【www.tingchehu.com--初三】
第二单元课题1空气
一. 教学内容
空气
二、考点清单
1. 知道空气的成分
2. 知道用燃烧法测定空气中氧气含量的原理和方法
3. 能判断混合物、纯净物
4. 空气的污染及防治
三、全面突破
知识点1：空气的成分及各成分的用途
（一）空气的主要成分：
（二）测定空气中氧气成分的实验
1、实验原理：在一个密闭的容器中，用一种足量的易燃的物质（如：红磷或白磷）与容器中的氧气反应，生成一种固体，燃烧停止，温度降到室温时，瓶内气压减小，如果将其打开与外界相连且一端伸入盛水烧杯中导管上的止水夹，烧杯中的水在大气压强的作用下，流入密闭容器内，进入的水的体积，填补消耗掉的氧气的体积。
原理：表达式：磷（P） + 氧气（O2） 五氧化二磷（P2O5）
2、实验现象：红磷剧烈燃烧，黄色火焰，放热，有大量白烟产生；待集气瓶冷却后，打开止水夹，集气瓶内液面上升约1/5体积。
3、实验时的注意事项：
①点燃红磷前要检查装置的气密性
②红磷要过量（或足量）
③点燃红磷前要夹紧止水夹
④当燃烧停止，温度接近室温时再打开止水夹
⑤不能用碳、硫、蜡烛来代替红磷，因为它们燃烧后都有气体生成。使瓶内气体的体积几乎没有变化，瓶内外气压差很小，水不能进入或进入的水很少，但如果在瓶内先放入能与生成气体反应的物质除去该气体，也能用碳、硫、蜡烛等代替红磷
⑥不能用镁代替红磷，因镁也能与氮气反应，使测得的氧气体积比实际偏大
4、做测定氧气的实验时选用的固体一般应具备的条件：
①能在空气中燃烧②不与其它气体反应，只与氧气反应③与氧气反应后生成物是固体
5、对做完实验后水量的分析
（1）吸入瓶内的水不足1/5的原因分析
①红磷量太少，消耗O2太少。
②气密性差，漏气。
③装置没有冷却到室温就打开了止水夹
（2）吸入瓶内的水大于1/5的原因分析
①点燃的红磷插入集气瓶时赶跑了瓶内的一部分空气
②点燃红磷前未夹紧止水夹，使瓶内的空气沿导管跑出
③可能选用了能与氮气反应的物质，如：镁等。
6、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。
7、实验结论延伸
该实验除证明空气中O2的体积量约为空气体积的1/5外，还可得到以下结论。
①氮气体积含量约占空气体积的4/5：空气主要由O2和N2组成，因为实验测得空气中的O2约占空气体积的1/5，则剩余气体体积基本为N2。
②氮气不支持红磷燃烧：红磷在瓶内燃烧消耗大部分O2后熄灭，剩下的N2并不能支持红磷继续燃烧。
③氮气本身也不能燃烧：燃着的红磷伸入瓶中，若N2也能燃烧，则可能出现瓶内的水上升超过1/5。
④氮气不易溶于水：实验中红磷开始燃烧时，瓶内压强增大，实验结束后瓶内压强降低，水被吸入瓶内。这中间，N2都充分与水接触，若N2易溶于水，则瓶内的水的上升可能超过1/5。
【典型例题】
例1. 某班同学用如图装置测定空气里氧气的含量。先用弹簧夹夹住乳胶管。点燃红磷伸入瓶中并塞上瓶塞。待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察广口瓶内水面变化情况。实验完毕，甲同学的广口瓶内水面上升明显小于瓶内空气体积的1/5，乙同学的广口瓶内水面上升明显大于瓶内空气体积的1/5。下列对这两种现象解释合理的是（ ）
①甲同学使用的红磷可能量不足，瓶内氧气没有消耗完
②甲同学可能未塞紧瓶塞，红磷熄灭冷却时外界空气进入瓶内
③乙同学可能没夹紧弹簧夹，红磷燃烧时瓶内空气受热从导管逸出
④乙同学可能插入燃烧匙太慢，塞紧瓶塞之前，瓶内空气受热逸出
A. 只有①③ B. 只有②④ C. 只有①②③ D. ①②③④
