第5讲 怎么学习和研究化学（物质的组成和结构）-【暑假弯道超车】2023年新九年级化学暑假讲义（沪教版·全国）

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【学习目标】
掌握空气的主要成分；
初步了解纯净物、混合物的概念；
初步体验实验是进行科学探究的一种重要方式。
【要点梳理】
知识点 1、拉瓦锡用定量的方法研究空气的成分
二百多年前，法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。
反应原理：
文字表达式： 汞+氧气氧化汞

这个著名实验是：把少量的汞放在一个密闭的容器里连续加热 12 天，结果发现有一部分银白色的液态汞变成了红色粉末，同时容器里空气的体积减少了约 1/5；
他研究了剩余的那部分气体，发现它既不能供动物呼吸，也不支持燃烧，这正是氮气； 他把汞表面生成的红色粉末收集起来，放在另一个容器里加热，除了得到汞以外，还得到了氧气，而且氧气的体积恰好等于密闭容器里减少的气体体积；
他把得到的氧气加到前一个容器中剩下的约 4/5 体积的气体里，结果得到的气体与空气的性质完全一样。
【要点诠释】
拉瓦锡实验结论：空气由 组成，其中氧气约占空气总体积的 。
知识点 2、测定空气中氧气含量的方法
1、实验原理：
利用红磷在空气中燃烧，将集气瓶内氧气消耗掉，生成五氧化二磷白色固体，使密闭容器内压强减小；在大气压作用下，进入集气瓶内水的体积即为减少的氧气的体积。
2、实验装置：
3、实验步骤：
将仪器连接好并 。
在集气瓶底装入少量的水，再把剩余的容积分成五等份并做上记号。
用弹簧夹夹紧乳胶管。
在燃烧匙内放入 的红磷。
点燃红磷迅速伸入集气瓶中，并把塞子塞紧。
红磷燃烧停止，待集气瓶 后，打开弹簧夹。
4、实验现象：
（1）红磷燃烧产生 并放出热量。
（2）打开弹簧夹后烧杯中的 。
5、实验结论：
。
6、红磷燃烧文字表达式：
符号表达式：
【要点诠释】
①可燃物必须选用燃烧后生成物为固体的物质。不能选用木炭、硫等，因为 ，且与所耗氧气体积相同，使瓶内外气压相等，水不会倒吸入瓶中。
②红磷必须 ，燃烧时才能使容器内氧气消耗完。
③红磷燃烧停止后，要等集气瓶 ，方可打开弹簧夹。
④该实验还能得到的结论：氮气（集气瓶内剩余的气体主要是 ）具有 、
。
⑥实验后测得氧气的体积分数小于 21%的原因：
（1） （则不能将集气瓶内空气中的氧气完全反应掉，集气瓶内水面上升不到原瓶内空气体积的 1/5，导致测得空气中氧气的体积分数偏小）。
（2） （当集气瓶内氧气耗尽时，瓶内压强减小，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） （温度较高气体压强较大，进入瓶内水的体积减小，引起测定结果偏低）。
⑦测定结果大于 21%的原因：
（1） （红磷燃烧放热会使部分空气由导管逸出，烧杯水中冒气泡；最后造成水进入集气瓶的体积大于 1/5）。
（2） （放出的热将瓶内的部分空气赶出瓶外；冷却后打开止水夹，进入集气瓶水的体积大于 1/5）。
知识点 3、空气的组成
空气的主要成分是 ，分别约占空气总体积的 。
空气的成分按体积计算如下表：
【要点诠释】
1、空气中各气体的含量是 ，不是质量分数。
2、空气是一种混合气体，组成比较固定，特别是氧气、氮气、稀有气体的成分几乎不变，但个别地区略有不同。
要点四、空气是一种宝贵的自然资源
氮气：是 的气体，密度比空气略 ， 溶于水。氮气的化学性质 。主要用途是用作保护气、合成氮肥等。
氧气：是 的气体，密度比空气略 ， 溶于水。主要用途是
；医疗、潜水、气焊、炼钢、宇航等都需要用到氧气。
稀有气体：氦、氖、氩、氪、氙等气体的总称。是 的气体，难溶于水。化学性质 ， 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。
空气的污染及防治
模块二、知识秀
类型一、考查空气的组成
1．属于稀有气体的是
A．H2B．HeC．H2OD．H2O2
2．空气中稀有气体的体积分数为
