第二章空氣和氧氣課題1我們周圍的空氣第1課時空氣的組成教學目標1.了解空氣的主要成分。2.了解氧氣、氮氣、稀有氣體的主要物理性質和用途。3.初步認識純凈物和混合物的概念。重點和難點重點：空氣的組成、純凈物和混合物。難點：空氣中氧氣含量的測定?！糁R點一空氣的組成1.拉瓦錫研究空氣成分的實驗法國化學家最早用定量的方法研究了空氣的成分。拉瓦錫利用該裝置進行實驗，研究并得出空氣由氧氣和氮氣組成。實驗一：汞與氧氣反應實驗二：氧化汞受熱分解實驗步驟把少量汞放在密閉的容器里連續(xù)加熱12天將汞表面所生成的粉末收集起來,放在另一個較小的容器里加強熱實驗現(xiàn)象部分銀白色的液態(tài)汞變成粉末，同時容器里空氣的體積約減少1紅色粉末變成銀白色液體和無色氣體,所得氣體的體積恰好等于密閉容器里所減少的體積反應原理實驗結論空氣由和組成，其中氧氣約占空氣總體積的2.空氣中氧氣含量的測定實驗裝置①儀器：集氣瓶、燃燒匙、玻璃導管、燒杯、彈簧夾、膠皮管;②藥品：紅磷、水。實驗原理利用紅磷燃燒消耗密閉容器中的，使密閉容器內壓強，在大氣壓的作用下，進入容器內水的即為減少的氧氣的體積。反應的文字表達式PO2P2O5實驗步驟①連接裝置，;②在集氣瓶內加入少量水后，將水面上方空間分為等份;③用彈簧夾夾緊膠皮管;④點燃紅磷后，集氣瓶內并把塞子塞緊;⑤燃燒結束裝置后，打開彈簧夾。實驗現(xiàn)象①紅磷燃燒，產生;②冷卻至室溫后，打開彈簧夾，燒杯中的水經導管流入集氣瓶，且流入水的體積約占集氣瓶內原有空氣體積的。實驗分析紅磷在空氣中燃燒是紅磷與空氣中的氧氣反應，生成一種叫做的新物質。生成的五氧化二磷為固體，溶于水且?guī)缀醪徽加畜w積，燃燒消耗了集氣瓶內的氧氣，使瓶內氣體減少，壓強減小。冷卻至室溫后，外界大氣壓把燒杯內的水壓進集氣瓶，壓入的水的體積約等于集氣瓶內消耗的氧氣的體積實驗結論①；②剩余氣體主要為氮氣，氮氣。1.實驗結果誤差分析誤差分析原因影響因素測量結果偏小進入瓶中的水的體積偏小，導致反應結束后，外界空氣進入裝置中，不能將裝置內的氧氣消耗完全，集氣瓶中氣體還處于受熱膨脹狀態(tài)，壓強變化不明顯測量結果偏大進入瓶中的水的體積偏大，使集氣瓶中部分氣體受熱逸出，使部分空氣受熱膨脹沿導管逸出2.利用燃燒法測定空氣中氧氣的含量時,選擇的反應物應具備兩個條件：（1）該物質在空氣中能且只與反應。如不能選用鐵、鎂等，因為鐵在空氣中難以燃燒，鎂在消耗氧氣的同時還會與氮氣、二氧化碳反應。（2）該物質燃燒后的生成物應為或，所占的空間體積可忽略不計。如不能選用硫、木炭等，因為硫和木炭燃燒后會生成氣體。紅磷燃燒產生的是，不是。3.空氣的組成空氣中各氣體成分的含量如表所示∶成分氮氣氧氣稀有氣體二氧化碳其他氣體和雜質體積分數(shù)（1）空氣中各氣體成分的含量用分數(shù)（體積占比）表示，而質量分數(shù)（質量占比）。（2）空氣中各氣體成分的含量一般來說是比較的，但不是一成不變的。在不同地區(qū)或同一地區(qū)的不同時間，空氣中各成分的含量也可能有所不同。（3）空氣是物，主要由氧氣與氮氣組成，二者體積比約為(1:4)。即學即練1．關于拉瓦錫研究空氣成分實驗的表述，存在科學性錯誤的是A．實驗中汞需要足量 B．曲頸甑中的汞可以換成硫粉C．曲頸甑中汞的作用是消耗氧氣 D．鐘罩內液面上升推測鐘罩內氣體壓強減小2．