第 3 講 空氣的組成

智能概述

18 世紀 70 年代法國化學家拉瓦錫通過金屬汞在空氣中燃燒和氧化汞分解的定量實驗，第一次明确提出空氣是

由氧氣和氮氣組成的，其他科學家繼續研究又發現了空氣中含有氩氣。

空氣的組成成分如下：

隻有一種物質組成的物質稱為純淨物，有兩種或兩種以上的物質混合而成的稱為混合物，空氣是混合物。

空氣污染通常指有害氣體（一氧化碳、二氧化硫、氮的氧化物）以及可吸入顆粒即粉塵。

問題解決

例 1以下裝置都可以用于實驗室測定空氣中氧氣含量的實驗。

(1)該實驗所依據的原理是 ，實驗應選擇僅能與空氣中的氧氣反

應的固體物質，如 、 .且生成物在常溫下應為___（固體、液體或氣體).

(2)實驗完畢後、集氣瓶中剩餘的氣體主要是氮氣.該實驗還能得出氮

氣具有哪些性質了 、 (寫出兩條即可).

(3)如果圖 B 中未安裝止水夾。整個實驗過程中能觀察到的現象有(寫出兩條即

可) 、 。

例 2用來測定空氣成分的方法很多，圖 1所示的是用紅磷在空氣中燃燒的測定方法。

實驗過程是：

第一步：将集氣瓶容積劃分為五等份，并做好标記。

第二步：點燃燃燒匙内的紅磷，伸入集氣瓶中并把塞子塞緊。

第三步：待紅磷熄滅并冷卻後，打開彈簧夾，發現水被吸入集氣瓶中，進入集氣瓶中水的體積約為集氣瓶總容積的

51

請回答下列問題：

（1）集氣瓶中剩餘的氣體主要是______。

（2）實驗完畢，若進入集氣瓶中水的體積不到總容積的51，你認為導緻這一結果的原因可能

是： 。（答一條）

（3）寫出紅磷燃燒的文字表達式 。

（4）某同學對實驗進行反思後，提出了改進方法（如圖 2 所示 ），你認為改進後的優點

是： 。

例 3如圖所示裝置也可用來測定空氣中氧氣的含量。對該實驗認識不正确的是( )

A. 紅磷的量不足會影響實驗結論

B. 裝置不漏氣是實驗成功的重要因素之一

C. 将紅磷改為碳也能得到正确的實驗結論

D. 鐘罩内氣體壓強的減小會導緻水面的上升

例 4為測定空氣中氧氣的含量，小華同學打算設計如下方案：選用實際容積為 40mL 的試管作為反應容器，将過量

的白磷放入試管，用橡膠塞塞緊試管，通過導管與實際容積為 60mL 且潤滑性很好的針筒注射器組成如圖的實驗裝

置。假設此實驗能夠按照小華的設想正常進行，白磷所占體積與導管内的氣體體積忽略不計，且兩個容器間的導管

足夠粗，保持空氣正常流動。請回答下列問題：

(1)實驗前,打開彈簧夾,将注射器活塞前沿從20mL刻度處推至 15mL 刻度處,然後松開手,若活塞仍能返回至 20mL刻

度處,則說明 ；

(2)若先夾緊彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，燃燒結束，等到試管冷卻後再松開彈簧夾。可觀察到的現象

為： ；

(3)若不使用彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，充分反應直至燃燒結束，試管冷卻。可觀察到現象為：

(4)若按小華的設想進行實驗，實際可能遇到諸多問題而發生危險，造成實驗失敗。例如：

。

例 5茶葉、肉松、膨化食品等常采用真空充氣包裝，即将食品裝入包裝袋，抽出包裝袋内空氣，再充入防止食品變

質的氣體，然後封口。真空充氣包裝能使食品保持原有的色、香、味及營養價值，防止食品受壓而破碎變形。

【提出問題】充入食品包裝袋中的氣體是什麼?

【猜想與驗證】可能是氮氣(N2).

實驗初步驗證的方法及現象：

【新的猜想】充入的氣體還可能是：① ；② .

