第二单元 我们周围的空气
课题1 空气
第1课时 空气的成分
一、空气中的气体成分及体积分数
空气 成分 氮气 氧气 稀有 气体 二氧 化碳 其他气 体和杂质
体积分 数/% 78 21 0.94 0.03 0.03
【巧记】 记忆空气成分歌诀
氮七八,氧二一,零点九四是稀气;还有两个点零三,二氧化碳和杂气;体积分数要记清,莫与质量混一起。
二、混合物和纯净物
【漫画解读】 “冰水混合物”≠混合物
不能根据表面字眼判断纯净物和混合物,如“冰水混合物”只有水这一种物质,属于纯净物。
探究主题 空气中氧气含量的测定实验
某化学兴趣小组的同学对空气中氧气含量的测定实验进行了如下探究。
基础探究
任务一:利用教材装置(图1)探究
1.实验原理:利用红磷的燃烧,把密闭装置内空气中的 氧气 消耗掉,使装置内的 压强 减小,在大气压的作用下,烧杯中的水进入集气瓶,进入集气瓶内水的体积即为消耗的 氧气 的体积。
2.反应原理: 红磷+氧气五氧化二磷 (写文字表达式)。
3.实验现象:红磷燃烧,产生 大量白烟 ;打开弹簧夹后,烧杯中的水进入集气瓶,其体积约占集气瓶容积的 1/5 。
4.实验结论:氧气约占空气总体积的 1/5 。
5.推论:通过对该实验现象的分析还可以得到关于氮气性质的结论: 不 溶于水,且 不能燃烧也不支持燃烧 。
6.注意事项:在该实验中,集气瓶内要预先加少量水,目的是 (1)为了防止热的燃烧物溅落炸裂集气瓶、(2)为了吸收红磷燃烧后生成的白色固体—五氧化二磷、(3)加速集气瓶的冷却。
7.若实验室没有红磷,能否用蜡烛代替红磷测定空气中氧气的含量 否 (填“能”或“否”),原因是 蜡烛燃烧会产生二氧化碳气体,引起装置内的压强变化较小,则水位上升不明显,导致测得的结果不准确 。
则红磷的替代品应满足的条件为
①物质能与空气中的氧气反应,且不与空气中其他气体反应
② 反应后生成物为固体 。
8.误差分析
测定结果 原因
偏小 ①装置 气密性不好 ,使装置外的空气进入; ②红磷的量 不足 ; ③没有冷却到 室温 就打开弹簧夹
偏大 ①燃烧匙伸入集气瓶中速率 过慢 ,使装置内气体 冒出 ; ②弹簧夹没有夹紧,红磷燃烧时集气瓶内气体受热膨胀沿着导管 逸出
【深度探究】
任务二:利用改进装置探究
1. 装置改进 图2、图3装置与教材实验装置相比,优点是什么
改进点燃方式,实验过程不打开集气瓶,使测定结果更准确且减少对空气的污染。
2. 数字化实验 某探究小组对图1装置做了如图4改进,得到图5信息,请回答相关问题:
图4实验:点燃燃烧匙内的红磷后,立即伸入集气瓶中并把橡皮塞塞紧。待红磷熄灭并冷却后,打开弹簧夹。下列有关图5的分析不正确的是 D (填字母)。
A.BC段气压增大的主要原因是燃烧放热
B.CD段气压减小的主要原因是集气瓶内氧气不断被消耗且瓶内温度逐渐冷却
C.DE段气压增大的主要原因是烧杯中的水进入集气瓶
D.若用木炭代替红磷完成此实验,集气瓶内气压变化趋势与图5基本一致
【探究归纳】 实验成功的关键
(1)药品:足量,红磷替代品燃烧不能生成气体。
(2)装置:气密性良好。
(3)操作:伸入燃烧匙后塞橡皮塞的速度要快;待集气瓶冷却到室温后再打开弹簧夹。
A层 基础练
知识点1 空气中氧气含量的测定
1.实验室测定空气中氧气的含量时,通常选用红磷,下列理由不正确的是 (D)
A.红磷易燃
B.红磷是固体
C.红磷燃烧后生成物是固体
D.红磷是纯净物
2. 创新实验 利用如图装置验证了空气中氧气的含量。下列叙述不正确的是 (D)
(提示:白磷与红磷一样,都可以在空气中燃烧,且产物相同)
A.实验前需检查装置气密性
B.白磷的作用是消耗试管中的氧气
C.白磷熄灭、试管冷却后再打开止水夹
D.最终量筒中液面约降至40 mL刻度线处
知识点2 空气中的气体成分
3.空气中下列各成分所占的体积由大到小的顺序是 (B)
