第二单元 我们周围的空气
课题1 空气
夯基知识梳理
知识点1 空气的组成
1.如图为空气成分示意图(按体积计算)，其中“乙”代表 ( )
A.氮气 B.氧气 C.稀有气体 D.二氧化碳
2.用如图所示装置可验证空气中氧气的含量。下列现象能表明氧气含量的是 ( )
A.集气瓶中产生大量白烟 B.红磷燃烧一段时间后熄灭
C.烧杯中的水倒吸进入集气瓶 D.集气瓶中水面最终上升至1处
3.用来测定空气成分的方法很多，图1利用了红磷在空气中燃烧的测定方法。
第一步：将集气瓶容积划分为五等份，并做好标记。
第二步：点燃燃烧匙内的红磷，伸入集气瓶中并把塞子塞紧。
第三步：待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，发现水被吸入集气瓶中，进入集气瓶中水的体积约为集气瓶总容积的1/5。
请回答下列问题：
(1)上面的实验同时证明了氮气具有________________的化学性质。
(2)实验完毕，若进入集气瓶中水的体积不到集气瓶总容积的1/5，你认为导致这一结果的原因可能是________________________________(写一条)
(3)某同学对实验进行反思后，提出了改进方法(如图2所示)，你认为改进后的优点是________________________________________________。
(4)写出红磷燃烧的文字表达式：________________________________________________。
知识点2 纯净物与混合物
4.下列物质中，属于纯净物的是 ( )
A.红磷 B.河水 C.粗盐 D.碘酒
5.下列物质：①氮气、②液态空气、③氧化镁、④矿泉水、⑤氧气、⑥二氧化碳、⑦铁、⑧冰水混合物。
(1)属于纯净物的有________________(填序号)，仿写一例________(填名称)。
(2)属于混合物的有________________(填序号)，仿写一例________(填名称)。
知识点3 空气是一种宝贵的资源
6.空气是人人都离不开的重要物质，其中体积分数约为21%并能供给人类呼吸的气体是 ( )
A.氮气 B.氧气 C.氖气 D.二氧化碳
7.空气是人类宝贵的自然资源。下列有关空气的说法错误的是 ( )
A.液氮可用作制冷剂 B.氧气可用作火箭发射的燃料
C.氦气可用来填充探空气球 D.二氧化碳是植物进行光合作用必需的物质
8.空气是一种宝贵的自然资源，由多种物质组成。根据下列现象，填写空气中的成分：
(1)酥脆的饼干放置在空气中一段时间后会变软受潮：________；
(2)昆虫在盛有空气的密闭容器中能生存一段时间：________；
(3)灯泡中充入________时能发出不同颜色的光，制成多种用途的电光源；
(4)空气是制造氮肥的原料：________。
知识点4 保护空气
9.2016年世界卫生组织发布的一份报告显示，世界上92%的人口生活在空气污染水平超过世卫组织限值的地方。空气污染已成为威胁人类健康的重要因素之一。下列做法不会导致空气污染加重的是 ( )
A.大力发展火力发电 B.节日大量燃放烟花爆竹
C.发展快速公交，减少私家车出行 D.秋收后就地焚烧秸秆
10.加强对空气质量的监测是保护环境的一项重要措施，下表是某市一年四季空气质量监测的平均数据。请你据表回答下列问题。
可吸入颗粒物 氮氧化物(NO2等) 二氧化硫 空气质量级别
春季 88 40 44 二级
夏季 67 33 36 二级
秋季 90 46 54 二级
冬季 98 69 60 二级
(1)对该市空气质量影响最大的指标是________________。
(2)空气质量最差的季节是________。你认为造成这种情况的原因是________________________________。
(答一点即可)。可采取的有效防治措施是________________________________(答一点即可)。
