跨学科实践活动01 微型空气质量“检测站”的组装与使用（原卷版）

跨学科实践活动01微型空气质量“检测站”的组装与使用一、空气的成分和用途1．空气的成分空气的成分氮气氧气稀有气体二氧化碳其他气体和杂质体积分数78%21%0.94%0.03%0.03%2．空气主要成分的性质和用途氧气氮气稀有气体主要性质无色、无味气体，不易溶于水，不可燃，能支持燃烧，能供给呼吸。无色、无味气体，难溶于水，不燃烧也不支持燃烧，不供给呼吸，化学性质不活泼。无色、无味气体，通电时能发出不同颜色的光（物理性质），化学性质很不活泼（不易和别的物质反应）。用途①动植物呼吸②医疗急救③金属切割④炼钢⑤宇宙航行①作保护气②食品充氮作防腐剂等③用于制造低温环境或医疗上冷冻麻醉④制硝酸和氮肥①作保护气②制多种用途的电光源等③氦气充气球（密度比空气小且化学性质稳定）④氦气用于制造低温环境二、空气的污染及其防治1．空气的污染和防治空气的污染物排放到空气中的有害气体(一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮)和粉尘；可吸入颗粒物：PM2.5、PM10污染物的来源化石燃料的燃烧、工厂排出的废气、植被破坏引起的沙尘等空气污染造成的危害严重损害人体健康，影响农作物生长，破坏生态环境，其中全球气候变暖、臭氧层破坏和酸雨等都与空气污染有关防治污染的措施加强空气质量检测的监测，使用清洁能源，积极植树造林等，以保护空气2．空气质量日报（1）空气质量日报的主要内容包括：空气污染指数、首要污染物、空气质量级别、空气质量状况等。（2）目前计入空气污染指数的项目暂定为：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入颗粒物和臭氧等。3．大气污染（1）有害气体，如：SO2、NO2、CO等，其中CO主要来源于汽车尾气，而SO2、NO2是形成酸雨的主要物质。（2）粉尘，如：灰尘、粉煤灰等。（3）空气中CO2浓度增大会导致温室效应，而含氟物质的排放会破坏O3(臭氧)层，使得地球表面受紫外线辐射加重。【归纳总结】①监测空气环境质量的空气质量日报主要包含三项内容：首要污染物、空气污染指数和空气质量级别。污染指数在0～500之间，是一个相对数值，数值越小，表示污染物的含量越少，空气质量越好。②二氧化碳不是空气污染物。因为二氧化碳是空气的成分，同时二氧化碳也没有列入空气污染指数。4．未来化学将朝着“绿色化学”“绿色消毁”和“绿色生产”的方向发展。“绿色化学”的核心是利用化学原理从源头消除污染，其特点是：（1）充分利用资源和能源，原料无毒无害。（2）减少向环境排放废物。（3）原料中的原子全部被消纳，实现零排放（在化合反应中体现）。（4）生产出环境友好产品。三、测定空气中氧气的含量【药品选择】（1）该物质在空气中能燃烧且只与氧气反应；（2）该物质燃烧后生成物最好为固态，不能为气态。【实验原理】利用可燃物燃烧消耗空气中的氧气，使密闭容器中压强减小，在大气压的作用下，进入容器内水的体积即为减少的氧气的体积。【实验装置】（1）仪器：集气瓶、燃烧匙、玻璃导管、烧杯、弹簧夹、胶皮管（2）药品：红磷、水（3）实验装置：【实验操作】（1）连接仪器，检查装置的气密性；（2）在集气瓶中加入少量水，并将水面上方空间5等分，用弹簧夹夹紧胶皮管；（3）点燃燃烧匙内过量红磷后，立即伸入集气瓶中并塞紧塞子，观察红磷燃烧的现象；（4）待红磷熄灭并冷却至室温后，打开弹簧夹，观察实验现象及水面的变化情况。【实验现象】红磷燃烧，发出黄色火焰，产生大量白烟，并放出热量。打开弹簧夹后，烧杯中液体被倒吸入集气瓶中，约占集气瓶内原有空气总体积的1/5。【实验结论】氧气约占空气体积的1/5。【实验反思】（1）实验时，需要加入过量的红磷，为什么呢？（2）集气瓶中加入少量水的作用是什么？（3）实验时，若装置气密性不好，对氧气含量的测定会有什么影响？（4）实验后，集气瓶中剩余气体主要是什么？该实验说明这种气体有什么性质？【实验原理】【文字表达式】磷(P)+氧气(O2)点燃五氧化二磷(P2O5)【符号表达式】P+O2点燃P2O5【化学方程式】4P+5O22P2O5命题点一空气的成分及其用途空气中含量较多，并且在医疗冷冻治疗和食品防腐等方面有着广泛用途的气体是（）A．氮气 B．氧气C．二氧化碳 D．稀有气体1．空气是一种宝贵的资源，下列有关空气的说法正确的是A．氮气的化学性质活泼，可用于食品防腐B．空气中氧气的质量分数约为21%C．稀有气体在通电时能发出不同颜色的光D．目前计入空气污染指数的有害气体有二氧化硫、二氧化碳等2．用下列物质的序号填空（可重复）：①氧气

