第05讲 空气的组成-【暑假弯道超车】2025年新九年级化学暑假提升精品讲义（沪教版2024）

第05讲 空气的组成 学习目标 提前掌握本节核心知识，为开学学习打好基础。 思维导图 用图表整理章节逻辑，帮助建立系统化认知。 新知预习 通过预习内容初步理解新知识，培养独立思考能力。 考点精析 结合例题解析高频考点，掌握解题思路，减少开学后学习压力。 分层作业 基础达标：确保核心知识掌握，建立信心。 过关检测：提升应用能力，衔接开学后学习。 1.能依据观察的实验现象初步推断空气的主要成分; 2.能从组成上对物质进行分类，识别纯净物和混合物; 3.能体会科学家在探索空气成分过程中的智慧和方法。 一、空气的组成 1.实验探究：“捕获”空气实验 方法和原理：在装有空气的集气瓶上插上分液漏斗和一个通向另一个集气瓶的导管，另一个集气瓶装满水，倒放在水槽中，向漏斗中不断注入水，这样集气瓶中的水不断增多，压强增大，空气会沿着导气管进入另一个集气瓶中，并将瓶中的水排出，这样空气就从集气瓶中进入另一集气瓶中。 方法导引：检查装置气密性的方法 把导管放入水中，用手握住试管时，导管口 ；移开手后过一段时间，导管中 ，则说明装置的气密性良好。 二、空气中氧气的体积分数的测定 实验原理：红磷燃烧消耗密闭容器内空气中的 ，使密闭容器内压强 ，内外形成了 ，在大气压的作用下，进入容器内水的体积即为减少的氧气的体积 实验操作 实验现象 实验结论或解释 如图所示，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。用弹簧夹夹紧胶管。点燃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。待红磷熄灭并冷却至室温，打开弹簧夹，观察实验现象及水面的变化情况。 红磷燃烧，产生 火焰，放热，生成大量 ，冷却至室温后打开弹簧夹， ，进入水的体积约占集气瓶内空气总体积的 集气瓶内水平面上升约1/5，说明空气中的氧气被消耗了，消耗的氧气约占空气体积的 。 反应的文字表达式： 。 补充：烟： ；雾： 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 ] 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 ，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）。 集气瓶中水的作用： ① 。 ② 。 瓶中剩余的主要气体是： （化学性质： ；物理性质： ） 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 三、混合物、纯净物 混合物：由 混合而成，其中各成分 。如空气、海水等 纯净物：只由 组成，如氧气、二氧化碳、碳酸氢铵等 【易错提醒】洁净的空气属于混合物，冰水混合物（共存物）、液氧、铁水属于纯净物。 四、氮气、稀有气体 1.空气是 物，各成分体积分数：氮气（N2） ，氧气（O2） ，稀有气体 ，二氧化碳（CO2） ，其它气体和杂质 。 2.氮气、稀有气体 主要性质 用途 氮气 物理性质： 色、 味气体， 溶于水，液氮沸点低，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。 化学性质：化学性质 ， 不燃烧也不支持燃烧，不供给呼吸 ①用于制造 环境或医疗上 ②作 （如使粮食休眠和缺氧）。 ③将氮气充灌在白炽灯泡里，可 。 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 肥 稀有气体 物理性质：无色、无味气体，通电时能发出不同颜色的光 化学性质： ①氦气可填充电子管、 、气体温度计、潜水服，焊接金属 ②氖气作霓虹灯的 ，放电时发出橘红色的光。 ③氩气作电弧焊接 。 考点1 空气的组成 【例1】进入考场，同学们心中难免紧张，现在请你深呼吸几次，平静心情，再思考一下，你刚才呼出的气体中体积分数最大的气体是（ ） A．氧气 B．二氧化碳 C．稀有气体 D．氮气 【变式1-1】近日，我国首台万瓦级氦制冷机研制成功。氦气属于空气中的（ ） A．氮气 B．氧气 C．二氧化碳 D．稀有气体 【变式1-2】下列关于空气成分及空气质量的说法，错误的是（ ） A．空气中含量最多的气体是氮气，约占空气体积的 B．计入空气质量评价的主要污染物包括二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳 C．氦气可以用来填充探空气球 D．植树造林、使用清洁能源有助于改善空气质量 考点2 空气中氧气的体积分数的测定 【例2】如图是测定空气中氧气含量的装置。左管中燃烧匙盛有足量红磷、右管盛有水，实验前、均关闭，测得右管中液体的高度为。用激光笔照射红磷，待红磷燃烧熄灭后，冷却至室温，打开，右管中液面下降，待右侧液面不再变化，测得右管中液体的高度为。下列有关说法错误的是（ ） A．实验前，应先检查装置的气密性 B．右侧液面下降是因为左侧氧气被消耗 C．空气中氧气的体积分数可表示为 D．用激光笔点燃红磷，可防止烟尘污染 【变式2-1】用来测定空气成分的方法有很多，小梅用如下图所示的简易装置来测定空气中氧气的含量。下列对该实验的认识中，正确的是（ ） A．使用红磷的量多或少，都不会影响实验结果 B．燃烧足够的红磷可使进入钟罩的水占钟罩容器的4/5 C．红磷停止燃烧后，立即观察记录水进入钟罩的刻度 D．红磷燃烧消耗空气中的氧气，使钟罩内压强下降，水面上升 【变式2-2】某研究性学习小组同学利用所学知识，设计了如图所示装置探究空气中氧气的体积分数。下列说法错误的是 A．闭合电源开关，白磷燃烧产生白烟 B．白磷燃烧生成五氧化二磷 C．反应结束后装置冷却到室温，U型管内左侧液面上升 D．通过这个实验能直接得出空气中氧气的质量分数 考点3 混合物、纯净物 【例3】关于纯净物的说法正确的是（ ） A．由同种分子构成的物质一定是纯净物 B．由同种原子构成的物质一定是纯净物 C．构成纯净物的分子中只能含有一种原子 D．混合物也能写出化学式 【变式3-1】下列物质属于纯净物的是（ ） A．液氮 B．海水 C．生理盐水 D．人呼出的气体 【变式3-2】下列各组物质中，前者属于纯净物，后者属于混合物的是（ ） A．洁净的空气   液氮 B．五氧化二磷  河水 C．冰水混合物   高锰酸钾 D．稀有气体    二氧化碳 考点4 氮气、稀有气体 【例4】蛇年春晚开场秀《迎福》运用了多种灯光效果来营造节日氛围，不同颜色的光线交相辉映，给人以强烈的视觉冲击。这些灯饰中填充的气体是（ ） A．氮气 B．氧气 C．二氧化碳 D．稀有气体 【变式4-1】下列有关稀有气体说法错误的是（ ） A．液态氦可用于制造低温环境 B．稀有气体化学性质很不活泼，不与任何物质反应 C．利用氩氦刀低温冷冻治疗肿瘤 D．稀有气体可用于激光器的制作 【变式4-2】空气是一种宝贵的自然资源。下列说法正确的是（ ） A．液氮是一种氮肥 B．氧气能支持燃烧，可用于炼钢 C．形成酸雨的主要污染物是和 D．稀有气体通电发出不同颜色的光，是化学变化 基础达标 1．一些电子元件，如芯片、电路板等，运输时为防止受潮氧化，常采用空气中含量最多的气体来充包装，该气体是（ ） A．氮气 B．氧气 C．二氧化碳 D．水蒸气 2．空气的成分中，体积分数约占78%的是（ ） A．氮气 B．水蒸气 C．二氧化碳 D．稀有气体 3．