2.1 空气的组成（导学案）化学新教材沪教版九年级上册

2.1 空气的组成 1.认识空气是由多种成分组成的混合物，掌握氧气、氮气等主要成分的体积分数，能区分纯净物与混合物。 2.通过空气中氧气体积分数测定的实验探究，形成基于实验现象推理结论、分析误差的实证思维。 3.结合氮气、稀有气体的用途，辩证认识空气是宝贵自然资源，树立合理利用空气资源的意识。 重点：空气中氧气含量测定的实验探究；空气各成分体积分数；纯净物与混合物的区分；氮气、稀有气体的性质与用途。 难点：测定氧气体积分数的实验原理理解、误差分析。 1、空气是由多种气体组成的________（填“纯净物”或“混合物”）。 2、按体积分数计算，空气中________约占78%，________约占21%，稀有气体约占________%。 3、混合物是指________________________________的物质，如空气、糖水、食盐水等。纯净物是指________________的物质。________可以用化学符号来表示，如氮气可表示为________，________可表示为O2。4、氮气在常温下化学性质________，常被用作________________。 4、氮气是空气中含量________的气体。氮气________________，常温、常压下 1 体积水中约能溶解 0.02 体积的氮气。氮气在________条件下加压才能液化成________，液氮通常储存于________中。 5、由于氮气的化学性质________，因此常被用作________，如焊接金属时用氮气作保护气，将氮气充灌在白炽灯泡里，可防止钨丝________，延长灯泡的使用寿命。利用氮气使粮食处于________________状态，可实现良好的防虫、防霉等效果。在化工行业，氮气是生产________的重要原料。 6、稀有气体在空气中的含量________，在通常条件下________________发生化学反应，稀有气体在通电时能________________。________常被用作霓虹灯的填充气，放电时能发出橘红色的光；________可用作电弧焊接的保护气等。 （一）课堂导入 【引入】我们周围存在一种“看不到摸不着”的物质——空气，它跟我们的生活联系密切。你能用一个简单的实验或者实例来证明空气真实存在吗？ 【结论】示例：吹气球时 、刮风时树叶 、给车胎打气后车胎 、空杯子倒扣入水中水等。 （二）空气的组成 1. 实验探究——“捕获”空气实验 【想一想】 （1）利用图1所示实验装置，把一个集气瓶中的部分空气“捕获”到另一个集气瓶中，简要说明其原理。 （2）用排水法收集气体前，应如何检查装置的气密性？ 【结论】 （1）利用 收集气体：先将另一个集气瓶装满水并倒扣于水槽中，使第一个集气瓶中的空气沿导管进入第二个集气瓶，瓶内的水被排出，空气即被“捕获”。 （2）气密性检查：将导管一端浸入水中，用手紧握容器外壁，若导管口 ，松开手后 ，则说明装置气密性 。 2. 测定空气中氧气的体积分数 【想一想】 （1）如何定量测定空气中氧气的体积分数？ 【结论】 （1）让某种物质在一定条件下把盛有空气的容器中的 完全消耗掉，测量反应后容器中 ，即可推断出氧气在空气中所占的 。 反应原理：红磷+ 氧气 。 【想一想】 （2）实验中红磷燃烧时观察到什么现象？红磷燃烧消耗了什么气体？ （3）打开弹簧夹后观察到什么现象？依据实验现象推断空气中氧气所占的体积分数。 【结论】 （2）红磷燃烧，产生 ，并放出 ；消耗了瓶内氧气。 （3）冷却后，打开弹簧夹，烧杯中的水顺着导管流入集气瓶，进入集气瓶中水的体积 。说明氧气约占空气总体积的 。 【想一想】 （4）若实验结果与五分之一相差较大，分析可能产生误差的原因。 【结论】 （4）进入水的体积<1/5的可能原因： ①红磷的量 ，集气瓶中的氧气 ； ②装置气密性 ，装置外的 进入集气瓶中； ③ ，装置内气体受热膨胀，压强偏大，进入的水会偏少。 进入水的体积>1/5的可能原因： ①红磷点燃后燃烧匙伸入集气瓶 ，有部分空气受热膨胀逸出，进入的水会偏多； ②弹簧夹 ，红磷燃烧时，装置内部分空气受热膨胀沿导管逸出。 【想一想】 （5）能否用蜡烛代替红磷进行相同实验？为什么？ 【结论】 （5） 【想一想】 （6）集气瓶中的水上升到约五分之一后不能继续上升，说明剩余气体有什么性质？ 【结论】 （6）剩余气体约占空气总体积的4/5， 主要是氮气。 3. 物质的分类 【想一想】 从物质组成的角度分析，空气和氮气、氧气之间有什么区别？ 【结论】 1.空气是由氮气、氧气、稀有气体等 物质混合而成，属于 。而氧气只由氧气 物质组成，属于 。 