2.1我们周围的空气（第2课时）导学案--2026-2027学年九年级化学人教版上册

我们周围的空气（第二课时）导学案 人教版 · 九年级化学上册 · 第二单元 空气和氧气 · 课题1 一、学习目标（四维核心素养） 通过本课时学习，认识空气是一种宝贵的自然资源，形成物质组成与用途联系的化学观念；通过分析氧气、氮气的用途及空气污染的成因，培养基于证据推理的科学思维；通过调查讨论空气质量问题，提升科学探究与实践能力；树立保护空气环境的意识，养成关注空气质量、践行环保行动的科学态度与责任。 二、学习重难点 重点：氧气、氮气的主要性质与用途；空气污染的主要污染物、来源及防治措施。难点：理解空气是一种宝贵的自然资源；将环保意识转化为自觉行动，辩证认识发展与保护的关系。 三、课前预习案 认真阅读教材相关内容，完成下列填空题。 1. 氧气可以供给________，如潜水、医疗急救、动植物呼吸等；氧气也可以支持________，如炼钢、气焊、航天等。 2. 氮气是制造________和________的重要原料；由于氮气的化学性质不活泼，常用作________，如食品包装中充氮防腐。 3. 氮气在低温下可以制造________环境，医疗上可在________冷冻麻醉条件下做手术。 4. 空气污染的主要污染物大致分为________和________两大类。 5. 目前计入空气质量评价的主要污染物为：二氧化硫、________、二氧化氮、可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）和臭氧等。 四、课中探究案 探究活动一：氧气——生命活动的支柱 空气中的氧气与人类的关系最为密切。我们每时每刻都在呼吸，吸入的氧气参与体内的化学反应，为生命活动提供能量。可以说，没有氧气，就没有生机勃勃的地球。 氧气的用途主要体现在两个方面： （1）供给呼吸。 在正常情况下，人吸入空气就可以了，但在特殊条件下，则需要使用纯氧或富氧空气。例如，潜水员在深海中工作时，由于周围水压很大，需要携带特制的呼吸装置；医疗急救中，病人因呼吸困难或严重缺氧，需要吸入高浓度的氧气来维持生命；太空飞行中，宇航员在密闭的座舱内也需要持续的氧气供应。此外，登山运动员在高海拔地区、徒步穿越高原的旅行者，也常常会因为空气稀薄而需要补充氧气。 （2）支持燃烧。 许多燃烧过程都需要氧气的参与。在炼钢工业中，向炼钢炉中鼓入富氧空气，可以提高炉温，缩短冶炼时间，提高钢铁的产量和质量。在气焊和气割操作中，乙炔在氧气中燃烧产生高温火焰，可以将金属熔化，实现焊接或切割。在航天火箭的推进剂中，液氧是最常用的氧化剂，它与燃料混合后剧烈燃烧，产生巨大的推力，将火箭送入太空。 值得注意的是，氧气的用途虽然广泛，但也不是越多越好。如果长时间吸入高浓度的氧气，反而会对人体造成伤害，引起“氧中毒”。因此，在医疗、潜水等特殊场景中，必须严格控制氧气的浓度和使用时间，确保安全。 【例题1】下列关于氧气用途的叙述中，错误的是（ ） A. 医疗上用氧气进行急救 B. 氧气可以用于炼钢 C. 氧气可以用于气焊和气割 D. 氧气可以作为火箭燃料 【解析】氧气的主要用途是供给呼吸和支持燃烧。医疗急救、炼钢、气焊气割都是氧气的常见用途。但氧气本身不具有可燃性，不能作为燃料，它在火箭发射中起到的是助燃剂（氧化剂）的作用，真正的燃料是液氢等物质。因此选项D的说法是错误的。 【练习1】写出下列现象中氧气所起的作用。 （1）潜水员携带氧气瓶下水：________ （2）炼钢炉中鼓入富氧空气：________ （3）气焊时氧气与乙炔混合燃烧：________ （4）太空舱内宇航员需要定期补充氧气：________ 【练习2】判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。 （1）氧气可以支持燃烧，所以氧气是一种常见的燃料。（ ） （2）人吸入的氧气越多，对身体健康越有利。（ ） （3）氧气可以供给呼吸，因此我们周围的空气中氧气含量越高越好。（ ） （4）宇航员在太空中也需要氧气来维持生命活动。（ ） 探究活动二：氮气——化工生产的重要原料 氮气是空气中含量最多的气体，约占空气总体积的五分之四。氮气的化学性质不活泼，通常情况下很难与其他物质发生反应。正是这种“懒惰”的特性，使氮气在生产和生活中有着广泛的用途。 氮气的用途主要有以下几个方面： （1）制造硝酸和氮肥的重要原料。 氮气是合成氨工业的主要原料。通过化学反应，氮气可以转化为氨气，进而制造出各种氮肥（如尿素、碳酸氢铵等）和硝酸。氮肥是农业生产中需求量最大的化肥品种，对提高农作物产量具有重要作用。可以说，没有氮气，就没有现代化的农业。 （2）用作保护气。 由于氮气的化学性质不活泼，不容易与其他物质发生反应，因此常常用作保护气。在食品包装中充入氮气，可以隔绝氧气，防止食品氧化变质，延长食品的保质期。在灯泡中充入氮气，可以防止钨丝在高温下被氧化，延长灯泡的使用寿命。在焊接金属时，用氮气包围焊接部位，可以隔绝空气，防止金属在高温下被氧化，保证焊接的质量。在精密仪器、文物档案的保存中，也常常使用氮气作为保护气体。 （3）制造低温环境。 氮气在液态时温度很低（液氮的沸点约为零下一百九十六摄氏度），因此可以用来制造低温环境。在医疗上，液氮可以用于冷冻麻醉，即在做手术时，用液氮冷冻局部组织，使病人在无痛状态下接受手术。液氮还可以用于保存活体组织，如血液、皮肤、胚胎、菌种等，在低温下长期保存而不失去活性。在科学研究中，液氮也是常用的冷却剂，用于超导材料的研究和实验。 氮气虽然性质不活泼，但并不是“无用”的气体。恰恰相反，它在工农业生产和科学研究中发挥着不可替代的作用。我们要充分认识氮气的价值，合理利用这一宝贵的自然资源。 【例题2】下列关于氮气用途的说法中，不正确的是（ ） A. 氮气可以用于制造氮肥 B. 氮气可以用作食品包装中的保护气 C. 氮气可以支持燃烧，用于炼钢 D. 液氮可以用于医疗冷冻麻醉 【解析】氮气的化学性质不活泼，既不能燃烧，也不支持燃烧。因此氮气不能用于炼钢，炼钢使用的是氧气。选项C的说法是错误的。制造氮肥、作保护气、液氮冷冻麻醉都是氮气的正确用途。 【练习3】用线段连接下列物质与对应的用途。 ① 氮气 A. 供给呼吸，医疗急救 ② 氧气 B. 作保护气，食品防腐 C. 制造氮肥和硝酸 D. 气焊、气割 E. 液氮冷冻麻醉 【练习4】食品包装袋中常常充入一种气体来防腐，这种气体最可能是什么？为什么要充入这种气体？请简要说明理由。 【练习5】为什么氮气可以用作焊接金属时的保护气？请从氮气的化学性质角度加以解释。 探究活动三：空气的污染——我们面临的环境挑战 空气是人类和一切动植物的生命支柱，也是重要的自然资源。然而，随着工业的发展和交通工具的增多，排放到空气中的有害气体和烟尘越来越多，对空气造成了污染。被污染的空气会严重损害人体健康，影响作物生长，破坏生态平衡。 （1）空气污染物的种类。 空气污染的污染物大致可以分为两大类：烟尘（可吸入颗粒物）和有害气体。 烟尘主要是指悬浮在空气中的固体小颗粒，如粉尘、煤灰等。其中，可吸入颗粒物（PM10）是指空气动力学当量直径小于等于10微米的颗粒物，它们可以进入人体的呼吸道和肺部，对健康造成危害。细颗粒物（PM2.5）是指直径小于等于2.5微米的颗粒物，它们更小、更轻，可以深入到肺泡中，甚至进入血液循环，对人体健康的危害更大。 