如圖裝置常用來測定空氣中氧氣含量。下列對該實驗的認識錯誤的是A．該實驗證明空氣中氧氣的體積約占1/5B．實驗時紅磷一定要過量，耗盡氧氣C．實驗前一定要檢查裝置的氣密性D．紅磷燃燒產生大量的白霧，火焰熄滅后立刻打開彈簧夾3．空氣是一種混合物。潔凈的空氣中含量較高且化學性質不活潑的是A．氮氣 B．氧氣 C．二氧化碳 D．水蒸氣◆知識點二混合物和純凈物分類混合物純凈物概念由或的物質混合而成，組成不固定只由物質組成，組成固定表示方法沒有固定組成，不能用化學符號表示可用化學符號表示，如氮氣可用N2表示性質有固定的和組成混合物的各種成分保持它們舉例空氣，自然界的水，如河水、湖水、海水、雨水等氮氣、氧氣、二氧化碳、蒸餾水等關系純凈物混合物說明純凈物是相對而言的，自然界不存在純凈的物質，我們所說的純凈物是指含雜質很少的物質①物質的成分與狀態(tài)。例如冰和水是相同物質的兩種狀態(tài)，把它們混合在一起還是一種物質，屬于純凈物。②區(qū)分混合物與純凈物的關鍵是看其物質組成成分。帶有“混合”字眼的物質是混合物，帶有“潔凈”“清潔”字眼的物質是純凈物。如冰水混合物是純凈物，潔凈的空氣是混合物。也不能被物質名稱誤導。如五氧化二磷是純凈物，不能認為代表“氧”“磷”兩種物質。即學即練1．下列物質屬于混合物的是A．液態(tài)氧 B．潔凈的海水 C．冰水混合物 D．氧化鎂重難點一特殊裝置測定空氣中氧氣的含量1.測定空氣中氧氣含量的改進裝置方法一：測量進入容器內水的體積或容器內水的體積變化方法二：利用刻度測量密閉容器內氣體體積的減少量常見裝置反應原理紅磷、白磷燃燒產物相同，文字表達式均為現(xiàn)象分析①玻璃鐘罩內水面上升，最終上升的水的體積約占反應前其內空氣總體積的；②通電后，白磷燃燒，一段時間后左側水面大約上升至刻度處；③紅磷燃燒，冷卻至室溫后打開彈簧夾，水進入集氣瓶，集氣瓶中的水面大約上升至刻度處④白磷燃燒，活塞先向移動，冷卻至室溫后，活塞移大約至刻度處⑤銅粉變，冷卻至室溫后，將氣球內的氣體全部擠出，注射器內減少的氣體體積約為反應前注射器和硬質玻璃管內氣體總體積的;⑥銅絲變黑，冷卻至室溫后，兩注射器內減少的氣體總體積約為反應前兩注射器和玻璃管內氣體總體積的。2.測定空氣中氧氣含量的數(shù)字化實驗（1）數(shù)字化實驗：利用傳感器和信息處理終端進行實驗數(shù)據(jù)的采集與分析。實驗時一般將傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計算機依次相連，采集實驗過程中各種物理量(如溫度、壓強、濃度等)的數(shù)據(jù)，通過軟件對數(shù)據(jù)進行記錄、呈現(xiàn)和分析。（2）將測定空氣中氧氣的含量設計成數(shù)字化實驗：實踐應用1.圖1是利用氣體壓強傳感器測定紅磷燃燒時集氣瓶內氣壓變化并測定空氣中氧氣的含量的實驗裝置。點燃紅磷，待紅磷熄滅并冷卻至室溫后，打開止水夾，瓶內氣壓的變化如圖2。下列說法錯誤的是A．實驗中紅磷要足量B．ac段氣壓增大是因為紅磷燃燒放出熱量，使氣體膨脹C．如圖2所示，其中表示紅磷熄滅的是點D．若d點時就打開彈簧夾，集氣瓶中的上升水位會低于理論的水位高度考點一空氣中氧氣含量的測定【例1】某校九年級化學興趣小組的學生測定空氣中氧氣的含量，完成了以下實驗探究。