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2019-2020年中考化學總復習教學案 第二單元課題1　空氣 一、空氣的組成 1.空氣成分的發(fā)現(xiàn)過程 1774年法國化學家拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分，第一次明確提出空氣是由氧氣和氮氣組成的，其中氧氣約占空氣總體積的1/5。在19世紀以前，人們深信空氣中僅含有氮氣和氧氣。后來陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了氦、氖、氬、氪、氙等稀有氣體。 2.空氣中氧氣體積的測量 在紅磷燃燒這個實驗中，紅磷與空氣中的氧氣反應，生成了一種叫做五氧化二磷的白色固體，我們可以用文字的形式把這個反應表示出來。 方法點撥 利用過量的紅磷燃燒完全消耗其中的氧氣而又不產(chǎn)生其他氣體，導致壓強減小，減小的體積即為空氣中氧氣的體積。 ［實驗探究］測定空氣里氧氣的含量 實驗用品：a.集氣瓶、燃燒匙、導氣管、燒杯、彈簧夾 b.紅磷、水 實驗步驟 ①在集氣瓶口連接一個雙孔膠塞，一個孔插燃燒匙，另一孔插導管，并配上彈簧夾。 ②把導管的一端放入水中，用手緊握集氣瓶外壁，如果在導管口有氣泡冒出，則證明氣密性良好。 ③在集氣瓶內(nèi)加少量水，并做上記號。 ④點燃燃燒匙內(nèi)的紅磷，立即伸入集氣瓶中，并把塞子塞緊。 實驗現(xiàn)象 ①紅磷燃燒，有大量白煙生成。 ②冷卻后，打開彈簧夾，集氣瓶內(nèi)的水面上升，而且上升到集氣瓶體積的1/5。 實驗成功的關(guān)鍵 ①裝置不漏氣。若裝置漏氣，雖然裝置內(nèi)氣體減少，但是從外界又進入一些氣體，并不能使壓強明顯降低，因而水不能上升到集氣瓶體積的1/5。 ②燃燒匙里要放入過量的紅磷，目的是使紅磷燃燒，盡可能消耗盡集氣瓶內(nèi)的氧氣。 ③應該等溫度冷卻到室溫時才可以觀察。因為如果溫度較高，雖然氣體減少，但是壓強并不能減少很明顯，因而水也不能上升到集氣瓶體積的1/5。 要點提示 集氣瓶內(nèi)盛少量水，一是為防止熱的燃燒物濺落炸裂集氣瓶；二是為了吸收五氧化二磷。導管內(nèi)應事先注滿水，否則測量結(jié)果偏低。 3.空氣的成分 空氣的成分按體積計算，大約是：氮氣78%，氧氣21%，稀有氣體0.94%，二氧化碳0.03%，其他氣體和雜質(zhì)0.03%。 要點提示 這里空氣中各成分所占百分數(shù)是體積分數(shù)，也就是說，如果有100體積的空氣，其中氮氣約78升，氧氣約21升，稀有氣體約0.94升，二氧化碳0.03升，其他氣體和雜質(zhì)0.03升。 4.純凈物和混合物 純凈物是由一種物質(zhì)組成的，如氧氣、氮氣、二氧化碳等都是純凈物。 混合物是由兩種或多種物質(zhì)混合而成的，如空氣是由氮氣、氧氣、稀有氣體、二氧化碳等多種成分組成的，這些物質(zhì)相互間沒有發(fā)生反應，各物質(zhì)都保持各自的性質(zhì)。 誤區(qū)警示 絕對純凈的物質(zhì)是沒有的，純凈物是相對而言的，混合物都是由純凈物組成的，判斷一種物質(zhì)是純凈物還是混合物，關(guān)鍵是看這種物質(zhì)由幾種物質(zhì)組成，不能與物質(zhì)的名稱混淆。如五氧化二磷，是一種物質(zhì)的名稱,是純凈物，冰水共存體雖然是冰和水混合在一起，但是它們都屬于同一種物質(zhì)，屬于純凈物。 二、空氣是一種寶貴的資源 1.氧氣 氧氣可用于動植物呼吸、醫(yī)療急救、金屬切割等。 