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第二單元 空氣和氧氣
課題1 我們周圍的空氣
空氣成分的發現
空氣的組成
空氣成分的發現
空氣的組成
最早注意到空氣有重量的是意大利的物理學家伽利略
17世紀，伽里略用氣泵向一個大玻璃杯打足氣，也就是用加壓的辦法使瓶中多裝一些空氣。這時，用天平稱稱它的重量，記下來。然后，把瓶口打開，那些多裝的空氣跑了出來，這時再稱稱重量。結果，瓶子變輕了
17世紀
證明空氣有質量
伽利略
空氣成分的發現
空氣的組成
為了搞清楚空氣的成分，很多科學家致力于這方面的研究，其中最有名的就是法國化學家拉瓦錫做的實驗。
拉瓦錫把少量汞放在密閉的容器里連續加熱12天，一部分的液態汞變成了紅色粉末。同時容器里空氣的體積差不多減少了1/5。
他又把汞表面上所生成的紅色粉末收集起來，放在另一個較小的容器里再加強熱，紅色粉末又生成了銀白色物質和能使帶火星木條復燃的氣體。
最后得出結論：空氣由氧氣和氮氣組成，其中，氧氣約占空氣體積的1/5
空氣成分的發現
空氣的組成
思考：拉瓦錫如何測得空氣中氧氣的含量的？
拉瓦錫測定空氣中氧氣含量實驗原理
在密閉容器里，將(液態)汞在加熱條件下，與容器里的氧氣反應，生成(固態)氧化汞，使密閉容器里的氣體體積減小，壓強降低，而使外界大氣壓將水槽中的水銀壓入密閉容器，根據水銀進入密閉容器的體積，判定密閉容器中空氣的體積。
空氣中氧氣含量的測定
空氣的組成
受當時的化學基礎和實驗條件的限制，拉瓦錫當時并不能確定不支持燃燒的剩余4/5氣體的成分，誤認為剩余的氣體都是氮氣，得出了空氣是由氧氣和氮氣組成的結論。直到19世紀末，人們才認識到空氣中除氧氣外，還有其他的成分。
拉瓦錫測定空氣中氧氣含量的實驗的不足：
實驗時間較長，實驗操作及實驗裝置比較復雜，且實驗過程對環境有污染
那么，如何改進拉瓦錫的實驗并在實驗室快速的驗證拉瓦錫的實驗結論呢？
空氣的組成
空氣中氧氣含量的測定
空氣的組成
空氣中氧氣含量的測定
（1）實驗用品
①儀器：集氣瓶、橡膠塞、燃燒匙、導氣管、乳膠管、彈簧夾、燒杯、酒精燈及火柴。
②藥品：紅磷、水。
利用紅磷燃燒消耗密閉容器內空氣中的氧氣，使密閉容器內壓強減小，在大氣壓的作用下，水進入容器，進入容器內水的體積即為減少的氧氣的體積。
（2）實驗原理
磷和氧氣在點燃的條件下反應生成了五氧化二磷
紅磷＋氧氣 五氧化二磷
點燃
空氣的組成
空氣中氧氣含量的測定
①連接裝置并檢查裝置的氣密性；
②在集氣瓶內裝入少量的水，并將水面上方空間分成五等份，并做上記號；
③用彈簧夾夾緊膠皮管，點燃燃燒匙內的紅磷，立即伸入瓶中，并把塞子塞緊，觀察紅磷燃燒現象；
④待紅磷熄滅并冷卻至室溫后，打開彈簧夾，觀察實驗現象。
（3）實驗步驟
空氣的組成
空氣中氧氣含量的測定
①紅磷燃燒，發出黃色火焰，產生大量白煙，放出熱量；
②冷卻后，打開彈簧夾，水沿導管進入集氣瓶，進入集氣瓶內水的體積約占集氣瓶內空氣總體積的1/5。
（4）實驗現象
（5）實驗結論
①空氣中氧氣約占空氣總體積的1/5；
②氮氣不燃燒，也不支持燃燒，且不易溶于水。
空氣的組成
空氣中氧氣含量的測定
①點燃紅磷前打開止水夾，水不會倒吸，為什么？
②燃燒停止后，燒杯中的水進入集氣瓶說明了什么？進而說明？
③是什么導致了集氣瓶中的氣體減少？減少的氣體是什么？
④減少的氣體有多少？說明什么？
因為沒有產生壓強差。
說明產生了壓強差，進而說明集氣瓶中的氣體減少。
減少的氣體約占集氣瓶剩余體積的1/5，說明氧氣約占空氣總體積的1/5。
紅磷燃燒消耗氧氣導致了集氣瓶中的氣體減少，所以減少的氣體是氧氣。
空氣的組成
空氣中氧氣含量的測定
實驗注意事項
①紅磷要過量； ②裝置必須密封；
③完全冷卻后打開彈簧夾； ④插入燃燒匙的速度要快；
⑤彈簧夾要夾緊； ⑥塞塞子要迅速；
⑦集氣瓶內加入少量水； ⑧燒杯內加入足量水；
⑨導管內提前注滿水；
⑩實驗所用藥品一般為紅磷，不能用鐵絲、鎂條、硫、木炭等物質代替。
①為了吸收燃燒生成的五氧化二磷
②為了吸收熱量，有助于裝置冷卻
③防止熱的燃燒物濺落炸裂集氣瓶
空氣的組成
空氣中氧氣含量的測定
實驗誤差分析
（1）紅磷要過量，保證完全消耗容器內的氧氣。紅磷量不足，導致結論小于1/5；
（2）裝置的氣密性必須良好，否則也會導致結論小于1/5；
（3）必須冷卻到室溫才能打開彈簧夾，否則也會導致結論小于1/5；
