1、第第 4 讲讲 空气空气 课标要求 考试细则 【课程内容】 1.说出空气的主要成分。认识空气对人类的重要作 用。 2.通过实验认识大气压强，知道大气压强的变化及 其对生活的影响。 3.描述大气层中臭氧层的作用和近地臭氧的危害， 臭氧层破坏与环境污染， 关注温室效应的成因和温 室效应对人类的影响。 4.列举空气中污染物的主要来源、主要防治方法和 空气质量指数的主要内容。 【活动建议】 1.查阅科学史了解氧气的发现过程。 2.简单测量空气中氧气的含量。 3.用实验估测大气压强的大小。 4.收集臭氧层与人类健康关系的资料。 5.讨论温室效应的利弊。 6.收集、收看当地或全国主要城市的空气质量报 告；
2、 调查当地的主要空气污染物及其来源和造成的 影响。 1.空气的主要成分 (1)知道空气的主要成分和氧气、氮气在 空气中的体积分数。 (2)说出空气对人类生活的重要作用。 2.臭氧层、温室效应 (1)说出臭氧层的作用。 (2)列举保护臭氧层的一些措施。 (3)关注温室效应的成因。 (4)说出温室效应的利弊。 (5)说出防治温室效应加剧的相关措施。 3.空气污染 (1)列举空气中污染物的主要来源。 (2)说出一些防治空气污染的方法。 (3)会看城市空气质量报告。 一、 空气的成分及其利用 1空气的成分 空气的成分一般来说是比较稳定的。 法国科学家拉瓦锡通过实验首先得出了空气是由氮气 和氧气组成的，
3、其中氧气约占空气总体积的 1/5 的结论。 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% 疑难点： 空气成分含量是按体积分数计算的，而不是质量分数。如氧气在空气中的体积分数为 21%， 即 100 份体积的空气中有 21 份体积的氧气。 在表示气体百分比时用体积分数方便很多， 而固体、液体用质量分数表示要简便一些。根据空气的密度、各成分气体的密度，也可以将体 积分数转化成质量分数，如空气中氧气的质量分数约为 23.2%。 植物的光合作用吸收二氧化碳、 放出氧气， 燃料的燃烧、 生物的呼吸作用均消耗氧气、 放出二氧化碳，这
4、些活动保证了空气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定。 空气是由多种物质组成的一种混合物。相对恒定的成分是氮气、氧气和稀有气体，可 变成分是二氧化碳和水蒸气，空气的不定成分完全因时因地而异，如雨天空气中水蒸气含量变 大。 洁净的空气也是混合物，“新鲜”“洁净”“经过净化”“纯净”等字眼容易引起误导而 错误地认为空气是纯净物。 2空气组成成分的探究 (1)探究空气中是否有二氧化碳 方法：用大针筒把空气压入澄清石灰水中； 现象：澄清石灰水变浑浊，但变浑浊的速度较慢； 结论：说明空气中含有二氧化碳但含量较少。 (2)探究空气中是否含有氧气 方法：取一瓶空气和一瓶氧气，将一根燃着的小木条先后插入两个集气瓶中
5、； 现象：燃着的小木条在空气中继续安静地燃烧，在氧气中燃烧得更旺； 结论：空气中含有氧气，但浓度较低。 (3)探究空气中是否含有水蒸气 方法：取一烧杯，里面装上冰块，烧杯上放一个装有无水硫酸铜粉 末的表面皿； 现象：白色的无水硫酸铜粉末变蓝； 结论：空气中含有水蒸气。 3空气在人类生活和生产中的重要作用 (1)氧气：一是供给呼吸，急救时常用氧气帮助病人呼吸；二是支持燃烧，氧气具有助燃 性，常用于富氧炼钢、焊接与切割金属、液氧炸药等方面。 (2)氮气：性质较不活泼。灯泡中充氮气可延长寿命；食品包装中充氮气可防腐、保鲜； 氮气还是制化肥、炸药的重要原料；液氮可作制冷剂；氮是构成人体蛋白质的主要元素
