空气与氧气 导学案

第1节 空气与氧气
学习档案：
【知识点】空气的主要成分以及各个成分的作用；重点：讲解测量氧气含量实验
空气的主要成分和组成
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%
特点 相对固定 可变
[说明]绿色植物的光合作用吸收二氧化碳、放出氧气，燃料的燃烧、动植物的呼吸作用均消耗氧气、放出二氧化碳，这一系列的活动保证了空气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定。
氧气（O2）、氮气（N2）、二氧化碳（CO2）、稀有气体的主要性质和用途
助燃性：可燃物能在某物质中燃烧，这某物质就是有助燃性。（如：纸在氧气中燃烧，氧气就是有助燃性：镁在二氧化碳中燃烧，二氧化碳就是有助燃性）.
助燃性和可燃性而者不能兼得，有助燃性的没有可燃性，有可燃性的没有助燃性，而它们又是相互依存的，要想燃烧就必须要有具有助燃性和可燃性的两种物质。
助燃性是能够支持燃烧的性质，可燃性是能够燃烧的性质。
氧化性：指有得电子的能力。（如：铁在空气中产生了铁锈－铁被空气中的氧气氧化，氧气就有氧化性）
记住:助燃性是一种氧化性.氧化性就是得电子,氢气与氧气点燃失去电子,所以不是氢气助燃,而是氧气助燃
成分 主要性质 主要用途
氧气 化学性质：用于动植物呼吸，支持燃烧（氧气是助燃性，不是可燃性）物理性质：无色、无味、不溶于水 潜水、医疗急救、炼钢、气焊（焊接）以及化工生产和宇宙航行等
氮气 化学性质：不活泼物理性质：无色、无味、不溶于水 制硝酸和化肥、炸药的重要原料，因其化学性质不活泼，常用作保护气(保护气主要是防止被保护的物质不被空气中的氧气氧化,保护气必须是化学性质稳定，且不易与保护物发生化学反应的气体，一般是在反应装置里通惰性气体或不和反应物反应的气体。)，医疗上用于冷冻麻醉，还可用作超导材料总结：（1）氮是构成人体蛋白质的主要元素（2）氮气是无色无味不活泼的气体（3）用途：充填灯泡、食品保鲜：制氮肥、炸药；作冷冻剂
二氧化碳 化学性质：能与澄清石灰水反应产生沉淀；不能燃烧，一般不支持燃烧物理性质：无色、无味气体，密度比空气大 干冰用于人工降雨，保藏食品；工业原料，用于制纯碱、尿素和汽水；可用于灭火；参与植物光合作用，生成淀粉等糖类
稀有气体 化学性质：很不活泼（惰性）物理性质：无色、无味，通电时能发出不同颜色的光稀有气体是氦、氖、氩、氪、氙等气体的总称，这些气体没有颜色没有气味 用作保护气，用于航标灯、闪光灯、霓虹灯的电光源，用于激光技术，氦气制造低温环境作冷却剂，氙气用于医疗麻醉
最早得出空气时由氮气和氧气组成的是法国拉瓦锡
PM2.5，指细颗粒物，直径小于等于2.5微米。
【复习填空】
1．空气的成分
按体积计算：氮气约占 78% ；氧气约占 21% ；稀有气体约占 ；二氧化碳约占 ；水蒸气等其他气体和杂质约占 。
2．空气各成分的利用
一般说来，空气的成分是比较固定的；空气的密度为 1.293克/升
氮气：氮是构成 的主要元素。氮气 无 色、 无 味、性质 稳定 。
氧气：氧气是人类和其他生物进行 呼吸作用 所必需的，可以助燃。
二氧化碳：二氧化碳是绿色植物 光合作用 的原料。固态二氧化碳又称为 干冰 ，是一种制冷剂，可保藏食品，也可用于人工降雨。
稀有气体：化学性质 稳定 ，常用作保护气；有的稀有气体通电时能发出不同颜色的光。
水蒸气等其他气体和杂质：水蒸气是成云致雨的原料。固体杂质对成云致雨有一定的作用。
三、空气中氧气含量的测定
（1）实验原理：红磷燃烧消耗氧气，使密闭容器内压强减小，大气压把水压入集气瓶的体积数为氧气的体积数
（2）实验现象：a、红磷燃烧，产生大量白烟
b、冷却至室温打开弹簧夹，水进入集气瓶的体积约占集气瓶容积的1/5
（3）实验结论：空气中氧气体积约占1/5，剩余气体主要是：N2
（4）误差分析原因：a、装置漏气 b、红磷的量不足 c、没冷却到室温 d、导管没有灌满水
【注意】
开始接触化学实验，一定要记清楚每个实验的现象、原理和装置图
（1）药匙中盛放的药品是红磷（不能用木炭、硫磺、铁丝等代替原因是木炭、硫粉燃烧产生的分别是二氧化碳气体和二氧化硫气体，集气瓶内气体压强没有明显变化，不能很好地测出氧气的体积。铁呢,在空气中就不能燃烧；不能用镁，因为镁在消耗氧气的同时，还与氮气、二氧化碳反应，所以用镁代替磷，测出的水量大于21%）
注意：要是一定要用木炭，硫磺，就将水变为氢氧化钠溶液，实验可以，烧杯中的水要足量
（2）实验原理及方法：利用过量的红磷在集有空气的集气瓶中燃烧，消耗氧气（使集气瓶中气体体积减小，压强减小），生成五氧化二磷白色固体。密闭容器内压强减小，大气压将水压入密闭容器，通过测定进入集气瓶中水的量，来测定空气中氧气的体积分数
