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1、专题01 空气成分的探究【知识网络】氮气占78% 化学性质：不活泼，一般不能燃烧、也不支持燃烧用途：制氮肥，作保护气等氧气占21% 物理性质：无色无味的气体，密度比空气大，不易溶于水用途：供给呼吸，支持燃烧物理性质：无色无味的气体成分（体积分数）稀有气体占0.94% 化学性质：很不活泼用途：作保护气等二氧化碳占0.03% 用途：灭火，制冷剂其他气体和杂质占0.03% 空气二氧化氮气态二氧化硫主要污染物一氧化碳可吸入颗粒物加强大气质量监测改进燃料结构污染防治措施使用清洁能源积极植树、造林、种草【考点梳理】考点一、空气的主要成分及其体积分数空气成分氮气氧气稀有气体二氧化碳水蒸气和杂质体积分数78%
2、21%0.94%0.03%0.03%考点诠释：1.空气是一种宝贵的资源。空气中的氧气能供给呼吸和支持燃烧，可用于医疗、飞行、登山、潜水、炼钢、焊接切割金属等。氮气是无色、无味的气体，难溶于水，不支持燃烧，也不能供给呼吸，较难与其他物质发生化学反应，但在一定条件下也能与其他物质发生反应；氮气具有广泛的用途，它是制硝酸和化肥的重要原料；由于氮气的化学性质不活泼，因此常用作保护气，如焊接金属时常用氮气作保护气，灯泡中充氮气以延长使用寿命，食品包装袋内充氮气以防腐。2.稀有气体是氦、氖、氩、氪、氙等气体的总称。因为化学性质不活泼，过去又叫惰性气体，在生产和科学研究中，稀有气体有广泛的用途。由于稀有气体
3、化学性质不活泼，因此常用作保护气，如焊接金属时用稀有气体来隔绝空气，灯泡中充稀有气体以使灯泡耐用；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。考点二、空气中氧气含量的测定法国化学家拉瓦锡用实验的方法研究了空气的组成，并得出空气由氮气和氧气组成，且氧气约占空气的结论。仿照这个历史上著名实验的原理，我们来测定空气中氧气的含量。1.实验原理：利用4P+5O22P2O5（白色粉末），消耗掉氧气后使容器中气压减小，水被压入容器中，而进入水的体积约等于被消耗氧气的体积。2.选择反应物的要求：可燃物必须选用只能与氧气反应，且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
4、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。3.实验装置如右图：4.实验成功的关键：（1）红磷必须足量；（2）装置不能漏气；（3）集气瓶中预先要加入少量的水；（）红磷点燃后要立即伸入集气瓶中，并塞紧胶塞；（）待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹。实验误差分析：进入瓶中水的体积一般小于瓶内空间的可能原因是：（1）红磷的量不足，使瓶内氧气未消耗尽；（2）胶塞未塞紧，使外界空气进入瓶内（即装置气密性不好）；（3）未冷却至室温就打开弹簧夹，使进入瓶内水的体积减少。考点诠释：1.空气的组成以氮气和氧气为主，属于混合物。2.测定空气中氧气含量实验应注意事项：（1）红磷必须过量。如果红磷
5、的量不足，则不能将密闭容器内空气中的氧气完全反应掉，密闭容器内水面不能上升到原气体体积的1/5，导致测得空气中氧气的体积分数偏小。（2）实验装置的密封性要好。如果密封性不好，则密闭容器外的空气会进入密闭容器内，导致所测得的氧气体积分数偏小。（3）不能用硫、木炭、铁丝等代替红磷。因为硫或木炭燃烧后产生的气体会弥补反应所消耗氧气的体积，铁丝在空气中不能燃烧，导致密闭容器内水面不会上升。考点三、空气的污染防治1.空气的污染物造成酸雨二氧化氮气态二氧化硫主要污染物一氧化碳颗粒物2.城市空气质量日报：主要内容包括“空气污染指数”、“首要污染物”、“空气质量级别”等。目前计入空气污染指数的项目暂定为：SO
