九年级化学上册课题1 空气 讲义

课题4 空气
一、空气中氧气含量的测定
1.实验目的：通过实验测定空气中氧气的含量
2.实验原理
红磷燃烧消耗氧气且生成物是固体，使密闭容器内的气体体积减少，导致容器内压强小于外界大气压，水在压强差的作用下进入密闭容器，进入容器内水的体积即为减少的氧气的体积。
3.实验步骤
（1）连接装置并检查装置的气密性；
（2）在集气瓶内加少量水，并做上记号，将剩余部分分成5等份；
（3）用弹簧夹夹紧胶皮管，点燃燃烧匙内的红磷，迅速伸入集气瓶内，立即塞紧橡胶塞；
（4）待红磷熄灭且装置冷却到室温后，打开弹簧夹。
4.实验现象
（1）红磷燃烧，放出热量，产生大量 ；
（2）打开弹簧夹，烧杯内的水沿导管进人集气瓶，约占集气瓶内空气总体积的1/5
5.实验结论
氧气约占空气总体积的1/5
6.对剩余4/5气体的分析
不能燃烧，不能支持燃烧，难溶于水，主要成分是 。
7.集气瓶内水的作用
（1）_ ；（2）_ ，加速装置冷却。
8.选择红磷的原因（也可用白磷）
（1）能在空气中燃烧且只与氧气反应；燃烧产物为固体。
（2）不能用木炭或蜡烛（燃烧产生了气体，瓶内体积变化小），也不能用铁（铁在空气中不能燃烧）
以上装置就可以避免在集气瓶外部点燃红磷造成的误差。
二、空气的主要成分（按体积分数）
空气成分 氮气 氧气 稀有气体 二氧化氮 其他气体
体积分数 0.94% 0.03%
[空气成分口诀]
氮七八氧二一，零点九四是稀气；零点零三有两个，二氧化碳和杂气
2.稀有气体包括氦、氖、氩、氮、氙、氧等气体。
3.以下事实可以证明空气中含有氧气、二氧化碳和水蒸气：
（1）氧气：人和动物能在空气中生存；可燃物能在空气中燃烧。
（2）二氧化碳：植物能在空气中进行光合作用。
（3）水蒸气：从冰箱中拿出的饮料过一会儿外壁会出现水珠；酥脆的饼干在空气中放置一段时间会变软；冬天戴着眼镜从寒冷的室外进人温暖的室内，眼镜上出现一层水雾。
三、混合物与纯净物
物质分类 混合物 纯净物
宏观 由两种或两种以上物质组成 由一种物质组成
微观(针对由分子构成的物质) 由多种分子构成，没有固定的组成 由一种分子构成，有固定的组成和性质
性质 各组分保持各自原有的化学性质 有固定的化学性质
表示 不能用一个化学式表示 有唯一的化学式
举例 空气、溶液等 氧气、二氧化碳等
联系 纯净物混合物
【注意】纯净物与混合物的区别在于“这种物质由几种物质组成”。注意判断物质种类时不能被物质的字面描述误导，“新鲜”“洁净”“清洁”“混合”不是判断物质种类的依据，如洁净的空气属于混合物，冰水混合物属于纯净物。
四、空气是一种宝贵的资源
1.氧气的用途
（1）供给呼吸：如用于登山、潜水、医疗急救、航空。
（2）支持燃烧：如用于炼钢、气焊、宇宙航行等。
2.氨气的性质和用途
（1）物理性质
无色、无味的气体，密度比空气 ，难溶于水。
（2）化学性质
不能燃烧也不能支持燃烧，不能供给呼吸，化学性质不活泼。
（3）用途
①化工原料；用作保护气：焊接金属时用氮气作保护气；灯泡中充氮气延长使用寿命；填充食品袋防腐；
③制冷剂：液氮制冷、麻醉；
④超导材料：低温环境下的超导材料。
3.稀有气体
（1）性质
无色、无味的气体，通电时能发出 的光，化学性质很不活泼，也称为 气体
（2）用途
①用作保护气：焊接金属时隔绝氧气，充入灯泡使灯泡耐用；
②制作电光源：航标灯、霓虹灯；
③用于激光技术：几种气体都可以用于激光技术；
④制造低温环境：氦。
五、空气的污染及防治
1.主要污染物
