資源簡介

第二單元 我們周圍的空氣 課題1 空氣
1.空氣的組成(見下表):
空氣成分
氮氣
氧氣
稀有氣體
二氧化碳
其他氣體和雜質(zhì)
體積分數(shù)
78%
21%
0.94%
0.03%
0.03%
2.純凈物與混合物:純凈物只由一種物質(zhì)組成,有固定的組成和性質(zhì);混合物由兩種或兩種以上的物質(zhì)組成,沒有固定的組成和性質(zhì)。
3.氧氣、氮氣和稀有氣體的用途:(1)氧氣:供給呼吸、支持燃燒。(2)氮氣:化工原料、保護氣、制冷劑、防腐劑。(3)稀有氣體:保護氣、電光源。
4.空氣的污染和防治:空氣中的污染物主要是有害氣體(二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳等)和煙塵,可通過加強大氣質(zhì)量監(jiān)測、使用清潔能源、大力植樹造林等措施來保護空氣。
知識點1:空氣中氧氣含量的測定實驗
實驗設(shè)計?實驗?zāi)康?利用燃燒法測定空氣中氧氣的含量。
實驗原理: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)的壓強減小,在大氣壓的作用下使水進入容器,進入容器內(nèi)水的體積即為減少的氧氣的體積。
實驗用品:集氣瓶、燃燒匙、雙孔橡皮塞、導(dǎo)氣管、燒杯、彈簧夾、乳膠管、紅磷、水。(裝置如圖所示):
實驗步驟:(1)集氣瓶內(nèi)裝入少量水,并做好標記,將標記以上部分的容積均分成五等份,并用橡皮筋做上標記。(2)連接裝置并檢查裝置的氣密性。(3)將彈簧夾夾緊乳膠管,然后點燃燃燒匙內(nèi)的紅磷,立即伸入集氣瓶中,并把塞子塞緊。(4)等紅磷燃燒停止,裝置冷卻,白煙消失后再打開彈簧夾讀數(shù)。
　　分析論證??實驗現(xiàn)象:紅磷燃燒,有大量白煙生成;冷卻后,打開彈簧夾,燒杯中的水沿導(dǎo)管進入集氣瓶,進入的水的體積約占集氣瓶內(nèi)原空氣總體積的1/5。
　　[實驗分析與結(jié)論] 紅磷與空氣中的氧氣反應(yīng)生成五氧化二磷固體,反應(yīng)的文字表達式為:紅磷+氧氣?五氧化二磷。五氧化二磷固體極易溶于水,且紅磷燃燒消耗了集氣瓶內(nèi)空氣中的氧氣,使集氣瓶內(nèi)氣壓減小,冷卻后打開彈簧夾,在大氣壓的作用下,燒杯內(nèi)的水進入集氣瓶中,進入集氣瓶中水的體積即是集氣瓶內(nèi)被消耗的氧氣的體積,由此證明空氣中氧氣約占空氣總體積的1/5。
誤差分析?1.該實驗紅磷要足量,燃燒時才能比較完全地消耗瓶內(nèi)空氣中的氧氣,如果紅磷的量不足,則不能將集氣瓶內(nèi)空氣中的氧氣完全反應(yīng)掉,導(dǎo)致測得空氣中氧氣的體積分數(shù)偏小。
2.裝置的氣密性要良好,否則當集氣瓶內(nèi)氧氣耗盡時,瓶內(nèi)壓強減小,瓶外空氣會進入集氣瓶內(nèi),導(dǎo)致進入集氣瓶內(nèi)水的體積減小,從而測得氧氣的體積分數(shù)偏小。
3.裝置冷卻至室溫后才能打開彈簧夾,因為溫度較高時,氣體壓強較大,使進入集氣瓶內(nèi)水的體積減小,引起測量結(jié)果偏低。
4.導(dǎo)氣管內(nèi)要事先裝滿水,否則燃燒冷卻后,進入的水有一部分存在于導(dǎo)管中,進入集氣瓶內(nèi)水的體積減小,測量結(jié)果偏低。
5.彈簧夾要夾緊,否則紅磷燃燒時空氣從導(dǎo)管口逸出,裝置冷卻后進入集氣瓶內(nèi)水的體積就會增加,使測量結(jié)果偏高。