例 6空氣是一種寶貴資源.下列有關空氣的說法正确的是（ ）

A. 空氣中含量最多的是氧元素

B. 空氣由氧氣和氮氣組成，其中氧氣的質量約占空氣質量的51

C. 空氣中分離出的氮氣化學性質不活潑，可作食品保鮮的保護氣

D. 空氣質量報告中所列的空氣質量級别數目越大，空氣質量越好

刻意練習

1.下列關于空氣的說法，正确的是（ ）

A. 空氣中隻有單質 B. 空氣是一種純淨物

C. 空氣是一種重要的資源 D. 空氣中氧氣的質量分數為 21%

2.某班同學如圖裝置測定空氣裡氧氣的含量.先用彈簧夾夾住乳膠管.點燃紅磷，伸入瓶中并塞上瓶塞.待紅磷熄滅

并冷卻後，打開彈簧夾，觀察廣口瓶内水面變化情況.實驗完畢，甲同學的廣口瓶内水面上升明顯小于瓶内空氣體

積的51，乙同學的廣口瓶内水面上升明顯大于瓶内空氣體積的

51。下列對這兩種現象解釋合理的是（ ）

①甲同學可能使用紅磷的量不足，瓶内氧氣沒有消耗完

②甲同學可能未塞緊瓶塞，紅磷熄滅冷卻時外界空氣進入瓶内

③乙同學可能沒夾緊彈簧夾，紅磷燃燒時瓶内部分空氣受熱從導管逸出

④乙同學可能插入燃燒匙太慢，塞緊瓶塞之前，瓶内部分空氣受熱逸出.

A. 隻有①③

B. 隻有②④

C. 隻有①②③

D. ①②③④

3.閃電時空氣中有臭氧（O3）生成.下列說法中正确的是（ ）

A. O3 和 02 混合得到的是純淨物 B. O2 比 O3 穩定

C. 等質量的 03 和 02 含有的氧原子數之比是 2：3 D. 03 與 02 的相互轉化是物理變化

4.下列各組物質中，前者屬于混合物，後者屬于純淨物的是（ ）

A. 水銀、汽油 B. 不鏽鋼、汽水 C. 空氣、鹽酸 D. 塑料、液氨

5.空氣污染指數是我國城市空氣質量日報的主要内容之一.目前計入其中的各項污染物除可吸入顆粒外，還包括的

氣體是（ ）

A. SO2 O2 NO2 B. SO2 CO2 NO2

C. SO N2 NO2 D. SO2 CO NO2

6.空氣質量日報是環境監測部門對一個地區空氣質量情況所做的監測報告.目前計入空氣主要污染物的是可吸入顆

粒物、一氧化碳、二氧化硫、氮的氧化物.下列情況能直接造成空氣污染的是（ ）

A. 把煤作為主要燃料 B. 随意丢棄塑料垃圾

C. 随意丢棄廢電池 D. 利用太陽能、風能等清潔能源

7.今年春天，我國北方多次發生強烈的沙塵暴，大量沙塵不僅降落到北京，甚至遠降韓國，日本也能觀察到沙塵.

專家對沙塵褒貶不一，有專家研究表明，沙塵能減弱酸雨的酸性，減弱溫室效應，也有專家研究表明，沙塵是形成

酸雨的原因之一.根據上述短文和你所學的知識判斷，下列關于"沙塵"的說法中有錯誤的是（ ）

A. 沙塵已成為跨國境的環境問題

B. 飄浮在空氣中的沙塵屬于空氣質量周報"首要污染物"中的可吸入顆粒物

C. 沙塵形成酸雨，可能是沙塵吸收了經過地區被污染空氣中的氮、硫氧化物所緻

D. 沙塵可用來改良酸性土壤

8.某同學利用如圖裝置粗略地測定空氣中氧氣的體積分數,圖中燒杯上方玻璃管(預先固定好)中部有一可左右滑動

的活塞,活塞左端管内密封有空氣。活塞右端的玻璃管口跟空氣連通。實驗開始前活塞處在刻度 5cm 處.(已知：白

磷在 40℃左右即可燃燒)

(1)向燒杯内加入适量水，與生石灰反應的日的是反應放熱，使白磷達到着火點：

(2)可觀察到玻璃管内發生的現象：①白磷(足量) :②活塞 移動；

(3)實驗結束，恢複至常溫後，活塞應停在約 cm 處，。據此可得出的結論是 .

