2.1 空气的组成-【精品讲义】2024-2025学年九年级化学上册精品讲义+解题大招（沪教版（2024））

2.1 空气的组成 课前预习+知识精讲 知识点01空气的组成 1.实验探究：“捕获”空气实验 利用下图所示的实脸仪器，组装成图中所示的实验装置，请你利用该实验装置把一个集气瓶中的部分空气“捕获”到另一个集气瓶中。简要说明其原理。 方法导引：检查装置气密性的方法： 检查装 置气密 性 升温法 把导管放入水中， ，说明装置气密 性良好 液面差法 ，说明装置气密性良好 2.空气中氧气体积分数的测定 （1）装置图 （2）实验原理：红磷在 中 ，使得密闭空间中 ，打开弹簧夹，大气压将烧杯中的水压入集气瓶中。（压入的水的体积= ） （3）实验现象：红磷燃烧，放出热量，产生大量 ，装置 ，烧杯内的水倒流入集气瓶，约占集气瓶内气体体积的 。（白磷同红磷燃烧的反应原理和现象相同，只是二者能够燃烧的温度不同，白磷40oC，红磷240oC） 补充：烟： ；雾： （4）实验结论：氧气约占空气总体积的1/5。点燃 点燃 （5）反应原理：文字表达式：磷 + 氧气 五氧化二磷 符号表达式：P + O2 P2O5 （6）氧气的体积分数= （7）注意事项： ①所用的红磷必须 。 [如果红磷过少则氧气没有全部消耗完，测量结果 ] ②要等集气瓶（装置） 后才能打开弹簧夹。 [否则瓶内剩余气体仍然膨胀，剩余气体体积 ，使得进入集气瓶内的水 ，测量结果 ] ③装置的 。 [漏气会使外面空气漏进来，测量结果 ] ④要 橡皮管，然后再点红磷，迅速伸入集气瓶立即塞紧瓶塞。 [红磷伸入 ，瓶内气体受热膨胀逸出，或 弹簧夹，导致燃烧时气体受热膨胀逸出，测量结果 ] （8）药品选择 ①可否换用木炭、蜡烛、硫等物质？ 答： 用木炭、蜡烛或硫代替红磷燃烧测空气中氧气含量（因为木炭、蜡烛或硫燃烧会产生气体，造成瓶内气体体积变化 ）。 改进：将集气瓶内的水换成 溶液吸收二氧化碳、二氧化硫，不占体积的前提下还是可以测量的。 ②可否换用铁丝？答：不能，铁丝在空气中 。 ③可否换用金属镁？答：不能。金属镁能够与氧气、氮气、二氧化碳都发生燃烧。 小结：物质能在空气中燃烧且只与 反应，燃烧后的生成物为 或 （占的体积忽略不计）。 （9）集气瓶中水的作用： ① 。 ②吸热加快降温防止热的燃烧物溅落炸裂瓶底。 （10）瓶中剩余的主要气体是： （化学性质： ；物理性质： ） （11）误差分析 误差 原因 测量结果 ，氧气未耗尽 ，使装置外的空气进入集气瓶中 ，使进入集气瓶中的水的体积偏小 测量结果偏高 胶皮管未夹紧，红磷燃烧时集气瓶内气体因受热顺着导管逸出 燃烧匙伸入过慢，使装置内的气体受热逸出，导致进入集气瓶中的水的体积偏大 3.纯净物和混合物 纯净物 混合物 概念 只由 组成 由 混合而成 组成 ，可用专门的化学符号表示 ，不能用专门的化学符号表示 性质 有 的物理性质和化学性质 混合物中各成分 联系 注意：（1）纯净物与混合物的区别在于“这种物质由几种物质组成”。注意判断物质种类时不能被物质的字面描述误导，“新鲜”“洁净”“清洁”“混合”不是判断物质种类的依据，如洁净的空气属于混合物，冰水混合物属于纯净物。 （2）常见的纯净物和混合物 混合物：空气（或洁净的空气）、溶液（盐酸、生理盐水）、合金、石油、天然气等。 纯净物：冰水共存物、液氧、液氢、干冰、铁等。 4. 空气的成分 （1）发现史：法国化学家 第一次明确提出空气由 组成的。 （2）空气的成分：空气是混合物，主要成分（按体积分数）：氮气（N2） ，氧气（O2） （氮气与氧气体积比约为4比1），稀有气体 ，还含有二氧化碳（CO2）、其它气体和杂质。记忆口诀：“氮七八（78%），氧二一（21%）；零点九四（0.94%）稀有气。 知识点02氮气和稀有气体 氮气 稀有气体 主要性质 色、 味气体， 溶于水，在极低温条件下加压才能液化成无色液体，液氮通常储存于 色 瓶中。不燃烧也不支持燃烧，不供给呼吸，化学性质 无色、无味气体， （物理性质）， （不易和别的物质反应）。 用途 ①将氮气充灌在白炽灯泡里，可防止钨丝 ，延长灯泡的使用寿命。② （如使粮食 和 ）。③用于制造低温环境或医疗上 ④博物馆中“真空充氮杀虫灭菌消毒机”来处理和保护文物。⑤制氮肥 ① 。② 。③氦气可填充气球（密度比空气小且化学性质稳定） 解题大招 大招01空气的捕获 装置气密性的检查方法 1. 利用下图所示的实脸仪器，组装成图中所示的实验装置，请你利用该实验装置把一个集气瓶中的部分空气“捕获”到另一个集气瓶中。简要说明其原理。 2. 检查装置气密性方法： 装置 方法 先把导管放入水中，用手紧握试管，若烧杯中导管口有气泡冒出，松开手后，导管内形成一段水柱，说明装置气密性良好 关闭弹簧夹，往长颈漏斗中注入水，使漏斗中液面高于容器中液面，漏斗内形成稳定的液面差，说明装置气密性良好 大招02燃磷法测定空气氧气含量的原理 （1）装置图 （2）实验原理：红磷燃烧消耗氧气，使得集气瓶中压强减小，打开弹簧夹，大气压将烧杯中的水压入集气瓶中，压入水的体积等于被消耗的氧气的体积。 （3）实验现象：红磷燃烧，放出热量，产生大量白烟（烟：固体的小颗粒），装置冷却到室温后打开弹簧夹，烧杯内的水倒流入集气瓶，约占集气瓶内气体体积的1/5。 （4）实验结论：氧气约占空气总体积的1/5。 （5）药品选择 ①可否换用木炭、蜡烛、硫等物质？ 答：不能用木炭、蜡烛或硫代替红磷燃烧测空气中氧气含量（因为木炭、蜡烛或硫燃烧会产生气体，造成瓶内气体体积变化偏小）。 ②可否换用铁丝？答：不能，铁丝在空气中不燃烧。 小结：物质能在空气中燃烧且只与氧气反应，燃烧后的生成物为固体或液体（占的体积忽略不计）。 （6）集气瓶中水的作用：吸收有毒的五氧化二磷（固体） 。 （7）瓶中剩余的主要气体是：氮气 化学性质：不可燃、不助燃；物理性质：难溶于水。 大招03燃磷法测定空气氧气含量误差分析 实验注意事项： ①所用的红磷必须过量。如果红磷过少则氧气没有全部消耗完，测量结果偏小。 ②要等集气瓶（装置）冷却到室温后才能打开弹簧夹。否则瓶内剩余气体仍然膨胀，剩余气体体积偏大，使得进入集气瓶内的水偏少，测量结果偏小。 ③装置的气密性要好。漏气会使外面空气漏进来，测量结果偏小。 ④要先夹紧橡皮管，然后再点红磷，迅速伸入集气瓶立即塞紧瓶塞。红磷伸入过慢，瓶内气体受热膨胀逸出，或未夹紧弹簧夹，导致燃烧时气体受热膨胀逸出，测量结果偏大。 具体误差分析： 误差 原因 测量结果偏低 红磷不足，氧气未耗尽 装置漏气，使装置外的空气进入集气瓶中 未冷却至室温就打开弹簧夹，使进入集气瓶中的水的体积偏小 测量结果偏高 胶皮管未夹紧，红磷燃烧时集气瓶内气体因受热顺着导管逸出 燃烧匙伸入过慢，使装置内的气体受热逸出，导致进入集气瓶中的水的体积偏大 大招04空气的成分 （1）发现史：法国化学家拉瓦锡第一次明确提出空气由氧气和氮气组成的。 （2）空气的成分：空气是混合物，主要成分（按体积分数）：氮气（N2）78%，氧气（O2）21%（氮气与氧气体积比约为4比1），稀有气体0.94%，还含有二氧化碳（CO2）、其它气体和杂质。 大招05氮气的性质及用途 主要性质 无色、无味气体，难溶于水，在极低温条件下加压才能液化成无色液体，液氮通常储存于黑色钢瓶中。不燃烧也不支持燃烧，不供给呼吸，化学性质不活泼 用途 ①将氮气充灌在白炽灯泡里，可防止钨丝氧化，延长灯泡的使用寿命。②作保护气（如使粮食休眠和缺氧）。③用于制造低温环境或医疗上冷冻麻醉④博物馆中“真空充氮杀虫灭菌消毒机”来处理和保护文物。⑤制氮肥 大招06稀有气体的种类、性质及用途 稀有气体 无色、无味气体，通电时能发出不同颜色的光（物理性质），化学性质很不活泼（不易和别的物质反应）。 ①作保护气（氦气作焊接金属保护气，氩气作电弧焊接保护气）。②作霓虹灯的充填充气。