解析：探究空气中氧气的含量的实验误差分析，要根据实验原理进行推断，关键看操作的结果是导致密闭体系内气体的压强变大还是减小。甲同学的实验结果比实际偏低，原因可能有：（1）红磷量不足，瓶内氧气没有耗完；（2）未塞紧瓶塞，外界空气进入瓶内；（3）未冷却到室温就打开弹簧夹；乙同学的实验结果比实际偏高，原因可能是广口瓶内的部分空气受热逸出，致使广口瓶内气体的体积减小更多。
答案：D
例2. 将等容积、等质量（含瓶塞、导管、燃烧匙及瓶内少量的细砂）的两集气瓶氧气置于天平的左右两盘，调至平衡。放入等质量的白磷和木炭（如图所示），塞紧瓶塞。然后分别设法将其点燃。使二者充分燃烧后冷却至室温，打开弹簧夹（a），此时的天平
A. 指针偏向右 B. 指针偏向左
C. 仍处于平衡状态 D. 指针先向左后向右偏
解析：白磷燃烧消耗氧气生成固体，左侧装置瓶内压强减少，木炭燃烧虽消耗氧气但生成物也是气体，右侧装置瓶内压强几乎不变。打开止水夹后由于左侧压强小于右侧压强，会有气体从右侧瓶中进入左侧瓶中，导致左侧瓶中物质的质量增大。天平指针向重的一侧偏。
答案：B
例3：小军根据燃烧红磷测定空气中氧气含量的实验原理，认为可用木炭替代红磷测定空气中氧气的含量，并按下图所示装置进行实验。
（1）依据的实验原理是_______________________________。
小军检查装置气密性后，将盛有足量红热木炭的燃烧匙迅速伸入广口瓶中，并把塞子塞紧，待红热的木炭熄灭并冷却至室温后，就打开弹簧夹，并未发现倒吸现象。经过认真分析，小军发现实验失败的原因是（答一条）
________________________________________________。
（2）小军反思上述实验的探究过程后认为：用燃烧法测定空气中氧气含量的实验时，在药品的选择和生成物的要求上应考虑的是（答一条）_____________________________。
解析：探究空气中氧气含量的实验原理是：选择某种能与空气中的氧气反应而不与空气中其它气体反应的固体物质（如红磷，白磷等），利用过量的该物质将空气中的氧气完全消耗，生成新的固体物质，使密闭容器内气体体积减小（减小的体积即为氧气的体积），气体的压强减小，引起水面变化，从而确定空气中氧气的体积分数。在探究空气中氧气含量的实验中，选择不同的药品会出现截然不同的现象。解此题的关键是判断可燃物在空气中燃烧能否使密闭容器内气体体积减小，气体压强变小。
答案：（1）探究空气中氧气含量的实验原理是：选择某种能与空气中的氧气反应而不与空气中其它气体反应的固体物质（如红磷，白磷等），利用过量的该物质将空气中的氧气完全消耗，生成新的固体物质，使密闭容器内气体体积减小（减小的体积即为氧气的体积），气体的压强减小，引起水面变化，从而确定空气中氧气的体积分数。
木炭在空气中燃烧消耗空气中的氧气；木炭在空气中燃烧虽然消耗了空气中的氧气，但生成了二氧化碳气体，致使广口瓶内气体压强未减小。
（2）药品要能在空气中燃烧，燃烧时只消耗氧气（或生成物不能是气体）
例4. 为测定空气中氧气所占的体积分数，某同学设计如图所示的实验，在一个耐热活塞的底部放一小块（足量）白磷（白磷在空气中燃烧的温度为40 ℃），然后迅速将活塞下压，可以观察到的现象为 ；冷却至原来温度时，松开手，活塞最终将回到刻度 处，试回答白磷燃烧的原因 。
新课标第一网
解析：迅速将活塞下压，可以观察到，白磷燃烧，产生大量白烟；冷却至原来温度时，松开手，活塞最终将回到刻度4处；迅速将活塞下压，使空气内能增大，温度达到40 ℃。
例5. 为测定空气中氧气的含量，小华同学打算设计如下方案：选用实际容积为40 mL的试管作反应容器，将过量的白磷放入试管，用橡皮塞塞紧试管口，通过导管与实际容积为60 mL且润滑性很好的针筒注射器组成如图的实验装置。
