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2.1.1 空氣的組成
化學觀念：物質具有多樣性，空氣由多種物質組成，屬于混合物，空氣中氧氣、氮氣等只由一種物質組成，屬于純凈物。
科學探究與實踐:通過對拉瓦錫探究空氣組成實驗原理的分析以及紅磷燃燒測定空氣中氧氣含量實驗原理的分析，發展學生以實驗為主的科學探究能力。
科學態度與責任:通過了解和分析數學化實驗，發展對物質世界的探究欲，保持對化學學習和科學探究的濃厚興趣。
1、拉瓦錫研究空氣成分：用定量的方法實驗，第一次明確提出了“ ”。其中 的結論。
2、物質的分類：
（1）純凈物：由 物質組成的。（可用化學符號表示）
（2）混合物： 物質組成的。這些物質相互間沒有發生化學反應，
。
3、空氣的主要成分（ ）：氮氣（N2） ，氧氣（O2） （氮氣與氧氣體積比約為4比1），稀有氣體 ，二氧化碳（CO2） ，其它氣體和雜質 。（記憶口訣：“ ， ； ；還有兩個 ， ”）
【任務一】探究拉瓦錫實驗
1.閱讀教材 P30-31 拉瓦錫實驗的介紹，了解拉瓦錫的測定原理和結論。
原理:1.汞+氧氣 一氧化汞;2:氧化汞 汞+氧氣。
結論:空氣由 和 組成。
2.思考與討論
(1)曲頸甑中和汞槽中的錄分別起什么作用
(2)為什么玻璃鐘罩內汞的液面會上升
(3)什么現象能說明空氣中氧氣的含量
【任務二】探究空氣成分
閱讀教材 P31，認識空氣的組成和各組分的體積分數，將下圖中的數據或物質補充完整。
【任務三】探究紅磷燃燒實驗
閱讀教材 P31《思考與討論》，觀看實驗視頻《測定空氣里的氧氣含量》，觀察并記錄實驗現象。
（1）反應原理：紅磷+氧氣 （紅磷為暗紅色固體，五氧化二磷為白色固體）
（2）實驗裝置：專職密閉，氣密性良好
（3）實驗操作與實驗現象
（4）實驗結論:氧氣約占空氣體積的 1/5。
【任務四】混合物與純凈物
閱讀教材P32，總結混合物和純凈物的概念，并舉例說明,
總結本節的概念，梳理概念之間的聯系，畫出思維導圖。
1.如圖裝置常用來測定空氣中氧氣的含量。下列對該實驗的認識正確的是
A．紅磷燃燒產生大量白色煙霧 B．燃燒匙中的紅磷可以換成蠟燭
C．該實驗可說明氮氣難溶于水 D．紅磷的量不足不影響進入集氣瓶中水的體積
2.利用如圖裝置可驗證空氣中氧氣的含量。下列敘述不正確的是
A．實驗前需檢驗裝置氣密性
B．該實驗所用的白磷可用鐵絲替代
C．白磷的作用是消耗試管中的氧氣
D．最終注射器活塞向左移動至約20mL刻度線處
3.生活中的下列物質屬于純凈物的是
A．食鹽水 B．銅絲 C．醬油 D．牛奶
4.各種各樣的氣體在生產、生活中有著重要的作用。下列“氣”不是純凈物的是
A．氦氣 B．氫氣 C．氮氣 D．空氣
5.用如圖所示的裝置進行實驗，驗證可燃物燃燒的條件并測定空氣中氧氣含量。
已知：白磷的著火點為40℃，紅磷的著火點為240℃。
(1)驗證可燃物燃燒的條件：向Y型管中放入足量紅磷和白磷，塞好橡膠塞，關閉彈簧夾。然后將Y型管放入80℃的熱水中，觀察到紅磷不燃燒，白磷燃燒，說明可燃物燃燒的條件之一是 ，白磷燃燒的化學方程式為 。
(2)測定空氣中氧氣含量：待白磷熄滅，裝置冷卻至室溫后，Y型管內壓強 (填“大于”、“小于”或“等于”)大氣壓強，打開彈簧夾，會觀察到量筒中的水液面下降。
6.如圖是測定空氣中氧氣含量的兩套實驗裝置，請結合下圖所示回答下列問題：
【查閱資料】紅磷(由磷元素組成的一種單質)在空氣中燃燒生成的五氧化二磷刺激人體呼吸道，因此五氧化二磷也是一種空氣污染物。
(1)使用這兩個裝置，在測定氧氣含量前必須檢查裝置的氣密性，檢查圖Ⅰ裝置氣密性的方法是 。
(2)由圖1實驗可以推知反應后剩余氣體的主要性質是： 。