有害气体：一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO）、二氧化硫（SO2）和臭氧（O3）。
可吸人颗粒物：飘尘。
2.污染来源
（1）化石燃料（如煤石油、天然气等）的大量燃烧；
（2）工厂废气：
（3）汽车排放的尾气。
答案：白烟 氮气 吸收生成的白烟 吸收热量 78% 21% 0.03% 略小 不同颜色 情性
1．“人造空气”中氧气的体积分数比空气中氧气的体积分数略低，那么“人造空气”中氧气的体积分数最可能是
A．0.03% B．20% C．25% D．78%
【答案】B
【解析】空气中氧气的体积分数约为21%，“人造空气”中氧气的体积分数比空气中氧气的体积分数略低，故可能是20%。
故选B。
2．优质的空气资源需要大家的保护，下列物质不会对空气造成污染的是（ ）
A．CO2
B．SO2
C．CO
D．可吸入颗粒物
【答案】A
【解析】空气污染物包括二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮、一氧化碳，可吸入颗粒物等。不包括二氧化碳。
故选A。
3．“绿水青山就是金山银山”。下列措施和行为不利于留住“绿水青山”的是
A．为了购物方便，提倡使用塑料袋
B．减少城市穿霾，提倡公交出行
C．积极参加义务植树，增加绿地面积
D．生活垃圾分类投放
【答案】A
【解析】A.使用塑料袋会造成白色污染，不利于环保，符合题意；
B.提倡公交出行，有利于减少化石燃料的燃烧，减少雾霾，不符合题意；
C.积极参加义务植树，增加绿地面积，有利于提高空气质量，不符合题意；
D.生活垃圾分类投放，有利于回收再利用，不符合题意；
故选A。
4．如图为空气中氧气含量测定的实验装置，通过足量的红磷在集气瓶中燃烧来达到实验目的，下列有关说法正确的是（ ）
A．燃烧匙中的红磷可以换成铁丝
B．燃烧匙中的红磷可以换成硫或木炭
C．若燃烧匙中的红磷继续增多，水位上升将更多
D．若燃烧匙中红磷不足，会使测量氧气含量偏少
【答案】D
【解析】A.铁丝在空气中不能燃烧，所以不能将红磷替换成铁丝。A错误；
B.硫或木炭不能替换红磷进行实验。虽然硫和木炭只会消耗空气中的氧气，但是硫燃烧会生成二氧化硫气体，木碳充分燃烧会生成二氧化碳气体。生成物都是气体，无法产生压强差。B错误；
C.燃烧匙中的红磷必须过量。过量的红磷才能消耗尽装置内的氧气，从而产生压强差。回流的水的体积是压强差的体现，即回流的水的体积是消耗的氧气的体积。所以红磷继续增多，水位也不会上升。C错误；
D.若燃烧匙中的红磷不足，则会导致无法消耗尽装置内的氧气，从而使回流的水偏少。D正确。
故选D。
5．下列关于空气的说法中，正确的是
A．空气中氮气约占总质量的78%
B．空气中的二氧化碳会造成酸雨，是大气污染物
C．稀有气体约占空气体积的0.03%
D．空气中各成分都保持着它们各自的性质不变
【答案】D
【解析】A.空气中氮气约占空气总体积的78%，故A错；
B.二氧化硫是形成酸雨的主要气体，二氧化碳不能形成酸雨，故B错；
C.稀有气体约占空气体积的0.94%，故C错；
D.空气中各成分都保持着它们各自的性质不变，故D正确。
故选D。
6．下列物质都属于纯净物的一组是（ ）
①汽水 ②液态氧 ③水泥砂浆 ④冰水混合物
A．②④ B．①④ C．②③ D．①③
【答案】A
【解析】①汽水中含有水和碳酸等物质，属于混合物；
②液态氧是由一种物质组成的，属于纯净物；
