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沪教版 (上海)九年级第一学期第二单元 浩瀚的大气2.1 人类赖以生存的空气导学案
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这是一份沪教版 (上海)九年级第一学期第二单元 浩瀚的大气2.1 人类赖以生存的空气导学案，共33页。学案主要包含了提出问题，猜想与假设，收集证据，得出结论，反思与评价，方法提炼等内容，欢迎下载使用。
人类赖以生存的空气
知识温习
1．判断哪些属于化学变化（）
A．食物腐败B．钢铁生锈C．用自来水制蒸馏水D．灯泡通电后发光E．镁带燃烧
F．将小麦磨成面粉G．粮食酿酒H．蒸发食盐水I．干冰（固态二氧化碳)汽化
J．钢铁门窗生锈K．木材加工成桌椅L．湿衣服经太阳晒干M．蜡烛熔化
【答案】A,B,E,G,J
2．化学变化的本质特征是（）
A．有发光发热现象B．物质的状态，颜色发生变化
C．有气体放出D．有新物质生成
【答案】D
3．下列关于试管加热的操作正确的是（）
A．用酒精灯直接给试管加热B．加热时试管底跟灯芯接触
C．给试管中的液体加热，液体体积为其容积的50%
D．加热时，试管口朝着自己或有人的方向
【答案】A
4．下列物质中属于纯净物的是的是（）
A．水银B．澄清石灰水C．啤酒D．豆浆
【答案】A
5．下列元素符号的书写和名称都正确的是（）
A．氖NaB．汞HgC．硅SID．铁FE
【答案】B
6．下列属于氧化物的是（）
A．氧气（O2）B．水（H2O）C．氯酸钾（KClO3）D．碳酸钙（CaCO3）
【答案】B
7．单质和化合物都属于纯净物，下列说法正确的是（）
A．单质是由同种分子构成，化合物由不同种分子构成
B．单质是由同种元素组成，化合物由不同种元素组成
C．单质是同种物质组成，化合物由不同种物质组成
D．单质是由同种原子构成，化合物由不同种原子构成
【答案】B
8．由+2价的X和-1价的Y两种元素组成的化合物的化学式为（）
A．XY2B．X2YC．YX2D．Y2X
【答案】A
9．关于SO2、SO3、SiO2三种物质组成的正确叙述是（）
A．都含硫单质B．都含氧元素C．都含氧气D．都含有硫元素
【答案】B
10．按下列实验步骤和要求，回答粗盐提纯的有关问题。
第一步：溶解
在托盘天平上称取5.0g粗盐，计算在10mL水中溶解的粗盐g数(已知5.0g粗盐在10mL水中不能完全溶解)
①量：称量前先把__________放在标尺的________处，检查天平是否平衡.准确称取5.0g粗盐；
②解：量取10mL水倒入烧杯里，用药匙加粗盐于水中，并用_________搅拌，一直到粗盐________为止。要估算粗盐在10mL水中溶解的g数，还应在天平上称量剩下的粗盐。
第二步：过滤
①斗下端的管口要靠紧_________________________________；
②流时与玻璃棒下端接触的部分是________________________；
③滤液仍然浑浊，应该再_______________________。
第三步：蒸发
①果蒸发皿中有液滴飞溅，原因是_______________，应采取的措施是__________。
②蒸发皿出现较多量固体时，应_________________________________。
第四步：用_____________将固体转移到纸上，称量后，_____________________。
【答案】A
第一步：①天平放平稳 零 ②玻璃棒 不溶
第二步：①烧杯的内壁 ②三层滤纸一边 ③过滤
第三步：①未用玻璃棒搅拌 应用玻璃棒不断搅拌 ②停止加热
第四步：玻璃棒，装入试剂瓶。
每识每课
空气趣事
空气是构成地球周围大气的气体。无色，无味，主要成分是氮气和氧气，还有极少量的氡、氦、氖、氩、氪、氙等稀有气体和水蒸气、二氧化碳和尘埃等。
很长一段时间以来，许多人认为空气是没有任何质量的。直到飞机发明以后，发生了这样一件事：一些飞行员的粉丝为了收藏，提出要收购飞行员所呼吸过的一个酒馆里的空气。开始老板说按照体积收钱，但收购者提出的购买方式是按照重量付钱，老板答应了。但是很多人相信空气是无质量的，纷纷说老板受骗了。结果，当人们用抽气机从酒馆里抽取了相当酒馆体积的空气称重后，结果令许多人大跌眼镜：按照重量算钱，比按照体积还贵！收购者的如意算盘落空了——空气的确是有质量的！
另外还有一个时期，很多人不知道空气为何能够助燃。种种假说提出来，但是都不能很好地解决问题。比如有人提出空气中有一种独特的“燃素”，它可以助燃，但是无法燃烧。由此很多人开始担心：万一哪天这种“燃素”消耗完了，那人不是要窒息而灭绝了吗？直到人们揭开了光合作用的秘密，这一恐惧才被打破：大自然已经准备了完备的空气循环系统！
新知精讲
一、空气的组成
1．大气圈的构造
对流层：形成各种天气现象
平流层：臭氧层（能吸收紫外线）
中间层、电离层、外层
【练一练】
1．雷雨天气主要出现在大气圈的（）
A．中间层B．对流层C．平流层D．外层
【答案】B
2．空气的成份
按___________分数计算：氮气____、氧气_______、稀有气体______、二氧化碳____
其他气体和杂质──0.03%
答案：体积、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%
【练一练】
1．大气中含有多种气体，按体积计算，含量最多的气体是（）
A．氧B．氮气C．二氧化碳D．稀有气体
【答案】B
2．下列关于空气的说法中正确的是（）
A．按质量计算，空气中含有氮气约有78%，氧气21%
B．空气中的CO2、CH4等气体浓度增大，可造成气温升高
C．空气中只有氧气、氮气与人类的生存发展密切相关
D．空气质量报告中所列的空气质量级别数目越大，空气质量越好
【答案】B
3．空气是由多种成分组成的_____________，空气的成分按_____________计算，大约是：氮气_________，氧气_____________，稀有气体_____________，二氧化碳_____________，其他气体和杂质_____________。
思路解析:本题考查基础知识。适合预习后进行自我测试。
【答案】混合物、体积分数、占78%、占21%、占0.94%、占0.03%、占0.03%
4．空气中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．①>②>③>④B．②>①>④>③
C．②>①>③>④D．①>③>②>④
思路解析:本题考查空气的基本组成。
【答案】B
二、空气中氧气含量测定的实验
1．拉瓦锡的曲颈甑实验
200多年前法国科学家拉瓦锡用定量试验的方法测定了空气成分。
他把少量汞放在密闭容器中加热12天，发现部分汞变成红色粉末，同时，空气体积减少了1/5左右。通过对剩余气体的研究，他发现这部分气体不能供给呼吸，也不助燃，他误认为这全部是氮气。
拉瓦锡又把加热生成的红色粉末收集起来，放在另一个较小的容器中再加热，得到汞和氧气，且氧气体积恰好等于密闭容器中减少的空气体积。他把得到的氧气导入前一个容器，所得气体和空气性质完全相同。
讨论：拉瓦锡实验的原理是什么？
答案：汞+氧气氧化汞
通过实验，拉瓦锡得出了空气是由_____________组成，氧气占_______________。在测定中，装置中剩余的气体约占空气体积的4/5，该实验从另一方面说明该气体具有的性质是_____________________________________________________。
【答案】氧气和氮气组成，氧气占其中的1/5。不能燃烧或不能支持燃烧。
19世纪前，人们认为空气中仅有氮气与氧气。后来陆续发现了一些稀有气体。目前，人们已能精确测量空气成分。
【练一练】
1．二百多年前，法国化学家拉瓦锡通过实验得出了空气是由_____________和_____________组成的，其中_____________约占空气总体积的1/5，_____________约占空气总体积的4/5。
思路解析:本题考查化学史和空气的基本组成常识。
【答案】氮气氧气氧气氮气
2．人类对空气是一种怎样的物质进行了长期和艰难的探索，许多的探索者都提出过他们的观点。较早通过实验研究得出“空气是由氧气和氮气组成的”这一结论的科学家是（）