A．0.03%B．0.94%C．21%D．78%
3．空气是人类重要的宝贵资源。下列关于空气成分的说法不正确的是
A．氮气的化学性质不活泼，可以用作保护气
B．空气中氧气约占空气体积的21%
C．空气中的二氧化碳是造成酸雨的主要气体
D．稀有气体通电时能发出不同颜色的光，所以可以用作电光源
4．空气是一种宝贵的自然资源，下列气体不可能直接从空气分离获得的是
A．用作医疗急救的氧气B．用作清洁燃料的氢气
C．用作食品防腐剂的氮气D．用作电光源的稀有气体
5．“人造空气”帮助人类实现了太空漫步的梦想，按体积算，其中含有70%的氮气、20%以上的氧气和极少量的二氧化碳。下列说法错误的是
A．“人造空气”的氮气比空气中氮气含量更低
B．空气中的氮气是制造硝酸的重要原料
C．用红磷可粗略测定“人造空气”中氧气含量
D．鱼虾在水中生存因为水由氢氧元素组成
6．关于空气与呼出的气体的叙述正确的是
A．空气与呼出的气体都是无色的气体，其成分的含量完全相同
B．呼出气体能使带火星的木条复燃
C．呼出的气体与空气相比，氧气含量有明显的减少，二氧化碳和水蒸气含量则有明显的增加
D．吸入的空气中只有氧气，呼出的气体中只有二氧化碳和水蒸气
7．如图表示空气中各成分的含量，下列有关说法错误的是

A．X可表示氮气
B．Y可用于医疗急救
C．纵坐标表示气体质量分数
D．稀有气体通电时能发出不同颜色的光，可用于电光源制造
8．在薯片包装袋中充入氮气，不仅可以防止食品相互挤压，还能有效延长薯片的保存期，其主要利用的氮气的性质是
A．不易溶于水B．不活泼C．沸点低D．无色无味
9．数十亿年来，地球大气的成分发生了很大变化。下表是远古原始大气和目前空气的主要成分。下列说法中正确的是
A．目前空气按质量分数计算，氧气约占21%，氮气约占78%
B．地球的大气成分从形成之初一直是固定不变的
C．原始大气环境适宜人类生存
D．目前空气和原始大气都属于混合物
10．今年佛山的空气质量明显改善，空气是一种宝贵的自然资源。下列说法正确的是
A．空气中臭氧(O3)含量少，属于稀有气体
B．氧气约占空气总体积的 21%，能支持燃烧，常作燃料
C．氮气的化学性质很稳定，在灯泡中充氮气可以延长使用寿命
D．空气中 CO2 的体积分数虽只占 0.94%，但却是植物进行光合作用重要的原料
11．西藏——“地球最后的净土，离天最近的地方”。很多到西藏等高海拔地区旅游的旅客会出现恶心、呕吐、头痛、头晕或者胸闷、气短等高原反应症状，严重的情况下还会出现呼吸困难或者是心脏方面的病变。关于高原的空气，下列描述错误是
A．高海拔地区的空气中氧气的体积分数约为21%
B．高海拔地区太冷，氧气的性质发生改变，不再支持呼吸
C．高海拔地区旅游，可随身携带一个氧气袋，缺氧时及时吸氧
D．进入海拔高的地区，尽量不要剧烈运动，防止出现呼吸困难等症状
12．化学研究物质的性质，性质决定用途，选择下列适当的物质填空（选填字母）：
A．氮气 B．液氧 C．稀有气体 D．活性炭
(1)可作助燃剂的是______。
(2)可作电光源的是______。
(3)用作冰箱除味剂的是______。
(4)用作食品防腐的是______。
类型二、考查空气中氧气含量的测定
1．用如图装置可测定空气中氧气的含量。下列对该实验的认识不正确的是
A．红磷的量对实验结果无影响B．冷却到室温才能打开弹簧夹
C．该实验所用的红磷不可用木炭替代D．最终观察到集气瓶中液面最终上升至1处
2．如图所示，用红磷、蜡烛测定空气中氧气含量。
方案①：点燃红磷、蜡烛，待反应结束并冷却到室温后，打开K1、K2、K3。
方案②：打开K1、K2，点燃红磷、蜡烛，反应结束并冷却到室温后，打开K3。
下列说法正确的是
A．红磷和蜡烛燃烧都会产生大量白烟B．红磷和蜡烛的用量对测定结果没有影响
C．方案①中进入甲、乙中的水量：乙>甲D．方案②中进入甲、乙中的水量相等
3．为测定空气中氧气的含量，某化学兴趣小组的同学将过量的白磷放入容积为40mL的试管中，用橡皮塞塞紧试管口，通过导管与容积为60mL且润滑性很好的注射器组成如图的实验装置，则下列说法不正确的是
A．实验过程中观察到白磷燃烧产生大量白烟
