第三讲 空气与氧气 讲练 -2023-2024学年浙教版八年级下册科学

第三讲 空气与氧气 1、 空气的成分 1. 空气的各成分体积组成 1. 空气中氧气含量的测定： （1）实验装置 （2） 实验原理：红磷（P）与空气中氧气（）反应生成五氧化二磷固体（），使集气瓶内压强减小在大气压作用下水进入集气瓶进入的水的体积即氧气的体积。 （3） 实验现象:红磷燃烧产生大量的白烟（不能写白雾），冷却至室温打开弹簧夹后烧杯中的水进入集气瓶,其体积约占集气瓶容积的1/5。 （4） 反应的文字表达式: （5） 实验结论:空气中氧气的体积约占空气总体积的1/5。 （6） 测出质量分数不准的原因 偏大的原因： 1.反应前未将止水夹夹紧：止水夹未夹紧，在红磷燃烧中，气体受热膨胀，会沿着导管逸出，导致实验结束后不仅消耗了氧气，还会损失一部分气体，需要进入更多的水来弥补。 2.点燃红磷后伸入集气瓶过慢，或橡胶塞未塞紧：气瓶中的气体受热膨胀，从集气瓶口逸出，导致最终瓶内不仅消耗了氧气，还会损失一部分气体，也需要进入更多的水来弥补。 偏小的原因： 1.装置的气密性不好。 反应结束冷却至室温后，由于集气瓶内的氧气被消耗了，内部气压小于外界大气压，装置漏气会使装置外的空气进入集气瓶，弥补了一部分氧气的消耗，使瓶中气压增大，导致进入瓶中的水少于1/5。 2.红磷的量不足。 氧气没有被完全消耗，进入的水的体积不足1/5。 3.没有冷却至室温就打开止水夹 没有冷却到室温时，由于气体受热膨胀，瓶内气体的压强偏大，导致进入集气瓶中的水偏少。 4. 可能有水残留在导管内，未能完全进入集气瓶 （7）药品选用准则：选只能与氧气反应，并且不于空气中的其他任何成分反应 1.不能选择铁丝、铁丝在空气中不燃烧 2.不能选择镁条，镁与氧气、氮气、二氧化碳都会发生反应 3.不能选择硫和木炭：燃烧生成气体，不能形成压强差 4,可以用铜丝替代红磷，铜丝可以在空气中燃烧并生成氧化铜固体 二、 氧气的性质 1. 物理性质: （1）无色无味的气体。 （2） 氧气不易溶于水。 （3） 在标准状况下氧气密度比空气略大。（气球法、排水法） （4） 在压强，-183℃时，液化成淡蓝色液体，-218℃ 时 凝固成雪花状蓝色固体。 2. 检验方法：把一根带火星的木条放入集气瓶中，若木条复燃，则瓶中的气体为氧气。 3. 化学性质：化学性质比较活泼同时是一种比较常用的氧化剂 物质 反应现象 化学反应文字表达式 在空气中 在氧气中 木炭（灰黑色固体） 持续红热，无烟，无火焰。 剧烈燃烧发白光放出热量生成一种无色气体。 硫（淡黄色固体） 燃烧放热发出微弱的淡蓝色火焰，生成一种无色有刺激性气味的气体。 燃烧放热发出明亮的蓝紫色火焰，生成无色有刺激性气味气体。 红磷（暗红色固体） 黄白色火焰，伴随着放热和大量白烟。 发出耀眼的白光，放出热量生成大量白烟。 铁（银白色固体） 灼烧成红热，离火后变冷不燃烧。 剧烈燃烧火星四射放出大量的热，生成黑色固体。 镁 剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出大量的热，生成白色固体 比空气中更剧烈 注意：（1）集气瓶底部放入水或细沙的原因是防止生成的高温物溅落，炸裂瓶底 （2）硫发生反应时，在底部放水是为了吸收二氧化碳 （3）铁反应是绕成螺旋状，增大与氧气的接触面 （4）先用砂纸打磨铁丝的目的，是为了除锈或去除铁表面的氧化物(让现象更明显) 4. 氧化物和氧化反应 （1）定义：由两种元素组成的化合物中，其中一种元素是氧元素的化合物。 （2）注意：含有氧元素的物质并不都是氧化物。