第四单元1 3.docx
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第四单元13
第四单元 我们周围的空气
第一节 空气的成分
一、〔我要预习〕
〔我要看书〕
一、认识空气的组成
1.原始的大气是以 、 、 和 等气体为主要成分的。
在绿色植物出现以后,植物依靠光合作用吸收 ,放出 , 分别与一氧化碳、甲烷、氨作用,使它们转化为 、 和 。
经过数十亿年的变迁,终于形成了现在这个以 和 为主要成分的地球大气层。
2.空气的成分按分数计算,大约是:
氮气,氧气,稀有气体,二氧化碳,其他气体和杂质,它是有多种单质和多种化合物组成的。
3.测定空气中氧气的体积分数:
实验原理:
将铜丝在一定量的空气中加热,完全消耗其中的氧气而又不产生其他气体,导致压强减小,减少的体积即为空气中氧气的体积。
实验步骤
实验装置如图所示:
1.在由两个注射器组成的密闭系统内留有30mL空气。
2.给装有细铜丝的玻璃管加热,同时交替缓慢推动两个注射器活塞,观察现象。
3.停止加热冷却至室温,将气体全部推至一支注射器中,读出注射器内气体的体积。
实验现象:
1.铜丝反应前___色,实验结束后_____色。
2.完成表格:
反应前注射器内气体体积
反应后注射器内气体体积
消耗掉的氧气的体积
实验结论:
___________________________________________________________.
注:
①实验前检查装置的气密性。
②铜丝用量充足,保证空气中的氧气被耗尽。
③加热时间充足,使温度足够高,反应完全。
④中间的硬质玻璃管不可太细太短,防止加热时橡皮管被烤焦。
3.分析得出物质需要满足的条件:
(1)、________(填“能”或“不能”)与氧气发生反应已知:
在加热的情况下,铜能与空气中的氧气反应,生成黑色的氧化铜。
写出文字表达式:
__________________铜+氧气-------→氧化铜
(2)、________(填“能”或“不能”)与氧气之外的气体反应
(3)、生成物最好是_________(填“固体、液体或气体”)
(4)若上述实验中得到的数据与你的猜测差别较大,你认为可能的原因有哪些?
如何改进?
________________________________________________________________________
解析:
原因可能是1、铜丝不足,没有把空气中的氧气完全耗尽2、加热温度达不到反应所需温度或时间不够3、没等冷却到室温就读数4、装置漏气
二、氧气、氮气、稀有气体的主要用途
1.氧气的用途
(1)供给;
(2)潜水、医疗、急救;(3)气焊;(4)炼钢;(5)宇航
2.氮气的用途
(1)制硝酸和化肥的;
(2)可作为;(3)医疗上作为麻醉剂;
4)超导材料在液氮环境下能显示出超导性能。
3.稀有气体
稀有气体(氦、氖、氩、氪、氙)都是无色、无味的气体,化学性质,可作为保护气,可制作航标灯、闪光灯、霓虹灯等多种电光源,可用于激光技术,可制造低温材料,可作为医疗麻醉剂。
二、〔我的课堂〕
(一)学习目标
1.通过测定空气中氧气的含量认识空气的组成,学习从混合气体中除去某种气体进而测定其含量的方法。
2.结合社会生活了解空气是一种重要的资源。
3、通过验证通风不畅环境中的空气与新鲜空气的区别
4、认识空气质量日报关注空气质量
5、增强关心环境,关心自然的意识和责任
(2)背景资料
学生通过小学科学的学习,已经知道空气主要是由氮气和氧气的组成的,通过媒体也了解空气质量状况,也一定感受到空气污染的危害。
学习该课题时,感兴趣的是:
怎样通过化学实验探究空气的组成?
空气的用途及污染与防治跟化学的关系?
(三)讲解课文
1.空气的成分
空气的成分
体积分数
氮气
78%
氧气
21%
稀有气体
0.94%
二氧化碳
0.03%
其他气体和杂质
0.03%
空气的主要成分是氮气和氧气。
2.空气中氧气含量的测定
测定空气中氧气的含量原理是:
用一种可燃物在密闭的空气中反应,耗尽空气中的氧气,使容器内的压强减小,再利用明显的现象来推测出空气中氧气的体积分数。
可燃物的选择:
选择反应中不生成气体的固体物质,且反应物要足量甚至过量,目的是完全耗尽容器中的氧气,以便准确的测定空气中氧气含量的多少。
3.空气是一种重要的资源
(1)工业上采用分离液态空气法制氧气。
(2)空气中各成分的作用:
氧气:
供给呼吸,支持燃烧。
氮气:
制硝酸和化肥的原料;食品包装充入氮气防腐;液氮作制冷剂。
稀有气体:
稀有气体是氦、氖、氩、氪、氙等气体的总称。
由于化学性质不活泼,常用作保护气。
稀有气体在通电时能发出不同颜色的光,用来填充灯泡,制成多种用途的电光源,如航标灯、霓虹灯等。
二氧化碳:
二氧化碳是植物进行光合作用的原料,将二氧化碳通入大棚中,可促进植物的生长,是一种很好的气体肥料。
但二氧化碳的含量过高,可能会引起温室效应,使地球变暖,给人类的生活和生存带来不便。
(四)例题详释
例1.下列说法正确的是()
A.空气是一种重要的自然资源
B.空气中只有氧气是有用气体
C.按质量分数计算:
空气中氧气占21%,氮气占78%
D.除了氧气、氮气,空气中含量最多的二氧化碳。
解析:
空气成分是指体积分数而不是质量分数。
答案:
A
例2.右图所示装置可用来测定空气中氧气的含量。
对该实验认识不正确的是
A.红磷的量不足会影响实验结论
B.装置不漏气是实验成功的重要因素之一
C.将红磷改为碳也能得到正确的实验结论
D.钟罩内气体压强的减小会导致水面的上升
解析:
该实验的原理是:
利用红磷与空气中的氧气发生反应,生成固体五氧化二磷,钟罩内压强减少,在大气压的作用下,水槽中的水会进入钟罩,钟罩内水面上升,根据进入钟罩内水的体积,便可测出空气中氧气的体积分数。
如果红磷的量不足,钟罩内的氧气不能完全反应,结果会偏少;如果装置漏气,外面的空气会进入钟罩,结果也偏少,因此,该实验要求装置要严密;如果用木炭做实验,反应生成的二氧化碳气体与消耗的氧气体积相等,容器内压强不变。
答案:
C
例3、下列各项变化中,与其他三项有本质区别的一项是()
A.植物光合作用B.铁生锈C.氢气燃烧D.分离液态空气
解析:
分析A、B、C都属于化学变化,而D是根据空气中各气体的沸点不同而蒸馏得到的气体,是物理变化。
故选D
答案:
D
例4、下列物质属于纯净物的是:
A.食用醋B.天然气C.含碘盐D.蒸馏水
解析:
该题中所涉及到的物质都是日常生活中的常见物质,其中食用醋实际是醋酸的水溶液,天然气的主要成分是甲烷,含碘盐是指含有KIO3的食用盐,三者均为混合物。
答案:
D
例5.根据下列现象,说明空气中的成分
(1)酥脆的饼干放置在空气中一段时间后会变软____________
(2)敞口放置在空气中的澄清石灰水过一段时间表面上会生成一层白膜____________
(3)昆虫在盛有空气的密闭容器中能生存一段时间____________
(4)灯泡中充入____________时能发出不同颜色的光,制成多种用途的光源
【分析】饼干在空气中变软说明空气存在水蒸汽,吸水之后饼干变软;二氧化碳气体能够使澄清石灰水变浑浊,生成白色沉淀,所以
(2)说明空气中存在二氧化碳;密闭容器中
昆虫能存活,说明存在氧气;稀有气体能填充制成霓虹灯。
答案:
(1)水蒸气H2O
(2)二氧化碳CO2(3)氧气O2(4)稀有气体
例6.某同学利用右图装置测定空气中氧气的含量,红磷燃烧后恢复到室温,打开弹簧夹发现进入集气瓶的液体的体积超过集气瓶中空气体积的l/5。
造成这一现象的原因可能是() A.实验前没有将弹簧夹夹紧 B.实验装置可能漏气
C.实验中所取的红磷过量 D.实验中所取的红磷不足
【分析】用红磷燃烧来测定空气中氧气体积分数实验成功的关键是:
①反应前集气瓶内装满空气;②燃烧时间足够长,保证氧气完全消耗;③集气瓶冷却到室温再打开止水夹;④反应后只生成五氧化二磷固体,无其它气体生成;⑤装置不漏气。
这些因素可能导致出现的现象是“进入集气瓶中的水不到集气瓶中空气体积的1/5”。
但当实验前没有将弹簧夹夹紧,红磷燃烧时放出热量使气体体积膨胀,部分气体会从导管中逸出,导致进入集气瓶中的水超过集气瓶中空气体积的1/5。
答案:
选A。
例7、按如图所示的装置测定空气中氧气的含量(体积分数)。
①检查整个装置的后,将c处的止水夹夹紧;
②点燃红磷后,迅速插入左边的广口瓶中并把瓶塞塞紧。
原因是
;
③观察红磷燃烧时最明显的现象是;
④待燃烧停止,整个装置冷却至室温后,将e处的止水夹打开。
观察到的现象是;
【解析】
(1)实验原理及方法:
利用过量的红磷在集有空气的集气瓶中燃烧,(使集气瓶中气体
体积减小,压强减小),观察集气瓶中进水的多少,来测定空气中氧气的体积分数。
(2)实验现象:
①红磷燃烧时产生白烟;②烧杯中的水沿导管进入集气瓶里,集气瓶内水面上升了约1/5体积。
(3)实验成功的关键:
①装置不能漏气;②集气瓶中预先要加入少量水;③红磷要过量;④待红磷熄灭并冷却后,打开弹簧夹。
(4)实验讨论:
⑴不能用木炭、硫粉代替红磷做上述实验,原因是木炭、硫粉燃烧产生的分别是二氧
化碳气体和二氧化硫气体,集气瓶内气体压强没有明显变化,不能很好地测出氧气的体积。
⑵进入瓶中水的体积一般小于瓶内空间1/5的可能原因是:
①红磷量不足,使瓶内氧气未耗尽;②瓶塞未塞紧,是外界空气进入瓶内;③未冷却
至室温就打开瓶塞,使进入瓶内水的体积减少。
答案:
①气密性③红磷燃烧时产生白烟④烧杯中的水沿导管进入集气瓶里,集气瓶内水面上升了约1/5体积。
例8.下图是从空气中分离氧气的示意图。
请你写出从图中所获得的有关物质组成、结构、性质、变化等信息各一条
组成:
__________________________;
结构:
____________________________;
性质:
____________________________;
变化:
__________________________。
解析:
本题是一道新情景信息题,体现了新课改的特点。
主要考查学生对工业制氧原理的理解和掌握,以及学生识图分析能力。
本题信息以模型形式出现,解题的关键是读懂图示模型,由图示可看出:
空气是由氧气和氮气组成的;一个氮(氧)分子是由两个氮(氧)原子构成;在升温后,液态氮先气化,故推出液态氮的沸点比液态氧低;在从空气中分离出氧气的过程中,没有新物质生成,故推出该过程发生的是物理变化。
答案:
组成:
空气主要由氧气和氮气组成的
构成:
1个氧气(氮气)分子是由2个氧(氮)原子构成
性质:
氮气的沸点比氧气低
变化:
液化空气制氧气是物理变化
(5)课堂练习
1.空气的成分:
①氧气②氮气③稀有气体④二氧化碳等。
按体积分数计算由多到少的顺序是()
A.①②③④B.④③②① C.②①③④ D.②①④③
2.绿色植物进行光合作用时,需要空气中的()
A.氮气B.二氧化碳C.氧气D.稀有气体
3.薯片等易碎食品宜采用充气袋包装,下列气体中最不适宜充入的是()
A.O2B.N2C.C02D.空气
4.下列说法正确的是()
A.从空气中分离出氧气后,余下的全部是氮气
B.在一定条件下,氮气能与其它的物质起反应
C.稀有气体不与任何物质发生化学反应
D.空气是由氧气、氮气、稀有气体组成的
5.下列物质的用途中,不属于氧气的用途的是()。
A.急救病人B.富氧炼钢C.做高能燃料D.气焊气割
第二课时
一、〔我要预习〕
〔我要看书〕
三、关注空气质量
1.通常情况下,空气中各成分所占的比例保持相对稳定。
但随着人类活动的增加,特别是和产生的废气源源不断的排放,使空气中和的含量不断增加,造成了空气污染,导致空气质量下降。
2.认识空气质量报告
城市
空气污染指数
首要污染物
空气质量级别
空气质量状况
A
65
二氧化硫
Ⅱ
良
B
109
可吸入颗粒物
Ⅲ1
轻微污染
C
100
可吸入颗粒物
Ⅱ
良
表中的空气污染指数是,按一定的方法处理,变成大家熟悉的之间的数字。
污染指数是一个数值,数值小表示,数值大表示。
目前计入空气污染指数的项目暂定为:
、、、等。
3.空气的污染和防治
排放到空气中的有害物质大致可分为粉尘(可吸入颗粒物)和气体两大类。
气体主要是________一氧化碳、________二氧化硫、_____________二氧化氮等。
它们主要来自化石燃料的燃烧、工厂废气以及交通运输产生的废气。
二、〔我的课堂〕
(一)(讲解课文)
三、关注空气质量
有害气体:
二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮
(1)空气中的有害物质
烟尘(可吸入颗粒物)
(2)空气污染的危害:
损害人体健康,影响作物生长,破坏生态平衡,导致全球气候变
暖、臭氧层破坏和酸雨等。
(3)保护空气的措施:
加强大气质量监测,改善环境状况,使用清洁能源,积极植树造林、种草等。
(4)城市空气质量日报、预报:
根据我国空气污染的特点和污染防治重点,目前计入空
气污染指数的项目暂定为:
二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入颗粒物等。
(二)例题精析
例1、下列情况:
①煤的燃烧;②工业废气的排放;③燃放鞭炮;④以汽油为燃料的汽车尾气的排放;⑤以氢气为燃料的新型燃气车排放的尾气。
其中会引起空气污染的是
A.①④⑤B.①②③C.①②③④D.①②③④⑤
【解析】空气的污染物主要是有害气体污染和烟尘污染两大类,而气体污染主要是化学工业排放的废气和含硫煤燃烧产生的SO2,汽车尾气排放的CO,NO2等;鞭炮的爆炸物中因含硫而燃烧时产生SO2,不仅造成噪声污染,也会造成空气污染;氢气燃料燃烧的产物是水,不会引起空气污染。
答案:
C
例2.空气质量监测报告提醒人们要关心环境、保护环境。
以下提供了两组数据,请按要求分析:
(l)2003年元月某一天,首都北京、全国重工业基地兰州、海滨城市威海空气质量监测数据如下:
注:
各分指标与污染分指数之间关系:
一级<50,二级50~100,三级100~200,四级200~300,五级300~400,
六级400~500。
①空气质量最差的城市是;
②空气质量标准确定依据是以下三项中的(填序号)。
A.三项数据综合考虑B.看最大的数据C.看最小的数据
(2)2001年某市春夏秋冬四季空气监测平均数据如下:
①对该市空气质量影响最大的指标项目是,治理方法有。
(至少举两例);
②夏季各项数据明显降低,主要原因是、。
解析:
本题属阅读分析信息迁移题。
要认真阅读题中资料,运用所学知识,联系实际,寻找规律,解决问题。
首先依据相关知识,分析表中各项数据,得出正确结论。
利用
(1)题得到的规律,迁移解答
(2)题,确定影响空气质量最大的指标是TSP,再依据污染源找治理方法。
研究比较季节特点,即可找出答案。
答案:
(1)①兰州②B
(2)①悬浮物(或TSP)植树绿化、规范城市建设、燃煤产生的烟气处理后排放,改用清洁能源②夏季多雨夏季树叶茂盛,减少粉尘飞扬。
(三)课堂练习
1.“六·五”世界环境日中国主题是“污染减排与环境友好型社会”。
推动污染减排、建设环境友好型社会是全社会共同的责任。
下列物质中,属于大气主要污染物,必须减少排放的是()
A.SO2B.CO2C.N2D.O2
2.从空气质量报告中可以看出,造成我市空气污染的首要污染物是可吸入颗粒物和二氧化硫,下列对其形成主要原因的分析不合理的是()
A.环境绿化不好,粉尘随风飘扬B.生活和生产中燃烧煤炭
C.工业生产排放废水D.机动车排放尾气
3.人类需要洁净的空气。
目前我国城市空气质量日报中的污染物不包括()
A.可吸入颗粒物B.二氧化碳C.二氧化氮D.二氧化硫
4.以下是空气污染指数与质量级别、质量状况的对应关系:
空气污染指数
0~50
51~100
101~200
201~300
>300
空气质量状况
优
良
轻度污染
中度污染
重度污染
空气质量级别
I
II
III
IV
V
2005年6月3日,益阳市区的空气污染指数为82~93,根据以上信息,判断益阳市区当天的空气质量级别和空气质量状况分别是()
A.I级优B.II级良
C.III级轻度污染D.V级重度污染
5.当你在复印社复印材料时,经常能闻到一股特殊的气味这种气味就是臭氧(O3)的气味。
氧气在放电条件下可以转化成臭氧。
下列与此相关的说法中正确的是()
A.该变化是物理变化B.该变化是化学变化
C.臭氧与氧气是同一种物质D.臭氧与氧气性质相同
6.在治理城市空气污染中所采取的措施不正确的是()
A.焚烧落叶B.增大绿化面积
C.减少用煤作燃料D.汽车改用清洁燃料
7.下列各因素,不会造成空气污染的是()
A.煤燃烧产生的烟 B.石油化工厂排放的废气
C.汽车排放的尾气 D.氢气燃烧的产物
3、〔我的课后学习〕
(一)小资料:
知识梳理
氮气78%
1.组成成分氧气21%
稀有气体0.94%
二氧化碳0.03%
水蒸气和杂质0.03%
空气2.测定氧气体积分数的实验方法及原理
3.空气是重要的资源工业制氧气原理
气体:
NO2、CO、SO2
主要污染物与污染源
粉尘(又称烟尘)
4.空气污染与防治主要危害
污染的防治措施
空气质量预报
(2)课后能力突破
〔基础训练〕
1.下列有关空气各成分的说法正确的是
A.氧气的化学性质比较活泼,属于可燃物
B.氮气的化学性质不活泼,可用于食品防腐
C.空气质量报告中所列的空气质量级别越大,空气质量越好
D.二氧化碳在空气中含量增多会引起温室效应,属于空气污染物
2.下列关于空气的说法中,错误的是
A.工业上利用氧气和氮气的沸点不同,从液态空气中分离出氧气的过程属于物理变化
B.空气是一种十分重要的天然资源
C.若大量有害物质进入空气中,仅靠大自然的自净能力,大气还能保持洁净
D.按体积分数计,空气中约含有氮气78%、氧气21%、其他气体和杂质1%
3.能除去空气中氧气,且不生成其他气体的是()
A.木炭B.红磷C.硫D.铁丝
4.夏天从冰箱里拿出一瓶饮料,放在空气中,饮料外壁会潮湿,说明空气中含有
A.氮气B.氧气C.水蒸气D.二氧化碳
5.仪器包装内充氮气用于防腐,主要是因为氮气()
A.没有颜色B.没有气味C.不支持燃烧D.化学性质稳定
6.根据空气的成分填空
(1)小白老鼠在装有空气的密闭容器中可存活一段时间,说明空气中含有
(2)石灰水长期露制在空气中会出现白色固体物质,说明空气中含有
(3)夏天,盛放冰棒的杯子外壁上附有一层水珠,说明空气中含有
〔我要提高〕
1.新制的蒸馏水的不宜养金鱼,是因为蒸馏水中含有较少的()
A.氧原子B.氧元素C.氧分子D.氢元素
2.下列造成空气污染的因素主要由物理变化引起的是()
A.节日燃放烟花爆竹产生烟尘
B.建筑施工导致尘土飞扬
C.生活垃圾的焚烧产生的有害气体
D.生物的腐烂放出一氧化碳
3.很多城市都禁放烟花爆竹,原因是燃放烟花爆竹时①产生有毒气体②产生噪声③产生粉尘④易引发火灾()
A.①②③④B.只有①③
c.只有①②D.只有②③④
4.如图所示,将红磷和硫磺分别在氧气中燃烧(硫磺燃烧产物为二氧化硫气体),待燃烧完毕后同时打开装置中的两个弹簧夹,这时观察到()
A.水迅速进入两个集气瓶B.水只进入A瓶中
C.水只进入B瓶D.两个瓶均不进水
5.减少污染,净化空气,“还我一片蓝天”,已成为世界各国人民的共同心声。
下列气体会造成空气污染的是()
A.二氧化碳B.氮气C.一氧化碳D.氧气
6.如图所示是火星大气成分含量示意图。
与空气的成分相比较,
下列说法中正确的是()
A.火星大气中氮气(N2)的体积分数小于空气中
N2的体积分数
B.火星大气中二氧化碳(C02)的体积分数小于
空气中C02的体积分数
C.火星大气中氧气(02)的体积分数大于空气中氧气(02)的体积分数
D.火星大气中有稀有气体,空气中没有稀有气体
7.为了建设卫生城市,市政府向市民征集到的下列措施中,你认为不可行的是
A.使用清洁能源代替煤和石油B.实施绿化工程,防治扬尘污染
C.分类回收垃圾,并露天焚烧D.使用燃煤脱硫技术,防治SO2污染
8.2008年5月8日北京奥运火炬成功登顶珠穆朗玛峰。
为解决登顶人员的呼吸困难,应携带的物质是()
A.氮气B.氧气C.二氧化碳D.水
9.某同学用如图所示的装置,粗略地测定空气中氧气的体积分数。
图中烧杯上方玻璃管(预先已固定好)中有一可移动的活塞,活塞左方玻璃管有密封的空气,活塞右方的玻璃管口与空气相通,实验开始前活塞处在刻度“5”的地方。
实验开始时先向烧杯中加入适量水,水与生石灰反应放出大量的热。
(1)向烧杯内加入适量水,生石灰与水剧烈反应,放出大量的热。
(2)可观察到玻璃管内发生的现象是:
①白磷(足量,在40℃时就能燃烧)。
②活塞向(填“左侧”或“右侧”)移动。
(3)实验结束后,恢复至常温,活塞应停止在处,据此可得出的结论是。
10.拓展创新.某同学为了研究竹子里面气体的成分,做了一个实验。
(1)先将竹子浸在水里,钻个小孔,看到一串串气泡冒出,然后采用法(填实验室常用的一种集气方法)收集了甲、乙两瓶气体。
(2)将盛有足量红磷的燃烧匙伸人甲瓶中。
用放大镜聚集太阳光,使红磷燃烧,瓶内充满白烟。
然后,将甲瓶倒插入水中,松开夹子,结果流人的水约占瓶子容积的1/10,这说明竹子里的气体中肯定有。
(3)再往乙瓶中倒入澄清石灰水,发现石灰水马上变浑浊,这说明竹子里的气体中肯定含有
(4)那么竹子里的气体含量与空气(空气中的气体含量如图所示)有什么区别呢?
于是他又用空气重复了上述实验,相比较后得出的结论是
第一节空气的成分答案
第一课时课堂练习1.C2.B3.A4.B5.C
第二课时课堂练习1.A2.C3.B4.B5.B6.A7.D
基础训练1.B2.C3.B4.C5.D6.
(1)O2
(2)CO2(3)H2O
我要提高1.C2.B3.A4.B5.C6.A7.C8.B
9
(2)①燃烧,产生大量白烟②左侧(3)4,O2约占空气总体积1/5
10.
(1)排水法
(2)氧气(3)二氧化碳(4)竹子中二氧化碳的含量较空气中的高,而氧气的含量较空气的低
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