②二氧化碳

③稀有气体

④水蒸气（1）小白鼠在装有空气的密闭容器中可存活一段时间，说明空气中含有。（2）绿色植物进行光合作用产生；通过呼吸作用产生。（3）制成五光十色的霓虹灯。（4）夏天从空调房间走出来时，眼镜会变得一片模糊，说明空气中也含有。（5）饼干在空气中放置一段时间后变软，说明空气中含有。命题点二空气污染及其防治措施防治空气污染、改善生态环境已成为全民共识。（1）目前计入空气污染指数的项目中除了可吸入颗粒物、臭氧外，还包括下列的（填序号）。①一氧化碳

②二氧化碳

③二氧化硫

④二氧化氮（2）PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，主要来自化石燃料的燃烧和飘尘。下列措施能减少PM2.5污染的是______（填字母）。A．焚烧秸秆 B．用太阳能发电 C．大量烧煤取暖 D．植树造林（3）根据表中内容，当日空气质量最好的城市是（填城市名称）。城市首要污染物空气污染指数空气质量级别甲无34Ⅰ乙二氧化硫97Ⅱ丙可吸入颗粒物119Ⅲ（4）我省某地冬季的空气质量相比于其他季节更差，请你说明造成这种状况的主要原因是，可以采取哪些措施加以防治（写一条）。1．我国新修订的《环境空气质量标准》颁布后，各地采取多种措施提高空气质量。下列措施中，不利于提高空气质量的是A．控制PM2.5的排放以减少雾霾天气B．将盗版光盘泼上汽油焚烧处理C．向煤炭中加入石灰石或生石灰作固硫剂，减少二氧化硫的排放D．禁止燃放烟花爆竹命题点三空气中氧气含量的测定如图是测定空气中氧气含量的两套实验装置，请结合下图所示回答下列问题：【查阅资料】红磷(由磷元素组成的一种单质)在空气中燃烧生成的五氧化二磷刺激人体呼吸道，因此五氧化二磷也是一种空气污染物。（1）使用这两个装置，在测定氧气含量前必须检查装置的气密性，检查图Ⅰ装置气密性的方法是。（2）由图1实验可以推知反应后剩余气体的主要性质是：。（3）图1实验开始的实验现象是：；冷却后，打开止水夹的现象是。实验后发现气体减少的体积小于总体积1/5，请你帮助这位同学找出两种可能造成这种结果的原因：①；②

