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1、第一节：空气第一节：空气撰稿：王洪新 审稿：魏国福 责编：祝鑫 学习目标集成学习目标集成 1能说出空气的主要成分，能用实验事实说明空气是混合物；了解空气成分保持相对稳定的原因；了解空气中各成分在生产、生活中的用途；了解造成空气污染的主要原因，认识保持空气洁净的重要性。2学会实验室研究氧气在空气中含量的实验，并理解各项注意点；学会实验方法“捕捉”空气，采集空气样品。3认识氧气的主要物理性质；观察和描述木炭、铁丝、蜡烛等在空气中燃烧的现象，从中归纳出氧气的化学性质；了解氧气的主要用途、氧气与人类关系密切。4了解氧气在自然界中的循环及重要意义，增强环保意识；养成细致的观察习惯和严谨的工作作风。重点：
2、了解空气的成分，掌握氧气的性质及用途。难点：空气中氧气含量的测定；混合物、纯净物的判断；化合反应和氧化反应的关系。 知识要点梳理知识要点梳理 知识点一：空气成分的发现史知识点一：空气成分的发现史17 世纪中叶以前，人们对空气和气体的认识还是模糊的，到了 18 世纪，通过对燃烧现象和呼吸作用的深入研究，人们才开始认识到气体的多样性和空气的复杂性。其中研究空气成分有代表性的科学家有瑞典的舍勒和英国的普利斯特里，不过他们都没有最终确定空气的成分。一直到 18 世纪 70 年代，法国化学家拉瓦锡以其娴熟的实验技术、缜密的实验设计方案和锲而不舍的精神，才破解了“零七”组成之谜。下面是拉瓦锡的实验装置图：
3、这个著名实验是把少量的水银放在一个密闭的容器里连续加热 12 天，结果发现有一部分银白色的液态汞变成了红色粉末，同时容器里空气的体积减少了约 1/5，他研究了剩余的那部分气体，发现它既不能供动物呼吸，也不支持燃烧，这正是氮气。 他把汞表面生成的红色粉末收集起来，放在另一个容器里加热，除了得到汞以外，还得到了氧气，而且氧气的体积恰好等于密闭容器里减少的气体体积。他把得到的氧气加到前一个容器里剩下的约 4/5 体积的气体里，结果得到的气体与空气的性质完全一样。 拉瓦锡是最早通过实验得出空气由氮气和氧气组成的结论的。后来英国物理学家雷利、法国天文学家严森、拉姆塞、德国物理学教授道恩等又陆续发现了稀有
4、气体。知识点二：空气中氧气含量的测定知识点二：空气中氧气含量的测定1 1实验原理实验原理燃烧法：燃烧法：利用可燃物红磷在密闭容器中燃烧消耗氧气，生成白色固体五氧化二磷而无气体生成，因而容器内气体压强减小，进而通过进入集气瓶中水的体积来确定空气中氧气的含量。2 2实验装置：如图实验装置：如图 2-12-1 所示。所示。根据实验原理还可以设计出其他的装置，如后面的图 2-5、图 2-6B、图 2-9 所示。3 3实验步骤：实验步骤：（1）检查装置的气密性；（2）在集气瓶中装入少量的水，再把剩余的容积分成五等份并用橡皮筋做上记号；（3）点燃燃烧匙内的红磷，立即伸入瓶中并把塞子塞紧；（4）红磷燃烧停止
5、，慢慢白烟消失，等瓶内恢复到常温后，打开弹簧夹。4 4实验现象及结论：实验现象及结论：现象：（1）红磷燃烧时发黄白光，放热并产生大量的白烟。（2）打开弹簧夹，烧杯中的水进入集气瓶，进水的体积约等于集气瓶中原空气体积的1/5。结论：氧气约占空气体积的 1/5。瓶中剩余气体具有不燃烧不支持燃烧；难溶于水的性质。讨论：集气瓶内剩余的气体主要是氮气，它能支持燃烧吗？它能溶于水吗？【要点诠释】药品不能选用碳、硫等，因为碳、硫燃烧后有气体生成，容器内压强变化不大，水不能进入容器内；红磷要足量，要使容器内氧气消耗完，避免容器内有剩余氧气而造成实验误差大；装置气密性要良好，以免因装置漏气而影响测量结果；红磷燃
