2025年河南省中考化学一轮复习教材知识整合课件第二单元空气和氧气
2024-12-15
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普通
内容正文:
第二单元 空气和氧气
知识·要点梳理
1.拉瓦锡研究空气的成分
法国化学家 用定量的方法研究了空气的成分,得出了空气由氮气和氧气组成,其中 约占空气总体积的结论。
2.实验室测定空气中氧气的含量(详见实验1)
氧气(或O2)
空气中氧气含量的测定
拉瓦锡
知识点1
知识点 1
空气成分 体积分数 主要性质及用途
氮气(N2) 78%
(最大) (1)化学性质 :用作保护气,如灯泡填充气、食品防腐、焊接金属等;
(2)液氮作制冷剂:(医疗上)冷冻麻醉;
(3)制造硝酸和氮肥的原料
氧气(O2) _ (1) :如用于炼钢、气焊等;
(2) :如用于动植物呼吸、
、潜水等
医疗急救
供给呼吸
支持燃烧
不活泼
21%
知识点 2
知识点2
空气的成分及用途
空气成分 体积分数 主要性质及用途
稀有气体 0.94% (1)化学性质 :作保护气,如焊接金属时作保护气;
(2)通电时发出不同颜色的光:作电光源,
如 、航标灯、强光灯(闪光灯)等
二氧化碳
(CO2) 0.03% (1)不燃烧、也不支持燃烧,且密度比空气大:
用于 ;
(2)干冰升华 :作制冷剂(人工降雨);
(3)植物光合作用的原料:作气体肥料;
(4)能溶于水且与水反应: _
其他气体
和杂质 0.03% ——
制作汽水等碳酸饮料
吸热
灭火
制霓虹灯
很不活泼
目前计入
空气质量
评价的主
要污染物 气体
污染物 、NO2→形成酸雨
CO、O3→有毒气体
固体
污染物 可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)
SO2
知识点 3
知识点3
保护大气
危害 三大
环境问题 酸雨
臭氧层破坏
全球气候变暖
污染源 (1)化石燃料的燃烧、燃放烟花爆竹、露天焚烧秸秆和垃圾等;
(2)工业废气的排放、汽车尾气的排放;
(3)植被破坏引起的沙尘、建筑扬尘等
防治
措施 (1)改变能源结构,使用清洁能源等;
(2)工业废气处理达标后再排放;
(3)安装汽车尾气净化装置等,大力倡导乘坐公共交通工具;
(4)秸秆综合利用、垃圾分类回收再处理等;
(5)积极植树造林、种草等
二氧化碳能引起温室效应,但不是空气污染物。
色、味、态 密度 溶解性 三态变化
无色、无味、
气体 比空气密度
_ 溶
于水 气(无色)→液(淡蓝色)→固(淡蓝色)
不易
略大
知识点 4
知识点4
氧气的性质
1.物理性质(标准状况下)
2.化学性质
(1)物质在空气或氧气中的燃烧
物质 反应现象 化学方程式
金属单质 铁丝 空气中:红热,不燃烧 —
氧气中:__________________________
__________________________________ ___________________
镁 空气中:剧烈燃烧,发出 ,放热,生成 ___________________
氧气中:燃烧更剧烈
剧烈燃烧,火星四射,放出热量,生成黑色固体
耀眼的白光
白色固体
3Fe+2O2Fe3O4
2Mg+O22MgO
物质 反应现象 化学方程式
金属单质
铝 空气中:铝在空气中与氧气反应,表面形成一层致密的 4Al+3O22Al2O3
氧气中:发出耀眼的白光,放热,生成白色固体
铜 红色的固体逐渐变成__________ 2Cu+O22CuO
黑色
氧化膜
物质 反应现象 化学方程式
非金属单质
木炭 空气中:持续红热,无烟无焰,生成能
的气体 完全燃烧:________________
不完全燃烧:_______________
氧气中:剧烈燃烧,并发出 ,放热,生成能 的气体
硫 空气中:发出 ,放出热量,生成一种有 的气体 ___________________________
氧气中:发出 火焰,放出热量,生成一种有 的气体
刺激性气味
蓝紫色
刺激性气味
微弱的淡蓝色火焰
使澄清石灰水变浑浊
白光
使澄清石灰水变浑浊
C+O2CO2
2C+O22CO
S+O2SO2
物质 反应现象 化学方程式
非金属单质
磷 产生大量 ,放出热量 _______________________
氢气
燃烧,产生 火焰,在火焰上方罩一干冷烧杯,烧杯内壁出现__________ ________________________
水雾
淡蓝色
白烟
4P+5O22P2O5
2H2+O22H2O
物质 反应现象 化学方程式
化合物 一氧化碳 在空气中燃烧产生 ,生成能使澄清石灰水变浑浊的气体 _____________________________
甲
烷 在空气中燃烧产生 色火焰,火焰上方罩一干冷烧杯,烧杯内壁有 出现,迅速翻转烧杯,并向烧杯中注入澄清石灰水,澄清石灰水_________ _____________________________
酒
精 产生 火焰,放热,干燥的烧杯内壁有 生成,生成的气体能使澄清石灰水__________ _____________________________
_____________________________
变浑浊
水雾
淡蓝色
变浑浊
水雾
蓝
蓝色火焰
2CO+O22CO2
CH4+2O2CO2+2H2O
C2H5OH+3O22CO2
+3H2O
(1)物质在空气中燃烧和在氧气中燃烧,现象不同的原因:氧气的浓度不同。
(2)描述物质燃烧现象的注意事项
①描述物质燃烧现象可围绕“一光、二热、三生成”展开;
②格式:是否剧烈燃烧+产生火焰、光的颜色(或火星)+是否放热+生成物的颜色、气味、状态。
③烟和雾的区别:烟指固体小颗粒,红磷燃烧生成的五氧化二磷为固体,描述现象为产生大量的白烟。雾为液体的小液滴,如打开暖水壶盖,看到壶口有白雾,指的是水蒸气液化形成的小液滴。