6.點燃紅磷后,要將燃燒匙迅速伸入集氣瓶中,否則空氣會從瓶口逸出,裝置冷卻后進入集氣瓶內(nèi)水的體積就會增加,使測量結(jié)果偏高。
　　實驗點撥?1.不能用木炭、硫、鐵絲等物質(zhì)代替紅磷,因為木炭和硫的燃燒產(chǎn)物是氣體,不能使瓶中氣體的壓強發(fā)生改變,而鐵只在純氧氣中才能燃燒,在空氣中不能燃燒。
2.集氣瓶內(nèi)加少量水是為了溶解吸收紅磷燃燒后生成的白色固體——五氧化二磷。
【例】　在“測定空氣中氧氣含量”的實驗中,小華設(shè)計了如圖所示的實驗裝置。請回答下列問題:
(1)點燃燃燒匙內(nèi)足量的紅磷后立即伸入集氣瓶中,并把塞子塞緊。紅磷燃燒的現(xiàn)象是　　　　　　。反應(yīng)的文字表達式:　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(2)待紅磷熄滅并冷卻后,打開彈簧夾后觀察到的現(xiàn)象是　　　　　　　。由此得出的結(jié)論是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(3)若改用其他可燃物來測定,在選擇可燃物時,必須考慮到:①　　　　　　　　　　;②　　　　　　　　　　。?
答案:(1)產(chǎn)生大量白煙;紅磷+氧氣五氧化二磷　(2)燒杯中的水沿導(dǎo)管進入集氣瓶,瓶內(nèi)水面最終接近刻度4處;氧氣約占空氣總體積的1/5　(3)可燃物能在空氣中燃燒且只與空氣中的氧氣反應(yīng);反應(yīng)后的產(chǎn)物中不能有氣體
知識點2:空氣的組成
空氣是由不同物質(zhì)組成的,空氣的成分按體積分數(shù)計算,大約是:氮氣(N2)78%、氧氣(O2)21%、稀有氣體0.94%,二氧化碳(CO2)0.03%,其他氣體和雜質(zhì)0.03%。一般地說,空氣的成分及其含量是比較穩(wěn)定的,但在不同地區(qū)或同一地區(qū)的不同時間也會有所不同,如二氧化碳的含量這幾年在空氣中略有上升。
【例】　空氣是一種寶貴的資源,空氣中體積分數(shù)約占21%的是(　　)
A.二氧化碳　　　　 ? ? 　B.氮氣　　 ? ?　 ?　　C.氧氣　　　 ? ? 　　D.稀有氣體
答案:C　
點撥：空氣中各成分的體積分數(shù)分別為:氮氣78%,氧氣21%,稀有氣體0.94%,二氧化碳0.03%,其他氣體和雜質(zhì)0.03%。故選C。
知識點3:純凈物和混合物
混合物是由兩種或多種物質(zhì)混合而成的,這些物質(zhì)之間沒有發(fā)生反應(yīng),各自保持著原來的性質(zhì)。如:空氣是由氮氣、氧氣、二氧化碳、稀有氣體等多種氣體成分組成的,各種成分都保持著各自本身的化學(xué)性質(zhì),如空氣中的氧氣仍能支持燃燒、空氣中的二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁等。
純凈物是由一種物質(zhì)組成的,有固定的組成和性質(zhì),可以用專門的化學(xué)符號來表示,如氮氣(N2)、氧氣(O2)、二氧化碳(CO2)、硫(S)、水(H2O)等。
混合物與純凈物的區(qū)別和聯(lián)系見下表:
純凈物
混合物
概念
只由一種物質(zhì)組成
由兩種或多種物質(zhì)混合而成
特性
具有固定的組成和性質(zhì),如熔點、沸點等,可以用化學(xué)符號表示
