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第二单元 我们周围的空气 课题1 空气1.空气的组成(见下表):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%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:;。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: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:制硝酸和化肥。用作保护气,如作食品包装袋的填充气;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: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。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。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。
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