(2)氧气的化学性质
①化学性质较活泼;
②具有助燃性,不具有可燃性;
③具有氧化性。
(2)过程分析
把带有火星的木条 到盛有氧气的集气瓶中,观察木条是否
。带有火星的木条在氧气中能够 ,说明氧气能支持燃烧。
复燃
复燃
1.氧气的检验
(1)操作图示
插入
物质在氧气中燃烧实验
知识点5
知识点 5
(2)将光亮的铁丝盘成螺旋状,目的是 _
。
聚集热量
2.铁丝在氧气中的燃烧实验
增大铁丝与氧气的接触面积,
(1)实验前,用砂纸将铁丝打磨光亮,目的是 _
。
污物
除去铁丝表面的铁锈及
(3)铁丝下端系一根火柴,火柴的作用是 。
(4)点燃火柴,待火柴快燃尽时,将铁丝插入盛有氧气的集气瓶中,观察到的现象是 。
(5)在集气瓶底部放少量水,水的作用是______________________________
,实验中水还可以用 代替。
细沙
气瓶瓶底炸裂
防止生成的高温熔融物溅落使集
铁丝剧烈燃烧,火星四射,放出大量热,生成黑色固体
引燃铁丝
(2)过程分析
①用坩埚钳夹住一小块木炭,在酒精灯上加热到发红,由瓶口向下
(填“缓慢”或“快速”)插入到一瓶充满氧气的集气瓶中,这样做的目的是 。
②木炭在氧气中燃烧的现象是 。
在空气中只观察到红热现象,对比木炭在氧气和空气中燃烧的现象,可知影响木炭燃烧的因素是 。
③燃烧停止后,取出坩埚钳,向集气瓶中加入少量澄清石灰水,振荡,观察到的现象为 ,写出产生此现象的化学方程式
。
澄清石灰水变浑浊
氧气的浓度
剧烈燃烧,发出白光,放出热量
使木炭与氧气充分反应
3.木炭在氧气中的燃烧实验
(1)操作图示
缓慢
Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O
(2)过程分析
①集气瓶内预先放入少量水的目的是_______________________________
,也可以用 溶液代替水达到相同的目的。
②在空气中实验,在燃烧匙内放入少量硫粉并点燃,观察到硫燃烧的现象是 ,发生反应的化学方程式为 。
发出微弱的淡蓝色火焰,生成有刺激性气味的气体,放热
氢氧化钠
防止污染空气
4.硫在空气和氧气中的燃烧实验
(1)操作图示
吸收硫燃烧生成的二氧化硫,
S+O2SO2
③在氧气中实验,将盛有燃着的硫的燃烧匙插入充满氧气的集气瓶中,观察到硫在氧气中燃烧的现象较在空气中的不同现象是产生___________
,说明燃烧的剧烈程度与氧气的浓度有关,氧气的 越大,燃烧越剧烈。
浓度
焰
蓝紫色火
5.氢气在空气中的燃烧实验(详见第四单元)
6.甲烷在空气中的燃烧实验(详见第四单元)
集气瓶中放少量水的作用
①红磷燃烧实验中是为了防止热的燃烧物溅落而炸裂集气瓶;也是为了吸收生成的P2O5(白烟),防止污染空气。
②硫燃烧实验中是为了吸收生成的SO2气体,防止污染空气(水也可以换成氢氧化钠溶液)。
③铁丝燃烧实验中是为了防止高温熔融物溅落,炸裂瓶底(也可以换成细沙)。
1.氧气的工业制法
(1)原理:利用液氮和液氧的 不同,属于 (填“物理”或“化学”)变化。
(2)过程
物理
氧气的制取
沸点
知识点 6
2.氧气的实验室制取(详见实验2)
知识点6
(3)作用:催化剂在化学反应中起 作用。
3.催化剂
(1)概念:在化学反应里能改变其他物质的 ,而本身的
和 在化学反应前后都没有变化的物质。
(2)特点
催化
化学性质
质量
化学反应速率
一变 可以改变化学反应速率
二不变 化学反应前后本身质量不改变
化学反应前后化学性质不改变
①催化剂改变其他物质的化学反应速率,可加快,可减慢。
②催化剂不能改变生成物的质量。
③催化效果与催化剂的种类、催化剂的用量等有关。
④一个反应可能有多种催化剂,一种催化剂也可能催化一个或多个反应。
⑤化学反应前后催化剂的化学性质不改变,但物理性质可能改变。因此,不能描述为反应前后催化剂的性质不变。
知识点 7
混合物和纯净物
混合物 纯净物
区
别 概念 由 或 的物质混合而成的物质 由 组成
组
成 宏观 由 物质组成 由 物质组成
微观 由不同种分子(或微粒)构成 由 分子(或微粒)构成
成分 没有固定不变的组成 具有固定不变的组成
表示 不能用化学式表示 有唯一的化学式
同一种
同一种
一种物质
不同种
两种以上
两种
知识点7
混合物 纯净物
性质 没有固定的性质,如没有固定的熔点、沸点。混合物中各物质相互之间不发生化学反应,各自保持原有的性质 具有固定的性质,如固定的熔点、沸点
实例 空气、溶液、合金、铁锈、加碘盐、天然气、自来水、矿泉水等 水、氮气、氧气、臭氧等
联系 纯净物 混合物
1.氧化反应
(1)氧化反应:物质与 发生的反应属于氧化反应,如木炭在空气中燃烧等。
(2)缓慢氧化:进行得很慢,甚至不容易被察觉的氧化反应叫缓慢氧化,如动植物的呼吸作用等。
2.化合反应
(1)概念:由 生成 的反应,叫作化合反应。
(2)特点:“多变一”。
另一种物质
两种或两种以上物质
化学反应分类
氧气
知识点 8
3.分解反应
(1)概念:由 生成 的反应,叫作分解反应。
(2)特点:“一变多”。
两种或两种以上其他物质
一种反应物
化合反应和氧化反应的区别与联系
化合反应是根据反应物与生成物种类的多少进行判断的,而氧化反应是物质与氧气发生的反应,两种反应是从不同的角度对反应进行分类的,因而化合反应不一定是氧化反应,同样,氧化反应也不一定属于化合反应。关系如图所示。
1.(新人教九上P30图2⁃2改编)化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的
成分(装置如图)。下列有关该实验的说法正确的是( )
A.汞槽中的汞起液封作用
B.实验中银白色的液体汞变为黑色粉末
C.该实验消耗的气体与剩余气体的体积比约为1∶5