(3)圖1實驗開始的實驗現象是： ；冷卻后，打開止水夾的現象是 。實驗后發現氣體減少的體積小于總體積1/5，請你幫助這位同學找出兩種可能造成這種結果的原因：① ；② 。
(4)圖Ⅱ實驗過程中，若未用彈簧夾夾緊橡皮管，注射器活塞將從10ml處先向 (填“左”、“右”)移動，后向 (填“左”、“右”)移動，最終停止。
(5)對照兩個實驗裝置，圖Ⅱ實驗裝置的優點是(回答一個即可) 。
7.在測定空氣中氧氣含量的實驗中。
(1)集氣瓶內剩下的氣體主要是氮氣，說明了氮氣有什么性質？
(2)實驗后，集氣瓶內水平面上升體積少于，原因是什么？ （答一點即可）
8.某實驗小組用圖1所示裝置測定空氣中氧氣的含量。
【實驗原理】
(1)圖1是利用紅磷燃燒消耗瓶內氧氣，導致瓶內氣壓減小，水進入集氣瓶，進入瓶內的水的體積即為空氣中氧氣的體積。紅磷燃燒的文字表達式為 。
【實驗過程】
(2)①用彈簧夾夾緊橡皮管。
②點燃燃燒匙內的紅磷，立即伸入瓶中并塞緊瓶塞。
③等 ，打開彈簧夾。
④觀察并記錄水面的變化情況。
【實驗結果】
(3)多次實驗發現集氣瓶內上升的水面始終低于預想的高度，其可能的原因是 。
【拓展探究】
(4)小組同學利用圖2裝置進行鎂條在空氣中燃燒的實驗，燃燒、冷卻后打開止水夾。如果鎂條只和空氣中的氧氣反應，則進入集氣瓶中水的體積最多不超過其容積的 ，現進入集氣瓶中水的體積約為其容積的70%，根據空氣的組成可推出減少的氣體中除了氧氣外，一定有 。
9.形態各異的物質可按一定規律分類。現有 A．水銀，B．冰水，C． 海水，D．高錳酸鉀，E. 空氣，F. 氮氣六種物質，請選用各物質名稱前的字母序號填寫在橫線上。
(1)屬于混合物的是 ；
(2)屬于純凈物的是 。
10.世間萬物種類繁多，但宏觀上根據組成可將物質進行分類。
(1)物質分類：純凈物和混合物屬于如圖關系中的 關系。
(2)以下物質屬于混合物的有 (填序號)。
①潔凈的空氣 ②冰水混合物 ③氯化鉀 ④液氧 ⑤二氧化碳 ⑥75%的醫用酒精
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2.1.1 空氣的組成
化學觀念：物質具有多樣性，空氣由多種物質組成，屬于混合物，空氣中氧氣、氮氣等只由一種物質組成，屬于純凈物。
科學探究與實踐:通過對拉瓦錫探究空氣組成實驗原理的分析以及紅磷燃燒測定空氣中氧氣含量實驗原理的分析，發展學生以實驗為主的科學探究能力。
科學態度與責任:通過了解和分析數學化實驗，發展對物質世界的探究欲，保持對化學學習和科學探究的濃厚興趣。
1、拉瓦錫研究空氣成分：用定量的方法實驗，第一次明確提出了“空氣是由氧氣和氮氣組成”。其中氧氣約占空氣總體積的1/5的結論。
2、物質的分類：純凈物和混合物
（1）純凈物：由一種物質組成的。（可用化學符號表示）
（2）混合物：兩種或多種物質組成的。這些物質相互間沒有發生化學反應，各物質都保持
各自的性質。
3、空氣的主要成分（按體積分數）：氮氣（N2）78%，氧氣（O2）21%（氮氣與氧氣體積比約為4比1），稀有氣體0.94%，二氧化碳（CO2）0.03%，其它氣體和雜質0.03%。（記憶口訣：“氮七八（78%），氧二一（21%）；零點九四（0.94%）稀有氣；還有兩個零零三（0.03%），二氧化碳氣雜喚”）
【任務一】探究拉瓦錫實驗
1.閱讀教材 P30-31 拉瓦錫實驗的介紹，了解拉瓦錫的測定原理和結論。
原理:1.汞+氧氣 一氧化汞;2:氧化汞 汞+氧氣。
結論:空氣由 和 組成。
【答案】氧氣(02)氮氣(N2)
2.思考與討論
(1)曲頸甑中和汞槽中的錄分別起什么作用
【答案】曲頸甑中的汞:與密閉體系中的氧氣反應，將其耗盡;汞槽中的汞:形成密閉體系;通過汞槽中汞的液面變化情況進而判斷密閉體系中氧氣的體積。汞和密閉體系中的氧氣反應，生成固體氧化汞，密閉體系中氣體的量減少，氣壓變小.