A．普利斯特里B．舍勒C．侯德榜D．拉瓦锡
思路解析:本题考查化学史。
【答案】D
2．空气中氧气体积分数的测定：在集气瓶中用点燃红磷的方法测定
学生活动：观看“空气中氧气含量的测定”视频
（1）实验装置图：
（2）实验操作
①在集气瓶内要加少量水，并做上记号。
②连接装置：在集气瓶口连接一个双孔胶塞，一孔插燃烧匙，另一孔插导管，并配上弹簧夹。
③检查气密性：把导管的一端放入水中，用手紧握集气瓶外壁，如果在导管口有气泡冒出，则证明__________________________。
答案：气密性良好
④点燃燃烧匙内的红磷，立即伸入集气瓶中，并把塞子塞紧。
⑤待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹。
（2）观看视频
（3）回答下列问题
a．记录实验现象：___________________________________________________________
b．反应的文字表达式：_______________________________________________________
c．反应原理是什么：
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
d．实验结论：__________________________________________
【答案】a．红磷剧烈燃烧，黄色火焰，放热，有大量白烟产生；待集气瓶冷却后，打开止水夹，集气瓶内液面上升约1/5体积。
b．磷（P）+氧气（O2）五氧化二磷（P2O5）
c．在一个密闭的容器中，用一种足量的易燃的物质（如：红磷或白磷）与容器中的氧气反应，生成一种固体，燃烧停止，温度降到室温时，瓶内气压减小，如果将其打开与外界相连且一端伸入盛水烧杯中导管上的止水夹，烧杯中的水在大气压强的作用下，流入密闭容器内，进入的水的体积，填补消耗掉的氧气的体积。
d．空气中氧气的体积分数约占空气体积的1/5。
（4）思考与讨论
【思考1】集气瓶内水位为什么只能上升到一定高度？
【答案】集气瓶内的氧气消耗完后，剩余的气体不可然不助燃，也不易溶于水，瓶内压强不再减小，所以水位上升到一定程度就不再上升。
【思考2】集气瓶内剩下的是什么气体？该实验可推出剩余气体具有什么性质？
【答案】集气瓶内剩余的气体主要是氮气，不可燃不助燃，难溶于水。
【思考3】做测定氧气体积分数的实验时选用的固体一般应具备的条件？
【答案】①能在空气中燃烧②不与其它气体反应，只与氧气反应③与氧气反应后生成物是固体
（5）实验时的注意事项总结
答案：①点燃红磷前要检查装置的气密性
②红磷要过量（或足量）
③点燃红磷前要夹紧止水夹
④当燃烧停止，温度接近室温时再打开止水夹
⑤不能用碳、硫、蜡烛来代替红磷，因为它们燃烧后都有气体生成。使瓶内气体的体积几乎没有变化，瓶内外气压差很小，水不能进入或进入的水很少，但如果在瓶内先放入能与生成气体反应的物质除去该气体，也能用碳、硫、蜡烛等代替红磷
⑥不能用镁代替红磷，因镁也能与氮气、二氧化碳反应，使测得的氧气体积比实际偏大
（5）对做完实验后水量的分析
I.吸入瓶内的水不足1/5的原因有哪些？
答案：①红磷不足，消耗O2太少。②气密性不好。③装置没有冷却到室温就打开了止水夹
II.吸入瓶内的水大于1/5的原因分析
答案：
①燃的红磷插入集气瓶时赶跑了瓶内的一部分空气
②点燃红磷前未夹紧止水夹，使瓶内的空气沿导管跑出
③能选用了能与氮气反应的物质，如：镁等。
（6）实验结论：
答案：本实验的结论是说明空气不是单一的物质；氧气约占空气总体积的1/5。
（7）实验结论延伸
该实验除证明空气中O2的体积量约为空气体积的1/5外，还可得到以下结论。
答案：①氮气体积含量约占空气体积的4/5：空气主要由O2和N2组成，因为实验测得空气中的O2约占空气体积的1/5，则剩余气体体积基本为N2。
②氮气不支持红磷燃烧：红磷在瓶内燃烧消耗大部分O2后熄灭，剩下的N2并不能支持红磷继续燃烧。
③氮气本身也不能燃烧：燃着的红磷伸入瓶中，若N2也能燃烧，则可能出现瓶内的水上升超过1/5。
④氮气不易溶于水：实验中红磷开始燃烧时，瓶内压强增大，实验结束后瓶内压强降低，水被吸入瓶内。这中间，N2都充分与水接触，若N2易溶于水，则瓶内的水的上升可能超过1/5。
【练一练】
1.用右图的装置来测定空气中氧气的体积分数。
（1）盛放在燃烧匙内的物质可用_____________。
（2）实验中观察到的现象是_____________，同时水进入广口瓶，水的体积约占广口瓶容积的_____________。
（3）如果实验步骤是：①先用夹子夹紧橡皮管；②点燃燃烧匙内的固体物质；③将燃烧匙插入广口瓶，并塞紧橡皮塞；④燃烧完毕后，打开橡皮管上的夹子，结果发现测定的氧气体积分数低于21％。问：这可能是由哪几种原因引起的?
思路解析:该实验的原理是利用红磷在密闭容器中燃烧，消耗氧气，生成五氧化二磷固体，而无气体生成，同时压强减小，可通过倒流入广口瓶内的水的体积来确定空气中氧气的体积分数。
【答案】(1)红磷(2)广口瓶内产生大量白烟、1/5（或21％）(3)①红磷用少了，瓶内氧气没有反应完；②装置漏气，瓶外的空气进入瓶内；③瓶内未冷却到室温使压强变大。
2.某容器所盛的空气里含有氧气10 g，则此容器所盛的空气是50g。这句话是否正确?若不正确请改正。
思路解析:已知氧气的质量求空气的质量必须借助密度和体积。错解的原因是，利用氧气的体积约占空气体积的1/5，则有空气的体积=10 L÷1/5=50 L。误认为空气成分按质量划分。
【答案】不正确。应改为某容器所盛的空气里含有氧气10 L，则此容器所盛的空气是50 L。
3.下图是实验验证空气中氧气含量的装置。红磷与氧气反应后生成固体五氧化二磷，该固体极易溶于水，而木炭与氧气反应后生成气体二氧化碳，该气体在水中溶解性不大。下图为两个同学设计的测定空气中氧气含量的实验示意图。
图Ⅰ图Ⅱ
(1)图Ⅰ实验时，燃烧匙里为什么要盛过量的红磷？
(2)图Ⅰ实验除了可以得出氧气约占空气体积1/5的结论外，还可以得出有关氮气性质的哪些结论？
(3)图Ⅱ装置燃烧匙中放点燃的木炭，可以得到氧气约占空气体积1/5的结论吗？为什么？
思路解析:红磷燃烧，消耗了空气中的氧气，只剩下氮气和惰性气体等，因为氮气和惰性气体不支持燃烧，也不溶于水。氧气约占空气成分的20%,故气体剩余的约占80%。
【答案】 (1)红磷过量，才能把氧气消耗完全。(2)氮气不支持燃烧，也不溶于水。
(3)不可以；因为碳燃烧产生二氧化碳气体或一氧化碳，气体体积没有减少，无法判断氧气的量。
3．空气中氧气含量测定的其他拓展装置（老师根据学生情况，这部分内容可删减）
【练一练】
1．小伟同学在探究空气组成实验时做了下面的实验，在注射器内放入石棉并在上面放一块白磷（常温下白磷可以自燃），然后，把注射器活塞推至如图所示位置，再把注射器的注入端密封，放在盛有热水的烧杯上进行实验试回答：
①验过程中可观察到的现象__________________________________.
②此实验可以得出的结论是____________________________________
【答案】①白麟燃烧，产生大量白烟，放出大量热，活塞先右移，冷却至室温后活塞左移至大约刻度4处②氧气约占空气总体积的五分之一
2．小丽同学想用如图所示的装置探究空气中氧气的含量。请你参与探究：
实验过程：
（1）将两只燃烧匙内放入过量的木炭和红磷；
（2）分别用酒精灯点燃木炭和红磷，将燃烧匙迅速放入集气瓶内，并塞紧橡胶塞；红磷燃烧观察到有___________产生，反应的化学方程式:________________________________.
（3）待完全冷却后打开两侧止水夹．观察到右侧集气瓶几乎无水进入，而左侧集气瓶进水量约为______
结论解释：右侧集气瓶中水不能进入的原因是_________________________
【答案】（2）大量白烟生成，（3）集气瓶容积的1/5、消耗氧气的体积等于产生二氧化碳的体积，使得气体总体积没变，压强不变，水不能进入
三、氮气的性质及用途
1．氮气的性质和用途
（1）物理性质：___________________________________________________.
