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- 2021-11-06 发布
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课题1 空气
答案:
(1)78% (2)21% (3)稀有气体 (4)0.03% (5)氧气的体积 (6)装置漏气、红磷量不足、未冷却到室温就打开弹簧夹读数 (7)弹簧夹未夹紧胶皮管、燃烧匙伸入集气瓶中的速度过慢 (8)供给呼吸 (9)支持燃烧 (10)不活泼 (11)二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、可吸入颗粒物、臭氧 (12)加强大气质量监测,改善环境状况,使用清洁能源,积极植树、造林、种草等 (13)一种物质 (14)由两种或两种以上物质
1.认识空气的组成
(1)空气成分的发现
①二百多年前,法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分,得出了空气由氧气和氮气组成,氧气占空气总体积的1/5的结论。
②以后经过许多科学家研究发现,空气中还含有氦、氖、氩、氪、氙等稀有气体。
(2)空气中氧气含量的测定
【实验原理】红磷+氧气五氧化二磷
点燃燃烧匙内的红磷后,立即伸入瓶中并把塞子塞紧。过量的红磷燃烧时消耗尽瓶中的氧气,生成五氧化二磷固体(没生成气体),瓶内气体减少,压强降低,低于外界大气压,水会自动进入容器中来补充。进入水的体积即为消耗的氧气的体积。
【实验装置】如图。
【实验步骤】①先在集气瓶里加入少量水,再把剩余容积用记号划分成5等份。
②用弹簧夹夹紧胶皮管。
③在燃烧匙内放入红磷,点燃红磷,立即伸入瓶中并把瓶塞塞紧。
④冷却至室温后,打开弹簧夹。
【实验现象】①红磷燃烧产生大量白烟,放出大量热,生成白色固体。
②冷却至室温后,打开弹簧夹,水经导管流入集气瓶,约上升到刻度“1”处。
10
【分析与结论】红磷燃烧消耗掉集气瓶内的氧气,生成的五氧化二磷固体极易溶于水,几乎不占有体积,因此,水进入集气瓶来补充氧气的体积。由此证明氧气约占空气体积的1/5。
该实验成功的关键是什么?
①红磷要稍过量;②装置不能漏气; ③弹簧夹要夹紧胶皮管;④点燃红磷后伸入集气瓶中的速度要快;⑤待集气瓶的温度达到室温后再打开弹簧夹,不要过早打开。
释疑点 红磷要过量的原因
过量的红磷可保证消耗尽全部的氧气。若红磷不足,氧气没消耗尽,集气瓶中减少的气体会偏少,进入的水将少于1/5。
【例1-1】下图所示装置可用来测定空气中氧气的含量。对该实验认识不正确的是( )
A.红磷的量不足会影响实验结论
B.装置不漏气是实验成功的重要因素之一
C.红磷有剩余也得不到正确的实验结论
D.集气瓶内气体的减少会导致烧杯中的水流入集气瓶
解析:若红磷的量不足,则不能消耗尽集气瓶中全部的氧气,也就测不出空气中氧气的含量;红磷有剩余,能保证氧气全部消耗尽,进入水的体积就是氧气的体积,故A正确,C不正确;若装置漏气,外界空气将会进入集气瓶,导致集气瓶内减少的气体偏少,进入水的体积将小于1/5,C正确;因为装置密闭,若集气瓶内气体减少,瓶内压强会小于外界大气压,烧杯中的水会流入集气瓶,D正确。
答案:C
提示:理论上,密闭的集气瓶中减少的气体体积=消耗的氧气体积=进入水的体积。红磷足量可保证消耗尽集气瓶中的全部氧气。
(2)空气的组成