③氦气可填充气球（密度比空气小且化学性质稳定） 大招07纯净物 混合物 （1）概念辨析 纯净物 混合物 概念 只由一种物质组成 由两种或两种以上物质混合而成 组成 固定，可用专门的化学符号表示 不固定，不能用专门的化学符号表示 性质 有固定的物理性质和化学性质 混合物中各成分保持它们各自的性质 联系 （2）常见的纯净物和混合物 混合物：空气（或洁净的空气）、溶液（盐酸、生理盐水）、合金、石油、天然气等。 纯净物：冰水共存物、液氧、液氢、干冰、铁等。 题型分类 题型01 空气的捕获 装置气密性的检查方法 【例题】思维模型的构建能促进深度学习，如图甲是小金同学对解决“装置气密性检查”类问题构建的思维模型： （1）检查图乙装置气密性：①按图连接好装置；②关闭弹簧夹；③向长颈漏斗中注入一定量的水至浸没长颈漏斗末端；④继续注入少量水，如果观察到 ，就证明装置气密性好。 （2）上述实验操作③属于图甲思维模型中的 环节。 （3）如图丙、丁装置，对应操作及现象能说明装置漏气的是___________（填字母）。 A．用手紧贴丙装置的试管外壁，烧杯中导管口有气泡冒出 B．将丙装置的试管浸入冰水里，烧杯中导管内上升一段水柱 C．向外拉丁装置的注射器活塞，长颈漏斗下端有气泡冒出 D．向里推丁装置的注射器活塞，长颈漏斗内无明显变化 【答案】 （1）长颈漏斗下端形成一段稳定的水柱 （2）构建封闭体系 （3）D 【详解】 （1）向长颈漏斗注水至浸没长颈漏斗末端，继续加水，若观察到长颈漏斗形成一段稳定的水柱，则气密性良好，故填：长颈漏斗下端形成一段稳定的水柱； （2）③向长颈漏斗中注入一定量的水至浸没长颈漏斗末端，形成密闭空间，属于思维模型中的构建封闭体系，故填：构建封闭体系； （3）A、用手紧贴丙装置的试管外壁，试管中空气遇热膨胀，若观察到烧杯中导管口有气泡冒出，则证明装置气密性良好，故A不符合题意； B、将丙装置的试管浸入冰水里，试管中空气遇冷收缩，若观察到烧杯中导管内上升一段水柱，则证明装置气密性良好，故B不符合题意； C、向外拉丁装置的注射器活塞，若观察到长颈漏斗下端冒出气泡，证明装置内外存在气压差，装置气密性良好，故C不符合题意； D、向里推丁装置的注射器活塞，若观察到长颈漏斗内无明显变化，说明装置内外没有气压差，则装置漏气，故D符合题意。 故选：D。 【变式】下列实验操作正确的 A．蒸发溶液   B．液体的倾倒   C．检查装置气密性   D．液体的滴加   题型02 燃磷法测定空气氧气含量的原理 【例题】通过数字化仪器进行空气中氧气含量的测定，密闭容器内的氧气含量和压强变化曲线如图所示，下列说法错误的是 A．数字化能为探究提供更为直观的证据 B．瓶内压强先升高是因为反应放热导致 C．容器内氧气浓度未发生变化 D．该实验中容器的气密性必须良好 【答案】C 【详解】A、数字化设备能通过数字观察压强及氧气浓度的变化，能为探究提供更为直观的证据，不符合题意； B、瓶内压强先升高是因为红磷燃烧放热，装置内气体受热膨胀，不符合题意； C、红磷燃烧消耗氧气，且由图可知，容器内氧气浓度下降，符合题意； D、该实验中，气体参与了反应，容器的气密性必须良好，否则，会导致实验结果偏小，不符合题意。 故选C。 【变式】某化学小组用下图装置测定空气中氧气的含量：点燃燃烧匙内的红磷（足量），立即伸入集气瓶中并塞紧瓶塞；待燃烧停止并冷却至室温，打开止水夹，发现烧杯内的水被吸入集气瓶中，吸入水的体积约为集气瓶总容积的 1/5，得出结论：氧气约占空气总体积的1/5。下列关于该实验的说法中，不合理的是 A．反应后集气瓶内剩余气体主要为氮气 B．用木炭代替红磷实验，也能得到相同结论 C．实验前，应检验装置的气密性 D．实验过程中打开止水夹前集气瓶内压强变化情况为先增大后减小 题型03 燃磷法测定空气氧气含量误差分析 【例题】实验是科学探究的重要方法。仿照拉瓦锡测定空气中氧气的含量原理，我们也进行了相关的实验探究。 （1）【实验回顾】实验室常用图1所示的方法测定空气中氧气的含量，小黄同学发现利用图1装置进行实验时，在集气瓶外点燃红磷，一方面会造成 ，另一方面伸进集气瓶速度慢了会使测定结果 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 （2）【实验探究】查阅资料得知：铜粉在加热条件下只与空气中的氧气发生反应，生成黑色的氧化铜固体。小陈同学又设计了如图2的装置测定空气中氧气含量，以下为实验数据 硬质玻璃管中空气 的体积 反应前注射器中 空气体积 充分反应后注射器中 气体体积 25mL 15mL 9mL 实验测得空气中氧气的体积分数为 。 （3）【实验反思】 实验结果有误差，小陈同学对实验过程进行反思，其中解释合理的是 （填序号）。 ①可能是使用的铜粉少了 ②可能是没有冷却至室温就读数 ③可能是装置气密性不好 你认为导致误差还有可能的原因是 （任写一条即可）。 【答案】 （1） 空气污染 偏大 （2）15% （3） ①②③ 实验过程中没有反复推拉注射器活塞，铜和氧气没有充分反应 【详解】（1）利用图1装置进行实验时，在集气瓶外点燃红磷，红磷燃烧生成五氧化二磷，五氧化二磷有毒，一方面会造成空气污染；另一方面伸进集气瓶速度慢了，装置内气体受热膨胀逸出，会使测定结果偏大； （2）铜粉和氧气在加热的条件下反应生成氧化铜，待完全反应后，逐渐冷却至室温，由于消耗了氧气，装置内压强减小，注射器活塞右移，注射器中减少的体积就是消耗氧气的体积，故实验测得空气中氧气的体积分数为：，实验结果偏小； （3）①可能是使用的铜粉少了，不能将装置内氧气耗尽，故导致实验结果偏小，符合题意； ②可能是没有冷却至室温就读数，气体受热膨胀，占据了一定的体积，导致实验结果偏小，符合题意； ③可能是装置气密性不好，在冷却至室温的过程中，外界空气进入，占据了一定的体积，导致测定结果偏小，符合题意。 故选①②③； 如果实验过程中没有反复推拉注射器活塞，铜和氧气没有充分反应，也会导致实验结果偏小。 【变式】空气中氧气含量的再认识。 【实验回顾】 （1）如图1是实验室用红磷燃烧来粗略测定空气中氧气含量的装置，写出红磷燃烧的文字表达式 。 【实验过程1】甲组同学使用如图1进行实验，步骤如下： ①连接仪器，检查装置气密性； ②加入药品，用止水夹夹紧橡皮管； ③点燃燃烧匙内的红磷，立即伸入瓶中并塞紧塞子； ④燃烧结束，等装置 时，打开止水夹； ⑤观察并记录水面的变化情况。 【问题提出】 （2）请将上述实验步骤填充完整 。 （3）有资料表明，燃烧过程中当氧气体积分数小于7%时，红磷就无法燃烧，因此通过上述实验测量结果与理论值相比 （填“偏高”或“偏低”）。 【实验改进1】 【查阅资料】 ①铁生锈原理：铁和氧气、水反应生成铁锈（固体）。 ②装置中的食盐水和活性炭的作用是加速铁生锈 Ⅰ、乙小组同学根据铁在空气中生锈的原理设计如图2实验装置，再次测定空气中氧气的含量。 Ⅱ、8分钟后测得的实验数据如表： 测量 项目 实验前 实验后 烧杯中水的体积 集气瓶（扣除内容物）和导管的容积 烧杯中剩余水的体积 体积/mL 80.0 126.0 54.5 【交流表达】 （4）根据表中数据计算，改进实验后测得的空气中氧气的体积分数是 。（消耗的水的体积忽略不计，计算结果保留一位小数）。 【实验反思】 （5）从实验原理角度分析，改进后的实验结果比前者（用红磷燃烧来测定空气中氧气含量）准确度更髙的原因是： 。 【实验改进2】 （6）丙组同学利用图3装置测定空气中氧气含量，实验步骤如下： 步骤1：拔下活塞，从注射器右侧加入装有足量铁粉、活性炭粉的浸有食盐水的纸袋，封闭活塞； 步骤2：打开弹簧夹，将活塞向右拉至一定距离，关闭弹簧夹； 步骤3：不断轻轻晃动注射器（目的是： ），当注射器活塞静止时读数，计算得出氧气约占空气总体积的1/5。 【实验再反思】 （7）丙小组的方案与乙组方案相比，优点是 。（任写一点） 题型04 空气中氧气含量测定实验的改进 【例题】使用智能手机 APP 采集环境中的压强数据可用于“测定空气中氧气的含量”。