如氧气虽然含有氧元素，但并不是氧化物，因为氧化物是化合物中的一种。又如氯酸钾，高锰酸钾等，虽然都含有氧元素，但都含三种元素，因此不是氧化物。 三、 氧气的制取 1. 液体制取氧气：（1）（二氧化锰是催化剂） 发生装置 2．固体制取氧气：或 发生装置 高锰酸钾和氯酸钾制取氧气的注意点： 氯酸钾制取氧气要二氧化锰作催化剂，高锰酸钾不需要催化剂。 高锰酸钾装置在试管内口塞有棉花，防止高锰酸钾（粉末）进入导气管，氯酸钾（固体颗粒）制取氧气不需要棉花。 3. 催化剂和催化作用： ①定义：催化剂：在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质，又叫触媒。 催化作用：催化剂在化学反应中所起的作用。 ②催化剂的特点：“一变二不变”，一变是改变反应速率。二不变是反应前后质量不变，化学性质不变。 4. 氧气的工业制法： 方法：空气冷冻分离 原理:根据液态空气中各成分的沸点不同，采用低温蒸发来制取氧气 过程： 5. 收集装置：(实验刚开始的放出的氧气不纯净，当导管连续均匀的产生气泡时才可以收集) 因氧气不易溶于水，故可用排水法收集装置，如图中的C、D。 因氧气密度比空气略大，还可用向上排空气法收集装置，如图中的A、B。 （长进短出） （短进长出） A B C D 6. 实验步骤：“查、装、定、点、收、离、熄”（茶庄定点收利息）。 (1)查：检查装置气密性。 (2)装：把药品装入试管。 (3)定：把试管固定在铁架台上。 (4)点：点燃酒精灯。 (5)收：收集氧气。 (6)离：撤离导管。 (7)熄：熄灭酒精灯。 8. 检验方法：把一根带火星的木条放入集气瓶中，若木条复燃，则生成的气体为氧气。 验满方法： ①用排水法收集氧气，当集气瓶口有气泡冒出时说明已收集满。 向上排空气法收集氧气时，用带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃则集气瓶已满。 9. 催化剂和催化作用： (1)定义：催化剂：在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质，又叫触媒。 催化作用：催化剂在化学反应中所起的作用。 (2)催化剂的特点：“一变二不变”，一变是改变反应速率。二不变是反应前后质量不变，化学性质不变。 四、 燃烧的条件 1. 燃烧：可燃物跟氧气发生的一种发光发热，剧烈的氧化反应。 2. 燃烧的条件：（1）有可燃物。（2）有助燃剂。（3）温度达到着火点。 白磷啊a燃烧，红磷不燃烧说明可燃物要达到着火点。（白磷40℃，红磷240℃） 白磷a燃烧，白磷b不燃烧，乙图白磷燃烧，说明燃烧需要助燃剂（一般指氧气）。 着火点：物质着火燃烧所需达到的最低温度。着火点是物质本身固有的性质，不同物质的着火点是不同的。 五、 灭火与火灾自救 1. 灭火的原理：（1）使可燃物与氧气隔绝。 （2）清除可燃物或使可燃物与其他物品隔离。 （3）使可燃物的温度降低到着火点以下。 2. 火灾自救的几种方法：（1）火灾发生时保持镇定，先了解火源的正确位置，然后报警求助。 （2）楼内失火时要关好门窗，以降低火势及烟雾蔓延的速度。 （3）发现因店造成火灾时应先切断电源。 （4）室内浓烟密布时，应伏在地上爬行，用湿毛巾掩盖口鼻。 （5）用湿毛巾等物品塞住门和窗户的缝隙，以免浓烟渗入。 （6）打开窗户在窗前呼救。 3. 几种常用灭火器的适用范围：（1）泡沫灭火器：用来扑灭木材，棉布等燃烧而引起的失火。 （2）干粉灭火器：除用来扑灭一般火灾外，还可用来扑灭油气等燃烧引起的失火。 （3）液态二氧化碳灭火器：用来扑灭图书档案，贵重设备，精密仪器等失火。 八、 二氧化碳的性质 1. 物理性质：无色无味，密度比空气大，能溶于水的气体。不能燃烧也不支持燃烧。 2. 化学性质：（1）二氧化碳与水反应： （碳酸不稳定，加热易温下分解。） （2）二氧化碳与石灰水反应： 该反应常用来检验二氧化碳。澄清石灰水变浑浊。 九、 二氧化碳的制取 1. 实验药品：大理石（或石灰石）和稀盐酸（固液装置） 2. 反应原理： （1） 浓盐酸浓硝酸具有较强的挥发性，在制取气过程中会挥发出氯化氢或硝酸蒸气，从而导致产物不纯。 （2） 碳酸钠、碳酸氢钠易溶于水，与酸反应产生二氧化碳的速度过快不利于收集。 （3） 硫酸与碳酸钙反应生成物为硫酸钙，微溶于水，包裹在碳酸钙表面阻止外界的酸与内部的碳酸钙继续反应，反应速度大大减慢。 实验装置 （1） 按如图所示组装好制取二氧化碳的简易装置，并且检查装置的气密性。 （2） 在锥形瓶中加入几小块大理石,塞紧带有长颈漏斗和导管的橡皮塞。 （3） 把气体导管插入集气瓶中，导管口应处在接近集气瓶的瓶底处。 （4） 通过长颈漏斗加入适量的稀盐酸，锥形瓶中立刻有气体产生。 （5） 片刻后把燃着的火柴放到集气瓶口的上方，如果火柴很快熄灭，说明集气瓶中已经收集满二氧化碳气体， 盖好毛玻片,将集气瓶口向上放在桌子上备用。 1. 收集方法：只能用向上排空气法（因为二氧化碳密度比空气大），不能用排水法（因为二氧化碳能溶于水）。 2. 验满方法：将一根燃着的木条放在瓶口，木条熄灭证明收集满。 3. 检验方法：将无色无味的气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，证明是二氧化碳。 考向一、空气 1．空气是一种宝贵的资源，下列说法错误的是（　　） A．空气中氮气的体积分数约为21% B．能形成酸雨的空气污染物主要是二氧化硫和二氧化氮 C．由于氦气密度小和化学性质很不活泼可将其充入气飞 D．工业上用分离液态空气的方法制氧气利用了液氮和液氧的沸点不同 2．如图是验证空气中氧气含量的装置，下列叙述正确的是（　　） A．该实验中的白磷可以用木炭代替 B．白磷在空气中燃烧产生大量的白雾 C．火焰熄灭后，立即打开导管的止水夹 D．最终量筒中液面约降至26毫升刻度线处 3．某校兴趣小组同学将课本”测定空气中氧气的含量”实验装置(如甲图)改进为新的实验装置(如乙图)，下列有关改进后的装置说法不恰当的是（　　） A．在密闭容器中进行，环境污染少 B．实验中活塞先向左移，后向右移 C．装置简洁，操作简单，节约药品 D．更方便推算出空气中氧气的含量 4． 使用如图装置验证空气中氧气的含量，（量筒中初如液面是50mL，试管容积为120mL，不计导管所占体积），下列叙述正确的是（　　） A．最终量筒中液面约降至26毫升刻度线处 B．白磷的作用是消耗试管中的氮气 C．该实验中的白磷可以用木炭代替 D．白磷在空气中燃烧产生大量的白雾 5．小明设计如图所示的实验装置来同时完成燃烧条件的探究和空气中氧气含量的测定。装置中注射器活塞与内壁摩擦非常小，可忽略不计。 实验操作步骤如下： 步骤1：检查装置气密性，且装置气密性良好。步骤2：将盛有足量白磷的燃烧匙放入空集气瓶中，塞紧塞子，白磷不燃烧。 步骤3：打开集气瓶塞子，往瓶中倒满80℃的热水，并塞紧塞子 步骤4：打开K1和K2，通过注射器从b管抽水，当瓶中液面刚低于燃烧匙底部时，立即同时关闭K1、K2，发现瓶中白磷燃烧，此时读出注射器中水量为V1毫升，导管b中水的体积忽略不计。