空气中各组分的体积分数大约是: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%。通常情况下,空气中各组分的含量保持相对稳定。
点技巧 记忆空气成分口诀
氮七八,氧二一,零点九四是稀气;还有两个点零三,二氧化碳和杂气;体积分数要记清,莫与质量混一体;化学计算常用到,时刻牢记在心底。
【例1—2】下列关于空气成分的说法正确的是( )
A.空气是一种单一的物质
B.空气中含量最多的气体是氮气,氮气的质量约占空气质量的78%
C.一般情况下,空气的成分是比较固定的,主要由氮气和氧气组成
D.空气中只含有氮气和氧气
解析:空气不是单一物质,主要成分是氮气和氧气,还含有稀有气体等,一般情况下,空气的成分比较固定。按体积计算,空气中氮气约占78%。若按质量计算,空气中氮气约占75%。
答案:C
辨误区 对空气成分含量的错误认识
空气中各成分的含量是指体积分数,不是质量分数。例如,氮气的质量分数约为75.4%,氧气的质量分数约为23.2%。
2.纯净物和混合物
物质分为纯净物和混合物。
(1)纯净物:只由一种物质组成的物质。如氮气、氧气、二氧化碳。
(2)混合物:由两种或两种以上的物质混合而成的物质。如空气、海水、食醋、矿泉水。
10
谈重点 纯净物与混合物的区别
纯净物与混合物的区别是所含物质的种类是否单一,只含一种物质的物质属于纯净物,否则是混合物。只根据表面字眼判断物质的种类是不恰当的。如纯净的海水是混合物,不是纯净物,因为海水含水和食盐等多种物质;冰水共存物是纯净物,不是混合物,因为冰和水是同种物质。
【例2】物质按照其组成可分为纯净物和混合物。下列关于混合物和纯净物的说法正确的是( )
A.水和冰混合后为混合物
B.食盐水是纯净物
C.氮气和液氮混合后为纯净物
D.洁净的空气是纯净物
解析:同种物质组成纯净物,不同种物质组成混合物。水和冰、氮气和液氮分别属于同种物质,食盐水含食盐和水两种物质。洁净物不一定是纯净物,洁净的空气仍含有多种气体。
答案:C
3.空气是宝贵的自然资源
(1)氧气的用途
①供给呼吸,如医疗急救、潜水、航空等。
②支持燃烧。燃料燃烧、炼钢、气焊等。
辨误区 氧气能助燃,不可燃
氧气支持燃烧,是指燃料燃烧时需要氧气助燃,但氧气并不可燃。更不能说成氧气可作燃料。
(2)氮气的性质和用途
①物理性质
颜色
状态
气味
密度
熔点
沸点
溶解性
无色
气态
无味
1.251 g/L
-209.9 ℃
-195.8 ℃
难溶
于水
②化学性质:不活泼,不燃烧,不支持燃烧,无毒无害。
③用途:a.用作保护气。氮气在低温、常温下难与其他物质发生化学反应。灯泡中充氮气可延长使用寿命,食品包装时充氮气可防止食品腐败,保鲜食品。b.制造化肥、合成染料、炸药的重要原料。高温条件下,氮气也能与其他物质发生反应,用于制取有用的新物质。c.液态氮用作冷冻剂。液态氮汽化时需吸收大量的热,能使局部温度降低。医疗上常用液氮冷冻、麻醉或冷藏人体细胞组织。在液氮的低温环境下,超导材料显示超导性能。
释疑点 正确认识保护气
保护气是具有保护作用的气体,氮气能作保护气是由于氮气化学性质稳定,它不但自己不与物质反应,还隔绝空气(或氧气),不让氧气与物质发生反应。
(3)稀有气体的用途
稀有气体是氦、氖、氩、氪、氙和氡等气体的总称,它们是没有颜色、没有气味,化学性质很不活泼的气体,一般情况下不跟其他物质发生化学反应 (曾被称为“惰性气体”)。
