專題四 空氣（解析版）

專題四空氣【知識歸納】一、空氣成分的研究史法國科學家拉瓦錫最早運用天平作為研究化學的工具，用定量的方法研究了空氣的成分，第一次明確提出了“空氣是由氧氣和氮氣組成的”。其中氧氣約占空氣總體積的1/5的結論。二、空氣中氧氣成分的測定（利用紅磷燃燒消耗密閉容器內(nèi)空氣中的氧氣，使密閉容器內(nèi)壓強減小，在大氣壓的作用下，進入容器內(nèi)水的體積即為減少的氧氣的體積）。1.實驗步驟：(1)連接裝置，檢查裝置的氣密性；(2)在集氣瓶內(nèi)加入少量水后,把集氣瓶剩余容積五等分；(3)用彈簧夾夾緊乳膠管；(4)點燃紅磷后,立即伸人集氣瓶內(nèi)并把膠塞塞緊；(5)燃燒結束冷卻后,打開彈簧夾。2.實驗現(xiàn)象：①紅磷燃燒發(fā)出黃白色火焰，放出熱量，產(chǎn)生白煙。②裝置冷卻到室溫后打開彈簧夾，燒杯內(nèi)的水倒流入集氣瓶，約占瓶內(nèi)空氣體積的1/5。點燃3.實驗結論：氧氣約占空氣總體積的1/5。點燃4.反應原理：4P+5O2=2P2O55.實驗不成功的原因：小于1/5的原因：紅磷不足量；（2）裝置漏氣；（3）未等冷卻就打開了彈簧夾。大于1/5的原因：點燃燃燒匙內(nèi)的紅磷后，伸入集氣瓶中太慢；（2）彈簧夾沒有夾緊膠皮管兒?！军c撥】：（1）測定空氣中氧氣含量，用木炭，硫、鐵絲或鎂帶代替紅磷行不行？為什么？應該選用什么樣的藥品來代替紅磷？答：都不可以。木炭燃燒消耗氧氣，生成二氧化碳，硫燃燒消耗氧氣生成二氧化硫，所以導致集氣瓶內(nèi)的氣體體積基本不變，氣壓不會減小。鐵絲也不行，因為鐵絲在空氣中不能燃燒。鎂不但跟氧氣反應而且還跟氮氣等反應，結果測得的不只是空氣中氧氣的體積。會遠遠大于氧氣的體積。選擇藥品的要求:①在空氣中能燃燒且只于氧氣反應②該藥品燃燒后生成物為固態(tài)或液態(tài)。（2）實驗中得出氮氣的哪些性質(zhì)？答：①氮氣既不能燃燒，也不能夠支持燃燒。②氮氣不易溶于水。（3）紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾實驗現(xiàn)象是什么？為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象？答：水由燒杯流入集氣瓶，約占集氣瓶內(nèi)空氣體積的1/5。紅磷燃燒消耗氧氣，氣體減少，壓強變小，小于外界大氣壓，所以水會有燒杯流入集氣瓶。（4）集氣瓶底部為什么放水？能否用細沙代替？答：吸收五氧化二磷防止污染空氣。不可以。（5）紅磷必須足量的原因是什么？答：充分消耗空氣中的氧氣。6.實驗裝置改進：將紅磷換成白磷，通過光、熱使其在密閉的環(huán)境中燃燒，既減少對空氣的污染又保證實驗的成功。三、空氣的主要成分（主要成分為氮氣和氧氣，屬于混合物）。按體積分數(shù)：氮氣（N2）78%；氧氣（O2）21%（氮氣比氧氣約為4：1）；稀有氣體0.94%；二氧化碳（CO2）0.03%；其它氣體和雜質(zhì)0.03%?？諝獬煞挚谠E:氮七八氧二一，零點九四是稀氣；零點零三有兩個，二氧化碳和雜氣。四、氣體的用途1.氮氣：性質(zhì)：無色、無味的氣體，不溶于水，不燃燒也不支持燃燒，不能供給呼吸，化學性質(zhì)不活潑。用途：①化學性質(zhì)不活潑:可作保護氣，用于食品防腐，燈泡填充氣等。②醫(yī)療上可在液氮冷東麻醉條件下做手術，超導材料在液氮的低溫環(huán)境下能顯示超導性能。③可用于制造硝酸和氮肥。2.稀有氣體：性質(zhì)：無色、無味的氣體，通電時能發(fā)出不同顏色的光，化學性質(zhì)很不活潑。用途：①化學性質(zhì)很不活潑，作保護氣。②通電可發(fā)出不同顏色的光，可制成多種用途的電光源。③氦可制造低溫環(huán)境；用于探空氣球。五、空氣的污染及防治1.空氣污染：損害人體健康、影響作物生長、破壞生態(tài)平衡。形成溫室效應（二氧化碳含量過多引起）、臭氧空洞（飛機的尾氣、氟里昂的排放）、酸雨（由二氧化硫、二氧化氮引起）等環(huán)境問題。2.空氣的污染及防治污染來源防治措施化石燃料的燃燒(煙氣粉塵、二氧化氮、二氧化硫等)。使用清潔能源、改變能源結構、大力推廣脫硫煤等。工業(yè)廢氣(二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸人顆粒物等)。工業(yè)廢氣經(jīng)處理達標后排放等,減少有害物質(zhì)的排放。植被破壞引起的沙塵。積極植樹造林、種草等，提高空氣的自凈能力。露天焚燒秸稈和垃圾。秸稈還田,垃圾分類處理。3.目前空氣污染指數(shù)包括：一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、可吸入顆粒物、臭氧。污染指數(shù)越大空氣質(zhì)量越差?！緦ｎ}突破】基礎性習題：1.在生產(chǎn)和科學研究中，需要用到一些保護氣，當焊接金屬時，為了隔絕空氣，能作為保護氣的一組是()A.氫氣、氨氣B.氮氣、氧氣C.二氧化碳、氧氣D.氮氣、氬氣【解析】第一步→確定保護氣滿足的條件。焊接金屬時，在高溫下金屬能夠與空氣中的氧氣發(fā)生化學反應，所以要隔絕空氣，用作保護氣的氣體必須滿足的條件是本身化學性質(zhì)穩(wěn)定，既不燃燒也不與金屬發(fā)生反應。第二步→分析選項中物質(zhì)。氫氣與02反應,02參與反應,二氧化碳、氮氣、氫氣化學性質(zhì)穩(wěn)定且不參與反應?！敬鸢浮緿2.大山深處空氣清新，空氣中氮氣的體積分數(shù)約為（）A．78%