假设此实验能按照小华的设想正常进行，且白磷所占体积与导管内的气体体积忽略不计，请回答
下列问题：
（1）实验前，打开弹簧夹，将注射器的活塞前沿从20 mL刻度处推至15mL刻度处，然后松手，若活塞仍能返回至20mL刻度处，则说明____________________。
（2）若先夹紧弹簧夹，用酒精灯加热白磷，燃烧结束，等到试管冷却后再松开弹簧夹。
可观察到的现象为_______________________________________________。
（3）若不使用弹簧夹，用酒精灯加热白磷，充分反应直至燃烧结束，试管冷却。可观察到的现象为______________________________________________________________。
（4）若按小华的设想进行实验，实际可能遇到诸多问题而发生危险，造成实验失败。例如______________________________________________________________________。
解析：本题的创新性在于实验装置始终密闭，不会造成空气污染，通过活塞的移动来测定空气中氧气的含量，提高了实验结果的准确度。（1）实验操作前后装置内气体压强不变，证明该装置的气密性好。（2）白磷在空气燃烧时消耗氧气，产生白烟（生成五氧化二磷），导致密闭体系内气体压强减小，由于氧气约占空气体积的1/5，而试管内空气中氧气的体积约为：40 mL×1/5=8 mL，且过量的白磷燃烧能将试管内空气中的氧气耗尽，因此最终活塞的前沿在约12 mL（20 mL－8 mL=12 mL）的刻度线上。（3）白磷在空气中燃烧时放出大量的热，会使密闭体系内的空气受热膨胀，气体压强增大，活塞就会向右移动，当过量的白磷燃烧耗尽密闭体系内的氧气，试管冷却后，密闭体系内气体的压强减小，外界大气压就会推动活塞向左移动，而密闭体系内空气中氧气的体积约为：（40 mL+20 mL）×1/5=12 mL，因此最终活塞的前沿在约8mL（20mL－12mL=8mL）的刻度线上。（4）因为白磷燃烧放出大量的热，会使密闭体系内气体压强增大，所以该实验中可能出现的问题有：橡皮塞弹出、试管爆裂、注射器活塞弹出等。
答案：（1）装置的气密性好（2）白磷燃烧，产生白烟，活塞前沿在约12 mL的刻度线上
（3）白磷燃烧，产生白烟，活塞先向右移动，最终稳定在约8 mL的刻度线上
（4）橡皮塞弹出、试管爆裂、注射器活塞弹出等
新课标第一网
知识点2：空气是一种宝贵的资源
可以从空气的成分来分析：
1. 氧气
用于动植物呼吸，支持燃烧。主要用于潜水、医疗急救、炼钢、气焊以及化工生产和宇宙航行等。
2、氮气：无色、无味的气体，不溶于水，不燃烧也不支持燃烧，不能供给呼吸，化学性质不活泼。主要用于工业原料（制造硝酸和化肥等），作保护气，食品防腐，液氮用于医疗冷冻麻醉、超导材料等。
3、稀有气体：无色、无味的气体，通电时能发出不同颜色的光，化学性质很不活泼。
利用惰性气体做保护气、用于航标灯、闪光灯、霓虹灯的电光源、用于激光技术。
【典型例题】
例1：下列用途不属于氮气用途的是
A. 保鲜蔬菜 B. 做保护气 C. 做冷冻剂 D. 供给呼吸
解析：氮气主要用于工业原料（制造硝酸和化肥等），作保护气，食品防腐，液氮用于医疗冷冻麻醉等。氧气用于动植物呼吸。
答案：D
例2：茶叶、肉松、膨化食品等常采用真空充气包装，即将食品装入包装袋，抽出包装袋内空气，再充入防止食品变质的气体，然后封口. 真空充气包装能使食品保持原有的色、香、味及营养价值，防止食品受压而破碎变形。
【提出问题】充入食品包装袋中的气体是什么?
