人教版九年级化学上册：第二单元 课题1 空气-素材（2）

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1.空气的组成(见下表):
2.纯净物与混合物:纯净物只由一种物质组成,有固定的组成和性质;混合物由两种或两种以上的物质组成,没有固定的组成和性质。
3.氧气、氮气和稀有气体的用途:(1)氧气:供给呼吸、支持燃烧。(2)氮气:化工原料、保护气、制冷剂、防腐剂。(3)稀有气体:保护气、电光源。
4.空气的污染和防治:空气中的污染物主要是有害气体(二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳等)和烟尘,可通过加强大气质量监测、使用清洁能源、大力植树造林等措施来保护空气。
知识点1:空气中氧气含量的测定实验
实验设计 实验目的:利用燃烧法测定空气中氧气的含量。
实验原理:利用红磷燃烧消耗密闭容器内空气中的氧气,使密闭容器内的压强减小,在大气压的作用下使水进入容器,进入容器内水的体积即为减少的氧气的体积。
实验用品:集气瓶、燃烧匙、双孔橡皮塞、导气管、烧杯、弹簧夹、乳胶管、红磷、水。(装置如图所示):
实验步骤:(1)集气瓶内装入少量水,并做好标记,将标记以上部分的容积均分成五等份,并用橡皮筋做上标记。(2)连接装置并检查装置的气密性。(3)将弹簧夹夹紧乳胶管,然后点燃燃烧匙内的红磷,立即伸入集气瓶中,并把塞子塞紧。(4)等红磷燃烧停止,装置冷却,白烟消失后再打开弹簧夹读数。
分析论证 实验现象:红磷燃烧,有大量白烟生成;冷却后,打开弹簧夹,烧杯中的水沿导管进入集气瓶,进入的水的体积约占集气瓶内原空气总体积的1/5。
[实验分析与结论] 红磷与空气中的氧气反应生成五氧化二磷固体,反应的文字表达式为:红磷+氧气 五氧化二磷。五氧化二磷固体极易溶于水,且红磷燃烧消耗了集气瓶内空气中的氧气,使集气瓶内气压减小,冷却后打开弹簧夹,在大气压的作用下,烧杯内的水进入集气瓶中,进入集气瓶中水的体积即是集气瓶内被消耗的氧气的体积,由此证明空气中氧气约占空气总体积的1/5。
误差分析 1.该实验红磷要足量,燃烧时才能比较完全地消耗瓶内空气中的氧气,如果红磷的量不足,则不能将集气瓶内空气中的氧气完全反应掉,导致测得空气中氧气的体积分数偏小。
2.装置的气密性要良好,否则当集气瓶内氧气耗尽时,瓶内压强减小,瓶外空气会进入集气瓶内,导致进入集气瓶内水的体积减小,从而测得氧气的体积分数偏小。
3.装置冷却至室温后才能打开弹簧夹,因为温度较高时,气体压强较大,使进入集气瓶内水的体积减小,引起测量结果偏低。
4.导气管内要事先装满水,否则燃烧冷却后,进入的水有一部分存在于导管中,进入集气瓶内水的体积减小,测量结果偏低。
5.弹簧夹要夹紧,否则红磷燃烧时空气从导管口逸出,装置冷却后进入集气瓶内水的体积就会增加,使测量结果偏高。
6.点燃红磷后,要将燃烧匙迅速伸入集气瓶中,否则空气会从瓶口逸出,装置冷却后进入集气瓶内水的体积就会增加,使测量结果偏高。
实验点拨 1.不能用木炭、硫、铁丝等物质代替红磷,因为木炭和硫的燃烧产物是气体,不能使瓶中气体的压强发生改变,而铁只在纯氧气中才能燃烧,在空气中不能燃烧。
2.集气瓶内加少量水是为了溶解吸收红磷燃烧后生成的白色固体——五氧化二磷。
【例】 在“测定空气中氧气含量”的实验中,小华设计了如图所示的实验装置。请回答下列问题:
(1)点燃燃烧匙内足量的红磷后立即伸入集气瓶中,并把塞子塞紧。红磷燃烧的现象是 。反应的文字表达式: 。