B．21%

C．11%

D．58%【解析】空氣的成分是比較固定的，空氣的成分按體積計算，大約是：氮氣占78%、氧氣占21%、稀有氣體占0.94%、二氧化碳占0.03%、其它氣體和雜質(zhì)占0.03%．大山深處空氣清新，空氣中氮氣的體積分數(shù)也為78%。【答案】A3.使用下列交通工具出行，環(huán)境污染最大的是（）A．氫能源車B．共享單車C．電動汽車D．柴油汽車【解析】A.氫氣燃燒生成的水，生成物無污染；B.共享單車采用人力，節(jié)約能源，無污染；C.電能是二次能源，使用時不會產(chǎn)生污染；D.柴油是從石油中分離出來的，燃燒會產(chǎn)生一氧化碳、可吸入顆粒物等污染物，會污染環(huán)境?！敬鸢浮緿4.近地面的臭氧是由于氮氧化物等在陽光照射下發(fā)生光化學反應產(chǎn)生的。下列說法錯誤的是（）A．臭氧與氧氣的化學性質(zhì)不同

B．臭氧是空氣質(zhì)量指數(shù)的污染物之一C．汽車尾氣大量排放會導致臭氧污染

D．佩戴口罩能有效阻擋臭氧的吸入【解析】A.臭氧是由臭氧分構成的，氧氣是由氧分構成的，構成它們的分不同，故化學性質(zhì)不同，正確；B.目前計入空氣污染指數(shù)的項目有：一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、可吸入顆粒物和臭氧，正確；C.汽車尾氣排放物產(chǎn)生的化學反應會導致進地的臭氧造成污染，正確；D.口罩只能阻擋可吸入顆粒物，不能有效阻擋臭氧的吸入，錯誤?！敬鸢浮緿5.打造“成渝第二城”，共創(chuàng)美好生態(tài)南充。下列做法有利于環(huán)境保護的是（）A．焚燒落葉，減少垃圾的運輸量