【猜想与验证】可能是N2，实验初步验证的方法及现象：
充入的气体还可能是：① ；② ……
解析：氮气的性质不活泼，可用作保护气，防止食品腐败；因氮气不能燃烧，不能支持燃烧，不能使澄清石灰水变浑浊，可利用上述氮气的性质进行初步确认，方法可选用燃着的木条或澄清的石灰水；对充入食品袋中的气体应有如下要求：无毒、不污染空气、性质不活泼、原料易得、价格便宜等，符合上述特点的气体还有二氧化碳及与其它气体形成的混合气体。
答案：将燃着的木条伸入该气体中，火焰熄灭（或将该气体通入到澄清石灰水中，石灰水不变浑浊。①二氧化碳②二氧化碳和氮气
知识点3：空气的污染及防治。
1. 造成空气污染的主要原因
①煤燃烧产生的烟雾②石油化工排放的烟雾③汽车排气形成的烟雾
2. 造成空气污染的物质：
（1）有害气体：一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO2）、二氧化硫（SO2）
（2）烟尘。
3. 防止和减少空气污染的方法
①工业三废的回收与处理 ②提高汽油、柴油质量
4. 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。
5. 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。
7月26日重点城市空气质量报告
空气质量级别越大，空气质量越差。
【典型例题】
例1：下列物质与用途对应关系错误的是（ ）
A. 氧气——供人呼吸 B. 二氧化碳——造成酸雨
C. 氮气——作保护气 D. 稀有气体——填充霓虹灯
解析：造成酸雨的主要是二氧化硫、二氧化氮
答案：B
例2：人类需要洁净的空气。目前我国城市空气质量日报中的污染物不包括（ ）
A、可吸入颗粒物 B、二氧化碳 C、二氧化氮 D、二氧化硫
解析：二氧化碳不是大气污染物
答案：B
知识点4：物质的分类：纯净物和混合物
1、纯净物：由一种物质组成的，“纯净”是相对的，绝对纯净的物质是没有的，只要杂质含量低，不至于对生产和科学研究产生影响的物质就是纯净物。
2、混合物：两种或多种物质组成的，这些物质相互间没有发生化学反应，各物质都保持各自的性质。
注意：划分纯净物、混合物的标准是根据物质的种类来划分的。只含一种物质的就属于纯净物，含有几种物质的就属于混合物。
【典型例题】
例1：在“测定空气中氧气的含量”的实验中，最后集气瓶内剩余的气体的成分是（ ）
A、纯净的氮气
B、五氧化二磷
C、主要成份为氮气的混合气体
D、主要成份为氮气和氧气
解析：要明确空气的组成，以及测定氧气含量的原理
答案：C
例2：下列物质中属于纯净物的是（ ）
A、洁净的空气 B、纯净的食盐水 C、冰水混合物 D、水泥砂浆
解析：识别纯净物与混合物时，要理解物质的本质，不能被“纯净”、“洁净”、“混合”等词语所迷惑。纯净物有固定的组成和性质，可用化学式表示，因此根据物质是否有固定的性质和化学式也可判断是不是纯净物。
答案：C
四、应考锦囊
1、记住空气中各种气体的体积分数，各成分的作用。通常以选择题形式出现。
2、知道用燃烧法测定空气中氧气体积分数的方法和原理。形式：选择题、实验题。
3、清楚空气污染物，并能判断常见的污染。知道空气污染的防治。通常以选择题形式出现。
4、识别纯净物与混合物时，要理解物质的本质，不能被“纯净”、“洁净”、“混合”等词语所迷惑。通常以选择题形式出现。
五、本讲小结
1、空气的主要成分：
2、用燃烧法测定空气中氧气体积分数的方法和原理。
3、空气的污染及防治。
4、物质的分类：纯净物和混合物
混合物 纯净物
定义 不同种物质组成 一种物质组成
组成 不固定 固定（有专门的化学符号）
性质 各物质均保持各自性质 有确定的性质
举例 空气、糖水、碘酒 铁Fe、氧气O2、镁Mg、水H2O、
二氧化碳CO2
五氧化二磷P2O5
六、超前思维——认识氧气
1、在化学上，研究一种物质的性质时，一般要从这种物质的 和 两个方面进行研究，再通过性质研究它的用途。
①如何检验一个集气瓶中是否有氧气？
②充满氧气的集气瓶为什么应瓶口向上放在桌面上？
2、碳、石蜡等可燃物在氧气中燃烧比在空气中燃烧 ，铁等在空气中不易燃烧的物质也能在氧气中 。
3、物质与氧气发生反应时， 反应越剧烈。
4、氧气是一种化学性质 的气体，许多物质都可以与氧气发生化学反应，这类反应属于 。
5、铁丝在空气中 （填能、不能）燃烧，故不能用其来证明空气中氧气的含量，但在氧气中可以燃烧，将铁丝表面用砂纸打掉锈，圈成 状，上系一根 ，点燃后放入盛氧气的集气瓶中。瓶底铺沙的目的是 。
【模拟试题】（答题时间：45分钟）
一、选择题：
1. 最早通过实验测定出空气成分的科学家是
A. 法国的拉瓦锡 B. 英国的汤姆生
C. 瑞典的舍勒 D. 意大利的阿伏加德罗
2. 空气的成分中，体积分数为21%的气体是
A. 氮气 B. 氧气 C. 二氧化碳 D. 稀有气体
3. 下列物质属于纯净物的是
A. 啤酒 B. 食醋 C. 鸡汤 D. 蔗糖
4. 空气中氧气和氮气的比约是1：4，这是指它们的（ ）
A. 质量比 B. 质量分数 C. 体积比 D. 密度比
5. 2005年我国对珠穆朗玛峰高度进行了重新测量。测量队员登山携带贮气瓶是为了提供
A. 氢气 B. 氮气 C. 氧气 D. 二氧化碳
6. 下列各组物质中，前者属于纯净物，后者属于混合物的是
A. 二氧化碳，澄清石灰水 B. 冰水混合物，五氧化二磷
C. 矿泉水，河水 D. 净化后的空气，受污染的空气
*7. 下列造成空气污染的因素，主要是由物理变化引起的是 （ ）
A. 垃圾腐烂放出的气味 B. 建筑施工导致尘土飞扬
C. 节日燃放烟花爆竹产生的烟尘 D. 生活垃圾焚烧时产生有害气体
8. 夏天从冰箱里拿出一瓶饮料，放在空气中，外壁会潮湿，这说明空气中含有
A. 稀有气体 B. 水蒸气 C. 二氧化碳 D. 二氧化硫
9. 下列情况不会造成空气污染的是
A. 汽车尾气 B. 石油化工厂排放的废气
C. 煤燃烧产生的烟 D. 水蒸发产生的水雾
**10. 环保是我国的一项基本国策，空气的净化日益受到人们的关注，下列气体组中的各种气体都属于空气污染物的是
A. CH4、O2、CO B. SO2、CO、NO2
C. HCl、CO2、N2 D. H2、CH4、CO
11. 在生产和科学研究中需要用到一些保护气。当焊接金属时，为了隔绝空气，能作为保护气的是（ ）
A. 氢气、氮气 B. 氮气、氧气 C. 二氧化碳、一氧化碳 D. 氮气、氩气
12. 下列说法正确的是（ ）
A. 通常状况下，无色无味的气体一定是空气
B. 空气的成分是稳定的，固定不变的
C. 空气不是单一物质，而是由多种气体组成的混合物
D. 空气中氧气的质量分数约为21%
13. 下列操作可以鉴别空气、氧气和二氧化碳三瓶气体的是
A. 观察气体颜色 B. 分别插入燃着的木条
C. 闻气体的气味 D. 分别倒入澄清的石灰水
14. “可吸入颗粒物”是我国很多地区空气中的首要污染物，下列关于其说法中符合科学原理的是
A. 颗粒物直接与人体组织作用形成病变
B. 颗粒物吸附有害物质使人患病
C. 颗粒物作为催化剂使人体内发生破坏性的化学反应
D. 以上三种作用都有可能，但需实验验证
*15. 以下是空气污染指数与质量级别、质量状况的对应关系：
空气污染指数 0～50 51～100 101～200 201～300 ＞300
空气质量状况 优 良 轻度污染 中度污染 重度污染
空气质量级别 I II III IV V