答案：无色、无味的气体，不易溶于水，密度比空气略小。
（2）化学性质：__________________________________，一定条件下，氮气可以和某些物质反应，例如：合成氨、制氮肥、生物固氮等。
答案：不活泼，一般情况下不能支持燃烧，不供给呼吸，较难与其他物质反应，
2．氮气的性质和用途
（1）制硝酸和化肥的重要原料；
（2）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、食品包装时充氮气用来防腐；
（3）医疗上用液氮治疗一些皮肤病和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。
【练一练】
1．空气是人类宝贵的自然资源，下列说法是与但其化学性质有关的是（）
A．洁净的空气是纯净物
B．空气中的氮气可以做灯泡的填充气、粮食瓜果的保护气等
C．分离液态空气得到氧气和氮气的过程中发生了化学反应
D．新鲜空气中不含二氧化碳
【答案】B
2．空气成分中体积分数含量最高的是是（）
A．氮气B．氢气C．二氧化碳D．稀有气体
【答案】A
3．学习科学知识可以用来辨别“真”、“伪”，通过分析下列叙述属于“真”的是（）
A．绿色食品是不含任何化学物质的食品
B．为延长灯泡的使用寿命，可在灯泡中充入氮气
C．某气体能使燃着的木条熄灭，该气体是二氧化碳
D．稀有气体化学性质极不活泼，不能与任何物质发生反应
【答案】B
四、稀有气体的性质及用途
1．稀有气体的性质和用途
（1）稀有气体是______________________________________等气体的总称。
答案：氦、氖、氩、氪、氙
（2）物理性质：稀有气体都是______颜色、_____气味的气体，_______溶于水。
答案：没有,没有,难
（3）化学性质：极不活泼，过去称为惰性气体，但现在已经发现有些稀有气体在一定条件下也能与某些物质发生化学反应，生成其他物质。
广泛用途
（1）保护气，如焊接金属时用稀有气体来隔绝空气，灯泡中充入稀有气体以使灯泡耐用；
（2）电光源，稀有气体在通电时能发出不同颜色的光；
（3）用于激光技术；
（4）氦气可作冷却剂；
（5）氙气可作麻醉剂。
【补充】灯管里充入氩气，通电时发出蓝紫色的光；充入氦气发出粉红色光；充入氖气发出红光，这种光能穿透浓雾，可作航标灯；在石英玻璃管里充入氙气的氙灯，通电时能发出比荧光灯强几万倍的强光，因此被叫做“人造小太阳”。
【练一练】
1．属于稀有气体的是（）
A．氢气B．氦气C．氮气D．氯气
【答案】B
2．电工使用的“电笔”内充有一种气体，此气体是（）
A．氧气B．氮气C．氖气D．氦气
【答案】C
3．_______、_______、_______、_______、______等气体总称为稀有气体。它们一般______其他物质发生化学反应。人们利用这种性质，在一些工业生产中，常把它们用作_____________。稀有气体在通电时会发出__________，因此它们在_____________中有特殊的应用。
思路解析:本题考查惰性气体的性质及用途。
【答案】氦氖氩氪氙不与保护气不同颜色的光灯具制造业
五、我们需要洁净的空气
1．目前计入空气污染指数的项目为：______________________
答案：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、吸入颗粒物和臭氧。
2．臭氧空洞、酸雨和温室效应是人类所面临的三大环境问题
其中造成温室效应是因为人类活动的加剧，从而向环境排放了大量的二氧化碳.温室效应产生的原因是由于空气中二氧化碳（还包括甲烷）含量的增加，使得热量散失能力减弱；臭氧空洞是由于臭氧层被氮的氧化物和氟利昂等破坏造成的。
【练一练】
1．下列不会造成空气污染的是（）
A．煤燃烧时产生的烟B．汽车排放的尾气
C．化工厂排放的废气D．人和动物呼出的二氧化碳
【答案】D
2．目前我国对城市空气质量监测项目中，一般不考虑的是（）
A．二氧化碳B．氮氧化物C．硫氧化物D．可吸入颗粒物
【答案】A
3．随着工业的发展，排放到空气中的_____________和_____________对空气造成了污染，“温室效应”“酸雨”“臭氧层空洞”等都是空气污染引发的环境问题。
思路解析:空气中的污染物主要是二氧化硫等有害气体和灰尘等颗粒状物质。
【答案】有害气体、烟尘
4．有五种物质，其中能对空气造成污染的是（）
①汽车排出尾气形成的烟雾②石油化工厂排出的废气③天然水蒸发成水蒸气
④植物光合作用放出的气体⑤煤燃烧产生的烟尘
A．②④B．①②⑤C．⑧⑤D．①③④
思路解析:汽车排出的烟雾中含有一氧化碳等有毒气体；石油化工厂排出的废气中含有一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫等有害物质；煤燃烧时产生了烟尘和二氧化硫等有害气体，它们都能造成空气的污染。而天然水蒸发成水蒸气并没有产生有害物质；绿色植物进行光合作用放出的气体是氧气，是人类和其他生物生存所必需的物质。二者均不会污染空气。
【答案】B
课堂小憩
空气的成份发现史
1772年：英国化学家卢瑟福在密闭的的容器中燃烧磷，除去寻常空气中可助燃和可供呼吸的气体，对剩下的气体进行研究，发现了这种气体不被碱液吸收，不能维持生命，具有可灭火的性质，因此他称之为“浊气”“毒气”；
1772年：英国化学家普利斯特里了解到木炭在密闭于水上的空气中燃烧时，能使1/5的空气变成“碳酸气”，用石灰水吸收后，剩下的气体不助燃也不能呼吸；
1774年：英国化学家普利斯特里利用直径为一英尺的聚光镜来加热各种物质，看是否分解放出气体，他还用汞槽来收集放出的气体，以便研究它们的性质。8月1日他加热汞煅灰（氧化汞）时发现蜡烛在分解出的“空气”中燃烧时放大镜出更为光亮的火焰，老鼠在这种“空气”中的存活时间也比在寻常空气中长4倍，可以说他发现了“氧”，但令人遗憾的是当时他和卢瑟福坚持相信“燃素说”从而错误地认为：这种气体不含燃素，所以有特别强的吸收燃素的能力，因而能够助燃，当时他把氧气称为“脱燃素空气”，把氮气称为“被燃素饱和了的空气”
1772年：瑞典化学家舍勒在卢瑟福和普利斯特里研究氮气的同时也在从事这一研究，他是第一个认为氮是空气成份之一的人。1773年，他用硝酸盐（硝酸钾、硝酸镁）、氧化物（氧化汞）加热，制得“火气”，并用实验证明空气中也存在“火气”。
1777年拉瓦锡在接受其他化学家见解的基础上，认识到空气是两种气体的混合物，一种是“xygen”，另一种是“azte”，我国化学家最早翻译为“养”和“淡”，后规范为“氧、氮”。
1785年英国化学家卡文迪许使用电火花使空气中的N2与O2反应，并加入过量的O2使N2完全反应，然后用Cu除去多余的O2，用碱吸叫生成的N氧化物后，发现仍有1%的气体不与氧气化合，他认为空气中可能有另一种新的气体，但这种观点没被当时的化学家认可。
1868年，法国天文学家严森发现了氦气
1892年，英国物理学家发现了氩
1898年，拉姆塞发现了氪、氖、氙
1900年，德国物理学家道恩发现了氡
N2：78%、O221%、稀有气体0.94%、二氧化碳0.03%、其它气体和杂质0.03%
例题解析
知识点1：空气的组成
【例1】下列现象与空气中何种成分有关，请写出相关物质的名称：
A．酥脆的饼干在空气中变软_______
B．澄清的石灰水长期敞口在空气中表面有一层白膜__________
C．火柴在空气中能够燃烧__________________
D．空气作为氮肥的原料____________________
【难度】★
【答案】A水B二氧化碳C氧气D氮气
变式1：铁暴露在空气中会生锈。不知你注意了没有，将苹果切开不久，果肉上就会产生一层咖啡色的物质，也好象是生了“锈”一样。某化学活动小组对此进行了探究。
【提出问题】切开的苹果“生锈”与什么因素有关？
【猜想与假设】
猜想①：可能与空气没有关系，只是果肉内的物质自身相互反应而“生锈”。
猜想②：可能是果肉中的物质与空气中的氧气作用而“生锈”；
猜想③：可能是果肉中的物质与空气中的氮气作用而“生锈”；
猜想④：可能是果肉中的物质与空气中的二氧化碳作用而“生锈”；
猜想⑤：可能是果肉中的物质与空气中的氧气作用而“生锈”，并且苹果“生锈”的速度还可能与温度有关。
【收集证据】
（一）查阅有关资料：已知苹果“生锈”是果肉里的物质（酚和酶）与空气中的一种物质发生反应，生成咖啡色的物质。
（二）实验探究：针对上面的猜想①至猜想⑤，化学活动小组依次设计了实验方案，进行了实验验证，并依次观察到下列实验现象。请你将他们设计的可行的实验探究方案，填写在下表中
【得出结论】_____________________
【反思与评价】（1）在②—⑤四种猜想中，你认为猜想_______填代号）最不合理，理由是___________________________________。
（2）在验证猜想①时，同学们发现，如果水不与空气隔绝，果肉放在水中时间长了也会变色，其可能的原因是___________________________________。
【应用】根据上述结论，要防止果汁变质，果品加工厂加工和保存果汁时可采取的措施是
_______________________________________________________
【难度】★★
【答案】
【收集证据】
【得出结论】是果肉中的成分与氧气作用的结果，“生锈”的速度与温度有关，温度越高，果肉变色速度越快。
