專題四 空氣（解析版）

專題四空氣【知識(shí)歸納】一、空氣成分的研究史法國(guó)科學(xué)家拉瓦錫最早運(yùn)用天平作為研究化學(xué)的工具，用定量的方法研究了空氣的成分，第一次明確提出了“空氣是由氧氣和氮?dú)饨M成的”。其中氧氣約占空氣總體積的1/5的結(jié)論。二、空氣中氧氣成分的測(cè)定（利用紅磷燃燒消耗密閉容器內(nèi)空氣中的氧氣，使密閉容器內(nèi)壓強(qiáng)減小，在大氣壓的作用下，進(jìn)入容器內(nèi)水的體積即為減少的氧氣的體積）。1.實(shí)驗(yàn)步驟：(1)連接裝置，檢查裝置的氣密性；(2)在集氣瓶?jī)?nèi)加入少量水后,把集氣瓶剩余容積五等分；(3)用彈簧夾夾緊乳膠管；(4)點(diǎn)燃紅磷后,立即伸人集氣瓶?jī)?nèi)并把膠塞塞緊；(5)燃燒結(jié)束冷卻后,打開彈簧夾。2.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：①紅磷燃燒發(fā)出黃白色火焰，放出熱量，產(chǎn)生白煙。②裝置冷卻到室溫后打開彈簧夾，燒杯內(nèi)的水倒流入集氣瓶，約占瓶?jī)?nèi)空氣體積的1/5。點(diǎn)燃3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：氧氣約占空氣總體積的1/5。點(diǎn)燃4.反應(yīng)原理：4P+5O2=2P2O55.實(shí)驗(yàn)不成功的原因：小于1/5的原因：紅磷不足量；（2）裝置漏氣；（3）未等冷卻就打開了彈簧夾。大于1/5的原因：點(diǎn)燃燃燒匙內(nèi)的紅磷后，伸入集氣瓶中太慢；（2）彈簧夾沒(méi)有夾緊膠皮管兒?！军c(diǎn)撥】：（1）測(cè)定空氣中氧氣含量，用木炭，硫、鐵絲或鎂帶代替紅磷行不行？為什么？應(yīng)該選用什么樣的藥品來(lái)代替紅磷？答：都不可以。木炭燃燒消耗氧氣，生成二氧化碳，硫燃燒消耗氧氣生成二氧化硫，所以導(dǎo)致集氣瓶?jī)?nèi)的氣體體積基本不變，氣壓不會(huì)減小。鐵絲也不行，因?yàn)殍F絲在空氣中不能燃燒。鎂不但跟氧氣反應(yīng)而且還跟氮?dú)獾确磻?yīng)，結(jié)果測(cè)得的不只是空氣中氧氣的體積。會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氧氣的體積。選擇藥品的要求:①在空氣中能燃燒且只于氧氣反應(yīng)②該藥品燃燒后生成物為固態(tài)或液態(tài)。（2）實(shí)驗(yàn)中得出氮?dú)獾哪男┬再|(zhì)？答：①氮?dú)饧炔荒苋紵?，也不能夠支持燃燒。②氮?dú)獠灰兹苡谒?。?）紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是什么？為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象？答：水由燒杯流入集氣瓶，約占集氣瓶?jī)?nèi)空氣體積的1/5。紅磷燃燒消耗氧氣，氣體減少，壓強(qiáng)變小，小于外界大氣壓，所以水會(huì)有燒杯流入集氣瓶。（4）集氣瓶底部為什么放水？能否用細(xì)沙代替？答：吸收五氧化二磷防止污染空氣。不可以。（5）紅磷必須足量的原因是什么？答：充分消耗空氣中的氧氣。6.實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)：將紅磷換成白磷，通過(guò)光、熱使其在密閉的環(huán)境中燃燒，既減少對(duì)空氣的污染又保證實(shí)驗(yàn)的成功。三、空氣的主要成分（主要成分為氮?dú)夂脱鯕?，屬于混合物）。按體積分?jǐn)?shù)：氮?dú)猓∟2）78%；氧氣（O2）21%（氮?dú)獗妊鯕饧s為4：1）；稀有氣體0.94%；二氧化碳（CO2）0.03%；其它氣體和雜質(zhì)0.03%?？諝獬煞挚谠E:氮七八氧二一，零點(diǎn)九四是稀氣；零點(diǎn)零三有兩個(gè)，二氧化碳和雜氣。四、氣體的用途1.氮?dú)猓盒再|(zhì)：無(wú)色、無(wú)味的氣體，不溶于水，不燃燒也不支持燃燒，不能供給呼吸，化學(xué)性質(zhì)不活潑。用途：①化學(xué)性質(zhì)不活潑:可作保護(hù)氣，用于食品防腐，燈泡填充氣等。②醫(yī)療上可在液氮冷東麻醉?xiàng)l件下做手術(shù)，超導(dǎo)材料在液氮的低溫環(huán)境下能顯示超導(dǎo)性能。③可用于制造硝酸和氮肥。2.稀有氣體：性質(zhì)：無(wú)色、無(wú)味的氣體，通電時(shí)能發(fā)出不同顏色的光，化學(xué)性質(zhì)很不活潑。用途：①化學(xué)性質(zhì)很不活潑，作保護(hù)氣。②通電可發(fā)出不同顏色的光，可制成多種用途的電光源。③氦可制造低溫環(huán)境；用于探空氣球。五、空氣的污染及防治1.空氣污染：損害人體健康、影響作物生長(zhǎng)、破壞生態(tài)平衡。形成溫室效應(yīng)（二氧化碳含量過(guò)多引起）、臭氧空洞（飛機(jī)的尾氣、氟里昂的排放）、酸雨（由二氧化硫、二氧化氮引起）等環(huán)境問(wèn)題。2.空氣的污染及防治污染來(lái)源防治措施化石燃料的燃燒(煙氣粉塵、二氧化氮、二氧化硫等)。使用清潔能源、改變能源結(jié)構(gòu)、大力推廣脫硫煤等。工業(yè)廢氣(二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸人顆粒物等)。工業(yè)廢氣經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后排放等,減少有害物質(zhì)的排放。植被破壞引起的沙塵。積極植樹造林、種草等，提高空氣的自凈能力。露天焚燒秸稈和垃圾。秸稈還田,垃圾分類處理。3.目前空氣污染指數(shù)包括：一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、可吸入顆粒物、臭氧。污染指數(shù)越大空氣質(zhì)量越差?！緦ｎ}突破】基礎(chǔ)性習(xí)題：1.在生產(chǎn)和科學(xué)研究中，需要用到一些保護(hù)氣，當(dāng)焊接金屬時(shí)，為了隔絕空氣，能作為保護(hù)氣的一組是()A.氫氣、氨氣B.氮?dú)狻⒀鯕釩.二氧化碳、氧氣D.氮?dú)狻鍤狻窘馕觥康谝徊健_定保護(hù)氣滿足的條件。焊接金屬時(shí)，在高溫下金屬能夠與空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以要隔絕空氣，用作保護(hù)氣的氣體必須滿足的條件是本身化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，既不燃燒也不與金屬發(fā)生反應(yīng)。第二步→分析選項(xiàng)中物質(zhì)。氫氣與02反應(yīng),02參與反應(yīng),二氧化碳、氮?dú)?、氫氣化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定且不參與反應(yīng)。【答案】D2.大山深處空氣清新，空氣中氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)約為（）A．78%