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正确的是（ ） A．空气中氧气的质量分数为 B．氧气具有助燃性，常用作燃料 C．稀有气体可制成多种用途的电光源 D．空气污染指数越大，空气质量状况越好 4．下图表表示空气中各成分的含量，下列说法正确的是（ ） A．纵坐标代表的是质量分数 B．X表示的气体为氧气 C．Y的化学性质很不活泼 D．稀有气体可做保护气 5．下列关于空气及其成分的说法中，错误的是（ ） A．空气的成分按质量计算，氮气占78%，氧气占21% B．氮气的化学性质不活泼，可用来作保护气 C．燃放烟花爆竹会产生污染空气的气体 D．稀有气体能用于航标灯、霓虹灯，照明灯等 6．如图装置可用于测定空气中氧气的含量，下列说法不正确的是（ ） A．实验时红磷一定要过量 B．该实验证明氧气约占空气总体积的五分之一 C．燃烧匙伸入集气瓶太慢，瓶内空气受热逸出，使测定结果偏小 D．通过该实验还可以了解氮气的一些性质 7．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，说法不正确的是（ ） A．数字化能为探究提供更为直观的证据 B．实验后压强恢复是因为打开了止水夹 C．压强大幅下降是因为氧气被消耗和恢复室温 D．该实验中红磷量的多少，对该反应的准确性无影响 8．2025年3月，昆明多地飘起了雪花。昆明轿子雪山雾凇更是一大奇观。下列空气成分中与雾凇形成有关的是（ ） A．水蒸气 B．二氧化碳 C．氧气 D．氮气 9．下列物质是由分子构成的纯净物的是（ ） A．黄金 B．食盐 C．冰水 D．空气 10．分类是一种科学方法。下列物质属于纯净物的是（ ） A．液态氧 B．蜡烛燃烧后的产物 C．人体呼出的气体 D．澄清石灰水 过关检测 1．下列物质中，属于混合物的是（ ） A．冰 B．硫酸铜溶液 C．过氧化氢 D．液态氧 2．空气是一种重要的资源，保护空气质量是全人类的共同使命。下列说法错误的是（ ） A．“保卫蓝天”的措施有加强空气质量监测，开发新能源，积极植树造林等 B．空气中的稀有气体可制成多种用途的电光源，如航标灯、霓虹灯等 C．空气中的氧气具有可燃性，可用作火箭燃料 D．可以采用分离液态空气的方法制得氮气，将其通入食品包装袋做保护气 3．实验小组用下图装置测定空气中氧气的含量。 （1）该实验中红磷燃烧的现象为 ，符号表达式为 。 （2）能说明空气中氧气含量的现象是，打开弹簧夹后水上升至 刻度。 （3）下列操作可能导致测定结果偏低的是_____。(填字母序号，下同) A．红磷的量不足 B．点燃红磷，慢慢伸入瓶中 C．未冷却至室温就打开了弹簧夹 （4）若用硫粉来替红磷测空气中氧气含量是否可以？若不可，请说明原因 。 （5）反应完后集气瓶中剩余主要气体是 ，该气体的物理性质是 ，化学性质是 。(均写一条即可) 4．小科查阅资料发现有毒，在教材实验（如图1）的启发下设计了如图2的实验，用于测定空气中的含量。回答下列问题： （1）图1、图2实验前均需检查装置的 。 （2）图1中红磷燃烧反应的文字或化学符号表达式为 ；打开弹簧夹K的最佳时机是 。 （3）图2实验中需要提供足量的 （填“铜粉”或“空气”）；在实验中反复推拉注射器是为了尽可能消耗装置中的 。 （4）室温下，图2实验测定的数据如下表（在气球完全干瘪的状态下测量注射器内气体的体积）： 硬质玻璃管的体积 反应前注射器中空气的体积 反应后注射器中气体的体积 50.0mL 20.0mL 6.5mL ①反应消耗的的体积为 mL；（结果保留到小数点后一位）。 ②实验测得空气中的体积分数为 （结果保留到小数点后一位）。 （5）图2实验的优点是 （答一点）。 5．