(2)為什么玻璃鐘罩內汞的液面會上升
【答案】小于大氣壓，因此大氣壓將汞壓入到玻璃鐘罩內，鐘內汞的液面上升。
(3)什么現象能說明空氣中氧氣的含量
【答案】容器內減少的空氣的體積。
【任務二】探究空氣成分
閱讀教材 P31，認識空氣的組成和各組分的體積分數，將下圖中的數據或物質補充完整。
【答案】78%;氧氣;稀有氣體;0.03%。
【任務三】探究紅磷燃燒實驗
閱讀教材 P31《思考與討論》，觀看實驗視頻《測定空氣里的氧氣含量》，觀察并記錄實驗現象。
（1）反應原理：紅磷+氧氣 （紅磷為暗紅色固體，五氧化二磷為白色固體）
（2）實驗裝置：專職密閉，氣密性良好
（3）實驗操作與實驗現象
（4）實驗結論:氧氣約占空氣體積的 1/5。
【答案】(1)五氧化二磷 (3)白煙 1/5
【任務四】混合物與純凈物
閱讀教材P32，總結混合物和純凈物的概念，并舉例說明,
【答案】由兩種或兩種以上的物質混合而成的物質叫做混合物，如空氣只由一種物質組成的叫做純凈物，如氮氣、氧氣、二氧化碳。
總結本節的概念，梳理概念之間的聯系，畫出思維導圖。
1.如圖裝置常用來測定空氣中氧氣的含量。下列對該實驗的認識正確的是
A．紅磷燃燒產生大量白色煙霧 B．燃燒匙中的紅磷可以換成蠟燭
C．該實驗可說明氮氣難溶于水 D．紅磷的量不足不影響進入集氣瓶中水的體積
【答案】C
【詳解】A、紅磷燃燒產生大量白煙，而不是白色煙霧，故A說法錯誤；
B、蠟燭燃燒生成水和二氧化碳，導致瓶中壓強幾乎不變，不能用于測定空氣中氧氣含量，所以燃燒匙中的紅磷不可以換成蠟燭，故B說法錯誤；
C、打開彈簧夾，燒杯中的水進入集氣瓶，且進入的水約占集氣瓶體積的五分之一，水不再繼續進入，說明氮氣難溶于水，故C說法正確；
D、紅磷不足，會導致氧氣不能完全反應，最終導致進入集氣瓶中水的體積偏小，故D說法錯誤；
故選：C。
2.利用如圖裝置可驗證空氣中氧氣的含量。下列敘述不正確的是
A．實驗前需檢驗裝置氣密性
B．該實驗所用的白磷可用鐵絲替代
C．白磷的作用是消耗試管中的氧氣
D．最終注射器活塞向左移動至約20mL刻度線處
【答案】B
【詳解】A、實驗前需要檢驗裝置的氣密性，防止裝置漏氣，導致實驗結果偏小，不符合題意；
B、鐵絲在空氣中不燃燒，該實驗所用的白磷不能用鐵絲替代，符合題意；
C、該實驗是通過白磷燃燒將裝置內氧氣耗盡，由于消耗了氧氣，裝置內壓強減小，打開彈簧夾，注射器活塞左移，注射器內減少的體積就是消耗氧氣的體積，故白磷的作用是消耗試管中的氧氣，不符合題意；D、該實驗中白磷燃燒消耗氧氣，待完全反應后，逐漸冷卻至室溫，由于消耗了氧氣，裝置內壓強減小，打開彈簧夾，注射器活塞左移，注射器內減少的體積就是消耗氧氣的體積，氧氣約占空氣體積的，故消耗氧氣的體積為：，則最終注射器活塞向左移動至約：50mL-30mL=20mL刻度線處，不符合題意。
故選B。
3.生活中的下列物質屬于純凈物的是
A．食鹽水 B．銅絲 C．醬油 D．牛奶
【答案】B
【詳解】A、食鹽水中，溶質是食鹽，溶劑是水，屬于混合物，故不符合題意；
B、銅絲就是銅，屬于純凈物，符合題意；
C、醬油由不同種物質組成，屬于混合物，故不符合題意；
D、牛奶中含有水、蛋白質等物質，屬于混合物，故不符合題意；
故選B。
4.各種各樣的氣體在生產、生活中有著重要的作用。下列“氣”不是純凈物的是
A．氦氣 B．氫氣 C．氮氣 D．空氣
【答案】D
【詳解】A.氦氣是由一種物質組成的，屬于純凈物，故A不合題意；
B.氫氣是由一種物質組成的，屬于純凈物，故B不合題意；
