跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)01 微型空氣質(zhì)量“檢測站”的組裝與使用（原卷版）

跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)01微型空氣質(zhì)量“檢測站”的組裝與使用一、空氣的成分和用途1．空氣的成分空氣的成分氮?dú)庋鯕庀∮袣怏w二氧化碳其他氣體和雜質(zhì)體積分?jǐn)?shù)78%21%0.94%0.03%0.03%2．空氣主要成分的性質(zhì)和用途氧氣氮?dú)庀∮袣怏w主要性質(zhì)無色、無味氣體，不易溶于水，不可燃，能支持燃燒，能供給呼吸。無色、無味氣體，難溶于水，不燃燒也不支持燃燒，不供給呼吸，化學(xué)性質(zhì)不活潑。無色、無味氣體，通電時(shí)能發(fā)出不同顏色的光（物理性質(zhì)），化學(xué)性質(zhì)很不活潑（不易和別的物質(zhì)反應(yīng)）。用途①動(dòng)植物呼吸②醫(yī)療急救③金屬切割④煉鋼⑤宇宙航行①作保護(hù)氣②食品充氮作防腐劑等③用于制造低溫環(huán)境或醫(yī)療上冷凍麻醉④制硝酸和氮肥①作保護(hù)氣②制多種用途的電光源等③氦氣充氣球（密度比空氣小且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定）④氦氣用于制造低溫環(huán)境二、空氣的污染及其防治1．空氣的污染和防治空氣的污染物排放到空氣中的有害氣體(一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮)和粉塵；可吸入顆粒物：PM2.5、PM10污染物的來源化石燃料的燃燒、工廠排出的廢氣、植被破壞引起的沙塵等空氣污染造成的危害嚴(yán)重?fù)p害人體健康，影響農(nóng)作物生長，破壞生態(tài)環(huán)境，其中全球氣候變暖、臭氧層破壞和酸雨等都與空氣污染有關(guān)防治污染的措施加強(qiáng)空氣質(zhì)量檢測的監(jiān)測，使用清潔能源，積極植樹造林等，以保護(hù)空氣2．空氣質(zhì)量日報(bào)（1）空氣質(zhì)量日報(bào)的主要內(nèi)容包括：空氣污染指數(shù)、首要污染物、空氣質(zhì)量級別、空氣質(zhì)量狀況等。（2）目前計(jì)入空氣污染指數(shù)的項(xiàng)目暫定為：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入顆粒物和臭氧等。3．大氣污染（1）有害氣體，如：SO2、NO2、CO等，其中CO主要來源于汽車尾氣，而SO2、NO2是形成酸雨的主要物質(zhì)。（2）粉塵，如：灰塵、粉煤灰等。（3）空氣中CO2濃度增大會(huì)導(dǎo)致溫室效應(yīng)，而含氟物質(zhì)的排放會(huì)破壞O3(臭氧)層，使得地球表面受紫外線輻射加重?！練w納總結(jié)】①監(jiān)測空氣環(huán)境質(zhì)量的空氣質(zhì)量日報(bào)主要包含三項(xiàng)內(nèi)容：首要污染物、空氣污染指數(shù)和空氣質(zhì)量級別。污染指數(shù)在0～500之間，是一個(gè)相對數(shù)值，數(shù)值越小，表示污染物的含量越少，空氣質(zhì)量越好。②二氧化碳不是空氣污染物。因?yàn)槎趸际强諝獾某煞郑瑫r(shí)二氧化碳也沒有列入空氣污染指數(shù)。4．未來化學(xué)將朝著“綠色化學(xué)”“綠色消毀”和“綠色生產(chǎn)”的方向發(fā)展?！熬G色化學(xué)”的核心是利用化學(xué)原理從源頭消除污染，其特點(diǎn)是：（1）充分利用資源和能源，原料無毒無害。（2）減少向環(huán)境排放廢物。（3）原料中的原子全部被消納，實(shí)現(xiàn)零排放（在化合反應(yīng)中體現(xiàn)）。（4）生產(chǎn)出環(huán)境友好產(chǎn)品。三、測定空氣中氧氣的含量【藥品選擇】（1）該物質(zhì)在空氣中能燃燒且只與氧氣反應(yīng)；（2）該物質(zhì)燃燒后生成物最好為固態(tài)，不能為氣態(tài)?！緦?shí)驗(yàn)原理】利用可燃物燃燒消耗空氣中的氧氣，使密閉容器中壓強(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?！緦?shí)驗(yàn)裝置】（1）儀器：集氣瓶、燃燒匙、玻璃導(dǎo)管、燒杯、彈簧夾、膠皮管（2）藥品：紅磷、水（3）實(shí)驗(yàn)裝置：【實(shí)驗(yàn)操作】（1）連接儀器，檢查裝置的氣密性；（2）在集氣瓶中加入少量水，并將水面上方空間5等分，用彈簧夾夾緊膠皮管；（3）點(diǎn)燃燃燒匙內(nèi)過量紅磷后，立即伸入集氣瓶中并塞緊塞子，觀察紅磷燃燒的現(xiàn)象；（4）待紅磷熄滅并冷卻至室溫后，打開彈簧夾，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及水面的變化情況?！緦?shí)驗(yàn)現(xiàn)象】紅磷燃燒，發(fā)出黃色火焰，產(chǎn)生大量白煙，并放出熱量。打開彈簧夾后，燒杯中液體被倒吸入集氣瓶中，約占集氣瓶內(nèi)原有空氣總體積的1/5。【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】氧氣約占空氣體積的1/5?！緦?shí)驗(yàn)反思】（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要加入過量的紅磷，為什么呢？（2）集氣瓶中加入少量水的作用是什么？（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，若裝置氣密性不好，對氧氣含量的測定會(huì)有什么影響？（4）實(shí)驗(yàn)后，集氣瓶中剩余氣體主要是什么？該實(shí)驗(yàn)說明這種氣體有什么性質(zhì)？【實(shí)驗(yàn)原理】【文字表達(dá)式】磷(P)+氧氣(O2)點(diǎn)燃五氧化二磷(P2O5)【符號表達(dá)式】P+O2點(diǎn)燃P2O5【化學(xué)方程式】4P+5O22P2O5命題點(diǎn)一空氣的成分及其用途空氣中含量較多，并且在醫(yī)療冷凍治療和食品防腐等方面有著廣泛用途的氣體是（）A．氮?dú)?B．氧氣C．二氧化碳 D．稀有氣體1．空氣是一種寶貴的資源，下列有關(guān)空氣的說法正確的是A．氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)活潑，可用于食品防腐B．空氣中氧氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為21%C．稀有氣體在通電時(shí)能發(fā)出不同顏色的光D．目前計(jì)入空氣污染指數(shù)的有害氣體有二氧化硫、二氧化碳等2．用下列物質(zhì)的序號填空（可重復(fù)）：①氧氣

