【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.記住空氣中各成分的體積分?jǐn)?shù)；了解空氣主要成分的性質(zhì)和用途；了解空氣污染的原因、危害及防治措施。
2.掌握空氣中氧氣含量測(cè)定的實(shí)驗(yàn)原理、裝置、操作方法以及誤差分析。
3.認(rèn)識(shí)純凈物、混合物的概念，并能從物質(zhì)的組成上區(qū)分純凈物和混合物。
【要點(diǎn)梳理】
要點(diǎn)一、拉瓦錫用定量的方法研究空氣的成分
二百多年前，法國(guó)化學(xué)家拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分。
這個(gè)著名實(shí)驗(yàn)是：把少量的汞放在一個(gè)密閉的容器里連續(xù)加熱12天，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有一部分銀白色的液態(tài)汞變成了紅色粉末，同時(shí)容器里空氣的體積減少了約1/5；他研究了剩余的那部分氣體，發(fā)現(xiàn)它既不能供動(dòng)物呼吸，也不支持燃燒，這正是氮?dú)?；他把汞表面生成的紅色粉末收集起來(lái)，放在另一個(gè)容器里加熱，除了得到汞以外，還得到了氧氣，而且氧氣的體積恰好等于密閉容器里減少的氣體體積；他把得到的氧氣加到前一個(gè)容器中剩下的約4/5體積的氣體里，結(jié)果得到的氣體與空氣的性質(zhì)完全一樣。
【要點(diǎn)詮釋】
拉瓦錫實(shí)驗(yàn)結(jié)論：空氣由氧氣和氮?dú)饨M成，其中氧氣約占空氣總體積的1/5。
要點(diǎn)二、測(cè)定空氣中氧氣含量的方法
1．實(shí)驗(yàn)原理：
利用紅磷在空氣中燃燒，將集氣瓶?jī)?nèi)氧氣消耗掉，生成五氧化二磷白色固體，使密閉容器內(nèi)壓強(qiáng)減??；在大氣壓作用下，進(jìn)入集氣瓶?jī)?nèi)水的體積即為減少的氧氣的體積。
2．實(shí)驗(yàn)裝置：
3．實(shí)驗(yàn)步驟：
（1）將儀器連接好并檢查裝置的氣密性。
（2）在集氣瓶底裝入少量的水，再把剩余的容積分成五等份并做上記號(hào)。
（3）用彈簧夾夾緊乳膠管。
（4）在燃燒匙內(nèi)放入過(guò)量的紅磷。
（5）點(diǎn)燃紅磷迅速伸入集氣瓶中，并把塞子塞緊。
（6）紅磷燃燒停止，待集氣瓶冷卻到室溫后，打開(kāi)彈簧夾。
4．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：
（1）紅磷燃燒產(chǎn)生大量白煙并放出熱量。
（2）打開(kāi)彈簧夾后燒杯中的水倒吸入集氣瓶中，進(jìn)入水的體積約占集氣瓶中空氣體積的1/5。
5. 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
氧氣約占空氣體積的1/5。
【要點(diǎn)詮釋】
1. 可燃物必須選用燃燒后生成物為固體的物質(zhì)。不能選用木炭、硫等，因?yàn)槟咎?、硫燃燒產(chǎn)生的是氣體物質(zhì)，且與所耗氧氣體積相同，使瓶?jī)?nèi)外氣壓相等，水不會(huì)倒吸入瓶中。
2.紅磷必須過(guò)量，燃燒時(shí)才能使容器內(nèi)氧氣消耗完。
3.紅磷燃燒停止后，要等集氣瓶?jī)?nèi)溫度降至室溫，方可打開(kāi)彈簧夾。
4.該實(shí)驗(yàn)還能得到的結(jié)論：氮?dú)猓瘹馄績(jī)?nèi)剩余的氣體主要是氮?dú)猓┚哂胁荒苋紵⒉恢С秩紵碗y溶于水的性質(zhì)。
5.實(shí)驗(yàn)后測(cè)得氧氣的體積分?jǐn)?shù)小于21%的原因：