2. 纯净物与混合物的组成、性质特点 类别 组成特点 性质特点 举例 混合物 由 的物质 无固定的物理性质，混合物中各种成分保持各自的化学性质，不能用化学符号表示 空气、海水、矿泉水等 纯净物 有固定的物理性质和化学性质，可以用化学符号表示 氧气、二氧化碳、五氧化二磷等 4. 空气的成分 【想一想】 按体积分数计算，空气中各成分的含量分别是多少？ 【结论】 空气是由多种气体组成的混合物。按体积分数计算：氮气约占 ，氧气约占 ，稀有气体（氦、氖、氩等）约占 ，还含有二氧化碳、其他气体和杂质。 【例1】下列物质属于纯净物的是（　　） A．空气　　B．自来水　　C．冰水混合物　　D．水泥砂浆 【变式1】神舟二十一号载人飞船核心舱内的气体成分模拟空气，为航天员创造宜居环境，其中氮气和氧气的体积比约为（　　） A．1∶1　　B．5∶1　　C．2∶1　　D．4∶1 【例2】测定空气中氧气含量实验过程中，用压强传感器测得集气瓶内气压与时间的关系如图1所示（该装置气密性良好，P₀是集气瓶内初始气压），下列说法正确的是（　　） 图1 集气瓶内气压与时间的关系曲线 A．红磷燃烧放热导致a点气压明显增大 B．b点和c点时集气瓶中所含物质不同 C．a→d过程中气压减小，是因为红磷燃烧消耗氧气 D．d点时集气瓶中没有氧气 【变式2】某学习小组设计了如图2装置进行测定空气中氧气含量的实验，夹紧弹簧夹，将足量的红磷和木炭分别点燃后放入甲、乙两个集气瓶中，待反应结束恢复至室温后，再打开弹簧夹。下列有关叙述正确的是（　　） 图2 甲、乙两集气瓶测定氧气含量装置 A．点燃后应将红磷和木炭迅速伸入集气瓶中 B．测定空气中氧气含量只能用物质燃烧的方法 C．实验结束恢复至室温后，两个集气瓶中的实验现象相同 D．该实验证明，测定空气中氧气含量时可用木炭代替红磷 （三）氮气和稀有气体 1. 氮气的性质和用途 【想一想】氮气有哪些物理性质？ 【结论】氮气是无色无味的气体，密度略小于空气，难溶于水；熔点为-209.9 ℃，沸点为-195.8 ℃。 【想一想】零食包装袋中充入氮气、灯泡内填充氮气，利用了氮气的什么特点？ 【结论】氮气化学性质稳定，常用作保护气，可防止食品变质、防止白炽灯内钨丝氧化，延长使用寿命。 【想一想】氮气有哪些用途？ 【结论】用作保护气（食品包装、灯泡填充）、液氮用于医疗（深度冷冻、止血）、作氮肥的原料等。 2. 稀有气体的性质和用途 【想一想】稀有气体包含哪些成分？具有哪些用途？ 【结论】 （1）稀有气体包括氦、 、 、氪、氙、氡，都是 色 味的气体，在通常条件下不与其他物质发生化学反应，化学性质 。 （2）稀有气体的性质与用途： 氦气可用来填充电子管、气球、气体温度计和潜水服，也可用作焊接金属的保护气；氖气常被用作霓虹灯的填充气，放电时能发出橘红色的光；氩气可用作电弧焊接的保护气等。 【想一想】稀有气体通电后发出五颜六色的光，这个变化属于物理变化还是化学变化？ 【结论】没有新物质生成，属于物理变化。 【例3】空气是人类生产活动的重要资源。下列关于空气的说法不正确的是（　　） A．将氮气充入食品包装袋中可起到防腐作用 B．二氧化碳是植物光合作用的重要原料 C．稀有气体可用于霓虹灯的制作 D．氧气既能燃烧又能支持燃烧 【变式3】河北博物院馆藏大量珍贵文物，为防止文物氧化变质，常用空气中含量最多的气体作保护气。该气体是（　　） A．氧气　　B．氮气　　C．二氧化碳　　D．稀有气体 1．仿照法国化学家拉瓦锡定量研究空气成分的原理，利用如图3装置探究空气中氧气的含量，下列说法正确的是（　　） 图3 测定空气中氧气含量实验装置 A．该实验还可以说明氮气不支持燃烧 B．将红磷换成木炭，实验也能成功 C．红磷要足量，目的是方便观察燃烧的现象 D．冷却至室温没打开弹簧夹时，瓶内气压大于瓶外气压 2．某同学设计了测定空气中氧气含量的实验，实验装置如图4所示，实验步骤如下： 图4 测定空气中氧气含量实验装置 ①将集气瓶的容积分为5等份并作好标记； ②在带橡皮塞和导管的燃烧匙内装入足量的红磷，将导管上的止水夹夹紧，在酒精灯上点燃红磷并立即伸入集气瓶内，塞紧橡皮塞； ③充分反应后，待集气瓶冷却至室温，打开止水夹。 请回答下列问题： （1）该实验中红磷需稍过量，目的是________________________。 （2）步骤②中集气瓶内反应的文字表达式为______________；瓶内观察到的现象为______________。 （3）步骤③中打开止水夹后观察到的现象是_______________________。 （4）若将红磷换成炭粉，该实验能否获得成功？为什么？ 3．空气是一种十分重要的天然资源。