9.用磷的同素異形體紅磷和白磷做如下實驗，裝置如圖所示．取 0.5 克（過量）紅磷置于燃燒匙中，點火後立即插

入瓶内并塞緊橡皮塞，停止燃燒後待瓶溫冷卻到室溫，把瓶倒置于盛水的水槽中，在水面下打開塞子，任水進入瓶

裡，最終進入瓶内水的體積約為瓶容積的 15%．如果把 0.5 克（過量）白磷置于燃燒匙中，按照相同操作最終進入

瓶内水的體積約占瓶容積的 21%．

（1）以上兩個實驗結果說明了什麼？ ．

（2）有人認為，在水面下打開塞子水即進入瓶内，主要原因是五氧化二磷溶于水，這種看法是否正确？為什麼？

．

（3）白磷和紅磷燃燒時看到的現象是 ，反應的符号表達式

是 ．

10.如圖，為了研究空氣中所含氧氣的體積，用一個 50mL 量筒倒扣在水中，量筒内外液面均位于 40mL 處。量筒内

浮着一個銅制的小船，船中放有少量白磷。現把氫氧化鈉緩緩投入水中并攪拌，這樣做的原因

是 .放白磷的小船用銅做的原因是 .一

會兒，白磷發生自燃，觀察到 ，最終，液面大約位于量筒刻度______處。

11.人通過肺與外界進行氣體交換,消耗空氣中的部分氧氣,排出二氧化碳、水蒸氣等氣體。但人體排出的二氧化碳

究竟是吸入空氣中原有的,還是人體代謝的最終産物?為了證實這個問題,有人采用以下裝置進行實驗(如圖).

(1)人吸氣時,将活塞 A (選填"打開"、"關閉"、下同)，活塞 B ，此時可觀察到的現象

是 .

(2)人呼氣時，應将活塞 A ，活塞 B ，此時可觀察到的現象

是 .

(3)将上述操作反複進行，能證明人呼出的氣體中含有的二氧化碳不是來自空氣，而是人體的代謝産物的實驗現象

是 有關的化學方程式

是： .

12.實驗室中紅磷長期存放時，若密封不好會變得很潮濕。查資料知：紅磷能被氧氣氧化生成五氧化二磷。甲、乙

兩同學為探究具有吸水性的物質究竟是紅磷還是五氧化二磷，設計了兩個實驗進行驗證。

實驗Ⅰ：将盛有 5g 幹燥紅磷的燒杯放入充滿稀有氣體的密閉容器中，同時在其中放入盛有 20mL 水的小燒杯。

實驗Ⅱ：将盛有 5g 幹燥紅磷的燒杯放入充滿氧氣的密閉容器中，同時在其中放入盛有 20mL 水的小燒杯。

請回答下列有關問題：

(1)兩個實驗均采用相同的 5g 紅磷和 20mL 水作為實驗對象的原因是 ，實驗Ⅰ中使用充滿稀有

氣體的密閉容器的目的是 ；

(2)一段時間後觀察，實驗Ⅰ中的紅磷沒有什麼變化，實驗Ⅱ中的紅磷變潮濕且質量增大，由此說

明 ；

(3)檢驗潮濕的紅磷中有酸性物質生成的方法： .

13.人類發明并使用氟利昂(主要用作制冷劑)若幹年後，科學家發現氟利昂進入大氣層後，在紫外線照射下分解出

的氯原子能消耗臭氧，其破壞臭氧層的循環示意圖如下：

(1)請寫出臭氧的化學式 .

(2)上述三步反應中屬于分解反應的是 (填序号).

(3)經過上述①②③的反應過程後,作為反應物的氯原子的個數是否發生變化? .(填"是"或"否")

(4)諾貝爾獎獲得者莫裡納博士研究表明："少量氟利昂就能對臭氧層産生巨大的影響。"請你根據循環示意圖簡

要說明他的觀點 .

(5)在科學家的建議下，國際社會簽署了限制使用和消費氟利昂的協議，使得大氣中氟利昂的含量得到了控制。請

你根據本題提供的信息，就怎樣有效保護環境談一點建議或認識：

.