如图A所示是用红磷在空气中燃烧的方法测定空气中氧气含量(在集气瓶中装入少许水，会使生成的五氧化二磷烟状物迅速溶解)。 (一)实验原理： （1）红磷在空气中燃烧反应的文字表达式为 。 密闭的装置内，由于氧气被消耗，生成固体物质，该装置内气体压强减小。 (二)实验探究： 第一步：集气瓶装入少许水，然后将集气瓶空的容积划分为五等份，并做好标记。 第二步：点燃燃烧匙内的红磷，伸入集气瓶中并把塞子塞紧。 第三步：待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，发现水被吸入集气瓶中，进入集气瓶中水的体积约为集气瓶总容积的。 (三)实验结论： （2）空气中氧气约占空气总体积的 。 （3）该实验也证明了氧气有 的性质，同时也证明了氮气有哪些性质(写一点即可) 。 (四)反思与评价： （4）实验完毕，若进入集气瓶中水的体积不到总容积的，你认为导致这一结果的原因可能是 (写一点)。 （5）某同学对实验进行反思后，提出了改进方法(如图B所示)，你认为改进后的优点是 。 (五)拓展迁移： （6）镁在氧气中燃烧生成氧化镁，也能和氮气反应生成氮化镁(固体)，若用镁条代替红磷测定空气中氧气的体积分数，则进入集气瓶的水一定 (填“大于、小于或等于”) 。 6．为测定空气中氧气的含量，小华和小强同学分别设计如下方案： 小华：采用图甲装置进行实验(燃烧匙中药品为红磷)。 小强：将过量的白磷(白磷比红磷更容易燃烧，生成物都相同)放入实际容积为40mL的试管中，用橡皮塞塞紧试管，通过导管与实际容积为60mL且润滑性很好的针筒注射器连接，如图乙所示的实验装置。 假设此实验能够按照小华的设想正常进行，且白磷所占体积与导管内的气体体积忽略不计，请回答下列问题： （1）写出小华实验方案的原理： 。 （2）两个实验方案，需要注意的共同点有 ， 。(写出两点) （3）用乙装置进行实验前，打开弹簧夹，将注射器活塞前沿从20mL刻度处推至15mL刻度处，然后松开手，若活塞仍能返回至20mL刻度处，则说明 。 （4）用乙装置进行实验，若先夹紧弹簧夹，再用酒精灯加热白磷，燃烧结束等到试管冷却后松开弹簧夹，可观察到注射器活塞停在 mL处；若不夹弹簧夹，用酒精灯加热白磷，燃烧结束等试管冷却后，可观察到注射器活塞停在 mL处。 （5）图乙的设计操作与图甲比较，优点有 。 7．空气中的氧气摸不着、看不见，但可以利用红磷在密闭容器中燃烧，测定空气中氧气含量的方法，请回答下列问题。 （1）把燃着的红磷伸入广口瓶中，可以看到 等装置完全冷却，打开弹簧夹看到 广口瓶内液面 ， 。由此证明了 。 （2）该反应的文字表达式 。 （3）若实验中测得的实验结果偏小可能原因： 、 。 （4）用图B代替图A的优点是： 。 （5）图A广口瓶中要预先放少量的水，其作用是： 。 8．拉瓦锡利用汞测定了空气中氧气含量，实验室常用图1装置测定空气里氧气的含量。 （1）集气瓶内红磷燃烧的现象 ，反应的符号表达式为 ；待反应结束冷却至室温后，打开弹簧夹观察到的现象是 。 （2）集气瓶中水的作用：①加速冷却；② 。 （3）在集气瓶外点燃红磷，一方面会污染空气，另一方面若燃烧匙伸进集气瓶的速度较慢会使测定结果 。（填“偏大”“不变”或“偏小”） （4）某同学设计了图2的改进装置，集气瓶内空气的体积为200mL，量筒内装有100mL的水，用激光笔点燃白磷；实验结束时量筒内剩余水的体积应为 mL。与图1装置相比，图2装置的优点是 。 9．建构合理的思维模型，既能促进深度学习，又能提高思维品质。小科建构了“两组分混合物含量测定”的思维模型。 运用该模型对教材中“测定空气中氧气含量”的实验进行了再探究：忽略含量很低的其它物质，空气可以看成由氮气和氧气组成的两组分混合物。 【探究一】根据沸点低的组分先汽化的性质，测定混合物中某组分的含量。 （1）将空气转变为液态空气，液氮先汽化。从建模角度分析，该操作属于上述思维模型中的 。 【探究二】根据混合物中某组分发生化学反应，测定混合物中某组分的含量。 （2）按如图甲装置测定空气中氧气含量。 【实验步骤】 实验1：按图1所示装置，用白磷燃烧的方法测定空气中氧气的体积分数。 实验2：按图2所示装置，在集气瓶内壁用水均匀涂附铁粉除氧剂（其中辅助成分不干扰实验），利用铁生铁锈（铁能与氧气反应生成铁锈）的原理测定空气中氧气的体积分数。 ①实验1中，红磷要足量的目的是 。 ②图2装置要测定的数据有 。 ③连接数字传感器，测得实验1、实验2中氧气的体积分数随时间变化的关系分别如图3、图4所示。依据图中信息，实验2的测定方法更准确，判断依据是 。 【继续探究】 （3）运用上述思维模型，同学们又设计了图乙的实验装置。 ①请根据某小组提供的实验数据，完成表格： 硬质玻璃管中空气的体积 反应前注射器中空气的体积 反应后注射器中气体体积 实验测得空气中氧气的体积分数（结果精确到1％） 50mL 20mL 7mL ②不同实验小组做上述实验时结果差别较大，其中有些小组测定出空气中氧气的体积分数低于实际数值，请分析导致测定数值偏低的原因是 （答出1点即可）。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第05讲 空气的组成 学习目标 提前掌握本节核心知识，为开学学习打好基础。 思维导图 用图表整理章节逻辑，帮助建立系统化认知。 新知预习 通过预习内容初步理解新知识，培养独立思考能力。 考点精析 结合例题解析高频考点，掌握解题思路，减少开学后学习压力。 分层作业 基础达标：确保核心知识掌握，建立信心。 过关检测：提升应用能力，衔接开学后学习。 1.能依据观察的实验现象初步推断空气的主要成分; 2.能从组成上对物质进行分类，识别纯净物和混合物; 3.能体会科学家在探索空气成分过程中的智慧和方法。 一、空气的组成 1.实验探究：“捕获”空气实验 方法和原理：在装有空气的集气瓶上插上分液漏斗和一个通向另一个集气瓶的导管，另一个集气瓶装满水，倒放在水槽中，向漏斗中不断注入水，这样集气瓶中的水不断增多，压强增大，空气会沿着导气管进入另一个集气瓶中，并将瓶中的水排出，这样空气就从集气瓶中进入另一集气瓶中。 方法导引：检查装置气密性的方法 把导管放入水中，用手握住试管时，导管口有气泡冒出；移开手后过一段时间，导管中形成一段水柱，则说明装置的气密性良好。 二、空气中氧气的体积分数的测定 实验原理：红磷燃烧消耗密闭容器内空气中的氧气，使密闭容器内压强减小，内外形成了压强差，在大气压的作用下，进入容器内水的体积即为减少的氧气的体积 实验操作 实验现象 实验结论或解释 如图所示，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。用弹簧夹夹紧胶管。点燃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。待红磷熄灭并冷却至室温，打开弹簧夹，观察实验现象及水面的变化情况。 红磷燃烧，产生黄色火焰，放热，生成大量白烟，冷却至室温后打开弹簧夹，烧杯中水倒流进入集气瓶，进入水的体积约占集气瓶内空气总体积的1/5 集气瓶内水平面上升约1/5，说明空气中的氧气被消耗了，消耗的氧气约占空气体积的1/5。 反应的文字表达式： 磷+氧气五氧化二磷。 补充：烟：固体的小颗粒；雾：液体的小液滴 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] 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）。 