6、2.CO、NO2、可吸入颗粒物和臭氧等。空气质量级别有优、良好、轻度污染、中度污染和重度污染等几类。考点诠释：1.空气是我们赖以生存的重要物质，随着工业的发展，排放到空气中的有害气体和烟尘对空气造成了污染，其中污染空气的主要气体有二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳等。这些污染物主要来源于化石燃料的燃烧和工厂废气的排放。污染了空气损害人体健康，影响作物生长，破坏生态平衡。所以我们要保护空气，要从自身做起，应采取：消除污染源；使用洁净能源；工厂废气经处理达标到环保标准后再排放；植树、造林、种花、种草等措施。2.二氧化碳是空气中的固有成分，虽然空气中二氧化碳含量的增加能引起温室效应，但二氧化碳不是污染空气
7、的物质；二氧化碳是绿色植物进行光合作用的必需物质之一，是地球上碳氧循环的重要组成部分，没有二氧化碳，地球上的动植物生命就难以存在。【典型例题】类型一、考查空气的主要成分及其体积分数例1.空气中氮气的体积分数大约是（）A. 21% B. 31% C. 50% D. 78%【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】D 【解析】空气中各成分的体积分数分别是：氮气大约占78%、氧气大约占21%、稀有气体大约占0.94%、二氧化碳大约占0.03%、其他气体和杂质大约占0.03%。【总结升华】本题考查了空气中各种气体的含量，同学们要记忆有关的知识点，在理解的基础上应用。例2.我们知道
8、，食物较长时间露置在空气中就会变质，这主要是由于空气中含有（）A氧气 B氮气 C二氧化碳 D稀有气体【思路点拨】知道空气中各成分的性质和用途。【答案】A【解析】食物露置在空气中变质，主要是与空气中的氧气发生了氧化反应。【总结升华】氧气是一种化学性质比较活泼的气体。食品包装袋内充入氮气等化学性质不活泼的气体，可以使食物隔绝氧气，延长食物的保质期。举一反三：【变式1】下列有关氮气的叙述不正确的是（）A.氮气是一种无色无味的气体B.氮气易溶于水C.一般情况下，氮气不能燃烧，也不支持燃烧D.相同条件下，氮气的密度比空气略小【答案】B【变式2】下列物质属于混合物的是（） A氧气 B生铁 C氯酸钾 D金刚
9、石【答案】B 【解析】氧气、氯酸钾、金刚石都分别由一种物质组成，都是纯净物。生铁是铁和碳的合金，因为是由两种或两种以上物质组成的，故属于混合物。类型二、考查空气中氧气含量的测定例3要在一充满空气的瓶子中，将其中的氧气除去，又不增加其他气体的成分。下列物质在瓶中燃烧可达到目的的是( )A.木炭 B.硫磺 C.铁丝 D.红磷【思路点拨】此题考查的内容是测定空气中氧气含量的实验原理，可燃物只能选只与氧气反应，且反应没有气体生成的物质。【答案】D【解析】可燃物不能选用木炭、硫，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；铁丝在空气中不能燃烧，故ABC都不
10、是正确选项。【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。可燃物必须选用燃烧后生成物为固体的物质。例4做空气中氧气含量测定的实验装置如图所示。下列有关说法正确的是（）A选用红磷是因为反应可以耗尽O2，生成液态的五氧化二磷B燃烧匙中的红磷可以换成硫或木炭C燃烧匙中的红磷越多，水位上升越高D钟罩内气体压强的减小会导致水面的上升【思路点拨】知道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。可燃物不能选用木炭、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
11、瓶中。【答案】D【解析】A选项中的五氧化二磷是固态的；B选项中的硫和木炭燃烧后的产物是气体，会填补消耗掉的氧气的体积，不能使钟罩内气体压强减小；水位上升的高度是由消耗掉的氧气的量决定的，当氧气全部消耗后，反应就停止了，不是红磷越多，水位上升就越高。【总结升华】掌握空气中氧气含量测定实验的原理、装置、操作考点及实验现象和结论，是正确解题的关键。例如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水，并做上记号。下列说法中，不正确的是（）A.实验时红磷一定过量B.点燃红磷前先用弹簧夹夹紧乳胶管C.红磷熄灭后立刻打开弹簧夹D.最终进入瓶中水的体积约为氧气的体积【思路点拨】知道空气中氧气
