2.1空氣的成分-第2課時

氮氣和稀有氣體的用途

空氣的污染與防治第二單元

空氣、物質的構成與組成科粵2024版化學九年級上冊【精做課件】授課教師：********班級：********時間：********第2課時

氮氣和稀有氣體的用途

空氣的污染與防治一、知識回顧，引入新課回顧上節(jié)課所學空氣成分，提問學生：“空氣主要由哪些成分組成？各成分的體積分數(shù)大約是多少？”引導學生回答出氮氣約占78%、氧氣約占21%、稀有氣體約占0.94%等

。接著提問：“氮氣和稀有氣體具有怎樣的性質？”學生回答后，教師總結：氮氣是無色無味的氣體，難溶于水，密度比空氣略小，化學性質不活潑；稀有氣體都是無色無味的氣體，化學性質很不活潑

。順勢引出本節(jié)課主題：“基于它們的這些性質，氮氣和稀有氣體在生活、生產(chǎn)中有哪些重要用途呢？同時，我們身邊的空氣如今面臨著怎樣的問題，又該如何防治呢？”二、氮氣的用途（一）化工原料合成氨工業(yè)：詳細講解氮氣是合成氨的關鍵原料，在高溫（約500℃）、高壓（10-30MPa）以及鐵觸媒催化劑的作用下，氮氣和氫氣發(fā)生反應\(N_{2}+3H_{2}\underset{?????????}{\overset{é????????é?????}{\rightleftharpoons}}2NH_{3}\)生成氨氣

。氨氣用途廣泛，是制造尿素\([CO(NH_{2})_{2}]\)、硝酸銨\((NH_{4}NO_{3})\)等化肥的重要原料，為農(nóng)業(yè)增產(chǎn)提供保障；還用于制造炸藥，如硝酸銨炸藥等含氮化合物

。制造硝酸：介紹氮氣在制造硝酸過程中的重要作用，氮氣先與氫氣合成氨，氨經(jīng)過一系列反應轉化為一氧化氮（\(4NH_{3}+5O_{2}\stackrel{?????????}{\stackrel{=\!=\!=}{é?????}}4NO+6H_{2}O\)），一氧化氮再被氧化為二氧化氮（\(2NO+O_{2}=2NO_{2}\)），最后二氧化氮與水反應生成硝酸（\(3NO_{2}+H_{2}O=2HNO_{3}+NO\)）

。硝酸作為重要化工原料，廣泛應用于制造炸藥、染料、塑料等產(chǎn)品

。（二）食品保鮮和儲存食品包裝填充氣：解釋由于氮氣化學性質穩(wěn)定，在食品工業(yè)中常被用作保護氣填充食品包裝

。以薯片、餅干等膨化食品為例，充入氮氣可防止食品與氧氣接觸，減緩氧化變質，保持食品酥脆口感，延長保質期

。對于肉類、水果等易腐食品包裝，氮氣能減少微生物生長和食品腐敗，保鮮效果顯著

。糧食儲存：講述在糧食儲存時，向糧倉充入氮氣可降低氧氣含量，抑制糧食呼吸作用以及害蟲、霉菌生長，減少糧食儲存損失，保障糧食質量和安全

。（三）電子工業(yè)在電子工業(yè)制造和封裝電子器件過程中，氮氣憑借化學穩(wěn)定性和高純度，防止電子元件在制造時被氧化

。如半導體芯片制造，在高溫燒結、化學氣相沉積等工藝中，氮氣保護芯片不受氧化，提升芯片良品率

。（四）其他用途金屬熱處理保護氣：在金屬熱處理，像淬火、退火等操作中，氮氣作為保護氣，防止金屬高溫下與氧氣反應，確保金屬性能

。例如鋼鐵熱處理時，氮氣防止鋼鐵表面氧化和脫碳，使鋼鐵具備良好力學性能

。汽車輪胎填充氣：與空氣相比，氮氣填充汽車輪胎熱穩(wěn)定性更佳，不易因溫度變化而大幅膨脹或收縮，有助于維持輪胎氣壓穩(wěn)定，減少磨損，提升行車安全

。同時，氮氣化學惰性可減緩輪胎內(nèi)部橡膠老化

。三、稀有氣體的用途（一）氦氣氣球和飛艇填充氣：氦氣是稀有氣體中最輕的，常被用于充填氣球和飛艇

。與易燃的氫氣相比，氦氣不可燃，大大提高飛行安全性，常用于節(jié)日慶典氣球、氣象探測氣球以及飛艇等

。低溫冷卻劑：氦氣沸點極低（約-269℃），在低溫技術領域是重要的冷卻劑，廣泛應用于超導體冷卻，助力實現(xiàn)超導現(xiàn)象，為超導材料研究、核磁共振成像（MRI）等科學研究和技術應用奠定基礎