D.实验结束后,玻璃钟罩内液面低于汞槽中液面
A
2.(新人教九上P32图2⁃4改编)如图为空气成分示意图(按体积计算),其中“A”代表的是( )
A.稀有气体 B.氧气
C.二氧化碳 D.氮气
D
3.(新人教九上P33素材改编)下列不属于氮气用途的是( )
A.制造化肥的原料
B.用作焊接金属的保护气
C.用于磁悬浮列车
D.用于工业炼钢
D
4.(新人教九上P35素材改编)防治空气污染,保护生态环境。下列做法不合理的是( )
A.开发和使用清洁能源
B.车辆尾气净化后排放
C.工业废气排放到高空
D.管理和控制工地扬尘
5.(新人教九上P36资料卡片改编)下列物质中计入空气质量评价的主要污染物是( )
A.氮气 B.氧气
C.一氧化碳 D.二氧化碳
C
C
6.(新人教九上P41 T1改编)下列关于氧气性质的叙述中,不正确的是( )
A.通常情况下,氧气是无色、无味的气体
B.水生动物能在水中生存是因为氧气能少量溶于水中
C.氧气在低温、高压时能变为液体或固体
D.液氧具有可燃性,是火箭的燃料
D
7.(新人教九上P42 T3改编)下面是同学们描述的部分实验现象:
(1)铁的燃烧现象表述正确的是( )
A.铁丝在氧气中燃烧时,火星四射,生成黑色固体
B.铁丝伸入盛有氧气的集气瓶中剧烈燃烧
C.铁丝在空气中剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体
D.细铁丝在氧气中剧烈燃烧,火星四射,生成黑色四氧化三铁
A
(2)木炭的燃烧现象表述正确的是( )
A.木炭在空气中充分燃烧时,发出白光,生成黑色固体
B.木炭在空气中不充分燃烧,产生刺激性气味气体,产生黑烟
C.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
D.木炭在氧气中燃烧,产生黄色火焰
(3)硫的燃烧现象表述正确的是( )
A.硫在氧气中燃烧发出淡蓝色火焰,生成一种有刺激性气味的气体
B.硫在空气中燃烧发出淡蓝色火焰,生成一种有刺激性气味的气体
C.硫在氧气中燃烧发出蓝紫色火焰,产生大量白烟
D.硫在氧气中燃烧,生成无色有刺激性气味的二氧化硫
B
C
(4)磷的燃烧现象表述正确的是( )
A.红磷在空气中燃烧产生大量白雾
B.磷在空气中充分燃烧,产生大量白烟
C.磷在空气中燃烧生成五氧化二磷
D.红磷在空气中燃烧,发出红色的火焰,产生大量白色烟雾
(5)其他物质的燃烧现象表述正确的是( )
A.镁条在空气中燃烧发出耀眼的白光,产生大量白雾,生成黑色粉末
B.氢气在空气中燃烧,产生淡蓝色火焰,放出热量
C.一氧化碳在空气中燃烧发出蓝色火焰,生成刺激性气体
D.甲烷在空气中燃烧,产生刺激性气体
B
B
(1)实验一中将点燃的木炭伸入充满氧气的集气瓶时,观察到的实验现象是 ,该反应产物的检验方法是
。
(2)实验二和实验三的集气瓶中都预先加入少量水,其中可以用细沙代替水的是 (填“实验二”或“实验三”)。
实验三
向集气瓶中加入适量澄清石灰水,振荡,观察现象
8.(新人教九上P38~40实验改编)实验小组在老师的指导下进行了如图所示实验,请回答下列问题。
剧烈燃烧,发出白光,放出热量
(3)实验三中将铁丝盘成螺旋状的目的是____________________________
,实验结束后发现集气瓶壁出现裂纹,原因可能是_________
(写一点,下同)。若该小组同学在实验的过程中并没有看到“剧烈燃烧,火星四射”的现象,你认为实验失败的原因可能是 。
(4)实验结束后,该小组同学发现这三个反应有多个共同点,请你列举两个:①都是化合反应;② ;③ 。
都放出热量
都是氧化反应
铁丝没有打磨
铁丝接触了集气瓶壁
燃烧时
聚集热量
增大铁丝与氧气的接触面积,
倒置,发现玻璃片没有脱落,原因是_______________________________
。
(6)实验二中,当火焰变得微弱时,将硫进一步伸入瓶底,发现火焰又变旺,由此可得出氧气的一条物理性质是 。
(7)如图是进行实验三时的几种操作,其中更能提高实验成功率的方式是
(填字母)。
c
密度略大于空气
石灰水反应,集气瓶内压强减小
(5)实验一中,向集气瓶中加入澄清石灰水后,振荡,将集气瓶
木炭燃烧生成的二氧化碳与澄清
(1)空气属于 (填“纯净物”或“混合物”)。
(2)工业制氧气的原理是__________________________________________
。
(3)流程图中由空气制得液态空气的过程中发生的是 (填“物理”或“化学”)变化。
(4)蓝色钢瓶中贮存的主要是 。
液氧
物理
态空气中分离出来
根据液氮和液氧的沸点不同,从而将氧气从液
9.(新人教九上P44资料卡片改编)如图所示是用经过除尘、除二氧化碳和水蒸气后的空气进行分离制取氧气的流程图。
混合物
(1)如图1所示,将带火星的木条伸入试管内,没有观察到明显现象,原因可能是 ,无法使木条复燃。
(2)如图2所示,向试管中加入二氧化锰,在图3中观察到的实验现象是
,写出试管中发生反应的化学方程式:
。
带火星的木条复燃
10.(新人教九上P45实验改编)化学兴趣小组同学在实验室进行如下实验,回答下列问题。
过氧化氢分解速率过慢,产生氧气量较少
2H2O22H2O+O2↑
(3)待图3试管中无明显现象,向其中再次加入过氧化氢溶液,并把带火星的木条伸入试管内,重复该操作多次均观察到与(2)中相同的现象,说明化学反应前后二氧化锰的 没有改变。
(4)用精密的仪器称量反应前后二氧化锰的质量(洗净干燥后),会发现其质量 (填“增大”“减小”或“不变”),因此二氧化锰在过氧化氢分解过程中的作用是 。
催化作用
不变
化学性质
实验·专项通关
实验1 实验室测定空气中氧气的含量
1.【实验原理】