人和動植物吸入氧氣，氧化分解體內(nèi)的有機物，釋放能量；危急病人呼吸困難，僅通過吸入空氣中的氧氣不足以維持他的生命活動所需要的氧氣，必須吸入高濃度的氧氣，說明氧氣能供給呼吸。 乙炔在氧氣里燃燒，放出大量的熱，氧炔焰的溫度可達3000 ℃以上，鋼鐵接觸到氧炔焰很快就會熔化。利用這一性質(zhì)，生產(chǎn)上用來焊接或切割金屬，通常稱作氣焊和氣割，說明氧氣支持燃燒。 2.氮氣 （1）氮氣的用途 氮氣的用途廣泛，它是制硝酸和化肥的主要原料；由于氮氣的化學性質(zhì)不活潑，常用作保護氣；由于其沸點較低，用液態(tài)的氮氣汽化時吸熱來提供低溫環(huán)境，用作液氮冷凍麻醉劑，超導材料的環(huán)境改造劑。 （2）氮氣的性質(zhì) ①物理性質(zhì)：通常狀況下，氮氣是一種無色無味的氣體，不溶于水，密度比空氣的小。 ②化學性質(zhì)：氮氣的化學性質(zhì)不活潑，一般情況下不能支持燃燒，不供給呼吸，也不與其他物質(zhì)反應，但在一定條件下，氮氣可以和某些物質(zhì)反應，例如：合成氨、制氮肥、生物固氮等。 方法點撥 物質(zhì)的物理性質(zhì)一般指顏色、狀態(tài)、氣味、熔點、沸點、硬度和密度，以及是否溶于水等，這些性質(zhì)不需要通過化學反應就能表現(xiàn)出來。 3.稀有氣體 （1）物理性質(zhì)：在通常狀況下，稀有氣體都是無色無味的氣體。 （2）化學性質(zhì)：化學性質(zhì)極不活潑，過去人們認為這些氣體不跟其他物質(zhì)發(fā)生化學反應，曾把它們叫做惰性氣體。但隨著科學技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有些稀有氣體在一定條件下也能與某些物質(zhì)發(fā)生化學反應，生成其他物質(zhì)。 （3）用途 ①保護氣，如焊接金屬是用稀有氣體來隔絕空氣，燈泡中充入稀有氣體以使燈泡經(jīng)久耐用。 ②電光源，稀有氣體在通電時發(fā)出不同的光。燈管里充入氬氣，通電時發(fā)出藍紫色光；充入氦氣發(fā)出粉紅色光；充入氦氣發(fā)出紅光。 ③用于激光技術(shù)。 ④氦氣可作冷卻劑。 ⑤氙氣可作麻醉劑。 三、保護空氣 1.空氣中的主要污染物。主要是有害氣體和煙塵兩類。有害氣體有：一氧化碳、一氧化氮、二氧化硫、二氧化氮等。 2.空氣污染的危害。被污染的大氣嚴重損害人體健康，影響作物生長，破壞生態(tài)平衡。全球氣溫變暖、臭氧層破壞和酸雨等也都與空氣污染有關(guān)。 3.防治空氣污染的措施：加強大氣質(zhì)量監(jiān)測；研制和開發(fā)潔凈能源；采用化學方法處理工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的有害氣體；在汽車上安裝尾氣凈化裝置；積極植樹造林、種草。 問題思路探究 問題1測定空氣中氧氣含量的實驗中，為什么采用過量紅磷消耗氧氣，而不采用木炭、硫磺、鐵絲等物質(zhì)？ 思路：本題綜合考查物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)，以及考查了測定空氣中氧氣體積分數(shù)試驗的實驗原理。紅磷燃燒后生成五氧化二磷固體，因而瓶內(nèi)壓強減小；雖然木炭和硫磺也可以燃燒消耗氧氣，但是又生成二氧化碳和二氧化硫氣體，使瓶內(nèi)壓強變化不大。而鐵在空氣中不能燃燒，不能消耗氧氣。 