空气组成的探究

化学 | 9年级

本课时学习「空气组成的探究」,属九年级上册 第2单元 探析空气之谜,侧重科学探究与化学实验领域的核心知识与方法。

这一页讲的是九年级上册 第2单元 探析空气之谜 · 空气组成的探究里的「空气组成的探究」,教材要求做到:能说出「空气组成的探究」的基本内容与关键实验现象。它不是凭空出现的——要先会「化学服务于人类社会发展」,这一页才读得顺。学完之后,它会直接支撑「氧气体积分数的测定」。下面配了 8 道诊断题,其中基础 3 道、进阶 5 道,答案与解析全部公开;先自己做一遍,再对照解析找断点。

掌握标准

先修关系

先修 · 学这页之前先会化学服务于人类社会发展本知识点空气组成的探究后续 · 学完接着学氧气体积分数的测定

箭头从「先修」指向「本知识点」,再指向「后续」;点节点可跳到对应页面。

诊断题(共 8 道,答案与解析全公开)

第 1 题 基础

第一次明确提出空气是由氧气和氮气组成的科学家是( )

  1. 舍勒
  2. 普利斯特里
  3. 拉瓦锡
  4. 瑞利
看答案与解析

答案:C

解析:18 世纪 70 年代舍勒和普利斯特里分别制得了氧气,但受燃素学说的影响仍把空气看成单一成分的物质;1774 年拉瓦锡用金属燃烧实验证明燃烧是物质与空气中的氧气作用的结果,并发现剩余气体既不助燃也不供给呼吸,第一次明确提出空气由氧气和氮气组成,故选 C。

第 2 题 基础

按体积计算,下列气体在干燥空气中含量最少的是( )

  1. 氮气
  2. 氧气
  3. 稀有气体
  4. 二氧化碳
看答案与解析

答案:D

解析:干燥空气中氮气约占 78%、氧气约占 21%、稀有气体约占 0.94%、二氧化碳约占 0.03%。四种气体比较,二氧化碳的体积分数最小,故选 D。注意 0.94% 与 0.03% 容易混淆,稀有气体比二氧化碳多。

第 3 题 进阶

下列物质中,属于混合物的是( )

  1. 液氮
  2. 冰水混合物
  3. 洁净的空气
  4. 二氧化碳
看答案与解析

答案:C

解析:混合物由两种或两种以上物质组成。洁净的空气中含有氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳等多种物质,虽洁净但仍属混合物;液氮、冰水混合物、二氧化碳都只由一种物质组成,属于纯净物,故选 C。

第 4 题 挑战

拉瓦锡把少量汞放在密闭容器中加热 12 天,发现部分汞变成红色粉末,同时容器内空气体积减小约五分之一;剩余气体既不供给呼吸也不助燃。根据这些现象,不能得出的结论是( )

  1. 空气不是一种单一成分的物质
  2. 空气中氧气约占空气总体积的五分之一
  3. 剩余气体主要是氮气,它不与汞发生反应
  4. 剩余气体中还含有二氧化碳和水蒸气
看答案与解析

答案:D

解析:空气体积减小约五分之一,说明其中有一部分气体被消耗,即氧气约占总体积的五分之一;剩余气体性质与原来不同,说明空气由不同成分组成,拉瓦锡把这种不助燃、不供呼吸的气体称为氮气。但该实验既没有检验二氧化碳,也没有检验水蒸气,无法由现象推出剩余气体中还含有二氧化碳和水蒸气,故选 D。

第 5 题 基础

干燥空气中氮气的体积分数约为____%,氧气的体积分数约为 21%,二氧化碳的体积分数约为 0.03%。

看答案与解析

答案:78

解析:空气的组成以体积分数表示:氮气 78%、氧气 21%、稀有气体 0.94%、二氧化碳 0.03%、其他气体和杂质0.03%。因此应填 78。学习时要与质量分数区分,氧气约占体积的 21%,质量分数并不是 21%。

第 6 题 进阶

洁净的空气由氮气、氧气、二氧化碳、稀有气体等多种物质组成,因此它属于____(填「混合物」或「纯净物」)。

看答案与解析

答案:混合物

解析:判断物质类别要看它由几种物质组成。洁净的空气虽然干净,但仍含有氮气、氧气、二氧化碳、稀有气体等多种物质,每种物质都保持自己的性质,所以属于混合物。是否洁净与是否属于混合物无关。

第 7 题 进阶

一间教室的容积为 120 m3,若教室内空气的组成与干燥空气相同,则教室内氧气的体积约为多少立方米?(只填数值,单位 m3)

看答案与解析

答案:25.2

解析:干燥空气中氧气约占空气总体积的 21%,已知教室空气总体积为 120 m3,氧气的体积等于总体积乘以氧气所占的体积分数,即 120 m3 乘以 0.21,等于 25.2 m3。可见通风良好的教室中氧气总量是相当可观的。

第 8 题 挑战

根据下列事实,分别说明空气中含有哪种物质:一是绿色植物在太阳光下能进行光合作用;二是燃着的蜡烛在充满空气的密闭玻璃瓶中燃烧一段时间后熄灭;三是夏天盛放冰水的玻璃杯外壁上常附有小水珠。

看答案与解析

答案:绿色植物进行光合作用需要二氧化碳,说明空气中含有二氧化碳;燃着的蜡烛在密闭瓶中燃烧一段时间后熄灭,说明瓶内氧气已被消耗完,即空气中含有氧气;冰水杯外壁的小水珠是空气中的水蒸气遇冷液化形成的,说明空气中含有水蒸气。

解析:本题考查用实验事实推断空气的成分。推断的基本思路是由现象反推所需物质:光合作用的原料之一是二氧化碳,燃烧需要氧气,液化的小水珠来自水蒸气。空气是混合物,各成分的含量差别很大,但都能通过相应的事实表现出来。

课标对应

…了解空气的主要成分,通过实验探究认识氧气、二氧化碳的主要性质,认识物质的性质与用途的关系;初步学习氧气和二氧化碳的实验室制法,归纳实验室制取气体的一般思路与方法;以自然界中的氧循环和碳循环为例,认识物质在自然界中可以相互转化及其对维持人类生活与生态平衡的意义。…

《课程标准》原文节选(che-2022:2.2.1)

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