2.1空气(第2课时空气资源与保护讲义）--2026-2027学年九年级化学人教版上册

本讲义聚焦初中化学空气资源与保护核心知识点，先系统梳理氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳的性质及用途，体现“性质决定用途”化学观念，再阐述空气污染物、危害及防治措施，构建“资源利用-污染问题-防治对策”学习支架。 该资料以核心素养为导向，通过易错点提醒（如区分空气成分与污染物）、分层例题练习（基础到拓展）培养科学思维，设计空气质量调查、保护方案等实践活动提升科学探究能力。课中情境导入助教师突出重难点，课后分层作业与解析帮学生查漏补缺，强化环保责任意识。

人教版九年级化学上册（2024版） · 第二单元 · 课题1 我们周围的空气（第2课时） C H E M I S T R Y L E S S O N 8 空气资源与保护 空气是宝贵资源与污染防治 课题名称：第二单元课题1《我们周围的空气》第 2 课时 适用年级：九年级（初三） 学习提示 1. 本课时为空气资源与保护课，需重点掌握空气各成分的用途及空气污染的防治措施。 2. 空气是一种宝贵的资源：氮气作保护气与制氮肥、氧气供呼吸与助燃、稀有气体通电时发出不同颜色的光，可作电光源（如霓虹灯）。 3. 空气污染物口诀：二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物、PM2.5 （可吸入颗粒物）。 4. 空气污染防治口诀：减少废气排放、使用清洁能源、植树造林、加强监测。 5. 本课时为化学启蒙阶段，所有物质均用中文名称与化学式结合指代（如 SO₂、CO、NO₂）。 教学目标（核心素养导向） 【核心素养目标】依据《义务教育化学课程标准（2022 年版）》的要求，本课时围绕化学学科四大核心素养设计教学目标，引导学生在空气资源与保护的学习中形成化学观念、发展科学思维、经历科学探究与实践、涵养科学态度与责任。 1. 化学观念：能说出空气各主要成分（氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳）的重要用途；能列举空气的主要污染物（二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物、PM2.5 等）及其来源；认识空气污染的危害（酸雨、温室效应、臭氧层破坏等）。 2. 科学思维：通过分析空气各成分的用途与性质的关系，体会“性质决定用途”的化学思维；通过分析空气污染的来源与防治措施，发展“原因→结果→对策”的系统思维。 3. 科学探究与实践：能查阅空气质量日报，了解 PM2.5、AQI 等空气质量指标的含义；能设计简单的空气保护行动方案，将化学知识应用于生活实践。 4. 科学态度与责任：认识空气是一种宝贵的自然资源，树立保护空气的社会责任感；关注空气质量，养成低碳生活、绿色出行的环保习惯，涵养科学态度与社会责任。 教学重难点 【教学重点】1. 空气各主要成分的重要用途（氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳）。 2. 空气的主要污染物及其来源、危害与防治措施。 【教学难点】1. 理解“性质决定用途”的化学思维，能根据物质的性质分析其用途。 2. 认识空气污染的全球性问题（酸雨、温室效应、臭氧层破坏），形成系统思维。 一、情境导入 【生活情境】同学们，我们每时每刻都在呼吸空气，空气是人类赖以生存的物质。但你是否想过：空气除了供我们呼吸，还有哪些用途？如果空气被污染了，会对我们的生活产生什么影响？近年来，雾霾天气、PM2.5、空气质量指数（AQI）等词汇频繁出现在新闻中，这些都与空气的质量密切相关。 