红磷在密闭的容器中燃烧,消耗密闭容器中的 ,生成固体,使密闭容器中的压强 ,在大气压的作用下水被压入密闭容器中,进入密闭容器中水的体积约等于反应消耗的 的体积。
2.【反应原理】用化学方程式表示: 。
4P+5O22P2O5
氧气(或O2)
减小
氧气(或O2)
3.【实验试剂】红磷。红磷需足量,原因是 。
4.【实验装置】如右图所示。
耗尽集气瓶中的氧气
5.【实验步骤】
(1)连接装置;(2)检查装置的气密性;(3)如图在集气瓶内加入少量水,将水面上方空间分为5等份,并做好标记;(4)用弹簧夹夹紧乳胶管,点燃燃烧匙内的红磷后,立即伸入集气瓶中并把橡胶塞塞紧,观察红磷燃烧的现象;(5)待红磷熄灭并冷却至室温后,打开弹簧夹,观察现象。
6.【实验现象】
(1)集气瓶中红磷燃烧,产生 ,放出热量;(2)装置冷却至室温后,打开弹簧夹,烧杯中的水被吸入集气瓶,瓶内液面上升至
个等份的标记附近。
1
大量的白烟
7.【实验结论】
(1)红磷燃烧消耗空气中的氧气,生成五氧化二磷固体,使瓶内压强
,烧杯中水倒吸入集气瓶中;(2)空气中氧气的体积约占空气总体积的 。
减小
(1)由该实验可以推出空气属于混合物。
(2)实验结束后,集气瓶内剩余气体的主要成分是氮气(或N2),可推理出该气体具有的性质是不易溶于水,不燃烧也不支持燃烧。
8.【误差分析】
误差结果 原因 分析
测定
结果偏大 燃烧匙伸入集气瓶过慢 装置内气体受热逸出,导致进入集气瓶中的水体积偏大
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
测定
结果偏小 红磷量不足 集气瓶中氧气未被耗尽
装置漏气 冷却过程中装置外的空气进入
装置未 就打开弹簧夹 装置内气体温度偏高,压强偏大,导致进入集气瓶中的水体积偏小
冷却至室温
9.【实验试剂的选择】
(1)试剂选用原则
①可燃物在空气中容易点燃;②所选试剂能与空气中的 反应,且不与空气中其他成分反应;③生成物最好是固体(如果有气体,该气体应能用其他试剂吸收)。
氧气
(2)选择红磷替代品
木炭在空气中燃烧不仅会生成CO2,还会生成CO
替代试剂 能否替代 原因分析
铁丝 ________
镁 不能 与氧气、二氧化碳、氮气均能发生反应
木炭 _________ ________________________________________________________________________________
硫粉 能 生成的二氧化硫能用 溶液吸收
氢氧化钠
铁丝在空气中不燃烧
不能
不能
10.【装置创新】
创新方式 装置图 装置评价
点燃方式改进 (1)改进原因:将燃着的红磷伸入集气瓶时,空气受热膨胀逸出,会使测量结果 (填“偏大”或“偏小”);红磷在空气中燃烧,产生的P2O5会污染空气。
(2)改进思路:在实验过程中不打开实验装置,使装置始终保持密闭;装置中太阳光、电子点火器、热水的作用是 ,点燃红磷或白磷
提供热量
偏大
创新方式 装置图 装置评价
测量方式改进 (1)改进原因:集气瓶的刻度读数很粗略且烧杯中的水沿导管进入集气瓶中时,会有部分液体残留在导管中,使测量结果不准确。
(2)改进思路:将烧杯换为量筒或将装置改为注射器,通过观察 变化或注射器
,得出消耗氧气的体积
活塞的移动
量筒内液体体积
创新方式 装置图 装置评价
反应原理改进 改进思路:除了红磷燃烧外,还可利用铜和氧气反应、
等原理测定空气中氧气的含量
铁生锈
➡实验1·一题通关
如图1为测定空气中氧气含量的实验装置,请回答相关问题:
【基础考法】
(1)为确保实验的成功,在装试剂之前,应进行的操作是________________
。
(2)红磷燃烧时观察到的现象是产生大量 ,反应的化学方程式为
;该反应的基本反应类型是 。
化合反应
白烟
性
检查装置气密
4P+5O22P2O5
(3)点燃红磷前,需要用弹簧夹夹紧乳胶管的原因是__________________
;实验中弹簧夹最合理的打开时间是_______
,打开弹簧夹后,烧杯中的水能够进入到集气瓶中的原因是 。
(4)该实验中 (填“能”或“不能”)用铁丝代替红磷,你的理由是 。
(5)实验完毕,集气瓶内水面上升到一定高度后,不能继续上升,集气瓶中剩余气体的主要成分是 (填化学式),此实验可得出该气体具有的物理性质是 ,化学性质是 。
不燃烧也不支持燃烧
难溶于水
铁丝在空气中不能燃烧
不能
氧气被消耗,集气瓶中的气压减小
结束后,装置内温度降低至室温时
反应
导致集气瓶中的气体逸出
防止红磷燃烧放热
N2
(6)实验结束后发现进入集气瓶中水的体积超过集气瓶中原空气总体积的,你认为导致这一结果的原因可能是 (填字母)。
A.实验前未将乳胶管夹紧
B.实验前导管中未加满水
C.红磷过量
D.氧气未消耗完
E.点燃的红磷伸入集气瓶速度过慢,使空气膨胀逸出
AE
【能力培养】
(7)[创新装置]如图2所示,测定空气中氧气的含量,并探究燃烧条件。在玻璃管中放置足量的红磷和白磷,塞好橡胶塞,关闭K,观察到红磷不燃烧而白磷燃烧。
①产生上述现象的原因是_________________________________________
。
②若量筒中原有水a mL,打开K,最终剩余的水为b mL,玻璃管的容积为c mL,则测定的空气中氧气的体积比例为_________(用字母表示)。
火点
温度达到白磷的着火点而没有达到红磷的着
【素养提升】
(8)[数字化实验]图3装置可用于测定空气中氧气的含量,图4是实验过程中集气瓶内气压与时间的关系(该装置气密性良好,p0是集气瓶内初始气压)。
①p0时红磷没有点燃,气压没有变化。
②p0~a段,点燃红磷后,请分析气压增大的原因: 。
③a~d段,红磷燃烧消耗集气瓶中的氧气,且反应结束后温度恢复至室温,但气压p小于p0的原因是 。
氧气被消耗
红磷燃烧放热