①氧气②氮气③二氧化碳④稀有气体
A.③④①② B.②①④③
C.④③①② D.①③②④
4. 生活链接题 空气是人类生产生活的重要资源。
(1)小白鼠在装有空气的密闭容器内可存活一段时间,说明空气内存在着 氧气(或O2) 。
(2)石灰水长期露置在空气中。瓶壁和石灰水底部会出现白色固体物质说明空气中有 二氧化碳(或CO2) 。
(3)夏天,盛放冰棒的杯子外壁上附有一层水珠说明空气中有 水蒸气 。
知识点3 混合物和纯净物
5. 教材再开发 [教材P32·T3(2)变式]以下给出的“水”属于纯净物的是 (C)
A.矿泉水 B.海水
C.纯净水 D.蔗糖水
6.有以下几种物质:
①氧气 ②冰水混合物 ③五氧化二磷
④空气中的稀有气体 ⑤二氧化碳
⑥澄清石灰水
(1)其中属于纯净物的是 ①②③⑤ (填序号)。
(2)请选出一种混合物并分析其中的成分 澄清石灰水含水、熟石灰等(答案合理即可) 。
(3)请再举出生活中常见的两种混合物 雨水、碳酸饮料(答案合理即可) 。
易错点 不能正确认识空气的成分
7.(多选)下列有关空气的说法不正确的是 ACDE 。
A.空气中氧气的质量分数为21%
B.空气中各成分的含量相对稳定
C.法国化学家拉瓦锡研究了空气的成分,得出氧气约占空气总体积的4/5的结论
D.测定空气中氧气含量实验结束后,容器中剩余的气体全部为氮气
E.新鲜的空气是纯净物
【易错点拨】 (1)空气中各成分的含量是体积分数,而非质量分数。
(2)判断纯净物、混合物时不要被表面的字眼迷惑,带“混合”字眼的不一定是混合物,带“洁净”“新鲜”字眼的不一定是纯净物。关键是看物质组成是否单一。
B层 能力练
8.(2022·衡阳期中)潜水时需要呼吸富氧空气。富氧空气中氧气含量高于普通空气中的含量,富氧空气中氧气与其他气体体积比可能是(A)
A.1∶3 B.1∶4
C.1∶5 D.1∶6
9.下列物质,前者属于纯净物,后者属于混合物的是 (B)
A.汽水 盐水 B.氧气 白酒
C.牛奶 洁净的空气 D.氮气 冰水混合物
10.2023年我国空间站转入应用与发展阶段。目前空间站内的氧气主要是通过电解水方式获得,然后将氧气与储备的氮气以一定体积比混合成“人造空气”(约21%的氧气,78%的氮气,控制二氧化碳的含量低于0.7%),保证舱内大气的总压与氧气分压相对稳定。下列说法正确的是(C)
A.21%的氧气和78%的氮气指气体的质量分数
B.燃着的木条在“人造空气”中会立即熄灭
C.可用红磷测定“人造空气”中的氧气含量
D.“人造空气”与空气成分完全相同
11. 创新实验 (2022·汕头期中)如图为“用红磷测定空气中氧气含量”的装置。左右两边活塞距离为20 cm,活塞可以自由移动(密闭体系内除空气外其他物质体积忽略不计)。下列说法正确的是 (D)
A.惰性电热板上红磷可以换成木炭
B.氧气含量指的是“氧气质量分数”
C.实验结束后活塞之间的距离约为4 cm
D.缓慢来回推动活塞可以提高实验结果的精确度
C层 拓展练
12. 核心素养·科学探究与实践 某化学兴趣小组对课本“测定空气中氧气含量”的实验完毕后,集气瓶中是否还含有氧气产生疑问,于是同学们设计了如图1装置来探究磷在空气中燃烧后氧气浓度的变化情况。
【提出问题】
足量红磷在密闭的四颈平底烧瓶内燃烧,熄灭后容器中是否有氧气剩余
【作出猜想】
猜想①:有氧气剩余;
猜想②:无氧气剩余。
【实验验证】
该小组同学按图1组装好实验装置,利用高能激光笔照射燃烧匙上的红磷,一段时间后红磷燃烧,待熄灭后,将装有白磷的燃烧匙提出水面,再次用高能激光笔照射,白磷居然也被很快点燃。
(1)激光笔的作用是 引燃红磷、白磷 。
(2)红磷燃烧的文字表达式为 红磷+氧气五氧化二磷 。
【实验结论】
(3)根据上述实验现象,得出结论:猜想 ① 正确。
