2025年中考化学总复习二空气和氧气

中考总复习二：1空气成分的探究 【知识网络】 ①氮气占78% 化学性质：不活泼，一般不能燃烧、也不支持燃烧 用途：制氮肥，作保护气等 ②氧气占21% 　物理性质：无色无味的气体，密度比空气大，不易溶于水 用途：供给呼吸，支持燃烧 物理性质：无色无味的气体 成分（体积分数）③稀有气体占0.94% 化学性质：很不活泼 用途：作保护气等 ④二氧化碳占0.03% 用途：灭火，制冷剂 ⑤其他气体和杂质占0.03% 空气 二氧化氮 气态 二氧化硫 主要污染物 一氧化碳 可吸入颗粒物 加强大气质量监测 改进燃料结构 污染防治措施 使用清洁能源 积极植树、造林、种草 考点一、空气的主要成分及其体积分数 空气成分 氮气 氧气 稀有气体 二氧化碳 水蒸气和杂质 体积分数 78% 21% 0.94% 0.03% 0.03% 要点：1.空气中各成分的含量是体积分数而不是质量分数。 2.空气是一种宝贵的资源。空气中的氧气能供给呼吸和支持燃烧，可用于医疗、飞行、登山、潜水、炼钢、焊接切割金属等。氮气是无色、无味的气体，难溶于水，不支持燃烧，也不能供给呼吸，较难与其他物质发生化学反应；氮气具有广泛的用途，它是制硝酸和化肥的重要原料；由于氮气的化学性质不活泼，因此常用作保护气，如焊接金属时常用氮气作保护气，灯泡中充氮气以延长使用寿命，食品包装袋内充氮气以防腐。 3.稀有气体是氦、氖、氩、氪、氙等气体的总称。由于稀有气体化学性质不活泼又叫惰性气体，因此常用作保护气，如焊接金属时用稀有气体来隔绝空气，灯泡中充稀有气体以使灯泡耐用；稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，可制成多种用途的电光源。 考点二、空气中氧气含量的测定 １．实验原理：利用4P+5O22P2O5（白色粉末），消耗掉氧气后使容器中气压减小，水被压入容器中，而进入水的体积约等于被消耗氧气的体积。 ２．选择反应物的要求：可燃物必须选用只能与氧气反应，且燃烧后生成物为固体的物质。 （１）不能选用木炭、硫，因为木炭、硫燃烧产生的是气体物质，且与所耗氧气体积相同，使瓶内外气压相等，水不会倒吸入瓶中。 （２）不能选用铁，因为铁在空气中不燃烧。 （３）不能选用镁，因为镁在空气中不只与氧气反应，还和氮气、二氧化碳反应，使瓶内气压降低较大，更多的水倒吸进瓶中。 ３．实验装置如下图： ４．实验成功的关键：（１）红磷必须足量； （２）装置不能漏气； （３）集气瓶中预先要加入少量的水； （４）红磷点燃后要立即伸入集气瓶中，并塞紧胶塞； （５）待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹。 ５．实验误差分析：（1）进入瓶中水的体积一般小于瓶内空间1/5的可能原因是： ａ．红磷的量不足，使瓶内氧气未消耗尽； ｂ．胶塞未塞紧，使外界空气进入瓶内（即装置气密性不好）； ｃ．未冷却至室温就打开弹簧夹，使进入瓶内水的体积减少。 （2）进入瓶中水的体积一般大于瓶内空间1/5的可能原因是： a．如果选择的物质除了与氧气反应外，还可以与空气中其它成分反应； ｂ．红磷点燃后燃烧匙没有迅速伸入集气瓶，会使集气瓶中部分气体逸出瓶外； c、点燃红磷前未用弹簧夹夹紧乳胶管，部分气体受热膨胀后从导管逸出。 ６．其它常见变形装置：依据测定空气中氧气体积含量的实验原理，除了使用课本上提供的实验装置之外，还可以设计下图所示的装置进行实验（注：白磷的着火点为40℃）。 　　　　　　　 测定空气中氧气含量实验应注意事项： （1）红磷必须过量。如果红磷的量不足，则不能将密闭容器内空气中的氧气完全反应掉，密闭容器内水面不能上升到原气体体积的1/5，导致测得空气中氧气的体积分数偏小。 （2）实验装置的密封性要好。如果密封性不好，则密闭容器外的空气会进入密闭容器内，导致所测得的氧气体积分数偏小。 （3）不能用硫、木炭、铁丝等代替红磷。因为硫或木炭燃烧后产生的气体会弥补反应所消耗氧气的体积，铁丝在空气中不能燃烧，导致密闭容器内水面不会上升。 考点三、空气的污染防治 １．空气的污染物 二氧化氮 造成酸雨 气态 二氧化硫 主要污染物 一氧化碳 颗粒物 ２．城市空气质量日报：主要内容包括“空气污染指数”、“首要污染物”、“空气质量级别”等。