北京某日空气污染指数为82～93，根据以上信息，判断当天的空气质量级别和空气质量状况分别是
A. I级 优 B. II级 良 C. III级 轻度污染 D. V级 重度污染
二、填空题：
1. 请用①氧气 ②二氧化碳 ③氮气 ④食盐 等物质的序号填空：
空气是一种重要的自然资源，其中 约占空气体积的78％，人类维持生命不可缺少的气体是 ， 是植物进行光合作用不可缺少的物质，日常生活中用来调味和防腐的是 。
2. 成年人每分钟大约吸入氧气8L，大约需要空气 L，在这些空气中氮气约为 L。
3. 由_________________物质组成的叫混合物；由_______________组成的叫纯净物。
4. 下列现象与空气中的什么成分有关：
①酥瓜子变软____________________________________
②石灰水变浑浊____________________________________
③大豆根瘤菌____________________________________
④支持呼吸____________________________________
5. 拉瓦锡为了研究空气的成分，曾把汞放在密闭容器中加热，得到了红色粉末氧化汞，又把这种红色粉末加热，得到汞和氧气，写出上述两个反应的文字表达式：
、 。
**三、实验题：
如图所示装置可粗略地测定空气中氧气和氮气的体积比。分析下列各步操作，回答问题：
（1）在试管底部铺一层细沙，并放一小块擦干的白磷，先关闭活塞，把螺旋状铜丝在酒精灯上加热后迅速插入大试管中并接触白磷，将胶塞塞紧，观察到的现象是_______________________________________________________，白磷燃烧的文字表达式是______________________________________________。
（2）待试管冷却后，打开活塞，观察到的现象是__________________________________；证明空气中氧气和氮气的体积比为_________；此实验同时说明氧气具有____________的性质，氮气的性质是①_______________________②__________________________。
（3）上述实验可用来测定空气中的含氧量，在做实验时，若水的高度没有达到预期的高度，这可能是由哪些原因引起的___________________；___________________；_______________________________________________。
（4）同学们又设计了如下图所示的方案一和方案二来测定氧气含量。
方案一 方案二
两个方案的实验测定结果不同，测定结果比较准确的是方案 ，原因是 。
【试题答案】
一、选择题：
题号 1 2 3 4 5
答案 A B D C C
题号 6 7 8 9 10
答案 A B B D B
题号 11 12 13 14 15
答案 D C B D B
二、填空题：
1、③①②④
2、40 32
3、两种或两种以上 一种物质
4、水蒸气 二氧化碳 氮气 氧气
5、汞+氧气 氧化汞 氧化汞 汞+氧气
三、实验题：
⑴白磷剧烈燃烧，放出热量，发出黄色火焰，产生大量白烟。 磷 + 氧气 五氧化二磷
⑵烧杯中的水沿导气管进入试管中，约占试管容积的五分之一
1：4 支持燃烧 ①一般情况下，氮气不燃烧也不支持燃烧 ②氮气不溶于水
⑶白磷的量不足；装置漏气；未冷却至室温就打开弹簧夹（其他合理答案都正确）
（4）方案二
方案二的实验始终在密闭装置中进行，能保持瓶内气体在反应前不发生改变（或方案一在实验过程中打开了瓶塞，瓶中的气体成分在反应前发生了改变。）