B．21%

C．11%

D．58%【解析】空氣的成分是比較固定的，空氣的成分按體積計(jì)算，大約是：氮?dú)庹?8%、氧氣占21%、稀有氣體占0.94%、二氧化碳占0.03%、其它氣體和雜質(zhì)占0.03%．大山深處空氣清新，空氣中氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)也為78%?！敬鸢浮緼3.使用下列交通工具出行，環(huán)境污染最大的是（）A．氫能源車B．共享單車C．電動(dòng)汽車D．柴油汽車【解析】A.氫氣燃燒生成的水，生成物無(wú)污染；B.共享單車采用人力，節(jié)約能源，無(wú)污染；C.電能是二次能源，使用時(shí)不會(huì)產(chǎn)生污染；D.柴油是從石油中分離出來(lái)的，燃燒會(huì)產(chǎn)生一氧化碳、可吸入顆粒物等污染物，會(huì)污染環(huán)境。【答案】D4.近地面的臭氧是由于氮氧化物等在陽(yáng)光照射下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．臭氧與氧氣的化學(xué)性質(zhì)不同

B．臭氧是空氣質(zhì)量指數(shù)的污染物之一C．汽車尾氣大量排放會(huì)導(dǎo)致臭氧污染

D．佩戴口罩能有效阻擋臭氧的吸入【解析】A.臭氧是由臭氧分構(gòu)成的，氧氣是由氧分構(gòu)成的，構(gòu)成它們的分不同，故化學(xué)性質(zhì)不同，正確；B.目前計(jì)入空氣污染指數(shù)的項(xiàng)目有：一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、可吸入顆粒物和臭氧，正確；C.汽車尾氣排放物產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致進(jìn)地的臭氧造成污染，正確；D.口罩只能阻擋可吸入顆粒物，不能有效阻擋臭氧的吸入，錯(cuò)誤?！敬鸢浮緿5.打造“成渝第二城”，共創(chuàng)美好生態(tài)南充。下列做法有利于環(huán)境保護(hù)的是（）A．焚燒落葉，減少垃圾的運(yùn)輸量