(4)课本上用红磷燃烧的方法 不能 (填“能”或“不能”)精确地测定空气中氧气的含量,理由是 不能把氧气耗尽 。
【拓展延伸】
图2是该小组同学从开始实验到最后装置冷却后的整个实验过程中,用传感器测量容器内氧气浓度变化的曲线图。
(5)图2中,在 C (填图2中字母)点时燃烧的红磷熄灭了;白磷开始燃烧至燃烧结束对应的曲线为 DE 段(用图2中字母表示)。 第二单元 我们周围的空气
课题1 空气
第1课时 空气的成分
一、空气中的气体成分及体积分数
空气 成分 氮气 氧气 稀有 气体 二氧 化碳 其他气 体和杂质
体积分 数/% 0.94 0.03 0.03
【巧记】 记忆空气成分歌诀
氮七八,氧二一,零点九四是稀气;还有两个点零三,二氧化碳和杂气;体积分数要记清,莫与质量混一起。
二、混合物和纯净物
【漫画解读】 “冰水混合物”≠混合物
不能根据表面字眼判断纯净物和混合物,如“冰水混合物”只有水这一种物质,属于纯净物。
探究主题 空气中氧气含量的测定实验
某化学兴趣小组的同学对空气中氧气含量的测定实验进行了如下探究。
基础探究
任务一:利用教材装置(图1)探究
1.实验原理:利用红磷的燃烧,把密闭装置内空气中的 消耗掉,使装置内的 减小,在大气压的作用下,烧杯中的水进入集气瓶,进入集气瓶内水的体积即为消耗的 的体积。
2.反应原理: (写文字表达式)。
3.实验现象:红磷燃烧,产生 ;打开弹簧夹后,烧杯中的水进入集气瓶,其体积约占集气瓶容积的 。
4.实验结论:氧气约占空气总体积的 。
5.推论:通过对该实验现象的分析还可以得到关于氮气性质的结论: 溶于水,且 。
6.注意事项:在该实验中,集气瓶内要预先加少量水,目的是 。
7.若实验室没有红磷,能否用蜡烛代替红磷测定空气中氧气的含量 (填“能”或“否”),原因是 。
则红磷的替代品应满足的条件为
①物质能与空气中的氧气反应,且不与空气中其他气体反应
② 。
8.误差分析
测定结果 原因
偏小 ①装置 ,使装置外的空气进入; ②红磷的量 ; ③没有冷却到 就打开弹簧夹
偏大 ①燃烧匙伸入集气瓶中速率 ,使装置内气体 ; ②弹簧夹没有夹紧,红磷燃烧时集气瓶内气体受热膨胀沿着导管
【深度探究】
任务二:利用改进装置探究
1. 装置改进 图2、图3装置与教材实验装置相比,优点是什么
2. 数字化实验 某探究小组对图1装置做了如图4改进,得到图5信息,请回答相关问题:
图4实验:点燃燃烧匙内的红磷后,立即伸入集气瓶中并把橡皮塞塞紧。待红磷熄灭并冷却后,打开弹簧夹。下列有关图5的分析不正确的是 (填字母)。
A.BC段气压增大的主要原因是燃烧放热
B.CD段气压减小的主要原因是集气瓶内氧气不断被消耗且瓶内温度逐渐冷却
C.DE段气压增大的主要原因是烧杯中的水进入集气瓶
D.若用木炭代替红磷完成此实验,集气瓶内气压变化趋势与图5基本一致
【探究归纳】 实验成功的关键
(1)药品:足量,红磷替代品燃烧不能生成气体。
(2)装置:气密性良好。
(3)操作:伸入燃烧匙后塞橡皮塞的速度要快;待集气瓶冷却到室温后再打开弹簧夹。
A层 基础练
知识点1 空气中氧气含量的测定
1.实验室测定空气中氧气的含量时,通常选用红磷,下列理由不正确的是 ( )
A.红磷易燃
B.红磷是固体
C.红磷燃烧后生成物是固体
D.红磷是纯净物
2. 创新实验 利用如图装置验证了空气中氧气的含量。下列叙述不正确的是 ( )
(提示:白磷与红磷一样,都可以在空气中燃烧,且产物相同)
A.实验前需检查装置气密性
B.白磷的作用是消耗试管中的氧气
C.白磷熄灭、试管冷却后再打开止水夹
D.最终量筒中液面约降至40 mL刻度线处
知识点2 空气中的气体成分
3.空气中下列各成分所占的体积由大到小的顺序是 ( )
①氧气②氮气③二氧化碳④稀有气体
A.③④①② B.②①④③
C.④③①② D.①③②④