在空气的成分中，体积分数最大的是（　　） A．氮气　　B．氧气　　C．二氧化碳　　D．稀有气体 4．空气中体积分数约占0.94%、可制作电光源的气体是（　　） A．氮气　　B．氧气　　C．稀有气体　　D．水蒸气 5．下列物质中属于纯净物的是（　　） A．冰水混合物　　B．稀有气体　　C．洁净的空气　　D．汽水 一、空气的组成 1.空气中氧气含量测定实验 （1）反应原理：红磷 + 氧气 五氧化二磷 （2）实验现象：红磷燃烧产生大量白烟，冷却后进水约占瓶内空气体积1/5 （3）实验结论：O2约占空气总体积的1/5 （4）误差分析： <1/5（红磷不足、装置漏气、未冷却开弹簧夹）； >1/5（伸入燃烧匙过慢、弹簧夹未夹紧） 2.空气成分（体积分数） N2：78%、O2：21%、稀有气体：0.94%、CO2及其他气体和杂质：0.06% 3. 物质的分类： 类别 纯净物 混合物 定义 只由一种物质组成 由两种或两种以上物质混合而成 特点 有固定组成和性质，可用化学符号表示 无固定组成和性质，各成分保持原有性质 实例 O2、P2O5、冰水混合物 空气、海水、75%医用酒精 二、氮气和稀有气体 1. 氮气： （1）物理性质——无色无味、密度略小于空气、难溶于水； （2）化学性质——常温下稳定； （3）用途——保护气、液氮医疗、氮肥原料。 2. 稀有气体： （1）化学性质——通常条件下不与其他物质反应； （2）用途——保护气、氖气常被用作霓虹灯。 考点01 空气的组成和氧气含量的测定 1．如图是空气成分示意图，气体a代表的是 A．氧气 B．氮气 C．二氧化碳 D．稀有气体 2．实验的现象精彩纷呈。下列描述不属于“利用红磷燃烧测定空气中氧气含量”的实验现象的是 A．红磷燃烧产生白烟 B．燃烧时放出热量 C．生成五氧化二磷 D．冷却后水进入集气瓶 3．如图是足量红磷燃烧来测定空气中氧气体积分数的实验，下列说法正确的是 A．为防止红磷洒落，红磷点燃后应缓慢放入集气瓶 B．该实验可以将红磷换成铁丝 C．在红磷燃烧过程中，应该打开弹簧夹 D．根据实验现象还可推测氮气不与红磷反应 4 . 如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，下列说法中不正确的是 A．红磷燃烧产生大量的白雾，火焰熄灭后立刻打开弹簧夹 B．实验时红磷一定要过量 C．实验前一定要检验装置的气密性 D．该实验证明空气中氧气的含量约占总体积的1/5 5．测定空气中氧气含量实验 利用红磷燃烧测定空气中氧气体积分数的实验中，传感器记录集气瓶中气压随时间变化的情况如图所示。 (1)图1中红磷燃烧的文字表达式是：_____________________________。 (2)燃烧结束，等到集气瓶冷却到室温，打开止水夹，观察到的现象是______________ ，由此得出结论：空气中氧气约占空气总体积的_______________。 (3)该实验中红磷需足量，目的是________；如果实验结果偏小，可能的原因有_________(答一点即可)。 (4)图2中BC段气压变化的原因是______________________________ 。 考点02 混合物和纯净物 6．下列物质属于纯净物的是 A．雪碧饮料 B．矿泉水 C．冰水混合物 D．洁净的空气 7．下列分别盛有不同物质的容器中，所盛物质属于纯净物的是 A． B． C． D． 8．下列各组物质中，前者属于混合物，后者属于纯净物的是 A．人呼出的气体、澄清石灰水 B．冰水混合物、液氧 C．洁净的空气、矿泉水 D．食盐水、五氧化二磷 9．“天宫课堂”上演示了水球实验，使用了“人造空气”（其中氧气、氮气、二氧化碳的体积分数分别为21%、78%、0.7%）。下列属于混合物的是 A．氧气 B．人造空气 C．二氧化碳 D．氮气 10.下列四组物质中，均有一种与其他三种所属类别不同，请在下列横线上填写出这种物质的名称： （1）氧气、氦气、二氧化碳、稀有气体：___________； （2）井水、自来水、蒸馏水、食盐水：___________。 考点03 氮气和稀有气体的性质和用途 11．新型气膜粮仓的粮堆中，注入了某气体作保护气，抑制虫霉等。该气体是 A．氮气 B．氧气 C．水蒸气 D．氢气 12．在医疗手术和精密加工领域，氦氖激光器发挥着重要作用。这种激光器能够产生特定颜色的光束，利用的是氦气和氖气在通电时能 A．供给呼吸 B．支持燃烧 C．发出有色光 D．产生大量热 13．“山海关不住，东北超级酷！”“东北超”自5月开赛到8月中旬常规赛战罢，一路出圈一路歌。使用的足球内充入的是干燥空气，气压为60～80kPa。