初三化学第二单元 课题1 空气

年级初三学科化学版本人教新课标版内容标题认识空气编稿老师铭士教育教研室【本讲教育信息】一.教学内容认识空气二、考点清单1.知道空气的成分2.知道用燃烧法测定空气中氧气含量的原理和方法3.能判断混合物、纯净物4.空气的污染及防治三、全面突破知识点1：空气的成分及各成分的用途（一）空气的主要成分：（二）测定空气中氧气成分的实验1、实验原理：在一个密闭的容器中，用一种足量的易燃的物质（如：红磷或白磷）与容器中的氧气反应，生成一种固体，燃烧停止，温度降到室温时，瓶内气压减小，如果将其打开与外界相连且一端伸入盛水烧杯中导管上的止水夹，烧杯中的水在大气压强的作用下，流入密闭容器内，进入的水的体积，填补消耗掉的氧气的体积。原理：表达式：磷（P）+氧气（O2）点燃五氧化二磷（P2O5）2、实验现象：红磷剧烈燃烧，黄色火焰，放热，有大量白烟产生；待集气瓶冷却后，打开止水夹，集气瓶内液面上升约1/5体积。3、实验时的注意事项：①点燃红磷前要检查装置的气密性②红磷要过量（或足量）③点燃红磷前要夹紧止水夹④当燃烧停止，温度接近室温时再打开止水夹⑤不能用碳、硫、蜡烛来代替红磷，因为它们燃烧后都有气体生成。使瓶内气体的体积几乎没有变化，瓶内外气压差很小，水不能进入或进入的水很少，但如果在瓶内先放入能与生成气体反应的物质除去该气体，也能用碳、硫、蜡烛等代替红磷⑥不能用镁代替红磷，因镁也能与氮气反应，使测得的氧气体积比实际偏大4、做测定氧气的实验时选用的固体一般应具备的条件：①能在空气中燃烧②不与其它气体反应，只与氧气反应③与氧气反应后生成物是固体5、对做完实验后水量的分析（1）吸入瓶内的水不足1/5的原因分析①红磷量太少，消耗O2太少。②气密性差，漏气。③装置没有冷却到室温就打开了止水夹（2）吸入瓶内的水大于1/5的原因分析①点燃的红磷插入集气瓶时赶跑了瓶内的一部分空气②点燃红磷前未夹紧止水夹，使瓶内的空气沿导管跑出③可能选用了能与氮气反应的物质，如：镁等。6、实验结论：说明空气不是单一的物质；氧气约占空气总体积的1/5。7、实验结论延伸该实验除证明空气中O2的体积量约为空气体积的1/5外，还可得到以下结论。①氮气体积含量约占空气体积的4/5：空气主要由O2和N2组成，因为实验测得空气中的O2约占空气体积的1/5，则剩余气体体积基本为N2。②氮气不支持红磷燃烧：红磷在瓶内燃烧消耗大部分O2后熄灭，剩下的N2并不能支持红磷继续燃烧。③氮气本身也不能燃烧：燃着的红磷伸入瓶中，若N2也能燃烧，则可能出现瓶内的水上升超过1/5。④氮气不易溶于水：实验中红磷开始燃烧时，瓶内压强增大，实验结束后瓶内压强降低，水被吸入瓶内。这中间，N2都充分与水接触，若N2易溶于水，则瓶内的水的上升可能超过1/5。【典型例题】例1.某班同学用如图装置测定空气里氧气的含量。先用弹簧夹夹住乳胶管。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甲同学使用的红磷可能量不足，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，红磷燃烧时瓶内空气受热从导管逸出④乙同学可能插入燃烧匙太慢，塞紧瓶塞之前，瓶内空气受热逸出A.只有①③B.只有②④C.只有①②③D.①②③④解析：探究空气中氧气的含量的实验误差分析，要根据实验原理进行推断，关键看操作的结果是导致密闭体系内气体的压强变大还是减小。甲同学的实验结果比实际偏低，原因可能有：（1）红磷量不足，瓶内氧气没有耗完；（2）未塞紧瓶塞，外界空气进入瓶内；（3）未冷却到室温就打开弹簧夹；乙同学的实验结果比实际偏高，原因可能是广口瓶内的部分空气受热逸出，致使广口瓶内气体的体积减小更多。答案：D例2.将等容积、等质量（含瓶塞、导管、燃烧匙及瓶内少量的细砂）的两集气瓶氧气置于天平的左右两盘，调至平衡。放入等质量的白磷和木炭（如图所示），塞紧瓶塞。然后分别设法将其点燃。