【學習目標】
1.記住空氣中各成分的體積分數；了解空氣主要成分的性質和用途；了解空氣汙染的原因、危害及防治措施。
2.掌握空氣中氧氣含量測定的實驗原理、裝置、操作方法以及誤差分析。
3.認識純淨物、混合物的概念，並能從物質的組成上區分純淨物和混合物。
【要點梳理】
要點一、拉瓦錫用定量的方法研究空氣的成分（高清課堂《空氣組成和氧氣含量的測定》）
二百多年前，法國化學家拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分。
這個著名實驗是：把少量的汞放在一個密閉的容器裡連續加熱12天，結果發現有一部分銀白色的液態汞變成了紅色粉末，同時容器裡空氣的體積減少了約1/5；他研究了剩餘的那部分氣體，發現它既不能供動物呼吸，也不支持燃燒，這正是氮氣；他把汞表面生成的紅色粉末收集起來，放在另一個容器裡加熱，除了得到汞以外，還得到了氧氣，而且氧氣的體積恰好等於密閉容器裡減少的氣體體積；他把得到的氧氣加到前一個容器中剩下的約4/5體積的氣體裡，結果得到的氣體與空氣的性質完全一樣。
【要點詮釋】
拉瓦錫實驗結論：空氣由氧氣和氮氣組成，其中氧氣約佔空氣總體積的1/5。
要點二、測定空氣中氧氣含量的方法（高清課堂《空氣組成和氧氣含量的測定》）
1．實驗原理：
利用紅磷在空氣中燃燒，將集氣瓶內氧氣消耗掉，生成五氧化二磷白色固體，使密閉容器內壓強減小；在大氣壓作用下，進入集氣瓶內水的體積即為減少的氧氣的體積。
2．實驗裝置：
3．實驗步驟：
（1）將儀器連接好並檢查裝置的氣密性。
（2）在集氣瓶底裝入少量的水，再把剩餘的容積分成五等份並做上記號。
（3）用彈簧夾夾緊乳膠管。
（4）在燃燒匙內放入過量的紅磷。
（5）點燃紅磷迅速伸入集氣瓶中，並把塞子塞緊。
（6）紅磷燃燒停止，待集氣瓶冷卻到室溫後，打開彈簧夾。
4．實驗現象：
（1）紅磷燃燒產生大量白煙並放出熱量。
（2）打開彈簧夾後燒杯中的水倒吸入集氣瓶中，進入水的體積約佔集氣瓶中空氣體積的1/5。
5.實驗結論：
氧氣約佔空氣體積的1/5。
【要點詮釋】
1.可燃物必須選用燃燒後生成物為固體的物質。不能選用木炭、硫等，因為木炭、硫燃燒產生的是氣體物質，且與所耗氧氣體積相同，使瓶內外氣壓相等，水不會倒吸入瓶中。
2.紅磷必須過量，燃燒時才能使容器內氧氣消耗完。
3.紅磷燃燒停止後，要等集氣瓶內溫度降至室溫，方可打開彈簧夾。
4.該實驗還能得到的結論：氮氣（集氣瓶內剩餘的氣體主要是氮氣）具有不能燃燒、不支持燃燒和難溶於水的性質。
5.實驗後測得氧氣的體積分數小於21%的原因：
（1）紅磷的量不足（則不能將集氣瓶內空氣中的氧氣完全反應掉，集氣瓶內水面上升不到原瓶內空氣體積的1/5，導致測得空氣中氧氣的體積分數偏小）。
（2）裝置漏氣（當集氣瓶內氧氣耗盡時，瓶內壓強減小，瓶外空氣會進入集氣瓶內，導致進入水的體積減小，測得的氧氣的體積分數偏小）。
（3）裝置未冷卻到室溫就打開彈簧夾（溫度較高氣體壓強較大，進入瓶內水的體積減小，引起測定結果偏低）。
6.測定結果大於21%的原因：
（1）點燃紅磷前未用彈簧夾夾緊乳膠管（紅磷燃燒放熱會使部分空氣由導管逸出，燒杯水中冒氣泡；最後造成水進入集氣瓶的體積大於1/5）。
（2）將點燃的燃燒匙伸入瓶內太慢（放出的熱將瓶內的部分空氣趕出瓶外；冷卻後打開止水夾，進入集氣瓶水的體積大於1/5）。
要點三、空氣的組成
空氣的主要成分是氮氣和氧氣，分別約佔空氣總體積的4/5和1/5。
空氣的成分按體積計算如下表：
氣體
氮氣(N2)
氧氣（O2）
稀有氣體(氦氣、氖氣、氬氣等)
二氧化碳(CO2)
其他氣體和雜質
佔空氣總體積的比例
