课题2.1.1 空气是由什么组成的-2021版初中化学同步教学课程

第二单元我们周围的空气
课题1 空气
第1课时空气是由什么组成的
一、空气的组成
1．二百多年前，法国化学家_______用定量的方法研究了空气的成分，得出了空气由______和______组成。

2．空气的成分及其含量按体积分数计算，大约__________占78%，__________占21%，__________占0.94%，CO2占__________，其它气体和杂质占0.03%。

二、空气中氧气含量的测定实验
1．测定原理：利用__________在__________容器中燃烧消耗__________，生成__________，则容器内气体压强__________，烧杯中的__________在外界大气压的作用下__________，进而通过进入集气瓶中____ ______来确定空气中氧气的含量。

2．实验现象：红磷燃烧，产生大量__________，过一会儿火焰熄灭，装置__________后打开弹簧夹，观察到烧杯内的水被压入集气瓶中，集气瓶内水平面上升约__________，说明氧气约占空气体积的1/5。

三、纯净物和混合物
纯净物混合物
概念只由__________物质组成由__________物质混合而成
__________固定的组成和性质，各物质都保特性__________固定的组成和性质
持各自的性质
可用化学符号表示，如氮气(N2)、二
不能用固定的化学符号来表示表示方法
氧化碳(CO2)等
举例氧气(O2)、硫(S)、一氧化碳(CO)等空气、澄清石灰水、海水、糖水等
【答案】一、1．拉瓦锡氧气氮气
2．氮气氧气稀有气体0.03%
二、1．红磷密闭氧气白色固体五氧化二磷减小水进入集气瓶水的体积
2．白烟冷却1/5
三、一种两种或两种以上的有没有
一、拉瓦锡测定空气中氧气含量的实验
1．实验方法和原理
在曲颈甑(盛空气)里加热汞。

拉瓦锡测定空气的组成的原理：汞+氧气氧化汞，氧化汞汞+氧气。

实验装置：
2．实验现象及分析
(1)银白色的液态汞变成红色粉末(氧化汞)。

生成气体的体积和所消耗气体的体积恰好相等，且将生成的气体加入到前一容器中剩余的气体里，所得气体跟空气的性质完全一样。

(2)容器里空气
①体积减小约1/5(氧气)
②剩余气体约4/5(氮气)
(3)实验结论
空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积的1/5。

3．汞的优缺点粉分析
(1)使用汞的优点
①汞在加热的条件下，只与氧气反应。

②汞为液态，在汞槽中起到液封的作用，并能直接用来测量反应器内空间体积的变化。

③生成的氧化汞分解又能得到汞和氧气，把得到的氧气加到剩下的4
5
体积的气体中，结果所得气体跟空气
的性质完全一样。

④汞的沸点较低，汞蒸气与氧气反应比较充分，能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽。

⑤氧化汞的密度小于汞的且不溶于汞，因此易与汞分离
(2)使用汞的缺点
汞有毒，汞蒸气易挥发，会造成环境污染，甚至危害人体健康。

二、实验室测定空气中氧气含量的实验
1．原理
利用红磷在空气中燃烧，将瓶内氧气消耗掉，生成五氧化二磷固体，使集气瓶内压强减少，在大气压作用下，进入容器内水的体积即为减少的氧气的体积。

2．实验装置
3．实验中的注意事项：
(1)测定空气中氧气的体积分数时，所用物质应满足的条件：
①此物质能够在空气中燃烧，不能用铁丝代替红磷，铁丝在空气中不能燃烧。

