2.1 空气的组成 导学案(无答案) 2025-2026学年沪教版九年级化学上册

2.1 空气的组成
【基础知识梳理】
一、空气的组成
1.实验探究：“捕获”空气实验
利用下图所示的实脸仪器，组装成图中所示的实验装置，请你利用该实验装置把一个集气瓶中的部分空气“捕获”到另一个集气瓶中。简要说明其原理。
方法导引：检查装置气密性的方法：
检查装 置气密 性 升温法 把导管放入水中，用手紧握(或用酒精灯微热)容器，若水中导管口有气泡冒出，松开手后(或移开酒精灯)，导管内形成一段水柱，说明装置气密性良好
液面差法 关闭弹簧夹，往长颈漏斗中注入水，使漏斗中液面高于容器中液面，静置一会儿，液面高度不变，即形成稳定的液面差，说明装置气密性良好
2.空气中氧气体积分数的测定
（1）装置图
（2）实验原理：红磷在密闭空间中燃烧消耗氧气，使得密闭空间中压强减小，打开弹簧夹，大气压将烧杯中的水压入集气瓶中。（压入的水的体积=被消耗的氧气的体积）
（3）实验现象：红磷燃烧，放出热量，产生大量白烟，装置冷却到室温后打开弹簧夹，烧杯内的水倒流入集气瓶，约占集气瓶内气体体积的1/5。（白磷同红磷燃烧的反应原理和现象相同，只是二者能够燃烧的温度不同，白磷40oC，红磷240oC）
补充：烟：固体的小颗粒；雾：液体的小液滴
（4）实验结论：氧气约占空气总体积的1/5。
（5）反应原理：文字表达式：磷 + 氧气五氧化二磷 符号表达式：P + O2P2O5
（6）氧气的体积分数=（氧气的体积/被测定空气的体积）×100%
（7）注意事项：
①所用的红磷必须过量。
【如果红磷过少则氧气没有全部消耗完，测量结果偏小】
②要等集气瓶（装置）冷却到室温后才能打开弹簧夹。
【否则瓶内剩余气体仍然膨胀，剩余气体体积偏大，使得进入集气瓶内的水偏少，测量结果偏小】
③装置的气密性要好。
【漏气会使外面空气漏进来，测量结果偏小】
④要先先夹紧橡皮管，然后再点红磷，迅速伸入集气瓶立即塞紧瓶塞。
【红磷伸入过慢，瓶内气体受热膨胀逸出，或未夹紧弹簧夹，导致燃烧时气体受热膨胀逸出，测量结果偏大】
（8）药品选择
①可否换用木炭、蜡烛、硫等物质？
答：不能用木炭、蜡烛或硫代替红磷燃烧测空气中氧气含量（因为木炭、蜡烛或硫燃烧会产生气体，造成瓶内气体体积变化偏小）。
改进：将集气瓶内的水换成氢氧化钠溶液吸收二氧化碳、二氧化硫，不占体积的前提下还是可以测量的。
②可否换用铁丝？答：不能，铁丝在空气中不燃烧。
③可否换用金属镁？答：不能。金属镁能够与氧气、氮气、二氧化碳都发生燃烧。
小结：物质能在空气中燃烧且只与氧气反应，燃烧后的生成物为固体或液体（占的体积忽略不计）。
（9）集气瓶中水的作用：
①吸收有毒的五氧化二磷（固体） 。
②吸热加快降温防止热的燃烧物溅落炸裂瓶底。
（10）瓶中剩余的主要气体是：氮气
（化学性质：不可燃不助燃；物理性质：难溶于水）
（11）误差分析
误差 原因
测量结果偏低 红磷不足氧气未耗尽
装置漏气，使装置外的空气进入集气瓶中
未冷却至室温就打开弹簧夹，使进入集气瓶中的水的体积偏小
测量结果偏高 胶皮管未夹紧，红磷燃烧时集气瓶内气体因受热顺着导管逸出
燃烧匙伸入过慢，使装置内的气体受热逸出，导致进入集气瓶中的水的体积偏大
3.纯净物和混合物
纯净物 混合物
概念 只由一种物质组成 由两种或两种以上物质混合而成
组成 固定，可用专门的化学符号表示 不固定，不能用专门的化学符号表示
性质 有固定的物理性质和化学性质 混合物中各成分保持它们各自的性质
联系
注意：（1）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。
（2）常见的纯净物和混合物
混合物：空气（或洁净的空气）、溶液（盐酸、生理盐水）、合金、石油、天然气等。
纯净物：冰水共存物、液氧、液氢、干冰、铁等。
4. 空气的成分
（1）发现史：法国化学家拉瓦锡第一次明确提出空气由氧气和氮气组成的。
