空气的成分和空气污染与保护

空气的成分和空气污染与保护

一、一周内容概述

本周学习了空气的成分和空气污染与保护，重点学习了：空气的成分、空气中氧气含量的测定、氮气和稀有气体的性质和用途和空气污染与保护等有关知识。

二、重难点知识剖析

（一）空气的成分

空气成分示意图（体积分数）

按体积分数计算，大约是：氮气占78%，氧气占21%，稀有气体占0.94%，二氧化碳占0.03%，其他气体和杂质占0.03%。

拉瓦锡通过实验得出了空气由氮气和氧气组成的结论，其中氧气约占空气总体积的1/5。

空气中氧气含量的测定

（1）测定原理：利用燃烧法测定空气中氧气的含量的原理是：利用红磷燃烧消耗密闭容器内空气中的氧气，使密闭容器内压强减小，在大气压的作用下，进入容器内水的体积即为减少的氧气的体积。

（2）实验装置：如图所示。

①仪器：集气瓶、燃烧匙、导气管、烧杯、弹簧夹。

②药品：红磷、水。

（3）实验步骤

①先在集气瓶上做上记号，容积五等分。

②连接装置。

③用弹簧夹夹紧橡胶管。

④检查装置的气密性。

⑤点燃红磷，伸入集气瓶内。

⑥燃烧结束冷却后，打开弹簧夹。

说明：

①导管内事先应注满水，否则测量结果偏低。②气体的压强与温度有关。

（4）实验现象：红磷在集气瓶内燃烧，产生黄白色火焰，放出热量，生成大量白烟(五氧化二磷小颗粒)，冷却后，打开弹簧夹，水经导管进入集气瓶，进入水的体积约占集

气瓶内空气总体积的。

反应的文字表达式：

（5）实验成功的关键：①红磷要过量，②装置必须密封，③导管内先注满水，④冷却到室温后，打开弹簧夹。

（6）实验分析与结论：红磷燃烧生成五氧化二磷固体，消耗了集气瓶内的氧气，冷却后，大气压把烧杯内的水压进集气瓶，进入集气瓶内的水的体积等于集气瓶内消耗的氧气的体积，由此证明：空气中氧气约占空气总体积的1/5。

（7）讨论与思考

①为什么红磷必须过量，红磷熄灭后，瓶内还有没有残余的空气？如果红磷的量不足，测得空气中氧气的体积分数偏大还是偏小？

红磷过量，燃烧时才能比较完全地消耗瓶内空气中的氧气，但不能完全消耗，原因是氧气含量低时，红磷在这样的实验条件下不能继续燃烧，所以红磷熄灭后，瓶内仍有少量残余的氧气。

如果红磷的量不足，则不能将集气瓶内空气中的氧气完全反应掉，导致测得空气中氧气的体积分数偏小。

②如果装置的气密性不好，测得氧气的体积分数偏大还是偏小？

装置的气密性不好，当集气瓶内氧气耗尽时，瓶内压强减小说，瓶外空气会进入集气瓶内，导致进入水的体积减小，测得的氧气的体积分数偏小。

③导管事先未注满水，会引起测量结果如何改变？

导管未注满水，燃烧冷却后，进入的水有一部分存在导管中，所以集气瓶内水的体积减少，故氧气的体积减小，测量结果偏低。

④装置未冷却就打开弹簧夹，测量结果偏高还是偏低？

实验要求：

只有冷却到室温时，才能打开弹簧夹，这是因为温度较高气体压强较大，进入瓶内水的体积减少，引起测量结果偏低。

⑤能否用硫、木炭、铁丝等物质代替红磷？

一般不用。因为硫或木炭燃烧后生成的是二氧化硫或二氧化碳(均为气体)，而生成的气体的体积会弥补反应所消耗的氧气的体积，导致测得结果误差加大；而铁丝在空气中难以燃烧，瓶内空气的体积几乎不会变化，因而集气瓶内水面几乎不上升。

由以上分析可知，做此实验选择可燃物时的两个条件：一是该物质在空气中就能燃烧；二是该物质燃烧后生成的物质为固体。

（二）氮气

氮气是一种无色、无味的气体，它的熔点和沸点都很低。

氮气是制硝酸和化肥的重要原料；氮气的化学性质很不活泼，是一种常用的保护气，如焊接金属时用氮气作保护气，灯泡中充入氮气以延长使用寿命，食品包装时充氮气以防腐；医疗上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显示超导性能。

氮气的用途

（三）稀有气体

稀有气体是氦气、氖气、氩气、氪气、氙气这几种气体的总称，它们都是无色、无味的气体，性质很不活泼，曾叫做惰性气体。

由于稀有气体的性质很不活泼，常用作保护气，如焊接金属时用稀有气体来隔绝空气，灯泡中充入稀有气体以使灯泡耐用。由于稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，可制成多种用途的电光源，如航标灯、强照明灯、闪光灯、霓虹灯等，还可用于激光技术等。

（四）保护空气

空气是一种宝贵的自然资源，洁净的空气对于人类和其他动植物都是非常重要的，被污染的空气会严重损害人体健康，影响作物生长，破坏生态平衡，如全球气候变暖、臭氧层被破坏和形成酸雨等。

湛蓝的天空不见了

1、空气污染物及污染源

（1）二氧化硫：燃烧煤燃料、爆竹、硫酸厂排放的尾气等。

（2）氮氧化物：工业窑炉和机动车、火车、轮船等排放废气等。

（3）一氧化碳：化石燃料的不完全燃烧、森林火灾等。

（4）可吸入颗粒：地面扬尘、沙尘暴、建筑施工、燃煤排放粉尘等。

2、空气污染的防治措施

（1）积极寻找新能源。（如氢能、太阳能、核能等）

（2）研究化石燃料的脱硫方法。

（3）减少废气排放或处理后再排放。

（4）发展科技，使燃烧更充分。

（5）植树造林，加大绿化面积。

（6）将道路进行硬化，减少自然尘埃。

（7）给汽车安装尾气处理装置。

3、环境污染

（1）温室效应导致全球温度升高，产生温室效应的主要气体有二氧化碳、甲烷等。

（2）酸雨导致土壤、河流的酸性增强，产生酸雨的主要气体有二氧化硫、二氧化氮等。

（3）臭氧层被破坏导致紫外线辐射增强，使人易患皮肤癌，破坏臭氧层的主要物质有氟利昂、CCl4等。

（4）焚烧垃圾会产生许多有害气体，污染空气。

（5）白色污染主要指白色塑料袋、方便饭盒的随意丢弃。

4、空气污染指数

我国的空气质量采用了空气污染指数进行评价。为了便于公众了解城市空气质量状况，促进公众对环境保护的参与，推进大气污染防治工作的进展，中国环境检测总站以总悬浮颗粒物、氮氧化物和二氧化硫三种污染物为基准，制定了相应于这些污染物的空气污染指数的计算方法。空气污染指数的值越大，表示空气污染越严重。空气污染指数是根据环境空气质量标准和各项污染物对人体健康和生态环境的影响，来确定污染指数的分级及相应的污染物浓度值。我国目前采用的空气污染指数(API)分为五个等级：

空气污染指数一览表

5、空气质量日报的主要内容

空气质量日报(或周报)的主要内容包括：“空气污染指数”、“首要污染物”、“空气质量级别”、“空气质量状况”等。

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一、选择题

1、2003年3月30日上午8时31分，厦门国际马拉松赛正式开始，发令枪响后产生一缕白烟，你认为白烟的主要成分是（）