第2章 我們身邊的物質(zhì) 第一節(jié) 有多種物質(zhì)組成的空氣

第2章 我們身邊的物質(zhì)

第一節(jié) 有多種物質(zhì)組成的空氣

學(xué)習(xí)目標(biāo)：

知識(shí)與技能：

1．能說出空氣的主要成分，能用實(shí)驗(yàn)事實(shí)說明空氣是混合物；

2．了解空氣成分保持相對(duì)穩(wěn)定的原因；

3．了解空氣中各成分在生產(chǎn)、生活中的用途；

4．了解造成空氣污染的主要原因，認(rèn)識(shí)保持空氣潔凈的重要性；

過程與方法：

1．學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)室研究氧氣在空氣中含量的實(shí)驗(yàn)，并理解各項(xiàng)注意點(diǎn)；

2．學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)方法“捕捉”空氣，采集空氣樣品

情感態(tài)度與價(jià)值觀：

1．養(yǎng)成關(guān)心空氣質(zhì)量，自覺保護(hù)大氣環(huán)境的良好習(xí)慣與責(zé)任感；

2．初步學(xué)會(huì)科學(xué)探究的思想

學(xué)習(xí)重點(diǎn)與難點(diǎn)：

1．空氣的成分與探究空氣成分的方法；

2．氮?dú)夂拖∮袣怏w的性質(zhì)與用途；

3．人類需要潔凈的空氣和空氣的污染。

學(xué)習(xí)內(nèi)容：

一、探究空氣的成分

1．測(cè)定空氣（Air）中氧氣體積分?jǐn)?shù)的實(shí)驗(yàn)方法

（1）實(shí)驗(yàn)裝置（如右圖所示）

（2）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

a．點(diǎn)燃紅磷后，打開止水夾前觀察到紅磷燃燒，發(fā)出黃白色火焰，產(chǎn)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(jìn)入集氣瓶中，其體積約占集氣瓶容積的1/5；

c．等反應(yīng)結(jié)束后，用燃著的木條伸入到集氣瓶中，發(fā)現(xiàn)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?dú)猓∟itrogen）了。

（3）化學(xué)原理：紅磷（P）+氧氣（O₂）點(diǎn)燃——→五氧化二磷（P₂O₅）

我們選擇能和空氣中氧氣起反應(yīng)，而不跟氮?dú)饧捌渌麣怏w起反應(yīng)的固體物質(zhì)磷，利用氧氣跟磷反應(yīng)生成另一固體物質(zhì)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(qiáng)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(shí)驗(yàn)中為什么要使用磷，而不用木炭？

答：木炭燃燒生成產(chǎn)物是二氧化碳?xì)怏w[碳（C）+ 氧氣（O₂）點(diǎn)燃——→二氧化碳（CO₂）]，集氣瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)在反應(yīng)前后沒有改變，燒杯中的水就無法進(jìn)入集氣瓶。

b．如果還是要利用木炭燃燒來完成實(shí)驗(yàn)，我們?cè)撛鯓痈倪M(jìn)？

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?xì)怏w，從而使氣體壓強(qiáng)同樣也減少。

c．某同學(xué)進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)入集氣瓶中液體體積遠(yuǎn)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(jìn)入集氣瓶，使得水進(jìn)入的量就減少。

    d．其他相似的實(shí)驗(yàn)裝置，如右圖所示

2．空氣的成分

（1）空氣的成分按體積分?jǐn)?shù)來分，大約是：氮?dú)猓∟₂）78%，氧氣（O₂）21%，稀有氣體0.94%，二氧化碳0.03%，其他雜質(zhì)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(huì)保持相對(duì)恒定呢？

答：動(dòng)植物的呼吸、物質(zhì)的燃燒、動(dòng)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(jìn)行光合作用，會(huì)放出大量的氧氣。實(shí)驗(yàn)證明植物放出氧氣的總量比它呼吸時(shí)需要氧氣的量多20倍左右，這就是氧氣量保持相對(duì)平衡的原因。