③水泥砂浆中含有水和砂石等物质，属于混合物；
④冰水混合物中含有一种物质水，属于纯净物。
故选A。
7．空气中各成分的体积分数，大致_____78%_____21%_____0.94%，_____0.03%，其它气体和杂质的体积分数是_____．
【答案】氮气 氧气 稀有气体 二氧化碳 0.03%
【解析】空气的成分按体积分数计算大约是：大约是氮气占（78%），氧气占（21%），稀有气体占（0.94%），二氧化碳占（0.03%），其它气体和杂质占0.03%。
8．元宵节，再现严重雾霾天气．白天全市大部分地区为重度污染，南部地区出现严重污染．监测中心表示晚间烟花爆竹燃放在一定程度上推高了PM2.5浓度．一边是年俗习惯，一边是污染的现状，大家在微博上展开了激烈讨论。
（1）下列关于PM2.5的观点错误的是_____________（填序号）。
①燃放烟花爆竹会产生PM2.5
③PM2.5是造成雾霾天气的“元凶”之一
③PM2.5的颗粒大小与分子大小差不多
④吸入细颗粒物对人体健康没有危害
（2）PM2.5主要来自于化石燃料（煤、石油、天然气）的燃烧和扬尘，为对PM2.5进行治理，小明在微博上提出应对汽车尾气进行检测．更多地使用风能、水能等清洁能源．请你从减少扬尘的角度也提出两条可行的建议：_______________。
（3）你认为应该保持年俗还是将空气污染的防治放在第一位？说说你的理由_________________。
【答案】③④ 城市道路定时洒水，大力植树造林 应该将空气污染的防治放在第一位，大气污染会引发许多环境问题
【解析】（1）①、燃放烟花爆竹，会产生大量的烟尘，从而产生PM2.5。①正确；
②、PM2.5属于可吸入颗粒物，是造成雾霾天气的元凶之一。②正确；
③、PM2.5的颗粒大小肉眼可见，但是分子无法直接用肉眼观察到。③错误；
④、可吸入颗粒物被人体吸入后可能会引起上呼吸道感染等疾病。④错误。
故答案为：③④；
（2）PM2.5主要来自于化石燃料的燃烧和扬尘，所以为了减少可吸入颗粒物，可以在道路定时洒水，从而减少可吸入颗粒物。另外，也可以通过植树造林的方法，吸收有害气体。故答案为：城市道路定时洒水、大力植树造林（答案合理即可）；
（3）空气污染的防治应该放在第一位。只有将空气污染防治做好了，才能享受很好的假期，否则大气污染会引发一系列的环境问题，甚至是人体自身的健康。故答案为：应该将空气污染的防治放在第一位，大气污染会引发许多环境问题（答案合理即可）。
9．为测定空气中氧气的含量，某学生设计了如图的实验并进行探究．请你参与 评价或帮助他分析完成相关问题．
（1）当集气瓶中气温未冷却至室温即记录集气瓶中吸入液体体积约占集气瓶容积的体积分数为 a，当集气瓶中气温冷却至室温后再记录集气瓶中吸入液体体积 约占集气瓶容积的体积分数为 b，则 a_____b（填“＞”或“＜”或“=”）．
（2）若该装置能将集气瓶中的氧气耗尽、烧杯中液体都足量，则集气瓶中吸入液体体积应该约占集气瓶容积的_____
（3）试分析在测定过程中，对测定结果带来误差的因素可能有__________、__________（任答两点）．
【答案】＜ 装置气密性差 集气瓶中气温未恢复至室温就读数等
【解析】（1）当集气瓶内气温未冷却时，瓶内的压强偏高时，进入的液体偏少．所以，a＜b；
（2）磷燃烧生成白色固体五氧化二磷，几乎不占空间，使得内外产生气压差， 则集气瓶中吸入液体体积应该就是消耗的氧气体积，约占集气瓶容积的；
（3）在测定过程中，对测定结果带来误差的因素可能有：装置气密性差、集气