实验装置如图 1 所示，使用激光笔引燃烧杯内的红磷，红磷燃烧前后测得压强曲线如图 2 所示。下列说法不正确的是 A．实验前需检查装置气密性 B．通过图 2 数据可分析出红磷燃烧不能耗尽瓶内氧气 C．曲线 a→b 说明红磷燃烧放出气体 D．装置内温度，c 点和 a 点相同 【答案】C 【详解】A、该实验气体参与了反应，故实验前需检查装置气密性，否则会导致测定结果偏小，不符合题意； B、通过图 2 数据可知，测得空气中氧气的体积分数=，结果偏小，说明红磷燃烧不能耗尽瓶内氧气，不符合题意； C、曲线 a→b 压强增大，是因为红磷燃烧放出热量，装置内气体受热膨胀，压强增大，符合题意； D、装置内温度，c 点和 a 点相同，均是室温，不符合题意。 故选C。 【变式】用如图装置验证空气中氧气的含量。下列说法不正确的是 A．实验前应检查装置的气密性 B．实验所用红磷应过量 C．实验过程中，活塞先向左，后向右移动 D．若实验成功，最终活塞停在10mL刻度处 题型05 空气的成分 【例题】空气是人类生产活动的重要资源。下列关于空气的说法不正确的是 A．空气是工业制取氧气的廉价、易得的原料 B．人呼吸空气时呼出的气体中只含有二氧化碳 C．将氮气充入食品包装袋中可起到防腐作用 D．倡导“低碳”生活有利于减少温室气体的排放 【答案】B 【详解】A、工业制取氧气其原理是利用液氮和液氧的沸点不同，首先从液化空气中分离出氮气，然后再得到纯度较高的氧气，故空气是工业制取氧气的廉价、易得的原料，正确； B、人体呼出的气体中大部分是氮气，除了水、二氧化碳、氧气外，还有稀有气体，错误； C、常温下，氮气的化学性质不活泼，可用作保护气，故将氮气充入食品包装袋中可起到防腐作用，正确； D、二氧化碳的过量排放会导致温室效应加剧，故倡导“低碳”生活有利于减少温室气体的排放，正确； 故选B。 【变式】下列变化与空气中的氧气无关的是 A．水果腐烂 B．饼干久置变软 C．木炭燃烧 D．动植物呼吸 题型06氮气及用途 【例题】保存珍贵文物可用空气中含量最多的气体，该气体是 A．氮气 B．氧气 C．二氧化碳 D．氦气 【答案】A 【详解】A、空气中含量最多的气体是氮气，约占空气体积的78%，故正确； B、氧气约占空气体积的21%，故错误； C、二氧化碳约占空气体积的0.03%，故错误； D、氦气是稀有气体，所有稀有气体约占空气体积的0.94%，故错误； 故选A。 【变式】空气中含量较多且化学性质不活泼的气体是 A．氮气 B．氧气 C．水蒸气 D．二氧化碳 题型07 稀有气体及用途 【例题】在生产和科学研究中，稀有气体有广泛的用途。下列不属于稀有气体用途的是 A．焊接金属时用作保护器气 B．用于炼钢 C．制成霓虹灯 D．充入灯泡使其经久耐用 【答案】B 【详解】A、稀有气体的化学性质稳定，可用作保护气，所以可用于焊接金属时做保护气，故A正确； B、稀有气体不能用于炼钢，用于炼钢的是氧气，故B错误； C、稀有气体通电可以发出不同颜色的光，可用于制成霓虹灯，故C正确； D、稀有气体的化学性质稳定，可用作保护气，可充入灯泡使其经久耐用，故D正确。 故选B。 【变式】华雪在五一假期外出旅游，夜景中五颜六色的霓虹灯甚是好看，是因为灯管里有 A．氧气 B．氮气 C．稀有气体 D．二氧化碳 题型08 纯净物 混合物 【例题】下列物质中属于纯净物的是 ①五氧化二磷  ②液氮  ③空气中0.94%的稀有气体  ④青铜  ⑤ A．①②⑤ B．①③⑤ C．②③④ D．②④⑤ 【答案】A 【详解】①五氧化二磷是由一种物质组成的，属于纯净物；②液氮是由一种物质组成的，属于纯净物； ③空气中0.94%的稀有气体是由氦气、氩气等多种物质组成的，属于混合物；④青铜是铜的合金，属于混合物；⑤C60是由一种物质组成的，属于纯净物；故①②⑤属于纯净物； 故选：A。 【变式】下列物质属于纯净物的是 A．生铁 B．空气 C．湖水 D．液氧 跟踪训练 1．下列物质中，属于混合物的是 A．冰 B．蜡烛燃烧后的产物 C．五氧化二磷 D．液态氧 2．兴趣小组同学用如图所示改进装置进行空气中氧气含量的测定实验。下列有关说法正确的是 A．点燃红磷后应将燃烧匙缓慢插入集气瓶中 B．实验过程中集气瓶内液面始终不变化 C．实验结束后，最终可观察到集气瓶中液面上升 D．若该实验中使用的红磷不足量，则会使测量结果偏大 3．某兴趣小组利用氧气传感器探究不同物质在空气中燃烧的耗氧量情况，足量蜡烛和红磷分别在相同的密闭容器中燃烧，测定的氧气含量变化如图所示，下列判断正确的是 A．蜡烛燃烧过程中，点时容器内氮气体积分数为 B．红磷燃烧过程中，点产生的五氧化二磷含量最高 C．若将足量蜡烛和红磷放在同一密闭容器中燃烧，氧气的体积分数可降至 D．燃烧后，两容器中氧气均未耗尽，红磷耗氧量较多 4．某跨学科实践活动小组组装了微型空气质量“检测站”，并用其检测了2024年8月1日某市空气中主要污染物的含量，结果如图所示。下列说法中错误的是 A．空气质量指数（AQI）越大，空气质量状况越差 B．图中X是二氧化碳 C．当日首要污染物为臭氧 D．当日适合户外运动 5．可用推拉注射器活塞的方法检查图中装置的气密性，当缓慢拉活塞时，若装置气密性好，可观察到    A．长颈漏斗下端管口产生气泡 B．广口瓶中液面明显上升 C．长颈漏斗内液面上升 D．有液体进入注射器内 6．如图所示装置可用于测定空气中氧气的含量，实验前在集气瓶内加入少量水，并做上记号。下列说法中，不正确的是 A．实验时红磷一定过量 B．红磷熄灭后冷却后再打开弹簧夹 C．使用木炭代替红磷也可完成实验 D．最终进入瓶中水的体积约为瓶内原有氧气的体积 7．空气是一种宝贵的自然资源。下列有关空气的说法正确的是 A．氧气约占空气质量的1/5 B．氧气能助燃，可以作燃料 C．稀有气体化学性质不活泼，不与任何物质发生反应 D．空气质量指数级别越高，空气质量越差 8．《天工开物》中关于宝石的部分记载如下：“凡水晶出深山穴内瀑流石醇之中”。水晶的主要成分是SiO2，其结构与金刚石类似，下列关于水晶的说法错误的是 A．水晶属于混合物 B．常温下化学性质不稳定 C．难溶于水 D．硬度较高 9．通过下列检查装置气密性的操作可知，气密性较差的装置是 A．用手捂住试管，观察到烧杯中有气泡冒出 B．向右推动注射器，观察到瓶内有气泡冒出 C．向左推动注射器，观察到长颈漏斗下端液面上升 D．关闭止水夹，向长颈漏斗中加入液体，观察到瓶内液面不断上升 10．实验操作是实践探究的重要基础。以下操作完全正确的是 A．给液体加热 B．液体的倾倒 C．检查气密性 D．称量固体药品 11．我国计划2030年前后实施火星取样返回任务。如图所示的是火星大气成分的体积百分数（体积分数）。下列说法中错误的是 A．地球大气和火星大气中均含有二氧化碳 B．地球大气中氮气的含量比火星大气中的高 C．火星大气能使带火星的木条复燃 D．火星大气能使澄清石灰水变浑浊 12．下列实验操作中正确的是 A．制取气体时，先在试管中装入反应物后，再检查装置的气密性 B．碰到酒精灯后，酒精在实验台燃烧起来，立刻用水浇灭 C．给玻璃仪器加热时都需垫陶土网 D．用细口瓶倾倒液体时，标签要朝向手心 13．小雨利用如图甲所示装置(气密性良好)和试剂测定空气中氧气含量，氧气传感器测得集气瓶内氧气的体积分数变化曲线如图乙所示。下列说法错误的是 A．实验体现了铜的导热性 B．该实验中白磷未将瓶内的氧气完全耗尽 C．反应时，集气瓶内可观察到白磷燃烧，产生大量白烟 D．倒吸入集气瓶中水的体积等于空气中氧气的体积 14．校园微型空气质量检测站的组装和使用，可以提高同学们保护环境的意识。下列相关说法不正确的是 A．一氧化碳、二氧化氮都属于大气污染物 B．PM2.5的含量越高空气质量越好 C．积极植树造林有助于提升空气质量 D．加强空气质量检测，有利于调控工业布局，减少空气污染 15．空气中主要成分的体积分数如图所示，其中气体b表示的是 A．氧气 B．稀有气体 C．