（4）實驗時彈簧夾要夾緊且塞塞子的動作要快，否則會導致結論大于1/5。
空氣的組成
空氣中氧氣含量的測定
若實驗室沒有紅磷，選用替代品來做此實驗，替代品應滿足什么條件？
反應物角度：______________________________
生成物角度： _______________________________
只與空氣中的氧氣反應
生成物不能是氣體，最好是固體
空氣的組成
空氣的成分
成分 體積分數
氮氣（N2） 78%
氧氣（O2） 21%
稀有氣體 0.94%
二氧化碳（CO2） 0.03%
其他氣體和雜質 0.03%
氮氣78%
氧氣21%
其他成分1%
巧學妙記：空氣的成分
氮七八，氧二一，
零點九四是稀氣，
還有兩個點零三，
二氧化碳和其他，
體積分數要記清，
莫與質量混一起。
純凈物與混合物
純凈物 混合物
組成
性質
表示
實例
聯系 只由一種物質組成
由兩種或兩種以上的物質混合而成
有固定的組成與性質，如具有固定的熔點、沸點等。
沒有固定的組成與性質，各物質保持各自的性質。
可用化學符號表示，如氧氣（O2）
無固定的化學符號
空氣、海水等
氧氣、水等
純凈物
混合物
混合
分離
氧氣的用途
空氣是一種寶貴的資源
供給呼吸
支持燃燒
煉鋼
氣割氣焊
火箭發射
潛 水
宇宙航行
氮氣的用途
空氣是一種寶貴的資源
液氮用于
醫療手術
用于制氮
肥、硝酸
用作燈泡
保護氣
用作糧食、
瓜果的保護氣
稀有氣體的用途
空氣是一種寶貴的資源
稀有氣體（氦、氖、氬、氪、氙）是無色、無味的氣體，化學性質很不活潑，被稱作“惰性氣體”。
稀有氣體制作電光源
液氦做
冷凍劑
空氣污染引發的三大環境問題
保護大氣環境
（1）全球氣候變暖：造成海平面上升，土地沙漠化等。
（2）酸雨：造成建筑物腐蝕損壞，土壤酸化等。
（3）臭氧層破壞：使紫外線穿透大氣層，危害人體健康。
空氣質量報告
保護大氣環境
（1）空氣質量日報的主要內容：
①空氣污染指數；
②首要污染物；
③空氣質量級別；
④空氣質量狀況。
（2）空氣污染指數就是將常規監測的幾種空氣污染物濃度簡化成為單一的數值形式，并分級表示空氣污染程度和空氣質量狀況。
目前計入空氣污染指數的項目暫定為：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入顆粒物（粒徑在10微米以下的顆粒物，稱PM10，又稱飄塵）、細顆粒物（粒徑小于等于2.5微米的顆粒物，稱PM2.5）和臭氧等。
空氣質量報告
保護大氣環境
空氣質量指數 0~50 51~100 101~150 151~200 201~300 300以上
空氣質量級別 一級 二級 三級 四級 五級 六級
空氣質量狀況 優 良 輕度污染 中度污染 重度污染 嚴重污染
空氣質量分級標準
空氣污染的防止措施
保護大氣環境
開發清潔能源
改善燃料結構
煤脫硫處理
處理工廠廢氣
大力植樹造林
隨堂訓練
1. 利用如圖所示裝置測定空氣中氧氣的含量(裝置氣密性良好)。下列操作不正確的是（ ）
A.實驗前用彈簧夾夾緊膠皮管
B.將集氣瓶內水面上方空間分為5等份
C.點燃紅磷后，立即將燃燒匙伸入瓶中并塞緊膠塞
D.紅磷熄滅后，立即打開彈簧夾，觀察現象
D
隨堂訓練
2. 如圖是測定空氣中氧氣體積分數實驗的兩個改進裝置，下列有關說法錯誤的是（ ）
D
A.裝置a中的氣球先變癟后膨脹
B.裝置a可以證明空氣中含有氧氣
C.用裝置b實驗時未冷卻至室溫就
打開止水夾，測得結果會偏小
D.裝置b中實驗結束后集氣瓶內水的體積等于被消耗的氧氣體積
隨堂訓練
3. 用紅磷燃燒測定空氣中氧氣含量的實驗裝置如圖所示。實驗過程中，下列做法不會使實驗結果產生明顯誤差的是（ ）
A.裝置漏氣
B.把紅磷改為蠟燭
C.未冷卻到實驗開始前的溫度就打開彈簧夾
D.使用過量的紅磷
D
隨堂訓練
4. 空氣中含量較多且化學性質不活潑的氣體是（ ）
A．氧氣 B．氮氣 C．二氧化碳 D．水蒸氣
5. 飛船艙中需提供給人呼吸的氣體是（ ）
A．氮氣 B．氧氣 C．二氧化碳 D．稀有氣體
B
B
6.有五種物質，其中能對空氣造成污染的是（　　）
①汽車排出尾氣形成的煙霧 ②石油化工廠排出的廢氣
③天然水蒸發成水蒸氣 ④植物光合作用放出的氣體
⑤煤燃燒產生的煙塵
A．②④ B．①②⑤ C．⑧⑤ D．①③④
B
謝謝觀看

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