實驗一：利用如圖所示裝置和紅磷進行實驗；實驗二：利用如圖所示裝置和白磷進行實驗；實驗三：利用圖所示裝置并分別使用紅磷、白磷和食品脫氧劑來測量空氣中氧氣的體積分數(shù)(圖丙實驗采集數(shù)據(jù)如圖丁所示)。【集體討論】（1）同學們認為實驗開始前都必須檢查裝置的氣密性且藥品的用量應保證。（2）乙裝置中反應的符號表達式為，該反應屬于反應（填基本反應類型）?！痉纸M實驗】在討論的基礎上，他們分組進行了實驗?！緮?shù)據(jù)分析】實驗結束后，整理數(shù)據(jù)如下表所示(裝置中集氣瓶容積均為150mL，并且在瓶中預先裝入20mL水)。組別12345進入集氣瓶中水的體積/mL2527262928（3）大多數(shù)同學都驗證出氧氣約占空氣體積的。實驗時裝置甲量筒內要裝入水的體積應至少29mL(填“>”、“=”或“<”)?！痉此加懻摗浚?）圖乙實驗相對于圖甲實驗，其優(yōu)點有(寫出一條即可，下同)。（5）根據(jù)圖丙實驗采集數(shù)據(jù)如圖丁所示，同學們分析實驗結果，認為用甲裝置實驗藥品最好選用“食品脫氧劑”，其優(yōu)點是；但指導老師認為如果在課堂上進行演示實驗時，選擇“食品脫氧劑”不是最佳的選擇，應當選擇“白磷”比較妥當，你認為老師的理由是?！緦嶒炌卣埂浚?）小組的同學做完實驗后又嘗試用木炭重新做了上述實驗，認為不能選用木炭進行實驗，其原因可能是。解題要點解題要點實驗成功的關鍵（1）紅磷要過量，保證完全消耗裝置內空氣中的氧氣。（2）裝置的氣密性必須良好，不能漏氣。（3）必須冷卻至室溫后再打開彈簧夾。（4）點燃的紅磷要迅速伸入集氣瓶并塞緊橡膠塞。（5）實驗時彈簧夾要夾緊?！咀兪?1】某班同學用如下圖所示的裝置測定空氣中氧氣的含量。實驗結束后，甲同學的集氣瓶內液面上升明顯大于瓶內空氣體積的，乙同學的集氣瓶內液面上升明顯小于瓶內空氣體積的，下列對這兩種現(xiàn)象解釋合理的是①甲同學可能沒夾緊彈簧夾

②甲同學可能沒塞緊橡膠塞③乙同學所用紅磷的量可能不足

④乙同學可能插入燃燒匙太慢A．①②③④ B．只有①③ C．只有②④ D．只有①②③【變式12】如圖為測定空氣中氧氣含量實驗的改進裝置，下列說法中不正確的是A．集氣瓶中水液封導管末端以防氣體逸出B．本實驗不可以用木炭代替紅磷C．燃燒匙中的紅磷需足量，否則測定結果偏小【變式13】實驗小組用下圖裝置測定空氣中氧氣的含量。（1）該實驗中紅磷燃燒的現(xiàn)象為，符號表達式為。（2）能說明空氣中氧氣含量的現(xiàn)象是，打開彈簧夾后水上升至刻度。（3）下列操作可能導致測定結果偏低的是_____。(填字母序號，下同)A．紅磷的量不足B．點燃紅磷，慢慢伸入瓶中C．未冷卻至室溫就打開了彈簧夾（4）若用硫粉來替紅磷測空氣中氧氣含量是否可以？若不可，請說明原因。（5）反應完后集氣瓶中剩余主要氣體是，該氣體的物理性質是，化學性質是。(均寫一條即可)考點二空氣的組成【例2】文物是歷史的見證。保存文物時可用空氣中含量最高的氣體，該氣體是解題要點解題要點【變式21】雞蛋氣室中的氣體來源于空氣。氣室中含量最高的氣體是A． B． C． D．【變式22】休閑潛水用氣罐中一般為壓縮人造空氣，其成分與周圍空氣類似，其中含量最多的氣體是A．O2 B．N2 C．H2 D．CO2【變式23】空氣的成分中，按體積計算約為78%的是A．