九年级化学课题1空气组成和氧气含量的测定

空气组成和氧气含量的测定

【学习目标】

1.记住空气中各成分的体积分数；了解空气主要成分的性质和用途；了解空气污染的原因、危害及防治措施。

2.掌握空气中氧气含量测定的实验原理、装置、操作方法以及误差分析。

3.认识纯净物、混合物的概念，并能从物质的组成上区分纯净物和混合物。

【要点梳理】

要点一、拉瓦锡用定量的方法研究空气的成分

二百多年前，法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。

这个著名实验是：把少量的汞放在一个密闭的容器里连续加热12天，结果发现有一部分银白色的液态汞变成了红色粉末，同时容器里空气的体积减少了约1/5；他研究了剩余的那部分气体，发现它既不能供动物呼吸，也不支持燃烧，这正是氮气；他把汞表面生成的红色粉末收集起来，放在另一个容器里加热，除了得到汞以外，还得到了氧气，而且氧气的体积恰好等于密闭容器里减少的气体体积；他把得到的氧气加到前一个容器中剩下的约4/5体积的气体里，结果得到的气体与空气的性质完全一样。

【要点进阶】

拉瓦锡实验结论：空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积的1/5。

要点二、测定空气中氧气含量的方法

1．实验原理：

利用红磷在空气中燃烧，将集气瓶内氧气消耗掉，生成五氧化二磷白色固体，使密闭容器内压强减小；在大气压作用下，进入集气瓶内水的体积即为减少的氧气的体积。

2．实验装置：

3．实验步骤：

（1）将仪器连接好并检查装置的气密性。

（2）在集气瓶底装入少量的水，再把剩余的容积分成五等份并做上记号。

（3）用弹簧夹夹紧乳胶管。

（4）在燃烧匙内放入过量的红磷。

（5）点燃红磷迅速伸入集气瓶中，并把塞子塞紧。

（6）红磷燃烧停止，待集气瓶冷却到室温后，打开弹簧夹。

4．实验现象：

（1）红磷燃烧产生大量白烟并放出热量。

（2）打开弹簧夹后烧杯中的水倒吸入集气瓶中，进入水的体积约占集气瓶中空气体积的1/5。

5. 实验结论：

氧气约占空气体积的1/5。

【要点进阶】

1.可燃物必须选用燃烧后生成物为固体的物质。不能选用木炭、硫等，因为木炭、硫燃烧产生的是气体物质，且与所耗氧气体积相同，使瓶内外气压相等，水不会倒吸入瓶中。

2.红磷必须过量，燃烧时才能使容器内氧气消耗完。

3.红磷燃烧停止后，要等集气瓶内温度降至室温，方可打开弹簧夹。

4.该实验还能得到的结论：氮气（集气瓶内剩余的气体主要是氮气）具有不能燃烧、不支持燃烧和难溶

于水的性质。

5.实验后测得氧气的体积分数小于21%的原因：

（1）红磷的量不足（则不能将集气瓶内空气中的氧气完全反应掉，集气瓶内水面上升不到原瓶内空气体积的1/5，导致测得空气中氧气的体积分数偏小）。

（2）装置漏气（当集气瓶内氧气耗尽时，瓶内压强减小，瓶外空气会进入集气瓶内，导致进入水的体积减小，测得的氧气的体积分数偏小）。

（3）装置未冷却到室温就打开弹簧夹（温度较高气体压强较大，进入瓶内水的体积减小，引起测定结果偏低）。

6.测定结果大于21%的原因：

（1）点燃红磷前未用弹簧夹夹紧乳胶管（红磷燃烧放热会使部分空气由导管逸出，烧杯水中冒气泡；最后造成水进入集气瓶的体积大于1/5）。

（2）将点燃的燃烧匙伸入瓶内太慢（放出的热将瓶内的部分空气赶出瓶外；冷却后打开止水夹，进入集气瓶水的体积大于1/5）。

要点三、空气的组成

空气的主要成分是氮气和氧气，分别约占空气总体积的4/5和1/5。

空气的成分按体积计算如下表：

气体氮气(N2) 氧气（O2）稀有气体(氦

气、氖气、氩

气等) 二氧化碳

(CO2)