(9)[原理创新]通过分析图4及查阅资料,同学们得知利用红磷燃烧的方法无法将容器内的氧气耗尽,所得测量结果不够精确。老师告诉同学们,利用铁锈蚀的原理几乎可以将瓶中氧气耗尽,于是同学们设计如图5装置继续进行探究。
实验1 min后温度计读数上升,8 min后打开弹簧夹,水倒吸入锥形瓶,实验前测得锥形瓶内空气(含导管内空气)的体积为246.0 mL,实验前、后烧杯内水的体积分别为100.0 mL和51.5 mL。
①根据上述实验结果分析,铁的锈蚀是 (填“吸热”或“放热”)反应。
②根据上述数据,计算该实验测得的空气中氧气的体积分数是 (计算结果精确到0.1%)。
③铜能与空气成分反应生成铜绿,铜绿的主要成分为Cu2(OH)2CO3,若将图5装置中的铁粉换成足量的铜粉进行实验, (填“能”或“不能”)准确测定空气中氧气的含量,原因是______________________
。
氧气,还会消耗空气中的二氧化碳和水蒸气,会使测量结果偏大
铜不仅能消耗空气中的
不能
放热
19.7%
实验2 氧气的实验室制取
实验试剂 高锰酸钾 过氧化氢溶液和二氧化锰
化学方程式
(反应原理) _______________________
_______________________ ______________________________
操作步骤 查(连接好仪器后应先
)→装→定→点→收→离→熄 查→装(向锥形瓶中装入
)→定→加(从长颈漏斗中加入 )→收
过氧化氢溶液
二氧化锰
检查装置气密性
2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
2H2O22H2O+O2↑
发
生
装
置 选择
依据 反应物的状态及反应条件
______________________________
__________________________________________
装
置
类型 固固加热型 固液常温型
操作
要点 (1)导管口只需稍稍露出橡胶塞即可;
(2)试管口应略向下倾斜,原因是_____________________
;
(3)用高锰酸钾制取氧气时,试管口应塞一团棉花,目的是 ;
(4)若用排水法集气,结束后,应先将导管撤出,再熄灭酒精灯,防止____________________________________ 长颈漏斗下端管口应
,防止生成的气体从长颈漏斗中逸出
伸入液面以下
不需要加热
反应物是固体和液体,
水槽中的水倒吸入试管,使试管炸裂
防止加热时试管内的粉末状物质进入导管
试管炸裂
防止冷凝水倒流使
反应物是固体,且需要加热
收
集
装
置 方法 排水法 向上排空气法
依据 __________________________________ _________________________
装置
优点 收集到的氧气较_________ 收集到的氧气较________
操作
要点 (1)集气瓶内要装满水,否则收集的气体
;
(2)当导管口有_______________________ 再开始收集;
(3)收集满氧气后,用玻璃片 (填“磨砂”或“光滑”)的一面盖好集气瓶再移出水槽 (1)导管应伸到接近集气瓶底部,目的是______________________
;
(2)收集完氧气的集气瓶 (填“正”或“倒”)放在桌面上
正
排尽集气瓶中的空气
干燥
氧气的密度比空气略大
磨砂
连续均匀的气泡冒出时
不纯
纯净
氧气不易溶于水,且不与水反应
检验方法 将带火星的木条 ,若观察到 ,则证明该气体是氧气(如图1)
验满方法 用向上排空气法收集时:_____________
,说明氧气已收集满(如图2)
用排水法收集时:当观察到 ,说明氧气已收集满
集气瓶瓶口有大气泡冒出时
木条靠近集气瓶口,若木条复燃
将带火星的
带火星的木条复燃
伸入集气瓶内
➡实验2·一题通关
氧气的制取是初中化学的重要内容,如图1是实验室制取气体的常用装置,据图回答下列问题:
【基础考法】
(1)写出图中标号仪器的名称:a ;b 。
锥形瓶
酒精灯
(2)用A装置制取氧气时,试管口要略向下倾斜的原因是_______________
;实验室用B装置制取氧气时,长颈漏斗的下端管口要伸入液面以下,其目的是___________________________
;相比B装置,C装置具有的优点是______________
。
速率
可以控制反应
体从长颈漏斗逸出
形成液封,防止生成的气
流至热的试管底部,使试管炸裂
防止冷凝水回
(3)(2023·滨州)若小滨同学在实验室中用过氧化氢溶液和二氧化锰制取并收集一瓶干燥的氧气,应选用的装置组合是 (填字母)。该反应中二氧化锰起 作用 。
(4)实验室用高锰酸钾来制取干燥的O2,选用的发生装置是 (填字母),需要对发生装置进行改进的措施是 ,发生反应的化学方程式为 。
在试管口加一团棉花
A
催化
BD或BG或CD或CG
2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
(5)若要收集比较纯净的氧气,应选择的收集装置为 (填字母),某同学收集完氧气后,将带火星的木条伸入集气瓶中,木条没有复燃,你认为可能的原因是 ,若用G装置收集氧气,气体应从 (填“c”或“d”)口进入。
(6)(2023·长春)用排水法收集氧气时,待集气瓶里的水排完以后,接下来的操作为_______________________________________________________
。收集完成后把导管移出水面,再熄灭酒精灯。
放在桌面上
在水下用玻璃片盖住瓶口,小心地将集气瓶移出水槽,并正
c
导管口刚有气泡就开始收集
F
【能力培养】
(7)为了测定所收集的氧气的体积,请写出图2装置接口连接的顺序
;量筒的作用是________________________________________