。醫(yī)療呼吸治療：在醫(yī)學領域，氦氣可用于呼吸治療，能有效緩解呼吸困難等癥狀

。（二）氖氣霓虹燈和廣告標識：氖氣在電流通過時會發(fā)出鮮艷的紅色光，這一特性使其成為霓虹燈的主要成分

。城市中絢麗多彩的霓虹燈廣告標識，利用氖氣發(fā)光營造出獨特視覺效果，吸引人們注意

。激光器：氖氣還用于某些紅色激光器，作為氣體介質產(chǎn)生特定波長激光，在激光技術領域發(fā)揮作用

。（三）氬氣焊接保護氣體：在焊接過程中，尤其是焊接精密零件或鎂、鋁等活潑金屬，以及制造半導體晶體管時，氬氣常被用作保護氣體

。它能有效隔絕氧氣，防止焊接區(qū)域金屬氧化，保證焊接質量

。氣體放電燈：氬氣用于氣體放電燈，如電燈泡中充入氬氣，可減少鎢絲氣化和氧化，延長燈泡使用壽命，產(chǎn)生穩(wěn)定光源

。（四）氪氣高強度燈具：氪氣可用于制造高強度放電燈，產(chǎn)生明亮光線，提高照明效果，常用于對光照強度要求較高的場所照明

。激光系統(tǒng)：氪氣在氪氙激光器中作為組成部分，為激光技術提供高能量輸出，在科學研究、工業(yè)生產(chǎn)等領域應用

。（五）氙氣醫(yī)療麻醉劑：在醫(yī)療領域，氙氣可用作麻醉劑，具有無副作用的優(yōu)點，幫助減輕患者疼痛

。氣體放電燈：氙氣用于閃光燈和高強度燈泡，能提供強烈光亮

。如汽車氙氣大燈，相比傳統(tǒng)車燈照明效果更好；還有被稱為“人工小太陽”的氙燈，廣泛應用于照明、攝影等領域

。太空飛行器推進劑：在太空探索中，氙氣可作為推進劑用于太空飛行器，為飛行器提供高效推進力

。四、空氣的污染與防治（一）空氣污染物及來源有害氣體：二氧化硫（\(SO_{2}\)）：主要來源于煤炭等含硫燃料的燃燒，如火力發(fā)電廠、工業(yè)鍋爐燃燒煤炭時，煤中的硫元素與氧氣反應生成二氧化硫排放到空氣中

。氮氧化物（\(NO_{x}\)）：汽車尾氣排放是氮氧化物的重要來源之一，汽車發(fā)動機內(nèi)高溫燃燒過程中，空氣中的氮氣和氧氣反應生成一氧化氮（\(N_{2}+O_{2}\stackrel{é?????}{\rightleftharpoons}2NO\)），一氧化氮在空氣中進一步被氧化為二氧化氮等氮氧化物

。此外，工業(yè)生產(chǎn)中的硝酸制造、金屬冶煉等過程也會排放氮氧化物

。一氧化碳（CO）：主要來自含碳燃料的不完全燃燒，如汽車尾氣、爐灶燃燒不充分時都會產(chǎn)生一氧化碳

?？晌腩w粒物：包括粉塵、煙塵等，來源廣泛

。工業(yè)生產(chǎn)中的粉塵排放，如水泥廠、鋼鐵廠等在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量粉塵；建筑施工過程中，物料搬運、土方開挖等會揚起大量塵土；還有秸稈露天焚燒、道路揚塵等也會增加空氣中可吸入顆粒物含量

。（二）空氣污染的危害對人體健康的危害：有害氣體和可吸入顆粒物會刺激人體呼吸道，引發(fā)咳嗽、氣喘、呼吸困難等癥狀，長期暴露在污染空氣中，還可能導致肺癌、心血管疾病等嚴重健康問題

。例如，二氧化硫會刺激呼吸道黏膜，引發(fā)呼吸道炎癥；可吸入顆粒物能進入人體肺部深處，沉積在肺泡中，影響肺部氣體交換功能

。對環(huán)境的危害：酸雨是空氣污染導致的嚴重環(huán)境問題之一，二氧化硫和氮氧化物等酸性氣體在大氣中與水汽結合，形成硫酸、硝酸等酸性物質，隨雨水降落形成酸雨

