化学人教版九上同步课堂讲义：2.1 空气

课题1空气一、学习目标1．知道空气的组成及各成分的用途，空气污染及环境保护的有关知识。2．认识纯净物和混合物，初步了解对物质进行分类是化学学习方法之一。二、重难点 重点：空气的组成，纯净物和混合物难点：对空气的组成的实验研究三、考点精讲（一）空气是由什么组成的1.1774年法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分，第一次明确提出了空气是由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积的1/5。拉瓦锡是第一个对空气组成进行探究的化学家，第一个用天平进行定量分析。汞（化学符号Hg）氧气（化学符号O2）氮气（化学符号N2）空气成分氧气氮气二氧化碳稀有气体其它气体和杂质体积分数21%78%0.03%0.94%0.03%2.测定空气中氧气的含量（1）实验原理：利用红磷或白磷燃烧消耗空气中的氧气，生成白色固体五氧化二磷，从而使容器内压强减小，打开止水夹后，水进入容器内。进入容器中的水的体积，可粗略地认为是空气中所含氧气的体积。（2）实验装置：（3）反应原理文字表达式：红磷+氧气点燃五氧化二磷（4）实验现象：红磷燃烧，生成大量白烟，水进入集气瓶（或试管）且进入集气瓶（或试管）的水的体积约占空气体积的1/5（5）实验结论：氧气约占空气体积的1/5（6）实验注意事项：①装置的气密性要好，不漏气；②药品必须要足量；③读数时要冷却至室温3.混合物与纯净物混合物纯净物定义由两种或两种以上物质组成的物质由一种物质组成的物质组成由多种物质组成，组成不固定由一种物质组成，组成固定表示方法无固定符号用专门符号表示，如氮气（N2）等性质无固定的熔沸点，各物质都保持各自的化学性质有固定的物理性质和化学性质举例空气、海水、糖水等氧气（O2）、二氧化碳（CO2）联系混合物分离可以得到纯净物，纯净物混合能形成混合物典型例题1：用如图装置可验证空气中O2的含量。下列现象能表明O2含量的是（）A．集气瓶中产生大量白烟 B．红磷燃烧一段时间后熄灭 C．烧杯中的水倒吸进入集气瓶 D．集气瓶中水面最终上升至1处【答案】D【解析】A、集气瓶中产生大量白烟，只能说明五氧化二磷是白色固体，不能证明空气中O2的含量，错误；B、红磷燃烧一段时间后熄灭，说明氧气耗尽，不能证明空气中O2的含量，错误；C、烧杯中的水倒吸进入集气瓶，说明瓶内气压降低，但不能证明空气中O2的含量，错误；D、瓶中液面最终上升至1处，说明氧气约占空气总体积的1/5，能证明空气中O2的含量，正确。典型例题2：化学能指导我们更好的认识、改造、应用物质。下列物质属于纯净物的是（）A．果汁B．医用酒精C．水泥砂浆 D．冰水混合物【答案】D【解析】A、果汁中含有水和一些营养物质，属于混合物，错误；B、医用酒精含有酒精和水，属于混合物，错误；C、水泥砂浆含有水泥沙等多种物质，属于混合物，错误；D、冰水混合物只含有水一种物质，属于纯净物，正确。【巩固提升】1.用如图装置进行实验，实验结束后，瓶内剩下的气体主要是（）A．氮气 B．氧气 C．稀有气体 D．二氧化碳【答案】A【解析】用燃烧法测定空气中氧气含量，红磷本身是固体，能在空气中燃烧，消耗了装置中的氧气，生成五氧化二磷固体，没有生成新的气体，实验结束后，瓶内剩下的气体主要是空气中的氮气。2.如图是测定空气中氧气含量的实验。对该实验的认识不正确的是（）A．要等到装置冷却至室温后再读数，否则测定结果偏小 B．该实验中的铜粉换成铁粉无法达到实验目的 C．将装置1中的气球更换为注射器（见装置2），可使空气与铜粉接触更充分，数据更加准确 D．正确操作情况下，反应消耗氧气的体积应该是反应前注射器内气体和玻璃管内气体体积总和的1/5【答案】B【解析】A、停止加热后，待装置冷却后再读数，否则此时剩余的气体在受热状态下，处于膨胀状态，会导致测定结果偏小，,正确；B、在加热的条件下，铁也能与空气中的氧气反应生成铁的固体氧化物，因此该实验中的铜粉换成铁粉也能达到实验目的，错误；C、将装置1中的气球更换为注射器（见装置2），可使装置内的空气充分流通，使空气与铜粉接触更充分，数据更加准确，正确；D、正确操作情况下，反应结束后，消耗的氧气的总体积应该是反应前注射器内气体和玻璃管内气体体积总和的1/5，正确。