①制电光源。稀有气体在通电时能发出不同颜色的光:氩气——紫蓝色光,氦气——粉红色光,氖气——红光,氙气——特强白光,能穿透浓雾。人们常用稀有气体制成各种用途的电光源,如航海灯(氙灯)、闪光灯、霓虹灯等。
②氦气密度小(仅次于氢气),性质稳定,用于填充飞艇、探空气球。
③稀有气体还可用于激光技术(氦气),制造低温环境,用于医疗麻醉(氙气)。
10
辨误区 稀有气体的化学性质不活泼是相对的
一般情况下,稀有气体的化学性质很不活泼。但一定条件下,它们也能与其他物质发生化学反应,只是反应条件较高而已。
【例3】(辽宁大连中考)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,可作燃料
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
解析:
A
√
氧气能供给呼吸
B
×
氧气能支持燃烧,是说氧气能助燃,但氧气本身不能燃烧,即氧气不可作燃料
C
√
氮气化学性质不活泼,可作保护气
D
√
稀有气体化学性质很不活泼,可作保护气
答案:B
4.保护空气
(1)空气污染与防治
污染物
①粉尘(可吸入颗粒物);
②有害气体,如二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮等
来源
①矿物燃烧;②化工厂的废气;③汽车排放的尾气等
危害
引起三大环境问题:
①温室效应:造成全球变暖,海平面上升,陆地面积变小等;②酸雨:造成建筑物的腐蚀损坏,土壤酸化等;③臭氧层空洞:使紫外线穿透大气层,危害人体健康
防治措施
①减少使用化石燃料;②加强空气质量监测,改善环境状况;③开发使用清洁能源,如太阳能、风能等,消除环境污染;④大力植树造林
(2)空气质量日报
①内容:空气污染指数、首要污染物、空气质量级别、空气质量状况等。
②空气污染指数项目:二氧化硫(SO2)、一氧化碳(CO)、二氧化氮(NO2)、可吸入颗粒物和臭氧(O3)等。
③空气质量分级标准
污染指数
50以下
51~100
101~150
质量级别
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ(1)
质量状况
优
良
轻微污染
污染指数
151~200
201~300
300以上
质量级别
Ⅲ(2)
Ⅳ
Ⅴ
10
质量状况
轻度污染
中度污染
重度污染
④空气污染指数、级别、质量状况的关系:
空气污染指数越大,级别越高,污染越严重。
释疑点 二氧化碳是空气污染物吗
造成空气污染的原因是烟尘和有害气体(如二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳等)。二氧化碳在空气中含量过多会对人体有害且造成“温室效应”,但二氧化碳无毒,并且是空气的固有成分,所以它不是空气污染物。
【例4】空气污染已成为世界性的环境问题。空气质量日报、周报是通过新闻媒体向社会发布的环境信息,可及时准确地反映空气质量状况,提高全民的环保意识。下表为某日我国部分地区空气质量日报的内容:
城市
首要污染物
空气污染指数
空气质
量级别
A
可吸入颗粒物
111
Ⅲ轻度污染
B
二氧化氮
104
Ⅲ轻度污染
C
二氧化硫
61
Ⅱ良
D
二氧化硫
24
Ⅰ优
根据上表,完成下列问题。
(1)当日空气质量最好的城市是________(填序号)。
(2)想一想,空气主要污染物是从哪儿来的?