瓶中气温未恢复至室温就读数、可燃物红磷的量偏少等．
答案：（1）＜ （2）1/5 （3）装置气密性差；集气瓶中气温未恢复至室温就读数等．
10．实验是科学探究的重要方法。如图是测定空气中氧气含量的两套实验装置，请结合图示回答下列问题：
查阅资料可知，铜粉与氧气反应加热会生成氧化铜固体。
（1）红磷燃烧的文字表达式是 ______________。
（2）测定氧气含量前必须检查装置的气密性，检查图一装置气密性的方法是______________。
（3）图二装置的试管中空气体积为25mL，反应前注射器活塞位于15mL刻度处，反应后注射器活塞位于9mL刻度处，实验测得氧气的体积分数为15%．实验测得的氧气体积分数偏小的原因可能是_________。
（4）与图一实验相比，图二实验有什么优点？______________（回答一点即可）。
（5）为了帮助同学们更好地理解空气中氧气含量测定的实验原理，老师利用传感器技术定时测定了图一装置内的压强、温度和氧气浓度，三条曲线的变化趋势如图三所示。
①其中Y曲线表示的是________________（填“温度”或“氧气浓度”）。
②结合X、Y两条曲线，解释图三中BC段压强变化的原因是_______________。
【答案】红磷+氧气五氧化二磷 连接装置如图一，用热毛巾紧捂集气瓶，如果导管口产生气泡，说明装置不漏气。 铜不足，装置漏气，没有冷却至室温就读数等 反应始终在密闭容器中进行，实验结果更准确，同时避免了图一中反应生成的五氧化二磷扩散到空气中污染环境 氧气的浓度 红磷燃烧放热，导致瓶内气压增大，氧气被消耗，导致瓶内气压减小，BC段红磷燃烧放热导致的气压增大强于氧气减少导致的气压减小
【解析】（1）红磷和氧气在点燃的条件下反应生成五氧化二磷。故答案为：红磷+氧气五氧化二磷；
（2）该实验目的是为了测定空气中氧气的含量，所以在进行实验前，应该检查装置气密性。可以按照图一连接实验装置，然后用热毛巾握紧集气瓶，集气瓶内的空气受热膨胀，从而在右侧导管能观察到有气泡产生。故答案为：连接装置如图一，用热毛巾紧捂集气瓶，如果导管口产生气泡，说明装置不漏气；
（3）根据题干可知，测得的氧气的体积分数偏小。所以可能铜丝不足，无法消耗足够的氧气。或者有可能装置漏气，一部分被消耗的氧气被空气补充，从而导致结果偏小。或者有可能没有等到装置冷却到室温，就开始读数，装置内剩余气体仍处于膨胀的状态，从而使回流的水减少，使结果偏小。故答案为：铜不足，装置漏气，没有冷却至室温就读数等；
（4）图二中的铜丝加热时，始终都在密闭容器中，既不会污染环境，也能减少实验误差。而图一中点燃红磷需要在集气瓶外点燃，可能会造成实验误差，而且会对环境造成污染。故答案为：反应始终在密闭容器中进行，实验结果更准确，同时避免了图一中反应生成的五氧化二磷扩散到空气中污染环境；
（5）①根据图示可知，X的数据先上升后下降，则说明X表示温度。A线先上升，后下降至比原数值还要低的点，说明A线表示压强，由于红磷燃烧放热，使装置内压强上升，随后由于红磷消耗了氧气，所以装置内的压强减少。Y线的数值下降，说明Y表示瓶内氧气的浓度，氧气被红磷消耗。故答案为：氧气浓度；
②根据①中的分析可知，BC段压强上升，是因为红磷燃烧放热，导致瓶内气压增大，氧气被消耗，导致瓶内气压减小，BC段红磷燃烧放热导致的气压增大强于氧气减少导致的气压减小。
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