12、含量测定的实验原理、装置、操作方法及注意事项。【答案】C【解析】若在红磷熄灭后立即打开弹簧夹，会因集气瓶中的温度过高使水不能完全的被倒吸入集气瓶中，使测量结果偏低。【总结升华】此题考查有关空气中氧气含量测定的实验。实验成功的关键是：红磷必须足量；装置不能漏气；集气瓶中预先要加入少量的水；红磷点燃后要立即伸入集气瓶中，并塞紧胶塞；待红磷熄灭并冷却后，再打开弹簧夹。举一反三：【变式】法国化学家拉瓦锡通过实验，得出了空气是由氧气和组成的结论。【答案】氮气类型三、考查空气的污染防治例6为美化城市，还市民以清新的空间，近年来，市政府加大投入，改造城区市容环境，采取的主要措施有：治理河道，修建污水处理厂；
13、将水泥厂、化肥厂搬离城区，并对排放的尾气进行达标监测；发展燃料事业，减少劣质煤的燃烧；大力提倡绿化，增加居民区绿化带。以上各项措施中，能减少空气中二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮等有害气体污染物的是（填序号），能减少空气中粉尘污染物的是。【思路点拨】知道常见污染物的来源、危害及治理方法。【答案】【解析】化工厂排放的尾气以及含硫煤的燃烧能造成空气的污染；劣质煤燃烧排放的烟尘能增加空气中的粉尘污染，改变燃料类别以及增加绿化带能减少粉尘污染物。【总结升华】城市空气污染主要来源于工业废气和汽车尾气，其中汽车尾气中的污染物主要是一氧化碳、一氧化氮等。“温室效应”、“臭氧层空洞”、“酸雨”等都是空气被污染的结
14、果。在汽车排气管加装尾气处理装置，可以减少汽车尾气；改用“绿色燃料”，如氢气、酒精等；使用电动车；加快研制新型环保能源，如核能民用化，利用太阳能分解水等都可以治理污染。举一反三：【变式】为了把我市建设成生态城市，市政府规定：禁止在市区燃烧煤。请你运用所学知识告诉广大市民，煤燃烧产生的污染物有（写出一种）。【答案】二氧化硫【解析】煤中主要含有碳元素，此外还含有少量氢、氧、氮和硫等元素。煤中的硫在燃烧时生成了二氧化硫，二氧化硫能污染空气。【巩固练习】一、选择题 (每小题只有一个选项符合题意)1.空气中体积分数约为21%的气体是（）A.氮气 B.氧气 C.二氧化碳 D.稀有气体【答案】B【解析】空气
15、的成分按体积分数计，氮气约占78%，氧气约占21%。2.空气中含量最多的单质是（）A .N2 B.O2 C.He D.CO2【答案】A【解析】空气的成分按体积分数计算，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%。3.下列物质中属于纯净物的是（）A海水 B水泥沙浆 C干冰 D汽水【答案】C 【解析】纯净物是由一种物质组成的。海水中含有水、氯化钠等物质，属于混合物；水泥沙浆中含有水泥、沙子、水等物质，属于混合物；干冰是固体的二氧化碳，只含有一种物质，属于纯净物；汽水中含有水、二氧化碳等物质，属于混合物。4.下列气体中，属于纯净物的是（）A洁净的
16、空气 B汽车的尾气 C水蒸气 D香烟的烟气【答案】C 【解析】空气中含有氮气、氧气等多种物质，汽车的尾气中含有一氧化碳、一氧化氮、二氧化碳等多种物质，香烟的烟气中含有一氧化碳、尼古丁等多种有害物质，故A.B.D都属于混合物。水蒸气只含有水一种物质，属于纯净物，故C正确。5.形成酸雨的主要气体是（）ACO2 BSO2 CCO DO3 【答案】B【解析】二氧化硫是引起酸雨的主要气体之一，此外氮氧化物也会引起酸雨。6.下列物质不属于空气污染物的是（）A氧气 B一氧化碳 C烟尘 D氮的氧化物【答案】A【解析】空气污染物主要有有害气体（一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等）和可吸入颗粒，氧气是空气的组成成分，