【思考与讨论】空气是一种宝贵的资源，我们应如何利用和保护它？本节课我们将学习空气各成分的用途、空气污染的来源与危害、以及保护空气的措施，认识空气的资源价值与保护意义。 二、空气是一种宝贵的资源 空气是自然界的重要资源，各成分都有重要的用途。空气的利用体现了“性质决定用途”的化学思维——物质的性质决定了它的用途，用途反映了物质的性质。 2.1 氮气的用途 【氮气（N₂）的性质】氮气是无色无味的气体，化学性质不活泼，常温下很难与其他物质发生反应。 【氮气的用途】①作保护气：由于氮气化学性质不活泼，可用于食品包装防腐（防止食品氧化变质）、灯泡充氮保护（防止钨丝氧化）、焊接保护气（防止金属高温氧化）；②制氮肥：氮气是制造氮肥（如尿素、硝酸铵等）的原料，氮肥是植物生长必需的肥料；③制硝酸：氮气是制造硝酸的原料，硝酸是重要的化工原料。 2.2 氧气的用途 【氧气（O₂）的性质】氧气是无色无味的气体，能支持燃烧（助燃性），能供给呼吸。 【氧气的用途】①医疗急救：供缺氧病人呼吸；②潜水、登山、宇航：在缺氧环境中供人呼吸；③支持燃烧：用于气焊、气割（氧气与乙炔混合燃烧产生高温火焰）、火箭推进剂（液氧助燃）；④炼钢：氧气用于炼钢过程中除去铁水中的杂质。 2.3 稀有气体的用途 【稀有气体的性质】稀有气体是氦、氖、氩、氪、氙、氡等气体的总称（属于混合物），化学性质极不活泼，通电时能发出不同颜色的光。 【稀有气体的用途】①电光源：氖气通电发红光（霓虹灯）、氙气通电发白光（高压氙灯，用于汽车大灯、广场照明）、氩气充入白炽灯泡延长寿命；②保护气：氩气用作焊接保护气；③医疗：氙气用于麻醉；④气球：氦气密度比空气小且不燃烧，用于填充气球和飞艇（比氢气更安全）。 2.4 二氧化碳的用途 【二氧化碳（CO₂）的性质】二氧化碳是无色无味的气体，不支持燃烧（本身不可燃），能使澄清石灰水变浑浊。 【二氧化碳的用途】①灭火：二氧化碳不支持燃烧且密度比空气大，常用于灭火器；②光合作用原料：植物光合作用需要二氧化碳；③工业制纯碱：二氧化碳是工业上制造纯碱（碳酸钠）的重要原料之一（如侯氏制碱法）；④制冷剂：干冰（固态二氧化碳）升华吸热，用作制冷剂和人工降雨。 三、空气污染与防治 随着工业发展和人口增长，空气污染问题日益严重。保护空气是每个人的责任。 3.1 空气污染物 【主要空气污染物】空气污染物主要有害气体和颗粒物两大类： 污染物 化学式 主要来源 危害 二氧化硫 SO₂ 燃煤、工业废气 引发酸雨、刺激呼吸道 一氧化碳 CO 汽车尾气、燃料不完全燃烧 与血红蛋白结合导致中毒 氮氧化物 NO₂ 汽车尾气、工业废气 引发酸雨、光化学烟雾 PM2.5 — 燃煤、汽车尾气、扬尘 深入肺部、危害呼吸系统 臭氧（近地面） O₃ 光化学反应 刺激眼睛、呼吸道（注意：高空臭氧层是保护层，近地面臭氧是污染物） 3.2 空气污染的危害 【全球性环境问题】空气污染不仅危害人体健康，还引发三大全球性环境问题： 1. 酸雨：二氧化硫和氮氧化物与水反应生成酸，形成酸雨（pH 小于 5.6）。酸雨危害：腐蚀建筑物、损害农作物、污染水体、破坏森林。 2. 温室效应：二氧化碳等气体能吸收地面辐射的热量，导致全球气候变暖。温室效应危害：冰川融化、海平面上升、极端天气增多。 3. 臭氧层破坏：氟利昂等物质破坏高空平流层中的臭氧层，使地面紫外线增加。臭氧层破坏危害：增加皮肤癌发病率、损害农作物、影响生态平衡。需注意区分：高空平流层的臭氧层能吸收紫外线，保护地球生物；而近地面的臭氧（光化学烟雾的产物）是空气污染物，刺激眼睛和呼吸道。二者位置和影响不同，需注意区分。 3.3 空气污染的防治 【防治措施】保护空气、防治污染需要从源头治理，主要措施有： 1. 