下列关于干燥的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 1 / 2 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 $ 2.1 空气的组成 1.认识空气是由多种成分组成的混合物，掌握氧气、氮气等主要成分的体积分数，能区分纯净物与混合物。 2.通过空气中氧气体积分数测定的实验探究，形成基于实验现象推理结论、分析误差的实证思维。 3.结合氮气、稀有气体的用途，辩证认识空气是宝贵自然资源，树立合理利用空气资源的意识。 重点：空气中氧气含量测定的实验探究；空气各成分体积分数；纯净物与混合物的区分；氮气、稀有气体的性质与用途。 难点：测定氧气体积分数的实验原理理解、误差分析。 1、空气是由多种气体组成的_混合物_（填“纯净物”或“混合物”）。 2、按体积分数计算，空气中_氮气__约占78%，__氧气__约占21%，稀有气体约占_0.94__%。 3、混合物是指由两种或两种以上的物质混合而成的物质，如空气、糖水、食盐水等。纯净物是指只由一种物质组成的物质。纯净物可以用化学符号来表示，如氮气可表示为N2，氧气可表示为O2。4、氮气在常温下化学性质_稳定_，常被用作_保护气__。 4、氮气是空气中含量最多的气体。氮气无色、无气味，常温、常压下 1 体积水中约能溶解 0.02 体积的氮气。氮气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。 5、由于氮气的化学性质稳定，因此常被用作保护气，如焊接金属时用氮气作保护气，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。利用氮气使粮食处于休眠和缺氧状态，可实现良好的防虫、防霉等效果。在化工行业，氮气是生产氮肥的重要原料。 6、稀有气体在空气中的含量不高，在通常条件下不与其他物质发生化学反应，稀有气体在通电时能发出不同颜色的光。氖气常被用作霓虹灯的填充气，放电时能发出橘红色的光；氩气可用作电弧焊接的保护气等。 （一）课堂导入 【引入】我们周围存在一种“看不到摸不着”的物质——空气，它跟我们的生活联系密切。你能用一个简单的实验或者实例来证明空气真实存在吗？ 【结论】示例：吹气球时气球鼓起、刮风时树叶晃动、给车胎打气后车胎鼓起来、空杯子倒扣入水中水不能完全进入杯子等。 （二）空气的组成 1. 实验探究——“捕获”空气实验 【想一想】 （1）利用图1所示实验装置，把一个集气瓶中的部分空气“捕获”到另一个集气瓶中，简要说明其原理。 （2）用排水法收集气体前，应如何检查装置的气密性？ 【结论】 （1）利用排水法收集气体：先将另一个集气瓶装满水并倒扣于水槽中，使第一个集气瓶中的空气沿导管进入第二个集气瓶，瓶内的水被排出，空气即被“捕获”。 （2）气密性检查：将导管一端浸入水中，用手紧握容器外壁，若导管口有气泡冒出，松开手后导管内形成一段水柱，则说明装置气密性良好。 2. 测定空气中氧气的体积分数 【想一想】 （1）如何定量测定空气中氧气的体积分数？ 【结论】 （1）让某种物质在一定条件下把盛有空气的容器中的氧气完全消耗掉，测量反应后容器中剩余气体的体积，即可推断出氧气在空气中所占的体积分数。 反应原理：红磷+ 氧气五氧化二磷。 【想一想】 （2）实验中红磷燃烧时观察到什么现象？红磷燃烧消耗了什么气体？ （3）打开弹簧夹后观察到什么现象？依据实验现象推断空气中氧气所占的体积分数。 【结论】 （2）红磷燃烧，产生大量白烟，并放出热量；消耗了瓶内氧气。 （3）冷却后，打开弹簧夹，烧杯中的水顺着导管流入集气瓶，进入集气瓶中水的体积约占瓶内空间的1/5。说明氧气约占空气总体积的1/5。 【想一想】 （4）若实验结果与五分之一相差较大，分析可能产生误差的原因。 【结论】 （4）进入水的体积<1/5的可能原因： ①红磷的量不足，集气瓶中的氧气不能耗尽； ②装置气密性不好，装置外的空气进入集气瓶中； ③未等冷却到室温打开弹簧夹，装置内气体受热膨胀，压强偏大，进入的水会偏少。 进入水的体积>1/5的可能原因： ①红磷点燃后燃烧匙伸入集气瓶过慢，有部分空气受热膨胀逸出，进入的水会偏多； ②弹簧夹未夹紧，红磷燃烧时，装置内部分空气受热膨胀沿导管逸出。 【想一想】 （5）能否用蜡烛代替红磷进行相同实验？为什么？ 【结论】 （5）不可以。蜡烛燃烧生成二氧化碳气体，反应后装置内压强几乎不变，无法形成压强差，水不能进入集气瓶。 【想一想】 （6）集气瓶中的水上升到约五分之一后不能继续上升，说明剩余气体有什么性质？ 【结论】 （6）剩余气体约占空气总体积的4/5，不溶于水，不能燃烧也不支持燃烧，主要是氮气。 