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。 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） 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 三、混合物、纯净物 混合物：由两种或两种以上物质混合而成，其中各成分保持原有的化学性质。如空气、海水等 纯净物：只由一种物质组成，如氧气、二氧化碳、碳酸氢铵等 【易错提醒】洁净的空气属于混合物，冰水混合物（共存物）、液氧、铁水属于纯净物。 四、氮气、稀有气体 1.空气是混合物，各成分体积分数：氮气（N2）78%，氧气（O2）21%，稀有气体0.94%，二氧化碳（CO2）0.03%，其它气体和杂质0.03%。 2.氮气、稀有气体 主要性质 用途 氮气 物理性质：无色、无味气体，难溶于水，液氮沸点低，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。 化学性质：化学性质不活泼， 不燃烧也不支持燃烧，不供给呼吸 ①用于制造低温环境或医疗上冷冻麻醉 ②作保护气（如使粮食休眠和缺氧）。 ③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。 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 稀有气体 物理性质：无色、无味气体，通电时能发出不同颜色的光 化学性质：很不活泼 ①氦气可填充电子管、气球、气体温度计、潜水服，焊接金属保护气 ②氖气作霓虹灯的填充气，放电时发出橘红色的光。 ③氩气作电弧焊接保护气。 考点1 空气的组成 【例1】进入考场，同学们心中难免紧张，现在请你深呼吸几次，平静心情，再思考一下，你刚才呼出的气体中体积分数最大的气体是（ ） A．氧气 B．二氧化碳 C．稀有气体 D．氮气 【答案】D 【解析】空气中氮气约占78%，氧气约占21%，二氧化碳约占0.03%，稀有气体约占0.94%，其它气体和杂质约占0.03%。 故选D。 【变式1-1】近日，我国首台万瓦级氦制冷机研制成功。氦气属于空气中的（ ） A．氮气 B．氧气 C．二氧化碳 D．稀有气体 【答案】D 【解析】空气由氮气、氧气、二氧化碳、稀有气体、其他气体组成，稀有气体包括氖气、氦气、氩气等，故氦气属于稀有气体。 故选D。 【变式1-2】下列关于空气成分及空气质量的说法，错误的是（ ） A．空气中含量最多的气体是氮气，约占空气体积的 B．计入空气质量评价的主要污染物包括二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳 C．氦气可以用来填充探空气球 D．植树造林、使用清洁能源有助于改善空气质量 【答案】B 【解析】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、计入空气质量评价的主要污染物包括二氧化硫、一氧化碳等，二氧化碳不属于空气污染物，不计入空气质量评价，故错误； C、氦气因密度小且安全（化学性质稳定），可以用来填充探空气球，故正确； D、植树造林可以净化空气，使用清洁能源，可以减少污染，有助于改善空气质量，故正确； 故选B。 考点2 空气中氧气的体积分数的测定 【例2】如图是测定空气中氧气含量的装置。左管中燃烧匙盛有足量红磷、右管盛有水，实验前、均关闭，测得右管中液体的高度为。用激光笔照射红磷，待红磷燃烧熄灭后，冷却至室温，打开，右管中液面下降，待右侧液面不再变化，测得右管中液体的高度为。下列有关说法错误的是（ ） A．实验前，应先检查装置的气密性 B．右侧液面下降是因为左侧氧气被消耗 C．