（1）紅磷的量不足（則不能將集氣瓶?jī)?nèi)空氣中的氧氣完全反應(yīng)掉，集氣瓶?jī)?nèi)水面上升不到原瓶?jī)?nèi)空氣體積的1/5，導(dǎo)致測(cè)得空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)偏?。?br>（2）裝置漏氣（當(dāng)集氣瓶?jī)?nèi)氧氣耗盡時(shí)，瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減小，瓶外空氣會(huì)進(jìn)入集氣瓶?jī)?nèi)，導(dǎo)致進(jìn)入水的體積減小，測(cè)得的氧氣的體積分?jǐn)?shù)偏?。?br>（3）裝置未冷卻到室溫就打開(kāi)彈簧夾（溫度較高氣體壓強(qiáng)較大，進(jìn)入瓶?jī)?nèi)水的體積減小，引起測(cè)定結(jié)果偏低）。
6.測(cè)定結(jié)果大于21%的原因：
（1）點(diǎn)燃紅磷前未用彈簧夾夾緊乳膠管（紅磷燃燒放熱會(huì)使部分空氣由導(dǎo)管逸出，燒杯水中冒氣泡；最后造成水進(jìn)入集氣瓶的體積大于1/5）。
（2）將點(diǎn)燃的燃燒匙伸入瓶?jī)?nèi)太慢（放出的熱將瓶?jī)?nèi)的部分空氣趕出瓶外；冷卻后打開(kāi)止水夾，進(jìn)入集氣瓶水的體積大于1/5）。
要點(diǎn)三、空氣的組成
空氣的主要成分是氮?dú)夂脱鯕?，分別約占空氣總體積的4/5和1/5。
空氣的成分按體積計(jì)算如下表：
【要點(diǎn)詮釋】
1.空氣中各氣體的含量是體積分?jǐn)?shù)，不是質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
2.空氣是一種混合氣體，組成比較固定，特別是氧氣、氮?dú)?、稀有氣體的成分幾乎不變，但個(gè)別地區(qū)略有不同。
要點(diǎn)四、純凈物和混合物
【要點(diǎn)詮釋】
混合物是由純凈物混合而成。
要點(diǎn)五、空氣是一種寶貴的自然資源
1.氮?dú)猓菏菬o(wú)色、無(wú)味的氣體，密度比空氣略小，難溶于水。氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)不活潑。主要用途是用作保護(hù)氣、合成氮肥等。
2.氧氣：是無(wú)色、無(wú)味的氣體，密度比空氣略大，不易溶于水。主要用途是供給呼吸和支持燃燒；醫(yī)療、潛水、氣焊、煉鋼、宇航等都需要用到氧氣。
3.稀有氣體：氦、氖、氬、氪、氙等氣體的總稱(chēng)。是無(wú)色、無(wú)味的氣體，難溶于水?；瘜W(xué)性質(zhì)很不活潑，一般情況下不與其他物質(zhì)反應(yīng)。通常作保護(hù)氣、制成多種電光源、用于激光技術(shù)；氦用于制造低溫環(huán)境；氙用于醫(yī)療麻醉。
4.空氣的污染及防治
【要點(diǎn)詮釋】
1.空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)中的“首要污染物”包括二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、粉塵（可吸入顆粒物）和臭氧等。
2.氮?dú)夂拖∮袣怏w作為保護(hù)氣，是利用它們的穩(wěn)定性。但是“穩(wěn)定”是“相對(duì)”而不是絕對(duì)的，在一定條件下，氮?dú)饧坝行┫∮袣怏w也能與某些物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
【典型例題】
類(lèi)型一、考查空氣的組成
1.（山西中考）我們每時(shí)每刻都離不開(kāi)空氣。空氣中含量最多的氣體是（ ）
【思路點(diǎn)撥】根據(jù)空氣中各成分的體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行分析判斷即可。
【答案】A
