2.1 我们周围的空气（知识清单）化学新教材人教版九年级上册

该初中化学知识清单系统梳理了第二单元“空气和氧气”中课题1“我们周围的空气”知识体系。从拉瓦锡测定空气成分实验引入，通过红磷燃烧实验定量探究氧气含量，明确空气各成分体积分数，进而学习氧气、氮气、稀有气体的性质与用途，最后联系大气污染与保护，形成从实验到理论再到实际应用的学习支架。 知识链路按“历史实验-定量测定-成分性质-资源用途-环境问题”逻辑展开，实验部分含步骤、现象、误差分析及数字化实验等拓展，体现科学探究与实践。特别提醒易错点，帮助构建物质性质决定用途的化学观念，通过问题讨论培养基于证据推理的科学思维，助力学生系统掌握空气相关知识。

第二单元 空气和氧气 课题1 我们周围的空气 一、空气的组成 1.拉瓦锡测定研究空气成分的实验 法国化学家 用定量的方法研究空气成分。 实验 实验1.汞与氧气的反应 实验2.氧化汞受热分解 实验步骤 把少量汞放在密闭的容器里连续加热12天 把汞表面生成的红色粉末收集起来，放在另一个较小的容器里再加强热 实验现象 一部分银白 色的液态汞变成红色粉末，同时容器里空气的体积 减小了 得 到 了 汞 （化学符号 Hg）和氧气（化学符号 O2），而且氧气 的体积恰好等于密闭容器里所减小的体积 反应原理 实验结论 空气由 和 组成，其中氧气约占空气总体积的 。 2.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。 3.空气的组成 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 二、空气是一种宝贵的资源 1.氧气用途 氧气供给 （如医疗急救），支持燃烧（如气割、气焊）， 冶炼，金属焊接，化工生产和航空航天等； 2.氮气 （1）氮气性质 物理性质： 色、 味、 溶于水、沸点 化学性质：化学性质 ，不燃烧也不 燃烧 （2）氮气用途 ①由于氮气的化学性质不活泼，因此常被用作 ，如焊接金属时用氮气作保护气，食品包装中充入氮气以防腐。 ②医疗上可利用 进行冷冻治疗。 ③超导材料在液氮的低温环境下能显示超导性能。 3.稀有气体 （1）性质 物理性质： 颜色， 气味， 时能发出不同颜色的光。 化学性质：化学性质 。 （2）用途： ①稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，可用于航标灯、照明灯、闪光灯、霓虹灯等。 ②液态氦可用于制造低温环境。 ③稀有气体用作 。 三、保护大气环境 1．目前计入空气污染指数的项目 气体：SO2、NO2、CO、O3，其中 会导致酸雨（pH< ） 固体：可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）→形成雾霾 2．空气污染指数越 ，污染越严重。 3.CO2不属于空气污染物，但含量增多会引起 。 4．空气污染的危害、保护 危害：严重损害人体健康，影响作物生长，破坏生态平衡。全球气候 ， 破坏和 等。 保护：加强大气质量监测，改善环境状况，使用 能源，工厂的废气经处理过后才能排放，积极植树、造林、种草等。 特别提醒： 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。 特别提醒： 二氧化碳会引起 效应，但不是空气污染物，二氧化碳是空气的成分，是光合作用的原料。 一、组成与含量 1. 空气中各成分含量是 体积分数，不是质量分数。 2. 稀有气体是 混合物（含氦氖氩等），氦气等才是 纯净物。 3. 按体积计算：氮气 78%、氧气 21%，两者 不要 与质量分数混淆。 二、测定氧气含量（红磷燃烧） 1. P₀~a 段气压 增大 的原因是 红磷燃烧放热（气体膨胀），不是生成气体。 2. 最终气压 P 小于 P₀ 的原因是 氧气被消耗，不是温度降低（温度已恢复）。 3. 该实验成功的关键：红磷 足量、装置 不漏气、冷却至室温后再读数。 三、氧气与氮气用途 1. 氧气 支持燃烧，但 没有可燃性，不能作燃料（不能说“氧气可作燃料”）。 2. 氮气作保护气，利用的是 化学性质不活泼，不是物理性质。 3. 食品包装充氮气防腐，利用氮气 化学性质稳定，难与食品反应。 四、稀有气体 1. 稀有气体通电发光是 物理变化（无新物质生成）。 2. 稀有气体作保护气，因其 化学性质很不活泼。 五、空气污染 1. CO₂ 不是 空气污染物（计入污染指数的是 SO₂、NO₂、CO、O₃、PM10、PM2.5）。 2. SO₂、NO₂ 过多会导致 酸雨（pH < 5.6）。 3. PM2.5 和 PM10 过多会导致 雾霾。 4. 空气污染指数越高，污染 越严重（指数与程度成正比）。 5. 臭氧（O₃）是空气污染物（计入指数），注意与“臭氧层”概念区分（臭氧层在平流层，保护地球）。