2.1 空气的组成（知识清单）化学新教材沪教版九年级上册

该初中化学知识清单系统梳理“空气的组成”核心内容。从实验探究入手，涵盖捕获空气实验、装置气密性检查方法，通过红磷燃烧实验测定氧气体积分数，进而辨析纯净物与混合物概念，学习氮气和稀有气体的性质及用途，辅以科学史和常见误区警示，搭建完整学习支架。 知识链路按“实验探究→概念辨析→性质用途→误区纠正”逻辑递进，突出科学探究与实践（实验步骤、误差分析）和科学思维（对比分类、证据推理）。20条常见误区精准破解学生认知难点，结合科学家贡献渗透科学态度，助力学生形成物质性质决定用途的化学观念，提升学习实效。

第二章 空气与水资源 第一节 空气的组成 一、空气的组成 1．实验探究：“捕获”空气实验 实验仪器 实验装置 实验步骤 在装有空气的集气瓶上插上分液漏斗和一个通向另一个集气瓶的导管，另一个集气瓶装满水，倒放在水槽中，向漏斗中不断注入水，这样集气瓶中的水不断增多，压强增大，空气会沿着导气管进入另一个集气瓶中，并将瓶中的水排出，这样空气就从集气瓶中进入另一集气瓶中。 2．方法指引：检查装置气密性的方法 检查装 置气密 性 升温法 把导管放入水中，用手紧握(或用酒精灯微热)容器，若水中导管口有气泡冒出，松开手后(或移开酒精灯)，导管内形成一段水柱，说明装置气密性良好 液面差法 关闭弹簧夹，往长颈漏斗中注入水，使漏斗中液面高于容器中液面，静置一会儿，液面高度不变，即形成稳定的液面差，说明装置气密性良好 3．观察与思考：空气中氧气体积分数的测定 实验装置 实验步骤 ①将集气瓶的容积划分为5等份，并加以标记。 ②将橡胶管上的止水夹夹紧，在燃烧匙内装入足量的红磷，在酒精灯火焰上点燃红磷后，将燃烧匙迅速伸入集气瓶内，塞紧橡皮塞，观察现象。 ③待火焰熄灭后，观察红磷是否有剩余。待集气瓶冷却到室温后，把导管插入盛水的烧杯中，打开止水夹，观察现象。 实验原理 红磷在密闭空间中燃烧消耗氧气，使得密闭空间中压强减小，打开弹簧夹，大气压将烧杯中的水压入集气瓶中。（压入的水的体积=被消耗的氧气的体积） 实验现象 红磷燃烧，放出热量，产生大量白烟，装置冷却到室温后打开弹簧夹，烧杯内的水倒流入集气瓶，约占集气瓶内气体体积的1/5。（白磷同红磷燃烧的反应原理和现象相同，只是二者能够燃烧的温度不同，白磷40oC，红磷240oC） 实验结论 氧气约占空气总体积的1/5 反应原理 文字表达式：磷 + 氧气五氧化二磷 符号表达式：P + O2P2O5 实验关键 ①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] ②要等集气瓶（装置）冷却到室温后才能打开弹簧夹。 [否则瓶内剩余气体仍然膨胀，剩余气体体积偏大，使得进入集气瓶内的水偏少，测量结果偏小] ③装置的气密性要好。 [漏气会使外面空气漏进来，测量结果偏小] ④要先夹紧橡皮管，然后再点红磷，迅速伸入集气瓶立即塞紧瓶塞。 [红磷伸入过慢，瓶内气体受热膨胀逸出，或未夹紧弹簧夹，导致燃烧时气体受热膨胀逸出，测量结果偏大] 误差分析 误差 原因 测量结果偏低 红磷不足，氧气未耗尽 装置漏气，使装置外的空气进入集气瓶中 未冷却至室温就打开弹簧夹，使进入集气瓶中的水的体积偏小 测量结果偏高 胶皮管未夹紧，红磷燃烧时集气瓶内气体因受热顺着导管逸出 燃烧匙伸入过慢，使装置内的气体受热逸出，导致进入集气瓶中的水的体积偏大 4．纯净物和混合物 纯净物 混合物 概念 只由一种物质组成 由两种或两种以上物质混合而成 组成 固定，可用专门的化学符号表示 不固定，不能用专门的化学符号表示 性质 有固定的物理性质和化学性质 混合物中各成分保持它们各自的性质 联系 5．