提优强化练习
11.下列物质不是空气成分的是 ( )
A.用于食品防腐的氮气 B.用于医疗急救的氧气 C.用于生产氮肥的氨气 D.参与光合作用的二氧化碳
12.关于测定空气中氧气含量的实验，下列说法正确的是 ( )
A.实验前止水夹没有夹紧 B.将红磷换成木炭进行实验
C.待装置冷却至室温后，再打开止水夹 D.点燃红磷缓慢伸入集气瓶中后，再塞紧瓶塞
13.下列各组物质中，前者属于混合物，后者属于纯净物的是 ( )
A.医用酒精、稀有气体 B.清新的空气液氧 C.氮气、二氧化碳 D.高锰酸钾、清澈的泉水
14. 2021年世界地球日的主题是“修复我们的地球”，这一主题旨在强调：关注地球健康，保护生态环境。下列做法不符合这一主题的是 ( )
A.增加植树造林面积 B.实行垃圾分类和回收
C.将农田中的秸秆就地焚烧 D.出行方式尽量采用步行、骑自行车，少开私家车
15.下列有关空气成分的说法不正确的是 ( )
A.稀有气体可用于制作霓虹灯 B.氮气充入食品包装中可以防腐
C.二氧化碳是一种空气污染物 D.氧气主要来源于植物的光合作用
16.宇航员太空行走时，需要“人造空气”供给呼吸。这种“人造空气”中含有体积分数为70%的氮气、20%以上的氧气以及少量二氧化碳。
(1)“人造空气”属于________(填“纯净物”或“混合物”)。
(2)某同学对“人造空气”的分析如下：①氮气含量比空气中氮气含量低；②氮气没有任何作用，可不添加；③改成纯氧气更有益于宇航员呼吸；④没有污染物。其中正确的是________(填序号)。
(3)氮气可以在食品包装袋中大量填充，主要原因是________________________。
(4)向装有“人造空气”的集气瓶中通入一些稀有气体及其他气体以接近真正空气的组成，该过程属于________(填“物理变化”或“化学变化”)。
17.利用红磷燃烧测定空气中氧气体积分数的实验中，传感器记录集气瓶中气压随时间变化的情况如图所示。
(1)图1中红磷燃烧的文字表达式是________________________。
(2)燃烧结束，等到集气瓶冷却到室温，打开止水夹，观察到的现象是________________________,由此得出结论：空气中氧气约占空气总体积的________。该实验可推论出氮气的性质有________________________(答两点即可)。
(3)该实验中红磷需足量，目的是________________。如果装置气密性不好，则测出的氧气体积分数将________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(4)图1中实验装置始终密闭，优点是________________(答一点即可)。
(5)图2中BC段气压变化的原因是________________________,CD段气压变化的主要原因是________________________________。
素养能力提升
18.[科学态度与社会责任]依据短文回答问题：
氦气
氦气(He)在空气中含量甚微。通常它是一种无色无味的气体，它的密度为0.1785克/升，大约是氢气的2倍，空气的七分之一。氦气的化学性质稳定，不易燃不易爆，使用十分安全。
近年来，在塑料及合成纤维工业上，诞生了一种特殊的生产工艺，将氦气的微泡掺入塑料或合成纤维，制成特别轻盈的泡沫塑料或纤维。例如，风靡一时的“太空服”轻巧、保暖性好，就是因为它的纤维中含有氦气微泡。氦气也可作为焊接金属和冶炼金属时的保护气。
在标准大气压下，液氦的沸点是－268.9℃，固态氨的熔点为－272.3℃，它与“绝对零度”(－273.15℃)仅一步之遥。因此，液氦可称得上是“世界上最冷的液体”了，液氨的这种超低温特性，在生产与科学研究上有很多重要的应用。
(1)氦气代替氢气灌充飞艇，利用氦气的物理性质是________________________,化学性质是________________________。
