第三讲 空气的组成学案.docx
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第三讲空气的组成学案
第三讲空气的组成
适用学科
化学
适用年级
初三
适用区域
通用
本讲时长
120分钟
知识点
1.空气中各种成分及其体积分数
2.空气中各成分的性质及其用途
3.红磷燃烧法测定空气中氧气含量的实验
4.混合物和纯净物的区分
5.了解空气污染的原因、危害及防治措施
学习目标
1.知道空气中含有哪些气体及各成分的体积分数
2.掌握测定空气中氧气含量的实验
3.会区分混合物和纯净物
4.知道空气是一种宝贵的自然资源,养成关注环境、热爱自然的情感。
学习重难点
1.空气中氧气含量的测定实验
2.混合物和纯净物的区分
学习过程
一、复习预习
1.物理变化:
________________________________
例:
汽油挥发、矿石粉碎、干冰升华
2.化学变化:
_________________________________
例:
钢铁生锈、食物腐烂、酿酒制醋、木炭燃烧、光合作用
3.物理变化和化学变化的区别和联系
区别:
是否有__________________生成
联系:
化学变化中____________伴随物理变化,物理变化中___________化学变化
4.物理性质:
物质不需要通过化学变化就能表现出来的性质
例:
颜色、状态、熔点、沸点、硬度、密度、挥发性、导电性、吸附性、潮解性
5.化学性质:
物质在发生化学时表现出来的性质
例:
可燃性、助燃性、毒性、活泼性、稳定性
6.物理性质与化学性质的区别
是否通过_______________表现出来
7.性质与变化的区别
(1)性质的描述中一般有_________________________________________
(2)变化是物质的运动形式,是一个动态过程。
二、知识讲解
考点1:
空气是由什么组成的
空气的主要成分和组成:
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
氮气
(1)物理性质:
________________,__________________于水
(2)化学性质:
_____________________________。
(3)用途:
①制硝酸和氮肥的重要原料
②做保护气,如焊接金属的保护气
如________________________________________________________________________。
③医疗上可在液氮冷冻麻醉条件下做手术
④超导材料在液氮的低温环境下能显示超导性能
氧气
(1)物理性质:
____色_______味的气体,密度比空气___________,___________于水.
(2)化学性质:
比较活泼,具有__________性
(3)用途:
①_______________________________。
②_______________________________。
稀有气体
(1)物理性质:
______色___________味的气体
(2)化学性质:
很不活泼
(3)用途:
①稀有气体在通电时能发出不同颜色的光,可制成多种用途的电光源,如航标灯、强照明灯、霓虹灯
②氦气可用于制造低温环境
考点2:
:
空气中氧气含量的测定
【实验原理】:
__________________________________________
红磷燃烧消耗氧气且生成物是固体,使密闭装置内的气体体积减少,导致装置内压强小于外界大气压,水在压强差的作用下进入密闭容器,进入容器内水的体积即为减少的氧气的体积。
【实验装置】:
【实验步骤】:
①连接装置并_______________________;
②先在集气瓶内加少量水,并作上记号,将剩余部分分成___________份;
③关闭止水夹,点燃红磷,__________伸入广口瓶,立即塞紧橡皮塞;
④_________________打开止水夹。
【实验现象】:
红磷燃烧,生成大量_________,放出热量;_________________打开止水夹,水沿导管进入集气瓶,进入集气瓶内水的体积约占集气瓶内空气总体积的___________。
【实验结论】:
氧气约占空气总体积的。
【剩余气体的性质】:
【注意事项及误差分析】:
注意事项
原因
不注意导致的后果
①红磷要______
以保证将密闭空气中的氧气尽可能消耗完
测定结果偏______
②装置________
____________
如果装置漏气,冷却后此时装置内部气体量减小压强减小,外界会进入一部分空气
测定结果偏______
③___________再打开止水夹
如果燃烧刚结束就打开止水夹,瓶内气体还处于受热膨胀状态,压强变化不明显
测定结果偏______
④点燃红磷后
____伸入广口瓶
如果燃烧匙伸入瓶中太慢,造成瓶中部分气体受热逸出
测定结果偏______
⑤弹簧夹要____
致使部分空气受热膨胀从导管逸出
测定结果偏_______
【选择药品的要求】:
①能在_____________中燃烧
②只与空气中的___________反应
③生成物为________________
思考问题:
能不能用铁丝、木炭,硫,镁代替红磷,为什么?