氮氣 B．氧氣 C．稀有氣體 D．二氧化碳考點三純凈物和混合物的區(qū)分【例3】下列各組物質中，前者屬于混合物，后者屬于純凈物的是A．五氧化二磷、氧化汞 B．鐵、食鹽水C．礦泉水、豆?jié){ D．液態(tài)空氣、二氧化碳【變式31】下列物質中，屬于混合物的是A．冰 B．硫酸銅溶液 C．過氧化氫 D．液態(tài)氧【變式32】下列“水”屬于純凈物的是A．海水 B．蘇州河水 C．礦泉水 D．蒸餾水【變式33】下列物質中，屬于純凈物的是（填序號，下同），屬于混合物的是。①人體呼出的氣體

②純牛奶

③液氮

④稀有氣體⑤澄清石灰水

⑥潔凈的空氣

⑦冰水混合物

⑧紅磷考點四利用改進裝置測量空氣中氧氣的含量【例4】拉瓦錫被稱為“現(xiàn)代化學之父”，我們要沿著科學家的足跡去探究。（1）二百多年前，法國化學家拉瓦錫利用圖1裝置進行實驗，得出結論：空氣由氧氣和組成，其中氧氣約占空氣總體積的五分之一。根據(jù)圖2資料卡片判斷反應物選用汞的優(yōu)點中不可能的是。A．實驗過程中沒有污染

B．汞蒸氣與氧氣反應能將密閉容器空氣中的氧氣幾乎耗盡C．在汞槽中起到液封作用

D．生成的化合物加熱分解又能得到汞和氧氣（2）小強同學對反應物進行優(yōu)化，采用圖3裝置進行實驗，反應結束后，冷卻到室溫，打開彈簧夾，注射器活塞理論上應從10mL刻度處緩慢移動至mL刻度處。（3）小明對圖3實驗進行了如圖4所示的改進。圖4實驗中，為了使氧氣反應更充分，實驗中可采取的措施是，若實驗后未將氣球中氣體擠出，會導致測得氧氣含量偏（填“大”或“小”）。（4）為了更精確的定量了解空氣中氧氣含量及誤差原因，同學們引入數(shù)字化傳感器按圖5裝置進行實驗，記錄并處理數(shù)據(jù)見圖6。B點到F點（溫度已降至室溫）的實驗過程中，從圖5裝置中可觀察到的現(xiàn)象是。起點A的坐標為（0，20.99），通過數(shù)據(jù)我們可以直接得出玻璃管內原來空氣中氧氣的體積百分含量為，F(xiàn)點的坐標為（203，4.23），則整個過程中銅粉實際消耗的氧氣的體積為mL（已知玻璃管體積為100mL）。A．①中顯示屏上可顯示出的含量 B．③中Q點對應的實驗操作是打開止水夾C．②中裝置氣密性不好會使測量結果偏大 D．該實驗測得空氣中氧氣體積分數(shù)是21%A．實驗前要檢查裝置的氣密性 B．實驗可觀察到左管產生白煙【變式43】建構合理的思維模型，既能促進深度學習，又能提高思維品質。小科建構了“兩組分混合物含量測定”的思維模型。運用該模型對教材中“測定空氣中氧氣含量”的實驗進行了再探究：忽略含量很低的其它物質，空氣可以看成由氮氣和氧氣組成的兩組分混合物?！咎骄恳弧扛鶕?jù)沸點低的組分先汽化的性質，測定混合物中某組分的含量。（1）將空氣轉變?yōu)橐簯B(tài)空氣，液氮先汽化。從建模角度分析，該操作屬于上述思維模型中的?！咎骄慷扛鶕?jù)混合物中某組分發(fā)生化學反應，測定混合物中某組分的含量。（2）按如圖甲裝置測定空氣中氧氣含量。【實驗步驟】實驗1：按圖1所示裝置，用白磷燃燒的方法測定空氣中氧氣的體積分數(shù)。實驗2：按圖2所示裝置，在集氣瓶內壁用水均勻涂附鐵粉除氧劑（其中輔助成分不干擾實驗），利用鐵生鐵銹（鐵能與氧氣反應生成鐵銹）的原理測定空氣中氧氣的體積分數(shù)。