3. 物质的分类 【想一想】 从物质组成的角度分析，空气和氮气、氧气之间有什么区别？ 【结论】 1.空气是由氮气、氧气、稀有气体等多种物质混合而成，属于混合物。而氧气只由氧气一种物质组成，属于纯净物。 2. 纯净物与混合物的组成、性质特点 类别 组成特点 性质特点 举例 混合物 由两种或两种以上物质混合而成的物质 无固定的物理性质，混合物中各种成分保持各自的化学性质，不能用化学符号表示 空气、海水、矿泉水等 纯净物 只由一种物质组成的物质 有固定的物理性质和化学性质，可以用化学符号表示 氧气、二氧化碳、五氧化二磷等 4. 空气的成分 【想一想】 按体积分数计算，空气中各成分的含量分别是多少？ 【结论】 空气是由多种气体组成的混合物。按体积分数计算：氮气约占78%，氧气约占21%，稀有气体（氦、氖、氩等）约占0.94%，还含有二氧化碳、其他气体和杂质。 【例1】下列物质属于纯净物的是（　　） A．空气　　B．自来水　　C．冰水混合物　　D．水泥砂浆 【答案】C 【解析】冰水混合物中只含有水一种物质，属于纯净物；空气、自来水、水泥砂浆均由多种物质组成，属于混合物。故选C。 【变式1】神舟二十一号载人飞船核心舱内的气体成分模拟空气，为航天员创造宜居环境，其中氮气和氧气的体积比约为（　　） A．1∶1　　B．5∶1　　C．2∶1　　D．4∶1 【答案】D 【解析】空气中氮气约占78%、氧气约占21%，氮气与氧气的体积比约为78%∶21%≈4∶1。故选D。 【例2】测定空气中氧气含量实验过程中，用压强传感器测得集气瓶内气压与时间的关系如图1所示（该装置气密性良好，P₀是集气瓶内初始气压），下列说法正确的是（　　） 图1 集气瓶内气压与时间的关系曲线 A．红磷燃烧放热导致a点气压明显增大 B．b点和c点时集气瓶中所含物质不同 C．a→d过程中气压减小，是因为红磷燃烧消耗氧气 D．d点时集气瓶中没有氧气 【答案】A 【解析】A、红磷燃烧放热，瓶内气体温度升高、气压增大，故a点气压明显增大，A正确。B、b点和c点时集气瓶中剩余气体组成相同（均为氮气、稀有气体等），B错误。C、a→d过程中气压先增大后减小，气压减小是红磷消耗氧气与装置冷却至室温共同作用的结果，C错误。D、红磷燃烧不能将瓶内氧气完全消耗，当氧气浓度低于一定数值时红磷即熄灭，故d点时集气瓶中仍含有少量氧气，D错误。故选A。 【变式2】某学习小组设计了如图2装置进行测定空气中氧气含量的实验，夹紧弹簧夹，将足量的红磷和木炭分别点燃后放入甲、乙两个集气瓶中，待反应结束恢复至室温后，再打开弹簧夹。下列有关叙述正确的是（　　） 图2 甲、乙两集气瓶测定氧气含量装置 A．点燃后应将红磷和木炭迅速伸入集气瓶中 B．测定空气中氧气含量只能用物质燃烧的方法 C．实验结束恢复至室温后，两个集气瓶中的实验现象相同 D．该实验证明，测定空气中氧气含量时可用木炭代替红磷 【答案】A 【解析】A、点燃后迅速伸入集气瓶，可防止瓶内空气受热膨胀逸出，A正确。B、测定空气中氧气含量除燃烧法外，还有加热铜粉等其他方法，B错误。C、红磷燃烧消耗氧气，瓶内气压减小，打开弹簧夹后水进入集气瓶；木炭燃烧生成二氧化碳气体，瓶内气压变化不明显，两瓶现象不同，C错误。D、木炭燃烧生成二氧化碳气体，装置内压强差变化不明显，不能代替红磷测定氧气含量，D错误。故选A。 （三）氮气和稀有气体 1. 氮气的性质和用途 【想一想】氮气有哪些物理性质？ 【结论】氮气是无色无味的气体，密度略小于空气，难溶于水；熔点为-209.9 ℃，沸点为-195.8 ℃。 【想一想】零食包装袋中充入氮气、灯泡内填充氮气，利用了氮气的什么特点？ 【结论】氮气化学性质稳定，常用作保护气，可防止食品变质、防止白炽灯内钨丝氧化，延长使用寿命。 【想一想】氮气有哪些用途？ 【结论】用作保护气（食品包装、灯泡填充）、液氮用于医疗（深度冷冻、止血）、作氮肥的原料等。 2. 稀有气体的性质和用途 【想一想】稀有气体包含哪些成分？具有哪些用途？ 【结论】 （1）稀有气体包括氦、氖、氩、氪、氙、氡，都是无色无味的气体，在通常条件下不与其他物质发生化学反应，化学性质很不活泼。 （2）稀有气体的性质与用途： 氦气可用来填充电子管、气球、气体温度计和潜水服，也可用作焊接金属的保护气；氖气常被用作霓虹灯的填充气，放电时能发出橘红色的光；氩气可用作电弧焊接的保护气等。 【想一想】稀有气体通电后发出五颜六色的光，这个变化属于物理变化还是化学变化？ 【结论】没有新物质生成，属于物理变化。 【例3】空气是人类生产活动的重要资源。下列关于空气的说法不正确的是（　　） A．将氮气充入食品包装袋中可起到防腐作用 B．