化學(xué)人教版九上高效講練系列04 空氣組成和氧氣含量的測(cè)定（基礎(chǔ)） 知識(shí)講解

PAGE空氣組成和氧氣含量的測(cè)定（基礎(chǔ)）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.記住空氣中各成分的體積分?jǐn)?shù)；了解空氣主要成分的性質(zhì)和用途；了解空氣污染的原因、危害及防治措施。2.掌握空氣中氧氣含量測(cè)定的實(shí)驗(yàn)原理、裝置、操作方法以及誤差分析。3.認(rèn)識(shí)純凈物、混合物的概念，并能從物質(zhì)的組成上區(qū)分純凈物和混合物?！疽c(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、拉瓦錫用定量的方法研究空氣的成分

二百多年前，法國(guó)化學(xué)家拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分。

這個(gè)著名實(shí)驗(yàn)是：把少量的汞放在一個(gè)密閉的容器里連續(xù)加熱12天，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有一部分銀白色的液態(tài)汞變成了紅色粉末，同時(shí)容器里空氣的體積減少了約1/5；他研究了剩余的那部分氣體，發(fā)現(xiàn)它既不能供動(dòng)物呼吸，也不支持燃燒，這正是氮?dú)?；他把汞表面生成的紅色粉末收集起來(lái)，放在另一個(gè)容器里加熱，除了得到汞以外，還得到了氧氣，而且氧氣的體積恰好等于密閉容器里減少的氣體體積；他把得到的氧氣加到前一個(gè)容器中剩下的約4/5體積的氣體里，結(jié)果得到的氣體與空氣的性質(zhì)完全一樣?！疽c(diǎn)詮釋】拉瓦錫實(shí)驗(yàn)結(jié)論：空氣由氧氣和氮?dú)饨M成，其中氧氣約占空氣總體積的1/5。要點(diǎn)二、測(cè)定空氣中氧氣含量的方法

1．實(shí)驗(yàn)原理：

利用紅磷在空氣中燃燒，將集氣瓶?jī)?nèi)氧氣消耗掉，生成五氧化二磷白色固體，使密閉容器內(nèi)壓強(qiáng)減??；在大氣壓作用下，進(jìn)入集氣瓶?jī)?nèi)水的體積即為減少的氧氣的體積。

2．實(shí)驗(yàn)裝置：3．實(shí)驗(yàn)步驟：（1）將儀器連接好并檢查裝置的氣密性。

（2）在集氣瓶底裝入少量的水，再把剩余的容積分成五等份并做上記號(hào)。

（3）用彈簧夾夾緊乳膠管。（4）在燃燒匙內(nèi)放入過(guò)量的紅磷。（5）點(diǎn)燃紅磷迅速伸入集氣瓶中，并把塞子塞緊。

（6）紅磷燃燒停止，待集氣瓶冷卻到室溫后，打開(kāi)彈簧夾。4．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

（1）紅磷燃燒產(chǎn)生大量白煙并放出熱量。

（2）打開(kāi)彈簧夾后燒杯中的水倒吸入集氣瓶中，進(jìn)入水的體積約占集氣瓶中空氣體積的1/5。

5.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：氧氣約占空氣體積的1/5。【要點(diǎn)詮釋】

1.可燃物必須選用燃燒后生成物為固體的物質(zhì)。不能選用木炭、硫等，因?yàn)槟咎?、硫燃燒產(chǎn)生的是氣體物質(zhì)，且與所耗氧氣體積相同，使瓶?jī)?nèi)外氣壓相等，水不會(huì)倒吸入瓶中。2.紅磷必須過(guò)量，燃燒時(shí)才能使容器內(nèi)氧氣消耗完。

3.紅磷燃燒停止后，要等集氣瓶?jī)?nèi)溫度降至室溫，方可打開(kāi)彈簧夾。

4.該實(shí)驗(yàn)還能得到的結(jié)論：氮?dú)猓瘹馄績(jī)?nèi)剩余的氣體主要是氮?dú)猓┚哂胁荒苋紵?、不支持燃燒和難溶于水的性質(zhì)。5.實(shí)驗(yàn)后測(cè)得氧氣的體積分?jǐn)?shù)小于21%的原因：（1）紅磷的量不足（則不能將集氣瓶?jī)?nèi)空氣中的氧氣完全反應(yīng)掉，集氣瓶?jī)?nèi)水面上升不到原瓶?jī)?nèi)空氣體積的1/5，導(dǎo)致測(cè)得空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)偏?。?。（2）裝置漏氣（當(dāng)集氣瓶?jī)?nèi)氧氣耗盡時(shí)，瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減小，瓶外空氣會(huì)進(jìn)入集氣瓶?jī)?nèi)，導(dǎo)致進(jìn)入水的體積減小，測(cè)得的氧氣的體積分?jǐn)?shù)偏?。?。（3）裝置未冷卻到室溫就打開(kāi)彈簧夾（溫度較高氣體壓強(qiáng)較大，進(jìn)入瓶?jī)?nèi)水的體積減小，引起測(cè)定結(jié)果偏低）。6.測(cè)定結(jié)果大于21%的原因：（1）點(diǎn)燃紅磷前未用彈簧夾夾緊乳膠管（紅磷燃燒放熱會(huì)使部分空氣由導(dǎo)管逸出，燒杯水中冒氣泡；最后造成水進(jìn)入集氣瓶的體積大于1/5）。（2）將點(diǎn)燃的燃燒匙伸入瓶?jī)?nèi)太慢（放出的熱將瓶?jī)?nèi)的部分空氣趕出瓶外；冷卻后打開(kāi)止水夾，進(jìn)入集氣瓶水的體積大于1/5）。要點(diǎn)三、空氣的組成