B．使用一些新型的、可降解的塑料，減少“白色污染”C．加高煙囪，減少二氧化硫?qū)Νh(huán)境的污染

D．大量使用農(nóng)藥和化肥，增加農(nóng)作物產(chǎn)量【解析】

A．焚燒落葉，會(huì)產(chǎn)生大量有害氣體和煙塵，會(huì)污染空氣；B．使用一些新型的、可降解的塑料，減少“白色污染”，有利于保護(hù)環(huán)境；C．加高煙囪，不能減少污染物的排放，不能減少二氧化硫?qū)Νh(huán)境的污染，甚至?xí)?dǎo)致污染范圍增大；D．大量使用農(nóng)藥和化肥，會(huì)導(dǎo)致水和土壤被污染；【答案】B6.沒(méi)有空氣就沒(méi)有生命。下列有關(guān)空氣的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．植物光合作用需要氮?dú)?B．人體呼吸作用需要氧氣C．二氧化碳屬于溫室氣體 D．稀有氣體化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定【解析】A.植物光合作用時(shí)吸收二氧化碳和水，釋放出氧氣，該過(guò)程沒(méi)有氮?dú)鈪⑴c，故A錯(cuò)誤；B.氧氣能夠支持呼吸，所以人體呼吸作用需要氧氣，故B正確；C.二氧化碳增多能夠加劇溫室效應(yīng)，所以二氧化碳屬于溫室氣體，故C正確；D.稀有氣體不易和別的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，故D正確；【答案】A7.下列有關(guān)空氣的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．氮?dú)馐侵圃斓实闹匾?B．氧氣約占空氣體積的21%C．空氣中稀有氣體所占比例雖小但用途廣泛 D．空氣污染不會(huì)造成臭氧層空洞【解析】A.氮?dú)馐侵圃斓实闹匾?，故選項(xiàng)說(shuō)法正確；B.氧氣約占空氣體積的21%，故選項(xiàng)說(shuō)法正確；C.空氣中稀有氣體所占比例雖小但用途廣泛，故選項(xiàng)說(shuō)法正確；D.臭氧層空洞主要是應(yīng)為冰箱等冷藏裝置使用了氟化物作為制冷劑，氟化物會(huì)與臭氧反應(yīng)，使它分解為氧氣，會(huì)造成臭氧層空洞，故選項(xiàng)說(shuō)法錯(cuò)誤?！敬鸢浮緿8.用下圖裝置可驗(yàn)證空氣中O2的含量。下列現(xiàn)象能表明O2含量的是（）A．集氣瓶中產(chǎn)生大量白煙 B．紅磷燃燒一段時(shí)間后熄滅C．燒杯中的水倒吸進(jìn)入集氣瓶 D．集氣瓶中水面最終上升至1處【解析】紅磷燃燒集氣瓶中產(chǎn)生大量白煙，紅磷燃燒一段時(shí)間后熄滅，待冷卻到室溫后，燒杯中的水倒吸進(jìn)入集氣瓶，集氣瓶中水面最終上升至1處，說(shuō)明空氣中氧氣體積約占五分之一，能表明O2含量的是，集氣瓶中水面最終上升至1處。【答案】D拓展性習(xí)題：1.下列不屬于空氣污染物的是（）A．CO2