考点3:
纯净物和混合物
混合物:
由两种或两种以上的物质混合而成的物质.如:
_________________________________
_______________________________________________________________。
注意:
组成混合物的各成分保持着它们各自的性质,没有专门的符号。
纯净物:
只由一种物质组成。
如:
____________________________________________
___________________________________________________________________________。
注意:
纯净物可以用专门的化学符号来表示
考点4:
保护空气
(1)空气污染及防治:
对空气造成污染的主要是有害气体(________________)和烟尘等。
目前计入空气污染指数的项目为CO、SO2、NO2、O3和可吸入颗粒物等。
(2)空气污染的危害、保护:
危害:
严重损害人体健康,影响作物生长,破坏生态平衡.全球气候变暖,臭氧层破坏和酸雨等
保护:
加强大气质量监测,改善环境状况,使用清洁能源,工厂的废气经处理过后才能排放,积极植树、造林、种草等
(3)目前环境污染问题:
臭氧层破坏()温室效应()
酸雨()白色污染()
三、例题精析
【例题1】
【题干】氮气的用途也很广泛,下列属于氮气用途的是( )
A.制作霓虹灯
B.充入灯泡作保护气
C.作为火箭发射的推进剂
D.医疗上可作为危重病人的急救气
【答案】B
【解析】A.是稀有气体的用途
B.氮气化学性质不活泼,所以可以充入灯泡作保护气
C.氧气具有助燃性,作为火箭发射的推进剂,而氮气不能支持燃烧
D.急救病人是利用了氧气的供给呼吸的用途,而氮气不能供给呼吸.
【例题2】
【题干】下列物质中属于纯净物的是()
A.洁净的食盐水B.冰水混合物
C.净化后的空气D.澄清石灰水
【答案】B
【解析】A.各种溶液都是混合物
B.冰水混合物中的冰和水只是水的两种不同状态,是同种物质,所以属于纯净物
C.纯净的空气中也含有多种气体,所以空气属于混合物
D.澄清石灰水是氢氧化钙的水溶液,所以属于混合物
【例题3】
【题干】某同学用如图所示装置测定空气中氧气的体积分数,实验后发现所测定氧气的体积分数大于1/5.下列是某同学对此实验误差的一些想法,你认为合理的是( )
A.装置气密性不好
B.实验中红磷过量
C.反应后未能完全冷却至室温就打开止水夹
D.将红磷点燃伸入集气瓶时速度较慢,瓶内气体受热膨胀逸出
【答案】D
【解析】A、装置气密性不好,冷却后外界空气会进来补充,导致进去集气瓶内水小于1/5.故A不符合题意;
B、实验中红磷过量,能够将瓶中氧气完全消耗掉,不会使测定氧气的体积分数大于
1/5.故B不符合题意;
C、反应后未能完全冷却至室温就打开止水夹,会使测定氧气的体积分数小于1/5
.故C不符合题意;
D、将红磷点燃伸入集气瓶时速度较慢,瓶内气体受热膨胀逸出,会使测定氧气的体积分数大于1/5.故D符合题意.
故选D
【例题4】
【题干】为测定空气中氧气的含量,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下图的实验装置。
假设此实验正常进行,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________________________________________。
(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)若进行该实验,实际可能遇到诸多问题而发生危险,造成实验失败。
例如____________
____________________________________________________________________________。
【答案】
(1)装置的气密性好
(2)白磷燃烧,产生白烟,活塞前沿约在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)橡胶塞弹出、试管爆裂、注射器活塞弹出等
【解析】
(1)打开弹簧夹,将注射器活塞前沿从20mL刻度处推至15mL刻度处,然后松开手,若活塞仍能返回至20mL刻度处,则说明整个装置都不漏气;
(2)若先夹紧弹簧夹,用酒精灯加热白磷,这时白磷燃烧消耗掉的只是试管内的氧气为40mL×1/5=8mL,所以活塞应停在20mL-8mL=12mL的刻度处;
(3)若不使用弹簧夹,用酒精灯加热白磷,白磷实际消耗掉的是试管40mL和注射器内20mL的氧气为(40mL+20mL)×1/5=12mL,所以活塞应停在20mL-12mL=8mL的刻度处;
(4)因为白磷在密闭容器内燃烧产生热量使气体膨胀,可能会使橡胶塞弹出、试管爆裂、不使用弹簧夹可能会使注射器活塞弹出等,造成实验失败.