________________________________________________________________________。
(3)为了防止空气的污染,保护美丽的蓝色天空,你有什么好的建议?________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:(1)由表中的空气污染指数和空气质量级别可以看出城市D的空气污染指数最小,因此四个城市中当日空气质量最好的城市是D。(2)空气污染的主要污染物来自煤、石油等化石燃料的燃烧和工厂的废气。(3)防止空气污染可以减少煤、石油的使用,改用清洁能源,减少工厂废气的排放等。
答案:(1)D
(2)化石燃料燃烧、工厂排放的废气等(答案合理即可)
(3)使用清洁能源、减少工厂废气排放等(答案合理即可)
5.对纯净物、混合物的理解
(1)二者的比较
纯净物
混合物
区别
含一种物质
含两种或多种物质
特性
有固定组成和性质
无固定组成和性质
表示
能用化学符号表示
不能用化学符号表示
举例
氧气、二氧化碳
空气、盐水、糖水
联系
混合物纯净物
(2)判断的方法
①看所含物质种类。含一种物质的是纯净物;含不同种物质的是混合物。如冰水共存物是纯净物。
②看表示方法:能用化学符号表示的物质是纯净物;不能用化学符号表示的物质是混合物。
③看有无固定熔、沸点:有固定熔、沸点的物质是纯净物,无固定熔、沸点的物质是混合物。
辨误区 判断纯净物、混合物常见的错误
①被“洁净、混合”等字眼迷惑。洁净不一定纯净,如洁净的空气只是没有污
10
染,仍含有氧气、氮气等多种气体,属于混合物,不属于纯净物。②被物质的名称迷惑。二氧化碳是物质的名称,“氧”“碳”指组成物质的基本成分——氧元素、碳元素(第三单元中将学习),不是两种物质。二氧化碳是纯净物,不是混合物。
【例5—1】(实际应用题)根据物质分类的知识判断,下列生活中常见物质中,属于纯净物的是( )
A.餐饮用到的汽水
B.工业中的液氧
C.医疗上用的碘酒
D.厨房中的食醋
解析:纯净物只含一种物质。汽水含二氧化碳、水、蔗糖、香精等,碘酒含碘和酒精,食醋含醋酸和水等,均属于混合物;液氧只含氧气,属于纯净物。
答案:B
【例5—2】(综合题)在化学学习过程中,常常用到分类的方法。例如,自然界中的物质分为纯净物和混合物。利用分类的方法学习化学,可以起到事半功倍的效果。下列有关纯净物和混合物的说法,不正确的是( )
A.蒸馏水只含水一种物质,属于纯净物
B.石油没有固定熔、沸点,将石油分离可得到汽油、煤油、柴油、润滑油等,故石油一定是混合物
C.混合物由两种或两种以上物质组成
D.洁净、透明的液体一定是纯净物
解析:纯净物只含一种物质,混合物含不同种物质,A、C正确;混合物没有固定的熔、沸点,B正确;洁净、透明的液体中可能含有两种或多种物质,可能是混合物,如食盐水为混合物,D不正确。
答案:D
【例5—3】(实际应用题)根据物质分类的知识判断,下列常见物质中属于纯净物的是( )
A.实验室中的蒸馏水
B.工业上的石油
C.家庭中的不锈钢
D.清新的空气
解析:蒸馏水是纯净物;石油是由多种沸点不同的液态物质组成的混合物;不锈钢是含铁、铬、镍的混合物;清新的空气仍含有氮气、氧气、二氧化碳等多种气体。
答案:A
【例5—4】下列物质中属于纯净物的是( )
A.空气 B.海水
C.生铁 D.氧气
解析:该题考查物质的分类。空气、海水、生铁都含有多种成分,是混合物,而氧气是纯净物。故答案选D。
答案:D
6.测定空气中氧气含量的误差分析
(1)导致进入集气瓶的水少于1/5的可能原因
①红磷量不足。若红磷量不足,则不能消耗尽集气瓶内所有的氧气,进入瓶内的水少于集气瓶中空气体积的1/5。
②装置漏气(或没检查装置的气密性)。若装置漏气,会有空气进入集气瓶,导致进入的水偏少。
③未冷却就读数。实验完毕,未等瓶冷却就打开弹簧夹读数,此时气体因受热处于膨胀状态,瓶内压强没降到最低,进入的水偏少。
