新人教版九年级化学上册例题精讲：第2单元课题1空气 9页

1 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――→点燃 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。 【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， 2 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。 3 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)。 4 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 5 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染，仍含 6 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图装置测定空气中氧气的含量。先用弹簧夹夹住 7 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： 8 (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 9 (2)空气中氧气约占总体积的 1/5(或氧气支持燃烧) 【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)