二氧化碳 D．氮气 16．某中学进行微型空气质量“检测站”的组装与使用活动。 活动一：了解城市空气质量 (1)如图1为该城市9月8日的空气质量情况。图中的“X”代表 (填字母)。 a.氮气       b.氧气      c.二氧化碳       d.二氧化氮 (2)9月8日空气主要污染物浓度最高的物质为 。 (3)空气质量报告中所列的空气质量级别越 ，空气质量越好。 活动二：检测某小区地下车库中的有害气体 【测定实验】实验小组用微型空气质量“检测站”测得某小区地下车库中一氧化碳浓度如图2所示。 (4)一氧化碳浓度最大的时间段是 (填“t1～t2”“t2～t3”或“t3～t4”)。 (5)一氧化碳浓度超标会中毒，这是因为一氧化碳极易与血液中的血红蛋白结合，造成生物体内缺氧。发现有人一氧化碳中毒时应该将患者移至空气流通的地方，并对患者及时吸氧，这是因为氧气具有的性质是 。 17．物质的性质决定其用途，请按要求用序号填空： ①导电性；②通电发出不同颜色的光；③助燃性；④可燃性；⑤化学性质不活泼。 (1)氮气用于填充食品袋防腐 ； (2)木炭用作燃料 ； (3)稀有气体用作多用途电光源 ； (4)氧气用于气焊、炼钢 ； (5)石墨用作电极 。 18．压强变化后的主要可视化实验现象：装置内外产生了气压差时，气体或液体总是向着 (填“气压大”或“气压小”)的方向运动，常表现为：①液柱(或液面)的移动；②气球的变大或变小。 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2.1 空气的组成 课前预习+知识精讲 知识点01空气的组成 1.实验探究：“捕获”空气实验 利用下图所示的实脸仪器，组装成图中所示的实验装置，请你利用该实验装置把一个集气瓶中的部分空气“捕获”到另一个集气瓶中。简要说明其原理。 方法导引：检查装置气密性的方法： 检查装 置气密 性 升温法 把导管放入水中，用手紧握(或用酒精灯微热)容器，若水中导管口有气泡冒出，松开手后(或移开酒精灯)，导管内形成一段水柱，说明装置气密性良好 液面差法 关闭弹簧夹，往长颈漏斗中注入水，使漏斗中液面高于容器中液面，静置一会儿，液面高度不变，即形成稳定的液面差，说明装置气密性良好 2.空气中氧气体积分数的测定 （1）装置图 （2）实验原理：红磷在密闭空间中燃烧消耗氧气，使得密闭空间中压强减小，打开弹簧夹，大气压将烧杯中的水压入集气瓶中。（压入的水的体积=被消耗的氧气的体积） （3）实验现象：红磷燃烧，放出热量，产生大量白烟，装置冷却到室温后打开弹簧夹，烧杯内的水倒流入集气瓶，约占集气瓶内气体体积的1/5。（白磷同红磷燃烧的反应原理和现象相同，只是二者能够燃烧的温度不同，白磷40oC，红磷240oC） 补充：烟：固体的小颗粒；雾：液体的小液滴 （4）实验结论：氧气约占空气总体积的1/5。点燃 点燃 （5）反应原理：文字表达式：磷 + 氧气 五氧化二磷 符号表达式：P + O2 P2O5 （6）氧气的体积分数=（氧气的体积/被测定空气的体积）×100% （7）注意事项： ①所用的红磷必须过量。 [如果红磷过少则氧气没有全部消耗完，测量结果偏小] ②要等集气瓶（装置）冷却到室温后才能打开弹簧夹。 [否则瓶内剩余气体仍然膨胀，剩余气体体积偏大，使得进入集气瓶内的水偏少，测量结果偏小] ③装置的气密性要好。 [漏气会使外面空气漏进来，测量结果偏小] ④要先夹紧橡皮管，然后再点红磷，迅速伸入集气瓶立即塞紧瓶塞。 [红磷伸入过慢，瓶内气体受热膨胀逸出，或未夹紧弹簧夹，导致燃烧时气体受热膨胀逸出，测量结果偏大] （8）药品选择 ①可否换用木炭、蜡烛、硫等物质？ 答：不能用木炭、蜡烛或硫代替红磷燃烧测空气中氧气含量（因为木炭、蜡烛或硫燃烧会产生气体，造成瓶内气体体积变化偏小）。 改进：将集气瓶内的水换成氢氧化钠溶液吸收二氧化碳、二氧化硫，不占体积的前提下还是可以测量的。 ②可否换用铁丝？答：不能，铁丝在空气中不燃烧。 ③可否换用金属镁？答：不能。金属镁能够与氧气、氮气、二氧化碳都发生燃烧。 小结：物质能在空气中燃烧且只与氧气反应，燃烧后的生成物为固体或液体（占的体积忽略不计）。 （9）集气瓶中水的作用： ①吸收有毒的五氧化二磷（固体） 。 ②吸热加快降温防止热的燃烧物溅落炸裂瓶底。 （10）瓶中剩余的主要气体是：氮气 （化学性质：不可燃不助燃；物理性质：难溶于水） （11）误差分析 误差 原因 测量结果偏低 红磷不足，氧气未耗尽 装置漏气，使装置外的空气进入集气瓶中 未冷却至室温就打开弹簧夹，使进入集气瓶中的水的体积偏小 测量结果偏高 胶皮管未夹紧，红磷燃烧时集气瓶内气体因受热顺着导管逸出 燃烧匙伸入过慢，使装置内的气体受热逸出，导致进入集气瓶中的水的体积偏大 3.纯净物和混合物 纯净物 混合物 概念 只由一种物质组成 由两种或两种以上物质混合而成 组成 固定，可用专门的化学符号表示 不固定，不能用专门的化学符号表示 性质 有固定的物理性质和化学性质 混合物中各成分保持它们各自的性质 联系 注意：（1）纯净物与混合物的区别在于“这种物质由几种物质组成”。注意判断物质种类时不能被物质的字面描述误导，“新鲜”“洁净”“清洁”“混合”不是判断物质种类的依据，如洁净的空气属于混合物，冰水混合物属于纯净物。 （2）常见的纯净物和混合物 混合物：空气（或洁净的空气）、溶液（盐酸、生理盐水）、合金、石油、天然气等。 纯净物：冰水共存物、液氧、液氢、干冰、铁等。 4. 空气的成分 （1）发现史：法国化学家拉瓦锡第一次明确提出空气由氧气和氮气组成的。 （2）空气的成分：空气是混合物，主要成分（按体积分数）：氮气（N2）78%，氧气（O2）21%（氮气与氧气体积比约为4比1），稀有气体0.94%，还含有二氧化碳（CO2）、其它气体和杂质。记忆口诀：“氮七八（78%），氧二一（21%）；零点九四（0.94%）稀有气。 知识点02氮气和稀有气体 氮气 稀有气体 主要性质 无色、无味气体，难溶于水，在极低温条件下加压才能液化成无色液体，液氮通常储存于黑色钢瓶中。不燃烧也不支持燃烧，不供给呼吸，化学性质不活泼 无色、无味气体，通电时能发出不同颜色的光（物理性质），化学性质很不活泼（不易和别的物质反应）。 用途 ①将氮气充灌在白炽灯泡里，可防止钨丝氧化，延长灯泡的使用寿命。②作保护气（如使粮食休眠和缺氧）。③用于制造低温环境或医疗上冷冻麻醉④博物馆中“真空充氮杀虫灭菌消毒机”来处理和保护文物。⑤制氮肥 ①作保护气（氦气作焊接金属保护气，氩气作电弧焊接保护气）。②作霓虹灯的充填充气。③氦气可填充气球（密度比空气小且化学性质稳定） 解题大招 大招01空气的捕获 装置气密性的检查方法 1. 利用下图所示的实脸仪器，组装成图中所示的实验装置，请你利用该实验装置把一个集气瓶中的部分空气“捕获”到另一个集气瓶中。简要说明其原理。 2. 检查装置气密性方法： 装置 方法 先把导管放入水中，用手紧握试管，若烧杯中导管口有气泡冒出，松开手后，导管内形成一段水柱，说明装置气密性良好 关闭弹簧夹，往长颈漏斗中注入水，使漏斗中液面高于容器中液面，漏斗内形成稳定的液面差，说明装置气密性良好 大招02燃磷法测定空气氧气含量的原理 （1）装置图 （2）实验原理：红磷燃烧消耗氧气，使得集气瓶中压强减小，打开弹簧夹，大气压将烧杯中的水压入集气瓶中，压入水的体积等于被消耗的氧气的体积。 （3）实验现象：红磷燃烧，放出热量，产生大量白烟（烟：固体的小颗粒），装置冷却到室温后打开弹簧夹，烧杯内的水倒流入集气瓶，约占集气瓶内气体体积的1/5。 （4）实验结论：氧气约占空气总体积的1/5。 （5）药品选择 ①可否换用木炭、蜡烛、硫等物质？ 答：不能用木炭、蜡烛或硫代替红磷燃烧测空气中氧气含量（因为木炭、蜡烛或硫燃烧会产生气体，造成瓶内气体体积变化偏小）。 ②可否换用铁丝？答：不能，铁丝在空气中不燃烧。 小结：物质能在空气中燃烧且只与氧气反应，燃烧后的生成物为固体或液体（占的体积忽略不计）。 （6）集气瓶中水的作用：吸收有毒的五氧化二磷（固体） 。 （7）瓶中剩余的主要气体是：氮气 化学性质：不可燃、不助燃；物理性质：难溶于水。 大招03燃磷法测定空气氧气含量误差分析 实验注意事项： ①所用的红磷必须过量。如果红磷过少则氧气没有全部消耗完，测量结果偏小。 ②要等集气瓶（装置）冷却到室温后才能打开弹簧夹。否则瓶内剩余气体仍然膨胀，剩余气体体积偏大，使得进入集气瓶内的水偏少，测量结果偏小。 ③装置的气密性要好。漏气会使外面空气漏进来，测量结果偏小。 ④要先夹紧橡皮管，然后再点红磷，迅速伸入集气瓶立即塞紧瓶塞。红磷伸入过慢，瓶内气体受热膨胀逸出，或未夹紧弹簧夹，导致燃烧时气体受热膨胀逸出，测量结果偏大。 具体误差分析： 误差 原因 测量结果偏低 红磷不足，氧气未耗尽 装置漏气，使装置外的空气进入集气瓶中 未冷却至室温就打开弹簧夹，使进入集气瓶中的水的体积偏小 测量结果偏高 胶皮管未夹紧，红磷燃烧时集气瓶内气体因受热顺着导管逸出 燃烧匙伸入过慢，使装置内的气体受热逸出，导致进入集气瓶中的水的体积偏大 大招04空气的成分 （1）发现史：法国化学家拉瓦锡第一次明确提出空气由氧气和氮气组成的。 （2）空气的成分：空气是混合物，主要成分（按体积分数）：氮气（N2）78%，氧气（O2）21%（氮气与氧气体积比约为4比1），稀有气体0.94%，还含有二氧化碳（CO2）、其它气体和杂质。 大招05氮气的性质及用途 主要性质 无色、无味气体，难溶于水，在极低温条件下加压才能液化成无色液体，液氮通常储存于黑色钢瓶中。不燃烧也不支持燃烧，不供给呼吸，化学性质不活泼 用途 ①将氮气充灌在白炽灯泡里，可防止钨丝氧化，延长灯泡的使用寿命。②作保护气（如使粮食休眠和缺氧）。③用于制造低温环境或医疗上冷冻麻醉④博物馆中“真空充氮杀虫灭菌消毒机”来处理和保护文物。⑤制氮肥 大招06稀有气体的种类、性质及用途 稀有气体 无色、无味气体，通电时能发出不同颜色的光（物理性质），化学性质很不活泼（不易和别的物质反应）。 ①作保护气（氦气作焊接金属保护气，氩气作电弧焊接保护气）。②作霓虹灯的充填充气。③氦气可填充气球（密度比空气小且化学性质稳定） 大招07纯净物 混合物 （1）概念辨析 纯净物 混合物 概念 只由一种物质组成 由两种或两种以上物质混合而成 组成 固定，可用专门的化学符号表示 不固定，不能用专门的化学符号表示 性质 有固定的物理性质和化学性质 混合物中各成分保持它们各自的性质 联系 （2）常见的纯净物和混合物 混合物：空气（或洁净的空气）、溶液（盐酸、生理盐水）、合金、石油、天然气等。 纯净物：冰水共存物、液氧、液氢、干冰、铁等。 题型分类 题型01 空气的捕获 装置气密性的检查方法 【例题】思维模型的构建能促进深度学习，如图甲是小金同学对解决“装置气密性检查”类问题构建的思维模型： （1）检查图乙装置气密性：①按图连接好装置；②关闭弹簧夹；③向长颈漏斗中注入一定量的水至浸没长颈漏斗末端；④继续注入少量水，如果观察到 ，就证明装置气密性好。 （2）上述实验操作③属于图甲思维模型中的 环节。 （3）如图丙、丁装置，对应操作及现象能说明装置漏气的是___________（填字母）。 A．用手紧贴丙装置的试管外壁，烧杯中导管口有气泡冒出 B．将丙装置的试管浸入冰水里，烧杯中导管内上升一段水柱 C．向外拉丁装置的注射器活塞，长颈漏斗下端有气泡冒出 D．向里推丁装置的注射器活塞，长颈漏斗内无明显变化 【答案】 （1）长颈漏斗下端形成一段稳定的水柱 （2）构建封闭体系 （3）D 【详解】 （1）向长颈漏斗注水至浸没长颈漏斗末端，继续加水，若观察到长颈漏斗形成一段稳定的水柱，则气密性良好，故填：长颈漏斗下端形成一段稳定的水柱； （2）③向长颈漏斗中注入一定量的水至浸没长颈漏斗末端，形成密闭空间，属于思维模型中的构建封闭体系，故填：构建封闭体系； （3）A、用手紧贴丙装置的试管外壁，试管中空气遇热膨胀，若观察到烧杯中导管口有气泡冒出，则证明装置气密性良好，故A不符合题意； B、将丙装置的试管浸入冰水里，试管中空气遇冷收缩，若观察到烧杯中导管内上升一段水柱，则证明装置气密性良好，故B不符合题意； C、向外拉丁装置的注射器活塞，若观察到长颈漏斗下端冒出气泡，证明装置内外存在气压差，装置气密性良好，故C不符合题意； D、向里推丁装置的注射器活塞，若观察到长颈漏斗内无明显变化，说明装置内外没有气压差，则装置漏气，故D符合题意。 故选：D。 【变式】下列实验操作正确的 A．蒸发溶液   B．液体的倾倒   C．检查装置气密性   D．液体的滴加   【答案】A 【详解】A、蒸发时，应用玻璃棒不断搅拌，防止局部温度过高，造成液滴飞溅，图中操作正确，符合题意； B、倾倒液体时，瓶塞应倒放，瓶口应紧挨，标签应朝向手心处，图中瓶塞未倒放，标签未朝向手心处，不符合题意； C、该装置通过长颈漏斗与外界相通，无法检查装置的气密性，不符合题意； D、胶头滴管加液时，既不能伸入容器，更不能接触容器，应垂直悬空于容器上方，不符合题意。 故选A。 题型02 燃磷法测定空气氧气含量的原理 【例题】通过数字化仪器进行空气中氧气含量的测定，密闭容器内的氧气含量和压强变化曲线如图所示，下列说法错误的是 A．数字化能为探究提供更为直观的证据 B．瓶内压强先升高是因为反应放热导致 C．容器内氧气浓度未发生变化 D．该实验中容器的气密性必须良好 【答案】C 【详解】A、数字化设备能通过数字观察压强及氧气浓度的变化，能为探究提供更为直观的证据，不符合题意； B、瓶内压强先升高是因为红磷燃烧放热，装置内气体受热膨胀，不符合题意； C、红磷燃烧消耗氧气，且由图可知，容器内氧气浓度下降，符合题意； D、该实验中，气体参与了反应，容器的气密性必须良好，否则，会导致实验结果偏小，不符合题意。 故选C。 【变式】某化学小组用下图装置测定空气中氧气的含量：点燃燃烧匙内的红磷（足量），立即伸入集气瓶中并塞紧瓶塞；待燃烧停止并冷却至室温，打开止水夹，发现烧杯内的水被吸入集气瓶中，吸入水的体积约为集气瓶总容积的 1/5，得出结论：氧气约占空气总体积的1/5。下列关于该实验的说法中，不合理的是 A．反应后集气瓶内剩余气体主要为氮气 B．用木炭代替红磷实验，也能得到相同结论 C．实验前，应检验装置的气密性 D．实验过程中打开止水夹前集气瓶内压强变化情况为先增大后减小 【答案】B 【详解】A、氮气约占空气体积的78%，氧气约占空气体积的21%，实验中氧气被消耗，则反应后集气瓶内剩余气体主要为氮气，选项正确； B、木炭与氧气燃烧后生成二氧化碳气体，则实验后装置中的气体的体积变化不大或无变化，则用木炭代替红磷实验不能测出空气中氧气的含量，选项错误； C、实验前，应检验装置的气密性，避免实验中装置内外气体交流导致实验结果不准确，选项正确； D、实验过程中打开止水夹前，红磷与氧气发生燃烧放出热量，装置中的气体受热膨胀，瓶内气体的压强增大，实验中气体减少，燃烧停止后装置的温度逐渐降低，瓶中的气体的体积收缩，瓶内的压强逐渐减小，即实验过程中打开止水夹前集气瓶内压强变化情况为先增大后减小，选项正确； 故选B。 题型03 燃磷法测定空气氧气含量误差分析 【例题】实验是科学探究的重要方法。仿照拉瓦锡测定空气中氧气的含量原理，我们也进行了相关的实验探究。 （1）【实验回顾】实验室常用图1所示的方法测定空气中氧气的含量，小黄同学发现利用图1装置进行实验时，在集气瓶外点燃红磷，一方面会造成 ，另一方面伸进集气瓶速度慢了会使测定结果 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 （2）【实验探究】查阅资料得知：铜粉在加热条件下只与空气中的氧气发生反应，生成黑色的氧化铜固体。小陈同学又设计了如图2的装置测定空气中氧气含量，以下为实验数据 硬质玻璃管中空气 的体积 反应前注射器中 空气体积 充分反应后注射器中 气体体积 25mL 15mL 9mL 实验测得空气中氧气的体积分数为 。 （3）【实验反思】 实验结果有误差，小陈同学对实验过程进行反思，其中解释合理的是 （填序号）。 ①可能是使用的铜粉少了 ②可能是没有冷却至室温就读数 ③可能是装置气密性不好 你认为导致误差还有可能的原因是 （任写一条即可）。 【答案】 （1） 空气污染 偏大 （2）15% （3） ①②③ 实验过程中没有反复推拉注射器活塞，铜和氧气没有充分反应 【详解】（1）利用图1装置进行实验时，在集气瓶外点燃红磷，红磷燃烧生成五氧化二磷，五氧化二磷有毒，一方面会造成空气污染；另一方面伸进集气瓶速度慢了，装置内气体受热膨胀逸出，会使测定结果偏大； （2）铜粉和氧气在加热的条件下反应生成氧化铜，待完全反应后，逐渐冷却至室温，由于消耗了氧气，装置内压强减小，注射器活塞右移，注射器中减少的体积就是消耗氧气的体积，故实验测得空气中氧气的体积分数为：，实验结果偏小； （3）①可能是使用的铜粉少了，不能将装置内氧气耗尽，故导致实验结果偏小，符合题意； ②可能是没有冷却至室温就读数，气体受热膨胀，占据了一定的体积，导致实验结果偏小，符合题意； ③可能是装置气密性不好，在冷却至室温的过程中，外界空气进入，占据了一定的体积，导致测定结果偏小，符合题意。 故选①②③； 如果实验过程中没有反复推拉注射器活塞，铜和氧气没有充分反应，也会导致实验结果偏小。 【变式】空气中氧气含量的再认识。 【实验回顾】 （1）如图1是实验室用红磷燃烧来粗略测定空气中氧气含量的装置，写出红磷燃烧的文字表达式 。 【实验过程1】甲组同学使用如图1进行实验，步骤如下： ①连接仪器，检查装置气密性； ②加入药品，用止水夹夹紧橡皮管； ③点燃燃烧匙内的红磷，立即伸入瓶中并塞紧塞子； ④燃烧结束，等装置 时，打开止水夹； ⑤观察并记录水面的变化情况。 【问题提出】 （2）请将上述实验步骤填充完整 。 （3）有资料表明，燃烧过程中当氧气体积分数小于7%时，红磷就无法燃烧，因此通过上述实验测量结果与理论值相比 （填“偏高”或“偏低”）。 【实验改进1】 【查阅资料】 ①铁生锈原理：铁和氧气、水反应生成铁锈（固体）。 ②装置中的食盐水和活性炭的作用是加速铁生锈 Ⅰ、乙小组同学根据铁在空气中生锈的原理设计如图2实验装置，再次测定空气中氧气的含量。 Ⅱ、8分钟后测得的实验数据如表： 测量 项目 实验前 实验后 烧杯中水的体积 集气瓶（扣除内容物）和导管的容积 烧杯中剩余水的体积 体积/mL 80.0 126.0 54.5 【交流表达】 （4）根据表中数据计算，改进实验后测得的空气中氧气的体积分数是 。（消耗的水的体积忽略不计，计算结果保留一位小数）。 【实验反思】 （5）从实验原理角度分析，改进后的实验结果比前者（用红磷燃烧来测定空气中氧气含量）准确度更髙的原因是： 。 【实验改进2】 （6）丙组同学利用图3装置测定空气中氧气含量，实验步骤如下： 步骤1：拔下活塞，从注射器右侧加入装有足量铁粉、活性炭粉的浸有食盐水的纸袋，封闭活塞； 步骤2：打开弹簧夹，将活塞向右拉至一定距离，关闭弹簧夹； 步骤3：不断轻轻晃动注射器（目的是： ），当注射器活塞静止时读数，计算得出氧气约占空气总体积的1/5。 【实验再反思】 （7）丙小组的方案与乙组方案相比，优点是 。（任写一点） 【答案】 （1） （2）冷却至室温 （3）偏低 （4）20.2% （5）铁生锈消耗氧气更完全 （6）与氧气充分反应 （7）操作更简单，读数更准确 【详解】 （1）红磷燃烧生成五氧化二磷，故文字表达式为： （2）燃烧结束，等装置冷却至室温时，打开止水夹，打开止水夹过早，瓶中气体未恢复到原体积，会使记录的值偏小； （3）红磷燃烧不能将氧气全部耗尽，造成实验测量结果与理论值相比偏低； （4）烧杯中水的体积80.0mL减烧杯中剩余水的体积54.5mL，等于消耗氧气的体积为：25.5mL，集气瓶（扣除内容物）和导管的容积为：126.0mL，故氧气的体积分数为：； （5）燃烧过程中当氧气体积分数小于7%时，红磷就无法燃烧，铁生锈消耗氧气更完全，准确度更髙； （6）不断轻轻晃动注射器目的是：增强气体的流动性，使氧气充分反应； （7）丙小组的方案与乙组方案相比，优点是：操作更简单，读数更准确。 题型04 空气中氧气含量测定实验的改进 【例题】使用智能手机 APP 采集环境中的压强数据可用于“测定空气中氧气的含量”。实验装置如图 1 所示，使用激光笔引燃烧杯内的红磷，红磷燃烧前后测得压强曲线如图 2 所示。下列说法不正确的是 A．实验前需检查装置气密性 B．通过图 2 数据可分析出红磷燃烧不能耗尽瓶内氧气 C．曲线 a→b 说明红磷燃烧放出气体 D．装置内温度，c 点和 a 点相同 【答案】C 【详解】A、该实验气体参与了反应，故实验前需检查装置气密性，否则会导致测定结果偏小，不符合题意； B、通过图 2 数据可知，测得空气中氧气的体积分数=，结果偏小，说明红磷燃烧不能耗尽瓶内氧气，不符合题意； C、曲线 a→b 压强增大，是因为红磷燃烧放出热量，装置内气体受热膨胀，压强增大，符合题意； D、装置内温度，c 点和 a 点相同，均是室温，不符合题意。 故选C。 【变式】用如图装置验证空气中氧气的含量。下列说法不正确的是 A．实验前应检查装置的气密性 B．实验所用红磷应过量 C．实验过程中，活塞先向左，后向右移动 D．若实验成功，最终活塞停在10mL刻度处 【答案】C 【详解】A、测定空气中氧气含量时，要保证装置气密性良好，则实验前要先检查装置的气密性，该选项说法正确； B、该实验中，红磷要足量，才能将氧气完全耗尽，保证结果准确，该选项说法正确； C、红磷燃烧放热，装置中的温度升高，压强增大，则活塞先向右移动，但随着氧气的消耗，且最终装置冷却后，试管中的压强减小，则活塞向左移动，该选项说法不正确； D、由于氧气约占空气体积的五分之一，则消耗氧气的体积为，则活塞向左移动30mL，最终活塞停在40mL-30mL=10mL处，该选项说法正确。 故选C。 题型05 空气的成分 【例题】空气是人类生产活动的重要资源。下列关于空气的说法不正确的是 A．空气是工业制取氧气的廉价、易得的原料 B．人呼吸空气时呼出的气体中只含有二氧化碳 C．将氮气充入食品包装袋中可起到防腐作用 D．倡导“低碳”生活有利于减少温室气体的排放 【答案】B 【详解】A、工业制取氧气其原理是利用液氮和液氧的沸点不同，首先从液化空气中分离出氮气，然后再得到纯度较高的氧气，故空气是工业制取氧气的廉价、易得的原料，正确； B、人体呼出的气体中大部分是氮气，除了水、二氧化碳、氧气外，还有稀有气体，错误； C、常温下，氮气的化学性质不活泼，可用作保护气，故将氮气充入食品包装袋中可起到防腐作用，正确； D、二氧化碳的过量排放会导致温室效应加剧，故倡导“低碳”生活有利于减少温室气体的排放，正确； 故选B。 【变式】下列变化与空气中的氧气无关的是 A．水果腐烂 B．饼干久置变软 C．木炭燃烧 D．动植物呼吸 【答案】B 【详解】A、水果腐烂是因为水果与空气中的氧气发生了缓慢氧化，与氧气有关，不符合题意； B、饼干久置变软，是因为饼干吸收了空气中的水蒸气，与氧气无关，符合题意； C、木炭燃烧是木炭与氧气发生了氧化反应，与氧气有关，不符合题意； D、动植物呼吸是因为发生了缓慢氧化，与氧气有关，不符合题意。 故选B。 题型06氮气及用途 【例题】保存珍贵文物可用空气中含量最多的气体，该气体是 A．氮气 B．氧气 C．二氧化碳 D．氦气 【答案】A 【详解】A、空气中含量最多的气体是氮气，约占空气体积的78%，故正确； B、氧气约占空气体积的21%，故错误； C、二氧化碳约占空气体积的0.03%，故错误； D、氦气是稀有气体，所有稀有气体约占空气体积的0.94%，故错误； 故选A。 【变式】空气中含量较多且化学性质不活泼的气体是 A．氮气 B．氧气 C．水蒸气 D．