(2)导致进入集气瓶的水多于1/5的可能原因
①点燃红磷时没有夹紧弹簧夹。瓶内空气受热逸出。
②点燃的红磷没立即伸入瓶中,瓶内部分空气受热逸出。
【例6】(探究题)某实验小组同学用下
10
图装置测定空气中氧气的含量。先用弹簧夹夹住胶皮管。点燃红磷,伸入瓶中并塞上瓶塞。待红磷熄灭并冷却后,打开弹簧夹,观察广口瓶内水面变化情况。实验完毕,甲同学的广口瓶内水面上升明显小于瓶内空气体积的1/5,乙同学的广口瓶内水面上升明显大于瓶内空气体积的1/5。下列对这两种现象解释合理的是( )
①甲同学可能使用红磷的量不足,瓶内氧气没有消耗完
②甲同学可能未塞紧瓶塞,红磷熄灭冷却时外界空气进入瓶内 ③乙同学可能没夹紧弹簧夹,红磷燃烧时瓶内部分空气从导管逸出 ④乙同学可能插燃烧匙太慢,塞紧瓶塞之前,瓶内部分空气受热逸出
A.①③ B.②④
C.①②③ D.①②③④
解析:甲同学实验结果比实际偏低的可能原因有:(1)药品量不足,氧气没有完全消耗尽;(2)装置气密性不好,外界空气进入集气瓶;(3)未冷却到室温就读数,瓶内压强没有降到最低,因此,①和②的解释是合理的。乙同学的实验结果比实际偏高的原因是广口瓶内部分空气受热散失,③和④的解释也是合理的。
答案:D
7.空气中氧气含量的测定实验总结
(1)实验原理:选择一种在空气中反应只消耗氧气,而不与其他气体反应且生成物不占气体空间的物质(如固体),使密闭容器中气体减少(减少的气体体积即为氧气的体积)。
(2)实验装置变式:
10
(3)实验现象及分析
图甲,白磷燃烧现象同红磷。燃烧完毕气体减少体积等于氧气体积,活塞左移,停在刻度“4”处。
图乙,红磷燃烧消耗尽钟罩内氧气,进入水的体积等于氧气体积,水位上升至1/5处。
图丙,铜+氧气氧化铜,反应消耗尽氧气,生成氧化铜固体,注射器内空气体积减小。待冷却到室温后,注射器内减少的体积等于空气中氧气体积。
说明:图甲、乙、丙装置的共同点是装置要密闭,气密性好;所选药品燃烧后不能生成气体(或生成的气体完全溶于所用液体)。
【例7—1】(探究题)如图,在一个具有刻度和可以左右滑动的活塞的玻璃容器中放入白磷(足量,着火点40 ℃,白磷+氧气―→五氧化二磷),活塞左端的管内密封有空气,右端的管口跟空气连通。将玻璃容器固定在盛有80 ℃热水(恒温)的烧杯上进行实验。
请回答:(1)可观察到的现象是_________________________________________________。
(2)由此实验可以得出的结论是________________________________________________。
解析:由反应表达式可推知,白磷燃烧现象同红磷。白磷燃烧时消耗尽注射器内的氧气,没生成气体,减少的体积等于消耗掉的氧气体积。活塞应左移到刻度“4”处。该实验说明了空气中氧气占总体积的1/5。
答案:(1)白磷燃烧,冒白烟,活塞左移,最后停在刻度“4”处
(2)空气中氧气约占总体积的1/5(或氧气支持燃烧)
10
【例7—2】用图A所示装置测定空气中氧气的含量。
(1)实验时,取下橡皮塞,点燃红磷,迅速伸入集气瓶中并塞紧橡皮塞,这时看到的现象是________________________________________________________________________。
(2)小倩设计了如图B所示的改进装置,其优点是________________(只写一点)。从理论上分析,玻璃管内液面最终将上升至________处(填“1”“2”“3”“4”),但实测结果液面往往偏低,其原因可能是________(只写一条)。
解析:红磷燃烧现象是产生大量白烟;装置B密闭,不会有五氧化二磷等溢出,无污染,误差小;若实验中白磷量不足,则消耗的氧气少,进入的水少,测定结果会偏低;若未冷却到室温就观察,此时气体正处于膨胀状态,实际进入水的体积将小于消耗的氧气,测定结果也会偏低。
答案:(1)红磷继续燃烧,产生大量白烟
(2)不污染空气(或操作简便或实验误差较小) 1 白磷量不足或未冷却到室温就观察(其他合理答案均可)
