专题03 围绕我们的空气-2022-2023学年九年级化学专题讲义（人教版）

专题03 围绕我们的空气 v 空气的成分（基础知识） v 测空气中氧气含量的实验拓展 v 空气资源 v 氧气的性质 知识点一 空气的成分（基础知识） 1. 空气成分的研究史 名称 装置 原理 操作现象 拉瓦锡装置 连续加热12天，发现曲颈甑部分因白色液体变成红色粉末，汞槽中的液面上升的体积为原容器内部空气体积的1/5 装置特点：操作复杂、耗费时间长、有毒 法国科学家拉瓦锡最早运用天平作为研究化学的工具，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的结论。 2.空气的成分以氮气和氧气为主，属于混合物。 【温馨提示】（1）空气中各成分含量表示的都是体积分数，而不是质量分数。 （2）空气中各成分是相对稳定的。 3.空气主要成分的性质和用途 成分 主要性质 主要用途 氮气 （N2） 化学性质：比较稳定，不能燃烧，不支持燃烧 物理性质：无色无味气体、难溶于水 氮气可作保护气，氮肥，液氮用户冷冻麻醉 氧气 （O2） 化学性质：比较活泼、支持呼吸作用，助燃 物理性质：无色无味气体、不易溶于水 用于登山、潜水、医疗，气焊，液氧用作火箭发射助燃剂 稀有气体 （He等） 化学性质：很稳定 物理性质：无色无味气体，通电时发光 作保护气，霓虹灯电光源，医疗麻醉 4.纯净物和混合物 物质 纯净物 混合物 概念 只由一种物质组成的物质叫纯净物 由两种或多种物质混合而成的物质叫混合物 区别 ①由同种物质组成，即相同的分子、原子或离子，具有固定的组成 ②可以用化学式表示，如氧气用O2表示 ③有固定的性质 ①由不同种物质混合而成，各种物质彼此间不反应，没有固定的组成 ②不能用化学式表示 ③无固定性质（如熔、沸点等），各自保持原物质的性质 举例 氧气、氮气、二氧化碳、蒸馏水、氢氧化钙等 空气、盐水、糖水、矿泉水、铝合金、酱油等 联系 【注意事项】混合物是由纯净物混合而成。 【典例1】★★☆☆☆ 空气中含量较多且性质比较活泼的气体是（　 ） Ａ．水蒸气　　　B．氮气　　　　Ｃ．氧气 D.二氧化碳　　　 【答案】C 【解析】氮气约占空气体积的4/5，氧气约占空气体积的1/5，且氧气的化学性质比较活泼，在一定条件下，能与许多物质发生化学反应。 【典例2】★★☆☆☆ 下列物质中，属于纯净物的是 ( ) A.海水 B.汽油 C.蒸馏水 D.空气 【答案】C 【解析】蒸馏水为纯净物，其他物质都是混合物。 【训练1】★★☆☆☆ 下列关于空气成分的说法错误的是（　 ） A.氧气约占空气体积的21% B.饼干在空气中变软是因为空气中含有水蒸气 C.稀有气体通电发光是化学变化 D.空气中的氧气主要来自植物的光合作用 【答案】C 【解析】稀有气体通电发光是物理变化 知识点二 测空气中氧气含量的实验拓展 空气中氧气成分的测定： 1.原理:利用红磷在空气中燃烧，将集气瓶内氧气消耗掉，生成五氧化二磷白色固体，使密闭容器内压强减小；在大气压作用下，进入集气瓶内水的体积即为减少的氧气的体积。 表达式：磷（P）+ 氧气（O2）五氧化二磷（P2O5） 2.装置图 3.实验步骤： （1）将仪器连接好并检查装置的气密性。 （2）在集气瓶底装入少量的水，再把剩余的容积分成五等份并做上记号。 （3）用弹簧夹夹紧乳胶管。 （4）在燃烧匙内放入过量的红磷。 （5）点燃红磷迅速伸入集气瓶中，并把塞子塞紧。 （6）红磷燃烧停止，待集气瓶冷却到室温后，打开弹簧夹。 4.实验现象：①、红磷燃烧产生大量白烟。②、（过一会儿白烟消失，装置冷却到室温后打开弹簧夹）烧杯中的水进入集气瓶约占其体积的1/5 。 5.实验结论：说明空气不是单一的物质；氧气约占空气总体积的1/5。 氮气（集气瓶内剩余的气体主要是氮气）具有不能燃烧、不支持燃烧和难溶于水的性质。 