①實驗1中，紅磷要足量的目的是。②圖2裝置要測定的數(shù)據(jù)有。③連接數(shù)字傳感器，測得實驗1、實驗2中氧氣的體積分數(shù)隨時間變化的關系分別如圖3、圖4所示。依據(jù)圖中信息，實驗2的測定方法更準確，判斷依據(jù)是?！纠^續(xù)探究】（3）運用上述思維模型，同學們又設計了圖乙的實驗裝置。①請根據(jù)某小組提供的實驗數(shù)據(jù)，完成表格：硬質玻璃管中空氣的體積反應前注射器中空氣的體積反應后注射器中氣體體積實驗測得空氣中氧氣的體積分數(shù)（結果精確到1％）50mL20mL7mL②不同實驗小組做上述實驗時結果差別較大，其中有些小組測定出空氣中氧氣的體積分數(shù)低于實際數(shù)值，請分析導致測定數(shù)值偏低的原因是（答出1點即可）?；A達標1．化學史上第一次明確提出空氣是由氧氣和氮氣組成的科學家是A．拉瓦錫 B．侯德榜 C．道爾頓 D．門捷列夫2．下列物質屬于純凈物的是A．葡萄酒 B．加碘食鹽 C．液氧 D．食醋3．用紅磷來測量空氣中氧氣體積的實驗中水進入集氣瓶中小于的原因可能是A．紅磷不足 B．紅磷過量 C．溫度冷卻到室溫，打開了止水夾 D．裝置的氣密性良好4．科學家對火星的大氣進行分析，得到下表所示數(shù)據(jù)氣體二氧化碳氮氣氬氣氧氣體積分數(shù)/%952.71.60.13與地球大氣的成分相比，火星大氣中含量更低的是A．二氧化碳 B．氮氣和氧氣 C．氬氣和氧氣 D．氮氣和氬氣5．如圖所示裝置測定空氣中氧氣含量，下列說法正確的是A．點燃白磷后緩慢地將燃燒匙伸入瓶內，塞緊瓶塞B．不打開瓶塞，聚焦太陽光引燃足量白磷，實驗效果更好C．用木炭代替白磷不會影響實驗結果D．若實驗過程中沒有將彈簧夾夾緊，不會影響實驗結果6．用來測定空氣成分的方法有很多，小梅用如下圖所示的簡易裝置來測定空氣中氧氣的含量。下列對該實驗的認識中，正確的是A．使用紅磷的量多或少，都不會影響實驗結果B．燃燒足夠的紅磷可使進入鐘罩的水占鐘罩容器的4/5C．紅磷停止燃燒后，立即觀察記錄水進入鐘罩的刻度D．紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使鐘罩內壓強下降，水面上升7．液氮是液態(tài)的氮氣，溫度極低，可用于冷凍麻醉等。液氮屬于A．純凈物 B．混合物 C．無法判斷 D．稀有氣體8．拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分。某興趣小組利用氧氣傳感器來檢測足量紅磷燃燒過程中氧氣的含量，如圖所示，下列判斷正確的是A．a點時容器內氮氣體積分數(shù)為85%B．密閉容器內b點和c點時的壓強一樣C．氧氣有剩余，說明物質燃燒時氧氣必須達到一定濃度D．此實驗測得空氣中氧氣的質量分數(shù)為18%9．某小組的同學將過量的白磷放入試管中測定空氣中氧氣含量（如圖），則下列說法不正確的是A．取足量的白磷進行實驗是為了減少誤差B．試管中的白磷可以換成硫粉C．實驗結束等裝置冷卻到室溫后才能打開彈簧夾D．該裝置實驗的優(yōu)點是密閉容器中進行，測量結果更準確，污染小10．用如圖所示裝置來測定空氣中氧氣的含量，下列對該實驗的認識中，錯誤的是A．銅粉用量的多少，會影響實驗結果B．