空氣的主要成分是氮?dú)夂脱鯕?，分別約占空氣總體積的4/5和1/5。空氣的成分按體積計(jì)算如下表：氣體氮?dú)?N2)氧氣（O2）稀有氣體(氦氣、氖氣、氬氣等)二氧化碳(CO2)其他氣體和雜質(zhì)占空氣總體積的比例78%21%0.94%0.03%0.03%【要點(diǎn)詮釋】1.空氣中各氣體的含量是體積分?jǐn)?shù)，不是質(zhì)量分?jǐn)?shù)。2.空氣是一種混合氣體，組成比較固定，特別是氧氣、氮?dú)?、稀有氣體的成分幾乎不變，但個(gè)別地區(qū)略有不同。要點(diǎn)四、純凈物和混合物物質(zhì)純凈物混合物概念只由一種物質(zhì)組成的物質(zhì)叫純凈物由兩種或多種物質(zhì)混合而成的物質(zhì)叫混合物區(qū)別①由同種物質(zhì)組成，即相同的分子、原子或離子，具有固定的組成②可以用化學(xué)式表示，如氧氣用O2表示③有固定的性質(zhì)①由不同種物質(zhì)混合而成，各種物質(zhì)彼此間不反應(yīng)，沒(méi)有固定的組成②不能用化學(xué)式表示③無(wú)固定性質(zhì)（如熔、沸點(diǎn)等），各自保持原物質(zhì)的性質(zhì)舉例氧氣、氮?dú)?、二氧化碳、蒸餾水、氫氧化鈣等空氣、鹽水、糖水、礦泉水、鋁合金、醬油等聯(lián)系【要點(diǎn)詮釋】

混合物是由純凈物混合而成。要點(diǎn)五、空氣是一種寶貴的自然資

1.氮?dú)猓菏菬o(wú)色、無(wú)味的氣體，密度比空氣略小，難溶于水。氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)不活潑。主要用途是用作保護(hù)氣、合成氮肥等。

2.氧氣：是無(wú)色、無(wú)味的氣體，密度比空氣大，不易溶于水。主要用途是供給呼吸和支持燃燒；醫(yī)療、潛水、氣焊、煉鋼、宇航等都需要用到氧氣。

3.稀有氣體：氦、氖、氬、氪、氙等氣體的總稱(chēng)。是無(wú)色、無(wú)味的氣體，難溶于水?；瘜W(xué)性質(zhì)很不活潑，一般情況下不與其他物質(zhì)反應(yīng)。通常作保護(hù)氣、制成多種電光、用于激光技術(shù)；氦用于制造低溫環(huán)境；氙用于醫(yī)療麻醉。

4.空氣的污染及防治污染空氣的物質(zhì)①粉塵；②有害氣體（二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮等）污染物的主要來(lái)①礦物燃燒；②工廠的廢氣；③汽車(chē)排放的尾氣等空氣污染的危害①損害人體的健康；②影響作物生長(zhǎng)；③破壞生態(tài)平衡；④導(dǎo)致全球氣候變暖；⑤破壞臭氧層；⑥形成酸雨空氣污染的防治①使用清潔能；②工廠的廢氣經(jīng)過(guò)處理后再排放；③使燃料充分燃燒；④對(duì)化石燃料進(jìn)行脫硫處理；⑤積極植樹(shù)、造林、種草等【要點(diǎn)詮釋】1.空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)中的“首要污染物”包括二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、粉塵（可吸入顆粒物）和臭氧等。