6、烧停止后，要等集气瓶内温度降至室温，白烟消失后，方可打开弹簧夹止水夹要加紧，如果不加紧，红磷燃烧放出的热量会使一部分空气由导管进入烧杯中，最后造成水进入集气瓶的体积大于 1/5。讨论答案：讨论答案：氮气不燃烧也不支持燃烧，不能溶于水。知识点三：空气的主要成分和组成：知识点三：空气的主要成分和组成：空气的主要成分是氮气和氧气，分别约占空气体积的 4/5 和 1/5。按体积分数计算，大约是：氮气 78%、氧气 21%、稀有气体 0.94%、二氧化碳 0.03%、其它气体和杂质0.03%。【要点诠释】空气中各气体的含量是体积分数，不能说质量分数。空气是一种由多种物质组成的混合物。空气的主要成分一般在
7、近地层是比较固定的，这是因为动植物的呼吸、物质的燃烧、动植物的腐烂、钢铁的锈蚀都需要消耗大量的氧气；但是绿色植物在日光下进行光合作用，会放出大量的氧气；这样氧气量可以保持相对平衡。高原地区空气稀薄，但氧气的体积分数仍然为 21%。知识点四：空气是一种宝贵的自然资源知识点四：空气是一种宝贵的自然资源1.1.氮气：氮气：在通常情况下，氮气是无色、无味的气体，密度比空气略小，难溶于水。氮气的化学性质不活泼。其用途有作保护气、制硝酸和化肥的原料、医疗上作麻醉剂、超导材料在液氮环境下能显示出超导性能等。如图 2-2 所示。图 2-2 2.2.氧气：氧气：重要用途有呼吸、医疗、潜水、气焊、炼钢、宇航等。如
8、图 2-3 所示。3.3.稀有气体：稀有气体：氦、氖、氩、氪、氙等气体的总称。在通常情况下，无色、无味的气体；化学性质稳定，一般情况下不与其他物质反应。通常作保护气、制成多种电光源、用于激光技术。氦用于制造低温环境；氙用于医疗麻醉。4.4.空气的污染与防治空气的污染与防治（1）空气的污染源：有害气体（二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮等）和烟尘。（2）危害：严重损害人体的健康； 影响作物的生长；破坏生态平衡； 导致全球气候变暖、臭氧层破坏和酸雨等。（3）防治措施：加强大气质量监测；改善环境状况；使用清洁能源； 积极植树、造林、种草等。（4）空气日报质量：空气日报质量包括“空气污染指数”、“首要污染物
9、”（ 首要污染物包括：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入颗粒物等）、“空气质量级别”、“空气质量状况”等；人们可以通过新闻媒体发布的空气日报质量及时了解各地的环境信息，增强环保意识，提高生活质量。【要点诠释】氮气和稀有气体作为保护气，是利用它们的稳定性，但是稳定是相对而不是绝对的。在一定条件下，氮气也能与某些物质发生化学反应；有些稀有气体也能与某些物质发生化学反应，生成其他物质。知识点五：氧气的性质知识点五：氧气的性质1 1物理性质：物理性质：在通常状况下，氧气是一种无色无味的气体。在标准状况下，密度比空气略大，不易溶于水。河水、海水中的鱼虾等能生存，可以证明自然界的水中溶有氧气。在降温，加
10、压的条件下，氧气可以变为淡蓝色液体，甚至淡蓝色雪花状固体。工业生产的氧气通常以液态形式贮存在蓝色钢瓶中（如右图所示）。2 2化学性质：化学性质：比较活泼，在一定条件下，可与许多物质发生化学反应，同时放出热量。氧气具有氧化性，在反应中提供氧，是一种常见的氧化剂。氧气的化学性质和实验现象如下表：反应现象 反应物条件空气氧气反应后反应的文字表达式木炭和氧气持续红热剧烈燃烧，发出白光，放出热量生成使澄清石灰水变浑的气体碳+氧气二氧化碳C O2 CO2 硫磺和氧气点燃 发出微弱的淡蓝色火焰明亮的蓝紫色火焰生成有刺激性气味的气体硫+氧气二氧化硫S O2 SO2 红磷发黄白光发出耀眼的白光产生大量的白烟磷+