17、不属于大气污染物。7.下列关于空气的说法不正确的是（）A.洁净的空气是纯净物B.空气是一种重要的资源C.空气质量对于人类的生存至关重要D.植物的光合作用是空气中氧气的主要来源【答案】A【解析】本题以学生熟悉的空气为载体，考查了物质的分类、空气的用途、空气质量和人类的关系以及光合作用的产物，让我们时刻感受到化学就在我们身边。8.下列说法中，错误的是（）A.富氧空气可用于潜水、医疗急救B.氧气能支持燃烧，可作燃料C氮气充入食品包装袋内可以防腐D.稀有气体充入灯泡中可使其耐用【答案】B【解析】氧气能供给呼吸，所以富氧空气可用于潜水、医疗急救，A说法正确。氧气在燃烧中起到助然的作用，但其本身不具有可燃
18、性，所以B说法错误。氮气化学性质稳定，氮气充入食品包装袋内可以防腐，C说法正确。稀有气体化学性质稳定，稀有气体充入灯泡中防止灯丝氧化，可使其耐用，所以D说法正确。9.下列关于空气的说法中，错误的是（）A空气是一种十分重要的天然资源B少量有害气体进入空气中，依靠大自然的自净能力，空气仍能保持洁净C按质量计算，空气中约含氮气78%，氧气21%，其他气体和杂质约占1%D空气中的稀有气体一般不跟其他物质反应，曾被称为“惰性气体”【答案】C【解析】空气的含量是按体积计算的。10.下列关于氮气的说法中，错误的是（）A制氮肥 B直接作燃料 C作灯泡填充气D作瓜果保护气【答案】B【解析】氮气不能燃烧，所以不能
19、作燃料。氮气的化学性质不活泼，可作灯泡填充气和瓜果等食品的保护气；氮气由氮元素组成，可以用作制氮肥。11.自然界中植物的光合作用需要消耗空气中的（）A氮气B氧气 C二氧化碳D稀有气体【答案】C【解析】绿色植物的光合作用是以水和二氧化碳为原料的。光合作用要消耗空气中的二氧化碳，放出氧气。二、填空题12.化学与我们生活密切相关，现有四种物质：小苏打干冰氮气熟石灰，请选择相应物质的序号填空。（1）空气中含量最多的气体是；（2）食品工业中发酵粉的主要成分是；（3）改良酸性土壤的碱是；（4）可用于人工降雨的是。（1）（2）（3）（4）【答案】（1）（2）（3）（4）【解析】（1）空气中各成分的体积分数分
20、别是：氮气大约占78%，因此氮气含量最多，故答案为：；（2）食品工业中发酵粉的主要成分是碳酸氢钠，俗名是小苏打；故答案为：；（3）熟石灰属于碱，能改良酸性土壤，故答案为：；（4）二氧化碳的固体干冰，可以进行人工降雨，也可以做制冷剂，故答案为：。13.请从氢气、氮气、氧气、二氧化碳、二氧化硫五种气体中按要求将相应物质的化学式填写在题中的空白处。(1)属于空气污染物的气体是_。(2)能支持燃烧的气体是_。(3)焊接金属常用作保护气的是_。(4)绿色植物光合作用吸收的气体是_。二氧化硫属于大气污染物；氧气支持燃烧；氮气化学性质稳定常用作保护气；绿色植物在进行光合作用时，吸收二氧化碳，放出氧气。【答案
21、】(1)SO2 (2)O2 (3)N2 (4)CO214.空气中体积分数最大的气体是_；氧气与硫反应，生成了一种带有刺激性气味的气体，并放出热量。【答案】N2（或氮气） SO2(或二氧化硫)【解析】空气的成分按体积分数计算，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%。15.饼干在空气中变软是因为空气中含有；化石燃料的大量燃烧能产生大量的二氧化碳气体，易导致。【答案】水蒸气温室效应三、实验题16.小亮同学利用如图所示的装置测定空气里氧气的含量他先在燃烧匙中放入足量的红磷，塞紧橡皮塞，然后用凸透镜聚光照射集气瓶中的红磷。（1）由于凸透镜的聚光作
22、用，使红磷的温度，红磷燃烧；燃烧停止后，燃烧匙里仍有红磷，燃烧停止的原因是_。（2）待完全反应冷却到常温后，打开弹簧夹观察到的实验现象是，说明。（3）实验中不能用木炭代替红磷，原因是_。【答案】（1）达到它的着火点氧气耗尽（2）水进入集气瓶中，约占集气瓶容积的五分之一氧气约占空气总体积的五分之一（3）木炭燃烧生成二氧化碳气体，集气瓶内的气体没有减少【解析】（1）由于凸透镜的聚光作用，使红磷的温度达到了着火点，红磷燃烧；燃烧停止后，燃烧匙里仍有红磷，说明集气瓶中的氧气被耗尽。（2）待完全反应冷却到常温后，打开弹簧夹观察到的实验现象是：水进入集气瓶中，约占集气瓶容积的五分之一，说明氧气约占空气总体积的五分之一。（3）因为木炭燃烧生成二氧化碳气体，集气瓶内的气体没有减少，不能测定空气中氧气的含量，所以实验中不能用木炭代替红磷。