2.氮?dú)夂拖∮袣怏w作為保護(hù)氣，是利用它們的穩(wěn)定性。但是“穩(wěn)定”是“相對(duì)”而不是絕對(duì)的，在一定條件下，氮?dú)饧坝行┫∮袣怏w也能與某些物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)?！镜湫屠}】類(lèi)型一、考查空氣的組成1.空氣中氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)大約是（）A.21%B.31%C.50%D.78%【思路點(diǎn)撥】根據(jù)空氣中各成分的體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行分析判斷即可?！敬鸢浮緿【解析】空氣中各成分的體積分?jǐn)?shù)分別是：氮?dú)獯蠹s占78%、氧氣大約占21%、稀有氣體大約占0.94%、二氧化碳大約占0.03%、其他氣體和雜質(zhì)大約占0.03%?！究偨Y(jié)升華】本題考查了空氣中各種氣體的含量，同學(xué)們要記憶有關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，在理解的基礎(chǔ)上應(yīng)用。2.空氣中含量較多且能用于食品包裝的氣體是（）A．氮?dú)釨．氧氣C．稀有氣體D．二氧化碳【思路點(diǎn)撥】根據(jù)空氣中各成分及體積分?jǐn)?shù)和性質(zhì)，本題解題的關(guān)鍵信息是：“含量較多且充入食品包裝中以防腐”，充入食品包裝中以防腐，說(shuō)明該氣體化學(xué)性質(zhì)不活潑?！敬鸢浮緼【解析】空氣中各成分及體積分?jǐn)?shù)為：氮?dú)猓?8%、氧氣：21%、稀有氣體：0.94%、二氧化碳0.03%、水蒸氣和雜質(zhì)：0.03%．氮?dú)庠诳諝庵泻枯^多，且化學(xué)性質(zhì)不活潑，能充入食品包裝中以防腐?！究偨Y(jié)升華】本題難度不大，熟記空氣中各成分及體積分?jǐn)?shù)，掌握它們的性質(zhì)與用途是正確解題的關(guān)鍵。舉一反三：【變式1】最早通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定出空氣組成的科學(xué)家是()A.瑞典的舍勒B.英國(guó)的湯姆生C.法國(guó)的拉瓦錫D.意大利的阿伏加德羅【答案】C【變式2】關(guān)于稀有氣體的敘述中，錯(cuò)誤的是（）A.稀有氣體是空氣中含量最多的氣體B.都是無(wú)色無(wú)味的氣體C.一定條件下能跟其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)D.在空氣中的含量為0.94%【答案】A類(lèi)型二、考查空氣中氧氣含量的測(cè)定3.為了測(cè)定空氣的成分，按右圖所示裝置做實(shí)驗(yàn)：

（1）裝置連接好后，先要檢查裝置的。（2）將燃燒匙中過(guò)量的紅磷點(diǎn)燃后放入集氣瓶中，紅磷燃燒產(chǎn)生。

（3）反應(yīng)停止，待集氣瓶冷卻后打開(kāi)止水夾，燒杯中的水會(huì),約達(dá)到集氣瓶?jī)?nèi)空氣體積的為止。（4）此實(shí)驗(yàn)說(shuō)明空氣中含有，大約占空氣總體積的?！敬鸢浮浚?）氣密性（2）大量白煙

（3）倒吸入集氣瓶中1/5

（4）氧氣1/5【解析】過(guò)量的紅磷燃燒，將集氣瓶中的氧氣完全消耗掉，使瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減??；冷卻后打開(kāi)止水夾，燒杯中的水被倒吸入集氣瓶?jī)?nèi)，所進(jìn)水的體積和消耗掉氧氣的體積相等。

【總結(jié)升華】該實(shí)驗(yàn)還能得到的結(jié)論：氮?dú)猓瘹馄績(jī)?nèi)剩余的4/5氣體主要是氮?dú)猓┚哂胁荒苋紵⒉恢С秩紵碗y溶于水的性質(zhì)。舉一反三：【變式】同學(xué)們用上圖（例3圖）所示裝置測(cè)定空氣中氧氣的含量，實(shí)驗(yàn)前在集氣瓶?jī)?nèi)加入少量的水，并做上記號(hào)。下列說(shuō)法中，不正確的是()A.實(shí)驗(yàn)時(shí)紅磷一定過(guò)量B.點(diǎn)燃紅磷前先用彈簧夾夾緊乳膠管C.紅磷熄滅后立刻打開(kāi)彈簧夾D.最終進(jìn)入瓶中水的體積約等于氧氣的體積【答案】C類(lèi)型三、考查純凈物和混合物4.下列物質(zhì)中，屬于純凈物的是()A.海水B.汽油C.蒸餾水D.空氣【答案】C【解析】蒸餾水為純凈物，其他物質(zhì)都是混合物。【總結(jié)升華】只由一種物質(zhì)組成的物質(zhì)叫純凈物，由兩種或多種物質(zhì)混合而成的物質(zhì)叫混合物。舉一反三：【變式】下列物質(zhì)屬于混合物的是（）A．氧氣B．生鐵C．氯酸鉀D．金剛石【答案】B【解析】氧氣、氯酸鉀、金剛石都分別由一種物質(zhì)組成，都是純凈物。生鐵是鐵和碳的合金，因?yàn)槭怯蓛煞N或兩種以上物質(zhì)組成的，故屬于混合物。類(lèi)型四、考查空氣污染5.在治理城市空氣污染中所采取的措施不正確的是（）A．少用煤作燃料B．增加綠地面積C．焚燒落葉D．汽車(chē)改用清潔燃料【答案】C【