6.空气中氧气成分的测定注意事项： A、所用的红磷必须足量，如果红磷过少则氧气没有全部消耗完 B、要等集气瓶（装置）冷却后才能打开弹簧夹 C、装置的气密性要好（否则测量结果偏小） D、要先夹住橡皮管，然后再点红磷（否则测量结果偏大）。 E、实际实验中，如果测得的结果比真实值小，其原因可能是：①红磷量不足；②装置气密性差；③未冷却至室温就打开弹簧夹； F、实际实验中，如果测得的结果比真实值大，其原因可能是：①没有先夹住橡皮管，然后再点红磷；②燃着的燃烧匙没有迅速伸进集气瓶． G. 可燃物必须选用燃烧后生成物为固体的物质。不能选用木炭、硫等，因为木炭、硫燃烧产生的是气体物质，且与所耗氧气体积相同，使瓶内外气压相等，水不会倒吸入瓶中。 【典例1】★★☆☆☆ 测定空气中氧气的含量，实验前在集气瓶内加入少量的水，并做上记号。下列说法中，不正确的是(　　) A.实验时红磷一定过量 B.点燃红磷前先用弹簧夹夹紧乳胶管 C.红磷熄灭后立刻打开弹簧夹 D.最终进入瓶中水的体积约等于氧气的体积 【答案】C 【解析】要等集气瓶（装置）冷却后才能打开弹簧夹 【训练1】★★★☆☆ 为了测定空气的成分，按右图所示装置做实验： （1）装置连接好后，先要检查装置的 。 （2）将燃烧匙中过量的红磷点燃后放入集气瓶中，红磷燃烧产生 。 该反应的文字表达式 。 （3）反应停止，待集气瓶冷却后打开止水夹，烧杯中的水会 ,约达到集气瓶内空气体积的 为止。　　 （4）此实验说明空气中含有 ，大约占空气总体积的 。 【答案】（1）气密性（2）大量白烟 红磷+氧气五氧化二磷 （3）倒吸入集气瓶中 1/5 （4）氧气 1/5 【解析】过量的红磷燃烧，将集气瓶中的氧气完全消耗掉，使瓶内压强减小；冷却后打开止水夹，烧杯中的水被倒吸入集气瓶内，所进水的体积和消耗掉氧气的体积相等。 知识点三 空气资源 空气是一种宝贵的自然资源。 1.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。主要用途是用作保护气、合成氮肥等。 2.氧气：是无色、无味的气体，密度比空气大，不易溶于水。 主要用途是供给呼吸和支持燃烧；医疗、潜水、气焊、炼钢、宇航等都需要用到氧气。 3.稀有气体：氦、氖、氩、氪、氙等气体的总称。是无色、无味的气体，难溶于水。化学性质很不活泼，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.造成空气污染的物质：有害气体（一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO2）、二氧化硫（SO2））和烟尘。 5.污染来源：空气中的有害物质来自化石燃料的燃烧，工厂排放的废气及汽车排放的尾气。 6.被污染的空气带来的危害：损害人体健康、影响作物生长、破坏生态平衡。 存在的环境问题：温室效应（二氧化碳含量过多引起）臭氧层空洞飞机的尾气、氟里昂的排放）、酸雨（由二氧化硫、二氧化氮引起）。 6.防止空气污染的措施：加强大气质量监测,改善环境状态、植树造林、使用清洁能源。 7.目前空气污染指数包括：一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、可吸入颗粒物、臭氧。 【典例1】★★☆☆☆ “美丽中国，我是行动者”。下列发电方式可能造成空气污染的是(　　) A. 太阳能发电 B. 风力发电 C. 潮汐力发电 D. 燃煤发电 【答案】D 【解析】太阳能发电、风力发电、潮汐发电都不会造成空气污染，煤炭发电生成二氧化硫，烟尘等污染物，污染空气。 【训练1】★★★☆☆ 空气是一种宝贵的自然资源,由多种物质组成。下列说法错误的是(　　) A. 氦气可用来填充探空气球 B. 氮气充入食品包装袋防腐 C. 