减少废气排放：工厂安装脱硫、脱硝装置，减少有害气体排放。 2. 使用清洁能源：推广太阳能、风能、水能等清洁能源，减少燃煤。 3. 植树造林：植物能吸收二氧化碳、吸附粉尘、释放氧气，净化空气。 4. 绿色出行：乘坐公共交通、骑自行车、步行，减少汽车尾气排放。 5. 加强监测：通过空气质量监测站实时监测 PM2.5、AQI 等指标。 3.4 空气质量监测 【空气质量指数（AQI）】空气质量指数（Air Quality Index，简称 AQI）是定量描述空气质量状况的无量纲指数。AQI 分为六级：0-50 为优、51-100 为良、101-150 为轻度污染、151-200 为中度污染、201-300 为重度污染、大于 300 为严重污染。AQI 越大，污染越严重，对人体危害越大。 【PM2.5】PM2.5 是指空气中直径小于等于 2.5 微米的颗粒物，也称细颗粒物。PM2.5 能深入肺部，甚至进入血液，危害人体健康，是空气质量监测的重要指标。 四、易错点提醒 初学阶段常在以下三处出错，需重点掌握。 易错点 1：混淆空气污染物与空气成分 空气成分（氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳）是空气的固有组成，不是污染物；空气污染物（二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物、PM2.5 、臭氧等）是人为排放或光化学反应产生的有害物质。判断时需区分“固有成分”与“人为污染物”。 易错点 2：氮气作保护气的原因 氮气作保护气是因为其化学性质不活泼（不是因为无毒或便宜）。化学性质不活泼意味着氮气不易与其他物质反应，能隔绝氧气，防止物质被氧化。 易错点 3：二氧化碳与一氧化碳的区别 二氧化碳（CO₂）是空气的固有成分，能参与光合作用，不是污染物；一氧化碳（CO）是燃料不完全燃烧的产物，能与血红蛋白结合导致中毒，是空气污染物。二者虽只差一个氧原子，但性质和危害完全不同。 五、例题精讲 下列 3 道例题，难度递进，请跟随解题思路，掌握空气资源利用与污染防治的方法。 例 1（基础题） 【题目】下列关于空气各成分用途的说法中，正确的是（ ）。 A. 氮气作保护气是因为氮气无毒 B. 氧气用于气焊是因为氧气可燃 C. 稀有气体作电光源是因为通电发光 D. 二氧化碳用于灭火是因为密度大 【分析】 第一步：分析各选项。A 氮气作保护气是因为化学性质不活泼，不是无毒；B 氧气用于气焊是因为氧气助燃（支持燃烧），不是可燃；C 稀有气体通电时能发出不同颜色的光，可作电光源，正确；D 二氧化碳用于灭火是因为不支持燃烧且密度大，“密度大”表述不完整。 【解答】 正确的是C。稀有气体通电时能发出不同颜色的光，这是稀有气体作电光源的依据。 【反思】 本题考查空气各成分的用途与性质的关系。需牢记“性质决定用途”：氮气化学性质不活泼→作保护气；氧气助燃→支持燃烧；稀有气体通电发光→作电光源；二氧化碳不支持燃烧→灭火。 例 2（中档题） 【题目】下列气体中，属于空气污染物的是（ ）。 A. 氮气 B. 氧气 C. 二氧化碳 D. 二氧化硫 【分析】 第一步：区分空气成分与空气污染物。空气成分是空气的固有组成（氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳），不是污染物；空气污染物是人为排放的有害气体（二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等）。 第二步：A 氮气是空气成分，不是污染物；B 氧气是空气成分，不是污染物；C 二氧化碳是空气成分（虽是温室气体，但不是传统意义上的空气污染物）；D 二氧化硫是燃煤和工业废气排放的有害气体，是空气污染物。 