四、课堂运用
【基础】
1.氧气是我们身边常见的物质,下列叙述正确的是()
A.空气中含量最多的气体为氧气
B.用带火星的木条可以检验氧气
C.鱼、虾能在水中生存是由于氧气易溶于水
D.氧气具有可燃性,能与许多物质发生氧化反应
2.图是火星大气成分含量示意图.与空气的成分相比较,下列说法中正确的是()
A.火星大气中N2的体积分数小于空气中N2的体积分数
B.火星大气中CO2的体积分数小于空气中CO2的体积分数
C.火星大气中O2的体积分数大于空气中O2的体积分数
D.火星上大气中有稀有气体,空气中没有稀有气体
3.下列关于空气各成分的说法中,正确的是( )
A.空气中氮气的质量分数约为78%
B.空气中氧气含量的测定实验中,可以将红磷换成铁丝
C.二氧化碳在空气中含量增多会引起温室效应,属于空气污染物
D.空气中的稀有气体一般不跟其他物质反应,又被称为“惰性气体”
4.1774年,法国科学家拉瓦锡发现了金属燃烧后余下的“空气”不支持燃烧和呼吸,这些剩余的空气实际上主要是( )
A.氮气B.氧气C.二氧化碳D.氦气
5.新修订的《环境空气质量标准》增设了PM2.5平均浓度限值,PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物也称为可入肺颗粒物,主要来源于直接排放的工业污染物和汽车尾气等,是形成灰霾天气的最大元凶.下列做法不合理的是( )
A.举行“地球一小时“熄灯活动
B.灰霾天出门戴N95专业口罩(过滤孔径在0.1微米左右)
C.香烟烟雾颗粒的直径大多在0.1至1.0微米,提倡不吸或少吸烟
D.为了减小PM2.5对环境的影响,禁止家庭使用私家车
6.如图装置可用来测定空气中氧气的含量.对该实验认识不正确的是( )
A.铜丝的量不足会影响实验结论
B.装置不漏气是实验成功的重要因素之一
C.加热完后应立即观察体积变化,并记录实验数据
D.实验中反复推拉针管可使反应物充分接触,使氧气完全反应
【巩固】
1.如图所示装置可用于测定空气中氧气的含量,下列说法中正确的是( )
A.红磷燃烧产生大量的烟雾
B.燃烧匙中的红磷可以换成木炭
C.该实验可说明N2难溶于水
D.火焰熄灭后应立刻打开弹簧夹
2.到我省迪庆州梅里雪山旅游时,有的人常常会感到呼吸困难,这是因为空气成分中( )
A.氧气的体积分数远大于2l%
B.氮气的体积分数远小于78%
C.氧气的体积分数仍约为21%,主要是由于高原空气稀薄
D.二氧化碳的含量太高
3.下列物质前者是纯净物,后者是混合物的是( )
A.洁净的空气、液氧
B.冰水混合物、碘酒
C.生锈的铁钉、澄清石灰水
D.二氧化碳、铁水
4.在测定空气中氧气含量的实验中,小强采用了如图所示装置:
在由两个注射器组成的密闭系统中留有25mL空气,给装有细铜丝的玻璃管加热,同时缓慢推动两个注射器活塞,至玻璃管内的铜丝在较长时间内无进一步变化时停止加热,待冷却至室温,将气体全部推至一个注射器内,观察密闭系统内空气体积变化.
(1)在实验加热过程中,交替缓慢推动
两个注射器活塞的目的是
________________________________________________
(2)小强测得实验结果如下:
反应前注射器内气体总体积
反应后注射器内气体总体积
25mL
22mL
由此数据可以推算出他测定的空气中氧气的体积分数_______2l%(填“>”、“=”、“<”).造成该实验出现误差的原因可能是__________.(填序号)
①没有交替缓缓推动两个注射器活塞;②读数时没有冷却至室温;③加入铜丝量太少;④加入铜丝量太多.
5.研究性学习小组的同学为探究空气中氧气的体积分数,设计了如图所示装置.其中U型管左侧容器壁上标有刻度,电阻丝通电后能发热,右侧玻璃管敞口.请根据图示实验回答下列问题:
(1)闭合电源开关,可观察到白磷____________________;
白磷所发生反应的文字表达式为:
______________________________。
(2)在上述实验中,下列物质不能代替白磷的是_________________________(填编号)
①木炭②铁粉③镁带④铜丝
(3)实验结束后,理论上可以观察到U型管内左侧液面_________________;若实际观察到左侧液面在不到“1”的位置处,则实验结果比理论值________________(填“偏大”或“偏小”),可能的原因是__________________________________________________(2点)。
(4)此实验可推知反应后剩余气体的两点性质是______________________________。
(5)通过这个实验得出的结论________________________________。
【拔高】
1.等体积的甲乙两集气瓶内充满空气,烧杯内盛有足量的水,燃烧匙内分别盛有过量的红磷和木炭粉,点燃使其充分反应,冷却至室温,打开止水夹,最终出现的现象是( )
A.甲瓶没有水流入,乙瓶中有水流入
B.甲、乙两瓶均有水流入
C.甲瓶中有水流入,乙瓶没有水流入
D.甲、乙两瓶均无水流入
2.等体积的甲乙两集气瓶内充满空气,烧杯内盛有足量的水,燃烧匙内分别盛有过量的红磷和木炭粉,点燃使其充分反应,冷却至室温,先打开1和2止水夹,过段时间再打开3止水夹,最终出现的现象是( )
A.甲瓶没有水流入,乙瓶中有水流入
B.甲、乙两瓶均无水流入
C.甲瓶中有水流入,乙瓶没有水流入
D.甲、乙两瓶均有水流入
3.为测定空气中氧气的含量,小华同学打算设计如图所示的实验方案:
在一个隔热效果良好的容器上方安装一个可自由上下移动的活塞(活塞质量忽略不计,起始位置在5刻度处).加热容器,使容器温度达到80℃(已知白磷燃烧所学的最低温度为40℃).请回答:
(1)实验过程中,可以观察到:
白磷_______,产生大量________,活塞先向____移动,再向____移动,最后停在刻度_______________。
(2)由此实验得出的结论___________________.