3.分类是学习化学的一种方法，下列物质属于纯净物的是（）A．糖水 B．空气 C．黄铜 D．干冰【答案】D【解析】A、糖水是由糖和水混合而成，属于混合物，错误；B、空气是由氮气、氧气等混合而成，属于混合物，错误；C、黄铜是由铜、锌等混合而成，属于混合物，错误；D、干冰是固体二氧化碳，是由同种物质构成，属于纯净物，正确。（二）空气是一种宝贵资1.氮气的性质和用途（1）氮气的物理性质：是一种无色无味的气体，难溶于水，密度比空气略小；（2）氮气的化学性质：化学性质不活泼，一般情况下不支持燃烧，也不能燃烧，不供给呼吸，在一定条件下可与某些物质反应，如：合成氨、制氮肥、生物固氮等。（3）氮气的用途：=1\*GB3①是制氮肥和硝酸的重要原料。=2\*GB3②作保护气，如焊接金属时常用作保护气、灯泡中充氮气以延长使用寿命、食品包装时充氮气以防腐。=3\*GB3③医疗上用液氮治疗一些皮肤病和在液氮冷冻麻醉条件下做手术。=4\*GB3④超导材料在液氮的低温环境下能显示超导性能。2．氧气（1）氧气的物理性质：通常状况下，是无色、无味的气体，密度比空气大，不易溶于水，可液化和固化，-183℃为淡蓝色液体，-218℃为淡蓝色雪花状固体；（2）氧气的化学性质：氧气化学性质比较活泼。氧气具有助燃性和氧化性；（3）用途：供给呼吸，支持燃烧。3．稀有气体（1）稀有气体是氦、氖、氩、氪、氙、氡等气体的总称，是混合物；（2）物理性质：是一种无色无味的气体，难溶于水；（3）化学性质：极不活泼，称为惰性气体；（4）用途：=1\*GB3①保护气，如焊接金属用稀有气体来隔绝空气等；=2\*GB3②电光，稀有气体在通电时发出不同颜色的光；=3\*GB3③用于激光技术；=4\*GB3④氦气可做冷却剂；=5\*GB3⑤氙气可作麻醉剂。典型例题3：空气是人类生产活动的重要资。下列空气中各组分的性质与用途具有对应关系的是（）A．氧气无色无味可用于医疗急救吸氧B．氮气化学性质不活泼，可用于制造硝酸C．二氧化碳能与水反应，可用于制干冰D．稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，可用于制航标灯【答案】D【解析】A、氧气用于医院急救病人，是因为氧气能够供给呼吸，错误；B、氮气化学性质不活泼，可以用作保护气，错误；C、把二氧化碳加压变成雪状固体，压实即得干冰，错误；D、稀有气体通电后能发出不同颜色的光，可用于制航标灯，正确。典型例题4：生产生活中常用氮气作保护气，主要是因为氮气（）A．无色无味 B．密度与空气接近C．熔沸点低 D．化学性质不活泼【答案】D【解析】生产生活中常用氮气作保护气，主要是因为氮气化学性质不活泼，不是因为无色无味、密度与空气接近、熔沸点低。【巩固提升】1．空气是多种气体的混合物，下列生产生活中用到的气体来自空气的是（）A．填充气球用到的氦气 B．制硝酸用到的二氧化氮 C．炼铁用到的一氧化碳 D．做饭用到的天然气【答案】A【解析】A、填充气球用到的氦气，氦气属于稀有气体，密度比空气小，正确；B、制硝酸用到的二氧化氮，二氧化氮不是空气的成分，错误；C、炼铁用到的一氧化碳，一氧化碳不是空气的成分，错误；D、做饭用到的天然气，天然气不是空气的成分，错误。2．2021年印度新冠疫情加剧，导致其国内氧气供应严重不足。下列关于氧气的说法错误的是（）A．用于医疗急救 B．易溶于水 C．能使带火星木条复燃 D．可贮存在钢瓶中【答案】B【解析】A、氧气能供给呼吸，所以可用于医疗急救，正确；B、氧气不易溶于水，错误；C、氧气具有助燃性，能使带火星木条复燃，正确；D、在降温、加压的条件下，氧气由气态会变成液体，可贮存在钢瓶中，正确。3．人类每时每刻都离不开空气，其中能供给呼吸和支持燃烧的气体是（）A.氮气B.氧气C.稀有气体D.水蒸气【答案】B【解析】空气中的氧气主要的用途是供给呼吸和支持燃烧。（三）保护空气1.空气污染及防治措施（1）大气污染引发的三大环境问题：温室效应——使全球变暖；酸雨——使土壤酸化、破坏建筑物等；臭氧空洞——使紫外线危害人类和动植物。