二氧化碳 【答案】A 【详解】氮气化学性质不活泼且约占空气体积的78%，故选：A。 题型07 稀有气体及用途 【例题】在生产和科学研究中，稀有气体有广泛的用途。下列不属于稀有气体用途的是 A．焊接金属时用作保护器气 B．用于炼钢 C．制成霓虹灯 D．充入灯泡使其经久耐用 【答案】B 【详解】A、稀有气体的化学性质稳定，可用作保护气，所以可用于焊接金属时做保护气，故A正确； B、稀有气体不能用于炼钢，用于炼钢的是氧气，故B错误； C、稀有气体通电可以发出不同颜色的光，可用于制成霓虹灯，故C正确； D、稀有气体的化学性质稳定，可用作保护气，可充入灯泡使其经久耐用，故D正确。 故选B。 【变式】华雪在五一假期外出旅游，夜景中五颜六色的霓虹灯甚是好看，是因为灯管里有 A．氧气 B．氮气 C．稀有气体 D．二氧化碳 【答案】C 【详解】稀有气体，化学性质稳定，在通电条件下会发出五颜六色的光，可填充霓虹灯且通电时会发出有色光； 故选：C。 题型08 纯净物 混合物 【例题】下列物质中属于纯净物的是 ①五氧化二磷  ②液氮  ③空气中0.94%的稀有气体  ④青铜  ⑤ A．①②⑤ B．①③⑤ C．②③④ D．②④⑤ 【答案】A 【详解】①五氧化二磷是由一种物质组成的，属于纯净物；②液氮是由一种物质组成的，属于纯净物； ③空气中0.94%的稀有气体是由氦气、氩气等多种物质组成的，属于混合物；④青铜是铜的合金，属于混合物；⑤C60是由一种物质组成的，属于纯净物；故①②⑤属于纯净物； 故选：A。 【变式】下列物质属于纯净物的是 A．生铁 B．空气 C．湖水 D．液氧 【答案】D 【详解】A、生铁为铁合金，其中含有铁、碳等多种物质，属于混合物，该选项不符合题意； B、空气中含有氮气、氧气等，属于混合物，该选项不符合题意； C、湖水中含有水和杂质等，属于混合物，该选项不符合题意； D、液氧中只含有氧气，属于纯净物，该选项符合题意。 故选D。 跟踪训练 1．下列物质中，属于混合物的是 A．冰 B．蜡烛燃烧后的产物 C．五氧化二磷 D．液态氧 【答案】B 【详解】A、冰由一种物质水组成的，属于纯净物，故A不符合题意； B、蜡烛燃烧后生成二氧化碳和水，则燃烧后的产物含有两种物质，属于混合物，故B符合题意； C、五氧化二磷是由一种物质组成的，属于纯净物，故C不符合题意； D、液态氧是由一种物质组成的，属于纯净物，故D不符合题意。 故选B。 2．兴趣小组同学用如图所示改进装置进行空气中氧气含量的测定实验。下列有关说法正确的是 A．点燃红磷后应将燃烧匙缓慢插入集气瓶中 B．实验过程中集气瓶内液面始终不变化 C．实验结束后，最终可观察到集气瓶中液面上升 D．若该实验中使用的红磷不足量，则会使测量结果偏大 【答案】C 【详解】A、红磷点燃后，燃烧匙缓慢伸入集气瓶会导致集气瓶内的空气受热部分逸出，最后进入集气瓶的水偏大，则导致测量结果偏大，故A错误； B、红磷燃烧放热，瓶内气压增大，液面下降，完全反应后温度降低、氧气消耗，瓶内气压减小，液面上升，故B错误； C、实验结束后，氧气消耗，瓶内气压减小，最终可观察到集气瓶中液面上升到刻度1处，故C正确； D、若该实验中使用的红磷不足量，则不能完全耗尽氧气，进入集气瓶的水偏小，会使测量结果偏小，故D错误。 故选C。 3．某兴趣小组利用氧气传感器探究不同物质在空气中燃烧的耗氧量情况，足量蜡烛和红磷分别在相同的密闭容器中燃烧，测定的氧气含量变化如图所示，下列判断正确的是 A．蜡烛燃烧过程中，点时容器内氮气体积分数为 B．红磷燃烧过程中，点产生的五氧化二磷含量最高 C．若将足量蜡烛和红磷放在同一密闭容器中燃烧，氧气的体积分数可降至 D．燃烧后，两容器中氧气均未耗尽，红磷耗氧量较多 【答案】D 【详解】A、蜡烛燃烧生成二氧化碳和水。根据图示，蜡烛燃烧过程中，a点时容器内氧气体积分数为16%，则a点时容器内其它气体（包括氮气、二氧化碳、水蒸气等）的体积分数之和为84%，选项A不正确； B、红磷燃烧过程中，b点之后，随着反应时间的增加，氧气的体积分数继续减小，说明b点反应还没有结束，随着反应的进行，产生的五氧化二磷的量还会继续增加，因此b点产生的五氧化二磷含量不是最高，选项B不正确； C、从图中可知，足量蜡烛燃烧，只能将密闭容器内氧气体积分数降至14%左右，氧气体积分数低于这个数值，蜡烛就不能燃烧。足量红磷燃烧，只能将密闭容器内氧气体积分数降至10%，氧气体积分数低于这个数值，红磷就不能燃烧。因此若将足量蜡烛和红磷放在同一密闭容器中燃烧，氧气的体积分数不可能降至3%，选项C不正确； D、由图可知，足量蜡烛燃烧，能将密闭容器内氧气体积分数降至14%左右，足量红磷燃烧，能将密闭容器内氧气体积分数降至10%，因此该实验中，燃烧后两容器中氧气均未耗尽，红磷耗氧量较多，选项D正确。 故选D。 4．某跨学科实践活动小组组装了微型空气质量“检测站”，并用其检测了2024年8月1日某市空气中主要污染物的含量，结果如图所示。下列说法中错误的是 A．空气质量指数（AQI）越大，空气质量状况越差 B．图中X是二氧化碳 C．当日首要污染物为臭氧 D．当日适合户外运动 【答案】B 【详解】A、空气质量指数（AQI）越大，空气质量状况越差，该选项说法正确； B、二氧化碳为空气中的成分，不属于空气污染物，该选项说法错误； C、由图可知，臭氧指数最高，则当日首要污染物为臭氧，该选项说法正确； D、由图可知，当日空气质量指数指数为35，空气质量为优，则适合户外运动，该选项说法正确。 故选B。 5．可用推拉注射器活塞的方法检查图中装置的气密性，当缓慢拉活塞时，若装置气密性好，可观察到    A．长颈漏斗下端管口产生气泡 B．广口瓶中液面明显上升 C．长颈漏斗内液面上升 D．有液体进入注射器内 【答案】A 【详解】缓慢拉活塞时，装置中的气体被吸出，压强减小，则气体会从长颈漏斗中进入，观察到长颈漏斗下端管口产生气泡，故选A。 6．如图所示装置可用于测定空气中氧气的含量，实验前在集气瓶内加入少量水，并做上记号。下列说法中，不正确的是 A．实验时红磷一定过量 B．红磷熄灭后冷却后再打开弹簧夹 C．使用木炭代替红磷也可完成实验 D．最终进入瓶中水的体积约为瓶内原有氧气的体积 【答案】C 【详解】A、实验时红磷一定过量，才能将集气瓶内的氧气消耗完，故说法正确； B、若红磷燃烧结束后立刻打开弹簧夹，气体受热膨胀，水倒流入集气瓶的体积不足五分之一，导致实验结果偏小，所以红磷熄灭后冷却后再打开弹簧夹，故说法正确； C、木炭燃烧虽然消耗了氧气，但是生成了二氧化碳气体，装置内压强几乎不变，不能形成压强差，不能用于测定空气中氧气的含量，因此使用木炭代替红磷不可完成实验，故说法不正确； D、红磷燃烧消耗氧气，生成五氧化二磷固体， 最终进入瓶中的水的体积约为瓶内氧气的体积，故说法正确； 故选：C。 7．空气是一种宝贵的自然资源。下列有关空气的说法正确的是 A．氧气约占空气质量的1/5 B．氧气能助燃，可以作燃料 C．稀有气体化学性质不活泼，不与任何物质发生反应 D．空气质量指数级别越高，空气质量越差 【答案】D 【详解】A、氧气约占空气体积的五分之一，而不是质量，该选项说法不正确； B、氧气具有助燃性，而不是可燃性，不能作燃料，该选项说法不正确； C、稀有气体化学性质不活泼，但在一定条件下，也能和其他物质发生反应，该选项说法不正确； D、空气质量级别越高，空气质量越差，该选项说法正确。 故选D。 8．《天工开物》中关于宝石的部分记载如下：“凡水晶出深山穴内瀑流石醇之中”。水晶的主要成分是SiO2，其结构与金刚石类似，下列关于水晶的说法错误的是 A．水晶属于混合物 B．常温下化学性质不稳定 C．难溶于水 D．硬度较高 【答案】B 【详解】 A、水晶的主要成分是SiO2，含有杂质，属于混合物，该选项说法正确。 B、水晶的主要成分是SiO2，其结构与金刚石类似，常温下金刚石的化学性质稳定，则常温下水晶的化学性质稳定，该选项说法错误； C、金刚石难溶于水，则水晶难溶于水，该选项说法正确； D、金刚石的硬度大，则水晶硬度较高，该选项说法正确。 