第2单元 课题2 空气是一种宝贵的资源（教师版）-2024年初中化学同步（人教版）

第2 单元 课题2 空气是一种宝贵的资源 课程标准 学习目标 1 认识空气是宝贵的自然资源，形成保护和节约 资源的可持续发展意识与社会责任。 2 能举例说明物质性质的广泛应用及性质与用途 的关系；认识物质性质在生活、生产、科技发展 等方面的广泛应用。 3 体会科学地利用物质性质对提高人们的生活质 量具有重要作用。(新增) 1 知道空气是宝贵的自然资源。 2 了解空气的组成，知道空气中各成分的用途。 3．知道空气污染的危害。 4．知道空气污染的危害及防治方法 自主梳理 一、空气的成分和含量 空气成分 氮气2 氧气2 稀有气体 二氧化碳2 其他气体和杂质 体积分数 78% 21% 094% 003% 003% 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。 二、空气的污染与防治 1．空气的污染物有有害气体和烟尘。 2．空气污染的危害 (1)严重损害人体健康，影响作物生长，破坏生态平衡； (2)全球气候变暖、臭氧层破坏和酸雨等。 目标任务 01 预习导学 02 特别注意：全球气候变暖主要是空气中二氧化碳含量过多引起的，但二氧化碳不是(填“是”或“不是”) 空气污染物；臭氧层破坏主要是由人类过多使用氟氯烃类(如氟利昂)化学物质引起的；酸雨主要是由工业 排放的二氧化硫、二氧化氮等气体引起的。 3．保护空气的措施 (1)加强大气质量监测； (2)改善环境状况； (3)使用清洁能源； (4)积极植树、造林、种草等。 4．空气质量日报的主要内容包括空气质量指数、空气质量级别、首要污染物等。 5．目前计入空气质量评价的主要污染物为：一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物(PM10)、细 颗粒物(PM25)和臭氧等。空气质量日报中，空气质量指数的数值越大，空气质量越差。 预习检测 1．空气是重要的自然资源。 (1)如图所示，请说明利用了气体的哪些性质。 ①氮气防腐 ②氮气用于悬磁浮 ③稀有气体做霓虹灯 ④氦气做飞艇 ①氮气填充食品包装袋利用氮气______。 ②液氮用于磁悬浮列车中做冷冻剂______。 ③稀有气体作霓虹灯利用了稀有气体______。 ④氦气作飞艇利用了氦气______。 【答】(1)化学性质不活泼，且无毒 液氮汽化时能吸收大量的热 通电时，发出不同颜色的光 密度 小、性质稳定 2 化学家拉瓦锡通过实验得出空气由氧气和氮气组成，其中约占空气体积五分之四的是 ．氮气 B．氧气 ．二氧化碳 D．稀有气体 【答】 【详解】其中约占空气体积五分之四的是氮气，氧气约占空气体积的五分之一。 故选。 3 生活就是一本化学科书，只要你留心观察，用心观察，便可发现化学无处不在。下列事实说明空气中含 有哪些成分。 (1)空气是制造氮肥的原料，说明空气中有_____ ；约占空气体积的 ______ 。 (2)饼干在空气中放置逐渐变软，说明空气中有______ ； (3)把小白鼠放在有空气的密闭容器中可存活一段时间，说明空气中有_____ ,约占空气体积的 _______ 。 (4)澄清的石灰水长期敞口放在空气中，瓶壁和石灰水液面上会出现白色固体物质，说明空气中有________ ____。 【答】(1)氮气/2 78% (2)水蒸气/2 (3)氧气/2 21% (4)二氧化碳/2 【详解】(1)空气是制造氮肥的原料，说明空气中有氮气，氮气约占空气体积的78%。 (2)饼干在空气中放置逐渐变软，说明空气中有水蒸气。 (3)把小白鼠放在有空气的密闭容器中可存活一段时间，说明空气中有氧气，氧气约占空气体积的21%。 (4)二氧化碳可以使澄清的石灰水变浑浊，所以瓶壁和石灰水液面上会出现白色固体物质，说明空气中有二 氧化碳。 4(2023·辽宁抚顺·统考一模)科学家们研制了“人造空气”来供航天员呼吸。“人造空气”含20%以上的 氧气，70%的氮气，控制二氧化碳的含量低于07%。下列关于“人造空气”和空气的说法中正确的是 ．“人造空气”中供给航天员呼吸的是氧气 B．燃着的木条放在“人造空气”中会立即熄灭 ．“人造空气”中氮气的体积分数大于空气中氮气的体积分数 D．空气中的氮气对人类呼吸没有任何作用，因此“人造空气”可只保留氧气 【答】 【详解】、供给人呼吸的气体是氧气，故“人造空气”中供给航天员呼吸的是氧气，正确； B、“人造空气”中20%以上的氧气，与空气中氧气的含量基本一致，故燃着的木条放在“人造空气”中 会继续燃烧，B 错误； 、空气中氮气的体积分数为78%，“人造空气”中氮气的体积分数为70%，故空气中氮气的体积分数大 于“人造空气”中氮气的体积分数，错误； D、“人造空气”中不能只保留氧气，否则对人的身体不利，D 错误。 故选。 5(2023·四川宜宾·统考二模)空气中各成分含量如图所示，下列说法正确的是 ．纵坐标表示各成分的质量分数 B．X 表示的物质为氧气 ．稀有气体属于纯净物 D．Y 可用于登山、潜水 【答】D 【详解】、空气中含量最多的气体为氮气，氮气约占空气体积的78%，则X 表示体积分数，而不是质量 分数，该选项说法不正确； B、结合前面分析，X 为氮气，该选项说法不正确； 、稀有气体中含有多种物质，属于混合物，该选项说法不正确； D、空气中氧气约占空气体积的21%，则Y 为氧气，氧气能供给呼吸，可用于登山、潜水，该选项说法正 确。 故选D。 6(2023·湖南湘西·统考一模)我们生活在一个物质种类丰富的世界里，下列物质属于纯净物的是 ．洁净的空气 B．生理盐水 ．冰水混合物 D．5% 的过氧化氢溶液 【答】 【详解】、洁净的空气是由氮气、氧气等混合而成，属于混合物，不符合题意； B、生理盐水是由氯化钠和水混合而成，属于混合物，不符合题意； 、冰是固态的水，冰水混合物由水一种物质组成，属于纯净物，符合题意； D、5% 的过氧化氢溶液是由过氧化氢和水混合而成，属于混合物，不符合题意。 故选。 7 下列不属于空气污染物的是 ．S2 B．2 ．2 D．PM25 【答】 【详解】 、S2属于有害气体，属于空气污染物，故错； B、2属于有害气体，属于空气污染物，故B 错； 、2是空气主要成分之一，不属于空气污染物，故正确； D、PM25 属于可吸入颗粒物，属于空气污染物，故D 错。 故选：。 8(2022 秋·湖南长沙·九年级校考阶段练习)下表是长沙市部分地区空气质量周报，阅读并回答下列问题： 地区 德思勤购物中心 洋湖湿地公 雨花区工业 首要污染物 可吸入颗粒物 可吸入颗粒物 二氧化硫 空气质量级 别 Ⅱ Ⅲ (1)下列选项中属于空气污染物的是 _______ (填字母)。 ．一氧化碳 B．二氧化碳 ．稀有气体 D．PM25 (2)空气质量最好的地区为____________。 (3)洋湖湿地可吸入颗粒物的主要来源是建筑粉尘，减少建筑粉尘对空气造成污染的方法有 (填字母)。 ．积极植树造林 B．禁止建筑工地工作 ．改进工艺减少粉尘产生 D．道路勤洒水 【答】(1)D (2)洋湖湿地公 (3)D 【详解】(1)空气污染物主要有有害气体和粉尘，有害气体有一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、臭氧等，粉 尘有PM25 等，故选D。 (2)空气质量级别越低，空气质量越好，则空气质量最好的地区为洋湖湿地公。 (3)、积极植树造林，可以净化空气，吸附粉尘，可以减少建筑粉尘对空气造成污染，故正确； B、不能禁止建筑工地工作，应该采取措施减少，故B 不正确； 、改进工艺减少粉尘产生，可以减少建筑粉尘对空气造成污染，故正确； D、道路勤洒水，可以使粉尘降落，可以减少建筑粉尘对空气造成污染，故D 正确。故选D。 9(2022 秋·广东东莞·校考期中)人类每时每该都离不开空气，没有空气就没有生命，也就没有生机勃勃的 地球。 (1)空气中的成分按体积分数计算，大约为：______占21%；______占78%；稀有气体占______；二氧化 碳占______；其它气体和杂质占003%，空气各成分的含量保持相对稳定。 (2)①某校兴趣小组想亲身感受科学家的探究历程。选择了《空气中氧气含量的粗略测定》为探究内容，小 明小组设计了如图的实验装置，为了确保实验的成功，首先应保证该装置气密性良好。如果装置气密性不 好，则测出的氧气的含量将___________(填“偏大”、“偏小”、或“不变”)。 ②实验过程中，下列操作不妥的是___________(填字母序号)。 ．实验前检查装置的气密性 B．实验前夹紧止水夹 ．实验后立刻打开止水夹 D．保证实验药品的充足 ③通电使红磷燃烧，燃烧的现象是______，该反应的文字表达式是______；红磷燃烧了一段时间后，自动 熄灭了，原因可能是______，冷却后，松开止水夹，你观察到的现象是_______，用这种通电的方法引燃 红磷，优点是_______(写一条即可)。 (3)我国在2012 年2 月29 日，发布新修订的《环境空气质量标准》；下列物质中计入空气污染指数的项 目中除了可吸入颗粒物外，还包括___________(填字母序号)。 ．一氧化碳 B．二氧化碳 ．二氧化硫 D．二氧化氮 【答】(1)氧气 氮气 094% 003% (2)偏小 产生浓厚的白烟，放出热量 红磷+氧气 五氧化二磷 氧气完全反应 烧杯内 的水进入集气瓶，进入集气瓶内水面达到“1”处 无污染、实验结果更准确等 (3)D 【详解】(1)空气中的成分按体积分数计算，大约为：氧气占21%；氮气占78%；稀有气体占094%；二 氧化碳占003%；其它气体和杂质占003%，总体上，空气各成分的含量保持相对稳定。 (2)①由于本实验涉及气体的消耗和气压的变化，因此首先应保证装置的气密性良好，否则由于空气进入， 瓶内气压偏小，进入水体积偏小，会使测定的结果偏小； ②为了确保实验的成功，要保证实验装置的气密性良好，实验前夹紧止水夹，冷却后再打开止水夹，红磷 的量要足，否则会影响实验结果；而实验后未冷却立刻打开止水夹不妥，气体热胀冷缩，压强变大，水不 能完全进入到集气瓶中，影响实验结果，故不妥的是； ③红磷燃烧的现象为：产生浓厚的白烟，放出热量，红磷和氧气反应生成五氧化二磷，反应的文字表达式 为：红磷+氧气 五氧化二磷；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， 待氧气完全反应后红磷火焰熄灭；集气瓶冷却至室温，打开止水夹，观察到的主要现象是烧杯内的水进入 集气瓶，进入集气瓶内水面达到“1”处，由此得出空气中氧气的体积分数约为五分之一，该方法是通电加 热红磷，因此烟不会进入空气中，减少了污染，也会使实验结果更准确等优点； (3)目前计入空气质量评价的主要污染物为：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入颗粒物(粒径小于等 于10 微米的颗粒物，称PM10)、细颗粒物(粒径小于等于25 微米的颗粒物，称PM25)和臭氧等；计入空 气污染指数的项目中除了可吸入颗粒物外，还包括一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫，二氧化碳是空气的固 有成分。