氣球的作用是調節(jié)氣壓，防止橡皮塞被彈出C．操作無誤的情況下，反應結束后消耗的氧氣體積約為反應前注射器中氣體體積的D．實驗結束讀數(shù)時，必須冷卻至室溫再讀數(shù)綜合應用11．某研究性學習小組同學利用所學知識，設計了如圖所示裝置探究空氣中氧氣的體積分數(shù)。下列說法錯誤的是A．閉合電源開關，白磷燃燒產生白煙B．白磷燃燒生成五氧化二磷C．反應結束后裝置冷卻到室溫，U型管內左側液面上升D．通過這個實驗能直接得出空氣中氧氣的質量分數(shù)12．測定空氣中氧氣含量的改進實驗裝置如圖，對該實驗認識正確的是A．現(xiàn)象：實驗中紅磷燃燒，產生大量白霧B．推論：實驗后玻璃管中剩余的氣體難溶于水C．分析：紅磷的量不會影響實驗結果D．反思：燃燒匙可以伸入到液面與刻度1之間的位置13．利用圖1裝置測定空氣中氧氣的含量，用壓強傳感器測定的壓強隨時間的變化情況如圖2所示。下列分析不正確的是A．圖1瓶中紅磷燃燒時會產生大量白煙B．圖1中表明氧氣含量的現(xiàn)象是瓶中水面上升約至1刻度處C．圖2中a點到b點是由于反應放熱使瓶內壓強增大D．圖2中c點前可以打開彈簧夾不影響實驗結果14．現(xiàn)有下列物質：①氮氣、②新鮮的空氣、③啤酒、④礦泉水、⑤氧氣、⑥稀有氣體、⑦鐵、⑧冰水混合物。（1）屬于純凈物的有（填序號），再仿寫一例：（填名稱）。（2）屬于混合物的有（填序號），再仿寫一例：（填名稱）。15．為測定空氣中氧氣的含量，小華和小強同學設計了兩套實驗裝置：（1）小華采用圖1裝置進行實驗，下列實驗操作，不會對實驗結果造成影響的是_______。A．裝置有點漏氣 B．紅磷的量不足 C．用干燥的白磷代替紅磷做實驗（2）用圖1做空氣中氧氣含量測定，集氣瓶內預先盛少量水，水在實驗中沒有起到的作用是_______。A．加快集氣瓶內氣體冷卻 B．熄滅紅磷C．吸收五氧化二磷 D．防止集氣瓶炸裂（3）小強用如圖2裝置完成空氣中氧氣含量的測定，盛裝試劑前打開彈簧夾，向外拉動活塞到一定位置后松手，當，則說明裝置氣密性良好。盛裝白磷的試管容積為40mL，實驗前注射器活塞停留在20mL處，加熱銅絲看到的實驗現(xiàn)象是，反應的文字表達式為，待溫度冷卻到室溫打開彈簧夾后，可觀察到活塞向下運動，最終停留在mL刻度處。（4）圖2裝置與圖1裝置相比，優(yōu)點是（答一點即可），可能存在的不足是（答一點即可）。（5）若用圖2裝置進行實驗前沒有夾彈簧夾，實驗過程中可觀察到活塞先向上運動，再向下運動，最后停留在mL刻度處。（6）為了解釋活塞運動的原因，小組同學改用圖3所示裝置測定實驗過程中壓強變化，能正確反映壓強傳感器讀數(shù)變化的是圖（填“4”或“5”），隨著實驗時間的變化，壓強減小的原因是。拓展培優(yōu)16．以下實驗裝置都可用于“測定空氣里氧氣的含量”，請認真分析，回答下列問題：（1）拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分(如圖1)。該實驗中選擇使用汞的原因有______。A．只與空氣中氧氣發(fā)生反應B．汞俗稱水銀，常溫下為液態(tài)，安全無毒C．反應速度快，幾分鐘可完成D．反應生成的氧化汞為固體（2）實驗室常用圖2所示的方法測定空氣中氧氣的含量。紅磷在空氣中燃燒的符號表達式