;进行操作时,集气瓶未装满水 (填“影响”或“不影响”)实验结果。
不影响
氧气的体积)
测量排出的水的体积(或间接测量收集的
g→f→e
(8)[跨学科实践](2023·烟台)某兴趣小组在跨学科实践课上制作了一台简易化学“制氧机”,如图3所示,该制氧机通过A、B两种物质产生氧气,其中A是过碳酸钠白色固体,B是二氧化锰黑色粉末。过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)加水溶解会分解生成Na2CO3和H2O2。用该制氧机制氧时,在反应仓中加入适量水,再先后加入过碳酸钠和二氧化锰,反应仓内有黑色粉末翻腾,变得浑浊,仓壁变得温热,过滤仓底部导气管口有气泡冒出。
①反应仓中H2O2生成氧气的化学方程式是___________________________,过滤仓中的水除了有过滤杂质提纯氧气的作用外,还可以起到的作用是
(填字母)。
A.可以通过气泡观察氧气生成的速率
B.降低氧气温度
C.加快氧气的生成
②验证过滤仓导出的气体是氧气的方法:_______________________________
。
③如果在实验室用过碳酸钠、二氧化锰、水制取氧气,从图1中可选用的气体发生装置是 (填装置字母序号,下同),收集装置是 。
D或F或G
B或C
若木条复燃,证明为氧气
在导管口放一根带火星的木条,
AB
2H2O22H2O+O2↑
【素养提升】
(9)[拓展探究]为了探究向上排空气法和排水法哪种方法收集的氧气更纯净,某兴趣小组同学做了如下实验:
加热高锰酸钾固体,分别用两种方法各收集三瓶氧气,并使用传感器测定收集到的氧气浓度,数据见下表。
收集方法 向上排空气法 排水法
氧气浓度/% 79.6 79.7 79.9 90.0 89.8 89.3
氧气平均浓度/% 79.7 89.7
①小柯用向上排空气法收集氧气时,以能使放置在集气瓶瓶口的带火星木条复燃为氧气集满的标准;用排水法收集氧气时,以观察到_________
为氧气集满的标准。
②以上两种方法中, 法收集到的氧气更纯净。
③请分析用向上排空气法收集到的氧气浓度只有80%左右的原因:_____
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
排水
中水排尽,且瓶口有大气泡冒出
集气瓶
当观
察到带火星的木条复燃时,集气瓶内还有空气(或因为氧气的密度略大于
空气的密度,所以难以将瓶内的空气排尽或当氧气进入集气瓶时,瓶内
的空气与进入的氧气相互扩散等,合理即可)
思维·考点突破
典例 (2024·杞县二模)空气是一种非常宝贵的资源,空气可以用来生产氮肥是因为空气中含有 ,它在空气中的体积含量约为 左右。空气是由多种成分组成的,属于 (填“纯净物”或“混合物”)。
[本题考法] 考查空气的成分及用途
[解题思路] 空气中含有多种成分,是一种 ,其中氧气的体积分数约为 ,氮气的体积分数约为 ,通常情况下空气中各组分之间彼此不发生化学反应;空气中分离出来的氮气的化学性质 ,可用作 ,可用于食品防腐,可用来生产氮肥。
保护气
不活泼
78%
21%
混合物
混合物
空气的成分及用途
78%
考点1
N2
[变式训练] (2024·重庆)空气成分中含量多且可用作保护气的是( )
A.N2 B.O2
C.稀有气体 D.CO2
A
典例 (2024·固始县二模)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.二氧化碳含量增多会引起酸雨
B.PM2.5的含量越高,空气质量越差
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、改善空气污染
[本题考法] 考查空气的污染与环境保护
[解题思路] 空气中二氧化碳含量增多会引起 ,酸雨是由
、 引起的;PM2.5属于可吸入颗粒物,其含量越高,空气质量 ;积极植树造林有助于减少扬尘,提升空气质量;加强空气质量检测,有利于调控工业布局、减少空气污染。
越差
二氧化氮
二氧化硫
温室效应
保护大气环境
A
考点2
[变式训练] (2024·吉林)洁净的空气对人和其他动植物都非常重要。下列气体会对空气造成污染的是( )
A.二氧化硫 B.氧气
C.二氧化碳 D.氮气
A
典例 (2024·许昌一模)下列对实验现象的描述正确的是( )
A.硫在氧气中燃烧发出淡蓝色火焰
B.红磷在空气中燃烧产生大量白雾
C.木炭在空气中充分燃烧生成黑色固体
D.铁丝在氧气中燃烧时,火星四射,生成黑色固体
[本题考法] 考查物质在空气与氧气中的燃烧现象
[解题思路] 硫在氧气中燃烧,产生 火焰;红磷在空气中燃烧,产生大量的 ,而不是白雾;木炭在空气中燃烧只观察到红热现象,生成能使 变浑浊的气体;铁丝在氧气中剧烈燃烧,_________
,放出大量的热,生成一种黑色固体。
射
火星四
澄清石灰水
白烟
蓝紫色
氧气的性质
D
考点3
[变式训练] (2024·天津)下列对实验现象的描述正确的是( )
A.红磷在空气中燃烧,产生大量白雾
B.硫在空气中燃烧,发出蓝紫色火焰
C.木炭在空气中充分燃烧,生成二氧化碳
D.过氧化氢溶液中加入二氧化锰,迅速产生大量气泡
D
(1)粗铜丝的作用是 。
(2)待白磷熄灭,装置冷却到室温,打开弹簧夹,可观察到的现象是
。
典例 (2024·辉县市模拟)为测定空气中氧气的含量,化学兴趣小组的同学进行如图所示实验。
引燃白磷
空气组成的测定实验
考点4
注射器中的水进入试管,进入的水的体积约占试管容积的
[本题考法] 考查燃烧法测定空气中氧气含量的实验