其他气体和

杂质

占空气总体

积的比例

78% 21% 0.94% 0.03% 0.03%

【要点进阶】

1.空气中各气体的含量是体积分数，不是质量分数。

2.空气是一种混合气体，组成比较固定，特别是氧气、氮气、稀有气体的成分几乎不变，但个别地区略有不同。

要点四、纯净物和混合物

物质纯净物混合物

概念只由一种物质组成的物质叫纯净物由两种或多种物质混合而成的物质叫混合物

区别①由同种物质组成，即相同的分子、原子或离子，

具有固定的组成

②可以用化学式表示，如氧气用O2表示

③有固定的性质

①由不同种物质混合而成，各种物质彼此间不

反应，没有固定的组成

②不能用化学式表示

③无固定性质（如熔、沸点等），各自保持原

物质的性质

举例氧气、氮气、二氧化碳、蒸馏水、氢氧化钙等空气、盐水、糖水、矿泉水、铝合金、酱油等联系

【要点进阶】

混合物是由纯净物混合而成。

要点五、空气是一种宝贵的自然资源

1.氮气：是无色、无味的气体，密度比空气略小，难溶于水。氮气的化学性质不活泼。主要用途是用作保护气、合成氮肥等。

2.氧气：是无色、无味的气体，密度比空气略大，不易溶于水。主要用途是供给呼吸和支持燃烧；医疗、潜水、气焊、炼钢、宇航等都需要用到氧气。

3.稀有气体：氦、氖、氩、氪、氙等气体的总称。是无色、无味的气体，难溶于水。化学性质很不活泼，一般情况下不与其他物质反应。通常作保护气、制成多种电光源、用于激光技术；氦用于制造低温环境；氙用于医疗麻醉。

4.空气的污染及防治

污染空气的物质①粉尘；②有害气体（二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮等）

污染物的主要来源①矿物燃烧；②工厂的废气；③汽车排放的尾气等

空气污染的危害①损害人体的健康；②影响作物生长；③破坏生态平衡；④导致全球

气候变暖；⑤破坏臭氧层；⑥形成酸雨

空气污染的防治①使用清洁能源；②工厂的废气经过处理后再排放；③使燃料充分燃

烧；④对化石燃料进行脱硫处理；⑤积极植树、造林、种草等

【要点进阶】

1.空气质量日报中的“首要污染物”包括二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、粉尘（可吸入颗粒物）和臭氧等。

2.氮气和稀有气体作为保护气，是利用它们的稳定性。但是“稳定”是“相对”而不是绝对的，在一定条件下，氮气及有些稀有气体也能与某些物质发生化学反应。

【典型例题】

类型一、考查空气的组成

例1.我们每时每刻都离不开空气。空气中含量最多的气体是（）

A．N2B．CO2C．H2D．O2

举一反三：

【变式1】下列关于空气的说法正确的是（）

A.空气的成分按体积分数计算，大约是：氮气79%，氧气20%，稀有气体0.94%，二氧化碳0.03%，其他气体和杂质0.03%

B.空气的成分按质量分数计算，大约是：氮气78%，氧气21%，稀有气体0.94%，二氧化碳0.03%，其他气体和杂质0.03%

C.空气中各气体成分及其含量一定是固定不变的

D.空气中含量最多的气体是氮气

类型二、考查空气中氧气含量的测定

例2.用如图装置来测定空气中氧气的含量，下列做法会使实验结果不准确的是（）

A.事先在集气瓶内加少量水

B.燃烧匙内加足量红磷

C.红磷熄灭后，立即打开弹簧夹

D.实验前，检查装置的气密性

【变式】如图所示，在一个具有刻度和可以左右滑动的活塞的玻璃容器里放入白磷（足量），活塞左端管内密封有空气，右端的管口跟空气连通。将玻璃容器固定在盛有80℃热水（恒温）的烧杯上，进行实验（白磷被加热到40 ℃时即能着火燃烧）。试回答：

（1）实验过程中可观察到：白磷燃烧，产生，活塞先向右移动（白磷燃烧放热使气体膨胀），燃烧停止冷却后再向左移动，最终停在刻度处。

（2）由此实验可以得出，空气中氧气的体积约占空气体积的。

类型三、考查纯净物和混合物

例3.下列各组物质都属于纯净物的是( )

A.海水蒸馏水

B.汽油柴油

C.氯酸钾干冰

D.洁净的空气石灰水

举一反三：

【变式】下列属于纯净物的是（）

A．海水B．空气C．白酒D．金刚石

类型四、考查空气污染

例4.在治理城市空气污染中所采取的措施不正确的是（）

A．少用煤作燃料B．增加绿地面积

C．焚烧落叶D．汽车改用清洁燃料

举一反三：

【变式】下列物质中，属于空气污染物的是（）

A.氧气

B.二氧化碳

C.氮气

D.粉尘

一、选择题 (每小题只有一个选项符合题意)