一般沒有固定的組成和性質(zhì),如熔點、沸點等,不能用專門的化學(xué)符號表示
舉例
水(H2O)、二氧化碳(CO2)、氧氣(O2)
空氣、河水、鹽水、糖水
聯(lián)系
混合物純凈物
易錯警示?物質(zhì)可分為純凈物和混合物,混合物是由兩種或多種純凈物組成的,　判斷一種物質(zhì)是純凈物還是混合物,關(guān)鍵看這種物質(zhì)由幾種物質(zhì)組成,在實際處理問題時,要注意思維上的以下誤區(qū):
(1)不能與物質(zhì)的名稱混淆。如:五氧化二磷是一種物質(zhì)的名稱,屬于純凈物,而“氧”和“磷”是組成這種物質(zhì)的基本成分,也就是以后要講的“元素”。
(2)不要被一些字眼迷惑,如清新、潔凈、混合等。
(3)誤認為能食用的物質(zhì)一定是純凈物等。
【例】　下列物質(zhì)中,屬于純凈物的是(　　)
A.石油 ? ? ? ? ? ? ? ? ?B.液態(tài)氧 ? ? ? ? ? ? ? ? ? C.食醋 ? ? ? ? ? ? ? ? ?D.水泥砂漿
答案:B　
點撥：石油、食醋、水泥砂漿都屬于混合物,液態(tài)氧就是液態(tài)的氧氣,屬于純凈物。
知識點4:氧氣、氮氣和稀有氣體的一些物理性質(zhì)和主要用途
1.氧氣的用途
(1)供給呼吸:如潛水、醫(yī)療急救、登山、航空等。
(2)支持燃燒:如煉鋼、氣焊、宇宙航行等。
2.氮氣
(1)物理性質(zhì):氮氣是一種沒有顏色、沒有氣味的氣體,密度比空氣稍小,不易溶于水。
(2)化學(xué)性質(zhì):氮氣的化學(xué)性質(zhì)不活潑,不支持燃燒。
(3)用途:①制硝酸和化肥。②用作保護氣,如作食品包裝袋的填充氣;③液氮可用于制造低溫環(huán)境。
3.稀有氣體
(1)物理性質(zhì):通常情況下,稀有氣體是沒有顏色、沒有氣味的氣體,難溶于水。
(2)化學(xué)性質(zhì):很不活潑,曾叫做惰性氣體。
(3)用途:①常用作保護氣,如焊接金屬時用來隔絕空氣,燈泡中充稀有氣體使燈泡耐用。②稀有氣體在通電時能發(fā)出不同顏色的光,所以可制成電光源等。③氦、氖等用于激光技術(shù);氦可用于制造低溫環(huán)境,氙用于醫(yī)療麻醉。
拓展延伸?(1)燈管內(nèi)充入氬氣,通電時發(fā)出藍紫色光;充入氦氣發(fā)出粉紅色光;充入氖氣發(fā)出紅光,這種光能穿透濃霧,可作航標燈;在石英玻璃管里充入氙氣的氙燈,通電時能發(fā)出比熒光燈強幾萬倍的強光,因此被叫做“人造小太陽”。
(2)氮氣和稀有氣體作為保護氣,是利用它們的穩(wěn)定性,但穩(wěn)定是相對的而不是絕對的。在一定條件下,它們也能與某些物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
【例】　下列說法中,錯誤的是(　　)
A.富氧空氣可用于潛水、醫(yī)療急救 ? ? ? ? ? ? ? ? B.氧氣能支持燃燒,可做燃料
C.氮氣充入食品包裝袋內(nèi)可以防腐 ? ? ? ? ? ? ? ? D.稀有氣體充入燈泡中可使其耐用
答案:B　
點撥：氧氣可支持燃燒,但本身不能燃燒,不能做燃料。
知識點5:空氣的污染與防治
1.空氣污染物:包括有害氣體和煙塵。目前計入空氣污染指數(shù)的項目包括二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、可吸入顆粒物和臭氧等。