[解题思路] 在装有空气的密闭容器中,欲用燃烧法测定空气中氧气的含量,所选除氧剂要具备以下特征:①本身能够在空气中燃烧(只能与空气中的氧气反应);②本身的状态为 ;③生成物为 。该实验一般要注意以下几点:①装置的 好;②所用试剂必须是 ;③读数时一定要冷却到室温,据此进行分析解答。(1)加热粗铜丝,粗铜丝具有良好的 性,粗铜丝的作用是 。(2)白磷燃烧消耗空气中的氧气生成五氧化二磷固体,装置中压强 ,冷却至室温,打开弹簧夹,注射器中的水会被吸入试管中,吸入的水的体积即为 的体积,则待白磷熄灭,装置 到室温,打开弹簧夹,可观察到注射器中的水进入试管,进入的水的体积约占试管容积的 。
冷却
氧气
减小
引燃白磷
导热
足量
气密性
非气体
非气体
图1 图2 图3
[变式训练] (2022·禹州市模拟)某实验小组为探究能否用木炭代替红磷测定空气中氧气的含量,设计如图1实验,传感器分别测得气体浓度变化情况如图2和图3所示。试剂X的作用是 ;根据实验得出不能用木炭代替红磷测定空气中氧气的含量,理由是___________
。
不能耗尽氧气
木炭燃烧
吸收二氧化碳
典例 (2024·沈丘县二模)下列物质中,前者属于纯净物,后者属于混合物的是( )
A.水蒸气、水银 B.双氧水、白磷
C.冰水混合物、食用醋 D.洁净的空气、液氮
[本题考法] 考查纯净物和混合物的辨别
[解题思路] 水蒸气、水银都是由 物质组成,属于_______
物;双氧水是由过氧化氢和水混合而成的,属于 物;白磷由
物质组成,属于 ;冰水混合物中只有 分子,属于纯净物;食醋由醋酸、水等混合而成,属于 物;洁净的空气是由 、氧气等混合而成的,属于混合物;液氮由 物质组成,属于纯净物。
同种
氮气
混合
水
纯净物
同种
混合
纯净
一种
纯净物和混合物
C
考点5
[变式训练] (2024·乐山)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 ⑤C60
A.①②⑤ B.①③⑤
C.②③④ D.②④⑤
A
考点6
氧气的实验室制取实验
典例 (2024·中原区模拟)如图是实验室制取气体的常用装置。
A B C D
(1)实验室选用A装置用KMnO4制取O2,该反应的化学方程式为
。
2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
A B C D
(2)B的优点是能控制反应的发生和停止,请简述使B装置中反应停止的原理___________________________________________________________
____________________________________________________________。
(3)用D收集O2,j为进气口。请将D中的玻璃导管补画完整。
关闭弹簧夹,试管中的气体无法导出,压强增大,将液体压入长颈漏斗中,固液分离,反应停止
[本题考法] 考查了氧气的实验室制取和收集
[解题思路] (1)实验室选用A装置用KMnO4制取O2,发生的反应是高锰酸钾在加热的条件下生成 、 和氧气,反应的化学方程式为2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑。(2)B的优点是能控制反应的 ,使B装置中反应停止的原理是关闭弹簧夹,试管中的气体无法导出,压强 ,将液体压入长颈漏斗中,固液分离,反应 。(3)用D收集O2,j为进气口。氧气的密度比空气
,要通入到集气瓶 ,将空气从上方导管排出,所以D中的玻璃导管如图所示: 。
底部
大
停止
增大
发生和停止
二氧化锰
锰酸钾
(1)写出仪器①的名称 。
(2)收集氧气,可选择的收集装置是 (填字母)。
(3)为了防止加热时试管内的粉末状物质进入导管,应在试管口放一团
。
(4)验满时,将带火星的木条放在集气瓶口,发现木条 ,说明氧气已经集满。
复燃
棉花
C或D
[变式训练] (2024·长沙)小张同学在实验室里用高锰酸钾固体制取氧气,请回答下列问题:
酒精灯
A B C D
真题·明晰命题
空气的成分及用途
1.(2023·河南)空气中体积分数约为78%的气体是 。
2.(2022·河南)在空气中含量高且化学性质不活泼的气体是 。
3.(2021·河南)空气中含量多且常用作保护气的是 。
氮气(或N2)
氮气(或N2)
氮气(或N2)
4.(2024·河南)氧气性质活泼,能支持燃烧。下列物质在氧气中燃烧,能生成无色、无味气体的是( )
A.铁丝 B.硫粉 C.红磷 D.木炭
5.(2023·河南)氧气的化学性质比较活泼。下列物质在氧气中充分燃烧,能生成黑色固体的是( )
A.硫粉 B.铁丝 C.镁条 D.木炭
B
氧气的性质
D
6.(2021·河南)下列物质在氧气里燃烧,能生成有刺激性气味气体的是( )
A.木炭 B.硫粉 C.铁丝 D.镁条
B
氧气的实验室制取
7.(2024·河南)实验室里选用如图所示仪器制取气体(橡胶塞、玻璃管及试剂略去)。
用KMnO4制取O2的化学方程式为 ;若用该方法制取O2,其发生装置需补充一种玻璃仪器,请在虚线框内画出该仪器。
2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
8.(2021·河南)现有下列反应:①2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑;②2KClO32KCl+3O2↑;③2NH4NO34H2O+2N2↑+O2↑。其中适用于实验室制取氧气的是( )
A.①② B.②③
C.①③ D.①②③
A
9.(2021·河南)某化学小组用如图所示的装置进行探究实验。请写出滴加过氧化氢溶液时发生反应的化学方程式: 。
2H2O22H2O+O2↑
(1)写出用如图装置制氧气的化学方程式:
_______________________________________________________________
(写出一个即可)。