C.氮氣是由一種物質組成的，屬于純凈物，故C不合題意；
D.空氣中含有氮氣、氧氣、二氧化碳等多種物質，屬于混合物，故D符合題意。
故選：D。
5.用如圖所示的裝置進行實驗，驗證可燃物燃燒的條件并測定空氣中氧氣含量。
已知：白磷的著火點為40℃，紅磷的著火點為240℃。
(1)驗證可燃物燃燒的條件：向Y型管中放入足量紅磷和白磷，塞好橡膠塞，關閉彈簧夾。然后將Y型管放入80℃的熱水中，觀察到紅磷不燃燒，白磷燃燒，說明可燃物燃燒的條件之一是 ，白磷燃燒的化學方程式為 。
(2)測定空氣中氧氣含量：待白磷熄滅，裝置冷卻至室溫后，Y型管內壓強 (填“大于”、“小于”或“等于”)大氣壓強，打開彈簧夾，會觀察到量筒中的水液面下降。
【答案】(1) 溫度達到著火點
(2)小于
【詳解】（1）白磷的著火點為40℃，紅磷的著火點為240℃，Y型管放入80℃的熱水中，觀察到紅磷不燃燒，白磷燃燒，說明可燃物燃燒的條件之一是溫度達到著火點，白磷燃燒化學方程式為：；
（2）白磷燃燒消耗氧氣，待白磷熄滅，裝置冷卻至室溫后，壓強小于大氣壓強，打開彈簧夾，會觀察到量筒中的水減少，故填：小于。
6.如圖是測定空氣中氧氣含量的兩套實驗裝置，請結合下圖所示回答下列問題：
【查閱資料】紅磷(由磷元素組成的一種單質)在空氣中燃燒生成的五氧化二磷刺激人體呼吸道，因此五氧化二磷也是一種空氣污染物。
(1)使用這兩個裝置，在測定氧氣含量前必須檢查裝置的氣密性，檢查圖Ⅰ裝置氣密性的方法是 。
(2)由圖1實驗可以推知反應后剩余氣體的主要性質是： 。
(3)圖1實驗開始的實驗現象是： ；冷卻后，打開止水夾的現象是 。實驗后發現氣體減少的體積小于總體積1/5，請你幫助這位同學找出兩種可能造成這種結果的原因：① ；② 。
(4)圖Ⅱ實驗過程中，若未用彈簧夾夾緊橡皮管，注射器活塞將從10ml處先向 (填“左”、“右”)移動，后向 (填“左”、“右”)移動，最終停止。
(5)對照兩個實驗裝置，圖Ⅱ實驗裝置的優點是(回答一個即可) 。
【答案】(1)打開彈簧夾，用手握住集氣瓶，若燒杯中有氣泡產生，則證明氣密性良好
(2)不燃燒也不支持燃燒，難溶于水
(3) 產生大量白煙 有水流入集氣瓶，流入集氣瓶中的水約占集氣瓶容積的五分之一 紅磷量不足 裝置漏氣
(4) 右 左
(5)實驗結果更準確
【詳解】（1）檢驗圖1裝置的氣密性，首先打開彈簧夾，用手握住集氣瓶，瓶內氣體受熱膨脹，若裝置氣密性良好，燒杯內導管口會有氣泡冒出；
（2）反應解釋后紅磷有剩余，說明剩余氣體沒有燃燒也沒有支持紅磷燃燒，打開彈簧夾水流入集氣瓶內約五分之一時不會繼續流入，說明剩余氣體難溶于水；
（3）瓶內的紅磷燃燒，產生大量的熱，冒出白煙；
空氣中有約五分之一體積的氧氣，紅磷燃燒消耗了氧氣，故冷卻后，打開止水夾，有水流入集氣瓶，流入集氣瓶中的水約占集氣瓶容積的五分之一；
如果紅磷的量不足，集氣瓶內的氧氣沒有被完全消耗，測量結果會偏小；如果裝置的氣密性不好，集氣瓶外的空氣進入集氣瓶，測量結果會偏小；（合理即可）
（4）燃燒時溫度升高氣體受熱膨脹，故活塞先向右移動，溫度冷卻后，氧氣耗盡，內壓降低，活塞向左移動；
（5）裝置始終密閉，沒有氣體逸出，實驗結果更準確。
7.在測定空氣中氧氣含量的實驗中。
(1)集氣瓶內剩下的氣體主要是氮氣，說明了氮氣有什么性質？
(2)實驗后，集氣瓶內水平面上升體積少于，原因是什么？ （答一點即可）
【答案】(1)氮氣不能燃燒、不支持燃燒、難溶于水