【反思与评价】
（1）③氮气化学性质很稳定，通常不与其它物质反应。
（2）水中溶解了氧气
【应用】将水果在隔绝空气的条件下加工，采用真空包装并低温保存。
变式2：小明同学发现铜制的眼镜框表面出现了绿色的物质，通过化学学习知识了该物质为铜绿，主要成分是
提出问题：铜是在什么条件下锈蚀的？
猜想：根据铜绿的化学式，小明猜想铜生锈可能是铜与空气中的_____，_____共同作用的结果。
设计与实验：小明通过实验对铜片锈蚀的条件进行了探究，如上图所示。实验进行较长时间后，发现_________试管中光亮的铜片生锈。
思考：其余三支试管中铜片不生锈的原因分别是：
（1）___________________________。
（2）___________________________。
（3）___________________________。
小结：铜片锈蚀的条件是铜与空气中的_________长期接触。
【难度】★★
【答案】猜想：氧气、二氧化碳、水
【解析】猜想不是凭空想象出来的，必须有事实和理论的支持，通过对的化学式分析，结合质量守恒定律，可知铜的生锈过程中一定有含碳元素的物质参与反应，再结合铁的生锈过程，从而得知铜生锈是铜与空气中的水、氧气、二氧化碳共同作用的结果，所以B试管中由于反应物同时具备，因此里面的铜片会逐渐生锈。而另三支试管中由于反应物不全，所以里面的铜片依旧光亮。
【方法提炼】解答此类问题时，掌握和识记空气中各种成分是关键，尤其能够熟悉掌握各种成分的性质和作用。
知识点2：空气中氧气含量的测定
【例1】小军根据燃烧红磷测定空气中氧气含量的实验原理，认为可用木炭替代红磷测定。
空气中氧气的含量，并按图所示装置进行实验。
（1）依据的实验原理是_______________________________。
小军检查装置气密性后，将盛有足量红热木炭的燃烧匙迅速伸入广口瓶中，并把塞子塞紧，待红热的木炭熄灭并冷却至室温后，就打开弹簧夹，并未发现倒吸现象。经过认真分析，小军发现实验失败的原因是（答一条）________________________________________________。
（2）小军反思上述实验的探究过程后认为：用燃烧法测定空气中氧气含量的实验时，在药品的选择和生成物的要求上应考虑是（答一条）__________________________________________。
【难度】★★
【答案】(1)木炭在空气中燃烧消耗空气中的氧气；木炭在空气中燃烧虽然消耗了空气中的氧气，但生成了二氧化碳气体，致使广口瓶内气体压强未减小。（2）药品要能在空气中燃烧，燃烧时只消耗氧气（或生成物不能是气体）
变式1：误差分辨型
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甲同学可能使用的红磷量不足，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，瓶内空气受热逸出
A．有①③B．有②④C．有①②③D．②③④
【难度】★
【答案】D
【解析】探究空气中氧气的含量的实验误差分析，要根据实验原理进行推断，关键看操作的结果是导致密闭体系内气体的压强变大还是减小。甲同学的实验结果比实际偏低，原因可能有：（1）红磷量不足，瓶内氧气没有耗完；（2）未塞紧瓶塞，外界空气进入瓶内；（3）未冷却到室温就打开弹簧夹；乙同学的实验结果比实际偏高，原因可能是广口瓶内的部分空气受热逸出，致使广口瓶内气体的体积减小更多。
变式2：创新装置
为测定空气中氧气的含量，小华同学打算设计如下方案：
选用实际容积为40 mL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60 mL且润滑性很好的针筒注射器组成如右图的实验装置。
假设此实验能按照小华的设想正常进行，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20 mL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，则说明____________________。
（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）若按小华的设想进行实验，实际可能遇到诸多问题而发生危险，造成实验失败。例如______________________________________________________________________。
【难度】★★★
【答案】（1）装置的气密性好（2）白磷燃烧，产生白烟，活塞前沿在约12 mL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8 mL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】本题的创新性在于实验装置始终密闭，不会造成空气污染，通过活塞的移动来测定空气中氧气的含量，提高了实验结果的准确度。（1）实验操作前后装置内气体压强不变，证明该装置的气密性好。（2）白磷在空气燃烧时消耗氧气，产生白烟（生成五氧化二磷），导致密闭体系内气体压强减小，由于氧气约占空气体积的1/5,而试管内空气中氧气的体积约为：40 mL×1/5=8 mL，且过量的白磷燃烧能将试管内空气中的氧气耗尽，因此最终活塞的前沿在约12 mL（20 mL-8 mL=12 mL）的刻度线上。（3）白磷在空气中燃烧时放出大量的热，会使密闭体系内的空气受热膨胀，气体压强增大，活塞就会向右移动，当过量的白磷燃烧耗尽密闭体系内的氧气，试管冷却后，密闭体系内气体的压强减小，外界大气压就会推动活塞会向左移动，而密闭体系内空气中氧气的体积约为：（40 mL+20 mL）×1/5=12 mL,因此最终活塞的前沿在约8mL（20mL-12mL=8mL）的刻度线上。（4）因为白磷燃烧放出大量的热，会使密闭体系内气体压强增大，所以该实验中可能出现的问题有：橡胶塞弹出、试管爆裂、注射器活塞弹出等。
变式3：原料探究型
实验：小明根据所学内容，红磷、白磷、木炭、镁条都可以和氧气发生反应，但是哪种物质更适用于测定空气中氧气含量，小明进行如下探究。
探究问题：红磷、白磷、木炭、镁条几种物质，哪种更适用于测定空气中氧气含量？
查阅资料：
①红磷、白磷对比情况
②镁条可以与空气中多种物质反应，如N2、CO2等
探究过程：如右图所示，按照实验装置进行实验，探究几种物质测定空气中O2含量的可行性．
（1）红磷、白磷探究实验
小明认为选用红磷进行实验，其原因是:____________________________
若将实验药品改为木炭，反应结束后降至室温，打开止水夹，水不倒吸入集气瓶的原因是:__________________________________________
若将实验药品改为镁条，反应结束后降至室温，观察到水倒吸入集气瓶大于1/5．根据资料信息，小明知道镁条可以与空气中的氮气、二氧化碳发生反应，进而影响反应结果．镁条与氮气反应可以生成氮化镁（Mg3N2），请写出相应的化学方程式
探究结论：几种物质中，红磷是最适用于测定空气中氧气含量
【难度】★★
【答案】（1）白磷有毒，红磷无毒产生黄色火焰，冒出大量白烟，瓶壁有热感；
待红磷燃烧停止并冷却后，打开止水夹，进入集气瓶中水的体积约占1/5．1/5，（2）C和O2反应生成CO2，反应前后集气瓶内气体体积不变。
（3）
【方法提炼】解答此类实验题的关键是要对实验的原理和原料的选择上非常的熟悉，这样遇到一切问题都可以轻松应对
师生总结
空气的主要成分是氮气和氧气
空气中各成分的体积百分占比以及性质和作用
实验室测定空气中氧气含量的原理装置类型以及实验误差的分析
教师
日期
学生
课程编号
05
课型
同步
课题
人类赖以生存的空气
教学目标
1．了解空气的组成
2．掌握空气中氧气体积分数测定的实验（拉瓦锡的实验、红磷燃烧的实验）
3．掌握氮气的性质和用途
4．了解稀有气体及其性质和用途
5．认识到我们需要洁净的空气
教学重点
1．空气的组成
2．空气中氧气体积分数的测定
教学安排
版块
时长
1
知识温习
10mins
2
每识每课
5mins
3
新知精讲
40mins
4
课堂小憩
10mins
5
典例解析
30mins
6
师生总结
10mins
装置
实验操作
评价
用凸透镜将太阳光聚焦到白磷，使白磷燃烧，一段时间后，白磷燃烧。
燃烧完毕，待冷却至室温，打开弹簧夹，烧杯中的水倒吸进入瓶内。
原方法操作时，燃着的磷伸入瓶内的一瞬间，瓶内的空气膨胀，总会有一部份空气会排出，那排出的部份的4/5的(N2)也当成了O2被“测定”了。
闭合电源开关，电阻丝发热，温度达到40℃时白磷燃烧，产生大量白烟。
装置冷却后，由于左侧中氧气被消耗，气体压强减小，水会在左侧中上升，且上升到1刻度处。
在一封闭的试管内放一颗白磷，用酒精灯微微加热白磷，白磷燃烧，有大量白烟生成，注射器被推向外侧（右侧）。
待装置冷却，注射器逐渐向内侧（左侧）移动，根据注射器停止时的位置，确定空气中氧气的体积。
此法在不透气的情况下进行，几乎可以完全防止漏气。
用注射器的刻度代替了“水”的体积，设计思路上的创新。
在一端封闭的粗玻璃管内放一颗白磷，用胶塞塞住，并推入到玻璃管中部，记下位置。