(2)收集氧气可以采用排水法,这是利用了氧气______________________
的性质。
应
10.(2020·河南)在实验室里可采用多种方法制取氧气。
不易溶于水且不与水反
2KMnO42KCl+3O2↑)
素养·熟知考向
A.N2 B.O2
C.CO2 D.H2O
1.新素材 现代科技
(2024·宜宾)中国空间站首次进行“太空养鱼”实验。在实验中,金鱼藻为斑马鱼提供呼吸所需的( )
B
2.新特色 教材变式
(2024·山西)探究“分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的作用”。
图1 图2 图3
(1)实验方法:①向图1试管中加入5 mL 5%的过氧化氢溶液,把带火星的木条伸入试管,观察现象。②向图2试管内加入少量二氧化锰,把带火星的木条伸入试管,观察现象。③待试管中没有现象发生时,重复进行①的实验操作,观察现象。
(2)实验原理:图2中发生反应的化学方程式为 。
(3)实验现象:图1中带火星木条不复燃。图3中的现象为______________
。
(4)实验结论:二氧化锰可使过氧化氢分解的速率 。
加快
复燃
带火星的木条
2H2O22H2O+O2↑
【问题与思考】
(1)研究表明,二氧化锰是该反应的催化剂,它在反应前后的化学性质
(填“有”或“无”)变化。
(2)常温下,图1试管内也产生了氧气,但带火星的木条不能复燃的原因可能是 。
常温下,过氧化氢分解速率太慢,产生的氧气的量太少
无
3.新考向 数字化实验
(2024·成都)空气中含有多少氧气呢?学习小组开展“测定空气里氧气含量”的探究活动。
资料:
红磷的着火点是240℃,白磷的着火点是40℃;相同的温度和体积下,气体压强与分子数成正比;相同的温度和压强下,气体体积与分子数成正比。
【史料研究】
二百多年前,化学家拉瓦锡利用汞能和氧气发生
反应的原理,采用图1装置测出氧气约占空气体
积的 。
(1)加热时,曲颈甑内液态汞表面产生红色粉末,玻璃钟罩内的现象是
,产生该现象的原因是_____________________________
。
少,气压减小,液面上升
汞与氧气反应,钟罩内气体减
汞液面上升
图1
图2
【设计与实验】
设计并利用图2装置测空气里氧气含量。
(2)主要步骤如下,正确的顺序为 (填序号)。
①弹簧夹夹紧乳胶管
②红磷熄灭并冷却后,打开弹簧夹
③点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧橡胶塞
④在集气瓶中加入少量水,将水面上方空间分成5等份
(3)实验结束,集气瓶中剩余气体的主要成分是 。
氮气
④①③②
图3
【优化与实验】
同学们利用图2装置多次实验,水面均未上升到刻度“1”。经讨论后,分别取足量白磷采用图3装置进行实验,记录并处理数据分别如图4、图5。
图5 压强随时间变化图
图4 氧气含量随时间变化图
(4)图4中氧气含量从8.05%上升到9.26%,原因可能是________________
。
(5)图5中BC段压强增大,原因是___________________________________
。计算白磷消耗的氧气占空气体积的
%(精确到0.01%)。
19.37
比气体减少对压强的影响大
反应刚开始,温度升高对压强的影响
度下降,水蒸气变成液态,氧气含量增大
反应结束后,温
【反思与交流】
(6)图2实验水面未达到刻度“1”,原因是装置中的氧气未消耗完。红磷燃烧不能将氧气消耗完的主要原因是_______________________________
_______________________________________________________________
。
(7)上述实验中汞、白磷和五氧化二磷有毒,对环境“不友好”。结合实验原理和试剂弊端,可选择的替代试剂有 (写一种)。
铜粉
熄灭,所以氧气消耗不完
到一定程度,燃烧放出的热量减少,温度降低到红磷着火点以下,红磷
反应一段时间后,氧气浓度下降
4.新课标 跨学科实践活动
——微型空气质量“检测站”的组装与使用
随着环保意识的提高,人们对空气质量越来越关注。某实践活动小组在老师的带领下,对空气质量检测开展了一系列的项目式学习。
活动一:了解空气质量指数所表示的含义
空气质量指数(Air Quality Index,简称AQI)是定量描述空气质量状况的指数,分为六级,相对应空气质量的六个级别,其数值越大,说明空气污染状况越严重。
(2)空气中二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)的主要来源是_______________
,所引起的环境问题是 。
酸雨
烧或汽车尾气的排放
【思考分析】
(1)如图1是某日太原市的空气质量情况,该日的空气质量为 (填“优”“良”或“轻度污染”)。
化石燃料的燃
轻度污染
活动二:认识微型空气质量“检测站”
【网络查询】
微型空气质量检测系统用于实时、准确检测室外空气污染物,其结构如图2。
【交流思考】
(3)为防止金属电控箱表面锈蚀,可进行的操作是 。太阳能板工作时进行的能量转化是 。
太阳能转化为电能
刷漆
【交流思考】
(4)除显示器显示的内容外,还需要检测的空气污染物有______________
(写一种)。
吸入颗粒物
活动三:调查微型空气质量“检测站”
【进行实践】
同学们找到一个微型空气质量检测站,观察并记录显示器显示的数据如表:
二氧化硫或可
二氧化氮/(μg/m3) 臭氧/(μg/m3) 一氧化碳/(μg/m3)
22.0 158.0 3.26
空气液态空气剩余液体蓝色钢瓶
$$
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