故选D。 10．(2023 春·广西南宁·八年级统考期中)在①氧气②二氧化硫③水蒸气④氮气⑤氖气等五种气体中，选择 适当序号填写在下面空格中。 (1)可用于制造氮肥的是___________； (2)可用于炼钢、气焊以及化工生产等的是___________； (3)可用于填充霓虹灯中的气体是___________； (4)目前暂定计入空气污染指数项目的气体是___________； (5)夏天，盛放冰棒的杯子外壁上附有一层水珠，说明空气中含有___________。 【答】(1) (2) (3) (4) (5) ④ ① ⑤ ② ③ 【详解】(1)氮气可用于制造氮肥，故填④。 (2)氧气具有助燃性，可用于炼钢、气焊以及化工生产等，故填①。 (3)氖气为稀有气体，通电时能发出不同颜色的光，则可用于填充霓虹灯中，故填⑤。 (4)二氧化硫会引起酸雨，目前暂定计入空气污染指数项目，故填②。 (5)盛放冰棒的杯子外壁上附有一层水珠，是因为空气中的水蒸气遇冷液化，则说明空气中含有水蒸气，故 填③。 ►环节一 探究氮气的发现 问题探究1 【资料】 空气组成的研究经历漫长的时间。约在1700 年，德国史达尔提出了“燃素学说”。他认为有一种看 不见的燃素，存在于可燃物质内。例如蜡烛燃烧时，燃素逸去，蜡烛缩小下塌而化为灰烬，燃烧时失 去燃素，即蜡烛--燃素=灰烬。 18 世纪初，爱好植物学的英国牧师黑尔斯将集气槽中装满水后通入空气，改进了水上集气法。1772 年英国化学家普利斯特里认识到木炭在密闭于水上的空气中燃烧时，能使 的空气变为碳酸气，用石 灰水吸收后，剩下的气体，不助燃也不助呼吸。1774 年普利斯特里利用聚光镜加热汞煅灰(即氧化 汞)，发现蜡烛在分解出的“空气”中燃烧，放出更为光亮的火焰：1777 年，拉瓦锡认识到空气是两 种气体的混合物，一种是能助燃的气体，另一种无助于生命的气体，命名为氮，意思是“不能维持生 命”。 1785 年英国化学家卡文迪许用电火花使空气中氮气跟氧气化合，使氮气变成氮的氧化物，然后用碱 液吸收而除去，剩余的氧气用红热的铜除去。但至终残余有1%的气体不跟氧气化合，当时就认为可 能是一种新的气体。经过余年后，英国物理学家雷利发现从含氮的化合物中制得的氮气每升重 12505g，而从空气中分离出来的氮气在相同情况下每升重12572g，虽然两者之差只有几毫克，但 已超出了实验误差范围。所以他怀疑空气中的氮气中一定含有尚未被发现的较重的气体。英国化学家 拉姆塞把已经除掉2、2和2的空气通过灼热的镁以吸收其中的氮气，他们二人的实验都得到一些残余 的气体，经过多方面试验断定它是一种极不活泼的新元素，定名为氩，原文是不活动的意思。1868 年法国天文学家严森从分光镜中发现太阳光谱中有一条特殊的光谱线，从而确定新元素的存在并定名 为氦(原意是“太阳”)。1898 年拉姆塞又在液态空气蒸发后的残余物里，先后发现了氪(原意是“隐 藏的”)、氖(原意是“新的”)和氙(原意是“生疏的”)。1900 年德国物理学授道恩在含镉的矿物中 发现一种具有放射性的气体，称为氢(原意是“射气”)。 阅读下列材料，回答相关问题。 (1)科学上常用证伪法判断一个理论是否科学。很多物质(如镁、铁)的燃烧，称量燃烧前后固体的质量，就 能证明“燃素学说”的不科学性，写出镁在空气中燃烧的文字表达式或符号表达式是____________。 (2)英国化学家普利斯特里所说的碳酸气主要成分为____________(写出该气体的化学式)。 (3)二氧化氮是一种红棕色的气体，当其通入水中，会与水反应生成硝酸和一氧化氮气体，请你写出反应的 文字表达式或符号表达式_____________。 探究提升 03 (4)加热汞煅灰，蜡烛在分解出的“空气”中燃烧得更旺，主要原因是____________。 (5)通过阅读短文，下列选项的描述中，正确的是 。 ．英国牧师黑尔斯改进集气槽收集气体的方法，称为排水集气法 B．测定空气中氧气含量的实验中，可以用镁条代替红磷的燃烧 ．相同条件下、等体积从氨气中制得的氮气质量小于从空气中分离出来的氮气质量 D．“燃素学说”对于人类探索大自然奥秘和科学的发展没有丝毫的作用 【答】(1) (2)2 (3) (4)加热汞煅灰，即加热氧化汞生成汞和氧气，蜡烛在氧气中燃烧得更旺 (5) 【解析】(1)镁在空气中燃烧生成氧化镁，该反应的文字表达式为： ，符号表达式 为： ，故填写： 。 (2)由题干可知：1772 年英国化学家普利斯特里认识到木炭在密闭于水上的空气中燃烧时，能使1/5 的空 气变为碳酸气，用石灰水吸收可知，1/5 的空气是氧气，即木条在氧气中燃烧生成二氧化碳，二氧化碳用 石灰水吸收。故碳酸气是二氧化碳(2)，故填写：2。 (3)二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮气体，反应的文字表达式为： ， 符号表达式为： ，故填写： 。 (4)加热汞煅灰，蜡烛在分解出的“空气”中燃烧得更旺，主要原因是加热汞煅灰，即加热氧化汞生成汞和 氧气，蜡烛在氧气中燃烧得更旺，故填写：加热汞煅灰，即加热氧化汞生成汞和氧气，蜡烛在氧气中燃烧 得更旺。 (5)英国牧师黑尔斯将集气槽中装满水后通入空气，改进了水上集气法，即为排水集气法，故正确，符合题 意； B 测定空气中氧气含量的实验中，不可以用镁条代替红磷的燃烧，因为镁与氧气反应，同时镁还与空气中 氮气反应，故B 错误，不符合题意； 由题干可知：英国物理学家雷利发现从含氮的化合物中制得的氮气每升重12505g，而从空气中分离出来 的氮气在相同情况下每升重12572g，可知，则相同条件下、等体积从氨气中制得的氮气质量小于从空气 中分离出来的氮气质量，故正确，符合题意； D“燃素学说”对于人类探索大自然奥秘和科学的发展有很重要的作用，故D 错误，不符合题意； 故选：。 要点归纳 空气各组分的性质及用途 成分 主要性质 主要用途 氧气 物理性质：无色无味不易溶于水 化学性质：助燃性，氧化性 动植物呼吸、医疗急救、燃料燃烧、潜水、炼钢、气 焊、气焊、化工生产、航天航空等 氮气 物理性质：无色无味不溶于水， 液氮的温度很低 化学性质：不活泼 制造硝酸和氮肥；常用作保护气(焊接金属时的保护 气，灯泡、食品包装中充氮气)；医疗上可在液氮冷冻 麻醉条件下做手术；超导材料在液氮的低温环境下能 显示超导性能；用于磁悬浮列车。 稀有气体 物理性质：无色、无味 化学性质：很不活泼(惰性) 可制成各种用途的电光源，如航标灯、闪光灯、霓虹 灯等；氦可以制造低温环境。 典例精讲 【例1】(山西省太原市小店区山西现代双语学校2022-2023 学年九年级上学期10 月月考)下图是工业分 离液态空气制氧气的有关流程。请回答下列问题。 (1)经过步骤处理后的空气属于______(填“纯净物”或“混合物”)，步骤B 中所发生的变化属于______ (填“物理”或“化学”)变化。 (2)步骤的原理是利用氮气和氧气的______不同，将氮气和氧气分离开来。 (3)嫦娥五号取回的月壤就保存在氮气中，这说明氮气具有的性质是______。 (4)工业制取的氧气可用于医疗急，患者呼出气体中的______含量减少。 (5)根据下表数据判断：工业上制取氧气，控制温度T