資源簡介

(共24張PPT)
第一節 空氣的組成
課前導入
空氣是生命賴以生存的物質基礎，也是重要的自然資源。我們每時每刻都要吸入空氣，空氣成分的微小變化甚至會對人類的生存產生巨大的影響。你知道空氣是由哪些成分組成的嗎？這些成分都有什么用途？你關注每天的空氣質量報告嗎？
01
定量認識空氣的用途
空氣的組成
干燥潔凈的空氣主要是由氮氣(N2)氧氣(02)和稀有氣體組成的,還含有少量的二氧化碳(CO2)和極少量的其他氣體。
如圖表示干燥潔凈空氣中各成分的體積分數。
1.空氣的各成分是按體積分數計算的,而不是質量分數。如"氮氣約占78%”,是指每100體積的空氣中約含有78 體積的氮氣。
2.空氣中各成分的含量一般來說是固定的,但不是一成不變的,在不同地區或同一地區的不同時間,空氣中各成分的含量也可能略有不同。
拉瓦錫對空氣成分的測定
實驗一：汞與氧氣反應 實驗二：氧化汞受熱分解
實驗步驟 將銀白色的液態汞放在密閉的容 器里連續加熱12天 將汞表面生成的紅色粉末收集起來,放在一個較小的容器里再加熱
實驗現象 部分銀白色的液態汞變成紅色粉末,容器里空氣的體積約減少了16% 紅色粉末又變成了銀白色物質，得到的氣體的體積恰好等于密閉容器里所減少的體積
文字表達式 汞+氧氣——→氧化汞 （Hg）( O2 ) （ HgO ）
氧化汞——→ 汞 + 氧氣
（HgO） （ Hg ）（ 02 ）
實驗結論 空氣由氧氣和氮氣組成,其中氧氣約占空氣總體積的16% 加熱
加強熱
測定空氣中氧氣的含量
原理：加熱時,銅能跟空氣中的氧氣反應,生成黑色固體氧化銅;將此反應在密閉容器內進行,消耗了容器內的氧氣,因沒有產生其他氣體,故減少的氣體體積即為空氣中氧氣的體積。
實驗用品：硬質玻璃管（相同規格 2 支）、橡皮塞（帶玻璃導管及不帶玻璃導管各 2 個）、量筒、酒精燈、鐵架臺（帶鐵夾）、氣球、注射器、火柴、藥匙；銅粉
實驗裝置：
測定空氣中氧氣的含量實驗步驟
1. 將一支硬質玻璃管注滿水（兩端用橡皮塞封住），然后打開上端橡皮塞，將水倒入量筒中，記錄體積。
2. 如圖 4-4 所示，在另一支干燥的硬質玻璃管中裝入銅粉，兩端塞上帶玻璃導管的橡皮塞，其中一端用氣球密封。移動注射器活塞，在注射器中留存一定體積的氣體，記錄體積后與硬質玻璃管另一端密封連接。根據酒精燈的高度，將玻璃管固定在鐵架臺上。
3. 用酒精燈在銅粉部位加熱，加熱時多次緩慢推拉注射器。
4. 停止加熱后，待玻璃管冷卻至室溫，將氣球內的氣體全部擠出。待注射器活塞穩定后，記錄注射器中氣體的體積。
測定空氣中氧氣的含量實驗
實驗記錄 硬質玻璃管的容積 反應前注射器中氣體的體積 反應后注射器中氣體的體積 反應消耗
氧氣的體積
25mL 15mL 7mL 8mL
實驗結論 ①空氣中氧氣約占空氣總體積的1/5 ②氮氣在加熱條件下不與銅反應 測定空氣中氧氣的含量實驗誤差分析
誤差 因素 影響 避免措施
測量結果偏小 裝置漏氣 冷卻至室溫后,外界空氣會進入裝置,導致氣體體積的變化減小 裝置密封性要好
銅粉量不足 不能將裝置內的氧氣完全消耗,仍有少量氧氣存在 銅粉要足量;加熱時溫度要高些,時間要稍長一些
加熱時間短 未不斷推拉 注射器活塞 反應不充分,氧氣不能被完全消耗 加熱時要不斷推拉注射器活塞
未冷卻到室 溫就讀數 剩余氣體處于受熱膨脹狀態,壓強變化不明顯 冷卻至室溫后再讀數
測量結果偏大 反應結束氣 球內的氣體 沒全部擠出 有一部分氣體留在氣球內,會使反應后注射器中氣體體積讀數偏小,計算出的氧氣的體積偏大 反應結束后將氣球內的氣體全部
擠出
測定空氣中氧氣的含量實驗其他方法
測定空氣中氧氣含量的實驗裝置的改進 改進實驗裝置 實驗現象分析
紅磷燃燒，冷卻至室溫后打開彈簧夾，注射器活塞向左移動，最終注射器內減少的氣體體積約為左側試管中原有空氣總體積的。
白磷燃燒，冷卻至室溫后打開彈簧夾，燒杯中的水經導管進入集氣瓶中，進入集氣瓶內水的體積約占集氣瓶容積的。