2.污染物的主要來源:主要是化石燃料(煤和石油)的燃燒和工廠的廢氣、汽車排放的尾氣等。
3.危害:嚴重危害人體健康,影響農(nóng)作物生長,破壞生態(tài)環(huán)境,其中全球氣候變暖、臭氧層破壞和酸雨等都與空氣污染有關(guān)。
4.防治措施。
(1)加強大氣質(zhì)量監(jiān)測。
(2)消除污染源:使用清潔能源,減少化石燃料的使用;革新工藝,減少廢氣排放。
(3)治理廢氣:汽車尾氣安裝凈化裝置;工廠廢氣經(jīng)處理后排放。
(4)積極植樹造林、種草,提高空氣的自凈能力。
易錯警示?CO2可引起溫室效應(yīng),但CO2不是空氣污染物。
【例】　達州市2011年5月20日空氣質(zhì)量報告,老城區(qū)空氣污染指數(shù)為64,空氣質(zhì)量級別為Ⅱ級,空氣質(zhì)量狀況為良,空氣首要污染物為可吸入顆粒物。下列有關(guān)空氣各成分的說法正確的是(　　)
A.氧氣的化學(xué)性質(zhì)比較活潑,屬于可燃物
B.氮氣的化學(xué)性質(zhì)不活潑,可用于食品防腐
C.空氣質(zhì)量報告中所列的空氣質(zhì)量級別越大,空氣質(zhì)量越好
D.二氧化碳在空氣中含量增多會引起溫室效應(yīng),屬于空氣污染物
答案:B　
點撥：氧氣能夠支持燃燒,但不具有可燃性,不屬于可燃物,故A不正確;氮氣不活潑,常用作食品防腐、保護氣等,故B正確;空氣質(zhì)量報告中所列的空氣質(zhì)量級別越小,空氣質(zhì)量越好,故C不正確;雖然二氧化碳在空氣中含量增多會引起溫室效應(yīng),但二氧化碳是空氣的一種成分,不屬于空氣污染物。
知識點6:綠色化學(xué)
綠色化學(xué)又稱環(huán)境友好化學(xué),其核心就是利用化學(xué)原理從源頭上消除污染。綠色化學(xué)的主要特點有:
(1)充分利用資源和能源,采用無毒、無害的原料。
(2)在無毒、無害的條件下進行反應(yīng),以減少向環(huán)境排放廢物。
(3)提高原子的利用率,力圖使所有作為原料的原子都被產(chǎn)品所吸納,實現(xiàn)零排放。
(4)生產(chǎn)出有利于環(huán)境保護、社區(qū)安全和人體健康的環(huán)境友好的產(chǎn)品。
【例】　綠色化學(xué)的核心內(nèi)涵是“在反應(yīng)過程中或化工生產(chǎn)中,盡量減少或徹底消除使用和產(chǎn)生有害物質(zhì)”,下列情況符合綠色化學(xué)內(nèi)涵的是(　　)
A.工廠煙囪冒出的黑煙 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? B.化工廠排出的廢水
C.農(nóng)村大量施用農(nóng)藥 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? D.造紙廠氧氣(O2)或臭氧(O3)漂白紙漿
答案:D　
點撥：工廠煙囪冒出的黑煙是燃燒不充分的結(jié)果,排放到空氣中會造成空氣污染;化工廠排出的廢水、農(nóng)村大量施用農(nóng)藥都沒有實現(xiàn)“零排放”,對水體造成污染;氧氣(O2)或臭氧(O3)漂白紙漿,采用無毒、無害原料且臭氧漂白后的生成物是氧氣,不會污染空氣。
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