14.注射器是一種普通的醫療器械，但它在化學實驗中發揮着越來越大的作用.某化學以趣小組為了測定空氣

中氧氣的含量，進行了如下探究活動:

【查閱資料】白磷的着火點是 40℃，紅磷的着火點是 240℃，兩種物質的燃燒産物五氧化二磷是白色固體，

會刺激人體呼吸道，能與空氣中的水蒸氣反應，生成有毒的偏磷酸.

【設計實驗】設計了如右圖的裝置進行探究活動

【步驟與現象】

①測量試管的容積為 40 mI.

②檢查裝置的氣密性良好;

③裝藥品，将注射器活塞調整到合适位置，連接好儀器;

④用彈簧夾夾緊膠皮管，加熱粗銅絲，觀察現象;

⑤燃燒結束。試管冷卻到室溫後打開彈簧夾，觀察活塞的移動情況

【反思與交流】

(l）實驗中利用了銅絲的 性，與課本實驗相比，此實驗改進的優點是_(答一點即可).

(2)興趣小組同學測量試管容積的方法可能是 .

(3)步驟③中注射器活塞至少應調到 mL 處(填整數).

(4)小華同學認為步驟⑤在保證活塞自由移動的前提下，觀察活塞位置時，最好将試管和注射器整體橫放，小華同

學的理由是

15.某課外活動小組在學習了銅與氧氣反應(2Cu O2=2CuO)這一性質後，想做一做"空氣中氧氣含量的測定"實驗，

并在最後将銅絲進行回收。

(1)課外活動小組對空氣中氧氣含量的測定做了如下實驗：在由兩個注射器組成的密閉系統内有 50mL 空氣，如圖。

然後給裝有銅絲的玻璃管加熱。同時交替推動兩個注射器的活塞，至玻璃管内的銅絲變黑且較長時間内無進一步變

化時停止。停止加熱後，待冷卻至室溫将氣體全部推至一個注射器内。

請根據你對上述實驗的理解，回答下列問題：

①實驗結束後，注射器内空氣的體積減少了約__ __ __ __ __ __ _mL，這是因為

__ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ _

②在實驗的加熱過程中，交替緩慢推動兩個注射器的目的是

__ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ _。

③上述實驗隻是粗略測定空氣中氧氣含量的一種方法，你認為造成該實驗不夠精确的

可能原因是

__ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ _。

(2)課外活動小組發現紅熱的銅絲變黑後，為了回收再利用銅絲，在研究如何除去黑色

物質的讨論中，制定了下列方案。

請根據以上方案回答：

①乙方案的燒杯中發生反應的化學方程式為

__ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __

兩種方案相比較，甲方案的不足之處是

__ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ _。

②若采用甲、乙兩種方案處理此變成黑色的銅絲，并且充分反應，則回收的銅絲 a 的質

量__ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ _ (填"<"、">"、"=")銅絲 b的質量。

16.某研究性學習小組設計了如圖所示的定量測定裝置,其中 B是圓筒狀玻璃容器(帶密封蓋子)，上面标有以厘米為

單位的刻度，其他夾持裝置已略去。小玲同學用這套裝置按下列操作過程探究空氣中氧氣的體積分數：

①檢查裝置的氣密性。

②容器 A. B 中加入水，使 B中的液面在 15cm 處。

③将過量的鐵粉平鋪在電熱闆上，蓋好容器。

④通電加熱鐵粉，待充分反應後，冷卻到原來的狀況，調整 A 的高度使容器 A. B 中的液面保持水平，記錄液面刻

度。

請回答下列問題：

(1)在操作①中檢查裝置氣密性的最佳方法是___.

A. 雙手握住 B 容器，觀察 A 中液面是否上升

B. 雙手握住 B 容器，觀察 A 中是否有氣泡産生

C. 調整 A 的高度，觀察 A. B 中的液體是否出現液面差，且保持不變

(2)該反應中，鐵粉發生了___ 反應。

(3)在該同學的實驗中，下列物質能代替鐵粉的有___.

A. 紅磷 B.木炭 C.銅粉 D.硫粉

(4)操作④結束時，裝置 B 中的液面最接近的刻度是___

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!