(2)待红磷熄灭并冷却后,打开弹簧夹后观察到的现象是 。由此得出的结论是 。
(3)若改用其他可燃物来测定,在选择可燃物时,必须考虑到:① ;② 。
答案:(1)产生大量白烟;红磷+氧气五氧化二磷 (2)烧杯中的水沿导管进入集气瓶,瓶内水面最终接近刻度4处;氧气约占空气总体积的1/5 (3)可燃物能在空气中燃烧且只与空气中的氧气反应;反应后的产物中不能有气体
知识点2:空气的组成
空气是由不同物质组成的,空气的成分按体积分数计算,大约是:氮气(N2)78%、氧气(O2)21%、稀有气体0.94%,二氧化碳(CO2)0.03%,其他气体和杂质0.03%。一般地说,空气的成分及其含量是比较稳定的,但在不同地区或同一地区的不同时间也会有所不同,如二氧化碳的含量这几年在空气中略有上升。
【例】 空气是一种宝贵的资源,空气中体积分数约占21%的是( )
A.二氧化碳 B.氮气 C.氧气 D.稀有气体
答案:C
点拨：空气中各成分的体积分数分别为:氮气78%,氧气21%,稀有气体0.94%,二氧化碳0.03%,其他气体和杂质0.03%。故选C。
知识点3:纯净物和混合物
混合物是由两种或多种物质混合而成的,这些物质之间没有发生反应,各自保持着原来的性质。如:空气是由氮气、氧气、二氧化碳、稀有气体等多种气体成分组成的,各种成分都保持着各自本身的化学性质,如空气中的氧气仍能支持燃烧、空气中的二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊等。
纯净物是由一种物质组成的,有固定的组成和性质,可以用专门的化学符号来表示,如氮气(N2)、氧气(O2)、二氧化碳(CO2)、硫(S)、水(H2O)等。
混合物与纯净物的区别和联系见下表:
易错警示 物质可分为纯净物和混合物,混合物是由两种或多种纯净物组成的, 判断一种物质是纯净物还是混合物,关键看这种物质由几种物质组成,在实际处理问题时,要注意思维上的以下误区:
(1)不能与物质的名称混淆。如:五氧化二磷是一种物质的名称,属于纯净物,而“氧”和“磷”是组成这种物质的基本成分,也就是以后要讲的“元素”。
(2)不要被一些字眼迷惑,如清新、洁净、混合等。
(3)误认为能食用的物质一定是纯净物等。
【例】 下列物质中,属于纯净物的是( )
A.石油 B.液态氧 C.食醋 D.水泥砂浆
答案:B
点拨：石油、食醋、水泥砂浆都属于混合物,液态氧就是液态的氧气,属于纯净物。
知识点4:氧气、氮气和稀有气体的一些物理性质和主要用途
1.氧气的用途
(1)供给呼吸:如潜水、医疗急救、登山、航空等。
(2)支持燃烧:如炼钢、气焊、宇宙航行等。
2.氮气
(1)物理性质:氮气是一种没有颜色、没有气味的气体,密度比空气稍小,不易溶于水。
(2)化学性质:氮气的化学性质不活泼,不支持燃烧。
(3)用途:①制硝酸和化肥。②用作保护气,如作食品包装袋的填充气;③液氮可用于制造低温环境。
3.稀有气体
(1)物理性质:通常情况下,稀有气体是没有颜色、没有气味的气体,难溶于水。
(2)化学性质:很不活泼,曾叫做惰性气体。
(3)用途:①常用作保护气,如焊接金属时用来隔绝空气,灯泡中充稀有气体使灯泡耐用。②稀有气体在通电时能发出不同颜色的光,所以可制成电光源等。③氦、氖等用于激光技术;氦可用于制造低温环境,氙用于医疗麻醉。
拓展延伸 (1)灯管内充入氩气,通电时发出蓝紫色光;充入氦气发出粉红色光;充入氖气发出红光,这种光能穿透浓雾,可作航标灯;在石英玻璃管里充入氙气的氙灯,通电时能发出比荧光灯强几万倍的强光,因此被叫做“人造小太阳”。