4. 生活链接题 空气是人类生产生活的重要资源。
(1)小白鼠在装有空气的密闭容器内可存活一段时间,说明空气内存在着 。
(2)石灰水长期露置在空气中。瓶壁和石灰水底部会出现白色固体物质说明空气中有 。
(3)夏天,盛放冰棒的杯子外壁上附有一层水珠说明空气中有 。
知识点3 混合物和纯净物
5. 教材再开发 [教材P32·T3(2)变式]以下给出的“水”属于纯净物的是 ( )
A.矿泉水 B.海水
C.纯净水 D.蔗糖水
6.有以下几种物质:
①氧气 ②冰水混合物 ③五氧化二磷
④空气中的稀有气体 ⑤二氧化碳
⑥澄清石灰水
(1)其中属于纯净物的是 (填序号)。
(2)请选出一种混合物并分析其中的成分 。
(3)请再举出生活中常见的两种混合物 。
易错点 不能正确认识空气的成分
7.(多选)下列有关空气的说法不正确的是 。
A.空气中氧气的质量分数为21%
B.空气中各成分的含量相对稳定
C.法国化学家拉瓦锡研究了空气的成分,得出氧气约占空气总体积的4/5的结论
D.测定空气中氧气含量实验结束后,容器中剩余的气体全部为氮气
E.新鲜的空气是纯净物
【易错点拨】 (1)空气中各成分的含量是体积分数,而非质量分数。
(2)判断纯净物、混合物时不要被表面的字眼迷惑,带“混合”字眼的不一定是混合物,带“洁净”“新鲜”字眼的不一定是纯净物。关键是看物质组成是否单一。
B层 能力练
8.(2022·衡阳期中)潜水时需要呼吸富氧空气。富氧空气中氧气含量高于普通空气中的含量,富氧空气中氧气与其他气体体积比可能是( )
A.1∶3 B.1∶4
C.1∶5 D.1∶6
9.下列物质,前者属于纯净物,后者属于混合物的是 ( )
A.汽水 盐水 B.氧气 白酒
C.牛奶 洁净的空气 D.氮气 冰水混合物
10.2023年我国空间站转入应用与发展阶段。目前空间站内的氧气主要是通过电解水方式获得,然后将氧气与储备的氮气以一定体积比混合成“人造空气”(约21%的氧气,78%的氮气,控制二氧化碳的含量低于0.7%),保证舱内大气的总压与氧气分压相对稳定。下列说法正确的是( )
A.21%的氧气和78%的氮气指气体的质量分数
B.燃着的木条在“人造空气”中会立即熄灭
C.可用红磷测定“人造空气”中的氧气含量
D.“人造空气”与空气成分完全相同
11. 创新实验 (2022·汕头期中)如图为“用红磷测定空气中氧气含量”的装置。左右两边活塞距离为20 cm,活塞可以自由移动(密闭体系内除空气外其他物质体积忽略不计)。下列说法正确的是 ( )
A.惰性电热板上红磷可以换成木炭
B.氧气含量指的是“氧气质量分数”
C.实验结束后活塞之间的距离约为4 cm
D.缓慢来回推动活塞可以提高实验结果的精确度
C层 拓展练
12. 核心素养·科学探究与实践 某化学兴趣小组对课本“测定空气中氧气含量”的实验完毕后,集气瓶中是否还含有氧气产生疑问,于是同学们设计了如图1装置来探究磷在空气中燃烧后氧气浓度的变化情况。
【提出问题】
足量红磷在密闭的四颈平底烧瓶内燃烧,熄灭后容器中是否有氧气剩余
【作出猜想】
猜想①:有氧气剩余;
猜想②:无氧气剩余。
【实验验证】
该小组同学按图1组装好实验装置,利用高能激光笔照射燃烧匙上的红磷,一段时间后红磷燃烧,待熄灭后,将装有白磷的燃烧匙提出水面,再次用高能激光笔照射,白磷居然也被很快点燃。
(1)激光笔的作用是 。
(2)红磷燃烧的文字表达式为 。
【实验结论】
(3)根据上述实验现象,得出结论:猜想 正确。
(4)课本上用红磷燃烧的方法 (填“能”或“不能”)精确地测定空气中氧气的含量,理由是 。
【拓展延伸】
图2是该小组同学从开始实验到最后装置冷却后的整个实验过程中,用传感器测量容器内氧气浓度变化的曲线图。
(5)图2中,在 (填图2中字母)点时燃烧的红磷熄灭了;白磷开始燃烧至燃烧结束对应的曲线为 段(用图2中字母表示)。