用酒精灯微微加热白磷，白磷燃烧，有大量白烟生成，胶塞被推向外侧（右侧）。
待装置冷却，胶塞逐渐向内侧（左侧）移动，根据胶塞停止时的位置，确定空气中氧气的体积。
此法在不透气的情况下进行，几乎可以完全防止漏气。
热量来源新颖。用刻度代替了“水”的体积，设计思路上的创新。
推入时，须在胶塞上插一根注射器针头，以便排出气体，待胶塞推到合适位置时，拔出针头即可。
玻璃管不宜太短，太短，加热时胶塞会被推出管外。
在一个耐热活塞的底部放一小块（足量）白磷，然后迅速将活塞下压，使空气内能增大，温度达到40℃。
白磷燃烧，产生大量白烟，冷却至原来温度时，松开手，活塞最终将回到刻度4处。
此法在不透气的情况下进行，几乎可以完全防止漏气。
热量来源新颖，符合低碳．绿色化学的理念。用注射器的刻度代替了“水”的体积，设计思路上的创新。
将燃着的红磷迅速插入集气瓶内，红磷燃烧，产生大量白烟。
待红磷熄灭并冷却后，根据注射器停止时的位置，确定空气中氧气的体积。
用注射器的刻度代替了“水”的体积，设计思路上的创新，操作简单。
在一玻璃管的两端，通过橡皮塞装上两只注射器，玻璃管内装几团细的铜丝，把一个注射器内的空气体积调到50mL的位置，另一只注射器不留空气加热玻璃管的铜丝部位。
待铜丝被灼热后，把注射管缓慢地以2～3次/分的速度左右推动。
大约3～4min之后停止加热。待玻璃管冷却至室温后，注射器内空气减少。
推动注射器活塞，空气可以通过装铜丝的玻璃管在两只注射器间来回传送，不会泄漏，且反应充分（氧气消耗彻底）。
做该实验时，要注意注射器不宜太小，太小体积变化不大，现象不明显。
用钟罩代替集气瓶进行实验，将燃着的红磷迅速插入钟罩内，红磷燃烧，产生大量白烟。
待红磷熄灭并冷却后，钟罩内水面上升约1/5处。
钟罩下方敞口，气体受热膨胀时，可将水压出一部分从产生减压作用，减少了气体泄漏的可能，准确性比原实验方案高。
猜想
可行的实验方案
观察到的实验现象
猜想①
将一小块果肉浸入盛有蒸馏水的烧杯中，观察现象。
果肉表面不变色
猜想②
果肉表面变色。
猜想③
果肉表面不变色。
猜想④
果肉表面不变色。
猜想⑤
温度高的先变色
猜想
可行的实验方案
猜想②
将一小块切开的苹果放入盛有氧气的集气瓶中，观察现象。
猜想③
将切开的苹果放入盛有氮气的集气瓶中，观察现象。
猜想④
将切开的苹果放入盛有二氧化碳的集气瓶中，观察现象
猜想⑤
各取一小块苹果分别放入两支集满氧气的试管中，将其中一支试管放入热水中，观察两试管中苹果的变色速度
红磷
白磷
状态
暗红色固体
蜡状固体 有毒
燃烧温度
240°C
40°C
实验步骤
实验现象
结论和化学方程式
将足量红磷放到燃烧匙中，点燃红
磷，进行实验
——————————————————————————
空气中氧气约占__________
化学方程式:_____
人类赖以生存的空气
知识温习
1．判断哪些属于化学变化（）
A．食物腐败B．钢铁生锈C．用自来水制蒸馏水D．灯泡通电后发光E．镁带燃烧
F．将小麦磨成面粉G．粮食酿酒H．蒸发食盐水I．干冰（固态二氧化碳)汽化
J．钢铁门窗生锈K．木材加工成桌椅L．湿衣服经太阳晒干M．蜡烛熔化
【答案】A,B,E,G,J
2．化学变化的本质特征是（）
A．有发光发热现象B．物质的状态，颜色发生变化
C．有气体放出D．有新物质生成
【答案】D
3．下列关于试管加热的操作正确的是（）
A．用酒精灯直接给试管加热B．加热时试管底跟灯芯接触
C．给试管中的液体加热，液体体积为其容积的50%
D．加热时，试管口朝着自己或有人的方向
【答案】A
4．下列物质中属于纯净物的是的是（）
A．水银B．澄清石灰水C．啤酒D．豆浆
【答案】A
5．下列元素符号的书写和名称都正确的是（）
A．氖NaB．汞HgC．硅SID．铁FE
【答案】B
6．下列属于氧化物的是（）
A．氧气（O2）B．水（H2O）C．氯酸钾（KClO3）D．碳酸钙（CaCO3）
【答案】B
7．单质和化合物都属于纯净物，下列说法正确的是（）
A．单质是由同种分子构成，化合物由不同种分子构成
B．单质是由同种元素组成，化合物由不同种元素组成
C．单质是同种物质组成，化合物由不同种物质组成
D．单质是由同种原子构成，化合物由不同种原子构成
【答案】B
8．由+2价的X和-1价的Y两种元素组成的化合物的化学式为（）
A．XY2B．X2YC．YX2D．Y2X
【答案】A
9．关于SO2、SO3、SiO2三种物质组成的正确叙述是（）
A．都含硫单质B．都含氧元素C．都含氧气D．都含有硫元素
【答案】B
10．按下列实验步骤和要求，回答粗盐提纯的有关问题。
第一步：溶解
在托盘天平上称取5.0g粗盐，计算在10mL水中溶解的粗盐g数(已知5.0g粗盐在10mL水中不能完全溶解)
①量：称量前先把__________放在标尺的________处，检查天平是否平衡.准确称取5.0g粗盐；
②解：量取10mL水倒入烧杯里，用药匙加粗盐于水中，并用_________搅拌，一直到粗盐________为止。要估算粗盐在10mL水中溶解的g数，还应在天平上称量剩下的粗盐。
第二步：过滤
①斗下端的管口要靠紧_________________________________；
②流时与玻璃棒下端接触的部分是________________________；
③滤液仍然浑浊，应该再_______________________。
第三步：蒸发
①果蒸发皿中有液滴飞溅，原因是_______________，应采取的措施是__________。
②蒸发皿出现较多量固体时，应_________________________________。
第四步：用_____________将固体转移到纸上，称量后，_____________________。
【答案】A
第一步：①天平放平稳 零 ②玻璃棒 不溶
第二步：①烧杯的内壁 ②三层滤纸一边 ③过滤
第三步：①未用玻璃棒搅拌 应用玻璃棒不断搅拌 ②停止加热
第四步：玻璃棒，装入试剂瓶。
每识每课
空气趣事
空气是构成地球周围大气的气体。无色，无味，主要成分是氮气和氧气，还有极少量的氡、氦、氖、氩、氪、氙等稀有气体和水蒸气、二氧化碳和尘埃等。
很长一段时间以来，许多人认为空气是没有任何质量的。直到飞机发明以后，发生了这样一件事：一些飞行员的粉丝为了收藏，提出要收购飞行员所呼吸过的一个酒馆里的空气。开始老板说按照体积收钱，但收购者提出的购买方式是按照重量付钱，老板答应了。但是很多人相信空气是无质量的，纷纷说老板受骗了。结果，当人们用抽气机从酒馆里抽取了相当酒馆体积的空气称重后，结果令许多人大跌眼镜：按照重量算钱，比按照体积还贵！收购者的如意算盘落空了——空气的确是有质量的！
另外还有一个时期，很多人不知道空气为何能够助燃。种种假说提出来，但是都不能很好地解决问题。比如有人提出空气中有一种独特的“燃素”，它可以助燃，但是无法燃烧。由此很多人开始担心：万一哪天这种“燃素”消耗完了，那人不是要窒息而灭绝了吗？直到人们揭开了光合作用的秘密，这一恐惧才被打破：大自然已经准备了完备的空气循环系统！
新知精讲
一、空气的组成
1．大气圈的构造
对流层：形成各种天气现象
平流层：臭氧层（能吸收紫外线）
中间层、电离层、外层
【练一练】
1．雷雨天气主要出现在大气圈的（）
A．中间层B．对流层C．平流层D．外层
【答案】B
2．空气的成份
按___________分数计算：氮气____、氧气_______、稀有气体______、二氧化碳____
其他气体和杂质──0.03%
答案：体积、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%
【练一练】
1．大气中含有多种气体，按体积计算，含量最多的气体是（）
A．氧B．氮气C．二氧化碳D．稀有气体
【答案】B
2．下列关于空气的说法中正确的是（）
A．按质量计算，空气中含有氮气约有78%，氧气21%
B．空气中的CO2、CH4等气体浓度增大，可造成气温升高
C．空气中只有氧气、氮气与人类的生存发展密切相关
D．空气质量报告中所列的空气质量级别数目越大，空气质量越好
【答案】B
3．空气是由多种成分组成的_____________，空气的成分按_____________计算，大约是：氮气_________，氧气_____________，稀有气体_____________，二氧化碳_____________，其他气体和杂质_____________。
思路解析:本题考查基础知识。适合预习后进行自我测试。
【答案】混合物、体积分数、占78%、占21%、占0.94%、占0.03%、占0.03%
4．空气中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．①>②>③>④B．②>①>④>③
C．②>①>③>④D．①>③>②>④
思路解析:本题考查空气的基本组成。
【答案】B
二、空气中氧气含量测定的实验
1．拉瓦锡的曲颈甑实验
200多年前法国科学家拉瓦锡用定量试验的方法测定了空气成分。
他把少量汞放在密闭容器中加热12天，发现部分汞变成红色粉末，同时，空气体积减少了1/5左右。通过对剩余气体的研究，他发现这部分气体不能供给呼吸，也不助燃，他误认为这全部是氮气。
拉瓦锡又把加热生成的红色粉末收集起来，放在另一个较小的容器中再加热，得到汞和氧气，且氧气体积恰好等于密闭容器中减少的空气体积。他把得到的氧气导入前一个容器，所得气体和空气性质完全相同。
讨论：拉瓦锡实验的原理是什么？
