内容正文:
第一部分 教材复习·零距离
第二单元 我们周围的空气
四维智学系列丛书
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①2KMnO4≜K2MnO4+MnO2+O2↑
②2H2O22H2O+O2↑
③2H2O2H2↑+O2↑
④2HgO≜2Hg+O2↑
⑤4P+5O22P2O5
⑥C+O2CO2
⑦S+O2SO2
⑧2H2+O22H2O
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⑨2CO+O22CO2
⑩2Mg+O22MgO
⑪3Fe+2O2Fe3O4
⑫4Al+3O2═2Al2O3
⑬2Cu+O2≜2CuO
⑭2Hg+O2≜2HgO
⑮CH4+2O22H2O+CO2
⑯C2H5OH+3O23H2O+2CO2
其中属于化合反应的有 ;
属于分解反应的有 ;
属于氧化还原反应的有 。
⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭
①②③④
⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯
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3
知识点1 空气
1.空气的组成
空气是一种_________(填“纯净物”或“混合物”)。
空气成分 N2 O2 CO2 稀有气体 其他气体和杂质
体积分数/% ______ ______ ______
78
21
0.03
0.94
0.03
混合物
考点清单·巧过关
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成分 用途
氮气 (N2) (1)化学性质① ,常用作保护气,如焊接金属时用氮气作保护气,食品充氮防腐等; (2)制造硝酸和氮肥的原料; (3)液氮制造的低温环境可用于超导材料、医疗上可利用液氮进行冷冻治疗等
氧气 (O2) (1)供给② ,如用于医疗急救、航空航天等; (2)支持③ ,如用于炼钢、化工生产、气割、气焊等
稀有 气体 (1)化学性质很不活泼,可用作④ ; (2)稀有气体在通电时能发出不同颜色的光,制成多种用途的⑤ ,如航标灯、照明灯、闪光灯、霓虹灯等; (3)液态氦可用于制造低温环境
二氧 化碳 (CO2) (1)不能⑥ ,也不⑦ ,可用于灭火; (2)干冰(固态CO2)常用作⑧ ,如用于人工降雨等; (3)植物进行光合作用的原料
其他气体 和杂质 —
稳定
呼吸
燃烧
保护气
电光源
燃烧
支持燃烧
制冷剂
2.空气的用途
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3.空气的污染与防治
污染 污染 物 、 、 、臭氧、可吸入颗粒物等 特别提醒:空气中二氧化碳含量过高会加剧温室效应,但二氧化碳不属于空气污染物
质量 报告 空气污染指数越大,空气质量级别越高,空气质量越差
防治 使用清洁能源、积极植树种草等
二氧化硫 一氧化碳 二氧化氮
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1.如何除去氮气中含有的少量氧气?
将混合气体通过灼热的铜网。
2.稀有气体通电发光属于什么变化?
属于物理变化。
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跟 踪 训 练
A
(2024·山东烟台)空气是一种宝贵的自然资源。下列有关空气及其成分的说法错误的是( )
A.二氧化碳是空气污染物,也是重要的资源
B.工业上可用分离液态空气法制氧气
C.氧气能供给生物呼吸,约占空气体积的21%
D.氮气化学性质不活泼,可用来延长食品保质期
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知识点2 氧气的性质
1.物理性质
无色、无味的气体,___________水(故可以用排水法收集);密度比空气_____(故收集的一瓶氧气,要_______在桌面上)。
2.化学性质
(1)氧气可以使带火星的木条_______,具有______性。
(2)氧气与硫反应
原理:
大
不易溶于
复燃
助燃
正放
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现象:
空气中燃烧,发出微弱的_________火焰,放出热量,生成有_____________的气体。氧气中燃烧更旺,发出明亮的_________火焰,放出热量,生成有____________的气体。
注意:
硫在氧气里燃烧,在集气瓶底要留少量水,目的:溶解吸收生成的____________,防止________________________________。
淡蓝色
刺激性气味
蓝紫色
刺激性气味
二氧化硫
二氧化硫逸出污染环境
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(3)氧气与木炭反应
原理:_______________________。
现象:
空气中发_____,放热,生成使澄清石灰水变浑浊的气体。氧气中发______,放热,生成使澄清石灰水变浑浊的气体。
注意:木炭伸入瓶中时,要自上而下缓慢伸入(目的:_ ________)。
红光
色光
防止氧气受热逸出
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(4)氧气与铁丝反应
原理:_________________________。
现象:空气中变_______,不燃烧;氧气中剧烈燃烧,___________,放热,生成____________。
注意:①铁丝用砂纸打磨,目的: ;
②在铁丝一端系一根火柴棒,目的: ;
③铁丝绕成螺旋状,目的: ;
④在瓶底加 或铺一层 ,目的: 。
红热
火星四射
黑色物质
除去表面的氧化膜
引燃铁丝
少量水
细沙
增大与氧气的接触面积
防止溅落的高温熔融物炸裂瓶底
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1.物质在空气和氧气中燃烧,现象不同的原因是什么?