（2）空气的成分：空气是混合物，主要成分（按体积分数）：氮气（N2）78%，氧气（O2）21%（氮气与氧气体积比约为4比1），稀有气体0.94%，还含有二氧化碳（CO2）、其它气体和杂质。记忆口诀：“氮七八（78%），氧二一（21%）；零点九四（0.94%）稀有气。
二、氮气和稀有气体
氮气 稀有气体
主要性质 无色、无味气体，难溶于水，在极低温条件下加压才能液化成无色液体，液氮通常储存于黑色钢瓶中。不燃烧也不支持燃烧，不供给呼吸，化学性质不活泼 无色、无味气体，通电时能发出不同颜色的光（物理性质），化学性质很不活泼（不易和别的物质反应）
用途 ①将氮气充灌在白炽灯泡里，可防止钨丝氧化，延长灯泡的使用寿命。②作保护气（如使粮食休眠和缺氧）。③用于制造低温环境或医疗上冷冻麻醉④博物馆中“真空充氮杀虫灭菌消毒机”来处理和保护文物。⑤制氮肥 ①作保护气（氦气作焊接金属保护气，氩气作电弧焊接保护气）。②作霓虹灯的充填充气。③氦气可填充气球（密度比空气小且化学性质稳定）
【核心考点精练】
1．通过实验测定了空气组成的科学家是（ ）
A．门捷列夫 B．卢瑟福 C．拉瓦锡 D．道尔顿
2． 2023年10月26日神舟十七号三名航天员成功入驻“天宫”。在空间站内的空气与我们周围的空气成分基本一致，那么在空间站内的空气中含量最多的气体是（ ）
A．氮气 B．氧气 C．二氧化碳 D．水蒸气
3．小林从冰箱里拿出冰冻的饮料，用干布擦净瓶外壁的水，放置于桌面片刻，发现瓶外壁又挂满水珠，这说明空气中有（ ）
A. 氮气 B. 氧气 C. 二氧化碳 D. 水蒸气
4．氮气通常可用作保护气，这利用氮气哪种性质（ ）
A．无色无味 B．沸点较低
C．密度比空气小 D．化学性质稳定
5．空气是一种宝贵的资源。下列有关空气的说法正确的是（ ）
A．空气中含量最多的气体是氧气 B．氮气可用于食品防腐
C．稀有气体化学性质不稳定 D．洁净的空气属于纯净物
6．下列关于空气成分的叙述正确的是(　　)
A. 空气中的氧气可以供给人的呼吸
B. 空气的成分按质量计算：氮气占78%，氧气占21%
C. 最早用定量的方法测定空气成分的是瑞典化学家舍勒
D. 空气中含量最多且性质不活泼的是稀有气体
7．下列物质属于纯净物的是（ ）
A.矿泉水 B.生理盐水 C.蒸馏水 D.蔗糖水
8．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
9．下图装置常用来测定空气中氧气的含量。下列对该实验的认识中正确的是(　　)
A. 红磷燃烧产生大量白色烟雾
B. 燃烧匙中的红磷可以换成细铁丝
C. 该实验可说明氮气难溶于水
D. 红磷的量不足会导致进入集气瓶中水的体积大于1/5
10．如图是某同学设计的验证氧气约占空气总体积1/5的实验装置图，下列操作过程对实验结果的影响说法正确的是（ ）
A．弹簧夹没有夹紧会导致实验结果偏大
B．燃烧匙内盛放过量的红磷会导致实验结果偏大
C．没等装置冷却就打开弹簧夹会导致实验结果偏大
D．装置气密性不好会导致实验结果偏大
11．根据下列事实说明空气中含有的成分的名称。
（1）酥脆的饼干露置在空气中变软，说明空气中含有　 　。
（2）空气可以支持燃烧，说明空气中含有　 　。
（3）空气是制氮肥的重要原料，说明空气中含有　 　。
12．小明用图1所示装置测定空气中氧气的含量，实验过程如下：
第一步：按图1连接好装置；
第二步：______；
第三步：在集气瓶内加少量水，并将水面上方的空间分为5等份，用弹簧夹夹紧胶皮管；
第四步：取红磷稍过量放入燃烧匙内，点燃后立即伸入集气瓶中，并把塞子塞紧；
第五步：待红磷熄灭后，打开弹簧夹，观察现象。
回答下列问题
（1）请补充第二步实验操作： 。
（2）红磷过量的原因是 。
（3）写出红磷燃烧的文字表达式： 。
（4）实验完毕，若进入集气瓶中水的体积大于集气瓶中原空气总体积的1/5，可能得原因是 。
（5）上面的实验同时证明了氮气有 的化学性质。
（6）某同学对实验进行反思后，提出了改进方案，实验装置如图2所示，你认为改进后的优点是 。