B．使用一些新型的、可降解的塑料，減少“白色污染”C．加高煙囪，減少二氧化硫對環(huán)境的污染

D．大量使用農(nóng)藥和化肥，增加農(nóng)作物產(chǎn)量【解析】

A．焚燒落葉，會產(chǎn)生大量有害氣體和煙塵，會污染空氣；B．使用一些新型的、可降解的塑料，減少“白色污染”，有利于保護環(huán)境；C．加高煙囪，不能減少污染物的排放，不能減少二氧化硫對環(huán)境的污染，甚至會導致污染范圍增大；D．大量使用農(nóng)藥和化肥，會導致水和土壤被污染；【答案】B6.沒有空氣就沒有生命。下列有關空氣的說法錯誤的是（）A．植物光合作用需要氮氣 B．人體呼吸作用需要氧氣C．二氧化碳屬于溫室氣體 D．稀有氣體化學性質(zhì)穩(wěn)定【解析】A.植物光合作用時吸收二氧化碳和水，釋放出氧氣，該過程沒有氮氣參與，故A錯誤；B.氧氣能夠支持呼吸，所以人體呼吸作用需要氧氣，故B正確；C.二氧化碳增多能夠加劇溫室效應，所以二氧化碳屬于溫室氣體，故C正確；D.稀有氣體不易和別的物質(zhì)發(fā)生反應，其化學性質(zhì)穩(wěn)定，故D正確；【答案】A7.下列有關空氣的說法錯誤的是（）A．氮氣是制造氮肥的重要原料 B．氧氣約占空氣體積的21%C．空氣中稀有氣體所占比例雖小但用途廣泛 D．空氣污染不會造成臭氧層空洞【解析】A.氮氣是制造氮肥的重要原料，故選項說法正確；B.氧氣約占空氣體積的21%，故選項說法正確；C.空氣中稀有氣體所占比例雖小但用途廣泛，故選項說法正確；D.臭氧層空洞主要是應為冰箱等冷藏裝置使用了氟化物作為制冷劑，氟化物會與臭氧反應，使它分解為氧氣，會造成臭氧層空洞，故選項說法錯誤。【答案】D8.用下圖裝置可驗證空氣中O2的含量。下列現(xiàn)象能表明O2含量的是（）A．集氣瓶中產(chǎn)生大量白煙 B．紅磷燃燒一段時間后熄滅C．燒杯中的水倒吸進入集氣瓶 D．集氣瓶中水面最終上升至1處【解析】紅磷燃燒集氣瓶中產(chǎn)生大量白煙，紅磷燃燒一段時間后熄滅，待冷卻到室溫后，燒杯中的水倒吸進入集氣瓶，集氣瓶中水面最終上升至1處，說明空氣中氧氣體積約占五分之一，能表明O2含量的是，集氣瓶中水面最終上升至1處?！敬鸢浮緿拓展性習題：1.下列不屬于空氣污染物的是（）A．CO2

