九年级化学 揭示燃烧奥秘 —— 空气的组成与应用 本小节内容是认识燃烧现象的基础，核心是掌握空气的成分占比、各成分的性质及应用，同时理解空气成分与燃烧反应的关联。 一、空气的组成（体积分数） 空气是混合物，其成分（按体积计算）有固定的比例，具体如下： 氮气（N₂）：约占78%，是空气中含量最多的气体。 氧气（O₂）：约占21%，是支持燃烧和动植物呼吸的关键气体。 稀有气体：约占0.94%，包括氦（He）、氖（Ne）、氩（Ar）等，化学性质极不活泼。 二氧化碳（CO₂）：约占0.03%，是植物光合作用的原料，不支持燃烧且能灭火。 其他气体和杂质：约占0.03%，如水蒸气、灰尘等。 注意：空气成分的占比是体积分数，而非质量分数；比如 100L 空气中，约有 78L 氮气、21L 氧气。 二、空气成分的探究实验（拉瓦锡经典实验） 1. 实验原理 拉瓦锡通过加热汞的实验，证明了空气中氧气约占 1/5 体积： 汞与氧气在加热条件下反应，生成固态的氧化汞，消耗密闭容器内的氧气； 再加热氧化汞，又能分解为汞和氧气，从而测定出氧气的体积占比。 2. 现代简易实验（红磷燃烧法） 实验装置：集气瓶、燃烧匙、止水夹、导管、烧杯等。 实验步骤： 检查装置气密性； 在集气瓶内加入少量水，并将瓶内空间分为 5 等份； 用燃烧匙点燃红磷，迅速伸入集气瓶并塞紧瓶塞； 待红磷熄灭且装置冷却至室温后，打开止水夹。 实验现象：红磷燃烧产生大量白烟，冷却后打开止水夹，水沿导管进入集气瓶，约占瓶内原空气体积的 1/5。 实验结论：氧气约占空气体积的 1/5；剩余气体（主要是氮气）不燃烧、不支持燃烧，且难溶于水。 误差分析： 结果偏小：红磷量不足、装置气密性差、未冷却至室温就打开止水夹； 结果偏大：燃烧匙伸入过慢、止水夹未夹紧（部分空气受热逸出）。 三、空气各成分的性质与应用 成分 主要性质 对应应用场景 氮气 化学性质稳定（不活泼） 食品防腐（充氮包装）、焊接保护气、制氮肥 氧气 支持燃烧、供给呼吸 医疗急救、炼钢、气焊气割、火箭助燃剂 稀有气体 化学性质极稳定、通电发光 霓虹灯（氖气发红光）、保护气、氦气填充飞艇 二氧化碳 不支持燃烧、密度比空气大 灭火、制碳酸饮料、人工降雨（干冰） 四、空气与燃烧的关联 燃烧的条件之一是可燃物与氧气（或助燃剂）接触，这和空气成分直接相关： 氧气是大多数可燃物燃烧的必要助燃剂（如木炭、蜡烛在空气中燃烧，实质是与氧气反应）； 氮气、二氧化碳等不支持燃烧的气体，可用于灭火（如二氧化碳灭火器，利用其隔绝氧气的原理）； 空气中氧气浓度会影响燃烧剧烈程度（如铁丝在空气中不能燃烧，在纯氧中能剧烈燃烧火星四射）。 五、空气的污染与防治 主要污染物：有害气体（二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳）和可吸入颗粒物（PM2.5、PM10）。 污染危害：损害人体健康、引发酸雨、造成温室效应等。 防治措施：减少化石燃料燃烧、开发清洁能源、植树造林、加强尾气处理等。