。酸雨會腐蝕建筑物、橋梁等基礎設施，破壞土壤結構，影響植物生長，還會使水體酸化，危害水生生物生存

。此外，空氣污染還會導致霧霾天氣增多，影響能見度，對交通運輸造成安全隱患，同時影響生態(tài)系統(tǒng)平衡，破壞生物多樣性

。（三）空氣污染的防治措施工業(yè)防治：優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構：淘汰落后產(chǎn)能，整治“散亂污”企業(yè)，強制要求工業(yè)企業(yè)進行技術升級改造，確保達標排放

。例如，關閉一些工藝落后、污染嚴重的小型造紙廠、水泥廠等，推動企業(yè)采用清潔生產(chǎn)技術，從源頭減少污染物產(chǎn)生

。廢氣處理：工業(yè)企業(yè)安裝廢氣處理設備，對排放的廢氣進行凈化處理

。如采用脫硫裝置去除廢氣中的二氧化硫，通過脫硝設備減少氮氧化物排放，利用靜電除塵、布袋除塵等技術去除粉塵

。能源結構調(diào)整：控制煤炭使用：減少煤炭在能源消費結構中的占比，嚴格限制高硫、高灰分煤炭的開采和使用

。發(fā)展清潔能源：大力開發(fā)太陽能、風能、水能、核能等清潔能源

。太陽能熱水器利用太陽能將水加熱，減少對傳統(tǒng)能源的依賴；風力發(fā)電場通過風力發(fā)電機將風能轉化為電能；水電站利用水能發(fā)電；核電站利用核反應堆中核燃料的裂變反應產(chǎn)生電能

。交通運輸防治：優(yōu)化運輸結構：鼓勵發(fā)展公共交通，如地鐵、公交車等，提高公共交通出行比例，減少私人汽車使用

。同時，推廣鐵路、水路等大運量、低排放的運輸方式，降低公路運輸比重

。車輛尾氣治理：加強對汽車尾氣排放的監(jiān)管，提高汽車尾氣排放標準

。推廣使用新能源汽車，如電動汽車、混合動力汽車等，減少傳統(tǒng)燃油汽車尾氣排放

。此外，對柴油貨車等進行超標排放專項整治，安裝尾氣凈化裝置，減少污染物排放

。城市揚塵治理：在建筑施工場地采取灑水降塵、設置圍擋、對物料進行覆蓋等措施；加強道路清掃保潔，增加灑水頻次，減少道路揚塵

。公眾參與：倡導綠色出行，鼓勵步行、騎自行車或乘坐公共交通工具；養(yǎng)成簡約生活習慣，節(jié)約用電，減少能源消耗，從而間接減少污染物排放

。同時，公眾要增強環(huán)保意識，積極舉報身邊的污染行為，共同參與大氣污染防治

。五、課堂小結全面回顧氮氣在化工原料、食品保鮮、電子工業(yè)等方面的用途，以及稀有氣體中氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣各自的獨特用途

?？偨Y空氣污染物的種類、來源、危害以及相應的防治措施，強調(diào)防治空氣污染需要全社會共同努力

。引導學生樹立環(huán)保意識，在日常生活中積極踐行環(huán)保行動，為保護空氣環(huán)境貢獻自己的力量

。六、課堂練習與課后作業(yè)（一）課堂練習下列關于氮氣用途的說法錯誤的是（

）A.用于制造硝酸B.可作為食品包裝填充氣C.能用于金屬熱處理保護氣D.可用于制造霓虹燈填充飛艇常用的氣體是（

）A.氫氣B.氧氣C.氦氣D.氬氣下列不屬于空氣污染物的是（

）A.二氧化硫B.二氧化碳C.可吸入顆粒物D.一氧化碳下列防治空氣污染的措施中，屬于優(yōu)化能源結構的是（

）A.整治“散亂污”企業(yè)B.推廣使用新能源汽車C.發(fā)展太陽能等清潔能源D.加強道路清掃保潔（二）課后作業(yè)完成教材中與氮氣和稀有氣體用途、空氣污染與防治相關的練習題