答案：汞+氧气氧化汞
通过实验，拉瓦锡得出了空气是由_____________组成，氧气占_______________。在测定中，装置中剩余的气体约占空气体积的4/5，该实验从另一方面说明该气体具有的性质是_____________________________________________________。
【答案】氧气和氮气组成，氧气占其中的1/5。不能燃烧或不能支持燃烧。
19世纪前，人们认为空气中仅有氮气与氧气。后来陆续发现了一些稀有气体。目前，人们已能精确测量空气成分。
【练一练】
1．二百多年前，法国化学家拉瓦锡通过实验得出了空气是由_____________和_____________组成的，其中_____________约占空气总体积的1/5，_____________约占空气总体积的4/5。
思路解析:本题考查化学史和空气的基本组成常识。
【答案】氮气氧气氧气氮气
2．人类对空气是一种怎样的物质进行了长期和艰难的探索，许多的探索者都提出过他们的观点。较早通过实验研究得出“空气是由氧气和氮气组成的”这一结论的科学家是（）
A．普利斯特里B．舍勒C．侯德榜D．拉瓦锡
思路解析:本题考查化学史。
【答案】D
2．空气中氧气体积分数的测定：在集气瓶中用点燃红磷的方法测定
学生活动：观看“空气中氧气含量的测定”视频
（1）实验装置图：
（2）实验操作
①在集气瓶内要加少量水，并做上记号。
②连接装置：在集气瓶口连接一个双孔胶塞，一孔插燃烧匙，另一孔插导管，并配上弹簧夹。
③检查气密性：把导管的一端放入水中，用手紧握集气瓶外壁，如果在导管口有气泡冒出，则证明__________________________。
答案：气密性良好
④点燃燃烧匙内的红磷，立即伸入集气瓶中，并把塞子塞紧。
⑤待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹。
（2）观看视频
（3）回答下列问题
a．记录实验现象：___________________________________________________________
b．反应的文字表达式：_______________________________________________________
c．反应原理是什么：
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
d．实验结论：__________________________________________
【答案】a．红磷剧烈燃烧，黄色火焰，放热，有大量白烟产生；待集气瓶冷却后，打开止水夹，集气瓶内液面上升约1/5体积。
b．磷（P）+氧气（O2）五氧化二磷（P2O5）
c．在一个密闭的容器中，用一种足量的易燃的物质（如：红磷或白磷）与容器中的氧气反应，生成一种固体，燃烧停止，温度降到室温时，瓶内气压减小，如果将其打开与外界相连且一端伸入盛水烧杯中导管上的止水夹，烧杯中的水在大气压强的作用下，流入密闭容器内，进入的水的体积，填补消耗掉的氧气的体积。
d．空气中氧气的体积分数约占空气体积的1/5。
（4）思考与讨论
【思考1】集气瓶内水位为什么只能上升到一定高度？
【答案】集气瓶内的氧气消耗完后，剩余的气体不可然不助燃，也不易溶于水，瓶内压强不再减小，所以水位上升到一定程度就不再上升。
【思考2】集气瓶内剩下的是什么气体？该实验可推出剩余气体具有什么性质？
【答案】集气瓶内剩余的气体主要是氮气，不可燃不助燃，难溶于水。
【思考3】做测定氧气体积分数的实验时选用的固体一般应具备的条件？
【答案】①能在空气中燃烧②不与其它气体反应，只与氧气反应③与氧气反应后生成物是固体
（5）实验时的注意事项总结
答案：①点燃红磷前要检查装置的气密性
②红磷要过量（或足量）
③点燃红磷前要夹紧止水夹
④当燃烧停止，温度接近室温时再打开止水夹
⑤不能用碳、硫、蜡烛来代替红磷，因为它们燃烧后都有气体生成。使瓶内气体的体积几乎没有变化，瓶内外气压差很小，水不能进入或进入的水很少，但如果在瓶内先放入能与生成气体反应的物质除去该气体，也能用碳、硫、蜡烛等代替红磷
⑥不能用镁代替红磷，因镁也能与氮气、二氧化碳反应，使测得的氧气体积比实际偏大
（5）对做完实验后水量的分析
I.吸入瓶内的水不足1/5的原因有哪些？
答案：①红磷不足，消耗O2太少。②气密性不好。③装置没有冷却到室温就打开了止水夹
II.吸入瓶内的水大于1/5的原因分析
答案：
①燃的红磷插入集气瓶时赶跑了瓶内的一部分空气
②点燃红磷前未夹紧止水夹，使瓶内的空气沿导管跑出
③能选用了能与氮气反应的物质，如：镁等。
（6）实验结论：
答案：本实验的结论是说明空气不是单一的物质；氧气约占空气总体积的1/5。
（7）实验结论延伸
该实验除证明空气中O2的体积量约为空气体积的1/5外，还可得到以下结论。
答案：①氮气体积含量约占空气体积的4/5：空气主要由O2和N2组成，因为实验测得空气中的O2约占空气体积的1/5，则剩余气体体积基本为N2。
②氮气不支持红磷燃烧：红磷在瓶内燃烧消耗大部分O2后熄灭，剩下的N2并不能支持红磷继续燃烧。
③氮气本身也不能燃烧：燃着的红磷伸入瓶中，若N2也能燃烧，则可能出现瓶内的水上升超过1/5。
④氮气不易溶于水：实验中红磷开始燃烧时，瓶内压强增大，实验结束后瓶内压强降低，水被吸入瓶内。这中间，N2都充分与水接触，若N2易溶于水，则瓶内的水的上升可能超过1/5。
【练一练】
1.用右图的装置来测定空气中氧气的体积分数。
（1）盛放在燃烧匙内的物质可用_____________。
（2）实验中观察到的现象是_____________，同时水进入广口瓶，水的体积约占广口瓶容积的_____________。
（3）如果实验步骤是：①先用夹子夹紧橡皮管；②点燃燃烧匙内的固体物质；③将燃烧匙插入广口瓶，并塞紧橡皮塞；④燃烧完毕后，打开橡皮管上的夹子，结果发现测定的氧气体积分数低于21％。问：这可能是由哪几种原因引起的?
思路解析:该实验的原理是利用红磷在密闭容器中燃烧，消耗氧气，生成五氧化二磷固体，而无气体生成，同时压强减小，可通过倒流入广口瓶内的水的体积来确定空气中氧气的体积分数。
【答案】(1)红磷(2)广口瓶内产生大量白烟、1/5（或21％）(3)①红磷用少了，瓶内氧气没有反应完；②装置漏气，瓶外的空气进入瓶内；③瓶内未冷却到室温使压强变大。
2.某容器所盛的空气里含有氧气10 g，则此容器所盛的空气是50g。这句话是否正确?若不正确请改正。
思路解析:已知氧气的质量求空气的质量必须借助密度和体积。错解的原因是，利用氧气的体积约占空气体积的1/5，则有空气的体积=10 L÷1/5=50 L。误认为空气成分按质量划分。
【答案】不正确。应改为某容器所盛的空气里含有氧气10 L，则此容器所盛的空气是50 L。
3.下图是实验验证空气中氧气含量的装置。红磷与氧气反应后生成固体五氧化二磷，该固体极易溶于水，而木炭与氧气反应后生成气体二氧化碳，该气体在水中溶解性不大。下图为两个同学设计的测定空气中氧气含量的实验示意图。
图Ⅰ图Ⅱ
(1)图Ⅰ实验时，燃烧匙里为什么要盛过量的红磷？
(2)图Ⅰ实验除了可以得出氧气约占空气体积1/5的结论外，还可以得出有关氮气性质的哪些结论？
(3)图Ⅱ装置燃烧匙中放点燃的木炭，可以得到氧气约占空气体积1/5的结论吗？为什么？
思路解析:红磷燃烧，消耗了空气中的氧气，只剩下氮气和惰性气体等，因为氮气和惰性气体不支持燃烧，也不溶于水。氧气约占空气成分的20%,故气体剩余的约占80%。
【答案】 (1)红磷过量，才能把氧气消耗完全。(2)氮气不支持燃烧，也不溶于水。
(3)不可以；因为碳燃烧产生二氧化碳气体或一氧化碳，气体体积没有减少，无法判断氧气的量。
3．空气中氧气含量测定的其他拓展装置（老师根据学生情况，这部分内容可删减）
【练一练】
1．小伟同学在探究空气组成实验时做了下面的实验，在注射器内放入石棉并在上面放一块白磷（常温下白磷可以自燃），然后，把注射器活塞推至如图所示位置，再把注射器的注入端密封，放在盛有热水的烧杯上进行实验试回答：
①验过程中可观察到的现象__________________________________.
②此实验可以得出的结论是____________________________________
【答案】①白麟燃烧，产生大量白烟，放出大量热，活塞先右移，冷却至室温后活塞左移至大约刻度4处②氧气约占空气总体积的五分之一
2．小丽同学想用如图所示的装置探究空气中氧气的含量。请你参与探究：
实验过程：
（1）将两只燃烧匙内放入过量的木炭和红磷；
（2）分别用酒精灯点燃木炭和红磷，将燃烧匙迅速放入集气瓶内，并塞紧橡胶塞；红磷燃烧观察到有___________产生，反应的化学方程式:________________________________.
（3）待完全冷却后打开两侧止水夹．观察到右侧集气瓶几乎无水进入，而左侧集气瓶进水量约为______
结论解释：右侧集气瓶中水不能进入的原因是_________________________
【答案】（2）大量白烟生成，（3）集气瓶容积的1/5、消耗氧气的体积等于产生二氧化碳的体积，使得气体总体积没变，压强不变，水不能进入
三、氮气的性质及用途
1．氮气的性质和用途
（1）物理性质：___________________________________________________.