②二氧化碳

③稀有氣體

④水蒸氣（1）小白鼠在裝有空氣的密閉容器中可存活一段時(shí)間，說明空氣中含有。（2）綠色植物進(jìn)行光合作用產(chǎn)生；通過呼吸作用產(chǎn)生。（3）制成五光十色的霓虹燈。（4）夏天從空調(diào)房間走出來時(shí)，眼鏡會(huì)變得一片模糊，說明空氣中也含有。（5）餅干在空氣中放置一段時(shí)間后變軟，說明空氣中含有。命題點(diǎn)二空氣污染及其防治措施防治空氣污染、改善生態(tài)環(huán)境已成為全民共識。（1）目前計(jì)入空氣污染指數(shù)的項(xiàng)目中除了可吸入顆粒物、臭氧外，還包括下列的（填序號）。①一氧化碳

②二氧化碳

③二氧化硫

④二氧化氮（2）PM2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5微米的顆粒物，主要來自化石燃料的燃燒和飄塵。下列措施能減少PM2.5污染的是______（填字母）。A．焚燒秸稈 B．用太陽能發(fā)電 C．大量燒煤取暖 D．植樹造林（3）根據(jù)表中內(nèi)容，當(dāng)日空氣質(zhì)量最好的城市是（填城市名稱）。城市首要污染物空氣污染指數(shù)空氣質(zhì)量級別甲無34Ⅰ乙二氧化硫97Ⅱ丙可吸入顆粒物119Ⅲ（4）我省某地冬季的空氣質(zhì)量相比于其他季節(jié)更差，請你說明造成這種狀況的主要原因是，可以采取哪些措施加以防治（寫一條）。1．我國新修訂的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》頒布后，各地采取多種措施提高空氣質(zhì)量。下列措施中，不利于提高空氣質(zhì)量的是A．控制PM2.5的排放以減少霧霾天氣B．將盜版光盤潑上汽油焚燒處理C．向煤炭中加入石灰石或生石灰作固硫劑，減少二氧化硫的排放D．禁止燃放煙花爆竹命題點(diǎn)三空氣中氧氣含量的測定如圖是測定空氣中氧氣含量的兩套實(shí)驗(yàn)裝置，請結(jié)合下圖所示回答下列問題：【查閱資料】紅磷(由磷元素組成的一種單質(zhì))在空氣中燃燒生成的五氧化二磷刺激人體呼吸道，因此五氧化二磷也是一種空氣污染物。（1）使用這兩個(gè)裝置，在測定氧氣含量前必須檢查裝置的氣密性，檢查圖Ⅰ裝置氣密性的方法是。（2）由圖1實(shí)驗(yàn)可以推知反應(yīng)后剩余氣體的主要性質(zhì)是：。（3）圖1實(shí)驗(yàn)開始的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是：；冷卻后，打開止水夾的現(xiàn)象是。實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)氣體減少的體積小于總體積1/5，請你幫助這位同學(xué)找出兩種可能造成這種結(jié)果的原因：①；②