【解析】空氣的成分按體積計(jì)算，大約是：氮?dú)庹?8%、氧氣占21%、稀有氣體占0.94%、二氧化碳占0.03%、其它氣體和雜質(zhì)占0.03%。A、氮?dú)庹?8%，是體積分?jǐn)?shù)最大的氣體，選項(xiàng)正確。B、二氧化碳占0.03%，不是體積分?jǐn)?shù)最大的氣體，選項(xiàng)錯(cuò)誤。C、空氣中沒(méi)有氫氣，選項(xiàng)錯(cuò)誤。D、氧氣占21%，不是體積分?jǐn)?shù)最大的氣體，選項(xiàng)錯(cuò)誤。
【總結(jié)升華】熟記空氣的成分及各成分的體積分?jǐn)?shù)是解答此類(lèi)題的關(guān)健。
舉一反三：
【變式1】下列關(guān)于空氣的說(shuō)法正確的是（ ）
A.空氣的成分按體積分?jǐn)?shù)計(jì)算，大約是：氮?dú)?9%，氧氣20%，稀有氣體0.94%，二氧化碳0.03%，其他氣體和雜質(zhì)0.03%
B.空氣的成分按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算，大約是：氮?dú)?8%，氧氣21%，稀有氣體0.94%，二氧化碳0.03%，其他氣體和雜質(zhì)0.03%
C.空氣中各氣體成分及其含量一定是固定不變的
D.空氣中含量最多的氣體是氮?dú)?br>【答案】D
【解析】空氣的成分應(yīng)按體積分?jǐn)?shù)計(jì)算，空氣中各成分及其含量不同地區(qū)也可能不同。
【變式2】.澄清石灰水長(zhǎng)期敞口放在空氣中會(huì)變渾濁，這是因?yàn)榭諝庵泻? )
A.氧氣 B.二氧化碳 C.氮?dú)? D.一氧化碳
【答案】B
類(lèi)型二、考查空氣中氧氣含量的測(cè)定
2.（山東中考）用如圖裝置來(lái)測(cè)定空氣中氧氣的含量，下列做法會(huì)使實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確的是（ ）
A. 事先在集氣瓶?jī)?nèi)加少量水 B. 燃燒匙內(nèi)加足量紅磷
C. 紅磷熄滅后，立即打開(kāi)彈簧夾 D. 實(shí)驗(yàn)前，檢查裝置的氣密性
【思路點(diǎn)撥】測(cè)定空氣中氧氣含量實(shí)驗(yàn)，在選擇消耗氧氣的藥品時(shí)，應(yīng)考慮能與空氣中的氧氣反應(yīng)而不與空氣中的其他成分反應(yīng)，生成物不能為氣體；還應(yīng)注意裝置不漏氣，藥品的量要足，讀數(shù)時(shí)溫度要冷卻到原來(lái)的溫度等。
【答案】C
【解析】
A、集氣瓶中加入少量水，是用來(lái)吸收反應(yīng)生成的五氧化二磷，另一方面有利于容器內(nèi)溫度的降低，節(jié)約了實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，故A不符合題意；
B、紅磷足量可以把氧氣完全消耗，保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，否則會(huì)使實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏小，故B不符合題意；
C、裝置未冷卻至室溫就打開(kāi)彈簧夾，這樣瓶?jī)?nèi)溫度較高，氣壓還沒(méi)降低到室溫標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)使測(cè)定的結(jié)果偏小，故C符合題意；
D、如實(shí)驗(yàn)裝置漏氣，紅磷燃燒即使能耗盡裝置內(nèi)的氧氣，由于裝置漏氣，瓶外少量空氣會(huì)進(jìn)入裝置內(nèi)使測(cè)定結(jié)果不準(zhǔn)確。因此，實(shí)驗(yàn)前要檢查裝置的氣密性，故D不符合題意。
【總結(jié)升華】測(cè)定空氣中氧氣的含量，主要是利用了可燃物燃燒消耗了氧氣，使密閉容器中壓強(qiáng)減小，在外界大氣壓作用下，燒杯中的水倒吸入集氣瓶?jī)?nèi)。
舉一反三：