答案：无色、无味的气体，不易溶于水，密度比空气略小。
（2）化学性质：__________________________________，一定条件下，氮气可以和某些物质反应，例如：合成氨、制氮肥、生物固氮等。
答案：不活泼，一般情况下不能支持燃烧，不供给呼吸，较难与其他物质反应，
2．氮气的性质和用途
（1）制硝酸和化肥的重要原料；
（2）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、食品包装时充氮气用来防腐；
（3）医疗上用液氮治疗一些皮肤病和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。
【练一练】
1．空气是人类宝贵的自然资源，下列说法是与但其化学性质有关的是（）
A．洁净的空气是纯净物
B．空气中的氮气可以做灯泡的填充气、粮食瓜果的保护气等
C．分离液态空气得到氧气和氮气的过程中发生了化学反应
D．新鲜空气中不含二氧化碳
【答案】B
2．空气成分中体积分数含量最高的是是（）
A．氮气B．氢气C．二氧化碳D．稀有气体
【答案】A
3．学习科学知识可以用来辨别“真”、“伪”，通过分析下列叙述属于“真”的是（）
A．绿色食品是不含任何化学物质的食品
B．为延长灯泡的使用寿命，可在灯泡中充入氮气
C．某气体能使燃着的木条熄灭，该气体是二氧化碳
D．稀有气体化学性质极不活泼，不能与任何物质发生反应
【答案】B
四、稀有气体的性质及用途
1．稀有气体的性质和用途
（1）稀有气体是______________________________________等气体的总称。
答案：氦、氖、氩、氪、氙
（2）物理性质：稀有气体都是______颜色、_____气味的气体，_______溶于水。
答案：没有,没有,难
（3）化学性质：极不活泼，过去称为惰性气体，但现在已经发现有些稀有气体在一定条件下也能与某些物质发生化学反应，生成其他物质。
广泛用途
（1）保护气，如焊接金属时用稀有气体来隔绝空气，灯泡中充入稀有气体以使灯泡耐用；
（2）电光源，稀有气体在通电时能发出不同颜色的光；
（3）用于激光技术；
（4）氦气可作冷却剂；
（5）氙气可作麻醉剂。
【补充】灯管里充入氩气，通电时发出蓝紫色的光；充入氦气发出粉红色光；充入氖气发出红光，这种光能穿透浓雾，可作航标灯；在石英玻璃管里充入氙气的氙灯，通电时能发出比荧光灯强几万倍的强光，因此被叫做“人造小太阳”。
【练一练】
1．属于稀有气体的是（）
A．氢气B．氦气C．氮气D．氯气
【答案】B
2．电工使用的“电笔”内充有一种气体，此气体是（）
A．氧气B．氮气C．氖气D．氦气
【答案】C
3．_______、_______、_______、_______、______等气体总称为稀有气体。它们一般______其他物质发生化学反应。人们利用这种性质，在一些工业生产中，常把它们用作_____________。稀有气体在通电时会发出__________，因此它们在_____________中有特殊的应用。
思路解析:本题考查惰性气体的性质及用途。
【答案】氦氖氩氪氙不与保护气不同颜色的光灯具制造业
五、我们需要洁净的空气
1．目前计入空气污染指数的项目为：______________________
答案：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、吸入颗粒物和臭氧。
2．臭氧空洞、酸雨和温室效应是人类所面临的三大环境问题
其中造成温室效应是因为人类活动的加剧，从而向环境排放了大量的二氧化碳.温室效应产生的原因是由于空气中二氧化碳（还包括甲烷）含量的增加，使得热量散失能力减弱；臭氧空洞是由于臭氧层被氮的氧化物和氟利昂等破坏造成的。
【练一练】
1．下列不会造成空气污染的是（）
A．煤燃烧时产生的烟B．汽车排放的尾气
C．化工厂排放的废气D．人和动物呼出的二氧化碳
【答案】D
2．目前我国对城市空气质量监测项目中，一般不考虑的是（）
A．二氧化碳B．氮氧化物C．硫氧化物D．可吸入颗粒物
【答案】A
3．随着工业的发展，排放到空气中的_____________和_____________对空气造成了污染，“温室效应”“酸雨”“臭氧层空洞”等都是空气污染引发的环境问题。
思路解析:空气中的污染物主要是二氧化硫等有害气体和灰尘等颗粒状物质。
【答案】有害气体、烟尘
4．有五种物质，其中能对空气造成污染的是（）
①汽车排出尾气形成的烟雾②石油化工厂排出的废气③天然水蒸发成水蒸气
④植物光合作用放出的气体⑤煤燃烧产生的烟尘
A．②④B．①②⑤C．⑧⑤D．①③④
思路解析:汽车排出的烟雾中含有一氧化碳等有毒气体；石油化工厂排出的废气中含有一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫等有害物质；煤燃烧时产生了烟尘和二氧化硫等有害气体，它们都能造成空气的污染。而天然水蒸发成水蒸气并没有产生有害物质；绿色植物进行光合作用放出的气体是氧气，是人类和其他生物生存所必需的物质。二者均不会污染空气。
【答案】B
课堂小憩
空气的成份发现史
1772年：英国化学家卢瑟福在密闭的的容器中燃烧磷，除去寻常空气中可助燃和可供呼吸的气体，对剩下的气体进行研究，发现了这种气体不被碱液吸收，不能维持生命，具有可灭火的性质，因此他称之为“浊气”“毒气”；
1772年：英国化学家普利斯特里了解到木炭在密闭于水上的空气中燃烧时，能使1/5的空气变成“碳酸气”，用石灰水吸收后，剩下的气体不助燃也不能呼吸；
1774年：英国化学家普利斯特里利用直径为一英尺的聚光镜来加热各种物质，看是否分解放出气体，他还用汞槽来收集放出的气体，以便研究它们的性质。8月1日他加热汞煅灰（氧化汞）时发现蜡烛在分解出的“空气”中燃烧时放大镜出更为光亮的火焰，老鼠在这种“空气”中的存活时间也比在寻常空气中长4倍，可以说他发现了“氧”，但令人遗憾的是当时他和卢瑟福坚持相信“燃素说”从而错误地认为：这种气体不含燃素，所以有特别强的吸收燃素的能力，因而能够助燃，当时他把氧气称为“脱燃素空气”，把氮气称为“被燃素饱和了的空气”
1772年：瑞典化学家舍勒在卢瑟福和普利斯特里研究氮气的同时也在从事这一研究，他是第一个认为氮是空气成份之一的人。1773年，他用硝酸盐（硝酸钾、硝酸镁）、氧化物（氧化汞）加热，制得“火气”，并用实验证明空气中也存在“火气”。
1777年拉瓦锡在接受其他化学家见解的基础上，认识到空气是两种气体的混合物，一种是“xygen”，另一种是“azte”，我国化学家最早翻译为“养”和“淡”，后规范为“氧、氮”。
1785年英国化学家卡文迪许使用电火花使空气中的N2与O2反应，并加入过量的O2使N2完全反应，然后用Cu除去多余的O2，用碱吸叫生成的N氧化物后，发现仍有1%的气体不与氧气化合，他认为空气中可能有另一种新的气体，但这种观点没被当时的化学家认可。
1868年，法国天文学家严森发现了氦气
1892年，英国物理学家发现了氩
1898年，拉姆塞发现了氪、氖、氙
1900年，德国物理学家道恩发现了氡
N2：78%、O221%、稀有气体0.94%、二氧化碳0.03%、其它气体和杂质0.03%
例题解析
知识点1：空气的组成
【例1】下列现象与空气中何种成分有关，请写出相关物质的名称：
A．酥脆的饼干在空气中变软_______
B．澄清的石灰水长期敞口在空气中表面有一层白膜__________
C．火柴在空气中能够燃烧__________________
D．空气作为氮肥的原料____________________
【难度】★
【答案】A水B二氧化碳C氧气D氮气
变式1：铁暴露在空气中会生锈。不知你注意了没有，将苹果切开不久，果肉上就会产生一层咖啡色的物质，也好象是生了“锈”一样。某化学活动小组对此进行了探究。
【提出问题】切开的苹果“生锈”与什么因素有关？
【猜想与假设】
猜想①：可能与空气没有关系，只是果肉内的物质自身相互反应而“生锈”。
猜想②：可能是果肉中的物质与空气中的氧气作用而“生锈”；
猜想③：可能是果肉中的物质与空气中的氮气作用而“生锈”；
猜想④：可能是果肉中的物质与空气中的二氧化碳作用而“生锈”；
猜想⑤：可能是果肉中的物质与空气中的氧气作用而“生锈”，并且苹果“生锈”的速度还可能与温度有关。
【收集证据】
（一）查阅有关资料：已知苹果“生锈”是果肉里的物质（酚和酶）与空气中的一种物质发生反应，生成咖啡色的物质。
（二）实验探究：针对上面的猜想①至猜想⑤，化学活动小组依次设计了实验方案，进行了实验验证，并依次观察到下列实验现象。请你将他们设计的可行的实验探究方案，填写在下表中
【得出结论】_____________________
【反思与评价】（1）在②—⑤四种猜想中，你认为猜想_______填代号）最不合理，理由是___________________________________。
（2）在验证猜想①时，同学们发现，如果水不与空气隔绝，果肉放在水中时间长了也会变色，其可能的原因是___________________________________。
【应用】根据上述结论，要防止果汁变质，果品加工厂加工和保存果汁时可采取的措施是
_______________________________________________________
【难度】★★
【答案】
【收集证据】
【得出结论】是果肉中的成分与氧气作用的结果，“生锈”的速度与温度有关，温度越高，果肉变色速度越快。
【反思与评价】
（1）③氮气化学性质很稳定，通常不与其它物质反应。
（2）水中溶解了氧气
【应用】将水果在隔绝空气的条件下加工，采用真空包装并低温保存。
变式2：小明同学发现铜制的眼镜框表面出现了绿色的物质，通过化学学习知识了该物质为铜绿，主要成分是
提出问题：铜是在什么条件下锈蚀的？
猜想：根据铜绿的化学式，小明猜想铜生锈可能是铜与空气中的_____，_____共同作用的结果。
设计与实验：小明通过实验对铜片锈蚀的条件进行了探究，如上图所示。实验进行较长时间后，发现_________试管中光亮的铜片生锈。
思考：其余三支试管中铜片不生锈的原因分别是：
（1）___________________________。
（2）___________________________。
（3）___________________________。
小结：铜片锈蚀的条件是铜与空气中的_________长期接触。
【难度】★★
【答案】猜想：氧气、二氧化碳、水
【解析】猜想不是凭空想象出来的，必须有事实和理论的支持，通过对的化学式分析，结合质量守恒定律，可知铜的生锈过程中一定有含碳元素的物质参与反应，再结合铁的生锈过程，从而得知铜生锈是铜与空气中的水、氧气、二氧化碳共同作用的结果，所以B试管中由于反应物同时具备，因此里面的铜片会逐渐生锈。而另三支试管中由于反应物不全，所以里面的铜片依旧光亮。
