第二单元 我们周围的空气
课题1 空气
学习目标
1. 通过对空气的了解，知道空气的组成、各成分的性质，以及在日常生活中的用途。
2. 对物质进行简单的分类，认识纯净物和混合物的概念。
3. 通过学习空气中氧气含量的测定实验，学会以实验的方法研究物质成分。
4. 初步了解空气是一种自然资源及空气污染给人类带来的危害。
知识精讲
一、空气的组成
1. 空气的组成按体积分数计算，如表2-1-1所示。
表2-1-1
注：空气主要由氮气和氧气组成。
2. 空气中各成分用途，如表2-1-2所示。
表2-1-2
二、空气的污染和防治
1. 主要空气污染物：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮和可吸入颗粒物。
2. 空气污染的危害：损害人体健康，形成酸雨、臭氧层空洞、温室效应等。
3. 空气污染的防治：
（1）加强大气质量监测，改善环境状况；
（2）使用清洁能源；
（3）控制污染物的排放；
（4）积极植树造林；
（5）减少化石燃料的燃烧。
三、空气中氧气含量的测定
1. 实验原理：利用红磷燃烧消耗空气中的氧气，使容器内压强减小，打开止水夹后，水进入容器内，通过进入容器中的水的体积，即可测定空气中所含氧气的体积。
2. 文字表达式：
3. 实验装置，见图2-1-1。
图2-1-1
4. 实验现象：
（1）红磷燃烧产生大量白烟；
（2）打开弹簧夹，烧杯里的水沿导管进入集气瓶，大约占集气瓶中空气体积的1/5。
5. 实验关键：装置不漏气；红磷的量要足量；冷却到室温再打开止水夹；红磷点燃后立即伸入集气瓶；夹紧止水夹。
6. 实验结论：氧气大约占空气体积的1/5。
7. 注意事项。
（1）集气瓶中水的作用：吸收五氧化二磷，吸收红磷燃烧放出的热量。
（2）烧杯中水的作用：通过倒吸入瓶中水的体积得出O2的体积。
（3）剩余气体占空气体积的4/5，主要成分是氮气。通过实验现象可以看出氮气难溶于水，不支持燃烧，本身不燃烧，化学性质稳定。
四、物质的分类
1. 纯净物：由一种物质组成的物质。
注：纯净物有固定组成，有固定性质，可以用化学符号表示，例如，氧气（O2）、二氧化碳（CO2）、五氧化二磷（P2O5）等。
2. 混合物：由两种或多种物质混合组成的物质。
注：混合物没有固定组成，物质保持各自的性质，不能用化学符号表示，例如，空气由氧气、氮气、二氧化碳等多种物质组成，但都保持各自的性质。
方法提炼
一、物质分类的判断
1. 纯净物和混合物的区分标准：是否由一种物质还是由多种物质组成，而不是由纯净或混合这样的词语来判断。例如，冰水混合物有“混合物”字眼但只有水一种物质，为纯净物；纯净的空气有纯净字眼，但它是由氧气、氮气等多种物质组成的混合物。
2. 日常中的海水、河水、自来水为混合物；蒸馏水、水为纯净物。
二、测定空气中氧气的含量
1. 药品选择：根据实验原理要求药品只消耗氧气，同时生成物不能为气体。红磷燃烧生成固体五氧化二磷，而蜡烛燃烧消耗氧气但生成二氧化碳，所以药品不能选用蜡烛；木炭和硫燃烧生成气体二氧化碳和二氧化硫，所以药品不能选用木炭和硫。
2. 其他测定装置，如图2-1-2所示。
图2-1-2
三、误差分析
1. 测得氧气的体积小于1/5：
（1）红磷量不足，没有消耗完氧气；
（2）装置漏气（如塞子未塞紧、燃烧匙和橡皮塞之间有缝隙等），使外界空气进入瓶内；
（3）未等到装置冷却就打开弹簧夹，使进入瓶内的水的体积减小。
2. 测得氧气的体积大于1/5：
（1）弹簧夹没夹紧，燃烧时部分空气从导管逸出；
（2）插入燃烧匙太慢，塞进瓶塞之前部分空气受热逸出。
典例精析
例题1. 请根据图2-1-3回答：
图2-1-3
（1）在物质分类中空气属于__________（填“纯净物”或“混合物”），氮气大约占空气体积的__________，占空气体积21%的是__________，该气体的用途是__________，可以作保护气的是__________。
（2）夏天，盛放冰水的杯子外壁上附有一层水珠，说明空气中有__________。
（3）现行空气质量日报中，计入空气污染指数的项目中，不包括的项目是（ ）。
A. 二氧化硫
B. 二氧化碳
C. 二氧化氮
D. 可吸入颗粒
【思路点拨】空气中有氧气、氮气、二氧化碳等多种物质，是混合物。氮气大约占空气体积的78%，氧气大约占空气体积的21%；氧气可支持燃烧，用于炼钢、气焊，同时可供给呼吸，用于医疗、潜水、登山等；氮气或稀有气体化学性质稳定，可以作保护气；夏天杯子有水珠，说明空气中水蒸气遇冷液化；计入空气质量日报中的有二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入颗粒物和臭氧等。
【答案】（1）混合物 78% 氧气 登山（潜水、医疗急救、燃料燃烧、炼钢、气焊等写出一种即可） 氮气或稀有气体 （2）水蒸气 （3）B
例题2. 某同学设计了测定空气中氧气含量的实验，实验装置如图2-1-4所示。该同学的实验步骤如下：①将图中的集气瓶装少量的水，分为5等份，并做好标记；②在带橡皮塞和导管的燃烧匙内装入过量的红磷，将导管上的止水夹夹紧，在酒精灯上点燃红磷，并立即伸入集气瓶内，塞紧橡皮塞；③充分反应后，待集气瓶冷却至室温，打开止水夹。请回答下列问题：