11、氧气五氧化二磷P O2 P2O5 铁和氧气灼烧至红热，离火后迅速变凉剧烈燃烧，火星四射生成黑色固体铁+氧气四氧化三铁Fe O2 Fe3O4 【要点诠释】做硫、磷等物质在氧气中燃烧的实验时，盛有可燃物的燃烧匙等仪器应自上而下慢慢伸入到集气瓶的中下部，如果迅速伸入到瓶底，物质燃烧放出的热量使氧气受热膨胀，瓶中大量的氧气扩散到空气中，可燃物将不能持续燃烧。做铁在氧气中燃烧实验时要必须用细铁丝，铁丝表面要用砂纸打磨光亮；细铁丝要绕成螺旋状，下端要系根火柴；必须待火柴快要烧尽时，才可将铁丝伸入集气瓶中。如果火柴一着火就立即伸入瓶内，火柴燃烧会耗尽瓶内的氧气，而观察不到铁在氧气中燃烧的现象。同时，氧气瓶底
12、要预先放一些细沙或水，防止生成物熔化后溅落下来炸裂瓶底。可燃物不能接触集气瓶壁，否则会引起集气瓶炸裂。 规律方法指导规律方法指导 通过学习知道可燃物在氧气中比在空气中燃烧的剧烈，还有在空气中不燃烧的物质却可以在氧气中燃烧，说明氧气化学性质活泼，也说明反应的剧烈程度和反应物的浓度有关。由此可知物质的性质决定反应的现象，现象反映物质的性质。空气氧气都是我们身边最重要的物质，氧气的化学性质是整个教材中的重点内容，因此，本单元的有关知识在中考中占有较大的比例。对于本单元内容，在考查题型上较为灵活，常见的有选择题、填空题、说理题和实验探究题。 经典例题透析经典例题透析 类型一：空气成分的测定类型一：空气
13、成分的测定题 1、为了测定空气的成分，按图 2-4 做实验：（1）将燃烧匙中过量的红磷点燃后放入集气瓶中，能观察到的现象是_。（2）反应停止，待集气瓶冷却后打开止水夹，烧杯中的水会_,约达到集气瓶体积的_为止。（3）此实验说明_。（4）已知镁+氧气氧化镁 镁+氮气氮化镁(固)根据上述反应，能否用镁代替红磷测定空气成分呢？【思路点拨】解这类习题的关键是要弄清实验中发生的现象、反应物、生成物的性质，然后根据现象分析得出结论。【解 析】反应前集气瓶内充满空气；红磷过量，可将集气瓶中的氧气完全消耗掉；磷燃烧生成的五氧化二磷固体所占的体积忽略不计，因消耗了空气中的氧气使瓶内压强减小；打开止水夹后，烧杯中
14、的水会进入集气瓶中，所进水的体积和消耗掉的氧气的体积近似相等，从而得出氮气、氧气近似的体积比；镁虽然为固体，但它不仅与空气中的氧气反应，还可与氮气反应，生成的两种物质也为固体，无法准确测出空气中氧气或氮气的实际含量。【答 案】（1）红磷在空气中燃烧，发出黄色火焰，产生浓厚的白烟，放出热量。（2）沿导管进入集气瓶的 1/5。（3）集气瓶中有氧气，大约占体积。（4）不能【总结升华】测定空气中氧气的含量主要是利用了可燃物燃烧消耗了氧气，使密闭容器中压强减小，外界大气压作用水进入容器。若保证实验的成功，容器必须严密，可燃物必须足量，且必须选用在空气中燃烧后生成物为固体的物质。若用燃烧生成气体的物质来做
15、此实验，虽消耗氧气，却又增加了别的气体，此时，瓶内气压变化不大，就看不到水进入瓶中的现象，造成实验失败。举一反三：【变式 1】研究性学习小组的同学为探究空气中氧气的体积分数，设计了如图 2-5 所示装置。请根据图示实验回答下列问题：（1）闭合电源开关，可以观察到白磷_。（2）装置冷却到室温时，可观察到 U 型管内左侧液面_。（3）通过这个实验得出的结论是_。（4）此实验还可以推知反应后剩余气体的两点性质是：_；_。【变式 2】 用图 2-6 中 A 所示装置测定空气中氧气的含量。（1）实验时，取下橡皮塞，点燃红磷迅速伸入集气瓶中并塞紧橡皮塞，这时看到的现象是_.（2）小钱设计了如图 2-6 B 所示的改进装置，其优点是_(只写 1 点)。从理论上分析，玻璃管内液面最终将上升至_处（填“1”、“2”、“3”、“4”），但实际结果液面往往偏低，其原因可能是_(只写一条)。类型二：氧气的性质类型二：氧气的性质题 2、 对下列物质在氧气中燃烧的