B．NO2

C．SO2

D．PM2.5【解析】根據(jù)空氣中的主要污染物有有害氣體和粉塵，有害氣體包括二氧化硫、一氧化碳、和二氧化氮等進(jìn)行解答。NO2、SO2、二氧化硫、PM2.5（空氣中直徑小于等于2.5微米的顆粒物）都是主要的空氣污染物，能造成空氣污染。二氧化碳大量排放能夠造成溫室效應(yīng)，但還不是被列入空氣監(jiān)測(cè)的氣體，不屬于空氣污染氣體?！敬鸢浮緼2.2021年12月9日，航天員崔忠剛、王亞平、葉光富在中國(guó)“天和號(hào)”空間站進(jìn)行“天宮課堂”第一課。水球光學(xué)實(shí)驗(yàn)中打入的“人造空氣”與我們身邊的空氣成分含量基本相同，“人造空氣”中氧氣含量約為（）A．78% B．21% C．0.94% D．0.03%【解析】空氣中氧氣體積約為21%，“人造空氣”與我們身邊的空氣成分含量基本相同，故“人造空氣”中氧氣含量仍然占21%。【答案】B3.食品包裝袋內(nèi)常放有內(nèi)裝鐵粉和生石灰的小包。下列空氣成分一定不能與它們反應(yīng)的是（）A．N2 B．O2 C．H2O D．CO2【解析】應(yīng)仔細(xì)審題，是選擇不能與“裝鐵粉和生石灰的小包”反應(yīng)的物質(zhì)，而不是不能與鐵粉和生石灰反應(yīng)的物質(zhì)。A.氮?dú)獠慌c鐵粉和生石灰反應(yīng)，故選項(xiàng)符合題意；B.鐵粉會(huì)和氧氣發(fā)生反應(yīng)，故選項(xiàng)不符合題意；C.生石灰會(huì)和水發(fā)生反應(yīng)，故選項(xiàng)不符合題意；D.生石灰會(huì)吸收包裝袋中的水生成氫氧化鈣，氫氧化鈣能與二氧化碳反應(yīng)，故選項(xiàng)不符合題意?！敬鸢浮緼4.下列關(guān)于空氣的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．空氣是一種混合物B．空氣是一種寶貴的資源C．稀有氣體化學(xué)性質(zhì)很不活潑，不與任何物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)D．空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)約為21%【解析】A.空氣是氮?dú)?、氧氣、二氧化碳等氣體組成的混合物，故選項(xiàng)說(shuō)法正確；B.空氣能供給呼吸，能維持生態(tài)平衡，作用眾多是寶貴的資源，故選項(xiàng)說(shuō)法正確；C.稀有氣體化學(xué)性質(zhì)很不活潑，一定條件下可以與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，故選項(xiàng)說(shuō)法錯(cuò)誤；D.根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)約為21%，故選項(xiàng)說(shuō)法正確；【答案】C5.我國(guó)“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器成功著陸火星，發(fā)現(xiàn)火星表面被赤鐵礦覆蓋，平均溫度約為-56℃，火星大氣中含有CO2（體積分?jǐn)?shù)為95.3%）、O2、H2O等物質(zhì)，下列說(shuō)法正確的是（）A．火星上白磷無(wú)法自燃 B．火星上缺少金屬資源C．火星大氣組成與空氣相似 D．火星地表不存在固態(tài)水【解析】A.火星平均溫度約為-56℃，低于白磷著火點(diǎn)，火星上白磷無(wú)法自燃，選項(xiàng)A正確；B.火星表被赤鐵礦覆蓋，不缺少金屬資源，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C.空氣中氮?dú)怏w積分?jǐn)?shù)78%，氧氣體積分?jǐn)?shù)21%，火星大氣中含有CO2（體積分?jǐn)?shù)為95.3%），火星大氣組成與空氣不相似，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D.火星平均溫度約為-56℃，大氣中又含有水蒸氣，故火星地表存在固態(tài)水，選項(xiàng)D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼6.有關(guān)空氣說(shuō)法正確的是（）A．空氣成分主要有N2、O2、稀有氣體 B．大氣污染物主要有SO2、NO2、CO2C．氮?dú)庥糜诖艖腋×熊?D．常溫下，氧氣能與碳發(fā)生反【解析】A.空氣的成分主要是氮?dú)夂脱鯕?，稀有氣體的含量很少，不符合題意；B.二氧化硫、二氧化氮能導(dǎo)致酸雨，屬于空氣污染物，二氧化碳是空氣的組成成分之一，不屬于空氣污染物，不符合題意；C.氮?dú)饪捎糜诖艖腋×熊?，因?yàn)橐旱牡蜏?，符合題意；D.常溫下，碳與氧氣不反應(yīng)，在點(diǎn)燃的條件下可以反應(yīng)，不符合題意?！敬鸢浮緾7.拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分。后人仿照其實(shí)驗(yàn)原理測(cè)定空氣中氧氣含量（如圖）。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，逐漸減少的氣體和逐漸增多的物質(zhì)是（)A．O2、P2O5 B．P、P2O5 C．O2、P D．N2、P2O5【解析】磷燃燒消耗了氧氣生成五氧化二磷固體，裝置中壓強(qiáng)減小，水進(jìn)入裝置，進(jìn)入裝置中水的體積就是消耗氧氣的體積；燃燒過(guò)程中氮?dú)獠粎⑴c反應(yīng)，故實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，逐漸減少的氣體和逐漸增多的物質(zhì)是氧氣、五氧化二磷?！敬鸢浮緼8.化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)如下圖所示的裝置測(cè)定空氣中氧氣的含量。膠頭滴管中的水滴入生石灰一段時(shí)間后，試管內(nèi)的白磷（白磷的著火點(diǎn)為40℃）開始燃燒，待白磷熄滅并冷卻至室溫后打開彈簧夾。下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．試管中的細(xì)沙可防止試管炸裂B．膠頭滴管中的水和注射器中的水作用相同C．若實(shí)驗(yàn)測(cè)得氧氣的體積分?jǐn)?shù)偏低可能是試管中白磷