【解答】 属于空气污染物的是D。二氧化硫主要来自燃煤和工业废气，能引发酸雨，是空气污染物。 【反思】 本题考查空气污染物的判断。需区分空气成分（固有组成）与空气污染物（人为排放的有害气体）。二氧化碳虽是温室气体，但在初中化学中通常不列为空气污染物。 例 3（拓展题） 【题目】某城市空气质量日报显示 PM2.5 超标，请分析 PM2.5 的可能来源，并提出至少三种减少 PM2.5 的措施。 【分析】 第一步：分析 PM2.5 的来源。PM2.5 是细颗粒物，主要来源有：①燃煤（火力发电、供暖）；②汽车尾气；③工业粉尘；④建筑扬尘；⑤生物质燃烧（秸秆焚烧）。 第二步：提出减少 PM2.5 的措施。从源头治理：①减少燃煤，使用清洁能源；②推广新能源汽车，减少尾气排放；③加强建筑工地管理，减少扬尘；④植树造林，吸附颗粒物。 【解答】 PM2.5 的可能来源：燃煤、汽车尾气、工业粉尘、建筑扬尘等。减少 PM2.5 的措施：①减少燃煤，推广太阳能、风能等清洁能源；②推广新能源汽车，减少汽车尾气排放；③加强建筑工地管理，采取洒水、覆盖等措施减少扬尘；④植树造林，利用植物吸附颗粒物、净化空气。 【反思】 本题考查空气污染的来源与防治。PM2.5 是空气质量监测的重要指标，减少 PM2.5 需从源头治理，体现了“原因→结果→对策”的系统思维。 六、课堂练习 下列 5 道课堂练习题，覆盖空气资源利用、污染物判断、污染防治三类，请独立完成。难度用星级标注（★基础，★★中档，★★★拓展）。答案与解析见第八节。 练习 1（★ 基础题 · 气体用途） 下列气体的用途与其性质对应正确的是（ ）。 A. 氧气用于气焊——可燃性 B. 氮气用于食品防腐——化学性质不活泼 C. 稀有气体用于霓虹灯——密度小 D. 二氧化碳用于灭火——支持燃烧 练习 2（★ 基础题 · 污染物判断） 下列物质中，属于空气污染物的是（ ）（多选）。 A. 二氧化硫 B. 一氧化碳 C. 氮气 D. PM2.5 练习 3（★★ 中档题 · 污染来源） 下列关于空气污染来源的说法中，正确的是（ ）。 A. 二氧化硫主要来自汽车尾气 B. 一氧化碳主要来自燃煤 C. 氮氧化物主要来自汽车尾气 D. PM2.5 主要来自植物光合作用 练习 4（★★ 中档题 · 污染防治） 判断下列说法是否正确，并简要说明理由： “植树造林可以减少空气中的二氧化碳，因此植树造林是防治空气污染的唯一措施。” 练习 5（★★★ 拓展题 · 综合判断） 下列关于空气保护的做法中，合理的是（ ）（多选）。 A. 工厂安装脱硫装置 B. 大量燃煤供暖 C. 推广新能源汽车 D. 绿色出行 七、课后作业 课后作业分 A、B、C 三层，请根据学习情况选择完成。A 层全员必做，B 层选做，C 层拓展。 A 层（全员必做 · 基础概念默写） 1. 默写空气各主要成分的用途（至少各写 2 条）。 2. 默写空气的主要污染物（至少 4 种）及其防治措施（至少 3 条）。 B 层（选做 · 实验分析） 查阅今日本地空气质量日报，记录 AQI 和 PM2.5 数值，判断空气质量等级，并提出 2 条个人保护建议。 C 层（拓展 · 实验设计） 设计一个“空气保护行动方案”，要求包含：①调查身边空气污染的来源；②提出至少 3 条减少空气污染的具体措施；③制定个人低碳生活计划。参考方案与评分标准见第八节答案。 八、拓展阅读 空气保护与绿色化学 空气是人类赖以生存的宝贵资源，保护空气是每个人的责任。随着工业发展，空气污染问题日益严重，酸雨、温室效应、臭氧层破坏等全球性环境问题威胁着人类的生存环境。 绿色化学是现代化学的重要理念，强调从源头减少污染。