B．必须等实验结束装置冷却到室温之后再读数
C．实验的白磷可以用木炭代替
D．若不使用弹簧夹，实验最后活塞前沿向左移动停在8mL刻度处
4．某同学利用如图装置验证了空气中氧气的含量。下列叙述正确的是
A．最终量筒中液面约降至30mL刻度线处B．通过该实验不能了解氮气的任何性质
C．白磷的作用是消耗试管中的氧气D．实验中取消橡胶管的止水夹不会影响测量结果
5．用如图装置测定空气中氧气的含量：给硬质玻璃管中的铜粉（足量）持续加热并不断来回推拉注射器活塞直到反应完全，待装置冷却至室温，将气球内的气体全部挤出，待注射器活塞稳定后，注射器内气体体积减少了总容积的。下列关于该实验的说法中，错误的是
A．说明氧气约占空气总体积的
B．用木炭代替铜粉实验，也能得到相同结论
C．实验前，应检验装置的气密性
D．反应后集气瓶内剩余气体主要为氮气
6．将等容积、等质量（包括瓶塞、导管、燃烧匙）的两集气瓶置于天平左右两盘，并调 至平衡，然后分别放入等质量的白磷和木炭（如图）关闭弹簧夹a、b，使两者充分燃烧后，冷却至室温，此时打开弹簧夹a、b．打开弹簧夹a、b时观察到的现象是
A．甲中进水B．乙中进水
C．甲、乙两者都进水D．甲乙两者都不进水
7．化学兴趣小组设计V型管进行空气中氧气含量的测定。白磷燃烧所需最低温度为40℃，下列关于该实验的说法不正确的是：
A．该装置与教材中相比更环保B．实验结束后量筒中的水最终剩20mL
C．若实验测得氧气的体积分数偏低可能橡胶塞未塞紧D．白磷燃烧时产生大量白烟
8．“暖宝宝贴”（主要成分为铁粉）发热的原理是铁粉和氧气、水发生反应放热。用“暖宝宝贴”测定空气中氧气的含量，广口瓶容积为270mL，实验装置如图所示。实验后量筒中水的体积为55mL，实验前量筒中水的体积为100mL，参与反应的水的体积忽略不计。下列叙述不正确的是
A．铁的锈蚀属于化学变化
B．若测得空气中氧气含量偏低，可能是铁粉不足
C．必须等温度恢复至室温后，才能记录量筒内剩余水的体积
D．本次实验测得空气中氧气的体积分数约为16.7%
9．为测定空气中氧气的含量，小华和同学们设计了如图所示的实验装置。请结合图示回答有关问题。
(1)下表是实验前后的实验数据，完成下表。
(2)实验过程中交替推动两个注射器的目的是______。
(3)在实验过程中，可观察到铜丝逐渐由______色变为______色，发生反应的化学方程式为______。
(4)测定混合物中某成分含量的一般思路：依据混合物中各组分______的差异，通过化学或物理方法分离或除去混合物中的一种成分，从而测定混合物中某成分的含量。该实验可证明剩余气体的化学性质为：______。
(5)若该实验测得氧气的体积分数小于1/5，可能的原因有哪些？（写2条）______。
(6)根据上述实验的原理同学们又设计出以下实验装置，你认为也可以用于测定空气中氧气含量的是______（填编号）；
若改用其他可燃物来代替红磷，在选择可燃物时，你认为必须考虑的因素有哪些：________。（答两点）
(7)D装置中，集气瓶底部水的作用是：________。
10．已知空气的主要成分是氮气和氧气。某课外活动小组设计了测定空气中氧气含量的实验，实验装置如图所示：
(1)红磷在集气瓶中发生反应的文字（或符号）表达式为：______，该实验红磷需稍过量，目的是______。
(2)待白烟消失并冷却后，打开止水夹，观察到现象为______，由此可知氧气约占空气总体积的______。由本实验还可推知氮气有哪一条化学性质______。
(3)实验结束后，若进入瓶中的水小于容积的，原因：______、______（任写2条）。
(4)此实验将红磷改为木炭可行吗？______，原因：______。
【经典赏析】资料：金属汞的氧气加热生成氧化汞，氧化汞高温分解又生成氧气和金属汞。法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分(实验装置如图1所示)
(1)该实验中选择使用汞的优点有_______(填字母)。
A．实验过程中不会造成污染
B．在汞槽中起到液封的作用