。（4）圖Ⅱ?qū)嶒?yàn)過程中，若未用彈簧夾夾緊橡皮管，注射器活塞將從10ml處先向(填“左”、“右”)移動(dòng)，后向(填“左”、“右”)移動(dòng)，最終停止。（5）對照兩個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置，圖Ⅱ?qū)嶒?yàn)裝置的優(yōu)點(diǎn)是(回答一個(gè)即可)。1．某興趣小組的同學(xué)利用現(xiàn)代傳感器技術(shù)進(jìn)行測定空氣里氧氣的含量的實(shí)驗(yàn)，測得實(shí)驗(yàn)過程中容器內(nèi)溫度和氣體壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化趨勢如圖所示。下列說法中錯(cuò)誤的是A．要保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，白磷必須過量 B．實(shí)驗(yàn)過程中容器內(nèi)溫度先增大后減小至起始溫度C．曲線BC段白磷停止燃燒，裝置逐漸冷卻至室溫 D．在t2時(shí)打開了彈簧夾2．某實(shí)驗(yàn)小組用圖1所示裝置測定空氣中氧氣的含量?！緦?shí)驗(yàn)原理】（1）圖1是利用紅磷燃燒消耗瓶內(nèi)氧氣，導(dǎo)致瓶內(nèi)氣壓減小，水進(jìn)入集氣瓶，進(jìn)入瓶內(nèi)的水的體積即為空氣中氧氣的體積。紅磷燃燒的文字表達(dá)式為?！緦?shí)驗(yàn)過程】（2）①用彈簧夾夾緊橡皮管。②點(diǎn)燃燃燒匙內(nèi)的紅磷，立即伸入瓶中并塞緊瓶塞。③等，打開彈簧夾。④觀察并記錄水面的變化情況?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)果】（3）多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)集氣瓶內(nèi)上升的水面始終低于預(yù)想的高度，其可能的原因是。【拓展探究】（4）小組同學(xué)利用圖2裝置進(jìn)行鎂條在空氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)，燃燒、冷卻后打開止水夾。如果鎂條只和空氣中的氧氣反應(yīng)，則進(jìn)入集氣瓶中水的體積最多不超過其容積的，現(xiàn)進(jìn)入集氣瓶中水的體積約為其容積的70%，根據(jù)空氣的組成可推出減少的氣體中除了氧氣外，一定有。命題點(diǎn)四微型空氣質(zhì)量“檢測站”的組裝與使用某實(shí)踐活動(dòng)小組在老師帶領(lǐng)下，對空氣質(zhì)量檢測等開展了一系列項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)?；顒?dòng)一：了解空氣質(zhì)量指數(shù)所表示的含義【思考分析】（1）下圖是該小組所在地區(qū)某日的空氣質(zhì)量情況，其空氣質(zhì)量狀況為（填“優(yōu)”“良”或“輕度污染”）活動(dòng)二：認(rèn)識微型空氣質(zhì)量“檢測站”【查詢網(wǎng)絡(luò)】微型空氣質(zhì)量檢測系統(tǒng)可實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地檢測室外空氣污染物、其結(jié)構(gòu)如下圖所示。（2）太陽能板工作時(shí)發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化是?；顒?dòng)三：調(diào)查微型空氣質(zhì)量“檢測站”觀察并記錄某段時(shí)間顯示的數(shù)據(jù)如下表二氧化氮（μg/m3）臭氧（μg/m3）一氧化碳（mg/m3）221581.3（3）除顯示器顯示的內(nèi)容外，還需要檢測的空氣污染物有（寫一種）?；顒?dòng)四：進(jìn)行實(shí)踐同學(xué)們對工廠附近的空氣質(zhì)量感到好奇，調(diào)研發(fā)現(xiàn)該工廠為了獲得充足的能量。長期采用燃煤技術(shù)。于是同學(xué)們猜測該工廠排放的廢氣中含有二氧化硫?！静殚嗁Y料】二氧化硫是有刺激性氣味的氣體，能使澄清石灰水變渾濁，也能使品紅溶液褪色。（4）設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論收集一瓶該工廠的廢氣，加入，振蕩。廢氣中含有二氧化硫活動(dòng)五：提出空氣質(zhì)量改進(jìn)方案（5）為了保護(hù)人類賴以生存的環(huán)境，我們在校園中能做什么？（寫一條）。1．化學(xué)興趣實(shí)踐小組的同學(xué)們跟隨環(huán)保部門的人員利用微型空氣質(zhì)量檢測儀檢測2024年某地某日的空氣質(zhì)量，并記錄了下表所示數(shù)據(jù)（1mg=1000μg）?；卮鹣铝袉栴}。