二氧化碳是植物光合作用的重要原料 C．稀有气体可用于霓虹灯的制作 D．氧气既能燃烧又能支持燃烧 【答案】D 【解析】氧气不具有可燃性，本身不能燃烧，但能支持燃烧，D错误。故选D。 【变式3】河北博物院馆藏大量珍贵文物，为防止文物氧化变质，常用空气中含量最多的气体作保护气。该气体是（　　） A．氧气　　B．氮气　　C．二氧化碳　　D．稀有气体 【答案】B 【解析】空气中含量最多的气体是氮气（约占78%），且氮气化学性质稳定，常用作保护气防止文物氧化变质。故选B。 1．仿照法国化学家拉瓦锡定量研究空气成分的原理，利用如图3装置探究空气中氧气的含量，下列说法正确的是（　　） 图3 测定空气中氧气含量实验装置 A．该实验还可以说明氮气不支持燃烧 B．将红磷换成木炭，实验也能成功 C．红磷要足量，目的是方便观察燃烧的现象 D．冷却至室温没打开弹簧夹时，瓶内气压大于瓶外气压 【答案】A 【解析】A、红磷燃烧消耗氧气，剩余气体主要是氮气，氮气不能燃烧也不支持燃烧，故该实验还可说明氮气不支持燃烧，A正确。 B、木炭燃烧生成二氧化碳气体，瓶内压强变化不明显，实验不能成功，B错误。 C、红磷足量的目的是使瓶内氧气完全消耗，并非方便观察现象，C错误。 D、红磷燃烧消耗氧气，冷却至室温且未打开弹簧夹时，瓶内气压小于瓶外气压，D错误。 故选A。 2．某同学设计了测定空气中氧气含量的实验，实验装置如图4所示，实验步骤如下： 图4 测定空气中氧气含量实验装置 ①将集气瓶的容积分为5等份并作好标记； ②在带橡皮塞和导管的燃烧匙内装入足量的红磷，将导管上的止水夹夹紧，在酒精灯上点燃红磷并立即伸入集气瓶内，塞紧橡皮塞； ③充分反应后，待集气瓶冷却至室温，打开止水夹。 请回答下列问题： （1）该实验中红磷需稍过量，目的是________________________。 （2）步骤②中集气瓶内反应的文字表达式为______________；瓶内观察到的现象为______________。 （3）步骤③中打开止水夹后观察到的现象是_______________________。 （4）若将红磷换成炭粉，该实验能否获得成功？为什么？ 【答案】（1）为了使集气瓶内氧气完全消耗。 （2）红磷+ 氧气五氧化二磷；红磷燃烧，产生大量白烟，放出大量热。 （3）烧杯中的水倒吸入集气瓶中，约占集气瓶容积的五分之一。 （4）不能成功。木炭燃烧消耗氧气，生成二氧化碳气体，装置内压强差变化不明显，不能用于测定空气中氧气含量。 【解析】红磷燃烧生成五氧化二磷，消耗瓶内氧气使气压减小，打开止水夹后水在大气压作用下进入集气瓶；木炭燃烧虽消耗氧气，但生成二氧化碳气体，装置内压强几乎不变，无法形成压强差，故不能用炭粉代替红磷。 3．空气是一种十分重要的天然资源。在空气的成分中，体积分数最大的是（　　） A．氮气　　B．氧气　　C．二氧化碳　　D．稀有气体 【答案】A 【解析】空气中氮气约占78%，体积分数最大。故选A。 4．空气中体积分数约占0.94%、可制作电光源的气体是（　　） A．氮气　　B．氧气　　C．稀有气体　　D．水蒸气 【答案】C 【解析】稀有气体约占空气体积的0.94%，通电时能发出不同颜色的光，可制作电光源。故选C。 5．下列物质中属于纯净物的是（　　） A．冰水混合物　　B．稀有气体　　C．洁净的空气　　D．汽水 【答案】A 【解析】冰水混合物中只含有水一种物质，属于纯净物；稀有气体、洁净的空气、汽水均由多种物质组成，属于混合物。故选A。 一、空气的组成 1.空气中氧气含量测定实验 （1）反应原理：红磷 + 氧气 五氧化二磷 （2）实验现象：红磷燃烧产生大量白烟，冷却后进水约占瓶内空气体积1/5 （3）实验结论：O2约占空气总体积的1/5 （4）误差分析： <1/5（红磷不足、装置漏气、未冷却开弹簧夹）； >1/5（伸入燃烧匙过慢、弹簧夹未夹紧） 2.空气成分（体积分数） N2：78%、O2：21%、稀有气体：0.94%、CO2及其他气体和杂质：0.06% 3. 物质的分类： 类别 纯净物 混合物 定义 只由一种物质组成 由两种或两种以上物质混合而成 特点 有固定组成和性质，可用化学符号表示 无固定组成和性质，各成分保持原有性质 实例 O2、P2O5、冰水混合物 空气、海水、75%医用酒精 二、氮气和稀有气体 1. 氮气： （1）物理性质——无色无味、密度略小于空气、难溶于水； （2）化学性质——常温下稳定； （3）用途——保护气、液氮医疗、氮肥原料。 2. 稀有气体： （1）化学性质——通常条件下不与其他物质反应； （2）用途——保护气、氖气常被用作霓虹灯。 考点01 空气的组成和氧气含量的测定 1．