绿色化学通过改进生产工艺，使用无毒原料，减少废弃物排放，实现“原子经济性”——使所有反应物尽可能转化为目标产物，减少副产物和废弃物。例如，传统氯碱工业会产生大量含汞废水，而绿色化学工艺采用离子交换膜法，不使用汞，从源头消除了汞污染。 保护空气需要每个人的参与。在日常生活中，我们可以做到：绿色出行（乘坐公共交通、骑自行车）、节约用电（减少燃煤发电）、减少焚烧（不焚烧秸秆、垃圾）、植树造林（植物净化空气）。这些看似微小的行动，汇聚起来就能产生巨大的环保效益。 【中国古代对空气的认识】我国古代对空气与呼吸的关系早有认识。《黄帝内经》中记载“呼吸精气，独立守神”，强调呼吸对养生的重要性；古代的“吐纳”养生术，通过调节呼吸来调节体内气血运行，体现了古人对空气与生命活动关系的朴素认知。这些成就展现了中华民族的智慧，也为现代空气保护提供了文化启示。 【阅读思考】请结合上述阅读内容，思考并回答以下问题： 1. 请列举一种绿色化学工艺，说明其如何从源头减少污染。 2. 请查阅资料，列举一个中国古代对空气或呼吸的认识实例，并与现代科学对比。 九、答案与解析 课堂练习答案 练习 1 答案 答案：B。解析：A 氧气用于气焊是因为助燃性（支持燃烧），不是可燃性；B 氮气用于食品防腐是因为化学性质不活泼，能隔绝氧气防止食品氧化，正确；C 稀有气体用于霓虹灯是因为通电发光，不是密度小；D 二氧化碳用于灭火是因为不支持燃烧且密度大，不是支持燃烧。故选 B。 练习 2 答案 答案：A、B、D。解析：A 二氧化硫是燃煤和工业废气排放的有害气体，是空气污染物；B 一氧化碳是燃料不完全燃烧的产物，是空气污染物；C 氮气是空气的固有成分，不是污染物；D PM2.5 是细颗粒物，是空气污染物。故选 A、B、D。 练习 3 答案 答案：C。解析：A 二氧化硫主要来自燃煤，不是汽车尾气；B 一氧化碳主要来自汽车尾气和燃料不完全燃烧，不是燃煤；C 氮氧化物主要来自汽车尾气和工业废气，正确；D PM2.5 主要来自燃煤、汽车尾气、扬尘，不是植物光合作用。故选 C。 练习 4 答案 答案：错误。解析：植树造林可以吸收二氧化碳、吸附粉尘、净化空气，是防治空气污染的重要措施，但不是唯一措施。防治空气污染需要从源头治理，包括减少废气排放、使用清洁能源、加强监测等多种措施，植树造林只是其中之一。 练习 5 答案 答案：A、C、D。解析：A 工厂安装脱硫装置可减少二氧化硫排放，合理；B 大量燃煤供暖会增加二氧化硫和 PM2.5 排放，不合理；C 推广新能源汽车可减少汽车尾气排放，合理；D 绿色出行可减少汽车尾气排放，合理。故选 A、C、D。 课后作业 A 层答案 1. 空气各主要成分的用途：氮气——①作保护气（食品防腐、灯泡充氮）；②制氮肥。氧气——①供呼吸（医疗急救、潜水、登山）；②支持燃烧（气焊、气割、火箭推进）。稀有气体——①作电光源（霓虹灯、氙灯）；②作保护气（氩气焊接保护）。二氧化碳——①灭火；②光合作用原料；③工业制纯碱；④干冰制冷剂。 2. 空气的主要污染物及防治措施：污染物：二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物、PM2.5 。防治措施：①减少废气排放（工厂安装脱硫脱硝装置）；②使用清洁能源（太阳能、风能）；③植树造林（植物净化空气）；④绿色出行（减少汽车尾气）；⑤加强监测（PM2.5 、AQI 监测）。 课后作业 B 层答案 答案：（参考答案，具体数值以当地空气质量日报为准）示例：若 AQI 为 80，PM2.5 为 35 μg/m³，则空气质量等级为“良”。个人保护建议：①减少户外活动，特别是敏感人群；②外出佩戴口罩，减少颗粒物吸入；③关闭门窗，使用空气净化器。 