氧气的含量不同,氧气含量越大,反应越剧烈。
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13
跟 踪 训 练
D
(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、无臭气体的是( )
A.铁丝 B.硫粉 C.红磷 D.木炭
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沸点
物理
知识点3 氧气的制法
1.工业制法
分离液态空气法:利用液氧和液氮的______不同,通过分离液态空气制得氧气,属于_______变化。
2.实验室制法(详见核心实验全突破实验2)
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跟 踪 训 练
(2024·辽宁)氧气的实验室制取与性质。
(1)反应原理:用高锰酸钾制取氧气的化学方程式为 。
(2)注意事项:用装置A和装置B制取氧气,为确保装置不漏气,应先检查装置的 ;集满氧气后,为防止水倒吸,应先 (填“将导管移出水面”或“熄灭酒精灯”)。
(3)气体收集:用装置C收集氧气,是利用了氧气的密度比空气 的性质;检验氧气集满的操作为 。
(4)性质验证:将装置A中产生的氧气通向D中红热的木炭,木炭燃烧变旺,说明氧气具有的化学性质为 。
2KMnO4≜K2MnO4+MnO2+O2↑
气密性
将导管移出水面
大
将带火星的木条放在集气瓶口,若木条复燃,则说明氧气已集满
助燃性
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知识点4 催化剂与催化作用
1.概念
在化学反应中能改变其他物质的 ,但本身的 和 在反应前后没有发生变化的物质。
注意:催化剂的特点是“一变二不变”。
(1)“一变”是指只改变物质的化学反应速率。改变化学反应速率,既可加快,也可减慢,但是催化剂不能使不反应的反应发生,也不能增加生成物的质量。
(2)“二不变”是指催化剂的质量和化学性质在反应前后没有改变,其物理性质可能会改变。
(3)同一反应可以有几种不同的催化剂,一种催化剂不一定只能催化一种反应。
2.催化作用
催化剂在化学反应中起 作用。
化学反应速率
质量
化学性质
催化
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影响化学反应速率的因素有哪些:
(1)催化剂:其他条件不变时,使用催化剂可以改变化学反应速率。
(2)温度:其他条件不变时,升高温度可以加快化学反应速率。
(3)反应物的浓度:其他条件不变时,增大反应物的浓度可以加快化学反应速率。
(4)反应物的接触面积:其他条件不变时,增大反应物的接触面积,可以加快化学反应速率。
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跟 踪 训 练
D
下列有关催化剂的说法正确的是( )
A.催化剂的质量在反应前后不变,则在反应前后质量不变的物质一定是该反应的催化剂
B.化学反应前后,催化剂的质量和性质一定不变
C.化学反应前后催化剂的物理性质保持不变
D.催化剂可以改变化学反应速率
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项目 混合物 纯净物
概念 由两种或两种以上的物质混合而成的物质 只由一种物质组成的物质
宏观 多种物质 一种物质
微观 若物质由分子构成,则含有
① 分子 若物质由分子构成,则含
有② 分子
表示 一般③ (“能”或“不能”)用一个化学式表示 有唯一的化学式
联系
知识点5 混合物和纯净物
不同种
同种
不能
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现有①液氧、②氧化铜、③蒸馏水、④洁净的空气、⑤高锰酸钾、⑥澄清石灰水、⑦氧化镁、⑧冰水共存物、⑨水银、⑩5%的双氧水等10种物质,属于混合物的是 ,属于纯净物的是 。
④⑥⑩
①②③⑤⑦⑧⑨
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知识点6 化合反应、分解反应和氧化反应
1.概念
由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应
由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应
多变一
一变多
考点清单·巧过关
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2.氧化反应和缓慢氧化
(1)氧化反应包括剧烈氧化(如燃烧)和缓慢氧化。
(2)缓慢氧化:动植物的呼吸、食物的腐烂、醋的酿造、农家肥的腐熟等。
3.化合反应和氧化反应的关系
化合反应和氧化还原反应的分类依据不同,所以两者没有必然的联系。
化合反应不一定是氧化还原反应,氧化反应不一定是化合反应,某些反应可能既是氧化还原反应又是化合反应。