二氧化碳是植物光合作用的基本原料 D. 氧气可用作火箭发射的燃料 【答案】D 【解析】A. 氦气的密度比空气小，且化学性质稳定，可用填充探空气球，故说法正确； B. 氮气化学性质稳定，可用作食品保护气，故说法正确； C. 二氧化碳是植物进行光合作用必需的物质，故说法正确； D. 氧气有助燃性，可用作火箭发射的助燃剂，不具有可燃性，不能做燃料，故说法错误。 知识点四 氧气的性质 一、氧气的物理性质 1、色、味、态：通常情况下，是无色无味的气体； 2、密度：标准状况下，密度为1.429g/L，密度比空气的大。（可用向上排空法） 3、溶解性：氧气不易溶于水。（可用排水法收集）， 4、三态变化：降温后，氧气可以变为淡蓝色的液体，甚至淡蓝色雪花状固体。 【温馨提示】氧气不易溶于水，不等于氧气不溶于水，只是溶解较少而已。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。 二、氧气的化学性质（比较活泼） 名称 装置 原理 实验现象 木炭（黑色固体）与氧气反应 点燃 C + O2→CO2 空气中：木炭红热，放热大量的热，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体 氧气中：剧烈燃烧，发出白光，放出大量的热，生成使澄清石灰水变浑浊的气体 注意：坩埚钳应该由上而下慢慢伸入瓶中目的：使木炭与氧气充分反应 硫磺（淡黄色）与氧气反应 点燃 S + O2→ SO2 空气中：发出微弱的淡蓝色火焰，放热，有刺激性气味气体生成 氧气中：发出明亮的蓝紫色火焰，放出大量的热，有刺激性气味气体生成 注意：1．硫的用量不能过多，实验应在通风处进行目的：防止对空气造成污染 2．集气瓶底部放少量水目的：吸收二氧化硫，防止污染空气 红磷（暗红色固体）与氧气反应 点燃 P + O2→P2O5 空气中：燃烧产生白烟，发出黄色火焰，放出大量的热 氧气中：燃烧产生大量白烟，发出白光，放出大量的热 注意：五氧化二磷是固体小颗粒，所以现象是白烟 铁丝（银白色固体）与氧气反应 点燃 Fe +O2→ Fe3O4 空气中：红热、离火后变冷 氧气中：剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体 注意： 1．铁丝绕成螺旋状目的：使铁丝充分与氧气接触 2．铁丝下端系一根火柴目的：引燃铁丝 3．火柴快燃尽再将铁丝伸入集气瓶目的：防止火柴燃烧消耗氧气，导致铁丝不能燃烧 4．集气瓶底部放少量水或细沙目的：防止高温熔融物溅落，炸裂集气瓶底部 三、化合反应 两种或两种以上的物质反应生成另一种物质，这样的反应叫化合反应 【典例1】★★★☆☆ 下列相关实验现象的描述中,错误的是( ) A. 硫在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰 B. 红磷在空气中燃烧，产生大量的白烟 C. 铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体 D. 汞在空气中加热时，产生了红棕色的氧化汞 【答案】D 【解析】A. 硫在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，产生一种具有刺激性气味的气体，故选项说法正确。 B. 红磷在空气中燃烧，产生大量的白烟，故选项说法正确。 C. 铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成一种黑色固体，故选项说法正确。 D. 汞在空气中加热时，产生了红棕色的氧化汞为结论，不能用具体物质描述现象，故选项说法错误。 【训练1】★★★☆☆ 小明在做铁丝的燃烧实验时发现铁丝没有燃烧起来,下列建议你