第2单元 课题2 空气是一种宝贵的资源（学生版）-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______。 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 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________ ____。 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 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 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 7 下列不属于空气污染物的是 ．S2 B．2 ．2 D．PM25 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 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 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___________。 ►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 探究提升 03 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_____________。 (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 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 在______℃范围内，可以将下表中液态空气内的氮 气分离出来。 物质 沸点/℃ 2 0 2 -566 2 -196 2 -183 【例2】(2023 年安徽省滁州市凤阳县东片中考二模)阅读下面科普短文。 氮气(2)是空气中含量丰富的一种组分，2与人类生活有何关联呢？ 2与食品行业 2作为保护气，广泛应用于食品行业。在大型粮仓内充入2，既能使仓内噬食粮食的小动物窒息死亡，又能 抑制粮食本身的呼吸作用，延长其保存期。在一定程度上，还具有防止火灾的作用。 氮元素是植物生长所需的营养元素之一，民间俗语“雷雨发庄稼”，是指在雷电环境下空气中的2能转变 为含氮的化学肥料，其主要过程示意图如下： 2与光伏新材料 高纯2被离子化后，通过氨离子束溅射技术，以高纯石墨为靶材可以沉积出光伏材料氮化碳薄膜，氮化碳 薄膜中碳、氮元素的质量分数与氮离子束能量的关系如图所示。 2与环境治理 化石燃料中通常含有氮元素，直接燃烧会产生大量氮氧化合物，氮氧化合物不仅能形成酸雨从而严重危害 人体健康和生态环境，而且能与碳氢化合物在一定条件下反应生成有毒的光化学烟雾，利用2合成氨可有 效吸收氮氧化合物，从而实现无污染。 随着科技的进步，2的用途将更加广泛。 依据文章内容回答下列问题。 (1)2应用于食品行业作保护气，体现了2的性质为___________。 (2)氮化碳薄膜中氮元素质量分数与氮离子束能量的关系为___________。 (3)氮氧化合物造成环境污染的原因是___________。 (4)下到说法正确的是___________(填序号)。 2是空气中含量最多的气体 B 大型粮仓内也可以充入2作保护气 2可用于制备光伏材料氮化碳薄膜 D 空气中氮氧化合物含量越少空气质量指数级别越高 ►环节二 探究空气质量日报 问题探究1 【资料】 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。 空气质量指数 (r Qultydex，简称)是依据常规监测的几种空气污染物浓度计算得到的。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。不同地区的首要污染物有 所不同。 探究1 任务一：查阅空气质量日报 (1)2022 年4 月22 日太原空气质量是______；首要污染物是______。 任务二：分析当日空气质量形成原因 【信息检索】2022 年4 月22 日8 时，中央气象台发布升级预警；预计今天白天到夜间，太原将出现明 显的沙尘天气，部分地区有沙尘暴。中央气象台称，这是近10 年来我国遭遇强度最强的一次沙尘天气过 程，沙尘暴范围也是近10 年最广。 【表达交流】 空气质量级别 空气质量指数 空气质量状况 一级 0-50 优 二级 51-100 良 三级 101-150 轻度污染 四级 151-200 中度污染 五级 201-300 重度污染 六级 >300 严重污染 (2)下列有关沙尘暴形成的主要条件说法正确的是______。 强风是沙尘暴产生的动力 B 沙尘源是沙尘暴的物质基础 干旱少雨、气温偏高是沙尘形成的气候背景 D 乱垦滥伐使植被破坏、土地沙化迅速扩展是沙尘形成的人为原因 【能力提升】 (3)沙尘天气应尽量停留在室内，请写出一条室内或出行防御沙尘措施______。 要点归纳 空气质量日报 空气质量日报 主要内容包括空气质量指数、空气质量级别、首要污染物等。 主要污染物 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 空气质量级别 空气质量指数的数值越大，空气质量越差。 典例精讲 【例1】(贵州省黔西南州兴义市顶效开发区顶兴学校2022-2023 学年九年级下学期学业水平冲刺)《环 境空气质量标准》中增加了PM25 监测指标，PM25 是指大气中直径小于或等于25 微米的颗粒物，对人 体健康影响更大，主要来源之一是煤、石油等燃料的燃烧。 (1)下列措施能减少PM25 污染的是 。 鼓励少开私家车，坐公交车出行 B 鼓励使用太阳能热水器 鼓励用煤火力发电 D 露天焚烧垃圾、秸秆等 (2)下表是福州某日的空气质量日报，三个空气质量监测项目中，会导致酸雨形成的是______。 空气质量监测项目 空气质量指数 空气质量级别 空气质量 可吸入颗粒物 65 Ⅱ 良 二氧化硫 16 二氧化氮 20 (3)下列有关空气的说法不正确的是 。 空气中氮气的质量分数是78% B 二氧化碳是温室效应的主要气体，属于空气污染物 空气与人呼出的气体相比：氧气的含量减少，水蒸气和二氧化碳的含量都增大 D 稀有气体可以做为焊接保护气，说明在一般情况下，稀有气体化学性质比较稳定 (4)安装尾气催化净化装置可以减少汽车尾气对空气污染，其反应原理是利用一氧化碳和一氧化氮在催化剂 存在的条件下反应生成氮气和二氧化碳，写出该反应的化学方程式______。 【例2】(广西南宁市武鸣区2022-2023 学年八年级下学期期末)化学对人类生活有重要的作用。 (1)空气质量日报的主要内容包括：首要污染物、空气污染指数和空气质量级别。下表为空气质量分级标准： 污染指数 50 以 下 50~1 00 101~1 50 151~2 00 201~2 50 251~300 300 以 上 质量状况 好 良好 轻微污染 轻度污染 中度污染 中度重污染 重度污染 质量级别 Ⅱ Ⅲ(1) Ⅲ(2) V(1) V(2) V ①空气质量级别越高，说明空气质量越________(填“好”或“差”)。 ②下列物质未计入空气污染指数的是________(填字母序号)。 PM25B 氮气二氧化硫D 一氧化碳 (2)水是我们日常生活中必不可少的物质。 ①为防止三峡库区的水被污染，应该采取的措施有________。(填写序号) 清理蓄水库库底固体废物 B 防止船舶污染 整治相关河流污染 D 治理库区和上游区工业污染 ②水是重要的自然资源。水资源的不足，将严重影响人类的生存，为保护有限的水资源，说说生活中节水 的办法________(写一条即可)。 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% 二、氧气、氮气、稀有气体的用途 三、空气的污染与防治 课堂总结 04 氧气 ①动植物呼吸②医疗急救③气割气焊④炼钢⑤航空航天等 氮气 ①制硝酸、氮肥②作保护气(焊接金属防氧化、灯泡充氮防氧化、食品 充氮防腐)③液氮冷冻麻醉④超导材料在液氮低温环境中显示超导性能 稀有气体 ①作保护气②制多种用途的电光源③激光技术④液氦冷冻机等 空气质量日报 主要内容包括空气质量指数、空气质量级别、首要污染物等。 主要污染物 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 空气质量级别 空气质量指数的数值越大，空气质量越差。 1(2023 年湖南省长沙市雨花区华益中