（2）空气污染物及来空气的污染物主要是烟尘和有害气体，有害气体有二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮等（3）空气污染防治措施=1\*GB3①加强空气质量监测=2\*GB3②消除污染=3\*GB3③治理废气=4\*GB3④植树、造林、种草，改善环境（4）目前计入空气污染指数的项目：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入颗粒物（又称飘尘）和臭氧。（细颗粒物即PM2.5，指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物。它能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越严重）典型例题5：下列不属于空气质量指数（简称AQI）中污染物监测范畴的是（）A．CO B．SO2 C．N2 D．PM2.5【答案】C【解析】目前计入空气污染指数的项目为：二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、可吸入颗粒物和臭氧等；氮气属于空气成分，不属于空气污染物，不属于空气质量指数（简称AQI）中污染物监测范畴。典型例题6：坚持低碳生活、绿色发展，促进人与自然和谐共生，下列做法与这一理念不相符的是（）A．限制燃放烟花 B．发展燃煤发电 C．分类处理垃圾 D．倡导公交出行【答案】B【解析】A、限制燃放烟花，做法与这一理念相符，错误；B、发展燃煤发电，燃烧煤炭生成有害气体和烟尘，做法与这一理念不相符，正确；C、分类处理垃圾，做法与这一理念相符，错误；D、倡导公交出行，减少尾气污染，做法与这一理念相符，错误。【巩固提升】1．下列不属于空气污染物的是（）A．沙尘 B．一氧化碳 C．二氧化碳 D．二氧化硫【答案】C【解析】A、沙尘属于粉尘污染，错误；B、有害气体主要有一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、臭氧等气体；一氧化碳有毒，属于有害气体，错误；C、二氧化碳是空气的成分，不是空气污染物，正确；D、有害气体主要有一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、臭氧等气体；二氧化硫属于有害气体，错误。2．为了防治大气污染，打赢蓝天保卫战，下列做法不提倡的是（）A.积极植树造林B.使用清洁能C.直接排放废气D.公共交通出行【答案】C【解析】A、积极植树造林，可以改善空气质量，保护环境，错误；B、使用清洁能，可以减少化石燃料的使用，减少污染物的排放，保护环境，错误；C、直接排放废气，会污染空气，应处理达标后再排放，正确；D、公共交通出行，可以减少化石燃料的使用，减少污染物的排放，保护环境，错误。3．国家“十四五”规划中提出逐步实现“碳达峰”、“碳中和”，实施“低碳生活、高质量发展”，下列做法符合这一主题的是（）A.节假日燃放烟花爆竹增加节日气氛B.大力开发太阳能、风能、核能、氢能等新能C.燃烧农作物秸秆以增加土地肥效D.为满足社会用电需求，大力发展燃煤火力发电【答案】B【解析】“碳达峰”是指二氧化碳的排放量达到最高峰，“碳中和”则是指二氧化碳的排放与吸收量相等。A.燃放烟花爆竹会产生二氧化碳，且产生二氧化硫、烟尘等污染物，错误；B.大力开发太阳能、风能、核能、氢能等新能能有效减少燃煤发电，而煤燃烧会产生大量二氧化碳，符合题意，正确；C.农作物秸秆燃烧会产生大量二氧化碳，错误；D.燃煤火力发电会产生大量二氧化碳，错误。【课后练习】1.空气是一种宝贵的自然资。在空气的成分中，含量最多的是（）A．O2B．N2C．CO2 D．稀有气体【答案】B【解析】空气中各成分的体积分数分别是：氮气大约占78%、氧气大约占21%、稀有气体大约占0.94%、二氧化碳大约占0.03%、水蒸气和其它气体和杂质大约占0.03%，含量最多的是氮气2.空气中下列各成分所占的体积由小到大的顺序是（）①氧气②氮气③二氧化碳④稀有气体A．③④①② B．④③①② C．②①④③ D．