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跟 踪 训 练
A
如图是某个化学反应前后各物质的微观模拟图。图中“ ”“ ”表示不同元素的原子。根据图示判断该反应类型为( )
A.化合反应 B.分解反应
C.复分解反应 D.置换反应
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实验一 测定空气中氧气的含量
实验
原理 过量的红磷燃烧时耗尽集气瓶内氧气,使瓶内气体减少,压强降低。打开弹簧夹后,烧杯里的水倒流入集气瓶中。_______________________就是集气瓶内被消耗的氧气的体积。
反应的化学方程式为_______________________________
实验
装置
进入集气瓶中水的体积
核心实验·全突破
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实验
步骤 (1)连:按照图示连接装置;
(2)查:检查装置_________;
(3)加:在集气瓶内加入少量的水,再把剩余的容积分成5等份并做好标记; (4)夹:用弹簧夹夹紧乳胶管; (5)点:在燃烧匙内放入足量的红磷,用酒精灯加热,点燃红磷后立即伸入瓶中并把橡胶塞塞紧; (6)冷却:待红磷熄灭并冷却至室温,打开弹簧夹
实验
现象 (1)红磷燃烧,发出黄色火焰,有__________生成,放出热量;
(2)待红磷熄灭并冷却至室温,打开弹簧夹,可以看到烧杯中的水被吸入集气瓶,瓶内液面上升至 附近
实验
结论 (1)空气中氧气约占空气总体积的_______。
(2)除氧气外的气体主要是_______,且能推导出来氮气的化学性质:____________________;物理性质:____________。
气密性
大量白烟
刻度“1”
1/5
氮气
不燃烧、不支持燃烧
难溶于水
核心实验·全突破
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误差
分析 实验中可能导致气体减少的体积小于1/5的原因有:___________、______________、___________________________等。
实验中可能导致气体减少的体积大于1/5的原因有:_______________________________________________________________、______________________________________________等。使进入瓶中的水的体积偏大。
实验试 剂的选 择原则 ①可燃物在空气中容易点燃;
②可燃物只能与氧气反应,不能消耗空气中其他气体;
③物质与氧气反应时只能生成固体,不能生成气体,若生成气体时,应选用适当试剂吸收
装置漏气
红磷的量不足
未完全冷却就打开止水夹
红磷燃烧后未立即伸入到集气瓶中,瓶内气体外逸
实验中弹簧夹没夹紧,部分空气从导管中逸出
核心实验·全突破
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实验装 置改进 及评价
(1)点燃方式改进:图1、图2、图3通过不同的方式点燃试剂;优点:始终在密闭容器中进行,减小对空气污染,使实验结果更准确。 (2)试剂改进:图4、图5利用铜、铁与氧气反应消耗瓶中的氧气;优点:始终在密闭容器中进行,实验结果更准确。
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例1 (2024·四川成都)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:1.红磷的着火点是240 ℃,白磷的着火点是40 ℃。
2.相同的温度和体积下,气体压强与分子数成正比。
3.相同的温度和压强下,气体体积与分子数成正比。
【史料研究】
典题演练
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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 。
【设计与实验】
设计并利用图2装置测定空气里氧气含量。
汞液面上升
汞与氧气反应,使钟罩内气压减小
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(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红磷后,打开弹簧夹
③点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧塞子
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 (填化学式)。
【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,分别取足量红磷、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。
④①③②
N2