使二者充分燃烧后冷却至室温，打开弹簧夹（a），此时的天平A.指针偏向右B.指针偏向左C.仍处于平衡状态D.指针先向左后向右偏解析：白磷燃烧消耗氧气生成固体，左侧装置瓶内压强减少，木炭燃烧虽消耗氧气但生成物也是气体，右侧装置瓶内压强几乎不变。打开止水夹后由于左侧压强小于右侧压强，会有气体从右侧瓶中进入左侧瓶中，导致左侧瓶中物质的质量增大。天平指针向重的一侧偏。答案：B例3：小军根据燃烧红磷测定空气中氧气含量的实验原理，认为可用木炭替代红磷测定空气中氧气的含量，并按下图所示装置进行实验。（1）依据的实验原理是_______________________________。小军检查装置气密性后，将盛有足量红热木炭的燃烧匙迅速伸入广口瓶中，并把塞子塞紧，待红热的木炭熄灭并冷却至室温后，就打开弹簧夹，并未发现倒吸现象。经过认真分析，小军发现实验失败的原因是（答一条）________________________________________________。（2）小军反思上述实验的探究过程后认为：用燃烧法测定空气中氧气含量的实验时，在药品的选择和生成物的要求上应考虑的是（答一条）_____________________________。解析：探究空气中氧气含量的实验原理是：选择某种能与空气中的氧气反应而不与空气中其它气体反应的固体物质（如红磷，白磷等），利用过量的该物质将空气中的氧气完全消耗，生成新的固体物质，使密闭容器内气体体积减小（减小的体积即为氧气的体积），气体的压强减小，引起水面变化，从而确定空气中氧气的体积分数。在探究空气中氧气含量的实验中，选择不同的药品会出现截然不同的现象。解此题的关键是判断可燃物在空气中燃烧能否使密闭容器内气体体积减小，气体压强变小。答案：（1）探究空气中氧气含量的实验原理是：选择某种能与空气中的氧气反应而不与空气中其它气体反应的固体物质（如红磷，白磷等），利用过量的该物质将空气中的氧气完全消耗，生成新的固体物质，使密闭容器内气体体积减小（减小的体积即为氧气的体积），气体的压强减小，引起水面变化，从而确定空气中氧气的体积分数。木炭在空气中燃烧消耗空气中的氧气；木炭在空气中燃烧虽然消耗了空气中的氧气，但生成了二氧化碳气体，致使广口瓶内气体压强未减小。（2）药品要能在空气中燃烧，燃烧时只消耗氧气（或生成物不能是气体）例4.为测定空气中氧气所占的体积分数，某同学设计如图所示的实验，在一个耐热活塞的底部放一小块（足量）白磷（白磷在空气中燃烧的温度为40℃），然后迅速将活塞下压，可以观察到的现象为；冷却至原来温度时，松开手，活塞最终将回到刻度处，试回答白磷燃烧的原因。解析：迅速将活塞下压，可以观察到，白磷燃烧，产生大量白烟；冷却至原来温度时，松开手，活塞最终将回到刻度4处；迅速将活塞下压，使空气内能增大，温度达到40℃。例5.为测定空气中氧气的含量，小华同学打算设计如下方案：选用实际容积为40mL的试管作反应容器，将过量的白磷放入试管，用橡皮塞塞紧试管口，通过导管与实际容积为60mL且润滑性很好的针筒注射器组成如图的实验装置。假设此实验能按照小华的设想正常进行，且白磷所占体积与导管内的气体体积忽略不计，请回答下列问题：（1）实验前，打开弹簧夹，将注射器的活塞前沿从20mL刻度处推至15mL刻度处，然后松手，若活塞仍能返回至20mL刻度处，则说明____________________。（2）若先夹紧弹簧夹，用酒精灯加热白磷，燃烧结束，等到试管冷却后再松开弹簧夹。可观察到的现象为_______________________________________________。（3）若不使用弹簧夹，用酒精灯加热白磷，充分反应直至燃烧结束，试管冷却。可观察到的现象为______________________________________________________________。（4）若按小华的设想进行实验，实际可能遇到诸多问题而发生危险，造成实验失败。