸雨的发生，正确； C.二氧化碳是空气的正常组成成分，不属于空气污染物，因此X不可能是CO2，错误； D.当天AQI为26，处于0~50的区间，对人体健康无影响，适合户外运动，错误。 【即练6】宜阳某跨学科实践活动小组组装了微型空气质量“检测站”，获得我县的空气质量情况如图所示。下列说法中正确的是 A．是导致酸雨的主要物质 B．图中X是二氧化碳 C．当日首要污染物为 D．空气质量指数越大，空气质量状况越好 【答案】A 【详解】A. 、在空气中发生反应后的生成物溶于雨水会形成酸雨，是导致酸雨的主要物质，说法正确。 B. 二氧化碳是空气的组成成分，不属于空气污染物，不计入空气质量评价的污染物，因此X不是二氧化碳，说法错误。 C. 由表格数据可知，的浓度最高，是当日首要污染物，不是，说法错误。 D. 空气质量指数越大，说明污染越严重，空气质量状况越差，说法错误。 1．食品包装袋内充入某气体可避免食物因氧化而变质，该气体是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A.具有氧化性，会直接参与食物的氧化反应加速变质，错误。 B.常温下化学性质极不活泼，几乎不与其他物质反应，无毒且空气中占比高易制取，是食品防腐防氧化的常用填充气，正确。 C.属于易燃易爆气体，安全性极差，错误。 D.虽能抑制细菌繁殖，但成本高于氮气，且易和食物中的水分反应生成碳酸影响风味，不是该用途的常规选择，错误。 2．空气污染越来越受到人们的关注。下列都属于空气污染物的是 A．  CO  NO B．     C．CO     D．     【答案】A 【详解】初中化学常见空气污染物包括：有害气体（、、、、等）；可吸入颗粒物（如）；属于温室气体但不属于空气污染物；是空气主要组成成分；是天然气的主要成分，不属于常规空气污染物。 故选A。 3．2025年，我国首艘国产大型邮轮“爱达•魔都号”实现商业运营，其焊接工艺中使用了氩气作为保护气。下列关于空气成分的说法正确的是 A．空气中含量最多的是氧气 B．稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，可用于霓虹灯 C．氮气化学性质活泼，不能用作保护气 D．二氧化碳是空气污染物 【答案】B 【详解】A.空气中氮气的体积分数约为78%，是含量最高的成分，氧气仅约占21%，因此A错误。 B.稀有气体的物理性质为通电时能发出不同颜色的光，该性质可用于制造霓虹灯，因此B正确。 C.氮气化学性质不活泼，很难和其他物质发生反应，是常用的保护气，因此C错误。 D.二氧化碳是空气的正常组成成分，不属于空气污染物，因此D错误。 4．春季大气污染防治关键期，河北省启动“蓝天保卫战”春季攻坚行动，持续推进相关治理措施。下列做法不利于改善空气质量的是 A．推广使用新能源公交车 B．露天焚烧农田秸秆和落叶 C．建筑工地安装扬尘监测系统 D．禁止在城区内燃放烟花爆竹 【答案】B 【详解】A.新能源公交车可减少燃油尾气中有害气体的排放，有利于改善空气质量，不符合题意。 B.露天焚烧秸秆和落叶会产生大量烟尘、一氧化碳等有害污染物，加重大气污染，不利于改善空气质量，符合题意。 C.扬尘监测系统可监督减少建筑工地粉尘排放，降低空气中可吸入颗粒物含量，有利于改善空气质量，不符合题意。 D.禁止燃放烟花爆竹可减少二氧化硫、烟尘等污染物的产生，有利于改善空气质量，不符合题意。 5．下列气体在通电条件下，能发生不同颜色的光并可用作电光源的是 A．氧气 B．氮气 C．二氧化碳 D．稀有气体 【答案】D 【详解】A.氧气的主要用途为供给呼吸、支持燃烧，不符合要求。 B.氮气化学性质稳定，常用作保护气、生产硝酸和氮肥的原料，不符合要求。 C.二氧化碳可用于灭火、作气体肥料、干冰用于人工降雨等，不符合要求。 D.稀有气体化学性质极不活泼，通电时会发出不同颜色的光，可制成霓虹灯、航标灯等多种电光源，符合要求。 6．微型空气质量“检测站”主要通过传感器来检测空气污染物的浓度。下列不属于空气污染物的是 A．二氧化氮 B．二氧化碳 C．臭氧 D．