拓展视野：空气成分的发现 科学家 贡献 发现空气中存在氧气，并制得氧气 拉瓦锡用金属燃烧实验证明燃烧是金属与空气中的“上等纯空气”作用的结果，并发现了金属燃烧后余下的“空气”不支持燃烧和呼吸，第一次明确提出空气是由氧气和氮气组成的。 空气的成分 二、氮气和稀有气体 氮气 稀有气体 主要性质 无色、无味气体，难溶于水，在极低温条件下加压才能液化成无色液体，液氮通常储存于黑色钢瓶中。不燃烧也不支持燃烧，不供给呼吸，化学性质不活泼 无色、无味气体，通电时能发出不同颜色的光（物理性质），化学性质很不活泼（不易和别的物质反应）。 用途 ①将氮气充灌在白炽灯泡里，可防止钨丝氧化，延长灯泡的使用寿命。②作保护气（如使粮食休眠和缺氧）。③用于制造低温环境或医疗上冷冻麻醉④博物馆中“真空充氮杀虫灭菌消毒机”来处理和保护文物。⑤制氮肥 ①作保护气（氦气作焊接金属保护气，氩气作电弧焊接保护气）。②作霓虹灯的充填充气。③氦气可填充气球（密度比空气小且化学性质稳定） 1. 误将空气中氮气的含量说成"质量分数"约为78%，实际是"体积分数"约为78%（空气中各成分的含量均指体积分数）。 2. 误认为洁净的空气是纯净物，实际洁净的空气仍含有氮气、氧气、稀有气体等多种成分，属于混合物。 3. 误认为冰水混合物是混合物，实际冰和水是同一种物质（H₂O）的不同状态，冰水混合物属于纯净物。 4. 红磷燃烧产生的是"白烟"（五氧化二磷固体小颗粒），不是"白雾"（液体小液滴），烟和雾本质不同。 5. 测定空气中氧气含量实验中，红磷不足会导致氧气未完全消耗，测量结果偏小；装置漏气会使外界空气进入，测量结果偏小；未冷却到室温就打开弹簧夹，剩余气体仍膨胀，测量结果偏小。 6. 测定空气中氧气含量实验中，点燃红磷后伸入集气瓶过慢，或未夹紧弹簧夹，会导致瓶内气体受热膨胀逸出，测量结果偏大。 7. 误认为可以用蜡烛代替红磷测定空气中氧气含量，实际蜡烛燃烧生成CO₂和水蒸气，瓶内压强变化不明显，无法准确测定。 8. 误认为稀有气体是纯净物，实际稀有气体包括氦气（He）、氖气（Ne）、氩气（Ar）等多种气体，属于混合物。 9. 误认为氮气作保护气是利用其物理性质，实际是利用氮气化学性质稳定（不燃烧也不支持燃烧）。 10. 误认为稀有气体通电发光是化学变化，实际通电发出不同颜色的光是物理性质，过程中没有新物质生成。 11. 误认为空气中氧气含量测定的原理是"消耗氧气使瓶内压强减小"就足够了，还需确保生成物为固体（不占气体体积），且装置气密性良好。 12. 误认为液氮用于医疗冷冻是利用其化学性质，实际是利用液氮汽化吸热的物理性质。 13. 误认为空气中含量最多的气体是氧气，实际含量最多的是氮气（约占78%），氧气约占21%。 14. 误认为拉瓦锡是第一个制得氧气的科学家，实际舍勒和普里斯特利分别制得了氧气，拉瓦锡是第一个明确提出空气由氧气和氮气组成的科学家。 15. 误将"五氧化二磷"写成"P₂O₅"时遗漏下标，正确符号为P₂O₅；文字表达式中反应条件"点燃"不可遗漏。 16. 误认为空气中各种成分的含量是固定不变的，实际在通常情况下各种成分的含量保持"相对稳定"，并非绝对不变。 17. 误认为氦气填充气球是利用其化学性质，实际是利用氦气密度比空气小（物理性质）且化学性质稳定。 18. 误认为氮气难溶于水就是不溶于水，实际氮气微溶于水（常温常压下1体积水约溶解0.02体积氮气）。 19. 