图2-1-4
（1）该实验中红磷过量，目的是__________。
（2）步骤②集气瓶中的现象是__________，其反应的文字表达式为__________；步骤③中打开止水夹后观察到的现象是__________，由此可得出氧气约占空气体积的__________。
（3）该实验可推论出剩余气体__________（填“易”或“难”）溶于水及其化学性质__________（填“活泼”或“不活泼”）的结论。
（4）集气瓶中水的作用是__________。
（5）实验后测得氧气的体积分数小于1/5的原因是__________。
【思路点拨】在实验中红磷量要过量，目的是充分反应掉瓶中氧气，否则测得氧气的含量小于1/5. 除红磷量要充足外，还要求装置不漏气、等到装置冷却到室温再打开止水夹。整个实验中的现象为集气瓶中红磷燃烧，产生大量白烟，放出大量的热，打开止水夹，观察到水沿导管被吸入集气瓶中，约占瓶内空气体积的1/5，得出氧气大约占空气体积的1/5；同时得出剩余气体——氮气难溶于水，化学性质不活泼等性质特点。集气瓶中的水吸收五氧化二磷和热量，使装置快速达到室温。
【答案】（1）充分反应掉集气瓶中的氧气
（2）红磷燃烧产生大量白烟，放出大量的热 
水沿导管被吸入集气瓶中 1/5
（3）难 不活泼
（4）吸收生成物五氧化二磷，吸收热量
（5）红磷量不足、装置漏气、未等冷却到室温就打开止水夹
典题精炼
1. 汽车气囊内所装物质能在碰撞后10ms内生成一种空气中含量最多的气体，该气体是（ ）。
A. 氮气
B. 氧气
C. 稀有气体
D. 二氧化碳
2. 游客到达高原地区时，会发生高原反应而感到呼吸困难。这是因为高原地区空气里（ ）。
A. 氧气的体积分数大大低于21%
B. 氮气的体积分数大大超过78%
C. 氧气的体积分数仍约为21%，但空气稀薄
D. 二氧化碳气体含量大大增加
3. 生活中的下列物质属于纯净物的是（ ）。
A. 食品袋内防腐的氮气
B. 食醋
C. 碳酸饮料
D. 矿泉水
4. 下列物质的性质与所对应的用途没有直接关系的是（ ）。
A. 氧气的密度比空气略大——用于急救病人
B. 稀有气体的性质稳定——用作保护气
C. 氩气的化学性质稳定——用作保护气
D. 干冰升华吸热——用于人工降雨
5. 严重的雾霾天气使我国许多城市遭受了严重污染。下列不属于空气污染物的是（ ）。
A. 二氧化碳
B. 一氧化碳
C. 二氧化氮
D. PM2.5
6. 下列关于氧气用途的叙述不正确的是（ ）。
A. 医疗急救
B. 潜水
C. 灯泡中充氧气以延长使用寿命
D. 动植物呼吸
7. 下列关于空气各成分的说法中，错误的是（ ）。
A. 空气中氧气的体积分数约为21%
B. 氮气化学性质不活泼，可用于食品防腐
C. 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
D. 空气中的稀有气体一般不与其他物质反应，又被称为“惰性气体”
8. 2月29日，新发布的《环境空气质量标准》中增加了PM2.5监测指标。PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5pm的颗粒物，对人体健康影响更大，主要来源之一是化石燃料的燃烧。下列措施能减少PM2.5污染的是（ ）。
A. 鼓励开私家车出行
B. 鼓励使用太阳能热水器
C. 鼓励用煤火力发电
D. 鼓励液化石油气作燃料
9. 人工降雨可使用液氮作增雨剂，根据现有的知识推测下列说法中正确的是（ ）。
A. 液氮是一种混合物
B. 使用液氮会污染空气，应严格控制使用
C. 降落的雨滴中含有大量的液氮
D. 液氮汽化使空气中的水蒸气凝结成水珠
10. 测定空气成分的方法很多，图2-1-5所示的是用红磷在空气中燃烧的测定方法，实验过程如下。
图2-1-5
第一步：将集气瓶容积划分为五等份，并做好标记。
第二步：点燃燃烧匙内的红磷，伸入集气瓶中并把塞子塞紧。
第三步：待红磷熄灭并冷却后打开弹簧夹，发现水被吸入集气瓶中；进入集气瓶中水的体积约为集气瓶总容积的1/5。
请回答下列问题：
（1）上面的实验同时证明了氮气有__________的化学性质。
（2）实验完毕，若进入集气瓶中水的体积不到总容积的1/5，你认为导致这一结果的原因可能是__________。
（3）某同学对实验进行反思后，提出了图2-1-6所示的改进方法，你认为改进后的优点是：__________。
图2-1-6
中考真题
真题1. （江苏盐城）下列有关空气成分的说法错误的是（ ）。
A. 空气中氧气主要来自植物的光合作用
B. 空气中分离出的氮气可用于食品防腐剂
C. 空气中二氧化碳含量上升不会影响地球环境
D. 空气中敞口放置的饼干变软是因为空气中含有水蒸气
真题2. （山东青岛）我国新修订的《环境空气质量标准》颁布后，各地采取多种措施提高空气质量。下列措施中，不利于提高空气质量的是（ ）。
A. 向煤炭中加入石灰石或生石灰作固硫剂，减少二氧化硫的排放
B. 控制PM2.5的排放以减少雾霾天气
C. 将盗版光盘泼上汽油焚烧处理
D. 禁止燃放烟花爆竹