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(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%)。
【反思与交流】
反应结束后,温度下降气体逐渐混合均匀(或温度下降水蒸气变成液态,氧气含量增大)
反应刚开始,温度升高对压强的影响比气体减少对压强的影响大
19.37
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(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)。
反应一段时间后,氧气浓度下降到一定程度,燃烧放出的热量减少,温度降低到红磷着火点以下,红磷熄灭,所以氧气消耗不完(合理即可)
铜粉
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实验2 氧气的实验室制取
试剂 高锰酸钾 过氧化氢和二氧化锰
反应 原理 ① ____________________ ② _______________
试剂 状态 固体 固体+液体
反应 条件 加热 常温(催化剂)
发生 装置
2KMnO4≜K2MnO4+MnO2+O2↑
2H2O22H2O+O2↑
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试剂 高锰酸钾 过氧化氢和二氧化锰
收集 装置 及特点
氧气③ 溶于水 氧气密度比空气 ④ ___________
优点:⑤ ____________ 优点:⑥ __________________
操作 步骤 查:连接仪器并检查装置的气密性;
装:装入试剂;
定:固定实验装置;
点:点燃酒精灯;
收:收集氧气;
离:撤离导管;
熄:熄灭酒精灯 查:检查装置的气密性;
装:装入二氧化锰固体;
定:固定实验装置;
加:加入过氧化氢溶液;
收:收集氧气
不易
大
收集的气体较纯净
收集的气体较干燥
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检验 ⑦ ,则证明集气瓶内的气体是氧气
验满 用向上排空气法收集时,将带火星的木条放在⑧ 处,如果木条复燃,说明已集满;用排水法收集时,当集气瓶口有⑨ ,证明已集满
注意 事项 (1)用高锰酸钾制氧气时,试管口要略向下倾斜,目的是⑩ ;试管口要放一团棉花,目的是⑪ 。 (2)用过氧化氢制取氧气时,长颈漏斗下端要伸入液面以下,防止⑫ 。 (3)发生装置内的导管稍露出橡胶塞即可,便于气体导出。 (4)用排水法收集时,必须待导管口有气泡⑬ 时再收集。 (5)用排空气法收集时,导气管应伸到集气瓶底部,目的是⑭ 。 (6)用排水法收集氧气,结束时先将导管从水里撤出,再熄灭酒精灯,目的是⑮ _____________________________________
装置 评价 实验室一般选用过氧化氢制取氧气,是因为该反应不需要加热,操作简便、安全
将带火星的木条插入集气瓶内,若木条复燃
集气瓶口
大气泡向外冒出
防止冷凝水回流到热的试管底部,炸裂
防止高锰酸钾粉末进入导管,堵塞
气体从长颈漏斗中逸出
连续并均匀冒出
将空气排干净
防止水槽中的水倒吸入试管,炸裂试管
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1.如图所示将A装置中的长颈漏斗,分别换成B装置中的分液漏斗和C装置中的注射器,有什么优点?D装置有什么优点?
图1-2-1
A中长颈漏斗换成分液漏斗或注射器的优点是通过控制液体的滴加速度,从而控制反应速率。D装置的优点是能随时控制反应的发生与停止。
要点突破
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2.如图1-2-2所示为“多功能瓶”,请说明其用途。
A瓶功能:可用排空气法收集气体,对于密度大于空气的气体,收集时气体流向为b进a出;对于密度小于空气的气体,收集时气体流向为a进b出。
B瓶功能:可用排水法收集气体,气体从a进。
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例2 根据如图装置,结合所学化学知识回答问题。
(1)写出图中仪器①的名称: 。
(2)实验室制取氧气的方法有多种,从“低碳”环保角度分析,最佳方法是 ______________ (用化学方程式表示),若要用该方法制取并收集一瓶比较纯净的氧气可选择的装置是 ,若用C装置收集氧气时,验满的方法是 。
(3)在实验室可以用加热固体无水醋酸钠和固体碱石灰的方法制取甲烷气体,可选择的发生装置是 ,通常情况下,甲烷的密度比空气小,难溶于水,若用F装置收集甲烷,气体应从 (填“a”或“b”)端通入。
典题演练
锥形瓶
2H2O22H2O+O2↑
BE
将带火星的木条放在集气瓶口,若木条复燃证明已集满
A
b
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4P+5O22P2O5
$$