检查装置气密性时，误认为导管口有气泡冒出就能说明气密性良好，还需观察松开手后导管内是否形成一段水柱。 20. 误认为剩余气体（约占4/5）全部是氮气，实际剩余气体主要是氮气，还含有少量其他气体。 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 $ 第二章 空气与水资源 第一节 空气的组成 一、空气的组成 1．实验探究：“捕获”空气实验 实验仪器 实验装置 实验步骤 在装有空气的集气瓶上插上分液漏斗和一个通向另一个集气瓶的导管，另一个集气瓶装满水，倒放在水槽中，向漏斗中不断注入水，这样集气瓶中的水不断增多，压强增大，空气会沿着导气管进入另一个集气瓶中，并将瓶中的水排出，这样空气就从集气瓶中进入另一集气瓶中。 2．方法指引：检查装置气密性的方法 检查装 置气密 性 升温法 把导管放入水中，用手紧握(或用酒精灯微热)容器，若水中导管口有气泡冒出，松开手后(或移开酒精灯)，导管内形成一段水柱，说明装置气密性良好 液面差法 关闭弹簧夹，往长颈漏斗中注入水，使漏斗中液面高于容器中液面，静置一会儿，液面高度不变，即形成稳定的液面差，说明装置气密性良好 3．观察与思考：空气中氧气体积分数的测定 实验装置 实验步骤 ①将集气瓶的容积划分为5等份，并加以标记。 ②将橡胶管上的止水夹夹紧，在燃烧匙内装入足量的红磷，在酒精灯火焰上点燃红磷后，将燃烧匙迅速伸入集气瓶内，塞紧橡皮塞，观察现象。 ③待火焰熄灭后，观察红磷是否有剩余。待集气瓶冷却到室温后，把导管插入盛水的烧杯中，打开止水夹，观察现象。 实验原理 红磷在密闭空间中燃烧消耗氧气，使得密闭空间中压强减小，打开弹簧夹，大气压将烧杯中的水压入集气瓶中。（压入的水的体积=被消耗的氧气的体积） 实验现象 红磷燃烧，放出热量，产生大量白烟，装置冷却到室温后打开弹簧夹，烧杯内的水倒流入集气瓶，约占集气瓶内气体体积的1/5。（白磷同红磷燃烧的反应原理和现象相同，只是二者能够燃烧的温度不同，白磷40oC，红磷240oC） 实验结论 氧气约占空气总体积的1/5 反应原理 文字表达式：磷 + 氧气五氧化二磷 符号表达式：P + O2P2O5 实验关键 ①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] ②要等集气瓶（装置）冷却到室温后才能打开弹簧夹。 [否则瓶内剩余气体仍然膨胀，剩余气体体积偏大，使得进入集气瓶内的水偏少，测量结果偏小] ③装置的气密性要好。 [漏气会使外面空气漏进来，测量结果偏小] ④要先夹紧橡皮管，然后再点红磷，迅速伸入集气瓶立即塞紧瓶塞。 [红磷伸入过慢，瓶内气体受热膨胀逸出，或未夹紧弹簧夹，导致燃烧时气体受热膨胀逸出，测量结果偏大] 误差分析 误差 原因 测量结果偏低 红磷不足，氧气未耗尽 装置漏气，使装置外的空气进入集气瓶中 未冷却至室温就打开弹簧夹，使进入集气瓶中的水的体积偏小 测量结果偏高 胶皮管未夹紧，红磷燃烧时集气瓶内气体因受热顺着导管逸出 燃烧匙伸入过慢，使装置内的气体受热逸出，导致进入集气瓶中的水的体积偏大 4．纯净物和混合物 纯净物 混合物 概念 只由一种物质组成 由两种或两种以上物质混合而成 组成 固定，可用专门的化学符号表示 不固定，不能用专门的化学符号表示 性质 有固定的物理性质和化学性质 混合物中各成分保持它们各自的性质 联系 5．拓展视野：空气成分的发现 科学家 贡献 发现空气中存在氧气，并制得氧气 拉瓦锡用金属燃烧实验证明燃烧是金属与空气中的“上等纯空气”作用的结果，并发现了金属燃烧后余下的“空气”不支持燃烧和呼吸，第一次明确提出空气是由氧气和氮气组成的。 