B．NO2

C．SO2

D．PM2.5【解析】根據(jù)空氣中的主要污染物有有害氣體和粉塵，有害氣體包括二氧化硫、一氧化碳、和二氧化氮等進行解答。NO2、SO2、二氧化硫、PM2.5（空氣中直徑小于等于2.5微米的顆粒物）都是主要的空氣污染物，能造成空氣污染。二氧化碳大量排放能夠造成溫室效應，但還不是被列入空氣監(jiān)測的氣體，不屬于空氣污染氣體?！敬鸢浮緼2.2021年12月9日，航天員崔忠剛、王亞平、葉光富在中國“天和號”空間站進行“天宮課堂”第一課。水球光學實驗中打入的“人造空氣”與我們身邊的空氣成分含量基本相同，“人造空氣”中氧氣含量約為（）A．78% B．21% C．0.94% D．0.03%【解析】空氣中氧氣體積約為21%，“人造空氣”與我們身邊的空氣成分含量基本相同，故“人造空氣”中氧氣含量仍然占21%?！敬鸢浮緽3.食品包裝袋內(nèi)常放有內(nèi)裝鐵粉和生石灰的小包。下列空氣成分一定不能與它們反應的是（）A．N2 B．O2 C．H2O D．CO2【解析】應仔細審題，是選擇不能與“裝鐵粉和生石灰的小包”反應的物質(zhì)，而不是不能與鐵粉和生石灰反應的物質(zhì)。A.氮氣不與鐵粉和生石灰反應，故選項符合題意；B.鐵粉會和氧氣發(fā)生反應，故選項不符合題意；C.生石灰會和水發(fā)生反應，故選項不符合題意；D.生石灰會吸收包裝袋中的水生成氫氧化鈣，氫氧化鈣能與二氧化碳反應，故選項不符合題意?！敬鸢浮緼4.下列關于空氣的說法錯誤的是（）A．空氣是一種混合物B．空氣是一種寶貴的資源C．稀有氣體化學性質(zhì)很不活潑，不與任何物質(zhì)發(fā)生化學反應D．空氣中氧氣的體積分數(shù)約為21%【解析】A.空氣是氮氣、氧氣、二氧化碳等氣體組成的混合物，故選項說法正確；B.空氣能供給呼吸，能維持生態(tài)平衡，作用眾多是寶貴的資源，故選項說法正確；C.稀有氣體化學性質(zhì)很不活潑，一定條件下可以與其他物質(zhì)發(fā)生化學反應，故選項說法錯誤；D.根據(jù)實驗得出空氣中氧氣的體積分數(shù)約為21%，故選項說法正確；【答案】C5.我國“天問一號”探測器成功著陸火星，發(fā)現(xiàn)火星表面被赤鐵礦覆蓋，平均溫度約為-56℃，火星大氣中含有CO2（體積分數(shù)為95.3%）、O2、H2O等物質(zhì)，下列說法正確的是（）A．火星上白磷無法自燃 B．火星上缺少金屬資源C．火星大氣組成與空氣相似 D．火星地表不存在固態(tài)水【解析】A.火星平均溫度約為-56℃，低于白磷著火點，火星上白磷無法自燃，選項A正確；B.火星表被赤鐵礦覆蓋，不缺少金屬資源，選項B錯誤；C.空氣中氮氣體積分數(shù)78%，氧氣體積分數(shù)21%，火星大氣中含有CO2（體積分數(shù)為95.3%），火星大氣組成與空氣不相似，選項C錯誤；D.火星平均溫度約為-56℃，大氣中又含有水蒸氣，故火星地表存在固態(tài)水，選項D錯誤?！敬鸢浮緼6.有關空氣說法正確的是（）A．空氣成分主要有N2、O2、稀有氣體 B．大氣污染物主要有SO2、NO2、CO2C．氮氣用于磁懸浮列車 D．常溫下，氧氣能與碳發(fā)生反【解析】A.空氣的成分主要是氮氣和氧氣，稀有氣體的含量很少，不符合題意；B.二氧化硫、二氧化氮能導致酸雨，屬于空氣污染物，二氧化碳是空氣的組成成分之一，不屬于空氣污染物，不符合題意；C.氮氣可用于磁懸浮列車，因為液氮的低溫，符合題意；D.常溫下，碳與氧氣不反應，在點燃的條件下可以反應，不符合題意?！敬鸢浮緾7.拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分。后人仿照其實驗原理測定空氣中氧氣含量（如圖）。實驗過程中，逐漸減少的氣體和逐漸增多的物質(zhì)是（)A．O2、P2O5 B．P、P2O5 C．O2、P D．N2、P2O5【解析】磷燃燒消耗了氧氣生成五氧化二磷固體，裝置中壓強減小，水進入裝置，進入裝置中水的體積就是消耗氧氣的體積；燃燒過程中氮氣不參與反應，故實驗過程中，逐漸減少的氣體和逐漸增多的物質(zhì)是氧氣、五氧化二磷?！敬鸢浮緼8.化學興趣小組設計如下圖所示的裝置測定空氣中氧氣的含量。膠頭滴管中的水滴入生石灰一段時間后，試管內(nèi)的白磷（白磷的著火點為40℃）開始燃燒，待白磷熄滅并冷卻至室溫后打開彈簧夾。下列關于該實驗的說法錯誤的是（）A．試管中的細沙可防止試管炸裂B．膠頭滴管中的水和注射器中的水作用相同C．若實驗測得氧氣的體積分數(shù)偏低可能是試管中白磷