C．生成的氧化汞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
【实验回顾】如图2是实验室用红磷燃烧来粗略测定空气中氧气含量的装置。
(2)写出红磷燃烧反应的文字表达式：_______。
(3)实验原理：由于红磷燃烧消耗空气中的_______使瓶内压强减小，烧杯中的水倒吸到集气瓶内。在实验前应先_______，然后操作规范，用量筒测量进入集气瓶中水的体积，能粗略测定空气中氧气的含量。
【实验改进】
Ⅰ.根据铁在空气中生锈的原理设计如图3所示实验装置，再次测定空气中氧气的含量。装置中饱和食盐水、活性炭会加速铁生锈。
Ⅱ.测得实验数据如下表：
【交流表达】
(4)根据表格数据计算，改进实验后没得的空气中氧气的体积分数是_______(计算结果精确到0.1%)。
类型四、考查空气污染
1．某日北京、合肥主城区的空气(质量报告如图所示。下列说法错误的是

A．“质量指数”越小表示空气质量越好
B．报告中的SO2、NO2与酸雨的形成有关
C．报告中的CO与臭氧层破坏有关
D．合肥当日的首要污染物为可暇入颗粒物(PM10)
2．《南充市“十四五”生态环境保护规划》坚持“绿色发展，生态强市”，以生态环境保护优化经济发展，努力形成绿色发展方式。下列做法不利于绿色发展的是
A．大气污染协同防治B．推动低碳生活方式
C．加强生物多样性的保护D．堆积垃圾再露天焚烧
3．下列不属于空气质量指数（简称AQ1）中污染物监测范畴的是
A．二氧化硫B．二氧化氮C．臭氧D．二氧化碳
4．下列不属于空气污染物的是
A．细颗粒物B．一氧化碳C．二氧化碳D．二氧化硫
5．“构建生命共同体”体现“人与自然和谐共生”，下列做法符合这一主题的是
A．大力推广含铅汽油B．长江流域十年禁渔
C．野外焚烧垃圾D．大肆开采矿物资源
6．空气是多种气体的混合物。下列生产、生活中用到的气体中，来自空气的是
A．填充气球用到的氦气B．制硝酸用到的二氧化氮
C．炼铁用到的一氧化碳D．火箭发射舱中的液态氢气
7．温室效应增强会引起全球气候变暖。下列物质能引起温室效应的是
A．二氧化硫B．可吸入颗粒物
C．二氧化碳D．氮气
8．2022年4月22日是第53个世界地球日，是一个专为世界环境保护而设立的节日，以下不利于环境保护的是
A．绿色低碳生活，简单生活方式
B．为了上下班方便，自驾车出勤
C．少点外卖，减少不必要的食品包装
D．节假日从自身做起，不燃放烟花爆竹
9．最近一段时间，PM2.5成为公众关注的焦点。3月8日，珠三角17个监测站点正式公布包括PM2.5在内的环境空气质量监测数据，珠三角因此成为全国第一个按照新标准公布监测指标并评价空气质量的城市群。PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物。下列各项中不会产生PM2.5的是
A．机动车尾气B．建筑工地扬尘C．餐饮油烟D．使用太阳能热水器
气体
氮气(N2)
氧气（O2）
稀有气体(氦气、氖气、氩气等)
二氧化碳(CO2)
其他气体和杂质
占空气总体
积的比例





污染空气的物质
①粉尘；②有害气体（二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮等）
污染物的主要来源
①矿物燃烧；②工厂的废气；③汽车排放的尾气等
空气污染的危害
①损害人体的健康；②影响作物生长；③破坏生态平衡；④导致全球气候变暖；⑤破坏臭氧层；⑥形成酸雨
空气污染的防治
①使用清洁能源；②工厂的废气经过处理后再排放；③使燃料充
分燃烧；④对化石燃料进行脱硫处理；⑤积极植树、造林、种草等
原始大气的主要成分
甲烷(CH4)、氨气(NH3)、CO、CO2等
目前空气的成分
N2、O2、CO2、水蒸气及稀有气体等
玻璃管中空气的体积
反应前两注射器中空气体积
反应后两注射器中气体体积
实验测得空气中氧气的体积分数
15mL
25mL
19mL
______
测量项目
实验前
实验后
烧杯中水的体积/mL
烧杯中剩余水的体积/mL
集气瓶(扣除内容物)和导管的容积/mL
体积/mL
80.0
54.5
126.0