(2)通过阅读你已经了解了氦气的一些用途，除此之外，请再举一例氦气的可能用途：________________
________________________________________________________________________________。
19.[科学探究与创新意识]空气中氧气含量测定的再认识。
【经典赏析】教材中介绍了拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分(装置如图1)，通过该实验拉瓦锡得出了空气中氧气约占空气总体积________的结论。
【实验回顾】(1)实验室常用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量(装置如图2)，某兴趣小组用该方法测出的氧气含量低于1/5，造成该实验误差的原因可能是________________________________(写两点)。
(2)红磷在空气中点燃后才放入集气瓶内造成的实验缺陷有：
①测定结果不准确；②________________________________________。
【提出问题】能否设计一套实验装置以解决上述缺陷？
【实验改进】兴趣小组的同学设计了如图3所示装置。
【查阅资料】温度达到40℃白磷就能在空气中燃烧。
【实验准备】锥形瓶内空气体积为230mL,注射器中水的体积为50mL,该装置气密性良好。
【实验探究】装入药品，按图3所示连接好仪器，夹紧弹簧夹，先将锥形瓶底部放入热水中，白磷很快被引燃，然后将锥形瓶从热水中取出。
【现象分析】(1)锥形瓶底部放入热水中，白磷被引燃。
(2)整个实验过程中气球的作用是________________________________________。
(3)待白磷熄灭，锥形瓶冷却到室温后，打开弹簧夹，可观察到的现象一是：注射器中的水自动喷射出来，原因是________________________________________。现象二是：当注射器中的水还剩约________mL时停止流下。
【参考答案及解析】
夯基知识梳理
1.B 空气成分按体积计算，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%，所以图示中“乙”代表氧气。
2.D 集气瓶中水面最终上升至1处，说明氧气约占空气总体积的1/5，能证明空气中氧气的含量。
3.【答案】
(1)不能燃烧，也不支持燃烧
(2)装置漏气或红磷的量不足
(3)装置始终密闭，空气没有逸出，实点燃验结果更准确(合理即可)
(4)红磷+氧气五氧化二磷
【解析】
(1)空气主要由氮气和氧气组成，而红磷燃烧消耗了氧气，剩下的气体主要是氮气，此时红磷熄灭，说明氮气具有不能燃烧、也不支持燃烧的化学性质。
(2)如果红磷的量不足或装置漏气，集气瓶中的压强都不会减小到理论值，则进入集气瓶中水的体积不足集气瓶总容积的1/5。
4.A 红磷只由一种物质组成，属于纯净物；河水、粗盐、碘酒都属于混合物。
5.【答案】
(1)①③⑤6⑦⑧ 氢气(合理即可)
(2)②④ 自来水(合理即可)
【解析】
(1)氮气、氧化镁、氧气、二氧化碳、铁、冰水混合物中都只含有一种物质，都属于纯净物；氢气、高锰酸钾等都属于纯净物。
(2)液态空气、矿泉水中都含有多种物质，属于混合物；自来水、海水等都属于混合物。
6.B 氧气能供给呼吸，且空气中氧气的体积约占21%。
7.B 液氮可作制冷剂，A正确；氧气有助燃性，没有可燃性，因此不能作燃料，B错误；氦气密度比空气小，化学性质稳定，可用来填充探空气球，C正确；二氧化碳是植物进行光合作用必需的物质，D正确。
8.【答案】(1)水蒸气 (2)氧气 (3)稀有气体 (4)氮气
9.C 火力发电、燃放烟花爆竹及焚烧秸秆都会产生大量的有害气体与烟尘，造成空气的污染；发展快速公交，减少私家车出行，有利于减少空气污染物的排放。
