空气的组成What Air Is Made Of

空气里有什么？

两百多年前，法国化学家拉瓦锡把少量汞放在密闭的容器里连续加热了 12 天。他发现，容器里的空气体积减少了大约五分之一，汞的表面生成了红色粉末（氧化汞）；剩下的气体既不能供给呼吸，也不能支持燃烧。他由此得出结论：空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占五分之一。

空气的成分

按体积计算，空气的成分大致如下：

（表中二氧化碳的 0.03% 是课本沿用的数据。由于人类大量燃烧化石燃料，现在大气中的二氧化碳约占 0.04%，也就是约 420 ppm（ppm 表示百万分之一），而且还在逐年增加。）

空气是由多种气体组成的混合物，各成分保持着各自的性质。

测定空气中氧气的含量

实验室里常用红磷来测定空气中氧气的含量：

1. 在集气瓶内加入少量水，把水面以上的容积分成 5 等份，做好标记。
2. 点燃燃烧匙内的红磷，立即伸入瓶中，塞紧瓶塞。
3. 红磷燃烧，产生大量白烟，放出热量。
4. 待集气瓶冷却到室温后，打开止水夹，烧杯里的水沿导管进入集气瓶，约占瓶内空气体积的 1/5。

原理：红磷燃烧消耗瓶内的氧气，生成五氧化二磷固体（几乎不占体积），瓶内气压减小；冷却后打开止水夹，大气压把水压进集气瓶，进入的水的体积就等于被消耗的氧气的体积。

水只进入了约 1/5 就不再上升，说明剩下的气体（主要是氮气）难溶于水，不能燃烧，也不支持燃烧。

选一种操作，点“开始实验”，看看进入的水是多了还是少了：

氮气和稀有气体

• 氮气：无色、无味的气体，化学性质不活泼。可用作保护气（如食品包装中充氮气防腐、焊接金属时作保护气）；是制造硝酸和氮肥的原料；液氮可用于冷冻。
• 稀有气体：包括氦、氖、氩、氪、氙等。化学性质很不活泼，可作保护气；通电时能发出不同颜色的光，用来制作霓虹灯；氦气密度很小，可用来填充探空气球。

保护空气

主要污染物：有害气体，如二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、臭氧等；以及颗粒物，如 PM2.5、PM10。目前计入空气质量评价的主要污染物就是这几类，城市每天发布的空气质量指数（AQI）越大，污染越严重。

防治方法：使用清洁能源，减少化石燃料的燃烧；工厂废气处理后再排放；积极植树、种草；控制汽车尾气排放等。

例题 1：为什么用红磷，不用木炭？

例题 2：分析误差

某同学测得进入集气瓶的水只约占瓶内空气体积的 1/7。可能的原因有哪些？

常见误区

即时小测

小结

• 按体积计算：氮气 78%，氧气 21%，稀有气体 0.94%，二氧化碳 0.03%（课本数据，现在约 0.04%），其他 0.03%。空气是混合物。
• 红磷燃烧消耗氧气生成固体，冷却后进入集气瓶的水约占 1/5，说明氧气约占空气体积的 1/5。
• 红磷不足、漏气、未冷却会使结果偏小；止水夹没夹紧、伸入太慢会使结果偏大。
• 氮气、稀有气体化学性质不活泼，可作保护气；稀有气体通电发光。要减少有害气体和颗粒物的排放。