①③②④【答案】A【解析】空气中各组分的体积含量为：氮气78%、氧气21%、稀有气体0.94%、二氧化碳0.03%3.化学兴趣小组设计如图所示的装置测定空气中氧气的含量，胶头滴管中的水滴入生石灰一段时间后，试管内的白磷（白磷的着火点为40℃）开始燃烧，待白磷熄灭并冷却至室温后打开弹簧夹。下列关于该实验的说法错误的是（）A．试管中的细沙可防止试管炸裂 B．胶头滴管中的水和注射器中的水作用相同 C．若实验测得氧气的体积分数偏低，可能是试管中白磷的量不足 D．若注射器中的水最终减少了10mL，说明空气中氧气的体积分数约为20%【答案】B【解析】A、白磷燃烧会发出热量，为防止试管炸裂，可在试管底部放少量细沙，将白磷放在细沙上，正确；B、生石灰遇水会放出大量热，向烧杯中加水是为了提高烧杯内的温度，从而达到白磷的着火点；注射器中的水是用于推断消耗的氧气的体积，作用不同，错误；C、若白磷不足就不能将试管中的氧气完全耗尽，导致实验测得氧气的体积分数偏低，正确；D、若注射器中的水最终减少了10mL，这就是消耗的氧气的体积，说明空气中氧气的体积分数为10mL50mL×100%=4.下列物质属于混合物的是（）A．海水 B．氧气（O2） C．足球烯(C60) D．汞（Hg）【答案】A【解析】A、海水含有可溶性矿物质等，属于混合物，正确；B、氧气（O2）由一种物质组成，属于纯净物，错误；C、足球烯(C60)由一种物质组成，属于纯净物，错误；D、汞（Hg）由一种物质组成，属于纯净物，错误。5.下列有关空气的说法正确的是（）A．洁净的空气属于纯净物 B．工业分离液态空气时发生化学变化 C．食品在空气中因与氧气发生缓慢氧化而变质 D．空气中的二氧化碳含量过高不会对环境造成影响【答案】C【解析】A、洁净的空气中也有氧气、氮气等，属于混合物，属于纯净物错误，错误；B、工业分离液态空气时，没有新物质生成，属于物理变化，发生化学变化错误，错误；C、食品在空气中因与氧气发生缓慢氧化而变质正确，正确；D、空气中的二氧化碳含量过高不会对环境造成影响错误，因为二氧化碳是造成温室效应的主要气体，错误。6.用如图装置进行实验。下列现象能证明空气中O2的含量的是（）A.红磷燃烧，产生白烟B.瓶中液面先下降，后上升C.瓶中液面最终上升至1处D.水槽中液面下降【答案】C【解析】红磷燃烧消耗装置中的氧气，气压减小，瓶内液面上升的体积就是空气中氧气的含量7.为了经久耐用，在灯泡中可填充的气体是（）A.氧气 B.氮气 C.二氧化碳 D.二氧化硫【答案】B【解析】氮气化学性质稳定，充在灯泡中能使灯泡经久耐用8.空气污染指数简称API，下列物质不属于空气污染物的是（）A.二氧化碳 B.一氧化碳 C.臭氧 D.可吸入颗粒物【答案】A【解析】目前计入空气污染指数的项目：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入颗粒物（又称飘尘）和臭氧，不包括二氧化碳9.某同学用如图所示装置测定空气中氧气的体积分数，请你填写有关空格．（1）红磷燃烧的现象是____________________；（2）红磷燃烧一段时间后，自动熄灭了，你认为原因是_______________________；（3）待该物质熄灭并冷却后，打开弹簧夹观察到的现象是__________________________；由此得出的结论是_________________．（4）实验后发现测定出的空气中氧气的体积分数低于，这可能的原因是（任写两点）_________________、_________________．（5）由本实验可以推测氮气的化学性质_______________________．【答案】（1）发出黄光，冒出大量的白烟（2）集气瓶里的氧气消耗完了（或剩余氧气极少很难支持红磷燃烧了）（3）水沿导管进入集气瓶，且达到集气瓶容积的约五分之一处；氧气占空气体积的1/5（4）红磷的量不足；装置漏气等（5）不支持燃烧、难溶于水【解析】（1）由于磷燃烧生成五氧化二磷是白色固体，现象是红磷燃烧发出黄光，冒出大量的白烟；（2）由于氧气具有助燃性，所以集气瓶里的氧气消耗完了，或氧气的含量少了，都能使红磷熄灭；（3）磷燃烧消耗氧气