例如______________________________________________________________________。解析：本题的创新性在于实验装置始终密闭，不会造成空气污染，通过活塞的移动来测定空气中氧气的含量，提高了实验结果的准确度。（1）实验操作前后装置内气体压强不变，证明该装置的气密性好。（2）白磷在空气燃烧时消耗氧气，产生白烟（生成五氧化二磷），导致密闭体系内气体压强减小，由于氧气约占空气体积的1/5，而试管内空气中氧气的体积约为：40mL×1/5=8mL，且过量的白磷燃烧能将试管内空气中的氧气耗尽，因此最终活塞的前沿在约12mL（20mL－8mL=12mL）的刻度线上。（3）白磷在空气中燃烧时放出大量的热，会使密闭体系内的空气受热膨胀，气体压强增大，活塞就会向右移动，当过量的白磷燃烧耗尽密闭体系内的氧气，试管冷却后，密闭体系内气体的压强减小，外界大气压就会推动活塞向左移动，而密闭体系内空气中氧气的体积约为：（40mL+20mL）×1/5=12mL，因此最终活塞的前沿在约8mL（20mL－12mL=8mL）的刻度线上。（4）因为白磷燃烧放出大量的热，会使密闭体系内气体压强增大，所以该实验中可能出现的问题有：橡皮塞弹出、试管爆裂、注射器活塞弹出等。答案：（1）装置的气密性好（2）白磷燃烧，产生白烟，活塞前沿在约12mL的刻度线上（3）白磷燃烧，产生白烟，活塞先向右移动，最终稳定在约8mL的刻度线上（4）橡皮塞弹出、试管爆裂、注射器活塞弹出等知识点2：空气是一种宝贵的资源可以从空气的成分来分析：1.氧气用于动植物呼吸，支持燃烧。主要用于潜水、医疗急救、炼钢、气焊以及化工生产和宇宙航行等。2、氮气：无色、无味的气体，不溶于水，不燃烧也不支持燃烧，不能供给呼吸，化学性质不活泼。主要用于工业原料（制造硝酸和化肥等），作保护气，食品防腐，液氮用于医疗冷冻麻醉、超导材料等。3、稀有气体：无色、无味的气体，通电时能发出不同颜色的光，化学性质很不活泼。利用惰性气体做保护气、用于航标灯、闪光灯、霓虹灯的电光源、用于激光技术。【典型例题】例1：下列用途不属于氮气用途的是A.保鲜蔬菜B.做保护气C.做冷冻剂D.供给呼吸解析：氮气主要用于工业原料（制造硝酸和化肥等），作保护气，食品防腐，液氮用于医疗冷冻麻醉等。氧气用于动植物呼吸。答案：D例2：茶叶、肉松、膨化食品等常采用真空充气包装，即将食品装入包装袋，抽出包装袋内空气，再充入防止食品变质的气体，然后封口.真空充气包装能使食品保持原有的色、香、味及营养价值，防止食品受压而破碎变形。【提出问题】充入食品包装袋中的气体是什么?【猜想与验证】可能是N2，实验初步验证的方法及现象：充入的气体还可能是：①；②……解析：氮气的性质不活泼，可用作保护气，防止食品腐败；因氮气不能燃烧，不能支持燃烧，不能使澄清石灰水变浑浊，可利用上述氮气的性质进行初步确认，方法可选用燃着的木条或澄清的石灰水；对充入食品袋中的气体应有如下要求：无毒、不污染空气、性质不活泼、原料易得、价格便宜等，符合上述特点的气体还有二氧化碳及与其它气体形成的混合气体。答案：将燃着的木条伸入该气体中，火焰熄灭（或将该气体通入到澄清石灰水中，石灰水不变浑浊。①二氧化碳②二氧化碳和氮气知识点3：空气的污染及防治。1.造成空气污染的主要原因①煤燃烧产生的烟雾②石油化工排放的烟雾③汽车排气形成的烟雾2.造成空气污染的物质：（1）有害气体：一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO2）、二氧化硫（SO2）（2）烟尘。3.防止和减少空气污染的方法①工业三废的回收与处理②提高汽油、柴油质量4.防止空气污染的措施：加强大气质量监测，改善环境状态、植树造林、使用清洁能源。5.目前空气污染指数包括：一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、可吸入颗粒物、臭氧。7月26日重点城市空气质量报告空气质量级别越大