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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(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)識保持空氣潔凈的重要性；
過程與方法：
1．學(xué)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(xué)會實驗方法“捕捉”空氣，采集空氣樣品
情感態(tài)度與價值觀：
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)會科學(xué)探究的思想
學(xué)習(xí)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(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．測定空氣（Air）中氧氣體積分?jǐn)?shù)的實驗方法
（1）實驗裝置（如右圖所示）
（2）實驗現(xiàn)象：
a．點燃紅磷后，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氣（Nitrogen）了。
（3）化學(xué)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(yīng)，而不跟氮氣及其他氣體起反應(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．實驗中為什么要使用磷，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驗，我們該怎樣改進(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)行該實驗中，發(fā)現(xiàn)實驗結(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．其他相似的實驗裝置，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：氮氣（N2）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保持相對恒定呢？
答：動植物的呼吸、物質(zhì)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(jìn)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(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(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)與它處于純凈物時的化學(xué)性質(zhì)相同。
二、氮氣和稀有氣體
1．氮氣
（1）物理性質(zhì)：氮氣在通常情況下是無色無味的氣體。
（2）化學(xué)性質(zhì)：
a. 在常溫下，氮氣很難與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；
b. 在某些情況下，氮氣可以與某些物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)。
（3）用途：
a. 用氮氣做燈泡的填充氣（主要是白熾燈內(nèi)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(tài)氮氣用于醫(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. 用氮氣做糧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. 用氮氣制氮肥（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，不會發(fā)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(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(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. 對人體健康的危害：引起感官和生理機(jī)能不適應(yīng)；
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(xì)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(jiān)測空氣質(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)大于氮氣的體積分?jǐn)?shù)，此現(xiàn)象說明了什么？
答：這個現(xiàn)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(qiáng)較大的深海里，會有較多的氮氣溶解在潛水員的血液里，當(dāng)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(shè)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(jié)果和課文實驗的結(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(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？
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
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