初中化学鲁教版（2024）九年级上册（2024）第一节空气的组成第1课时学案及答案

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第一节空气的组成
第1课时定量认识空气的组成
素养目标
1.认识空气的组成及定量表示方法,并通过测定空气中氧气的含量认识空气的组成。(物质的多样性)
2.通过认识空气的成分发现史,提高学生的化学科学素养。(物质的多样性)
知识概览
基础主干落实
一、空气的成分(体积分数)
特别提醒空气中各成分所占的是体积分数而不是质量分数。
二、空气中氧气含量的测定
1.实验现象为铜粉由红色变黑色,注射器缩进约气体总体积的1/5 。
2.文字表达式为铜+氧气氧化铜。
3.实验结论:氧气约占空气体积的 1/5 。
4.误差分析
5.注意事项
①装置气密性要好;②铜粉的量必须充足;③第二次读数必须等温度降到室温;
④实验中读数前、后气球内应排出空气。
巧思妙记
记忆空气成分口诀
氮七八,氧二一,
零点九三四是氩;
还有零点零三八,
二氧化碳就是它;
体积分数要记清,
莫与质量混一起。
交流讨论
1.“空气中氧气含量的测定”实验中,铜粉的替代品需要满足什么条件?
提示:只能与空气中的氧气反应,且生成物为固体。
2.气球的作用是什么?
提示:①便于气体流通,使气体与铜粉充分反应;
②缓冲气压防止加热时气体膨胀将橡皮塞冲出。
重点案例探析
考点空气中氧气体积含量的测定
典题(2023秋·东营质检)化学兴趣小组设计了测定空气中氧气含量的两套实验装置,请结合图示回答问题。
【实验一】用装置一测定空气中氧气含量。点燃燃烧匙内的红磷,立即伸入集气瓶中并塞紧瓶塞。待燃烧停止并冷却后,打开止水夹,发现水被吸入集气瓶中,且约占瓶中空气总体积的15。
【交流讨论】根据装置一的实验现象,可以得到的结论有氮气不支持燃烧、氧气约占空气总体积的五分之一(答案合理即可) (任答两点,合理即可)。
【实验二】经过向老师请教并查阅资料后,同学们初步了解了红磷燃烧的生成物会污染环境,决定用装置二来进行实验探究。
【反思交流】(1)写出装置二实验过程中硬质玻璃管内的现象: 红色固体变黑色 ,该反应的文字表达式为铜+氧气氧化铜 ,该装置中气球的作用是形成密封装置(或平衡装置内外气压,防止橡胶塞飞出,答案合理即可) (答一条)。
(2)利用装置二进行实验,记录数据如下:
分析数据,实验测得空气中氧气的体积分数是 17.6% (结果保留到一位小数),实验测得的结果出现偏差的原因可能是铜粉不足(或装置漏气等,答案合理即可) (答一条)。
【拓展提升】查阅资料:镁+氧气氧化镁;镁+氮气氮化镁,根据提供的资料回答下列问题,请问镁条能否用来代替红磷测定空气中氧气的含量不能 (填“能”或“不能”),原因是镁燃烧同时消耗氧气和氮气。
方法点拨空气中氧气含量的测定实验
测定空气中氧气含量的装置虽然不同,但解题方法相同,需要明确以下两点:
1.选择试剂应满足的条件:(1)在空气中加热时只与空气中的氧气反应(铜粉或红磷等)。(2)该物质反应后生成物为固体。
2.实验成功的关键:(1)试剂:反应物要足量。
(2)装置:气密性要好。(3)操作:(顺序)要规范。
课堂达标反馈
1.[空气中氧气体积含量的测定]用定量的方法研究空气成分的法国化学家是(A)
A.拉瓦锡 B.道尔顿
C.阿伏加德罗D.门捷列夫
2. [空气的成分]如图是空气成分体积分数柱状示意图。“b”代表的是(B)
A.氮气 B.氧气
C.二氧化碳D.稀有气体