78%
21%
0.94%
0.03%
0.03%
【要點詮釋】
1.空氣中各氣體的含量是體積分數，不是質量分數。
2.空氣是一種混合氣體，組成比較固定，特別是氧氣、氮氣、稀有氣體的成分幾乎不變，但個別地區略有不同。
要點四、純淨物和混合物
物質
純淨物
混合物
概念
只由一種物質組成的物質叫純淨物
由兩種或多種物質混合而成的物質叫混合物
區別
①由同種物質組成，即相同的分子、原子或離子，具有固定的組成
②可以用化學式表示，如氧氣用O2表示
③有固定的性質
①由不同種物質混合而成，各種物質彼此間不反應，沒有固定的組成
②不能用化學式表示
③無固定性質（如熔、沸點等），各自保持原物質的性質
舉例
氧氣、氮氣、二氧化碳、蒸餾水、氫氧化鈣等
空氣、鹽水、糖水、礦泉水、鋁合金、醬油等
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【要點詮釋】
混合物是由純淨物混合而成。
要點五、空氣是一種寶貴的自然資源
1.氮氣：是無色、無味的氣體，密度比空氣略小，難溶於水。氮氣的化學性質不活潑。主要用途是用作保護氣、合成氮肥等。
2.氧氣：是無色、無味的氣體，密度比空氣略大，不易溶於水。主要用途是供給呼吸和支持燃燒；醫療、潛水、氣焊、煉鋼、宇航等都需要用到氧氣。
3.稀有氣體：氦、氖、氬、氪、氙等氣體的總稱。是無色、無味的氣體，難溶於水。化學性質很不活潑，一般情況下不與其他物質反應。通常作保護氣、製成多種電光源、用於雷射技術；氦用於製造低溫環境；氙用於醫療麻醉。
4.空氣的汙染及防治
汙染空氣的物質
①粉塵；②有害氣體（二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮等）
汙染物的主要來源
①礦物燃燒；②工廠的廢氣；③汽車排放的尾氣等
空氣汙染的危害
①損害人體的健康；②影響作物生長；③破壞生態平衡；④導致全球氣候變暖；⑤破壞臭氧層；⑥形成酸雨
空氣汙染的防治
①使用清潔能源；②工廠的廢氣經過處理後再排放；③使燃料充分燃燒；④對化石燃料進行脫硫處理；⑤積極植樹、造林、種草等
【要點詮釋】
1.空氣品質日報中的「首要汙染物」包括二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、粉塵（可吸入顆粒物）和臭氧等。
2.氮氣和稀有氣體作為保護氣，是利用它們的穩定性。但是「穩定」是「相對」而不是絕對的，在一定條件下，氮氣及有些稀有氣體也能與某些物質發生化學反應。
【典型例題】
類型一、考查空氣的組成
1.（2016•山西中考）我們每時每刻都離不開空氣。空氣中含量最多的氣體是（ ）
【思路點撥】根據空氣中各成分的體積分數進行分析判斷即可。
【答案】A
【解析】空氣的成分按體積計算，大約是：氮氣佔78%、氧氣佔21%、稀有氣體佔0.94%、二氧化碳佔0.03%、其它氣體和雜質佔0.03%。A、氮氣佔78%，是體積分數最大的氣體，選項正確。B、二氧化碳佔0.03%，不是體積分數最大的氣體，選項錯誤。C、空氣中沒有氫氣，選項錯誤。D、氧氣佔21%，不是體積分數最大的氣體，選項錯誤。
【總結升華】熟記空氣的成分及各成分的體積分數是解答此類題的關健。
舉一反三：
【變式1】下列關於空氣的說法正確的是（ ）
A.空氣的成分按體積分數計算，大約是：氮氣79%，氧氣20%，稀有氣體0.94%，二氧化碳0.03%，其他氣體和雜質0.03%
B.空氣的成分按質量分數計算，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0.03%