。（4）图Ⅱ实验过程中，若未用弹簧夹夹紧橡皮管，注射器活塞将从10ml处先向(填“左”、“右”)移动，后向(填“左”、“右”)移动，最终停止。（5）对照两个实验装置，图Ⅱ实验装置的优点是(回答一个即可)。1．某兴趣小组的同学利用现代传感器技术进行测定空气里氧气的含量的实验，测得实验过程中容器内温度和气体压强随时间的变化趋势如图所示。下列说法中错误的是A．要保证实验的准确性，白磷必须过量 B．实验过程中容器内温度先增大后减小至起始温度C．曲线BC段白磷停止燃烧，装置逐渐冷却至室温 D．在t2时打开了弹簧夹2．某实验小组用图1所示装置测定空气中氧气的含量。【实验原理】（1）图1是利用红磷燃烧消耗瓶内氧气，导致瓶内气压减小，水进入集气瓶，进入瓶内的水的体积即为空气中氧气的体积。红磷燃烧的文字表达式为。【实验过程】（2）①用弹簧夹夹紧橡皮管。②点燃燃烧匙内的红磷，立即伸入瓶中并塞紧瓶塞。③等，打开弹簧夹。④观察并记录水面的变化情况。【实验结果】（3）多次实验发现集气瓶内上升的水面始终低于预想的高度，其可能的原因是。【拓展探究】（4）小组同学利用图2装置进行镁条在空气中燃烧的实验，燃烧、冷却后打开止水夹。如果镁条只和空气中的氧气反应，则进入集气瓶中水的体积最多不超过其容积的，现进入集气瓶中水的体积约为其容积的70%，根据空气的组成可推出减少的气体中除了氧气外，一定有。命题点四微型空气质量“检测站”的组装与使用某实践活动小组在老师带领下，对空气质量检测等开展了一系列项目式学习活动。活动一：了解空气质量指数所表示的含义【思考分析】（1）下图是该小组所在地区某日的空气质量情况，其空气质量状况为（填“优”“良”或“轻度污染”）活动二：认识微型空气质量“检测站”【查询网络】微型空气质量检测系统可实时、准确地检测室外空气污染物、其结构如下图所示。（2）太阳能板工作时发生的能量转化是。活动三：调查微型空气质量“检测站”观察并记录某段时间显示的数据如下表二氧化氮（μg/m3）臭氧（μg/m3）一氧化碳（mg/m3）221581.3（3）除显示器显示的内容外，还需要检测的空气污染物有（写一种）。活动四：进行实践同学们对工厂附近的空气质量感到好奇，调研发现该工厂为了获得充足的能量。长期采用燃煤技术。于是同学们猜测该工厂排放的废气中含有二氧化硫。【查阅资料】二氧化硫是有刺激性气味的气体，能使澄清石灰水变浑浊，也能使品红溶液褪色。（4）设计并进行实验实验操作实验现象实验结论收集一瓶该工厂的废气，加入，振荡。废气中含有二氧化硫活动五：提出空气质量改进方案（5）为了保护人类赖以生存的环境，我们在校园中能做什么？（写一条）。1．化学兴趣实践小组的同学们跟随环保部门的人员利用微型空气质量检测仪检测2024年某地某日的空气质量，并记录了下表所示数据（1mg=1000μg）。回答下列问题。项目二氧化硫臭氧二氧化氮一氧化碳PM10PM2.5浓度10μg/m335μg/m343μg/m30.683mg/m3121μg/m351μg/m3AQI86级别二级（1）空气质量指数（AQI）越大，空气质量状况越（填“好”或“差”）（2）该地当日的空气污染物中含量最多的是。（3）下列保护空气措施中不合理的是______（填字母）A．工厂加高烟囱 B．鼓励使用清洁能源C．低碳出行 D．大量种树植草1．如图空气成分示意图中，其中X表示的是A．氧气 B．二氧化碳 C．氮气 D．稀有气体2．空气质量状况对公众健康影响很大，监测并改善空气质量是社会发展的必然要求。在空气质量监测中一般不涉及A．二氧化硫 B．二氧化碳 C．二氧化氮 D．臭氧3．下列有关空气成分的说法正确的是A．氧气支持燃烧，可以作燃料B．氮气化学性质不活泼，可充入食品包装袋中防腐C．固体二氧化碳升华放热，可以用于人工降雨D．氦气不能燃烧不支持燃烧，常用于灭火4．封闭的车中，乘客有时会感觉胸闷缺氧，则此时车内氧气的体积分数可能为A．5% B．19% C．21% D．78%5．某校设置微型检测站。下列相关说法错误的是A．臭氧层破坏和酸雨都与空气污染有关B．PM2.5的含量越高，空气质量越好C．积极植树有助于提升空气质量D．加强空气质量检测有利于保护大气环境6．2024年空气质量改善关键年，预计到2025年基本消除重污染天气。下列关于空气中各成分说法正确的是A．氮气的化学性质不活泼，因此可用氮气作保护气B．可用木炭燃烧测得空气中氧气体积约占1/5C．稀有气体是一种可以作电光源的气体单质D．臭氧、二氧化氮、二氧化碳都是空气污染物7．空气看不见，摸不着。下列有关空气的描述错误的是A．干燥洁净的空气中氧气的体积分数约为78%B．通常情况下空气中各组分之间彼此不发生化学反应C．空气中分离出来的氮气化学性质不活泼，可用于食品防腐D．目前计入空气污染指数的有害气体主要包括二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、臭氧等8．“雾霾”是近年的热点话题，环保部门按新修订的《环境空气质量标准》，着力做好细颗粒物（PM2.5）和臭氧新增指标的监测。下列说法正确的是A．焚烧秸秆不会造成大气污染B．化学在环境监测和保护中起重要作用C．臭氧是一种混合物D．可吸入颗粒物对人体健康没有危害9．某同学设计的测定空气中氧气含量的实验装置如图，下列说法错误的是A．实验时白磷量不足会导致测定结果偏小B．实验中可观察到左侧玻璃管内水面先下降后上升C．实验结束后左侧玻璃管中水面约上升至“4”刻度处D．该实验在密闭装置内进行，不会造成空气污染10．化学兴趣小组设计如下图所示的装置测定空气中氧气的含量。胶头滴管中的水滴入生石灰一段时间后，试管内的白磷（白磷的着火点为40℃）开始燃烧，待白磷熄灭并冷却至室温后打开弹簧夹。下列关于该实验的说法错误的是A．试管中的细沙可防止试管炸裂B．胶头滴管中的水和注射器中的水作用相同C．若实验测得氧气的体积分数偏低可能是试管中白磷的量不足D．若注射器中的水最终减少了10mL，说明空气中氧气的体积分数约为20%11．2023年6月5日是我国第9个环境日，今年我国将环