内容正文:
专题01 空气和氧气
一、空气的成分和用途
二、空气中氧气含量的测定
三、空气的污染及防治
四、氧气的性质
五、催化剂及催化作用
空气的成分和用途
本考点常在选择题或填空题中以新信息或图片形成命题,考查的知识点有:①空气中氮气、氧气所占的体积分数;②空气中各成分的性质及用途等。
1、法国化学家拉瓦锡用氧化汞研究空气成分,得出结论:空气由氧气和氮气组成,其中氧气约占空气总体积的1/5。
2、空气的成分及其用途
空气的成分
体积分数
用途
主要成分
氮气
78%
保护气 (食品包装、灯泡、焊接金属)——化学性质不活泼;
制化肥和硝酸——含氮元素
液氮制造低温环境,液态氮气用作 制冷剂
氧气
21%
医疗、飞行、登山、潜水等——供给呼吸;
炼钢、焊接、切割金属等—— 助燃性
稀有气体
0.94%
电光源(霓虹灯、闪光灯、航标灯);
保护气 (食品包装、灯泡、焊接金属)——化学性质不活泼;
二氧化碳
0.03%
光合作用的原料、灭火、人工降雨(固体二氧化碳)
其他气体(如水蒸气)和杂质
0.03%
【典例精讲】
2022•辽宁锦州
1. 下列关于氧气和二氧化碳的说法中错误的是
A. 氧气可用作燃料 B. 干冰可用于人工降雨
C. 二氧化碳不能供给呼吸 D. 氧气约占空气总体积的21%
2022•辽宁丹东
2. “天宫课堂”中,航天员在水球光学实验中打入的“人造空气”与我们身边的空气成分含量基本相同,“人造空气”中体积分数最大的是
A. 氮气 B. 氧气 C. 稀有气体 D. 二氧化碳
2022•湖南张家界
3. 空气是一种宝贵自然资源。下列有关空气的说法错误的是( )
A. 洁净的空气属于纯净物
B. 食品包装中充氮气以防腐
C 氧气供给人和动植物呼吸
D. 空气中氮气的体积分数约为78%
2022•湖南益阳
4. 空气中占体积分数最大且化学性质不活泼的气体是( )
A. CO2 B. H2O C. N2 D. O2
2022•四川内江
5. 空气是一种重要的资源。下列与空气有关的说法错误的是
A. 空气中氮气的体积分数约为78%
B. 稀有气体化学性质比较活泼
C. 自然界中的二氧化碳处于不停循环过程中
D. 工业上用分离液态空气的方法制取氧气和氮气
[方法指导]
解答此类问题首先要掌握空气的组成及按体积分数计算各成分的含量如氮气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%;其次要了解氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳的一些性质及其对应的用途。
空气中氧气含量的测定
本考点主要考查实验的现象、错误操作的分析、实验的改进等,通常以文字叙述和图示相结合的形式出现在选择题中。
(1)实验原理:物质在密闭容器中与空气中的氧气发生反应,使密闭容器中压强减小,水被压入容器,进入容器中水的体积约等于消耗密闭容器内O2的体积。
(2)实验装置(如图所示)
(3)反应原理:红磷燃烧的化学方程式为 4P+5O22P2O5
(4)实验现象
①红磷燃烧产生大量的白烟,放出热量;②装置冷却至室温,打开弹簧夹,水沿导管进入集气瓶中的体积约占集气瓶中气体体积的1/5。
(5)实验结论:空气中的氧气约占空气体积的1/5,该实验还可以说明氮气难溶于水,既不支持燃烧也不能燃烧。 。
(6)实验误差
测定结果偏大:①弹簧夹没有夹紧,红磷燃烧时集气瓶内气体因受热沿导管逸出;②燃烧匙伸入集气瓶过慢,使装置内气体受热逸出,导致进入瓶中的水体积偏大。
测定结果偏小:①红磷量过少,氧气不能耗尽;②装置漏气,使装置外的空气进入;③没有冷却到室温就打开弹簧夹,装置内气体温度偏高,压强偏大,导致进入瓶中的水体积偏小;④燃烧过程中当氧气体积分数小于一定量时,红磷无法继续燃烧。
药品的选择——红磷替代品
药品
能否代替红磷
原因
满足的条件
铁丝
不能
铁丝在空气中不能燃烧
只能与空气中的氧气反应,且生成物不能为气体(或者气体易溶于水)
镁条
不能
与氧气、二氧化碳、氮气均能发生反应
木炭
不能
不能形成气压差
硫磺
能
生成的二氧化硫能用氢氧化钠溶液吸收
实验装置的改进
与原来的实验装置相比,图示装置的优点是实验结果更精确;有利于环境保护。
【典例精讲】
2022•甘肃永昌
6. 小亮同学设计了如图所示的装置测定空气中氧气的含量。下列关于该实验的说法错误的是
A. 该实验利用了铜丝的导热性
B. 红磷燃烧结束后,待装置恢复至室温时再读数