(3)有位同学用木炭取代白磷来进行实验,结果实验失败,请你分析实验失败的原因是
______________________________________________________________________________。
五、课程小结
本次课的主要内容包括1.空气的成分及各成分的体积分数,学生要注意是体积分数而不是质量分数2.空气中各成分的性质和用途3.空气中氧气含量的测定实验,这是本次课的重点和难点。
重点掌握实验原理、实验现象、实验结论、实验结果偏大偏小的原因以及选择可燃物的要求。
3.物质的简单分类,会区分常见的纯净物和混合物,比如“冰水混合物”属于纯净物。
4.有关空气污染的一些常识,这也是中考的热点问题。
六、课后作业
【基础】
1.人类只有一个地球,保护地球环境人人有责.下列做法能达到相应目的是( )
A.及时焚烧废弃塑料减少“白色污染”
B.工厂用高烟囱排放废气防止“酸雨”
C.使用车用乙醇汽油防止“温室效应”
D.推广使用无氟冰箱防止“臭氧空洞
2.2009年12月在哥本哈根召开了世界气候大会,各国共同协商对策,以减少温室气体排放量,下列气体中不属于温室气体的是( )
A.甲烷B.臭氧C.二氧化碳D.二氧化硫
3.全国多个省市出现严重的雾霾天气.导致雾霾形成的主要污染物是( )
A.SO2B.NO2C.CO2D.PM2.5
【巩固】
1.在①冰水混合物②氯酸钾③氧气④纯净的空气⑤水银⑥硬水六种物质中(填序号)是纯净物的是
是混合物的是
2.要除去密闭空气中的氧气得到较纯净的氮气,若用燃烧除氧气的方法,应选用下列物质中的( )
A.铁丝B.硫磺C.红磷D.蜡烛
3.为测定空气中氧气的含量,某兴趣小组的同学选用了45mL的18╳180mm的试管作反应容器(如图)和量程体积足够大的针筒注射器,将白磷放入试管后,橡皮塞塞紧试管,并夹紧弹簧夹(整套装置的气密性良好).用酒精灯加热白磷,燃烧结束后,等到试管冷却后松开弹簧荚,观察现象.根据上述信息,实验中,可以观察到活塞从原来的10mL刻度处慢慢前移到约( )
A.1mL刻度B.5mL刻度C.9mL刻度D.8mL刻度
【拔高】
1.某班同学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甲同学可能使用红磷的量不足,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,红磷燃烧时瓶内部分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,瓶内部分空气受热逸出.
A.只有①③B.只有②④C.只有①②③D.①②③④
2.在“空气中氧气含量的测定”实验探究中,甲生设计了如下实验方案:
在燃烧匙内盛过量红磷,点燃后立即插入集气瓶内,塞紧橡皮塞,待红磷火焰熄灭,集气瓶冷却至室温,打开弹簧夹,水注入集气瓶.(实验装置如下图所示)回答下列问题:
(1)实验过程中,观察到的主要现象是________________________________________注入反应的文字表达式是___________________________________________________________。
(2)乙生用上述实验装置测定的结果是:
空气中氧气含量与正常值有较明显的偏差,其操作上的原因可能是(要求答出两种)_________________________________________:
______________________________________________________________________.
(3)丙生也设计了一个实验方案,装置和操作同上,只不过用木炭代替了红磷.当木炭停止燃烧,集气瓶冷却至室温,打开铁夹后,水能否进入集气瓶?
为什么?
_______________________________________________________________________________。
(4)若仍然用木炭代替红磷,丙生的实验方案应作何改进,才能保证实验成功?
(只需答出实验方案中须改进的地方)______________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
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