空气的成分 二、氮气和稀有气体 氮气 稀有气体 主要性质 无色、无味气体，难溶于水，在极低温条件下加压才能液化成无色液体，液氮通常储存于黑色钢瓶中。不燃烧也不支持燃烧，不供给呼吸，化学性质不活泼 无色、无味气体，通电时能发出不同颜色的光（物理性质），化学性质很不活泼（不易和别的物质反应）。 用途 ①将氮气充灌在白炽灯泡里，可防止钨丝氧化，延长灯泡的使用寿命。②作保护气（如使粮食休眠和缺氧）。③用于制造低温环境或医疗上冷冻麻醉④博物馆中“真空充氮杀虫灭菌消毒机”来处理和保护文物。⑤制氮肥 ①作保护气（氦气作焊接金属保护气，氩气作电弧焊接保护气）。②作霓虹灯的充填充气。③氦气可填充气球（密度比空气小且化学性质稳定） 1. 误将空气中氮气的含量说成"质量分数"约为78%，实际是"体积分数"约为78%（空气中各成分的含量均指体积分数）。 2. 误认为洁净的空气是纯净物，实际洁净的空气仍含有氮气、氧气、稀有气体等多种成分，属于混合物。 3. 误认为冰水混合物是混合物，实际冰和水是同一种物质（H₂O）的不同状态，冰水混合物属于纯净物。 4. 红磷燃烧产生的是"白烟"（五氧化二磷固体小颗粒），不是"白雾"（液体小液滴），烟和雾本质不同。 5. 测定空气中氧气含量实验中，红磷不足会导致氧气未完全消耗，测量结果偏小；装置漏气会使外界空气进入，测量结果偏小；未冷却到室温就打开弹簧夹，剩余气体仍膨胀，测量结果偏小。 6. 测定空气中氧气含量实验中，点燃红磷后伸入集气瓶过慢，或未夹紧弹簧夹，会导致瓶内气体受热膨胀逸出，测量结果偏大。 7. 误认为可以用蜡烛代替红磷测定空气中氧气含量，实际蜡烛燃烧生成CO₂和水蒸气，瓶内压强变化不明显，无法准确测定。 8. 误认为稀有气体是纯净物，实际稀有气体包括氦气（He）、氖气（Ne）、氩气（Ar）等多种气体，属于混合物。 9. 误认为氮气作保护气是利用其物理性质，实际是利用氮气化学性质稳定（不燃烧也不支持燃烧）。 10. 误认为稀有气体通电发光是化学变化，实际通电发出不同颜色的光是物理性质，过程中没有新物质生成。 11. 误认为空气中氧气含量测定的原理是"消耗氧气使瓶内压强减小"就足够了，还需确保生成物为固体（不占气体体积），且装置气密性良好。 12. 误认为液氮用于医疗冷冻是利用其化学性质，实际是利用液氮汽化吸热的物理性质。 13. 误认为空气中含量最多的气体是氧气，实际含量最多的是氮气（约占78%），氧气约占21%。 14. 误认为拉瓦锡是第一个制得氧气的科学家，实际舍勒和普里斯特利分别制得了氧气，拉瓦锡是第一个明确提出空气由氧气和氮气组成的科学家。 15. 误将"五氧化二磷"写成"P₂O₅"时遗漏下标，正确符号为P₂O₅；文字表达式中反应条件"点燃"不可遗漏。 16. 误认为空气中各种成分的含量是固定不变的，实际在通常情况下各种成分的含量保持"相对稳定"，并非绝对不变。 17. 误认为氦气填充气球是利用其化学性质，实际是利用氦气密度比空气小（物理性质）且化学性质稳定。 18. 误认为氮气难溶于水就是不溶于水，实际氮气微溶于水（常温常压下1体积水约溶解0.02体积氮气）。 19. 检查装置气密性时，误认为导管口有气泡冒出就能说明气密性良好，还需观察松开手后导管内是否形成一段水柱。 20. 误认为剩余气体（约占4/5）全部是氮气，实际剩余气体主要是氮气，还含有少量其他气体。 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 $