如图是空气成分示意图，气体a代表的是 A．氧气 B．氮气 C．二氧化碳 D．稀有气体 【答案】B 【详解】依据空气各成分的体积分数判断：空气按体积计算，氮气约占78%，氧气约占21%，稀有气体、二氧化碳等其他成分总共约占1%，饼图中占比最大的气体a对应含量最高的成分，故选B。 2．实验的现象精彩纷呈。下列描述不属于“利用红磷燃烧测定空气中氧气含量”的实验现象的是 A．红磷燃烧产生白烟 B．燃烧时放出热量 C．生成五氧化二磷 D．冷却后水进入集气瓶 【答案】C 【解析】A、红磷在空气中燃烧，产生大量的白烟，故选项说法正确； B、红磷在空气中燃烧，放出热量，故选项说法正确； C、红磷燃烧生成五氧化二磷是实验结论，而不是实验现象，故选项说法错误； D、红磷燃烧时，与氧气反应生成五氧化二磷固体，瓶内氧气减少，需等集气瓶冷却至室温再打开弹簧夹，水才能进入到集气瓶中，故选项说法正确。 故选C。 3．如图是足量红磷燃烧来测定空气中氧气体积分数的实验，下列说法正确的是 A．为防止红磷洒落，红磷点燃后应缓慢放入集气瓶 B．该实验可以将红磷换成铁丝 C．在红磷燃烧过程中，应该打开弹簧夹 D．根据实验现象还可推测氮气不与红磷反应 【答案】D 【解析】A、点燃后的红磷必须迅速伸入集气瓶中，塞紧瓶塞，否则瓶内气体受热逸出，造成实验误差，故A说法错误； B、铁丝不能在空气中燃烧，不能将红磷换成铁丝，来测定空气中氧气体积分数，故B说法错误； C、在红磷燃烧过程中，不能打开弹簧夹，以防红磷燃烧放热造成瓶内压强变大，瓶内部分气体逸出，导致测定结果偏大，故C说法错误； D、空气中主要含有氧气和氮气，红磷燃烧消耗氧气，氧气消耗完后，红磷不再燃烧，此时装置中剩余气体主要为氮气，可推测氮气不与红磷反应，故D说法正确； 故选D。 4 . 如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，下列说法中不正确的是 A．红磷燃烧产生大量的白雾，火焰熄灭后立刻打开弹簧夹 B．实验时红磷一定要过量 C．实验前一定要检验装置的气密性 D．该实验证明空气中氧气的含量约占总体积的1/5 【答案】A 【详解】A、红磷燃烧产生大量白烟，烟是固体小颗粒，雾是液体小液滴小液滴，火焰熄灭后，待装置冷却到室温再打开止水夹，防止瓶内温度高，压强大，流入水的体积偏少，导致测定结果偏低，故A选项符合题意； B、实验时红磷一定要过量，以免红磷的量不足导致氧气不能完全消耗，使得测定结果偏低，故B选项不符合题意； C、实验前一定要检验装置的气密性，装置漏气会导致测定结果偏低，故C选项不符合题意； D、最终流入水的体积约占集气瓶内空气体积的五分之一，证明氧气约占空气体积的五分之一，故D选项不符合题意。 故选A。 5．测定空气中氧气含量实验 利用红磷燃烧测定空气中氧气体积分数的实验中，传感器记录集气瓶中气压随时间变化的情况如图所示。 (1)图1中红磷燃烧的文字表达式是：_____________________________。 (2)燃烧结束，等到集气瓶冷却到室温，打开止水夹，观察到的现象是______________ ，由此得出结论：空气中氧气约占空气总体积的_______________。 (3)该实验中红磷需足量，目的是________；如果实验结果偏小，可能的原因有_________(答一点即可)。 (4)图2中BC段气压变化的原因是______________________________ 。 【答案】(1)红磷+ 氧气五氧化二磷 (2) 烧杯中的水进入集气瓶，瓶内水面最终上升约至1刻度处 1/5 (3) 将集气瓶内氧气完全消耗 红磷量不足（或装置漏气或未等装置冷却至室温就打开止水夹） (4)红磷燃烧放热，集气瓶内气体膨胀，气压增大 【详解】（1）磷与氧气在点燃的条件下反应生成五氧化二磷。 （2）红磷燃烧消耗瓶内氧气，瓶内压强变小，冷却后打开止水夹，外界大气压把水压入集气瓶，瓶内水面最终上升约至1刻度处；由此可知氧气约占空气总体积的五分之一。 （3）红磷足量是为了保证把瓶内氧气全部消耗，避免测量结果偏小； 实验结果偏小可能是装置漏气会让外界空气进入瓶内、红磷不足无法耗尽氧气、未冷却就开止水夹会因瓶内气体受热膨胀，进入的水偏少。 （4）红磷燃烧放出热量，集气瓶里的空气受热膨胀，此时放热使气压增大的效果，超过了消耗氧气使气压减小的效果，所以瓶内气压短暂升高。 考点02 混合物和纯净物 6．下列物质属于纯净物的是 A．雪碧饮料 B．矿泉水 C．冰水混合物 D．洁净的空气 【答案】C 【详解】A.雪碧饮料含有水、碳酸、糖类等多种物质，属于混合物，错误。 B.矿泉水含有水、可溶性矿物质等多种物质，属于混合物，错误。 