（3）空氣的“捕捉”和證明空氣存在的實(shí)驗(yàn)

a. 實(shí)驗(yàn)儀器：如右圖所示

b. 實(shí)驗(yàn)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(dǎo)管處關(guān)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(xù)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(fā)生反應(yīng)。

在捕捉空氣的實(shí)驗(yàn)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(zhì)？

（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(zhì)混合而成的，而純凈物則只有一種物質(zhì)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(zhì)的化學(xué)性質(zhì)與它處于純凈物時(shí)的化學(xué)性質(zhì)相同。

二、氮?dú)夂拖∮袣怏w

1．氮?dú)?/p>

（1）物理性質(zhì)：氮?dú)庠谕ǔＧ闆r下是無色無味的氣體。

（2）化學(xué)性質(zhì)：

a. 在常溫下，氮?dú)夂茈y與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；

b. 在某些情況下，氮?dú)饪梢耘c某些物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)。

（3）用途：

a. 用氮?dú)庾鰺襞莸奶畛錃猓ㄖ饕�是白熾燈�?nèi)填充氮?dú)�，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(tài)氮?dú)庥糜卺t(yī)療手術(shù)（冷凍細(xì)胞，殺傷細(xì)胞，防止癌細(xì)胞擴(kuò)散）

c. 用氮?dú)庾黾Z食和蔬菜貯藏的保護(hù)氣（氧氣含量少，減緩呼吸作用，保持新鮮）

d. 用氮?dú)庵频�肥（人工固氮，工業(yè)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(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但在一定條件下，有些稀有氣體也能跟某些物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成新物質(zhì)，例如：人們已經(jīng)制取了二氟化氙，四氟化氙等；

（3）稀有氣體的用途：

a. 工業(yè)生產(chǎn)中作為保護(hù)氣

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

c. 用氦氣代替氫氣填充氣球，不會(huì)發(fā)生爆炸；

d. 用氦氣代替氮?dú)飧�氧氣混合制的“人造空氣”供潛水員呼吸，不會(huì)發(fā)生“氣塞癥”；

e. 醫(yī)學(xué)上可應(yīng)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(zhì)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(zhì)量日?qǐng)?bào)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(zhì)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(duì)人體健康的危害：引起感官和生理機(jī)能不適應(yīng)；

b. 對(duì)植物的危害：空氣污染物的含量超過植物的承受限度，會(huì)使植物的細(xì)胞核組織器官受到傷害

c. 對(duì)器物的危害：對(duì)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(jiān)測(cè)空氣質(zhì)量；研制開發(fā)新的潔凈能源；處理工廠和汽車的尾氣

補(bǔ)充問題：

（1）水加熱到一定溫度，還未燒開時(shí)就有氣泡冒出。這些氣泡是什么？這一現(xiàn)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(jié)果是氧氣的體積分?jǐn)?shù)大于氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)，此現(xiàn)象說明了什么？

答：這個(gè)現(xiàn)象說明了氮?dú)夂脱鯕獗容^，氧氣比氮?dú)庖兹苡谒��?/p>

（3）用氦氣代替氮?dú)馀c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?yàn)橛每諝夤�潛水員呼吸時(shí)，在壓強(qiáng)較大的深海里，會(huì)有較多的氮?dú)馊芙庠跐撍畣T的血液里，當(dāng)潛水員從深海上升，血液里的氮?dú)鈱⒊蔀闅馀葆尫懦鰜�，大量氣泡�?huì)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?dú)獾脑�因是什么�?/p>

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(shè)計(jì)空氣中氧氣含量測(cè)定實(shí)驗(yàn)，并在家里做實(shí)驗(yàn)，測(cè)定2~3次。把你的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和課文實(shí)驗(yàn)的結(jié)果相比較，結(jié)果是不是顯得不夠準(zhǔn)確？你知道其中的原因嗎？

（5）討論題：怎樣保持居室內(nèi)空氣的潔凈？怎樣使公共場(chǎng)所的空氣保持新鮮？為什么在公共場(chǎng)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(kuò)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？

 

 

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