有害气体主要包括二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、臭氧等。二氧化硫主要来自含硫煤的燃烧，它有刺激性气味，对人体的呼吸道有强烈的刺激作用，也是形成酸雨的主要物质之一。一氧化碳是一种无色无味的有毒气体，它是含碳燃料不完全燃烧的产物，被人吸入后会与血红蛋白结合，使人因缺氧而中毒，甚至危及生命。二氧化氮主要来自汽车尾气和工业排放，它对人体的呼吸系统有损害作用，也是形成光化学烟雾和酸雨的重要原因。 （2）空气污染的主要来源。 空气污染物主要来自以下几个方面：一是化石燃料（煤、石油、天然气）的燃烧，这是最主要的污染源，火力发电厂、钢铁厂、化工厂等工业企业是排放大户；二是交通工具的尾气排放，汽车、火车、飞机、轮船等在运行过程中都会排放大量的有害气体；三是工业生产过程中的粉尘和有害气体排放，如建筑工地的扬尘、矿山开采的粉尘、各种化工厂的废气等；四是生活垃圾的焚烧和露天堆放产生的有害气体和异味。 （3）空气污染的危害。 空气污染对人体健康、生态环境和气候变化都有着严重的影响。对人体健康而言，空气污染物可以引起呼吸道疾病（如咽炎、支气管炎、哮喘等）、心血管疾病，甚至诱发肺癌等恶性疾病。老人、儿童和心肺疾病患者对空气污染更加敏感。对生态环境而言，酸雨会使土壤酸化、水体酸化，破坏农作物和森林的生长，腐蚀建筑物和文物古迹。臭氧层破坏会使到达地面的紫外线增多，对人体健康和生态系统造成危害。对气候而言，空气中的某些污染物（如温室气体）会导致全球气候变暖，引发一系列的环境问题。 【例题3】下列气体中，属于空气污染物的是（ ） A. 氮气 B. 氧气 C. 二氧化硫 D. 水蒸气 【解析】空气的主要成分是氮气、氧气等，这些都是空气中本来就有的物质，不属于空气污染物。二氧化硫是一种有害气体，它主要来自含硫煤的燃烧，对人体和环境都有危害，属于空气污染物。因此正确答案是C。 【练习6】下列关于空气污染的说法中，正确的打“√”，错误的打“×”。 （1）空气污染物主要包括有害气体和烟尘两大类。（ ） （2）氧气是一种主要的空气污染物。（ ） （3）汽车尾气是城市空气污染的重要来源之一。（ ） （4）PM2.5是指直径小于等于2.5微米的细颗粒物。（ ） （5）空气污染只会对人体健康造成危害，对植物没有影响。（ ） 【练习7】请列举三种空气中常见的有害气体，并分别说明它们的主要来源和对人体健康的危害。 【练习8】什么是PM2.5？为什么PM2.5对人体健康的危害比PM10更大？请简要说明。 探究活动四：保护空气——我们共同的责任 保护空气，就是保护我们自己的生命和健康。为了改善空气质量，保障人民群众的身体健康，我们国家采取了一系列措施来防治空气污染。 （1）加强大气质量监测。 目前，我国已经建立了覆盖全国的空气质量监测网络，在各个城市设立了空气质量监测站，实时监测空气中的各种污染物浓度，并通过电视、网络、手机APP等渠道向公众发布空气质量日报。空气质量日报的主要内容包括：空气污染指数、首要污染物、空气质量级别和空气质量状况等。通过空气质量预报，人们可以根据当天的空气质量情况安排自己的户外活动，特别是老人、儿童和心肺疾病患者，可以在空气质量较差时减少外出，做好防护。 （2）改善环境状况。 治理工业污染是改善空气质量的关键。政府要求工业企业必须安装废气净化装置，确保达标排放。对污染严重的企业，要限期治理，甚至关停并转。同时，调整能源结构，推广使用清洁能源（如太阳能、风能、水能、天然气等），减少对煤和石油等化石燃料的依赖。在城市建设中，要加强建筑工地的管理，采取围挡、洒水、覆盖等措施，减少扬尘污染。 （3）改变燃料结构。 过去，我国很多城市的居民生活用燃料主要是煤，燃烧产生的烟尘和二氧化硫是空气污染的重要来源。现在，许多城市已经实现了“煤改气”“煤改电”，居民使用天然气、液化石油气或电能作为生活燃料，大大减少了污染物的排放。在农村地区，也在推广使用沼气、太阳能等清洁能源，改善农村的环境卫生。 （4）积极植树造林。 绿色植物可以通过光合作用吸收空气中的有害气体，释放氧气；同时，树木的枝叶可以阻挡、吸附空气中的粉尘，起到净化空气的作用。因此，大力开展植树造林、种草绿化，扩大城市绿地面积，是保护空气、改善环境的重要措施。我们国家每年都要开展大规模的植树造林活动，如“三北防护林”工程、退耕还林还草工程等，这些都对改善我国的生态环境起到了重要作用。 （5）日常生活中的环保行动。 保护空气，不只是政府和企业的事情，我们每个人都可以参与其中。在日常生活中，我们可以采取以下行动来减少空气污染：绿色出行，尽量乘坐公共交通工具、骑自行车或步行，减少私家车的使用；节约用电，因为电能大多是通过燃烧化石燃料产生的，节约用电就等于减少了污染物的排放；不露天焚烧垃圾、秸秆和落叶；爱护花草树木，积极参加植树活动；发现污染空气的行为，及时向有关部门举报。 【例题4】下列措施中，不利于保护空气的是（ ） A. 开发和使用太阳能、风能等清洁能源 B. 工厂废气处理达标后再排放 C. 鼓励多开私家车出行 D. 植树造林，扩大绿地面积 【解析】保护空气的措施包括：使用清洁能源、废气达标排放、植树造林等。多开私家车会增加汽车尾气的排放，加重大气污染，不利于保护空气。因此正确答案是C。 【练习9】为了保护空气，你认为在日常生活中我们可以采取哪些具体行动？请至少写出四条。 【练习10】空气质量日报是通过新闻媒体向社会发布的环境信息。请回答下列问题： （1）空气质量日报主要包括哪些内容？ （2）为什么要向公众发布空气质量日报？这对我们的生活有什么意义？ 【练习11】有人说：“发展经济必然会污染环境，要保护环境就不能发展经济。”你认为这种说法对吗？请谈谈你的看法。 探究活动五：课堂综合练习 一、选择题 1. 下列关于空气的说法中，正确的是（ ） A. 空气中氧气的质量分数约为五分之一 B. 空气是由多种物质组成的混合物 C. 空气中含量最多的气体是氧气 D. 空气中的各种成分都是有害的 2. 下列用途中，不属于氧气用途的是（ ） A. 急救病人 B. 炼钢 C. 食品防腐 D. 气焊 3. 下列气体中，能用作食品包装保护气的是（ ） A. 氧气 B. 氮气 C. 一氧化碳 D. 二氧化硫 4. 下列物质排放到空气中，不会造成空气污染的是（ ） A. 煤燃烧产生的烟尘 B. 汽车尾气 C. 化工厂排放的废气 D. 植物光合作用放出的气体 5. 近年来，我国许多城市都出现了雾霾天气。雾霾天气的形成主要是由于空气中哪种污染物过多造成的（ ） A. 二氧化硫 B. 二氧化氮 C. 可吸入颗粒物 D. 一氧化碳 6. 下列做法中，有利于改善空气质量的是（ ） A. 把生活垃圾焚烧处理 B. 鼓励开私家车上下班 C. 推广使用太阳能热水器 D. 露天焚烧农作物秸秆 7. 下列关于氮气的性质和用途的叙述中，错误的是（ ） A. 氮气是一种无色无味的气体 B. 氮气的化学性质很活泼 C. 氮气可以用来制造氮肥 D. 液氮可以用于医疗冷冻麻醉 8. 为了防止食物腐烂变质，在包装食品时可以充入某种气体来防腐。下列气体中，最适合充入食品包装袋的是（ ） A. 氧气 B. 氮气 C. 空气 D. 水蒸气 二、填空题 9. 氧气的主要用途是________和________。 10. 