C.冰是固态的水，二者均为水，是同一种物质的不同状态，因此冰水混合物属于纯净物，正确。 D.洁净的空气含有氮气、氧气等多种气体，属于混合物，错误。 7．下列分别盛有不同物质的容器中，所盛物质属于纯净物的是 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】A、液氧是氧气的液态形式，氧气和液氧，属于同一种物质，所以是纯净物，符合题意；    B、氧气（O2）和臭氧（O3）是两种不同的物质，混合后属于混合物，不符合题意；    C、一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）是两种不同的物质，混合后属于混合物，不符合题意；    D、澄清石灰水是氢氧化钙的水溶液，含有氢氧化钙和水两种物质，属于混合物，不符合题意。   故选A。 8．下列各组物质中，前者属于混合物，后者属于纯净物的是 A．人呼出的气体、澄清石灰水 B．冰水混合物、液氧 C．洁净的空气、矿泉水 D．食盐水、五氧化二磷 【答案】D 【详解】A. 人呼出的气体是由氮气、二氧化碳等混合而成，属于混合物；澄清石灰水是由氢氧化钙和水混合而成，属于混合物，错误； B. 冰是固态的水，冰水混合物由水一种物质组成，属于纯净物；液氧是液态氧气，由一种物质组成，属于纯净物，错误； C. 洁净的空气是由氮气、氧气等混合而成，属于混合物；矿泉水是由水、可溶性矿物质等混合而成，属于混合物，错误； D. 食盐水是由氯化钠、水等混合而成，属于混合物；五氧化二磷由一种物质组成，属于纯净物，正确。 9．“天宫课堂”上演示了水球实验，使用了“人造空气”（其中氧气、氮气、二氧化碳的体积分数分别为21%、78%、0.7%）。下列属于混合物的是 A．氧气 B．人造空气 C．二氧化碳 D．氮气 【答案】B 【详解】仅由一种物质组成的为纯净物，由两种及以上不同物质组成的为混合物。 氧气、二氧化碳、氮气都仅由单一物质构成，属于纯净物；人造空气由氧气、氮气、二氧化碳三种不同物质混合而成，属于混合物。 10.下列四组物质中，均有一种与其他三种所属类别不同，请在下列横线上填写出这种物质的名称： （1）氧气、氦气、二氧化碳、稀有气体：___________； （2）井水、自来水、蒸馏水、食盐水：___________。 【答案】（1）稀有气体 （2）蒸馏水 【解析】（1）氧气、氦气、二氧化碳中均只含一种物质，属于纯净物，稀有气体中含有氦气、压强等多种物质，属于混合物，则稀有气体与其他三种不同； （2）井水、自来水、食盐水中均含有水和其他溶于水的物质，属于混合物，蒸馏水只含有水一种物质，为纯水，属于纯净物，则蒸馏水与其他三种不同。 考点03 氮气和稀有气体的性质和用途 11．新型气膜粮仓的粮堆中，注入了某气体作保护气，抑制虫霉等。该气体是 A．氮气 B．氧气 C．水蒸气 D．氢气 【答案】A 【详解】A. 氮气常温下化学性质不活泼，无毒且廉价易得，能抑制虫霉活性和粮食的呼吸作用，避免粮食变质，符合要求； B. 氧气会支持粮食呼吸、促进微生物繁殖，加速粮食腐败，不符合要求； C. 水蒸气会提升粮堆湿度，极易引发粮食霉变，不符合要求； D. 氢气属于易燃易爆气体，使用安全风险极高，不适合作为粮食保护气，不符合要求。 12．在医疗手术和精密加工领域，氦氖激光器发挥着重要作用。这种激光器能够产生特定颜色的光束，利用的是氦气和氖气在通电时能 A．供给呼吸 B．支持燃烧 C．发出有色光 D．产生大量热 【答案】C 【解析】A、供给呼吸是氧气的性质，稀有气体无法供给呼吸，错误； B、支持燃烧是助燃性气体（如氧气）的性质，稀有气体化学性质稳定，不具备助燃性，错误； C、氦、氖都属于稀有气体，稀有气体通电能发出不同颜色的有色光，该性质可用于制造激光器、霓虹灯等电光源，正确； D、氦氖激光器工作时主要将电能转化为光能，不会产生大量热，错误。 故选C。 13．“山海关不住，东北超级酷！”“东北超”自5月开赛到8月中旬常规赛战罢，一路出圈一路歌。使用的足球内充入的是干燥空气，气压为60～80kPa。下列关于干燥的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%，错误。 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，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，错误。 1 / 2 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 $