空气究竟由哪些成分组成？

第一部分：空气的组成

空气的成分

空气是一种混合物，它是由多种单一物质组成的,我们可以将其分为两类：

A. 固定成分（按体积分数计算）

这是空气中含量相对稳定、最主要的几种气体。

气体名称	化学式	体积分数	主要性质和作用
氮气 (N₂)	N₂	约 78%	性质稳定：不燃烧、不支持燃烧（化学性质不活泼）。 作用：作保护气（如灯泡内填充气、食品防腐）、制化肥、硝酸等。
氧气 (O₂)	O₂	约 21%	性质活泼：支持燃烧、供给呼吸（有助燃性和氧化性）。 作用：动植物呼吸、燃烧、炼钢、气焊等。
稀有气体	He, Ne, Ar, Kr, Xe 等	约 0.94%	性质极不活泼（也叫“惰性气体”），一般不与其他物质反应。 作用：作保护气（如焊接金属）、制造电光源（霓虹灯、航标灯等）。
二氧化碳 (CO₂)	CO₂	约 0.03%	性质：不支持燃烧，也不供给呼吸；参与光合作用。 作用：植物光合作用的原料、灭火、作制冷剂、人工降雨等。

B. 可变成分

这些气体的含量会因地区、时间等因素而变化。

• 水蒸气 (H₂O)：含量不固定，受天气（湿度）影响很大，从0%到4%不等。
• 其他杂质：如灰尘、二氧化硫 (SO₂)、一氧化碳 (CO)、臭氧 (O₃) 等，这些主要来自工厂废气、汽车尾气、火山喷发等,是空气污染物。

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空气中氧气含量的测定实验

这是九年级化学中一个经典且重要的实验,必须熟练掌握。

A. 实验目的

测定空气中氧气的体积分数。

B. 实验原理

利用红磷燃烧消耗密闭容器内的氧气，生成五氧化二磷固体（固体体积几乎不变），导致容器内压强减小，在外界大气压的作用下，水被“压”入容器,进入容器中水的体积约等于消耗的氧气体积。

C. 实验步骤

1. 连接装置：将钟罩（或集气瓶、注射器等）与水槽连接，确保装置气密性良好。
2. 放入药品：在燃烧匙中放入足量的红磷。
3. 点燃反应：用酒精灯点燃红磷后，迅速伸入钟罩内,并立即塞紧橡皮塞。
4. 观察现象：
   • 红磷剧烈燃烧，产生大量白烟（五氧化二磷固体）。
   • 燃烧停止，装置冷却后，钟罩内的水面上升。
5. 记录数据：待装置完全冷却后,记录钟罩内水面上升的体积。
6. 得出结论：水面上升的体积约占钟罩内空气总体积的 1/5。

D. 实验现象、结论及注意事项

• 实验现象：
  • 红磷燃烧,产生大量白烟。
  • 装置冷却后，钟罩内水面上升，最终约占容器容积的 1/5。
• 实验结论：
  • 空气中氧气的体积约占 1/5。
  • 剩余的 4/5 体积主要是氮气，也证明氮气不溶于水,也不与红磷反应。
• 实验成功的关键：
  • 气密性要好：否则外界空气会进入,导致水面上升体积偏小。
  • 红磷要足量：确保氧气被完全消耗,否则水面上升体积偏小。
  • 装置要冷却至室温：否则钟罩内气体温度较高，压强偏大，水会无法完全上升,导致测量结果偏小。
  • 不能用木炭或硫代替红磷：因为木炭燃烧生成CO₂（气体），硫燃烧生成SO₂（气体），都会消耗气体，导致容器内外压强差减小，水面几乎不上升,无法测定氧气含量。
  • 不能用铁丝代替红磷：因为铁丝在空气中不能燃烧。

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第二部分：空气的污染与保护

空气污染物

• 气体污染物：二氧化硫 (SO₂)、一氧化碳、二氧化氮 (NO₂)、臭氧等。
• 可吸入颗粒物：如粉尘、PM2.5（直径小于或等于2.5微米的颗粒物）。

主要来源：

• 化石燃料（煤、石油、天然气）的燃烧。
• 工厂的废气排放。
• 汽车尾气的排放。
• 秸秆焚烧等。

空气污染的危害

• 危害人体健康：引起呼吸道疾病、心血管疾病、肺癌等。
• 形成酸雨：SO₂、NO₂等气体溶于雨水形成，腐蚀建筑物、破坏森林、酸化土壤和水源。
• 破坏臭氧层：氟氯烃等物质会破坏臭氧层，导致紫外线增强,危害皮肤和健康。
• 导致全球气候变暖：二氧化碳等温室气体增多,导致温室效应加剧。

保护空气的措施

• 加强空气质量监测。
• 使用清洁能源：如太阳能、风能、水能、氢能等,代替化石燃料。
• 工厂废气处理达标后排放。
• 改进汽车发动机，安装尾气净化装置。
• 植树造林，绿化环境。

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第三部分：混合物与纯净物

根据物质的组成,我们可以将物质分为两大类：

混合物

• 定义：由两种或多种物质混合而成的物质。
• 特点：
  • 各物质保持自己原有的化学性质。
  • 各物质之间没有发生化学反应。
  • 各成分没有固定的比例。
  • 不能用化学方法将其中的各物质简单分开。
• 举例：空气、溶液（如盐水、糖水）、合金（如钢、不锈钢）、牛奶等。

纯净物

• 定义：由一种物质组成的物质。
• 特点：
  • 具有固定的化学性质。
  • 具有固定的组成和性质（如固定的熔点、沸点）。
• 分类：
  • 单质：由同一种元素组成的纯净物。
    • 举例：氧气 (O₂)、氮气 (N₂)、铁、铜、碳。
  • 化合物：由不同种元素组成的纯净物。
    • 举例：五氧化二磷 (P₂O₅)、二氧化碳 (CO₂)、水 (H₂O)。

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总结与要点

1. 空气的成分：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%）,记住这些体积分数是常考点。
2. 氧气含量的测定实验：是重中之重，要掌握原理、步骤、现象、结论以及实验成败的关键。
3. 氮气的性质和作用：不活泼,是主要的保护气。
4. 稀有气体：也叫惰性气体，化学性质极不活泼。
5. 混合物与纯净物的区别：关键看物质的种类，是“多种”还是“一种”。
6. 环境保护：了解空气污染的危害和保护措施,树立环保意识。

希望这份详细的梳理能帮助你全面掌握“空气的组成”这一知识点！祝你学习进步！