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 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、空气的组成 1.拉瓦锡测定研究空气成分的实验 法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究空气成分。 实验 实验1.汞与氧气的反应 实验2.氧化汞受热分解 实验步骤 把少量汞放在密闭的容器里连续加热12天 把汞表面生成的红色粉末收集起来，放在另一个较小的容器里再加强热 实验现象 一部分银白 色的液态汞变成红色粉末，同时容器里空气的体积 减小了 得 到 了 汞 （化学符号 Hg）和氧气（化学符号 O2），而且氧气 的体积恰好等于密闭容器里所减小的体积 反应原理 实验结论 空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积的1/5。 2.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 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。 3.空气的组成 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% 二、空气是一种宝贵的资源 1.氧气用途 氧气供给呼吸（如医疗急救），支持燃烧（如气割、气焊），钢铁冶炼，金属焊接，化工生产和航空航天等； 2.氮气 （1）氮气性质 物理性质：无色、无味、难溶于水、沸点低 化学性质：化学性质不活泼，不燃烧也不支持燃烧 （2）氮气用途 ①由于氮气的化学性质不活泼，因此常被用作保护气，如焊接金属时用氮气作保护气，食品包装中充入氮气以防腐。 ②医疗上可利用液氮进行冷冻治疗。 ③超导材料在液氮的低温环境下能显示超导性能。 3.稀有气体 （1）性质 物理性质：没有颜色，没有气味，通电时能发出不同颜色的光。 化学性质：化学性质很不活泼。 （2）用途： ①稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，可用于航标灯、照明灯、闪光灯、霓虹灯等。 ②液态氦可用于制造低温环境。 ③稀有气体用作保护气。 三、保护大气环境 1．目前计入空气污染指数的项目 气体：SO2、NO2、CO、O3，其中SO2、NO2会导致酸雨（pH<5.6） 固体：可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）→形成雾霾 2．空气污染指数越高，污染越严重。 3.CO2不属于空气污染物，但含量增多会引起温室效应。 4．空气污染的危害、保护 危害：严重损害人体健康，影响作物生长，破坏生态平衡。全球气候变暖，臭氧层破坏和酸雨等。 保护：加强大气质量监测，改善环境状况，使用清洁能源，工厂的废气经处理过后才能排放，积极植树、造林、种草等。 特别提醒： 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。 特别提醒： 二氧化碳会引起温室效应，但不是空气污染物，二氧化碳是空气的成分，是光合作用的原料。 一、组成与含量 1. 空气中各成分含量是 体积分数，不是质量分数。 2. 稀有气体是 混合物（含氦氖氩等），氦气等才是 纯净物。 3. 按体积计算：氮气 78%、氧气 21%，两者 不要 与质量分数混淆。 二、测定氧气含量（红磷燃烧） 1. P₀~a 段气压 增大 的原因是 红磷燃烧放热（气体膨胀），不是生成气体。 2. 最终气压 P 小于 P₀ 的原因是 氧气被消耗，不是温度降低（温度已恢复）。 3. 该实验成功的关键：红磷 足量、装置 不漏气、冷却至室温后再读数。 三、氧气与氮气用途 1. 氧气 支持燃烧，但 没有可燃性，不能作燃料（不能说“氧气可作燃料”）。 2. 氮气作保护气，利用的是 化学性质不活泼，不是物理性质。 3. 食品包装充氮气防腐，利用氮气 化学性质稳定，难与食品反应。 四、稀有气体 1. 稀有气体通电发光是 物理变化（无新物质生成）。 2. 稀有气体作保护气，因其 化学性质很不活泼。 五、空气污染 1. CO₂ 不是 空气污染物（计入污染指数的是 SO₂、NO₂、CO、O₃、PM10、PM2.5）。 2. SO₂、NO₂ 过多会导致 酸雨（pH < 5.6）。 3. PM2.5 和 PM10 过多会导致 雾霾。 4. 空气污染指数越高，污染 越严重（指数与程度成正比）。 5. 臭氧（O₃）是空气污染物（计入指数），注意与“臭氧层”概念区分（臭氧层在平流层，保护地球）。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $