1、1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
2、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。 【要点诠释】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
3、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。【要点诠释】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
4、。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。24.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
5、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(N 2) 氧气（O 2） 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%【要点诠释】1.空气中各气体的含量是体积分数，
6、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，具有固定的组成可以用化学式表示，如氧气用 O2表示有固定的性质由不同种物质混合而成，各种物质彼此间不反应，没有固定的组成不能用化学式表示无固定性质（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【要点诠释】混合物是由纯净物混合而成。3要点
7、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 粉尘；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 矿物燃烧；工厂的废气；
8、汽车排放的尾气等空气污染的危害 损害人体的健康；影响作物生长；破坏生态平衡；导致全球气候变暖；破坏臭氧层；形成酸雨空气污染的防治 使用清洁能源；工厂的废气经过处理后再排放；使燃料充分燃烧；对化石燃料进行脱硫处理；积极植树、造林、种草等【要点诠释】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1我们每时每刻都离不开空气。空气中含量最多的气体是（ ）AN 2 BCO 2
9、 CH 2 DO 2【思路点拨】根据空气中各成分的体积分数进行分析判断即可。【答案】A【解析】空气的成分按体积计算，大约是：氮气占 78%、氧气占 21%、稀有气体占 0.94%、二氧化碳占0.03%、其它气体和杂质占 0.03%。A、氮气占 78%，是体积分数最大的气体，选项正确。B、二氧化碳占 0.03%，不是体积分数最大的气体，选项错误。C、空气中没有氢气，选项错误。D、氧气占 21%，不是体积分数最大的气体，选项错误。【总结升华】熟记空气的成分及各成分的体积分数是解答此类题的关健。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
10、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【答案】D【解析】空气的成分应按体积分数计算，空气中各成分及其含量不同地区也可能不同。【变式 2】.澄清石灰水长期敞口放在空气中会变浑浊，这是因为空气中含有（ ）4A氧气 B二氧化碳 C氮气 D一氧化碳【答案】B类型二、考查空气中氧气含量的测定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（
11、）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【思路点拨】测定空气中氧气含量实验，在选择消耗氧气的药品时，应考虑能与空气中的氧气反应而不与空气中的其他成分反应，生成物不能为气体；还应注意装置不漏气，药品的量要足，读数时温度要冷却到原来的温度等。【答案】C【解析】A集气瓶中加入少量水，是用来吸收反应生成的五氧化二磷，另一方面有利于容器内温度的降低，节约了实验的时间，故 A 不符合题意；B红磷足量可以把氧气完全消耗，保证实验的准确性，否则会使实验结果偏小，故 B 不符合题意；C装置未冷却至室温就打开弹簧夹，这样瓶内温度较高，气压还没降低到室
12、温标准，会使测定的结果偏小，故 C 符合题意；D如实验装置漏气，红磷燃烧即使能耗尽装置内的氧气，由于装置漏气，瓶外少量空气会进入装置内使测定结果不准确。因此，实验前要检查装置的气密性，故 D 不符合题意。【总结升华】测定空气中氧气的含量，主要是利用了可燃物燃烧消耗了氧气，使密闭容器中压强减小，在外界大气压作用下，烧杯中的水倒吸入集气瓶内。举一反三：【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
13、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 。【答案】 （1）白烟 4（2）1/5类型三、考查纯净物和混合物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【答案】C【解析】蒸馏水、氯酸钾和干冰为纯净物，其他物质都是混合物。【总结升华】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。举一反三：5【变式】下列属于纯净物的是（ ）A海水 B空气 C白酒 D金刚石【答案】D【解析】海水是由水、氯化钠
14、和氯化镁等多种物质组成的混合物；空气是由氧气、氮气等多种物质组成的混合物；白酒是由乙醇、水等组成的混合物；金刚石是由碳元素组成的单质，属于纯净物。类型四、考查空气污染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【答案】C【解析】增加绿地面积，可以增加光合作用，把二氧化碳转化为氧气；少用煤作燃料，可以减少二氧化硫等有害物质的排放；汽车改用清洁燃料，可减少有毒气体的排放；焚烧落叶，会产生大量烟等有害物质。【总结升华】了解空气污染的危害及防治措施。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【答案】D