(2)紅磷量不足、未冷卻至室溫就打開止水夾
【詳解】（1）在測定空氣中氧氣含量的實驗中，集氣瓶內剩下的氣體主要是氮氣，說明氮氣不能燃燒、不支持燃燒、難溶于水；
（2）紅磷量不足，則紅磷完全燃燒后不能完全消耗集氣瓶內空氣中的氧氣，則反應結束后冷卻至室溫，打開止水夾，集氣瓶內水平面上升體積少于；紅磷燃燒結束后，未冷卻至室溫就打開止水夾，會導致集氣瓶內壓強大于外界大氣壓，則集氣瓶內水平面上升體積少于；綜上可能的原因是紅磷量不足、未冷卻至室溫就打開止水夾等。
8.某實驗小組用圖1所示裝置測定空氣中氧氣的含量。
【實驗原理】
(1)圖1是利用紅磷燃燒消耗瓶內氧氣，導致瓶內氣壓減小，水進入集氣瓶，進入瓶內的水的體積即為空氣中氧氣的體積。紅磷燃燒的文字表達式為 。
【實驗過程】
(2)①用彈簧夾夾緊橡皮管。
②點燃燃燒匙內的紅磷，立即伸入瓶中并塞緊瓶塞。
③等 ，打開彈簧夾。
④觀察并記錄水面的變化情況。
【實驗結果】
(3)多次實驗發現集氣瓶內上升的水面始終低于預想的高度，其可能的原因是 。
【拓展探究】
(4)小組同學利用圖2裝置進行鎂條在空氣中燃燒的實驗，燃燒、冷卻后打開止水夾。如果鎂條只和空氣中的氧氣反應，則進入集氣瓶中水的體積最多不超過其容積的 ，現進入集氣瓶中水的體積約為其容積的70%，根據空氣的組成可推出減少的氣體中除了氧氣外，一定有 。
【答案】(1)磷+氧氣五氧化二磷
(2)冷卻至室溫
(3)紅磷不足
(4) 氮氣/N2
【詳解】（1）磷與氧氣在點燃的條件下反應生成五氧化二磷，反應的的文字表達式為：；
（2）等裝置冷卻至室溫后，再打開彈簧夾；
（3）多次實驗發現集氣瓶內上升的水面始終低于預想的高度，則測定的結果偏小，可能是因為紅磷的量不足，不能將裝置內氧氣耗盡；
（4）由于氧氣約占空氣體積的五分之一，如果鎂條只和空氣中的氧氣反應，則進入集氣瓶中水的體積最多不超過其容積的五分之一；
現進入集氣瓶中水的體積約為其容積的70%，根據空氣的組成可推出減少的氣體中有氮氣。
9.形態各異的物質可按一定規律分類。現有 A．水銀，B．冰水，C． 海水，D．高錳酸鉀，E. 空氣，F. 氮氣六種物質，請選用各物質名稱前的字母序號填寫在橫線上。
(1)屬于混合物的是 ；
(2)屬于純凈物的是 。
【答案】(1)CE
(2)ABDF
【詳解】（1）混合物是由兩種或兩種以上的物質組成，海水、空氣都是由多種物質組成的，屬于混合物，故選CE。
（2）純凈物是由同種物質組成，水銀、冰水、高錳酸鉀、氮氣均是由一種物質組成的，都屬于純凈物，故選ABDF。
10.世間萬物種類繁多，但宏觀上根據組成可將物質進行分類。
(1)物質分類：純凈物和混合物屬于如圖關系中的 關系。
(2)以下物質屬于混合物的有 (填序號)。
①潔凈的空氣 ②冰水混合物 ③氯化鉀 ④液氧 ⑤二氧化碳 ⑥75%的醫用酒精
【答案】(1)并列
(2)①⑥
【詳解】（1）混合物是由兩種或兩種以上物質混合而成，純凈物由一種物質組成；純凈物和混合物屬于并列關系；
（2）①潔凈的空氣中含有氮氣、氧氣、二氧化碳等多種物質，屬于混合物；②冰水混合物是水和冰兩種不同狀態的同種物質，化學式為H2O，屬于純凈物； ③氯化鉀是化合物，化學式為KCl，屬于純凈物； ④液氧由氧氣一種物質組成，屬于純凈物； ⑤二氧化碳由二氧化碳一種物質組成，屬于純凈物；⑥75%的醫用酒精由酒精和水兩種物質組成，屬于混合物；故選：①⑥。
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