②此物质在空气中燃烧时只能消耗氧气，不能消耗其他气体。

不能选用镁代替红磷，因为镁不仅与空气中的氧气反应，还和二氧化碳、氮气反应。

③此物质在空气中燃烧时只能生成固体，而不能生成气体，一般不用木炭、硫代替红磷；若生成的气体能完全溶于集气瓶内的液体中也可以。

(2)实验失败与成功的原因：
①装置不漏气是本实验成功的关键，所以实验前应检查装置的气密性。

如果气密性不好，外界空气会进入容器，使测定结果低于1/5。

②实验中红磷要过量，以消耗容器内全部氧气，否则会使测定结果低于1/5。

③实验完毕，待容器冷却至室温后，再打开止水夹，观察进水的体积，避免因温度高，气体膨胀，使测定结果低于1/5。

三、纯净物与混合物的相关辨析
1．混合物是各成分简单混合，它们之间没有发生化学反应，各成分保持其原来的性质，在一定条件下可将其分离。

2．纯净物是相对而言的，绝对纯净的物质是没有的，通常说的纯净物是含杂质很少，纯度相对较高的物质。

3．判断一种物质是纯净物还是混合物，关键是判断这种物质是由几种物质组成，不能与物质的名称混淆。

例如五氧化二磷是一种物质的名称，是一种纯净物，这里的“氧”“磷”是组成五氧化二磷的两种元素，不是两种物质。

空气中氧气含量测定的认识。

(1)教材中介绍了拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分(实验装置如图1)。

该实验中选择使用汞的优点有__ ________。

A．实验过程中没有污染
B．在汞槽中起到液封作用
C．生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气
D．能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽
(2)实验室常用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量(装置如图2)，写出红磷燃烧的文字表示式__________ ____________。

兴趣小组用该方法测出的氧气含量常常远低于21%。

(3)用红磷燃烧的方法为什么不能准确地测定空气中氧气的含量？
【进行猜想】装置漏气；________________________，装置内氧气有剩余；……
(4)铜也能与空气中氧气、水、二氧化碳反应而锈蚀，生成铜绿[铜绿的主要成分为Cu2(OH)2CO3]，若将图3装置中的粗铁丝换成足量的铜丝进行实验，请判断能否比较准确地测定空气中氧气的含量，并说明理由：_ __________________________________。

【答案】(1)BCD
(2)红磷+氧气五氧化二磷
(3)红磷不足
(4)不能；因为空气中二氧化碳含量约只有0.03%，铜不能将装置中的氧气几乎耗尽
【解析】(1)教材中介绍了拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分(实验装置如图1)。

该实验中选择使用汞的优点有在汞槽中起到液封作用；生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气；能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽，故选BCD。

(2)磷和氧气在点燃的条件下生成五氧化二磷，反应的文字表达式为：红磷+氧气五氧化二磷。

(3)实验中所取的红磷不足导致装置内氧气有剩余。

(4)铜也能与空气中氧气、水、二氧化碳反应而锈蚀，生成铜绿[铜绿的主要成分为Cu2(OH)2CO3]，若将图3装置中的粗铁丝换成足量的铜丝进行实验，不能比较准确地测定空气中氧气的含量，因为空气中二氧化碳含量约只有0.03%，铜不能将装置中的氧气耗尽。

1．首先发现空气是由氧气和氮气组成的科学家是
A．拉瓦锡B．汤姆生
C．门捷列夫D．舍勒
2．(2019·雅安)空气中体积分数约为21%的气体是
A．氧气B．氮气C．二氧化碳D．水蒸气3．如图表示物质组成的微观示意图，表示混合物的是
A．B．
C．D．
4．下列四组物质中，前者属于混合物，后者属于纯净物的是
A．清澈的井水清新的空气B．生理盐水五氧化二磷
C．冰水共存物液氧D．高锰酸钾硫粉
5．下列关于空气的说法正确的是
A．纯净的空气是由氮气、氧气、稀有气体等组成的纯净物
B．空气中各种气体的混合是均匀的
C．空气中质量含量最多的是氧气
D．由于空气的流动性，各地空气组成相同
6．如图装置常用来测定空气中氧气的含量，对该实验的认识正确的是
A．红磷燃烧产生大量白雾B．燃烧匙中的红磷可以换成木炭C．该实验可以说明N2难溶于水
D．红磷的量不足会导致进入集气瓶中水的体积大于1 5
7．用红磷测定空气中氧气含量的实验结束后，反应容器内剩下的气体主要是A．氮气B．五氧化二磷C．稀有气体D．二氧化碳8．下列实验装置中不能用来测定空气中氧气含量的是
9．拉瓦锡研究空气成分时所用的反应物是
A．硫磺B．红磷C．镁条D．水银
10．空气是一种宝贵的自然资源。