氮气是制造________和________的重要原料；由于氮气的化学性质________，常用作保护气。 11. 空气污染的主要污染物大致分为________和________两大类。 12. 目前计入空气质量评价的主要污染物为：________、一氧化碳、________、可吸入颗粒物、细颗粒物和臭氧等。 13. 为了保护空气，我们可以采取的措施有：加强大气质量监测、改善环境状况、使用________能源、积极________等。 三、简答题 14. 为什么说空气是一种宝贵的自然资源？请结合氧气和氮气的用途谈谈你的理解。 15. 请列举三种造成空气污染的主要原因，并分别提出一条对应的防治措施。 16. 作为一名中学生，你可以为保护空气做哪些力所能及的事情？请至少写出四条。 四、材料分析题 17. 阅读下列材料，回答问题。 材料一：某市环保局发布的空气质量日报显示，当天该市的空气污染指数为128，首要污染物为可吸入颗粒物，空气质量级别为Ⅲ级，空气质量状况为“轻度污染”。建议老年人、儿童及心脏病、呼吸系统疾病患者应减少长时间、高强度的户外锻炼。 材料二：近年来，该市采取了一系列措施来改善空气质量：将市中心的化工厂搬迁到郊区；推广使用天然气作为公交车和出租车的燃料；在城市周边大规模植树造林；要求建筑工地必须采取围挡、洒水等防尘措施。 （1）根据材料一，当天该市的空气质量状况如何？首要污染物是什么？ （2）可吸入颗粒物对人体健康有哪些危害？ （3）材料二中该市采取了哪些措施来改善空气质量？这些措施分别针对什么污染源？ （4）请你再为该市提出两条改善空气质量的合理化建议。 探究活动六：课堂小结 通过本课时的学习，我们认识到空气是一种宝贵的自然资源。氧气可以供给呼吸和支持燃烧，是人类和动植物生存所必需的；氮气是制造硝酸和氮肥的重要原料，由于化学性质不活泼，常用作保护气，液氮还可以制造低温环境。 同时，我们也了解到空气污染的严重性。空气污染物主要包括有害气体和烟尘两大类，它们主要来自化石燃料的燃烧、汽车尾气和工业排放。空气污染会损害人体健康，影响作物生长，破坏生态平衡。保护空气，人人有责。我们要从自己做起，从身边的小事做起，为改善空气质量贡献自己的一份力量。 五、参考答案 （一）课前预习案 1. 呼吸；燃烧 2. 硝酸；氮肥；保护气 3. 低温；液氮 4. 有害气体；烟尘（可吸入颗粒物） 5. 一氧化碳 （二）课中探究案 【例题1】D 【练习1】（1）供给呼吸 （2）支持燃烧（提高炉温） （3）支持燃烧（产生高温火焰） （4）供给呼吸 【练习2】（1）× （2）× （3）× （4）√ 【例题2】C 【练习3】①—B、C、E；②—A、D 【练习4】这种气体最可能是氮气。因为氮气的化学性质不活泼，不容易与食品发生反应，可以防止食品氧化变质；同时，氮气无毒无害，不会对人体健康造成影响。充入氮气还可以隔绝氧气和水分，抑制微生物的生长繁殖，从而延长食品的保质期。 【练习5】因为氮气的化学性质不活泼，在高温下也不容易与其他物质发生反应。焊接金属时，用氮气包围焊接部位，可以隔绝空气中的氧气，防止熔化的金属在高温下被氧化，从而保证焊接的质量。 【例题3】C 【练习6】（1）√ （2）× （3）√ （4）√ （5）× 【练习7】二氧化硫：主要来自含硫煤的燃烧，对人体呼吸道有强烈刺激作用，是形成酸雨的主要物质之一。一氧化碳：主要来自含碳燃料的不完全燃烧，被人吸入后会与血红蛋白结合，使人因缺氧而中毒。二氧化氮：主要来自汽车尾气和工业排放，损害人体呼吸系统，也是形成光化学烟雾和酸雨的重要原因。 【练习8】PM2.5是指空气动力学当量直径小于等于2.5微米的细颗粒物。