故选B。 9．通过下列检查装置气密性的操作可知，气密性较差的装置是 A．用手捂住试管，观察到烧杯中有气泡冒出 B．向右推动注射器，观察到瓶内有气泡冒出 C．向左推动注射器，观察到长颈漏斗下端液面上升 D．关闭止水夹，向长颈漏斗中加入液体，观察到瓶内液面不断上升 【答案】B 【详解】A、该装置中，将导管置于水中，用手紧握试管，观察到烧杯中有气泡冒出，说明装置气密性良好，不符合题意； B、该装置向右推动注射器，无论装置是否漏气，瓶内均有气泡冒出，且该装置通过右端导管和外界相同，不是密封装置，符合题意； C、向左推动注射器，如果装置气密性良好，装置内压强增大，可观察到长颈漏斗下端液面上升，不符合题意； D、关闭止水夹，向长颈漏斗中加入液体，如果气密性良好，装置内的气体压强随着液体的加入而增大，会观察到瓶内液面不断上升，不符合题意。 故选B。 10．实验操作是实践探究的重要基础。以下操作完全正确的是 A．给液体加热 B．液体的倾倒 C．检查气密性 D．称量固体药品 【答案】B 【详解】A、给试管中的液体加热时，应用外焰加热，且试管里的液体不能超过试管容积的，且由试管夹夹持试管，应由试管底部套上、取下，图中未用外焰加热，不符合题意； B、倾倒液体时，瓶塞应倒放，瓶口应紧挨试管口，标签应朝向手心处，图中操作正确，符合题意； C、该装置通过长颈漏斗和外界相通，无法用图中方法检查装置的气密性，不符合题意； D、用托盘天平称量物品时，应遵循“左物右码”的原则，氢氧化钠具有腐蚀性，应放在玻璃器皿中进行称量，图中操作错误，不符合题意。 故选B。 11．我国计划2030年前后实施火星取样返回任务。如图所示的是火星大气成分的体积百分数（体积分数）。下列说法中错误的是 A．地球大气和火星大气中均含有二氧化碳 B．地球大气中氮气的含量比火星大气中的高 C．火星大气能使带火星的木条复燃 D．火星大气能使澄清石灰水变浑浊 【答案】C 【详解】A、地球大气中含有二氧化碳，由图可知，火星大气中也含有二氧化碳，该选项说法正确； B、地球大气中，氮气约占空气体积的78%，由图中信息可知，地球大气中氮气的含量比火星大气中的高，该选项说法正确； C、火星中二氧化碳含量最高，二氧化碳不可燃也不助燃，不能使带火星的木条复燃，该选项说法错误； D、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，该选项说法正确。 故选C。 12．下列实验操作中正确的是 A．制取气体时，先在试管中装入反应物后，再检查装置的气密性 B．碰到酒精灯后，酒精在实验台燃烧起来，立刻用水浇灭 C．给玻璃仪器加热时都需垫陶土网 D．用细口瓶倾倒液体时，标签要朝向手心 【答案】D 【详解】A、制取气体时，先检查装置的气密性，再在试管中装入反应物后，防止装置漏气，更换仪器造成药品浪费，故A错误； B、碰到酒精灯后，酒精在实验台燃烧起来，不能立刻用水浇灭，应该立刻用湿抹布扑灭，隔绝氧气和降低温度，达到灭火的目的，故B错误； C、给玻璃仪器加热时不都需垫陶土网，例如试管加热不需要垫陶土网，故C错误； D、用细口瓶倾倒液体时，标签要朝向手心，防止液体流出腐蚀标签，故D正确； 故选：D。 13．小雨利用如图甲所示装置(气密性良好)和试剂测定空气中氧气含量，氧气传感器测得集气瓶内氧气的体积分数变化曲线如图乙所示。下列说法错误的是 A．实验体现了铜的导热性 B．该实验中白磷未将瓶内的氧气完全耗尽 C．反应时，集气瓶内可观察到白磷燃烧，产生大量白烟 D．倒吸入集气瓶中水的体积等于空气中氧气的体积 【答案】D 【详解】A、加热粗铜丝，可引燃白磷，则利用了铜的导热性，该选项说法正确； B、由图可知，白磷熄灭后，装置中仍有氧气，则说明白磷未将瓶内的氧气完全耗尽，该选项说法正确； C、白磷燃烧，产生大量白烟，放热，该选项说法正确； D、由于氧气没有完全消耗，则倒吸入集气瓶中水的体积不等于空气中氧气的体积，该选项说法不正确。 故选D。 14．校园微型空气质量检测站的组装和使用，可以提高同学们保护环境的意识。下列相关说法不正确的是 A．一氧化碳、二氧化氮都属于大气污染物 B．PM2.5的含量越高空气质量越好 C．积极植树造林有助于提升空气质量 D．加强空气质量检测，有利于调控工业布局，减少空气污染 【答案】B 【详解】A、一氧化碳有毒，二氧化氮能导致酸雨的发生，它们均属于大气污染物，不符合题意； B、PM2.5属于空气污染物，PM2.5的含量越高，空气质量越差，符合题意； C、积极植树造林，可以改善空气质量，减少污染，保护环境，不符合题意； D、加强空气质量检测，有利于调控工业布局，减少空气污染，保护环境，不符合题意。 故选B。 15．空气中主要成分的体积分数如图所示，其中气体b表示的是 A．氧气 B．稀有气体 C．二氧化碳 D．氮气 【答案】A 【详解】空气中各成分及体积分数为：氮气：78%、氧气：21%、稀有气体：0.94%、二氧化碳 0.03%、水蒸气和杂质：0.03%，由此可知，气体b表示的是氧气； 故选：A。 16．某中学进行微型空气质量“检测站”的组装与使用活动。 活动一：了解城市空气质量 (1)如图1为该城市9月8日的空气质量情况。图中的“X”代表 (填字母)。 a.氮气       b.氧气      c.二氧化碳       d.二氧化氮 (2)9月8日空气主要污染物浓度最高的物质为 。 (3)空气质量报告中所列的空气质量级别越 ，空气质量越好。 活动二：检测某小区地下车库中的有害气体 【测定实验】实验小组用微型空气质量“检测站”测得某小区地下车库中一氧化碳浓度如图2所示。 (4)一氧化碳浓度最大的时间段是 (填“t1～t2”“t2～t3”或“t3～t4”)。 (5)一氧化碳浓度超标会中毒，这是因为一氧化碳极易与血液中的血红蛋白结合，造成生物体内缺氧。发现有人一氧化碳中毒时应该将患者移至空气流通的地方，并对患者及时吸氧，这是因为氧气具有的性质是 。 【答案】(1)d (2)臭氧/O3 (3)低 (4)t1～t2 (5)供给呼吸 【详解】（1）a、氮气是空气的主要成分，不是空气污染物，故选项不符合题意； b、氧气是空气的主要成分，不是空气污染物，故选项不符合题意； c、二氧化碳是空气的成分之一，无毒，不是空气污染物，故选项不符合题意； d、二氧化氮有毒，属于空气污染物，故选项符合题意； 故选d； （2）由图可知，长春9月8日空气主要污染物浓度最高的物质为臭氧或O3； （3）空气质量报告中所列的空气质量级别越低，空气质量越好； （4）由小区地下车库中一氧化碳浓度图可知，一氧化碳浓度最大的时间段是t1～t2； （5）发现有人一氧化碳中毒时应该将患者移至空气流通的地方，并对患者及时吸氧，这是因为氧气能供给呼吸。 17．物质的性质决定其用途，请按要求用序号填空： ①导电性；②通电发出不同颜色的光；③助燃性；④可燃性；⑤化学性质不活泼。 (1)氮气用于填充食品袋防腐 ； (2)木炭用作燃料 ； (3)稀有气体用作多用途电光源 ； (4)氧气用于气焊、炼钢 ； (5)石墨用作电极 。 【答案】(1)⑤ (2)④ (3)② (4)③ (5)① 【详解】（1）氮气化学性质不活泼，则可作保护气，可用于填充食品袋防腐，故填⑤。 （2）木炭具有可燃性，则可用作燃料，故填④。 （3）稀有气体通电时能发出不同颜色的光，则可用作多用途电光源，故填②。 （4）氧气具有助燃性，则用于气焊、炼钢，故填③。 （5）石墨具有导电性，则可用作电极，故填①。 18．压强变化后的主要可视化实验现象：装置内外产生了气压差时，气体或液体总是向着 (填“气压大”或“气压小”)的方向运动，常表现为：①液柱(或液面)的移动；②气球的变大或变小。 【答案】气压小 【解析】略 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$