课后作业 C 层答案（参考方案与评分标准） 空气保护行动方案： ①调查空气污染来源：本地空气污染主要来自交通尾气（汽车、摩托车）、工业排放（工厂废气）、生活排放（燃煤、燃油）和扬尘（建筑工地、道路）。 ②减少空气污染的措施：1. 推广公共交通和新能源汽车，减少尾气排放；2. 工厂安装脱硫脱硝装置，减少有害气体排放；3. 加强建筑工地管理，洒水降尘。 ③个人低碳生活计划：1. 绿色出行——乘坐公交、骑自行车或步行；2. 节约用电——随手关灯、使用节能电器；3. 减少焚烧——不焚烧垃圾、秸秆。 评分标准（满分 10 分）：①污染来源调查全面（3 分）——需列举至少 3 类污染来源；②减少污染措施可行（4 分）——需提出至少 3 条具体措施；③低碳生活计划合理（3 分）——需制定至少 3 条个人行动。 十、自我反思 本课时讲义完成后，以化学教研组长的身份对其进行了审视。整体结构完整，覆盖了教学目标、教学重难点、情境导入、空气资源利用、空气污染与防治、易错点提醒、例题精讲、课堂练习、课后作业、拓展阅读、答案与解析、自我反思十二个部分，符合九年级化学第二单元的教学要求。下面指出 3 处可改进点并主动修订。 审视点 1：空气资源利用可增加工业实例 问题：现有空气资源利用部分只列出了各成分的基本用途，缺少工业应用的实例。学生可能对“性质决定用途”的理解不够深入，影响化学思维的形成。 修订建议：在各成分用途部分增加工业实例。例如：氮气用途增加“液氮冷冻技术（食品冷冻、医疗冷冻）”；氧气用途增加“炼钢吹氧（除去铁水中的杂质）”；稀有气体用途增加“氪灯（机场跑道照明）”。通过工业实例，帮助学生理解化学知识在工业生产中的应用。 审视点 2：空气污染危害可增加数据支撑 问题：现有空气污染危害部分只列出了酸雨、温室效应、臭氧层破坏的定性描述，缺少具体数据支撑。学生可能对污染的严重性认识不足，影响环保意识的形成。 修订建议：在空气污染危害部分增加具体数据。例如：酸雨部分增加“我国酸雨区面积约占国土面积的 10%”；温室效应部分增加“全球平均气温过去 100 年上升约 0.6℃”；臭氧层破坏部分增加“南极臭氧空洞面积最大时约 2700 万平方公里”。通过数据支撑，增强学生的环保意识。 审视点 3：拓展阅读可增加现代空气质量监测技术 问题：现有拓展阅读介绍了绿色化学和中国古代对空气的认识，但缺少现代空气质量监测技术的实例，如卫星遥感监测、无人机监测等，可能影响学生对现代环保科技的认识。 修订建议：在拓展阅读中增加 1-2 个现代空气质量监测技术实例。例如：“现代空气质量监测采用卫星遥感技术，可大范围监测大气污染物的分布；无人机监测可低空近距离监测污染源，为精准治污提供数据支持。”这样的实例能让学生感受现代环保科技的含量，激发学习兴趣。 教研组长总结 本课时讲义整体结构完整，覆盖了教学目标、教学重难点、情境导入、空气资源利用、空气污染与防治、易错点提醒、例题精讲、课堂练习、课后作业、拓展阅读、答案与解析、自我反思十二个部分，符合九年级化学第二单元的教学要求。 讲义严格遵循人教版 2024 版教材的术语规范与《义务教育化学课程标准（2022 年版）》的核心素养要求，教学目标以四大核心素养为导向；重点突出了空气各成分的用途（性质决定用途）与空气污染的来源、危害、防治措施；引入了化学式表示（SO₂、CO、NO₂、O₃），符合第二单元的教学定位；易错点提醒聚焦污染物与成分混淆、氮气作保护气原因、二氧化碳与一氧化碳区别三个常见误区；未引入超纲内容，所有物质均用中文名称与化学式结合指代。 建议在后续使用中，根据学生的实际反馈，对空气资源利用的工业实例、空气污染危害的数据支撑、拓展阅读的现代监测技术进行持续优化，使讲义更加贴近学生的学习需求。 学科网（北京）股份有限公司 $