3. [空气中氧气体积含量的测定]用如图所示装置来测定空气中氧气的含量,对该实验认识错误的是(D)
A.铜粉用量的多少,会影响实验结果
B.实验结束后冷却到室温才能读数
C.气球作用是调节气压,使氧气完全反应
D.在正常操作情况下,反应结束后消耗氧气的总体积应该是反应前注射器内气体体积的15
A层练基础
知识点1 空气的成分
1.空气成分中,体积分数约占78%的是(A)
A.氮气 B.二氧化碳
C.稀有气体D.氧气
2. 如图为空气成分示意图(按体积分数计算),下列说法正确的是(B)
A.空气的成分是相对稳定的,主要由a和b组成
B.加热时,铜能和c反应生成黑色固体
C.a和c的体积比约为5∶1
D.b的总含量约占空气总体积的2%
3.下列关于空气的说法正确的是(B)
A.空气由空气分子构成
B.氮气、氧气等能比较均匀地混合在一起
C.氮气、氧气的质量比约为4∶1
D.氮气、氧气混合后各自的化学性质发生改变
知识点2 空气中氧气体积含量的测定
4. (2023秋·济南质检)用如图装置测定空气中氧气的含量,对该实验的认识中,正确的是(B)
A.铜粉用量的多少不会影响实验结果
B.反应结束后消耗氧气的体积大约是反应前装置内空气总体积的五分之一
C.停止加热后,立即读取数据
D.将装置中的铜粉更换成炭粉,也能达到实验目的
5.如图所示是某同学测定空气中氧气含量的装置,玻璃管中装的是细铜丝。
(1)若加热前,两注射器组成的密闭系统中有50 mL空气,停止加热冷却到室温后,理论上密闭容器中剩余的气体的体积为 40 mL,由此证明空气中氧气约占空气总体积的 15 ;
(2)反应的文字表达式为铜+氧气氧化铜 ,该反应的反应类型是化合 (填基本反应类型)反应;
(3)停止加热冷却至室温,注射器内气体减少的体积小于15,其原因可能是装置漏气(或细铜丝量不足或未冷却至室温就读数等) (答出一条即可)。
B层提能力
6.(2023·重庆中考B卷)下列各组空气成分的体积分数之和最大的是(C)
A.O2、H2O B.O2、CO2
C.O2、N2 D.N2、CO2
7.水下作业时潜水员需要呼吸富氧空气。富氧空气中氧气的含量高于普通空气中的含量,富氧空气中氧气与其他气体的体积比可以是(D)
A.1∶6 B.1∶5 C.1∶4 D.1∶1
8.[数字化实验]利用红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验中,用传感器记录集气瓶中压强、温度随时间变化如图所示。下列对实验记录的分析不正确的是(A)
A.b点压强最大,说明红磷燃烧结束
B.a→b段压强增大是因为红磷燃烧放热
C.t1~t2 s时段,压强降低的主要原因是氧气被大量消耗
D.若在t3 s前打开止水夹,则测定的氧气体积分数偏小
成分
氮气
氧气
氩气
二氧化碳
其他气体
含量%
78%
21%
0.934%
0.038%
0.002%
误差
因素
影响
测量结
果偏小
①装置漏气
冷却至室温后,外界空气会进入装置,导致空气体积的变化减小
②铜粉量不足
不能将装置内的氧气完全消耗
③加热时间太短
④没有不断推拉注射器活塞
反应不充分,氧气不能被完全消耗
⑤未冷却至室温就读数
剩余气体处于受热膨胀状态,压强变化不明显
测量结
果偏大
⑥实验后小气球未排尽气体
有一部分气体留在气球内,反应后注射器读数偏小,计算出的氧气体积偏大
盛有铜粉的仪器中空气体积
反应前注射器中空气体积
反复推拉注射器,当气球恢复原状时,停止推拉并熄灭酒精灯。观察注射器中气体体积
20 mL
14 mL
8 mL