6、。 (3)稀有气体：化学性质不活泼，常用作保护气；可制成各种用途的电光源。 二、 测定空气中氧气含量的实验 1测定原理：红磷燃烧消耗密闭容器内空气中的氧气，使密闭容器内压强减小，在大气 压作用下水被压入密闭容器中，进入容器内的水的体积就代表了空气中所含氧气的体积。 2实验装置 3实验步骤 先在集气瓶内加入少量水，将集气瓶内水面上的容积分成五等份并做上记号。 连接装置，并检查装置的气密性。 用止水夹夹紧橡皮管，点燃红磷，迅速伸入集气瓶内，塞紧橡皮塞。 待红磷熄灭并冷却至室温后，振荡集气瓶，打开止水夹。 4实验现象： 红磷燃烧，产生大量白烟； 冷却后打开止水夹，进入密闭容器中的 水的体积约占密闭容
7、器剩余容积的 1/5。 5实验结论：空气中氧气的体积约占空气体积的 1/5。 6疑难点 实验过程中要确保装置的气密性良好。如果气密性不好，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，导致进入水的体积减小，测得氧气的体积分数偏小。 红磷应过量，燃烧时才能完全消耗掉瓶内空气中的氧气。如果红磷的量不足，则不能 把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。 实验结束后，待装置冷却至室温后才能打开止水夹，否则会因为集气瓶内气体温度较 高，气体压强较大，从烧杯进入集气瓶中的水的体积减小，导致测量结果偏小。 在实验前，导管应预先注满水，否则在燃烧完毕，装置冷却后打开
8、止水夹时，进入的 水会有一部分留在导管中，使得进入集气瓶内水的体积减小，导致测量结果偏小。 测量得出氧气体积分数大于 1/5 的可能原因：A.燃烧匙插入得太慢，导致空气受热膨 胀逸出；B.止水夹没有夹紧，导致燃烧红磷时空气从橡皮管中逸出。 可用来反应的物质必须是易与氧气反应而不是与空气中其他气体反应，且没有气体生 成的物质。不能采用硫、木炭、铁丝等物质代替红磷完成本实验。硫和木炭燃烧后的生成物分 别为二氧化硫和二氧化碳，均为气体，这些气体的体积会弥补反应所消耗的氧气的体积，导致 测量结果不准确；而铁丝在空气中难以燃烧，瓶内空气的体积几乎不会变化，因而集气瓶内的 水面几乎不上升。 三、 空气污染
9、物的来源和防治 1空气污染物 空气污染物的来源：化石燃料的燃烧，如汽车排出的尾气、工业废气和烟尘、火山爆 发产生的粉尘和气体等。 主要污染物：CO、氮氧化物、SO2、臭氧、可吸入颗粒物。 2防治空气污染的方法 减少污染物的排放量、合理规划工业区和非工业区、植树造林等。 3空气质量指数的主要内容 目前计入空气质量指数的污染物：SO2、NO2、可吸入颗粒物、O3和 CO 等。 4全球性大气环境问题：温室效应、臭氧空洞、酸雨等。 1. 下列关于空气成分的说法正确的是( A ) A氧气约占空气总体积的 1/5 B空气中含量最多的气体是二氧化碳 C空气中氮气的质量分数约为 78% D洁净的空气是纯净物
10、【试题解析】 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%、其他气体和杂质：0.03%.氮气在空气中含量最多。故 A 说法正确。 【命题意图】 本题意在考查空气中各成分及其含量。 2. 空气是人类生产活动的重要资源。下列关于空气的说法错误的是( A ) A. 空气中二氧化碳含量上升不会影响地球环境 B空气中可分离出氧气用于医疗急救 C稀有气体可制成多种用途的电光源如霓虹灯 D氮气充入食品包装中以防腐 【试题解析】 A空气中的二氧化碳含量上升会导致温室效应加剧，故错误； B氧气支持呼吸，故可用于医疗急救，故正确； C稀有气体通电时会发出有色光