PM2.5对人体健康危害更大的原因是：PM2.5颗粒更小、更轻，可以深入到人体的肺泡中，甚至通过肺泡进入血液循环，到达全身各个器官，对人体的呼吸系统、心血管系统等都造成损害。而PM10相对较大，大部分会被鼻腔、咽喉等上呼吸道阻挡，进入肺部的比例相对较小。 【例题4】C 【练习9】①绿色出行，尽量乘坐公共交通工具、骑自行车或步行；②节约用电，减少能源消耗；③不露天焚烧垃圾、秸秆和落叶；④爱护花草树木，积极参加植树活动；⑤发现污染空气的行为及时举报等。（合理即可） 【练习10】（1）空气质量日报主要包括：空气污染指数、首要污染物、空气质量级别和空气质量状况等内容。（2）发布空气质量日报的意义：可以让公众及时了解当天的空气质量情况，根据空气质量安排自己的户外活动；特别是老人、儿童和心肺疾病患者，可以在空气质量较差时减少外出，做好防护；同时也可以增强公众的环保意识，促使大家自觉参与到保护空气的行动中来。 【练习11】这种说法是错误的。发展经济和保护环境并不是对立的关系，而是可以协调发展的。在发展经济的同时，我们可以通过技术手段减少污染物的排放，如安装废气净化装置、使用清洁能源等；也可以调整产业结构，大力发展低污染、高附加值的产业。实践证明，只要我们高度重视环境保护，采取有效的防治措施，完全可以做到既发展经济，又保护好环境，实现可持续发展。 【综合练习答案】 一、选择题 1. B 2. C 3. B 4. D 5. C 6. C 7. B 8. B 二、填空题 9. 供给呼吸；支持燃烧 10. 硝酸；氮肥；不活泼 11. 有害气体；烟尘（可吸入颗粒物） 12. 二氧化硫；二氧化氮 13. 清洁；植树造林 三、简答题 14. 空气是一种宝贵的自然资源，因为空气中的各种成分都有重要的用途。氧气可以供给呼吸，是人类和动植物生存所必需的；氧气还可以支持燃烧，在炼钢、气焊、航天等领域有广泛应用。氮气是制造硝酸和氮肥的重要原料，氮肥对农业生产至关重要；氮气化学性质不活泼，常用作保护气，用于食品防腐、灯泡填充、焊接保护等；液氮还可以制造低温环境，用于医疗冷冻麻醉和保存活体组织。如果没有空气，就没有人类和其他生物，也没有现代化的工农业生产。因此，空气是一种宝贵的自然资源。 15. ①化石燃料燃烧：措施——推广使用清洁能源（如太阳能、风能、天然气等），对燃煤进行脱硫处理，安装废气净化装置。②汽车尾气排放：措施——推广新能源汽车，提高燃油品质，加强汽车尾气检测，鼓励公共交通出行。③工业粉尘和废气：措施——工业废气处理达标后排放，关停污染严重的企业，调整工业布局。（合理即可） 16. ①绿色出行，尽量步行、骑自行车或乘坐公共交通工具；②节约用电，随手关灯，减少能源浪费；③爱护花草树木，积极参加植树活动；④不露天焚烧垃圾、纸张和秸秆；⑤向家人和朋友宣传环保知识，提高大家的环保意识；⑥发现污染空气的行为及时向有关部门举报。（合理即可） 四、材料分析题 17.（1）当天该市的空气质量状况为“轻度污染”，首要污染物是可吸入颗粒物。 （2）可吸入颗粒物被人体吸入后，可以进入呼吸道和肺部，引起咽炎、支气管炎、哮喘等呼吸道疾病；长期吸入还可能诱发肺部病变，对人体健康造成严重危害。 （3）采取的措施及对应的污染源：①将化工厂搬迁到郊区——针对工业废气污染；②推广使用天然气作为公交车和出租车燃料——针对汽车尾气污染；③大规模植树造林——针对空气中的粉尘和有害气体（绿化净化空气）；④建筑工地采取防尘措施——针对建筑扬尘污染。 （4）合理化建议：①推广使用太阳能、风能等清洁能源；②加强道路清扫和洒水，减少道路扬尘；③鼓励市民绿色出行，减少私家车使用；④对燃煤锅炉进行改造，使用清洁燃料等。（合理即可） 学科网（北京）股份有限公司 $