(2)氮气和稀有气体作为保护气,是利用它们的稳定性,但稳定是相对的而不是绝对的。在一定条件下,它们也能与某些物质发生化学反应。
【例】 下列说法中,错误的是( )
A.富氧空气可用于潜水、医疗急救 B.氧气能支持燃烧,可做燃料
C.氮气充入食品包装袋内可以防腐 D.稀有气体充入灯泡中可使其耐用
答案:B
点拨：氧气可支持燃烧,但本身不能燃烧,不能做燃料。
知识点5:空气的污染与防治
1.空气污染物:包括有害气体和烟尘。目前计入空气污染指数的项目包括二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、可吸入颗粒物和臭氧等。
2.污染物的主要来源:主要是化石燃料(煤和石油)的燃烧和工厂的废气、汽车排放的尾气等。
3.危害:严重危害人体健康,影响农作物生长,破坏生态环境,其中全球气候变暖、臭氧层破坏和酸雨等都与空气污染有关。
4.防治措施。
(1)加强大气质量监测。
(2)消除污染源:使用清洁能源,减少化石燃料的使用;革新工艺,减少废气排放。
(3)治理废气:汽车尾气安装净化装置;工厂废气经处理后排放。
(4)积极植树造林、种草,提高空气的自净能力。
易错警示 CO2可引起温室效应,但CO2不是空气污染物。
【例】 达州市2011年5月20日空气质量报告,老城区空气污染指数为64,空气质量级别为Ⅱ级,空气质量状况为良,空气首要污染物为可吸入颗粒物。下列有关空气各成分的说法正确的是( )
A.氧气的化学性质比较活泼,属于可燃物
B.氮气的化学性质不活泼,可用于食品防腐
C.空气质量报告中所列的空气质量级别越大,空气质量越好
D.二氧化碳在空气中含量增多会引起温室效应,属于空气污染物
答案:B
点拨：氧气能够支持燃烧,但不具有可燃性,不属于可燃物,故A不正确;氮气不活泼,常用作食品防腐、保护气等,故B正确;空气质量报告中所列的空气质量级别越小,空气质量越好,故C不正确;虽然二氧化碳在空气中含量增多会引起温室效应,但二氧化碳是空气的一种成分,不属于空气污染物。
知识点6:绿色化学
绿色化学又称环境友好化学,其核心就是利用化学原理从源头上消除污染。绿色化学的主要特点有:
(1)充分利用资源和能源,采用无毒、无害的原料。
(2)在无毒、无害的条件下进行反应,以减少向环境排放废物。
(3)提高原子的利用率,力图使所有作为原料的原子都被产品所吸纳,实现零排放。
(4)生产出有利于环境保护、社区安全和人体健康的环境友好的产品。
【例】 绿色化学的核心内涵是“在反应过程中或化工生产中,尽量减少或彻底消除使用和产生有害物质”,下列情况符合绿色化学内涵的是( )
A.工厂烟囱冒出的黑烟 B.化工厂排出的废水
C.农村大量施用农药 D.造纸厂氧气(O2)或臭氧(O3)漂白纸浆
答案:D
点拨：工厂烟囱冒出的黑烟是燃烧不充分的结果,排放到空气中会造成空气污染;化工厂排出的废水、农村大量施用农药都没有实现“零排放”,对水体造成污染;氧气(O2)或臭氧(O3)漂白纸浆,采用无毒、无害原料且臭氧漂白后的生成物是氧气,不会污染空气。

空气成分
氮气
氧气
稀有气体
二氧化碳
其他气体和杂质
体积分数
78%
21%
0.94%
0.03%
0.03%
纯净物
混合物
概念
只由一种物质组成
由两种或多种物质混合而成
特性
具有固定的组成和性质,如熔点、沸点等,可以用化学符号表示
一般没有固定的组成和性质,如熔点、沸点等,不能用专门的化学符号表示
举例
水(H2O)、二氧化碳(CO2)、氧气(O2)
空气、河水、盐水、糖水
联系
混合物纯净物