1.下列有关空气及其成分的说法中不正确的是（）

A．空气污染物包括有害气体和烟尘

B．空气中分离出的氮气可用于食品防腐

C．许多物质能在空气中燃烧说明氧气的化学性质比较活泼

D．空气中含量最多的气体是氧气

2.按体积计算，空气中含量最多的是（）

A.氧气

B.氮气

C.稀有气体Ｄ．水蒸气

3.空气中含量较多且性质比较活泼的气体是（）

Ａ．氧气Ｂ．氮气Ｃ．二氧化碳Ｄ．水蒸气

4.关于稀有气体的叙述中，错误的是（）

A.通电时发出有色的光

B.都是无色无味的气体

C.不和其他物质发生化学反应

D.在空气中的含量为0.94%

5.在我国的许多城市里，空气质量监测的指标主要包括（）

①悬浮颗粒（粉尘）②氧气③二氧化碳④一氧化碳⑤氮气⑥二氧化硫⑦稀有气体⑧氮的氧化物（二氧化氮）

A.①④⑥⑧

B.②④⑦

C.③④⑥

D.①②③④

6.右图所示装置可用于测定空气中氧气的含量，实验前在集气瓶内加入少量的

水，并做上记号，下列说法中不正确的是（）

A.该实验说明空气中氧气约占1/5的体积

B.实验前一定要检查装置的气密性

C.红磷燃烧产生大量的白雾

D.实验时红磷一定要足量

7.下列物质属于纯净物的是（）

A．冰水B．海水C．盐水D．雨水

8.下列关于空气的说法中错误的是（）

A.空气是人类宝贵的自然资源

B.空气中的氮气常用作保护气

C.空气中的稀有气体常用作灭火剂

D.空气中的氧气主要来自植物的光合作用

9.化学反应是一把双刃剑，它对人类社会的进步与发展有利有弊，下列属于化学反应对人类有弊的一个是（）

A.提高生活质量

B.“神州六号”进入太空

C.大量燃烧含碳的燃料

D.提倡使用清洁能源

10.采用燃烧的方法除去密闭容器中空气里的氧气，以测定空气中氧气的含量，选用下列哪种物质最为适宜（）

A.红磷

B.硫磺

C.木炭

D.铁丝

11.下列物质中，属于室内污染物的是（）

①吸烟产生的烟气②室内绿色植物发生光合作用释放出的气体

③香瓜散发出的香味④装饰材料中某些石材及粘合剂释放出的气体

A．①④ B．②③ C．①③D．②④

二、填空题

12.下列是我们接触过的一些物质，其中属于纯净物的是______________________。

A．蒸馏水B．氯酸钾C．净化后的空气D．冰水混合物

13.2013年6月9日，“八国集团首脑会议”一致同意减少温室气体的排放。请你根据空气的组成回答下列问题：

（1）在物质的分类中空气属于_____________________（填“纯净物”或者“混合物”）。

（2）在空气的成分中，制造化肥并可以做保护气体的是_____________________；能供给人类呼吸的是_____________________；温室气体是指_____________________。

（3）稀有气体可以做焊接金属的保护气，是利用了稀有气体的_____________________。

14.空气中氮气与氧气的体积比约为。

15.某同学设计了测定空气中氧气含量的实验，实验装置如图。

该同学的实验步骤如下：

①将图中的集气瓶分为5等份，并作好标记；

②在带橡皮塞和导管的燃烧匙内装入足量的红磷，将导管上的止水夹夹紧，在酒精灯上点燃红磷，并立即伸入集气瓶内，塞紧橡皮塞；

③充分反应后，待集气瓶冷却至室温，打开止水夹。

请回答下列问题：

（1）该实验中红磷需稍过量，目的是。

（2）步骤②集气瓶中的现象是，其反应的文字表达式为；步骤③中打开止水夹后观察到的现象是，由此可得出空气中氧气的体积约为空气总体积的。（3）该实验可推论出氮气（填“易”或“难”）溶于水和其化学性质（填“活泼”或“不活泼”）的结论。

（4）若将红磷换成炭粉，该实验能否获得成功？成功，原因是。