探究：紅磷燃燒的產(chǎn)物為五氧化二磷固體，消耗了約占集氣瓶體積1/5的氧氣，瓶內(nèi)壓強減小，小于外界大氣壓，當冷卻到室溫時，打開彈簧夾，水便流入集氣瓶內(nèi)約1/5體積，從而說明空氣中氧氣的體積分數(shù)約占空氣體積的1/5；不能改用木炭和硫磺，它們?nèi)紵蟮漠a(chǎn)物分別是二氧化碳和二氧化硫氣體，使集氣瓶內(nèi)壓強變化不大，因此水不會進入集氣瓶。 問題2在測定空氣中氧氣體積分數(shù)的實驗中，實驗結(jié)束時，發(fā)現(xiàn)水沒上升到集氣瓶體積的1/5處，原因可能有哪些？ 思路：本問題主要考查測定空氣中氧氣體積分數(shù)試驗的實驗原理及誤差分析。水上升體積的多少取決于瓶內(nèi)壓強減小的程度，而影響壓強的因素有：①實驗裝置的氣密性；②消耗氧氣的量；③溫度。既然水沒能上升到集氣瓶體積的1/5，則是由于瓶內(nèi)壓強減少的較少造成的。所以主要從氧氣可能沒被消耗完的原因，或即使氧氣被消耗完而又有其他氣體進來的原因，或溫度較高時壓強也較大等方面分析。 探究：這個問題主要從這些方面考慮：有哪些方面有可能使氧氣沒有被消耗完，或有哪些方面即使氧氣消耗完但瓶內(nèi)壓強并沒有減少那么多。造成這種現(xiàn)象的原因主要有：①未檢查裝置的氣密性，裝置漏氣；②紅磷量不足或燃燒不完全，使瓶內(nèi)有剩余氧氣；③未冷卻到室溫就打開彈簧夾，使進入瓶內(nèi)水的體積減少。 問題3小麗同學要探究教室內(nèi)的空氣中二氧化碳的含量，她從教室外拿一個裝滿水的瓶子，走進教室把水倒掉，然后蓋緊瓶塞帶回實驗室，再向瓶內(nèi)倒入澄清的石灰水，觀察石灰水的變化。小麗同學的實驗方法能否得出準確的實驗結(jié)論？為什么？ 思路：該問題是對測定空氣中氧氣的含量方法的擴展延伸。取樣的方法有多種，可以用注射器、膠頭滴管、氣球、礦泉水瓶等等。如要得出較準確的結(jié)論，在氣體取樣時，要充分考慮氣體的性質(zhì)，如二氧化碳可溶，就不要用排水法取樣。可以采用類似測定空氣中氧氣的含量方法，用澄清的石灰水、氫氧化鈉等吸收二氧化碳來測定二氧化碳的含量。 探究：不能得出準確的實驗結(jié)論。一是沒有考慮到二氧化碳能夠溶于水中，瓶中殘余的水會吸收二氧化碳；二是石灰水變渾濁的程度難以量化，不夠精確。 典題熱題新題 例1我們已經(jīng)知道空氣的主要成分是氮氣和氧氣，如圖所示為測定空氣中氧氣含量的實驗裝置示意圖，圖中玻璃管里的活塞可以活動，活塞的左端管內(nèi)有密封的空氣，活塞右端的玻璃管口跟空氣相通，試驗開始前活塞處在刻度5 cm處。請按要求填空。 （1）實驗時，玻璃管里為什么要盛過量的紅磷？ （2）可以觀察到玻璃管內(nèi)發(fā)生的現(xiàn)象是：①白磷（足量）　　　　　??；②活塞開始向 　　 　移動（填“左”或“右”）；③隨著溫度的降低，最終向　　　 　移動。 （3）試驗結(jié)束并恢復至室溫時，活塞應停在約　　　　cm處，據(jù)此可得出的結(jié)論是　　　　　　　　　　　。 思路解析：本題中用燃燒紅磷的方法除去一定體積的空氣中的氧氣，再通過活塞移動的情況來判定空氣中氧氣的體積分數(shù)。這就要求：①紅磷必須過量，才能把一定體積的空氣中的氧氣完全消耗掉；②產(chǎn)物不能是氣體，否則無法測定實驗結(jié)果。因此，實驗中使用紅磷作燃燒物，且必須過量。 答案：（1）紅磷過量才能將空氣中的氧氣消耗完全，測出的氧氣體積才更接近空氣中氧氣的實際體積。 （2）燃燒　右　左 （3）4　空氣中氧氣的體積大約占1/5 深化升華 這是一道實驗題，基本上所有的實驗題素材幾乎都來自于教材，所以對教材上的實驗要明確實驗原理，熟悉實驗裝置和注意事項，另外還要注意實驗儀器和藥品的替代品。 例2下列事實說明空氣中含有哪些成分？ （1）空氣是制造氮肥的原料　　　　。（2）餅干在空氣中放置逐漸變軟　　　　。 （3）蠟燭在空氣中燃燒　　　。（4）長期放在空氣中的石灰水表面上有一層白膜　　　。 思路解析：此題考查了同學們對空氣各成分的掌握情況，并知道發(fā)生變化的原因是由空氣中的哪些成分引起的，使同學們能較靈活地用空氣成分的知識解決有關(guān)問題?？諝庵泻械獨馑圆拍苤圃斓剩豢諝庵泻械乃魵馐癸灨勺冘?；蠟燭能燃燒是因為空氣中含有氧氣；空氣中的二氧化碳和石灰水的有效成分Ca（OH）2反應，生成不溶于水的碳酸鈣。 答案：（1）氮氣（2）水蒸氣（3）氧氣（4）二氧化碳 深化升華 本題是根據(jù)發(fā)生的現(xiàn)象和用途推測物質(zhì)的化學性質(zhì)或生成了什么物質(zhì)的一類題目，這類題目是經(jīng)常遇到的。要解決此類問題，必須掌握有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)和用途。 例3下列物質(zhì)屬于純凈物的是 （　?。? A.加碘食鹽 B.礦泉水 C.空氣 D.酒精 思路解析：純凈物中只含一種物質(zhì)，加碘鹽是在食鹽中加入碘化鉀，故它是混合物；礦泉水中含有礦物質(zhì)，是混合物；空氣中含有多種礦物質(zhì)；酒精是乙醇的俗名，其中只含一種物質(zhì)是純凈物。 答案：D 深化升華 這是一類基本概念的題目，考查對基本概念的理解。對于概念的學習要抓住關(guān)鍵的字詞。如：純凈物是指由一種物質(zhì)組成的，暗含的意思是只含一種物質(zhì)。 例4閱讀下面短文，并完成問題。 19世紀末，英國物理學家雷利在測定氮氣的密度時，發(fā)現(xiàn)從空氣中分離出來的氮氣每升質(zhì)量是1.2572 g，而從含氮物質(zhì)制得的氮氣每升質(zhì)量是1.2505 g。經(jīng)多次測定，兩者質(zhì)量相差仍然是0.0067 g?？少F的是雷利沒有忽視這種微小的差異，在化學家拉姆塞的合作下，經(jīng)過十幾年的努力，于1894年發(fā)現(xiàn)了空氣中的氬。 下列有關(guān)結(jié)論中，正確的是（填序號）　　　。 ①氬是一種化學性質(zhì)極不活潑的氣體。 ②雷利從空氣中分離出的氮氣是純凈物。 ③19世紀末以前，人們認為空氣是由氮氣和氧氣組成的。 ④雷利發(fā)現(xiàn)，從空氣中分離的氮氣中含有沒有被發(fā)現(xiàn)的較重的氣體。 思路解析：從第一句我們分析出19世紀末以前，人們一直認為空氣是由氧氣和氮氣組成的；經(jīng)過十幾年的努力才發(fā)現(xiàn)了氬。這說明氬氣的化學性質(zhì)不活潑，也說明空氣中分離出來的氮氣不是純凈物。從題中所給數(shù)據(jù)比較，說明氬氣的密度比較大。 答案：①③④ 深化升華 本題主要考查同學們對知識的應用能力和閱讀能力。本題不僅告訴我們知識還給了我們一個重要的提高；不論做什么事情都不能忽視一些細節(jié)， 不放過任何一個疑點。 例5有五種物質(zhì)：①汽車尾氣形成的煙霧；②石油化工廠排出的廢氣；③人體呼出的二氧化碳氣體；④植物光合作用放出的氣體；⑤煤燃燒產(chǎn)生的煙塵。其中能使空氣嚴重污染，并對人類造成很大危害的是 （　?。? A.①②⑤ B.②③⑤ C.②④⑤ D.①④⑤ 思路解析：造成空氣污染的氣體有SO2、NO2、CO等氣體，①②⑤排出的氣體中分別含有上述氣體中的一種或幾種。 答案：A 深化升華 空氣污染的廢氣包括：①汽車尾氣及石油燃燒后排放的氣體；②化工廠排放的廢氣SO2、CO、NO2等；③煤燃燒產(chǎn)生的氣體和煙塵；④其他粉塵和污染物。CO2一般不當作空氣污染物，但濃度過大可導致“溫室效應”。