10.【答案】
(1)可吸入颗粒物
(2)冬季 取暖燃烧大量的煤炭 改个体取暖为集体供暖(答案合理即可)
【解析】
(1)由题表中数据可知同一季节中，可吸入颗粒物数值最大，故对该市的空气质量影响最大的指标是可吸人颗粒物。
(2)由题表中数据可看出空气质量最差的季节是冬季。冬季需要燃烧化石燃料取暖，使空气中的可吸入颗粒物、氮氧化物和二氧化硫增多，因此冬季空气质量最差。可从减少排放和加强吸收净化两个方面采取措施，如改个体取暖为集体供暖；进一步加强绿化，增设园林广场等。
提优强化练习
11.C 氮气、氧气与二氧化碳都是空气的成分，氨气不是空气的成分。
12.C 实验前止水夹没有夹紧，会漏气，导致测量不准确；木炭燃烧生成二氧化碳气体，不能将红磷换成木炭；点燃红磷后若缓慢将燃烧匙插入集气瓶中，会导致集气瓶中部分气体受热膨胀逸出，影响测量结果。
13.B A项，医用酒精、稀有气体都是由多种物质组成的混合物。B项，清新的空气中含有氮气、氧气等多种物质，属于混合物；液氧只由一种物质组成，属于纯净物。C项，氮气、二氧化碳都只由一种物质组成，均属于纯净物。D项，高锰酸钾只由一种物质组成，属于纯净物；清澈的泉水中含有多种物质，属于混合物。
14.C 将农田中的秸秆就地焚烧，会产生大量的烟尘，造成空气污染。
15.C 二氧化碳不是空气污染物，C错误。
16.【答案】(1)混合物 (2)①④ (3)氮气的化学性质稳定 (4)物理变化
【解析】
(1)“人造空气”中含有氮气、氧气及二氧化碳，属于混合物。
(2)空气中氮气的体积分数约为78%,①正确；“人造空气”中没有污染物，④正确。
(3)由于氮气的化学性质稳定，可以在食品包装袋中大量填充，用作保护气。
(4)向装有“人造空气”的集气瓶中通入一些稀有气体及其他气体以接近真正空气的组成，该过程只是物质的简单混合，没有新物质生成，属于物理变化。点燃
17.【答案】
(1)红磷+氧气五氧化二磷
(2)烧杯中的水沿导管进入集气瓶，水面升至“1”刻度处 1/5 不燃烧也不支持燃烧，不易溶于水(任写两点)
(3)将集气瓶内氧气完全消耗 偏小
(4)实验过程无污染(或其他合理答案)
(5)红磷燃烧放热，使集气瓶内气压增大 红磷燃烧消耗氧气，温度降低，使集气瓶内气压减小
【解析】
(2)红磷燃烧消耗集气瓶内的氧气，使集气瓶内的气压减小，冷却到室温后打开止水夹，观察到烧杯中的水沿导管进入集气瓶，水面升至“1”刻度处，说明空气中氧气约占空气总体积的1/5。集气瓶内剩余气体主要为氮气，该实验能够说明氮气具有不燃烧、不支持燃烧、不易溶于水的性质。
(3)如果装置气密性不好，在冷却到室温的过程中外界空气的进入使瓶内的压强变大，导致测出的氧气体积分数偏小。
(4)图1中实验装置始终密闭，红磷燃烧产生的五氧化二磷不会扩散到空气中，且会使实验结果更准确。
素养能力提升
18.【答案】
(1)氦气的密度小于空气 稳定，不易燃不易爆
(2)用于制作电光源(答案合理即可)
【解析】
(1)考查气体的性质，可从文中第一段直接找到答案。
(2)考查物质的用途，可结合稀有气体的性质得出答案。
19.【答案】【经典赏析】1/5
【实验回顾】
(1)没有冷却至室温就打开止水夹，装置漏气(或其他合理答案)
(2)污染环境
【现象分析】(2)缓冲作用 (3)白磷燃烧消耗锥形瓶中的氧气，使锥形瓶中气压减小4
【解析】【实验回顾】
(1)测定结果低于1/5，其原因可能是装置漏气、红磷量不足或没有冷却至室温就打开止水夹等。
(2)红磷在空气中点燃后才放入集气瓶内，燃烧匙伸入集气瓶过程中会导致部分气体受热膨胀逸出，使实验结果不准确；同时使反应生成的五氧化二磷扩散到空气中，污染环境。
【现象分析】
(3)由于氧气约占空气总体积的五分之一，因此进入锥形瓶中的水的体积约为230mLx1/5=46mL,当注射器中的水还剩约50mL－46mL=4mL时停止流下。
1