【變式】如圖所示，在一個(gè)具有刻度和可以左右滑動(dòng)的活塞的玻璃容器里放入白磷（足量），活塞左端管內(nèi)密封有空氣，右端的管口跟空氣連通。將玻璃容器固定在盛有80℃熱水（恒溫）的燒杯上，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（白磷被加熱到40 ℃時(shí)即能著火燃燒）。試回答：
（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可觀察到：白磷燃燒，產(chǎn)生 ，活塞先向右移動(dòng)（白磷燃燒放熱使氣體膨脹），燃燒停止冷卻后再向左移動(dòng)，最終停在刻度 處。
（2）由此實(shí)驗(yàn)可以得出，空氣中氧氣的體積約占空氣體積的 。
【答案】（1）白煙 4
（2）1/5
類(lèi)型三、考查純凈物和混合物
3.下列各組物質(zhì)都屬于純凈物的是( )
A.海水 蒸餾水 B.汽油 柴油
C.氯酸鉀 干冰 D.潔凈的空氣 石灰水
【答案】C
【解析】蒸餾水、氯酸鉀和干冰為純凈物，其他物質(zhì)都是混合物。
【總結(jié)升華】只由一種物質(zhì)組成的物質(zhì)叫純凈物，由兩種或多種物質(zhì)混合而成的物質(zhì)叫混合物。
舉一反三：
【變式】（江蘇中考）下列屬于純凈物的是（ ）
A．海水 B．空氣 C．白酒 D．金剛石
【答案】D
【解析】海水是由水、氯化鈉和氯化鎂等多種物質(zhì)組成的混合物；空氣是由氧氣、氮?dú)獾榷喾N物質(zhì)組成的混合物；白酒是由乙醇、水等組成的混合物；金剛石是由碳元素組成的單質(zhì)，屬于純凈物。
類(lèi)型四、考查空氣污染
4.在治理城市空氣污染中所采取的措施不正確的是（ ）
A．少用煤作燃料 B．增加綠地面積
C．焚燒落葉 D．汽車(chē)改用清潔燃料
【答案】C
【解析】增加綠地面積，可以增加光合作用，把二氧化碳轉(zhuǎn)化為氧氣；少用煤作燃料，可以減少二氧化硫等有害物質(zhì)的排放；汽車(chē)改用清潔燃料，可減少有毒氣體的排放；焚燒落葉，會(huì)產(chǎn)生大量煙等有害物質(zhì)。
【總結(jié)升華】了解空氣污染的危害及防治措施。
舉一反三：
【變式】下列物質(zhì)中，屬于空氣污染物的是（ ）
A.氧氣 B.二氧化碳
C.氮?dú)? D.粉塵
【答案】D
氣體
氮?dú)?N2)
氧氣（O2）
稀有氣體(氦氣、氖氣、氬氣等)
二氧化碳(CO2)
其他氣體和雜質(zhì)
占空氣總體積的比例
78%
21%
0.94%
0.03%
0.03%
物質(zhì)
純凈物
混合物
概念
只由一種物質(zhì)組成的物質(zhì)叫純凈物
由兩種或多種物質(zhì)混合而成的物質(zhì)叫混合物
區(qū)別
①由同種物質(zhì)組成，即相同的分子、原子或離子，具有固定的組成
②可以用化學(xué)式表示，如氧氣用O2表示
③有固定的性質(zhì)
①由不同種物質(zhì)混合而成，各種物質(zhì)彼此間不反應(yīng)，沒(méi)有固定的組成
②不能用化學(xué)式表示
③無(wú)固定性質(zhì)（如熔、沸點(diǎn)等），各自保持原物質(zhì)的性質(zhì)
舉例
氧氣、氮?dú)?、二氧化碳、蒸餾水、氫氧化鈣等
空氣、鹽水、糖水、礦泉水、鋁合金、醬油等
聯(lián)系
污染空氣的物質(zhì)
①粉塵；②有害氣體（二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮等）
污染物的主要來(lái)源
①礦物燃燒；②工廠的廢氣；③汽車(chē)排放的尾氣等
空氣污染的危害
①損害人體的健康；②影響作物生長(zhǎng)；③破壞生態(tài)平衡；④導(dǎo)致全球氣候變暖；⑤破壞臭氧層；⑥形成酸雨
空氣污染的防治
①使用清潔能源；②工廠的廢氣經(jīng)過(guò)處理后再排放；③使燃料充分燃燒；④對(duì)化石燃料進(jìn)行脫硫處理；⑤積極植樹(shù)、造林、種草等
A．N2
B．CO2
C．H2
D．O2

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