步骤5：待整个装置冷却至室温时，只打开K2，发现注射器中的水剩余V2毫升。 （1）白磷和红磷在空气中燃烧的现象相似。步骤4中，白磷燃烧的现象是　 　。 （2）结合步骤2、4，说明白磷燃烧需要的条件是　 　。 （3）该实验测得空气中氧气的含量为　 　（用V1、V2来表示）。 （4）小明多次重复上述实验，测得空气中氧气的体积分数远大于21%，原因是　 。 考向二、氧气与氧化反应 6．氧气是一种化学性质比较活泼的气体，它可以和许多物质发生化学反应。如图所示是硫粉、红磷、光亮的细铁丝在氧气中燃烧的实验装置。下列说法正确的是（　　） A．实验甲中，能看到微弱的淡蓝色火焰 B．实验乙中，能看到大量白雾产生 C．实验丙中，能看到火星四射、黑色固体产生 D．三个实验中水的作用都是一样的 7．下列有关物质燃烧时观察到的现象的叙述中，正确的是（　　） A．硫在氧气中燃烧，发出淡蓝色火焰，生成有刺激性气味的气体 B．木炭在氧气中燃烧，发出白光，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体 C．红磷在氧气中燃烧，放出大量热，产生大量白雾 D．铁丝在氧气中燃烧，火星四射，生成三氧化二铁 8．春节期间，多地上演了民俗”打铁花”表演。表演者用木瓢将千余度高温的铁水击打到空中，铁水飞溅，火星四射，形成十几米高的铁花，场面相当壮观。 （1）铁水在空气中冷却成固态的铁，其物态变化为　 　。 （2）下列实验中，也能出现火星四射现象且安全的是　 　，反应完后的黑色固体是 　物质。 A．B．C．D． 10．氧气是一种化学性质比较活泼的气体，它可以与许多物质发生化学反应。如图甲是探究氧气化学性质的实验装置。 （1）装置A和B的集气瓶里都预先加入少量水，其目的各不相同。其中可以用细沙来代替水的是装置　 　（填“A”或“B”）。 （2）若B实验失败，可能的原因是　 　（填序号）。 ①未打磨生锈的铁丝 ②铁丝在集气瓶中自上而下缓慢伸入 ③铁丝绕在火柴上，火柴快燃尽时才伸 ④实验前集气瓶敞口放置了一段时间 （3）若在图乙的装置中加入少量水，用于病人输氧，则　 　（填“a”或“b”）端是连接病人的，该装置在给病人输氧时可发挥的作用有　 　（填字母）。 A.验证输出气体是不是氧气 B.便于观察是否有氧气输出 C.便于观察输氧的快慢 三、氧气制取 11．四种制取氧气的方法如图所示。下列有关四种氧气制取方法的说法，错误的是（　　） A．四种方法都是利用含氧化合物来制取О2 B．四种反应的生成物都不止一种 C．反应时加入的MnO2能增加产生氧气的质量 D．从安全、环保、节能、简便等方面考虑，最佳方法是H2O2分解制取O2 13．如图所示，①为制取氧气的发生装置(气密性良好)，其中的燃烧匙可以上下移动。 ②和③为氧气的收集装置。小金欲制取一瓶干燥的氧气，下列分析正确的是（　　） A．在①中，将MnO2浸入H2O2溶液，MnO2可分解产生氧气 B．若用装置②的方法收集氧气，需等到导管口气泡均匀并连续冒出时才可收集 C．若用装置③的方法收集氧气，可将带火星的木条放至瓶口进行验满 D．将装置①分别与装置②或③连接，均能达到实验目的 14．实验室提供H2O2溶液、MnO2、KClO3和KMnO4四种药品及F列装置。 根据要求完成下列问题。 （1）根据提供的药品，写出一种实验室制取O2的化学方程式：　 　 （2）选择装置B和C制取氧气的主要步骤有：①将导气管移出水槽；②加热；③装药品；④收集；⑤熄灭酒精灯；⑥检查装置气密性。正确的操作顺序为　 　。 学科网（北京）股份有限公司 $$