。調(diào)查自己所在社區(qū)或學校周邊存在的空氣污染問題，并提出至少三條可行的防治建議，寫成一篇小報告

。5課堂檢測4新知講解6變式訓練7考試考法8小結梳理學習目錄1復習引入2新知講解3典例講解新課導入事實證明：空氣并不是單純的一種氣體，而是有多種氣體成分。換句話說，空氣不是只由一種物質組成的純凈物，而是由多種物質組成的混合物。推進新課怎樣區(qū)分混合物和純凈物純凈物：只由一種物質組成如：N2、O2、CO2、P、P2O5、H2O混合物：由兩種或兩種以上的物質組成如：空氣、海水、河水、礦泉水、礦物質、溶液、合金等。區(qū)別：（1）從概念上：看該物質是否只由一種成分組成，若是則為純凈物，否則為混合物。（2）從組成上：純凈物有固定的組成，而混合物沒有固定的組成。（3）從性質上：純凈物有固定的性質，而混合物沒有固定的性質。氧氣氮氣二氧化碳水蒸氣稀有氣體空氣（混合物）聯(lián)系：（1）純凈物和混合物可以相互轉化：純凈物混合物不同種純凈物簡單混合采取一定方法（如分離提純、某些化學反應）（2）世界上絕對純凈的物質是不存在的。通常所說的純凈物也都含有少量雜質，其雜質含量要以對生產(chǎn)和科研不產(chǎn)生有害影響為標準，純凈與否是相對的。純凈物和混合物的比較純凈物混合物組成只由一種物質由兩種或兩種以上的物質組成性質固定不固定表示方法有化學符號無固定符號舉例氧氣(O2)五氧化二磷(P205)空氣，海水討論：哪瓶是純凈物？哪瓶是混合物？氫原子氫原子氧原子空氣污染危害大1.人類的活動有時會造成空氣污染，如________污染，________污染，________污染等，導致空氣中含有過多的污染物：主要是氣體________、________、__________和______________等有害物質。工業(yè)生活交通二氧化硫一氧化碳氮氧化物可吸入顆粒物2.空氣污染的危害很大，如損害＿＿＿＿，影響＿＿＿＿，損壞＿＿＿＿，破壞＿＿＿＿，導致地球的＿＿＿＿＿失調(diào)等。人體健康植物文物古跡地面設施生態(tài)平衡生長臭氧空洞氟利昂(氟氯烴致冷劑)等溫室效應CO2含量增加溫室氣體（如二氧化碳）好像毯子般，把熱能困于地球表面地面變得愈來愈熱溫室氣體3.空氣污染的主要來源煤燃燒排放的煙氣CO2SO2機動車尾氣的排放NO2保護大氣環(huán)境1.空氣質量日報：主要包括三項內(nèi)容＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿?？諝赓|量指數(shù)級別則劃分為＿級，級別越高，空氣質量越差。首要污染物空氣質量指數(shù)空氣質量指數(shù)級別六空氣質量指數(shù)及相關信息空氣質量指數(shù)0~5051~100101~150151~200201~300＞300空氣質量指數(shù)級別一級二級三級四級五級六級空氣質量指數(shù)類別及表示顏色優(yōu)良輕度污染中度污染重度污染嚴重污染綠色黃色橙色紅色紫色褐紅色2.目前我國列入空氣質量監(jiān)測標準的項目定為＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿。根據(jù)監(jiān)測結果確定空氣質量指數(shù)。顆粒物細顆粒物（PM2.5）一氧化碳二氧化氮二氧化硫臭氧信息技術與化學實驗空氣質量監(jiān)測站是能夠對PM2.5、PM10、二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳、臭氧等空氣污染物進行定點、連續(xù)或定時采樣、測量和分析的設施（如左下圖）。同學們可以自己組裝微型空氣質量監(jiān)測裝置，編寫監(jiān)測程序，測量空氣中PM2.5濃度、灰塵濃度、二氧化碳濃度、風速、溫度等數(shù)據(jù)。右下圖為學生自行組裝的可編程類微型空氣質量監(jiān)測裝置?？諝赓|量監(jiān)測站微型空氣質量監(jiān)測裝置空氣質量監(jiān)測站知識點1

氮氣和稀有氣體的用途1.

［2024·鹽城］空氣是一種寶貴的資源，其中含量最高且常用作保護氣的是(

)A

返回2.

［2025·包頭月考改編］下列關于空氣的說法錯誤的是(

)AA.

空氣中的稀有氣體常用作滅火劑B.

空氣中的氮氣可用于制造炸藥C.

空氣是人類寶貴的自然資源D.

空氣中的氧氣主要來自植物的光合作用【點撥】稀有氣體的化學性質很不活潑，但稀有氣體在空氣中的含量很少，不宜用作滅火劑，故A錯誤。返回3.空氣是重要的自然資源，與人類的生產(chǎn)、生活密切相關。（1）甲的化學性質不活潑，因此常用于___（填字母，后同）；乙能夠支持燃燒，A

因此常用于______。A.用作保護氣

B.制造硝酸和氮肥C.合成染料

D.醫(yī)療急救E.氣