（3）实验中你看到的现象是①红磷燃烧时产生白烟；②烧杯中的水沿导管进入集气瓶里，集气瓶内水面上升了约1/5体积。
（4）实验成功的关键：⑴装置不能漏气；⑵红磷要过量；⑶待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹（空气由于之前的加热会膨胀，影响实验结果，所以要冷却到室温）；（4）集气瓶内装少量的水。
（5）若测得水面上升小于1/5体积的原因可能是：①红磷不足，氧气没有全部消耗完②装置漏气③没有冷却到室温就打开弹簧夹。
引燃红磷后一定要迅速地把塞子塞紧；否则，燃烧匙进入装置过程中装置内部分空气受热逸出，会使实验结果偏大（测得水面上升大于1/5体积的原因），引起实验误差；还有可能会使白烟扩散到空气中，造成空气污染；
造成测得氧气的体积分数大于五分之一的因素可以从以下两各方面考虑：（1）、止水夹有没有夹紧；（2）、燃烧匙伸入是否过慢
（6） 实验结论：空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积的1/5。
补充知识点：“烟”与“雾”的区别
“烟”是固体小颗粒悬浮在空气中形成的现象
“雾”是小液滴悬浮在空气中形成的现
【练习】
1、鉴别空气、氧气和氮气三瓶气体时的最佳方法是（ D ）
A.测量三瓶气体的密度 B.测量气体的溶解性
C.用带火星的木条分别伸入三瓶气体中 D.用燃着的木条分别伸入三瓶气体中
注意：氮气、氧气、空气、二氧化碳如何区分？
【解析】氧气能使火苗加大；空气不变；氮气熄灭
2、下列事实说明空气含有哪些成分
碳能在空气中燃烧__氧气___；空气是制造氮肥的原料___氮气___；酥脆饼干在空气中放置,逐渐变软_ 水蒸气 ；长期放在空气中的澄清石灰水表面上会生成一层白色的固体物质，说明空气中有 二氧化碳
3、有关空气的说法，正确的是（ D ）
A、空气中含量最多的是氧气 B、空气由氮气和氧气组成
C、空气是一种化合物 D、空气是由几种单质和化合物组成的混合物
4、下列不属于氮气的用途的是（ B ）
A、充入灯管 B、灭火 C、制造炸药 D、冷冻麻醉
5、小华用凉开水养金鱼，不久鱼儿全死了。下列解释合理的是（ C ）
A、凉开水几乎不含氧元素 B、凉开水几乎不含氧原子
C、凉开水几乎不含氧分子 D、凉开水几乎不含水分子
6、如右图，某同学用燃烧红磷的方法测定空气中氧气的体积分数，实验后发现测得的氧气体积分数小于1/5，对此，你认为下列做法或想法不可取的是（ D ）
A、检查实验装置是否漏气
B、可能红磷的量不足，没有除尽氧气
C、没有冷却至室温就打开止水夹，进入瓶内的水减少
D、将红磷改成足量的木炭，重新实验
7、A、B、C、D四只集气瓶内，分别装有空气、氧气、氮气、氢气。把燃着的木条分别伸入瓶内，发现A内木条照常燃烧，B内木条燃得更旺，C内的气体燃烧，D内燃着的木条熄灭。由此可知，A、B、C、D四瓶气体依次是（ C ）
A、氮气、氧气、氢气、空气 B、空气、氢气、氧气、氮气
C、空气、氧气、氢气、氮气 D、氮气、氢气、氧气、空气
8、空气中占体积分数为78%是____________，占21%的是___________，其它还有________________以及其它杂质。 成年人每分钟大约吸入8升氧气，大致需要空气 _____ 升。在标准状况下，8升氧气的质量是 克。（O2 的密度=1.429克/升）。
【解析】氮气 氧气 稀有气体、二氧化碳、水蒸气 40 11.43
9、下列用途中，即是利用二氧化碳的物理性质，又是利用二氧化碳化学性质的是（　C　）
A．制取化肥 B．制取干冰做致冷剂 C．作灭火剂 D．实验室鉴别氢氧化钠溶液与氢氧化钙溶液
10、某同学利用下图装置测定空气中氧气的含量，红磷燃烧后恢复到室温，打开弹簧夹发现进入集气瓶的液体液面高度不到集气瓶容积的1/5，造成这一现象的原因可能是（BD　　）
A．实验前没有将弹簧夹夹紧 B．实验装置可能漏气 C．实验中所取的红磷过量
D．实验中所取的红磷不足
【解析】实验前若没有将弹簧夹夹紧，会导致实验中装置内的气体受热膨胀而逸出，因此测得氧气的体积分数会大于五分之一；
实验装置若漏气，会使空气进入集气瓶内，因此测得氧气的体积分数小于五分之一；
实验中所取红磷过量时，红磷能够将集气瓶中氧气全部反应掉，因此测得氧气的体积分数约为五分之一；
实验中所取红磷的量不足时，会导致装置内氧气不能全部消耗，因此使测得氧气的体积分数会小于五分之一．
11、已知在相同情况下，氧气密度大于空气密度，则空气中氧气的质量分数是（　B　）
约等于21% B．大于21% C．小于21% D．无法确定
【解析】空气中各成分及体积分数为：氮气：78%、氧气：21%、稀有气体：0.94%、二氧化碳0.03%、水蒸气和杂质：0.03%，因为氧气密度大于空气密度，根据质量═体积×密度，故氧气在空气中的质量分数大于21%．