【方法提炼】解答此类问题时，掌握和识记空气中各种成分是关键，尤其能够熟悉掌握各种成分的性质和作用。
知识点2：空气中氧气含量的测定
【例1】小军根据燃烧红磷测定空气中氧气含量的实验原理，认为可用木炭替代红磷测定。
空气中氧气的含量，并按图所示装置进行实验。
（1）依据的实验原理是_______________________________。
小军检查装置气密性后，将盛有足量红热木炭的燃烧匙迅速伸入广口瓶中，并把塞子塞紧，待红热的木炭熄灭并冷却至室温后，就打开弹簧夹，并未发现倒吸现象。经过认真分析，小军发现实验失败的原因是（答一条）________________________________________________。
（2）小军反思上述实验的探究过程后认为：用燃烧法测定空气中氧气含量的实验时，在药品的选择和生成物的要求上应考虑是（答一条）__________________________________________。
【难度】★★
【答案】(1)木炭在空气中燃烧消耗空气中的氧气；木炭在空气中燃烧虽然消耗了空气中的氧气，但生成了二氧化碳气体，致使广口瓶内气体压强未减小。（2）药品要能在空气中燃烧，燃烧时只消耗氧气（或生成物不能是气体）
变式1：误差分辨型
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甲同学可能使用的红磷量不足，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，瓶内空气受热逸出
A．有①③B．有②④C．有①②③D．②③④
【难度】★
【答案】D
【解析】探究空气中氧气的含量的实验误差分析，要根据实验原理进行推断，关键看操作的结果是导致密闭体系内气体的压强变大还是减小。甲同学的实验结果比实际偏低，原因可能有：（1）红磷量不足，瓶内氧气没有耗完；（2）未塞紧瓶塞，外界空气进入瓶内；（3）未冷却到室温就打开弹簧夹；乙同学的实验结果比实际偏高，原因可能是广口瓶内的部分空气受热逸出，致使广口瓶内气体的体积减小更多。
变式2：创新装置
为测定空气中氧气的含量，小华同学打算设计如下方案：
选用实际容积为40 mL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60 mL且润滑性很好的针筒注射器组成如右图的实验装置。
假设此实验能按照小华的设想正常进行，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20 mL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，则说明____________________。
（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）若按小华的设想进行实验，实际可能遇到诸多问题而发生危险，造成实验失败。例如______________________________________________________________________。
【难度】★★★
【答案】（1）装置的气密性好（2）白磷燃烧，产生白烟，活塞前沿在约12 mL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8 mL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】本题的创新性在于实验装置始终密闭，不会造成空气污染，通过活塞的移动来测定空气中氧气的含量，提高了实验结果的准确度。（1）实验操作前后装置内气体压强不变，证明该装置的气密性好。（2）白磷在空气燃烧时消耗氧气，产生白烟（生成五氧化二磷），导致密闭体系内气体压强减小，由于氧气约占空气体积的1/5,而试管内空气中氧气的体积约为：40 mL×1/5=8 mL，且过量的白磷燃烧能将试管内空气中的氧气耗尽，因此最终活塞的前沿在约12 mL（20 mL-8 mL=12 mL）的刻度线上。（3）白磷在空气中燃烧时放出大量的热，会使密闭体系内的空气受热膨胀，气体压强增大，活塞就会向右移动，当过量的白磷燃烧耗尽密闭体系内的氧气，试管冷却后，密闭体系内气体的压强减小，外界大气压就会推动活塞会向左移动，而密闭体系内空气中氧气的体积约为：（40 mL+20 mL）×1/5=12 mL,因此最终活塞的前沿在约8mL（20mL-12mL=8mL）的刻度线上。（4）因为白磷燃烧放出大量的热，会使密闭体系内气体压强增大，所以该实验中可能出现的问题有：橡胶塞弹出、试管爆裂、注射器活塞弹出等。
变式3：原料探究型
实验：小明根据所学内容，红磷、白磷、木炭、镁条都可以和氧气发生反应，但是哪种物质更适用于测定空气中氧气含量，小明进行如下探究。
探究问题：红磷、白磷、木炭、镁条几种物质，哪种更适用于测定空气中氧气含量？
查阅资料：
①红磷、白磷对比情况
②镁条可以与空气中多种物质反应，如N2、CO2等
探究过程：如右图所示，按照实验装置进行实验，探究几种物质测定空气中O2含量的可行性．
（1）红磷、白磷探究实验
小明认为选用红磷进行实验，其原因是:____________________________
若将实验药品改为木炭，反应结束后降至室温，打开止水夹，水不倒吸入集气瓶的原因是:__________________________________________
若将实验药品改为镁条，反应结束后降至室温，观察到水倒吸入集气瓶大于1/5．根据资料信息，小明知道镁条可以与空气中的氮气、二氧化碳发生反应，进而影响反应结果．镁条与氮气反应可以生成氮化镁（Mg3N2），请写出相应的化学方程式
探究结论：几种物质中，红磷是最适用于测定空气中氧气含量
【难度】★★
【答案】（1）白磷有毒，红磷无毒产生黄色火焰，冒出大量白烟，瓶壁有热感；
待红磷燃烧停止并冷却后，打开止水夹，进入集气瓶中水的体积约占1/5．1/5，（2）C和O2反应生成CO2，反应前后集气瓶内气体体积不变。
（3）
【方法提炼】解答此类实验题的关键是要对实验的原理和原料的选择上非常的熟悉，这样遇到一切问题都可以轻松应对
师生总结
空气的主要成分是氮气和氧气
空气中各成分的体积百分占比以及性质和作用
实验室测定空气中氧气含量的原理装置类型以及实验误差的分析
教师
日期
学生
课程编号
05
课型
同步
课题
人类赖以生存的空气
教学目标
1．了解空气的组成
2．掌握空气中氧气体积分数测定的实验（拉瓦锡的实验、红磷燃烧的实验）
3．掌握氮气的性质和用途
4．了解稀有气体及其性质和用途
5．认识到我们需要洁净的空气
教学重点
1．空气的组成
2．空气中氧气体积分数的测定
教学安排
版块
时长
1
知识温习
10mins
2
每识每课
5mins
3
新知精讲
40mins
4
课堂小憩
10mins
5
典例解析
30mins
6
师生总结
10mins
装置
实验操作
评价
用凸透镜将太阳光聚焦到白磷，使白磷燃烧，一段时间后，白磷燃烧。
燃烧完毕，待冷却至室温，打开弹簧夹，烧杯中的水倒吸进入瓶内。
原方法操作时，燃着的磷伸入瓶内的一瞬间，瓶内的空气膨胀，总会有一部份空气会排出，那排出的部份的4/5的(N2)也当成了O2被“测定”了。
闭合电源开关，电阻丝发热，温度达到40℃时白磷燃烧，产生大量白烟。
装置冷却后，由于左侧中氧气被消耗，气体压强减小，水会在左侧中上升，且上升到1刻度处。
在一封闭的试管内放一颗白磷，用酒精灯微微加热白磷，白磷燃烧，有大量白烟生成，注射器被推向外侧（右侧）。
待装置冷却，注射器逐渐向内侧（左侧）移动，根据注射器停止时的位置，确定空气中氧气的体积。
此法在不透气的情况下进行，几乎可以完全防止漏气。
用注射器的刻度代替了“水”的体积，设计思路上的创新。
在一端封闭的粗玻璃管内放一颗白磷，用胶塞塞住，并推入到玻璃管中部，记下位置。
用酒精灯微微加热白磷，白磷燃烧，有大量白烟生成，胶塞被推向外侧（右侧）。
待装置冷却，胶塞逐渐向内侧（左侧）移动，根据胶塞停止时的位置，确定空气中氧气的体积。
此法在不透气的情况下进行，几乎可以完全防止漏气。
热量来源新颖。用刻度代替了“水”的体积，设计思路上的创新。
推入时，须在胶塞上插一根注射器针头，以便排出气体，待胶塞推到合适位置时，拔出针头即可。
玻璃管不宜太短，太短，加热时胶塞会被推出管外。
在一个耐热活塞的底部放一小块（足量）白磷，然后迅速将活塞下压，使空气内能增大，温度达到40℃。
白磷燃烧，产生大量白烟，冷却至原来温度时，松开手，活塞最终将回到刻度4处。
此法在不透气的情况下进行，几乎可以完全防止漏气。
热量来源新颖，符合低碳．绿色化学的理念。用注射器的刻度代替了“水”的体积，设计思路上的创新。
将燃着的红磷迅速插入集气瓶内，红磷燃烧，产生大量白烟。
待红磷熄灭并冷却后，根据注射器停止时的位置，确定空气中氧气的体积。
用注射器的刻度代替了“水”的体积，设计思路上的创新，操作简单。
在一玻璃管的两端，通过橡皮塞装上两只注射器，玻璃管内装几团细的铜丝，把一个注射器内的空气体积调到50mL的位置，另一只注射器不留空气加热玻璃管的铜丝部位。
待铜丝被灼热后，把注射管缓慢地以2～3次/分的速度左右推动。
大约3～4min之后停止加热。待玻璃管冷却至室温后，注射器内空气减少。
推动注射器活塞，空气可以通过装铜丝的玻璃管在两只注射器间来回传送，不会泄漏，且反应充分（氧气消耗彻底）。
做该实验时，要注意注射器不宜太小，太小体积变化不大，现象不明显。
用钟罩代替集气瓶进行实验，将燃着的红磷迅速插入钟罩内，红磷燃烧，产生大量白烟。
待红磷熄灭并冷却后，钟罩内水面上升约1/5处。
钟罩下方敞口，气体受热膨胀时，可将水压出一部分从产生减压作用，减少了气体泄漏的可能，准确性比原实验方案高。
猜想
可行的实验方案
观察到的实验现象
猜想①
将一小块果肉浸入盛有蒸馏水的烧杯中，观察现象。
果肉表面不变色
猜想②
果肉表面变色。
猜想③
果肉表面不变色。
猜想④
果肉表面不变色。
猜想⑤
温度高的先变色
猜想
可行的实验方案
猜想②
将一小块切开的苹果放入盛有氧气的集气瓶中，观察现象。
猜想③
将切开的苹果放入盛有氮气的集气瓶中，观察现象。
猜想④
将切开的苹果放入盛有二氧化碳的集气瓶中，观察现象
猜想⑤
各取一小块苹果分别放入两支集满氧气的试管中，将其中一支试管放入热水中，观察两试管中苹果的变色速度
红磷
白磷
状态
暗红色固体
蜡状固体 有毒
燃烧温度
240°C
40°C
实验步骤
实验现象
结论和化学方程式
将足量红磷放到燃烧匙中，点燃红
磷，进行实验
——————————————————————————
空气中氧气约占__________
化学方程式:_____
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