目前计入空气污染指数的项目暂定为：SO2、CO、NO２、可吸入颗粒物和臭氧等。 要点： 1.污染空气的主要气体有二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳等。这些污染物主要来源于化石燃料的燃烧和工厂废气的排放。污染了空气损害人体健康，影响作物生长，破坏生态平衡。要保护空气，要从自身做起，应采取：消除污染源；使用洁净能源；工厂废气经处理达标到环保标准后再排放；植树、造林、种花、种草等措施。 2.二氧化碳是空气中的固有成分，虽然空气中二氧化碳含量的增加能引起温室效应，但二氧化碳不是污染空气的物质；二氧化碳是绿色植物进行光合作用的必需物质之一，是地球上碳氧循环的重要组成部分，没有二氧化碳，地球上的动植物生命就难以存在。 类型一、考查空气的主要成分及其体积分数 1．（2024山东滨州）下列关于空气的说法错误的是 A．空气中氮气的质量分数为78% B．稀有气体可用于制造电光源 C．氧气能供给生物呼吸 D．植树造林可以改善空气质量 2．（2024江苏盐城）空气是一种宝贵的资源，其中含量最高且常用作保护气的是 A．N2 B．O2 C．He D．CO2 3．（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 类型二、考查空气中氧气含量的测定 4.（2024内蒙古赤峰）如图是测定空气中氧气含量的改进实验装置（夹持装置已省略），对该实验认识正确的是 A．现象：实验过程中，红磷燃烧，产生大量白雾 B．推论：实验后，玻璃管中剩余气体具有可燃性 C．分析：红磷的量多或少，都不会影响实验结果 D．评价：用改进装置实验，能减少对空气的污染 5．（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】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1/5。 （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弹簧夹夹紧胶皮管 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 。 【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。 （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】 （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”。结合实验原理和药品弊端，可选择的替代药品有 （写一种）。 类型三、考查空气的污染防治 6．（2024河南，4）建设美丽家园需要天蓝、地绿、水清。下列做法不利于保护环境的是 A．开发和利用新能源 B．积极植树、造林、种草 C．露天焚烧树叶、塑料袋 D．将垃圾分类、回收、利用 7．（2024江西，2）洁净的空气对人类非常重要。下列气体不会污染空气的是 A．氮气 B．一氧化碳 C．二氧化硫 D．二氧化氮 8．（2024重庆A卷，5）“嫦娥六号”探测器的发射火箭用到了无污染的高能燃料。该燃料最有可能是 A．液氢 B．液氧 C．酒精 D．石油 9．（2024山西，11）西气东输工程是我国继长江三峡工程之后的又一项世界级特大工程，是我国天然气发展战略的重要组成部分。西气东输输气管线一期工程，西起新疆塔里木，东至上海市，是西部大开发的标志性工程。 请分析图文信息，解答下列小题的相关问题： （1）图1是西气东输钻探工程。我国在超深层采气方面已有了新的突破，通过这种钻探技术主要得到的是天然气，其主要成分的名称是 。开采时，若钻穿了含有硫化氢（H2S，无色，有毒）酸性气体的岩层，应迅速使用 性钻井液进行处理，保证pH在9.5以上的工程指标。 （2）图2是西气东输第1站。此设备可完成天然气的收集、处理和输送，处理环节可将混合气中的CO2、N2等除去。实验室里除去CO2通常使用氢氧化钠溶液，发生反应的化学方程式为 。这种全线自动化输气控制系统，尽管技术已达到较高的水准，但要做到安全运行、稳定供气，源源不断地将气体如数送达目的地，输送前工程技术人员也必须对沿线管道的质量和 进行检查。 （3）图3是西气东输跨黄工程。跨越黄河的管道，采用不锈钢、合金钢和高强度钢等材料制成，这些材料应具备的性能是 。由于长期处于潮湿环境，为保护管道外壁，应采取的具体措施为 。 （4）西气东输横亘西东、纵贯南北，受益人口超过4亿人。这项工程开启了一个前所未有的天然气时代，作为优质、高效的 能源，天然气自开发使用以来，已减少标煤的使用量约10.7亿吨、减少CO2排放约11.7亿吨［相当于减少 亿吨碳的燃烧（计算结果保留一位小数）］、减少粉尘约5.8亿吨，相当于种植阔叶林36亿公顷，有效避免了对水体和 的污染。 2氧气的性质、用途和制取归纳 工业制法：①分离液态空气；②膜分离技术 考点一、氧气的性质和用途 1.氧气的物理性质： （1）通常状况下，是无色、无味的气体，可液化和固化。 （2）不易溶于水。 （3）密度比空气略大。 2.氧气的化学性质： 氧气是一种化学性质比较活泼的气体，能与许多物质发生化学反应，在反应中提供氧，具有氧化性，是常用的氧化剂。物质在空气中和在氧气中燃烧现象的比较： 反应物 反应现象 化学方程式或文字表达式 在空气中 在氧气中 木炭（黑） 持续红热，放出热量 燃烧更旺，发出白光，放出热量，产生的气体使澄清石灰水变浑浊 C+O2CO2 硫（黄） 发出微弱的淡蓝色火焰，放出热量，产生一种有刺激性气味的无色气体 发出明亮的蓝紫色火焰，放出热量，产生一种有刺激性气味的无色气体 S+O2SO2 红磷 发出黄色火焰，放出热量，产生大量白烟 发出耀眼白光，放出热量，产生大量白烟 4P+5O22P2O5 铁丝 持续加热发红，离火后变冷（不燃烧） 剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色固体 3Fe+ 2O2Fe3O4 镁条 在空气中即可燃烧，放出大量的热和耀眼的白光，生成白色固体 在氧气中燃烧更加剧烈，放出大量的热和耀眼的白光，生成白色固体 2Mg+ O22MgO 蜡烛 产生黄白色光焰，放出热量。在火焰上方罩一个干冷的烧杯，烧杯内壁有无色液滴产生；迅速把烧杯倒过来，注入少量澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊 燃烧更旺，发出白光，放出热量。在火焰上方罩一个干冷的烧杯，烧杯内壁有无色液滴产生；迅速把烧杯倒过来，注入少量澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊 石蜡＋氧气 二氧化碳＋水 3.氧气的用途：（1）供给呼吸：为病人、登山、潜水、航空和宇航员提供呼吸用的氧气。 （2）支持燃烧：利用可燃物跟氧气反应放出热量，工业上用于炼钢、气焊和气割金属、液氧炸药等。 要点：1.可燃物能否发生燃烧反应和燃烧的剧烈程度与氧气的浓度有关，氧气的浓度越高，燃烧越剧烈；某些在空气中不能燃烧的物质（如铁丝）在纯氧中可以燃烧。 2.可燃性是物质具有的可以燃烧的性质，所以氧气没有可燃性，只有助燃性，氧气是助燃物，不是可燃物。 3.实验现象与实验结论的区别。“硫燃烧时生成一种带有刺激性气味的气体”描述的是实验现象。“硫燃烧生成二氧化硫”描述的是实验结论。一般说来，描述实验现象时，不能出现生成物的名称。 考点二、氧气的实验室制法1.药品：（1）氯酸钾和二氧化锰（2）高锰酸钾 （3）过氧化氢溶液（无色液体）、二氧化锰（MnO2,黑色固体） 2.反应原理： （1）2KMnO4 △ K2MnO4 + MnO2 + O2↑ （2）2H2O2 2H2O＋O2↑ 3.实验步骤： （1）氯酸钾或高锰酸钾制氧气 ①组装仪器，检查装置的气密性；②装药品；③把试管固定在铁架台上；④点燃酒精灯加热；⑤用排水法收集氧气；⑥把导管移出水面；⑦熄灭酒精灯 （2）过氧化氢制氧气 ①组装仪器，检查装置的气密性；②装药品；③用排水法收集氧气 4.实验装置： （1）发生装置 选择依据：反应物的状态（固、液、气）；反应条件（是否加热） 发生装置 固固加热型 固液常温型 适用实验 高锰酸钾、氯酸钾制氧气 过氧化氢溶液制取氧气、大理石（石灰石）和稀盐酸制二氧化碳、锌与稀硫酸反应制取氢气 装置 优点 简单 可随时添加液体药品 可控制反应速率 可控制反应的发生和停止 （2）收集装置 选择依据：气体的溶解性；气体的密度（气体相对分子质量与空气平均相对分子质量29相比判断） 排水集气法 向上排空气法 向下排空气法 适用范围 气体不易溶于水，也不与水反应 （如O2、CO、H2） 适合密度比空气大，不与空气反应（如O2、CO2） 适合密度比空气小，不与空气反应（如H2） 图示 注意事项 导管口出现连续均匀的气泡时开始收集；集气瓶口有大量气泡往外冒时气体收集满 导管伸入瓶底，便于排尽集气瓶中空气。 万能瓶的使用 图示 注意点 ①气体从上端进 ②V排出的水=V气体 ③植物油防止气体溶解在水中， 从装置下端进入集气瓶 验满在另一侧导管口 从装置上端进入集气瓶 验满在另一侧导管口 5.检验方法：将带火星的木条伸入集气瓶中，若木条复燃，证明是氧气。 6.验满方法： （1）用排水集气法收集氧气时，如果集气瓶口有大量气泡冒出，证明瓶中没有水，即已集满。 （2）用向上排空气法时，将带火星的小木条放在集气瓶口，若木条复燃证明集满。 要点： 1.实验室用高锰酸钾或氯酸钾制取氧气的实验操作应注意事项： （1）试管口应略向下倾斜，防止药品中存在的水分受热后变成水蒸气，到达管口冷却成水滴，再回流到管底，使试管破裂。 （2）伸入试管内的导管应只稍伸出橡皮塞即可，便于气体排出。 （3）如果以高锰酸钾为原料制氧气，试管口应塞一团棉花，防止加热时高锰酸钾粉末进入导管。 （4）如果用氯酸钾为原料制氧气，试管口不能塞棉花。这是因为棉花是易燃物，而氯酸钾又具有强氧化性，放氧速率快，棉花很容易着火燃烧，以至发生爆炸。 （5）用排水法收集氧气，导管口开始有气泡放出时不宜立即收集，而是当气泡连续均匀放出时才能收集，这样收集的氧气会更纯净些。 （6）如果用向上排空气法收集氧气，应该把导管伸到集气瓶底，便于排尽空气。 （7）收集氧气完毕后，应将导管移出水面，再熄灭酒精灯。若先熄灭酒精灯，试管温度会降低，不产生氧气，试管内部压强会变小，水会倒流入试管中，使试管炸裂。 2.在理解催化剂概念时，应注意以下几点： （1）它能改变（加快或减慢）其他物质的反应速率，不能片面地说加快或减慢。 （2）催化剂只能改变化学反应速率，不能增大或减小生成物的质量。 （3）二氧化锰不是所有反应的催化剂，更不是专做催化剂用的，如用高锰酸钾制氧气时，二氧化锰是生成物。 类型一、考查氧气的性质和用途 1．（2024四川宜宾）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 A．N2 B．O2 C．CO2 D．H2O 2．（2024广西）潜水员水下作业时需要携带氧气瓶，这是因为氧气 A．无色无味 B．密度比空气大 C．能支持燃烧 D．能供给呼吸 3．（2024广西）下列物质能在氧气中剧烈燃烧，产生火星四射现象的是 A．蜡烛 B．红磷 C．木炭 D．铁丝 4．（2024吉林省吉林市）为探究铜的化学性质，某同学借助氧气传感器在密闭装置中进行下图所示实验，观察实验现象并分析氧气含量随时间变化的曲线图。其中终点D（203，6.15%）表示时间为203秒时，装置中氧气含量为6.15%。结合图示判断下列说法错误的是 A．加热前的空气样品中氧气含量为20.99% B．铜在加热条件下能与氧气发生化学反应 C．拐点C至终点D所对应的时间范围内，装置内物质的总质量逐渐减少 D．通过现象证据和数据证据，可以从定性和定量的视角分析得出合理解释 5．（2024云南省卷）化学是一门以实验为基础的学科。 （1）仪器a的名称为 。 （2）实验室用高锰酸钾制取氧气，发生反应的化学方程式为 。用B装置收集氧气，体现了氧气的物理性质是 ；停止加热时，为防止倒吸，应先进行的操作是 （填“熄灭酒精灯”或“把导管移出水面”）。 （3）用上述收集的O2完成如图C所示的实验，观察到澄清石灰水 。 （4）某同学为探究燃烧的条件设计了如图实验。已知白磷的着火点是40℃。 向装置甲中通入空气，甲中的热水压入到乙中，甲、乙中的白磷均燃烧。由液面降低后甲中白磷燃烧的事实，说明燃烧需要 ；由热水进入后乙中白磷燃烧的事实，说明燃烧需要 。 类型二、考查氧气的实验室制法 6．（2024山东威海）下列所示分别是氧气的制取、干燥、收集和验满的装置图，其中错误的是 A． B． C． D． 7．（2024山东菏泽）图1是初中化学实验中常用装置。根据要求回答下列问题。    (1)仪器②的名称是 。 (2)实验室用大理石和稀盐酸制取二氧化碳，可选择的装置为 (填字母)，反应的化学方程式为 。 (3)用还原CuO时，在F装置中通入，一段时间后加热，可观察到硬质玻璃管中发生的现象为 。该实验中对尾气进行处理的目的是 。 (4)化学兴趣小组利用某固体增氧剂(可与水反应产生)、饮料瓶、注射器、吸管、输液管等设计并制作了简易供氧器，如图2所示。图2中的甲装置与图1中的 (填字母)装置作用类似。    8．（2024黑龙江大庆）2024年4月25日，神舟十八号载人飞船发射成功，航天员将在中国空间站完成各项任务，保障航天员的氧气需求至关重要。那么，空间站的氧气从哪里来？ I、从地球带上去 (1)实验室常用加热氯酸钾和二氧化锰的混合物的方法制氧气，写出该反应的化学方程式： ；工业上选择空气为原料制氧气的主要原因是 。 (2)分离液态空气获得氧气的模拟实验过程如图1所示：    浸入液氮一段时间后，试管内产生一定体积的液态空气。取出试管，液态空气沸腾，伸入燃着的木条，木条熄灭，导致木条熄灭的原因是 ；1分钟后伸入带火星的木条，观察到木条复燃，导致木条复燃的原因是 。 (3)利用分子筛可将氧分子从空气中“筛”出去，氮分子不能通过分子筛，从而获得高浓度的氧气。其原理如图，由此可知两种分子的大小：N2 O2（填“>”或“<”）。    Ⅱ、在天宫制出来 (4)早期空间站利用二氧化碳和过氧化钠Na2O2反应制氧气，同时生成碳酸钠，请写出化学方程式： 。 (5)空间站内二氧化碳的主要来源是 。 (6)科学家设计了生命保障系统，实现了“水-氧-碳”的循环转化。下列叙述正确的是 （填字母）。 a．“水-氧-碳”的循环转化，减少了氧气的携带量，减轻了火箭和飞船的载重 b．若在产生氧气的同时产生其他气体，系统需要对其进行处理 c．人体代谢产物中的水既有气态又有液态，设计系统时应考虑水的冷凝与净化 9．（2024云南省卷）化学是一门以实验为基础的学科。 （1）仪器a的名称为 。 （2）实验室用高锰酸钾制取氧气，发生反应的化学方程式为 。用B装置收集氧气，体现了氧气的物理性质是 ；停止加热时，为防止倒吸，应先进行的操作是 （填“熄灭酒精灯”或“把导管移出水面”）。 （3）用上述收集的O2完成如图C所示的实验，观察到澄清石灰水 。 （4）某同学为探究燃烧的条件设计了如图实验。已知白磷的着火点是40℃。 向装置甲中通入空气，甲中的热水压入到乙中，甲、乙中的白磷均燃烧。由液面降低后甲中白磷燃烧的事实，说明燃烧需要 ；由热水进入后乙中白磷燃烧的事实，说明燃烧需要 。 类型三、考查催化剂 10．（2024山东烟台）实验探究是学习化学的重要方法。请根据下列实验装置图回答问题。 （1）装置B中仪器①的名称是 。 （2）实验室用大理石和稀盐酸制取CO2，应选用的发生装置是 （填字母序号，下同），实验室加热高锰酸钾固体制取O2，应选用的发生装置是 。 （3）实验室制取CO2和O2，均不能选用的收集装置是 。 （4）兴趣小组用图甲所示装置探究不同催化剂对过氧化氢分解的催化效果。取大小相同的新鲜土豆块和新鲜猪肝块作催化剂，分别加入10 mL相同浓度的过氧化氢稀溶液后，用传感器测量装置中气压的变化，如图乙中曲线a、b所示。 ①结合实验和曲线a、b分析，两种催化剂中催化效率更高的是 。 ②从曲线a、b的变化可以看出，过氧化氢分解的反应是 （填“放热”或“吸热”）反应，加猪肝块催化的过氧化氢完全反应所用的时间大约是 s（填“30”“65”或“120”）。 ③曲线a、b最终达到相同的压强，说明 。 11．（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”。 （1）实验原理：图2中发生反应的化学方程式为 。 （2）实验现象：图1中带火星木条不复燃。图3中的现象为 。 （3）实验结论：二氧化锰可使过氧化氢分解的速率 。 【问题与思考】 （4）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有无变化？ 。 （5）常温下，图1试管内也产生了氧气，但带火星木条不能复燃的原因可能是什么？ 。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$