下图为空气成分示意图，其中R指的是
A．氮气B．氧气C．稀有气体D．二氧化碳11．同学们可以通过下列方式认识空气。

(1)空气中体积分数约为78%的物质是____________。

(2)为测定空气中氧气的体积分数，设计如图实验。

①为了确保实验成功，在装药品之前应该检查装置的_______________________。

②该实验中红磷需要过量的原因是________________________。

③红磷燃烧的现象是_______________________________。

④冷却至室温后打开止水夹观察到的现象是________________________________________。

由此
得出空气中氧气的体积分数约为_____。

12．在学习了空气中氧气含量测定后，李老师给同学们布置了一道作业题：根据已有知识再设计几套测定空气中氧气含量的装置。

以下是同学们设计的装置中的三套。

实验甲：先将红磷点燃后伸入集气瓶，待装置冷却再打开止水夹；
实验乙：先在试管中放入一团白磷，用橡皮塞塞紧后放入热水中，使白磷燃烧，待装置冷却后将试管如图乙倒立于水槽中，并在水下取下橡皮塞；
实验丙：在一个带有活塞和刻度的容器内放入一团白磷(白磷的着火点很低只有40度)，置于盛有80度热水的烧杯上方。

(1)从环保的角度分析，甲和乙哪一个装置更好？__________。

(2)小丽同学按照丙装置进行实验，她观察到白磷____________________________________，活塞先往__
______(填“左”或“右”)移，最后活塞停留在_________刻度处。

请写出该实验的文字表达式_______ _________________。

1．【答案】A
【解析】拉瓦锡是近代化学的奠基人之一，后人称拉瓦锡为近代化学之父，他在前人研究的基础上最早提出空气由氮气和氧气组成。

汤姆生发现了电子，门捷列夫发现了元素周期律。

舍勒、普利斯特里也对空气有很多研究，但最终没能得到空气由氧气和氮气组成的结论。

故选A。

2．【答案】A
【解析】A、氧气大约占空气体积的21%，故选项正确；B、氮气大约占空气体积的78%，故选项错误；
C、二氧化碳大约占空气体积的0.03%，故选项错误；
D、水蒸气和其它气体和杂质大约占空气体积的
0.03%，故选项错误。

故选A。

3．【答案】B
【解析】纯净物由一种物质组成，混合物由两种或两种以上的物质组成；单质是由一种元素组成的纯净物，化合物是由不同种元素组成的纯净物。

A中物质是由是由同种的分子构成，属于纯净物；B中物质是由不同种分子构成，属于混合物；C中物质是由同种的原子直接构成的，属于纯净物；D中物质是由是由同种的分子构成，属于纯净物。

故选B。

4．【答案】B
【解析】由同种物质组成的是纯净物，由不同种物质组成的是混合物。

A、清澈的井水由不同种物质组成，属于混合物；清新的空气由不同种物质组成，属于混合物，此选项不符合题意；B、生理盐水由不同种物质组成，属于混合物；五氧化二磷由同种物质组成，属于纯净物，此选项符合题意；C、冰水共存物由同种物质组成，属于纯净物；液氧由同种物质组成，属于纯净物，此选项不符合题意；D、高锰酸钾由同种物质组成，属于纯净物；硫粉由同种物质组成，属于纯净物，此选项不符合题意。

故选B。

5．【答案】B
【解析】A、空气是由氮气、氧气、二氧化碳、稀有气体及其他气体和杂质组成的混合物，错误；B、空气中各种气体的混合是均匀的，正确；C、按体积分数计算，空气中含量最多的是氮气，质量含量最多的也是氮气，错误；D、由于绿化面积、工业化程度等因素的存在，各地空气组成不完全相同，错误。

故选B。

6．【答案】C
【解析】A、红磷燃烧产生大量的白烟，不是白色烟雾，故A错误；B、燃烧匙中的红磷不可以换成木炭，木炭燃烧生成二氧化碳，瓶内的压强不减小，水不能倒流，故B错误；C、实验中当装置内进入水以后，氮气依然能够存在，说明氮气难溶于水，故C正确；D、红磷的量不足时，燃烧时就无法将瓶内氧气全部消耗掉，进入水偏少，会导致进入集气瓶中水的体积小于1/5，故D错误。

故选C。

7．【答案】A
【解析】空气的主要成分是氮气和氧气，红磷燃烧消耗了氧气生成了五氧化二磷固体，剩余的气体主要是氮气。

故选A。

8．【答案】C
【解析】测定空气中氧气含量的原理是，利用物质与空气中的氧气反应，又不生成气体，使瓶内气体减少，压强变小，水倒流入集气瓶内，倒流的水的体积就等于瓶内氧气的体积。

A、B中可燃物都是红磷，C 中的可燃物是白磷，生成物都是固体五氧化二磷，符合要求；C中木炭燃烧生成二氧化碳气体，不符合
要求。

故选C。

9．【答案】D
【解析】A、拉瓦锡研究空气成分时所用的反应物是金属汞，不是硫磺，故不符合题意；B、拉瓦锡研究空气成分时所用的反应物是金属汞，不是红磷，故不符合题意；C、拉瓦锡研究空气成分时所用的反应物是金属汞，不是镁条，故不符合题意；D、拉瓦锡研究空气成分时所用的反应物是金属汞(俗称水银)，故符合题意。

故选D。

10．【答案】B
【解析】空气的成分及各成分的体积分数分别是：氮气占78%、氧气占21%、稀有气体占0.94%、二氧化碳占0.03%、其它气体和杂质占0.03%。

观察空气成分示意图可知，R的体积分数是第二位，R指的是氧气。

故选B。

11．【答案】(1)氮气
(2)①气密性
②将集气瓶内空气中的氧气全部消耗掉
③产生大量的白烟，放出大量的热
④烧杯中的水进入集气瓶，约占集气瓶体积的1/5 20%
【解析】(1)空气中体积分数约为78%的物质是氮气。

(2)①为了确保实验成功，在装药品之前应该检查装置的气密性。

②该实验中红磷需要过量的原因是将集气瓶内空气中的氧气全部消耗掉。

③红磷燃烧的现象是产生大量的白烟，放出大量的热。

④冷却至室温后打开止水夹观察到的现象是烧杯中的水进入集气瓶，约占集气瓶体积的1/5，由此得出空气中氧气的体积分数约为20%。

12．【答案】(1)乙
(2)剧烈燃烧，产生大量白烟，放出大量的热右8 红磷+氧气五氧化二磷
【解析】(1)使用甲装置测定空气中氧气的含量时，需在检查装置的气密性后，将燃烧匙从集气瓶中拿出来，放入红磷，在酒精灯上引燃红磷后，再将燃烧匙迅速伸入集气瓶内。

而乙装置实验过程中不需要打开装置，从环保的角度分析，甲和乙相比，乙装置更好，因为生成的五氧化二磷不会逸散到空气中，不会污染环境。

(2)按照丙装置进行实验，观察到白磷剧烈燃烧，产生大量白烟，放出大量的热，使装置内气压增大，活
塞先往右移动，后向左移动，因为氧气约占空气体积的五分之一，最后活塞停留在8刻度处。

该实验的文字表达式：红磷+氧气五氧化二磷。

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