PM2.5 【答案】B 【详解】A. 二氧化氮能与水反应生成酸性物质，导致酸雨的发生，属于空气污染物； B. 二氧化碳是空气的正常组成成分，虽然过量会加剧温室效应，但不属于空气污染物； C. 臭氧具有强氧化性，属于有害气体，属于空气污染物； D. PM2.5是细颗粒物，会导致雾霾等的发生，属于空气污染物。 7．用图甲所示装置测定空气中氧气的含量，其中燃烧匙内的白磷用电加热装置点燃、瓶内气压用气体压强传感器测定，其变化如图乙所示。下列分析合理的是 A．在~这段时间内，集气瓶内温度始终保持不变 B．在时刻后，集气瓶内气压显著增加，其原因是白磷燃烧的产物所致 C．该反应中的白磷要足量，目的是消耗尽集气瓶内的，避免实验结果不准确 D．时刻打开止水夹，瓶内气体体积变大 【答案】C 【详解】A.这段时间，白磷燃烧放热，集气瓶内温度先升高、燃烧结束后逐渐降低，温度不是保持不变，错误。 B.时刻后气压显著增加，是因为白磷燃烧放热，使瓶内气体受热膨胀，压强增大；白磷燃烧产物五氧化二磷是固体，不会引起气压明显增加，错误。 C.该实验需要足量白磷完全消耗尽集气瓶内的氧气，才能得到准确的实验结果，避免结果偏小，正确。 D.时刻装置冷却到室温，打开止水夹后，烧杯中的水进入集气瓶，瓶内气体体积被压缩，体积变小，错误。 8．如图装置是用于测定空气中氧气含量的实验(白磷的着火点为，红磷的着火点为)，下列说法正确的是 A．白磷的用量不会影响最终的实验结果 B．白磷燃烧结束后最终会导致试管内压强增大 C．量筒中的液面最终停留在处 D．试管中铺一层细沙可防止试管炸裂 【答案】D 【详解】A.实验需要足量白磷才能完全耗尽试管内的氧气，若白磷用量不足，氧气无法完全消耗，会导致实验结果偏小，因此白磷用量会影响实验结果，错误。 B.白磷燃烧消耗试管内的氧气，生成物为固体五氧化二磷，冷却至室温后，试管内气体减少，最终压强比初始压强小，错误。 C.试管内空气体积为，空气中氧气体积约占，因此消耗的氧气体积为，即反应后会有水进入试管；量筒起始液面为，因此最终液面停留在处，不是，错误。 D.白磷燃烧放热，铺细沙可以防止高温生成物溅落炸裂试管，正确。 9．空气成分及用途 主要成分 体积分数 主要用途 氮气 ①________ ②________________——常用作保护气 液氮汽化吸热——可用作制冷剂（制造低温环境）或冷冻麻醉，超导材料在液氮的低温环境中能显示超导性能 氧气 ③________ 供给呼吸——如用于医疗急救、潜水等； 支持燃烧——如用于气焊、气割、炼钢、化工生产、航空航天等 稀有气体 0.94% 在通电时可发出不同颜色的光（该过程为物理变化）——可制成④________，如霓虹灯； 氦气密度小、性质稳定——常用于填充探空气球 二氧化碳 0.03% 植物⑤________的原料之一——可用作气体肥料； 密度比空气的大，不燃烧也不支持燃烧——可用于⑥________； 固态二氧化碳（俗称⑦________）升华吸热——可用作⑧________，如用于人工增雨 【答案】 78% 化学性质不活泼 21% 电光源 光合作用 灭火 干冰 制冷剂 【详解】空气按体积分数计算，氮气约占78%、氧气约占21%，是占比最高的两种成分； 氮气常温下很难和其他物质反应，化学性质稳定，因此可作保护气； 稀有气体通电时会发出不同颜色的光，该性质可用于制作霓虹灯等电光源； 二氧化碳是植物光合作用的原料，可作气肥；本身不燃烧也不支持燃烧、密度大于空气，可覆盖在可燃物表面隔绝氧气灭火；固态二氧化碳俗称干冰，升华时吸收大量热，可作制冷剂，用于人工增雨、食品冷藏等场景。 10．空气中氧气含量的测定实验经历了漫长的历史过程。法国科学家拉瓦锡将少量的汞放在密闭容器(如图1)中连续加热12天，结果发现有一部分银白色的液态汞变成了红色的粉末(氧化汞)，同时容器里空气的体积差不多减少了五分之一。 (1)课本中我们学习了用图2的装置测定空气中氧气含量。 ①图2装置相比拉瓦锡的实验，其具有______等优点。 ②在该实验中，红磷燃烧时出现的现象是______。 (2)以下装置是在图2的实验的基础上，改为使用传感器对空气中氧气含量测定。按图3连接，用电加热器引燃足量红磷。各传感器测得的数据如图4所示，横坐标为时间，纵坐标表示该段时间内集气瓶中气压、氧气浓度的变化情况。 ①根据图4中气压变化曲线，从______可知，本实验的气密性良好；ab段气压升高的原因是______；bc段气压下降的原因是______；d点时，瓶中气体体积______(填“大于”、“小于”或“等于”)实验开始时瓶中气体体积。 ②气压保持不变后，打开底部的弹簧夹，水倒吸进入瓶内的体积小于，原因是______。 【答案】(1) 操作简便、现象明显 产生大量白烟，放出热量 (2) 气压变化值 红磷燃烧放热，使集气瓶内温度升高，压强增大 红磷燃烧消耗了氧气且温度逐渐降低 小于 装置未冷却至室温就打开了弹簧夹 【详解】（1）①图2装置相比拉瓦锡的实验，其具有操作简便、现象明显等优点。 ②红磷燃烧生成五氧化二磷，可观察到的现象是产生大量白烟，放出热量。 （2）①根据图4中气压变化曲线，从气压变化值，下降到原气压的可知，本实验的气密性良好； ab段气压升高的原因是红磷燃烧放热，使集气瓶内温度升高，压强增大； bc段气压下降的原因是红磷燃烧消耗了氧气且温度逐渐降低； d点时，由于实验过程中氧气被消耗，所以瓶中气体体积小于实验开始时瓶中气体体积。 ②气压保持不变后，打开底部的弹簧夹，水倒吸进入瓶内的体积小于，原因可能是装置未冷却至室温就打开了弹簧夹，会因装置内气体温度较高，压强较大而导致进入瓶中的水的体积减小。 11．某中学化学实验小组进行微型空气质量“检测站”的组装与使用活动。回答下列问题。 活动一：了解城市空气质量 (1)图1为某城市9月18日的空气质量情况。图中的“X”代表_______(填字母)。 A．氮气 B．氧气 C．二氧化碳 D．二氧化氮 (2)空气质量报告中所列的空气质量指数(AQI)越_______(填“大”或“小”)，空气质量越好。该日的空气质量为_______(填“优”“良”或“轻度污染”)。 活动二：检测某小区地下车库中的有害气体 化学实验小组用微型空气质量“检测站”测得某小区地下车库中一氧化碳浓度如图2所示。 (3)一氧化碳浓度最大的时间段是_______(填“t1~t2”“t2~t3”或“t3~t4”)。 (4)在地下车库里确定5个位置进行取样。以下取样位置设定合理的是_____。 A． B． C． (5)一氧化碳浓度超标会中毒。若发现有人一氧化碳中毒时应该将患者移至空气流通的地方，并让患者及时吸氧，这是因为氧气具有的性质是_______。 【答案】(1)D (2) 小 轻度污染 (3) (4)B (5)能供给呼吸 【详解】（1）目前计入空气质量监测的空气污染物包括二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳、可吸入颗粒物、臭氧等，氮气、氧气、二氧化碳不属于空气污染物，因此X代表二氧化氮。 （2）空气质量指数（AQI）越小，说明污染物含量越少，空气质量越好；根据图1，该日AQI为108，对应101~150的轻度污染区间，因此该日空气质量为轻度污染。 （3）图2纵坐标为一氧化碳浓度，曲线最高点出现在时间段，因此该时间段一氧化碳浓度最大。 （4） 取样需要均匀覆盖检测区域，才能得到准确的检测结果，B选项的5个取样点均匀分布在车库的不同位置，取样最合理。 （5）氧气能够供给呼吸，因此一氧化碳中毒后将患者移至通风处吸氧，可以帮助患者恢复呼吸。 12．空气是混合物，含有氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳、水蒸气、灰尘等多种物质。 (一)请用这些物质进行填空。 (1)汽车碰撞后安全气囊中会迅速反应，生成一种空气中含量最多的气体，该气体是_______。 (2)饼干放在空气中一段时间后逐渐变软是因为空气中有_______。 (3)亮丽多彩的霓虹灯中填充的气体是_______。 (二)为测定空气中氧气体积分数，设计如图实验。 (4)该燃烧反应的文字表达式是_______。 (5)冷却至室温后打开止水夹观察到水倒流入试剂瓶中，原因是__________（不定项）。 A．红磷减少 B．集气瓶内压强变小 C．空气的压强增大 D．氧气减少了 【答案】(1)氮气 (2)水蒸气 (3)稀有气体 (4) (5)BD 【详解】（1）汽车碰撞后安全气囊中会迅速反应，生成一种空气中含量最多的气体，氮气是空气中含量最多的气体，故该气体是氮气； （2）饼干放在空气中一段时间后逐渐变软是因为空气中有水蒸气； （3）稀有气体通电时能发出不同颜色的光，可用于填充霓虹灯； （4）红磷在氧气中燃烧生成五氧化二磷，文字表达式为； （5）红磷燃烧消耗氧气，生成五氧化二磷固体，使得集气瓶内气体减少，压强减小，则反应结束冷却至室温后打开止水夹，能观察到烧杯中的水倒吸入集气瓶中，故选：BD。 13．回答下列问题 (1)要测定一定体积的空气中氧气含量，有两个思路：一是________，二是通过测定氧气之外的其他气体体积后进行计算。根据组成空气各成分的性质，测定空气中氧气的含量一般采用以上方法中的第二个思路，即一般选取固体物质利用化学反应将氧气转化为固体物质而又不引入新的气态杂质，测出剩余气体体积，进而计算出氧气的含量。 可用下图实验装置来测定空气中氧气的含量：图中由注射器、硬质玻璃管和气球组成了密闭系统。请完成下列问题： (2)从安全、环保以及实验原理等因素考虑，本实验一般选择铜粉跟氧气反应，要保证空气中的氧气最大限度的完全反应掉，对于铜粉的要求是________。 (3)实验前首先要确定一定体积的空气：包括注射器内空气体积及硬质玻璃管中的空气体积，测定硬质玻璃管的容积你采用的是________（“直接”、“间接”）测量法。实验前气球是瘪的。 (4)要用酒精灯火焰的________部分加热。先预热，然后集中加热铺有铜粉的部位。实验过程中你看到的反应现象是________，生成物是________，该反应属于________（填“分解”、“化合”）反应。当看到________现象时停止加热，直至玻璃管冷却。实验过程中要保证其中的氧气跟铜粉充分反应，需要进行的操作是________，期间气球起________作用。 (5)待装置冷却后，挤出气球内的气体，实验数据如下图所示： 硬质玻璃管容积 反应前注射器中气体体积 反应后注射器中气体体积 25 mL 15 mL 7 mL 通过计算得知该实验测得的空气中氧气所占的体积分数是________。 (6)实验要尽量减少误差（测量值和准确值之间的差异）的产生。从以上实验操作的各环节要求分析，造成误差的可能环节或操作是________（回答一点即可）。 【答案】(1)直接测量消耗掉的氧气体积 (2)足量（或过量） (3)间接 (4) 外焰 铜粉逐渐变成黑色 氧化铜/CuO 化合 注射器内的活塞不再移动 不断推拉注射器活塞 缓冲 (5)20% (6)装置漏气（或铜粉的量不足、未冷却至室温就读数等） 【详解】（1）要测定一定体积的空气中氧气含量，通过题意有两个思路：根据第二个思路，还需要一个即直接测量消耗掉的氧气体积。 （2）从安全、环保以及实验原理等因素考虑，本实验选择铜粉跟氧气反应，要保证空气中的氧气最大限度地完全反应掉，对于铜粉的要求是足量（或过量），这样才能将装置内的氧气完全消耗。 （3）实验前确定一定体积的空气，包括注射器内空气体积及硬质玻璃管中的空气体积，测定硬质玻璃管的容积采用的是间接测量法，例如可以通过测量硬质玻璃管的长度、内径等数据，利用圆柱体体积公式间接计算其容积。 （4）酒精灯火焰的外焰温度最高，所以要用酒精灯火焰的外焰部分加热。红色的铜和氧气在加热条件下反应生成黑色的氧化铜，实验现象是铜粉逐渐变成黑色，生成物是氧化铜，该反应由两种物质反应生成一种物质，属于化合反应。当看到注射器内的活塞不再移动时，说明氧气已完全反应，此时停止加热，直至玻璃管冷却。实验过程中要保证其中的氧气跟铜粉充分反应，需要进行的操作是不断推拉注射器活塞，使氧气与铜粉充分接触；期间气球起缓冲作用，防止装置内压强过大。 （5）硬质玻璃管容积为25mL，反应前注射器中气体体积为15mL，反应后注射器中气体体积为7mL，则消耗氧气的体积为15mL-7mL=8mL，装置内空气总体积为25mL+15mL= 40mL，所以该实验测得的空气中氧气所占的体积分数是×100%=20%。 （6）实验要尽量减少误差，造成误差的可能环节或操作是装置漏气（或铜粉的量不足、未冷却至室温就读数等），装置漏气会使外界空气进入，导致测量结果偏小；铜粉量不足不能将氧气完全消耗，测量结果偏小；未冷却至室温就读数，装置内气体受热膨胀，会使测量结果偏小。 14．拉瓦锡被称为“现代化学之父”，我们要沿着科学家的足迹去探究。 (1)二百多年前，法国化学家拉瓦锡利用图1装置进行实验，得出结论：空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积的五分之一。根据图2资料卡片判断反应物选用汞的优点中不可能的是___________。 A．汞与氧气反应能将密闭容器空气中的氧气几乎耗尽 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．实验过程中没有污染 (2)小强同学对反应物进行优化，采用图3装置进行实验，反应结束后，冷却到室温，打开弹簧夹，注射器活塞理论上应从10 mL刻度处缓慢移动至___________mL刻度处。 (3)小明对图3实验进行了如图4所示的改进。图4实验中，若实验后未将气球中气体挤出，会导致测得氧气含量偏___________(填“大”或“小”)。 【答案】(1)D (2)2 (3)大 【详解】（1）A、汞蒸气与氧气反应能将密闭容器空气中的氧气几乎耗尽，不符合题意； B、汞常温下是液态，在汞槽中起到液封作用，选项正确，不符合题意； C、由资料卡片可知，生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气，不符合题意； D、汞和生成的氧化汞都有毒，会造成污染，符合题意； 故选D； （2）图3装置中，试管中氧气的含量约为，则注射器活塞从10mL刻度处缓慢移动至10mL-8mL=2mL刻度处； （3）若实验后未将气球中气体挤出，部分气体留在气球内，导致装置内压强比正常情况更低，注射器活塞会向左移动更多，最终读数偏小，计算出的氧气体积偏大，导致测得氧气含量偏大。 15．为了测定空气中氧气的含量，小明同学设计如下方案：选用容积为40 mL的试管作为反应容器，将过量的白磷放入试管，用橡胶塞塞紧试管，通过导管与容积为60 mL且润滑性很好的注射器组成如图的实验装置。假设此实验能够按照小明的设想正常进行，且白磷所占体积与导管内的气体体积忽略不计，请回答下列问题： (1)实验前打开弹簧夹，检查该装置气密性的操作方法为______________，若先夹紧弹簧夹，用酒精灯加热白磷，白磷燃烧的符号表达式为__________，燃烧结束，等试管冷却后再松开弹簧夹。活塞向左移动至约________mL处停止。 (2)若不使用弹簧夹，用酒精灯加热白磷，充分反应直至燃烧结束，试管冷却。实验过程中活塞先向________移动（“左”或“右”），最终稳定在约7.8 mL处，实验测得空气中氧气的体积分数为________。（结果保留0.1%） 【答案】(1) 将注射器活塞向外拉（或向内推），松开后活塞能回到原来的位置，说明装置气密性良好 12 (2) 右 20.3% 【详解】（1）检查该装置气密性方法是打开弹簧夹，将注射器活塞向外拉（或向内推），松开后活塞能回到原来的位置，说明装置气密性良好。若先夹紧弹簧夹，用酒精灯加热白磷，白磷燃烧生成五氧化二磷，符号表达式为，燃烧结束，等试管冷却后再松开弹簧夹，白磷燃烧消耗氧气体积为,反应后试管内气体减少8mL，注射器初始在20mL处，则活塞向左移动至约20mL-8mL=12mL处停止。 （2）若不使用弹簧夹，用酒精灯加热白磷，充分反应直至燃烧结束，试管冷却。实验过程中白磷燃烧放热，使试管内气体受热膨胀，活塞先向右移动，最终稳定在约7.8mL处，由此实验测得空气中氧气的体积分数为。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $