第2章 我們身邊的物質 第一節 有多種物質組成的空氣

第2章 我們身邊的物質 第一節 有多種物質組成的空氣

第2章 我們身邊的物質

第一節 有多種物質組成的空氣

學習目標：

知識與技能：

1．能說出空氣的主要成分，能用實驗事實說明空氣是混合物；

2．了解空氣成分保持相對穩定的原因；

3．了解空氣中各成分在生產、生活中的用途；

4．了解造成空氣污染的主要原因，認識保持空氣潔凈的重要性；

過程與方法：

1．學會實驗室研究氧氣在空氣中含量的實驗，并理解各項注意點；

2．學會實驗方法“捕捉”空氣，采集空氣樣品

情感態度與價值觀：

1．養成關心空氣質量，自覺保護大氣環境的良好習慣與責任感；

2．初步學會科學探究的思想

學習重點與難點：

1．空氣的成分與探究空氣成分的方法；

2．氮氣和稀有氣體的性質與用途；

3．人類需要潔凈的空氣和空氣的污染。

學習內容：

一、探究空氣的成分

1．測定空氣（Air）中氧氣體積分數的實驗方法

（1）實驗裝置（如右圖所示）

（2）實驗現象：

a．點燃紅磷后，打開止水夾前觀察到紅磷燃燒，發出黃白色火焰，產生大量的白煙，放出大量熱；

b．待集氣瓶冷卻到室溫后，打開止水夾，觀察到白煙消失，燒杯中的水進入集氣瓶中，其體積約占集氣瓶容積的1/5；

c．等反應結束后，用燃著的木條伸入到集氣瓶中，發現立即熄滅，說明集氣瓶中不含有氧氣（Oxygen），剩余的氣體基本上都是氮氣（Nitrogen）了。

（3）化學原理：紅磷（P）+氧氣（O₂）點燃——→五氧化二磷（P₂O₅）

我們選擇能和空氣中氧氣起反應，而不跟氮氣及其他氣體起反應的固體物質磷，利用氧氣跟磷反應生成另一固體物質五氧化二磷，使密封容器中氣體的量減少，減少的量恰好是氧氣的量，引起密閉容器中的氣體壓強減少，外面大氣壓將燒杯中的水壓入集氣瓶中。

（4）思考問題：

a．實驗中為什么要使用磷，而不用木炭？

答：木炭燃燒生成產物是二氧化碳氣體[碳（C）+ 氧氣（O₂）點燃——→二氧化碳（CO₂）]，集氣瓶內氣體壓強在反應前后沒有改變，燒杯中的水就無法進入集氣瓶。

b．如果還是要利用木炭燃燒來完成實驗，我們該怎樣改進？

答：我們可以將燒杯中的水改為澄清石灰水或者是氫氧化鈉溶液，吸收二氧化碳氣體，從而使氣體壓強同樣也減少。

c．某同學進行該實驗中，發現實驗結果進入集氣瓶中液體體積遠不足1/5，為什么？

答：第一，紅磷不過量。這樣無法將集氣瓶中的氧氣完全消耗；

第二，裝置漏氣，外面的空氣進入集氣瓶，使得水進入的量就減少。

    d．其他相似的實驗裝置，如右圖所示

2．空氣的成分

（1）空氣的成分按體積分數來分，大約是：氮氣（N₂）78%，氧氣（O₂）21%，稀有氣體0.94%，二氧化碳0.03%，其他雜質和氣體0.03%；

（2）空氣的主要成分一般是比較固定的。

提問：為什么空氣中的氧氣的含量會保持相對恒定呢？

答：動植物的呼吸、物質的燃燒、動植物的腐爛、鋼鐵的銹蝕都需要消耗大量的氧氣。但是綠色植物在日光下進行光合作用，會放出大量的氧氣。實驗證明植物放出氧氣的總量比它呼吸時需要氧氣的量多20倍左右，這就是氧氣量保持相對平衡的原因。

（3）空氣的“捕捉”和證明空氣存在的實驗

a. 實驗儀器：如右圖所示

b. 實驗過程中要注意氣密性的檢查，該裝置的氣密性如何檢查？

答：在導管處關閉失水夾，向分液漏斗中加入一定量的水，觀察液面，若漏斗中的液面不持續下降，則說明該裝置氣密性良好。

c. 排水集氣法：收集的氣體不易溶于水，也不與水發生反應。

在捕捉空氣的實驗里，用水可以把空氣從瓶子里“趕出”，空氣又可以把水從瓶子里“趕”出來“取而代之”，這說明空氣有什么性質？

（4）混合物（mixtrue）與純凈物（pure substance）

a. 混合物有兩種或兩種以上的物質混合而成的，而純凈物則只有一種物質組成的；

b. 純凈物有固定的組成，混合物沒有固定的組成，各成分的含量可以改變；

c. 混合物中各種物質的化學性質與它處于純凈物時的化學性質相同。

二、氮氣和稀有氣體

1．氮氣

（1）物理性質：氮氣在通常情況下是無色無味的氣體。

（2）化學性質：

a. 在常溫下，氮氣很難與其他物質發生化學反應；

b. 在某些情況下，氮氣可以與某些物質起化學反應。

（3）用途：

a. 用氮氣做燈泡的填充氣（主要是白熾燈內填充氮氣，如果燈泡中含有空氣，則鎢絲容易被被氧化而燒斷，如果被抽成真空，鎢絲就容易被氣化而斷）

b. 液態氮氣用于醫療手術（冷凍細胞，殺傷細胞，防止癌細胞擴散）

c. 用氮氣做糧食和蔬菜貯藏的保護氣（氧氣含量少，減緩呼吸作用，保持新鮮）

d. 用氮氣制氮肥（人工固氮，工業制氨氣N₂ + 3H₂ 催化劑===2NH₃）

2．稀有氣體

（1）稀有氣體是氦、氖、氬、氪、氙等氣體的總稱，這些氣體都是無色無味的氣體。

（2）稀有氣體一般不與其他物質發生化學反應，但在一定條件下，有些稀有氣體也能跟某些物質發生化學反應，生成新物質，例如：人們已經制取了二氟化氙，四氟化氙等；

（3）稀有氣體的用途：

a. 工業生產中作為保護氣

b. 有些稀有氣體用作于霓虹燈（氖燈——紅光燈：透霧性強，氙燈：發光強度高）

c. 用氦氣代替氫氣填充氣球，不會發生爆炸；

d. 用氦氣代替氮氣跟氧氣混合制的“人造空氣”供潛水員呼吸，不會發生“氣塞癥”；

e. 醫學上可應用氙氣做麻醉劑。

三、人類需要潔凈的空氣

1．排放到空氣中的有害物質分為粉塵和氣體兩類；

2．排放到空氣中的有害氣體主要為二氧化硫（SO₂）、二氧化氮（NO₂）和一氧化碳（CO）

3．空氣質量日報中的主要污染物：可吸入顆粒物，二氧化硫和二氧化氮

4．有害物質的主要來源：礦物燃料（煤和石油）的燃燒，工廠和汽車的尾氣

5．空氣污染的危害：

a. 對人體健康的危害：引起感官和生理機能不適應；

b. 對植物的危害：空氣污染物的含量超過植物的承受限度，會使植物的細胞核組織器官受到傷害

c. 對器物的危害：對建筑材料及金屬的腐蝕，降低物品的壽命

6．防治空氣污染的方法：監測空氣質量；研制開發新的潔凈能源；處理工廠和汽車的尾氣

補充問題：

（1）水加熱到一定溫度，還未燒開時就有氣泡冒出。這些氣泡是什么？這一現象說明什么？

答：這些氣泡就是空氣，說明空氣有部分能溶于水

（2）如果把自然界水里溶解氣體收集起來，分析的結果是氧氣的體積分數大于氮氣的體積分數，此現象說明了什么？

答：這個現象說明了氮氣和氧氣比較，氧氣比氮氣易溶于水。

（3）用氦氣代替氮氣與氧氣混合，可得到“人造空氣”。人造空氣用于代替空氣供深海潛水員呼吸。因為用空氣供潛水員呼吸時，在壓強較大的深海里，會有較多的氮氣溶解在潛水員的血液里，當潛水員從深海上升，血液里的氮氣將成為氣泡釋放出來，大量氣泡會阻塞微血管，引起病變。用人造空氣可以避免這種問題。人造空氣可以用氦氣代替氮氣的原因是什么？

答：氦氣不容易溶解于血液中

（4）用一只碗、一只直筒形的玻璃杯、一截蠟燭、一塊小木塊、水和火柴，設計空氣中氧氣含量測定實驗，并在家里做實驗，測定2~3次。把你的實驗結果和課文實驗的結果相比較，結果是不是顯得不夠準確？你知道其中的原因嗎？

（5）討論題：怎樣保持居室內空氣的潔凈？怎樣使公共場所的空氣保持新鮮？為什么在公共場所要禁止吸煙？

（6）在田地里焚燒秸稈有什么不好？為什么要擴大園林面積和城市綠地？為什么要提倡用煤氣和石油液化氣代替民用煤炭？

 

 

【第2章 我們身邊的物質 第一節 有多種物質組成的空氣】相關文章：

第3章 物質構成的奧秘 第一節 用微粒的觀點看物質08-17

由多種成分組成的空氣08-17

物質的量08-17

第三章 物質構成的奧秘 第四節 物質組成的表示方法08-17

第三章 物質構成的奧秘 第三節 組成物質的化學元素08-17

初中化學教案《物質組成的定量表示》08-23

物質的量教案08-07

物質的量的濃度08-17

物質的量濃度08-17