11、，所以稀有气体可制成多种用途的电光源，说法正确； D氮气的化学性质稳定，所以氮气可充入食品包装袋中防腐，说法正确； 二氧化碳是导致温室效应的主要气体，二氧化碳在大气中含量不断上升，从而导致温室效 应增强，说法正确。 【命题意图】 本题意在考查空气中各成分的用途。 3. 2020 年 6 月，某高速路上一辆液化石油气槽罐车发生爆炸。爆炸产生的以下物质不 属于空气污染物的是( D ) ANO2 BCO C粉尘 DH2O 【试题解析】 目前计入空气质量指数的污染物有：二氧化硫、二氧化氮、颗粒物、臭氧 和一氧化碳等，故 A、B、C 都正确，这些物质都会对人体健康产生危害；D 不属于空气污染 物。 【命
12、题意图】 本题意在考查常见的空气污染物，知道常见的空气污染物种类有哪些。 4. 近地面的臭氧是由于氮氧化物等在阳光照射下发生光化学反应产生的。下列说法错 误的是( D ) A臭氧与氧气的化学性质不同 B臭氧是空气质量指数的污染物之一 C汽车尾气大量排放会导致臭氧污染 D佩戴口罩能有效阻挡臭氧的吸入 【试题解析】 A臭氧是由臭氧分子构成的，氧气是由氧分子构成的，构成它们的分子 种类不同，故化学性质不同，故正确； B目前计入空气污染指数的项目有二氧化硫、二氧化氮、颗粒物、臭氧和一氧化碳等， 故正确； C汽车尾气排放出氮氧化物等有害物质，根据题意，近地面的臭氧是由于氮氧化物等在 阳光照射下发生光化学
13、反应产生的，故正确； D口罩只能阻挡颗粒物，不能有效阻挡臭氧的吸入，错误。 【命题意图】 本题意在考查常见的空气污染物及其来源和防治。 5. 甲图所示为测定空气中氧气含量的装置及药品。 (1)为获得较为准确的实验数据，下列做法不正确 的是( C ) A检查装置的气密性 B燃烧匙中的红磷足量 C点燃红磷后缓慢将燃烧匙插入瓶中，塞紧瓶塞 D红磷熄灭，广口瓶冷却后打开弹簧夹 (2)小明同学用足量的木炭代替红磷， 用氢氧化钠溶液代替水来做此实验。 小明操作正确， 但是测得的数据小于用红磷测得的数据，其原因是木炭燃烧除生成二氧化碳外还可能生成_ 一氧化碳(或 CO)_。 (3)市售“暖宝宝”中发热剂的主
14、要成分是铁粉、炭粉、水和食盐等，反应原理可以简化 为铁生锈。小明用配制的发热剂按图乙装置实验。他不是将足量的发热剂堆在瓶底，而是将其 涂抹在广口瓶内壁的四周，这样做的目的是_增大铁粉与空气的接触面积，加快反应_。 (4)在上述三个实验操作都正确的情况下，与另两个实验的测量结果相比，第三个实验的 测量结果与空气中氧气的含量更接近。 推测其主要原因是_第三个实验中广口瓶内氧气消耗得 更充分_。 【试题解析】 第一小题课本实验采用的是燃烧红磷法测定空气中氧气的含量，因为磷燃烧 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，从而得到正确的结论。因此 在选择可燃物时，必须考虑到：燃烧的条件；
15、生成物的状态；不与空气中其他物质发生反应。 保证本实验成功的关键是：装置气密性好；红磷要足量；要冷却至室温再读数；第 二小题，木炭在氧气中燃烧生成二氧化碳，二氧化碳气体能够被氢氧化钠溶液吸收，木炭在氧 气中不完全燃烧会生成一氧化碳，瓶内气压变化小，导致测得的数据小于用红磷测得的数据； 第三小题，暖宝宝中的铁粉与水和空气中氧气发生了缓慢氧化，从而使瓶内的压强减小；将其 涂抹在广口瓶内壁的四周， 这样做的目的是增大与氧气的接触面积， 加快缓慢氧化； 第四小题， 第三个实验与另外两个实验的测量结果相比，广口瓶中氧气消耗得更充分。 【命题意图】 本试题以“测定空气中氧气的含量”为素材，一方面考查了学生对课本实 验的原理和操作是否深刻理解， 另一方面考查了学生对依据氧气的性质采取不同的原理“测定 空气中氧气的含量”的理解和分析，并能在此基础上对实验方案进行合理的评价。