白磷燃燒，活塞先向右移動，后向左移動，冷卻至室溫后，活塞位于刻度“8”附近。
測定空氣中氧氣的含量實驗其他方法
測定空氣中氧氣含量的實驗裝置的改進 改進實驗裝置 實驗現象分析
白磷燃燒，冷卻至室溫后，玻璃管內水面上升至刻度“1”附近，燒杯內水面下降。
實驗時應交替推動注射器活塞，使氧氣與銅絲充分反應，熄滅酒精燈，冷卻至室溫后將剩余氣體推進一個注射器中，根據刻度讀出剩余氣體的體積，氣體減少的體積即為裝置內原有空氣中氧氣的體積，再將其與裝置內原有空氣的體積相比，就可得到空氣中氧氣的體積分數
02
空氣是一種重要的資源
氧氣的工業制取和用途
在工業上，主要是通過降溫加壓使空氣液化，然后使液態空氣升溫，利用空氣中氧氣、氮氣、稀有氣體的沸點不同，使它們在不同溫度下分別氣化，從而逐一從空氣中分離出來。
氧氣能供給生物呼吸，支持燃料燃燒，還能用于鋼鐵冶煉和金屬焊接等。
氮氣的性質和用途
物理性質 無色、無味的氣體,難溶于水,密度比空氣的略小
化學性質 一般不燃燒,也不支持燃燒,常溫下不易與其他物質反應
用途 ①生產氨氣、硝酸和氮肥的重要原料。
②作保護氣,如食品包裝袋中充氮氣可避免食品擠壓破碎且能延長保質期;焊接金屬時用氨氣以隔絕空氣。
③液氨是很好的制冷劑,可用于冷藏血液等;超導材料在液氮的低溫環境下能顯示超導性能
稀有氣體的性質和用途
概述 稀有氣體包括氦、氖、氬、氪、氙、氡
物理性質 無色、無味的氣體,通電時能發出不同顏色的光
化學性質 很不活潑,通常條件下幾乎不與任何物質發生化學反應
用途 ①用作工業生產和科學實驗中的保護氣;
②可被填充在燈管中,用于制造多種用途的電光源,如航標燈、強照明燈、閃光用途燈、霓虹燈等;
③氦可用于制造低溫環境、填充探空氣球等
03
關注空氣質量
空氣污染及防治措施
污染物 有害氣體 二氧化硫( S02)、二氧化氮、一氧化碳(C02),臭氧等
煙塵 可吸入顆粒物、細顆粒物等
污染源 (1)工業生產和交通運輸產生的廢氣;
(2)煤等化石燃料的燃燒等
危害 嚴重損害人體健康,影響作物生長,破壞生態平衡
引發的環境問題 全球氣候變暖、酸雨、臭氧空洞
防治措施 (1)加強對空氣質量的監測。
(2)消除污染源:減少化石燃料的使用,更多地使用清潔能源;改革生產工藝減少工廠廢氣排放,工廠廢氣處理達標后再排放;汽車安裝尾氣凈化裝置。
(3)積極植樹、造林、種草等
空氣質量報告
（1）空氣質量報告的主要內容:包括“空氣質量指數”“首要污染物”“空氣質量指數級別”“空氣質量指數類別”等。
（2）目前計入空氣質量評價的主要污染物:二氧化硫(S02)、二氧化氮(N02)、一氧化碳(CO2)、臭氧(03)、可吸人顆粒物(指直徑不超過10微米的顆粒物,稱 PM10）細顆粒物(指直徑不超過2.5 微米的顆粒物,稱 PM2.5)等。
（3）空氣質量分級標準
空氣質量指數越大,表示污染物含量越高,空氣質量級別越大,空氣質量越差。
04
課堂小結
氨氣約78%、
氧氣約21%、
氬氣約0.934%、
二氧化碳約0.038%
空氣的組成
(按體積分數計算)
實驗原理
實驗現象
實驗結論
誤差分析
測定空氣中氧氣的含量
氧氣的工業制取
各成分的性質與用途
氧氣 氯氣
稀有氣體
空氣是一種重要的資源
污染物
有害氣體
煙塵
防治措施
關注空氣質量
空氣
05
課堂練習
1.某地區某日的空氣質量報告如圖，下列說法錯誤的是（ ）
A. 空氣質量指數越小，空氣質量越好
B. 造成空氣污染的主要物質是有害氣體
C. 當日的首要污染物為可吸入顆粒物(PM10)
D. 報告中沒有 CO2 ，因為 CO2 不是空氣污染物
B
2. 下列有關空氣及其成分的敘述中，正確的是（ ）
A. 空氣中體積分數最大的氣體是氧氣
B. 食品包裝時常充人氧氣以防腐
C. 空氣中各氣體的組成成分是固定不變的
D. 稀有氣體在通電時，能發出不同顏色的光，可制成電光源
D
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