C.空氣中各氣體成分及其含量一定是固定不變的
D.空氣中含量最多的氣體是氮氣
【答案】D
【解析】空氣的成分應按體積分數計算，空氣中各成分及其含量不同地區也可能不同。
【變式2】.澄清石灰水長期敞口放在空氣中會變渾濁，這是因為空氣中含有( )
A.氧氣 B.二氧化碳 C.氮氣 D.一氧化碳
【答案】B
類型二、考查空氣中氧氣含量的測定
2.（2014•山東中考）用如圖裝置來測定空氣中氧氣的含量，下列做法會使實驗結果不準確的是（ ）
A.事先在集氣瓶內加少量水 B.燃燒匙內加足量紅磷
C.紅磷熄滅後，立即打開彈簧夾 D.實驗前，檢查裝置的氣密性
【思路點撥】測定空氣中氧氣含量實驗，在選擇消耗氧氣的藥品時，應考慮能與空氣中的氧氣反應而不與空氣中的其他成分反應，生成物不能為氣體；還應注意裝置不漏氣，藥品的量要足，讀數時溫度要冷卻到原來的溫度等。
【答案】C
【解析】
A、集氣瓶中加入少量水，是用來吸收反應生成的五氧化二磷，另一方面有利於容器內溫度的降低，節約了實驗的時間，故A不符合題意；
B、紅磷足量可以把氧氣完全消耗，保證實驗的準確性，否則會使實驗結果偏小，故B不符合題意；
C、裝置未冷卻至室溫就打開彈簧夾，這樣瓶內溫度較高，氣壓還沒降低到室溫標準，會使測定的結果偏小，故C符合題意；
D、如實驗裝置漏氣，紅磷燃燒即使能耗盡裝置內的氧氣，由於裝置漏氣，瓶外少量空氣會進入裝置內使測定結果不準確。因此，實驗前要檢查裝置的氣密性，故D不符合題意。
【總結升華】測定空氣中氧氣的含量，主要是利用了可燃物燃燒消耗了氧氣，使密閉容器中壓強減小，在外界大氣壓作用下，燒杯中的水倒吸入集氣瓶內。
舉一反三：
【變式】如圖所示，在一個具有刻度和可以左右滑動的活塞的玻璃容器裡放入白磷（足量），活塞左端管內密封有空氣，右端的管口跟空氣連通。將玻璃容器固定在盛有80℃熱水（恆溫）的燒杯上，進行實驗（白磷被加熱到40℃時即能著火燃燒）。試回答：
（1）實驗過程中可觀察到：白磷燃燒，產生 ，活塞先向右移動（白磷燃燒放熱使氣體膨脹），燃燒停止冷卻後再向左移動，最終停在刻度 處。
（2）由此實驗可以得出，空氣中氧氣的體積約佔空氣體積的 。
【答案】（1）白煙 4
（2）1/5
類型三、考查純淨物和混合物
3.下列各組物質都屬於純淨物的是( )
A.海水 蒸餾水 B.汽油 柴油
C.氯酸鉀 乾冰 D.潔淨的空氣 石灰水
【答案】C
【解析】蒸餾水、氯酸鉀和乾冰為純淨物，其他物質都是混合物。
【總結升華】只由一種物質組成的物質叫純淨物，由兩種或多種物質混合而成的物質叫混合物。
舉一反三：
【變式】（2014•江蘇中考）下列屬於純淨物的是（ ）
A．海水 B．空氣 C．白酒 D．金剛石
【答案】D
【解析】海水是由水、氯化鈉和氯化鎂等多種物質組成的混合物；空氣是由氧氣、氮氣等多種物質組成的混合物；白酒是由乙醇、水等組成的混合物；金剛石是由碳元素組成的單質，屬於純淨物。
類型四、考查空氣汙染
4.在治理城市空氣汙染中所採取的措施不正確的是（ ）
A．少用煤作燃料 B．增加綠地面積
C．焚燒落葉 D．汽車改用清潔燃料
【答案】C
【解析】增加綠地面積，可以增加光合作用，把二氧化碳轉化為氧氣；少用煤作燃料，可以減少二氧化硫等有害物質的排放；汽車改用清潔燃料，可減少有毒氣體的排放；焚燒落葉，會產生大量煙等有害物質。
【總結升華】了解空氣汙染的危害及防治措施。
舉一反三：
【變式】下列物質中，屬於空氣汙染物的是（ ）
A.氧氣 B.二氧化碳
C.氮氣 D.粉塵
【答案】D
Tips：
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