课题1 空气
一、选择题(每个小题只有一个选项符合题意)
1.空气的成分是:①氧气;②氮气;③稀有气体;④二氧化碳及其他气体杂质。按体积分数由大到小的顺序排列正确的是( )。
A.①②③④ B.②①③④
C.①②④③ D.②①④③
2.下列关于空气成分的叙述正确的是( )。
A.空气中氮气和氧气的体积比约为4∶1
B.空气的成分按质量计算,氮气占78%,氧气占21%
C.从液态空气中能分离出氮气,不能分离出氧气和稀有气体
D.空气中含量最多且性质又不活泼的是稀有气体
3.下列关于氮气的性质和用途,叙述错误的是( )。
A.氮气是无色无味的气体
B.在通常状况下,氮气很难跟其他物质发生化学反应
C.从空气中分离出的氮气,可用于填充白炽灯的灯泡
D.从空气中分离出的氮气,不能用于生产氮肥
4.下列关于稀有气体的叙述,错误的是( )。
A.稀有气体都是没有颜色、没有气味的气体
B.稀有气体在空气中所占的体积约为0.03%
C.稀有气体的性质很不活泼,常用作保护气
D.稀有气体在通电时,能发出不同颜色的光
5.下列物质中属于混合物的是( )。
A.氮气 B.二氧化碳
C.空气 D.氧气
10
6.近几年,我国北方地区多次出现“沙尘暴天气”,造成“沙尘暴天气”的主要原因是植物被破坏。沙尘暴天气使空气中增加了大量的( )。
A.二氧化碳 B.一氧化碳
C.可吸入颗粒物 D.二氧化硫
二、填空题
7.空气中含量最多的气体是________;澄清石灰水露置在空气中会逐渐变浑浊,这说明空气中有少量的________;盛有冰水的杯子,放在常温的空气中,外壁会潮湿,说明空气中有________;将一只老鼠放入一个密封的玻璃瓶内,过一段时间,老鼠才会死亡说明空气中有________。
8.在实验室测定空气中氧气的含量实验,能否用硫代替红磷?为什么?
________________________________________________________________________。
9.19世纪末,物理学家瑞利在研究中发现,从空气中分离得到的氮气密度,与从含氮物质制得的氮气密度有0.006 4 kg/m3的差异,他没有放过这一发现,在化学家拉姆塞的合作下,经过十几年的努力,于1894年发现了空气中的氩气。下列说法正确的是________(填序号)。
①氩是一种化学性质极不活泼的气体;
②瑞利从空气中分离的氮气是纯净物;
③19世纪末以前,人们认为空气由氧气和氮气组成;
④瑞利发现,从含氮物质制得的氮气密度大于从空气中分离的氮气的密度。
三、简答题
10.有两个集气瓶,分别充满空气和氮气,试用简单的方法加以鉴别。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
11.下图是利用红磷在空气中燃烧测定氧气含量的实验装置图,在实验中,钟罩内的水为什么先下降后上升?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
课题1 空气
1.B 2.A
3.D 解析:只要是氮气,就能用于生产氮肥。
4.B 解析:稀有气体在空气中所占的体积约为0.94%。
5.C 解析:空气是含有多种气体的混合物,没有独立的化学符号。
6.C 解析:沙尘暴天气使空气中增加了大量的可吸入颗粒物,使能见度降低。
7.氮气(或N2) 二氧化碳(或CO2) 水蒸气(或H2O) 氧气(或O2)
8.不能用硫代替红磷,因为硫在空气中生成的二氧化硫是气体,不能使集气瓶内的气压减小
9.①③
10.用燃着的木条分别伸入两个集气瓶中,木条继续燃烧的是空气,木条立即熄灭的是氮气
11.先是红磷燃烧放出热量,钟罩内气体热胀冷缩,把水压出,水位下降;等装置内气体冷却后,由于红磷燃烧消耗了氧气,使得钟罩内的气体减少,水位又上升
10
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