項(xiàng)目二氧化硫臭氧二氧化氮一氧化碳PM10PM2.5濃度10μg/m335μg/m343μg/m30.683mg/m3121μg/m351μg/m3AQI86級別二級（1）空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）越大，空氣質(zhì)量狀況越（填“好”或“差”）（2）該地當(dāng)日的空氣污染物中含量最多的是。（3）下列保護(hù)空氣措施中不合理的是______（填字母）A．工廠加高煙囪 B．鼓勵(lì)使用清潔能源C．低碳出行 D．大量種樹植草1．如圖空氣成分示意圖中，其中X表示的是A．氧氣 B．二氧化碳 C．氮?dú)?D．稀有氣體2．空氣質(zhì)量狀況對公眾健康影響很大，監(jiān)測并改善空氣質(zhì)量是社會(huì)發(fā)展的必然要求。在空氣質(zhì)量監(jiān)測中一般不涉及A．二氧化硫 B．二氧化碳 C．二氧化氮 D．臭氧3．下列有關(guān)空氣成分的說法正確的是A．氧氣支持燃燒，可以作燃料B．氮?dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)不活潑，可充入食品包裝袋中防腐C．固體二氧化碳升華放熱，可以用于人工降雨D．氦氣不能燃燒不支持燃燒，常用于滅火4．封閉的車中，乘客有時(shí)會(huì)感覺胸悶缺氧，則此時(shí)車內(nèi)氧氣的體積分?jǐn)?shù)可能為A．5% B．19% C．21% D．78%5．某校設(shè)置微型檢測站。下列相關(guān)說法錯(cuò)誤的是A．臭氧層破壞和酸雨都與空氣污染有關(guān)B．PM2.5的含量越高，空氣質(zhì)量越好C．積極植樹有助于提升空氣質(zhì)量D．加強(qiáng)空氣質(zhì)量檢測有利于保護(hù)大氣環(huán)境6．2024年空氣質(zhì)量改善關(guān)鍵年，預(yù)計(jì)到2025年基本消除重污染天氣。下列關(guān)于空氣中各成分說法正確的是A．氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)不活潑，因此可用氮?dú)庾鞅Ｗo(hù)氣B．可用木炭燃燒測得空氣中氧氣體積約占1/5C．稀有氣體是一種可以作電光源的氣體單質(zhì)D．臭氧、二氧化氮、二氧化碳都是空氣污染物7．空氣看不見，摸不著。下列有關(guān)空氣的描述錯(cuò)誤的是A．干燥潔凈的空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)約為78%B．通常情況下空氣中各組分之間彼此不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)C．空氣中分離出來的氮?dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)不活潑，可用于食品防腐D．目前計(jì)入空氣污染指數(shù)的有害氣體主要包括二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、臭氧等8．“霧霾”是近年的熱點(diǎn)話題，環(huán)保部門按新修訂的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，著力做好細(xì)顆粒物（PM2.5）和臭氧新增指標(biāo)的監(jiān)測。下列說法正確的是A．焚燒秸稈不會(huì)造成大氣污染B．化學(xué)在環(huán)境監(jiān)測和保護(hù)中起重要作用C．臭氧是一種混合物D．可吸入顆粒物對人體健康沒有危害9．某同學(xué)設(shè)計(jì)的測定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)裝置如圖，下列說法錯(cuò)誤的是A．實(shí)驗(yàn)時(shí)白磷量不足會(huì)導(dǎo)致測定結(jié)果偏小B．實(shí)驗(yàn)中可觀察到左側(cè)玻璃管內(nèi)水面先下降后上升C．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后左側(cè)玻璃管中水面約上升至“4”刻度處D．該實(shí)驗(yàn)在密閉裝置內(nèi)進(jìn)行，不會(huì)造成空氣污染10．化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)如下圖所示的裝置測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)測得氧氣的體積分?jǐn)?shù)偏低可能是試管中白磷的量不足D．若注射器中的水最終減少了10mL，說明空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)約為20%11．2023年6月5日是我國第9個(gè)環(huán)境日，今年我國將環(huán)