空气中氧气的体积分数可表示为 D．用激光笔点燃红磷，可防止烟尘污染 【答案】C 【解析】A、测定空气中氧气的含量实验中应检查装置的气密性，故选项说法正确； B、左管中白磷燃烧消耗了氧气，左管中气压减小，大气压将水压入左管，右管中液面会下降，故选项说法正确； C、由于进入的水的体积即为氧气的体积，则空气中氧气体积分数的表达式为：，故选项说法错误； D、用激光笔点燃红磷可避免传统点火方式产生的烟尘污染，故选项说法正确； 故选C。 【变式2-1】用来测定空气成分的方法有很多，小梅用如下图所示的简易装置来测定空气中氧气的含量。下列对该实验的认识中，正确的是（ ） A．使用红磷的量多或少，都不会影响实验结果 B．燃烧足够的红磷可使进入钟罩的水占钟罩容器的4/5 C．红磷停止燃烧后，立即观察记录水进入钟罩的刻度 D．红磷燃烧消耗空气中的氧气，使钟罩内压强下降，水面上升 【答案】D 【解析】A、测定空气中氧气含量时，红磷要足量，以确保将装置内的氧气完全消耗，若红磷量不足，会使测定结果偏小，该选项错误； B、空气中氧气的体积分数约为21%，燃烧足够的红磷可使进入钟罩的水占钟罩容积的1/5左右，而不是4/5，该选项错误； C、红磷停止燃烧后，不能立即观察记录水进入钟罩的刻度，因为此时装置内温度较高，气体受热膨胀，会使进入的水偏少，导致测定结果偏小，应等装置冷却至室温后再观察记录，该选项错误； D、红磷燃烧消耗空气中的氧气，使钟罩内气体减少，压强下降，在外界大气压的作用下，水面上升，该选项正确。 故选D。 【变式2-2】某研究性学习小组同学利用所学知识，设计了如图所示装置探究空气中氧气的体积分数。下列说法错误的是 A．闭合电源开关，白磷燃烧产生白烟 B．白磷燃烧生成五氧化二磷 C．反应结束后装置冷却到室温，U型管内左侧液面上升 D．通过这个实验能直接得出空气中氧气的质量分数 【答案】D 【解析】A、闭合电源开关，白磷达到着火点会燃烧，白磷燃烧时产生大量的白烟（五氧化二磷固体小颗粒），该选项说法正确； B、白磷燃烧是与氧气反应，生成五氧化二磷，该选项说法正确； C、白磷燃烧消耗了装置内的氧气，反应结束后装置冷却到室温，装置内压强减小，在外界大气压作用下，U 型管内左侧液面上升，该选项说法正确； D、通过这个实验，U 型管内左侧液面上升的体积就是消耗氧气的体积，能直接得出空气中氧气的体积分数，而不是质量分数，该选项说法错误。 故选D。 考点3 混合物、纯净物 【例3】关于纯净物的说法正确的是（ ） A．由同种分子构成的物质一定是纯净物 B．由同种原子构成的物质一定是纯净物 C．构成纯净物的分子中只能含有一种原子 D．混合物也能写出化学式 【答案】A 【解析】A、由同种分子构成的物质，只含一种物质，一定是纯净物，A 正确； B、由同种原子构成的物质不一定是纯净物，比如金刚石和石墨混合，都是碳原子构成，但属于混合物，B 错误； C、构成纯净物的分子中可能含多种原子，如H2O分子含氢、氧原子，C 错误； D、混合物由多种物质组成，没有固定组成，不能写出化学式，D 错误。 故选A。 【变式3-1】下列物质属于纯净物的是（ ） A．液氮 B．海水 C．生理盐水 D．人呼出的气体 【答案】A 【解析】A、液氮是由一种物质组成的，属于纯净物，正确； B、海水中含有水、氯化钠等多种物质，属于混合物，错误； C、生理盐水中含有氯化钠和水，属于混合物，错误； D、人呼出的气体中含有二氧化碳、水蒸气等，属于混合物，错误； 故选A。 【变式3-2】下列各组物质中，前者属于纯净物，后者属于混合物的是（ ） A．洁净的空气   液氮 B．五氧化二磷  河水 C．冰水混合物   高锰酸钾 D．稀有气体    二氧化碳 【答案】B 【解析】A、洁净的空气中含有氧气和氮气等气体，属于混合物，液氧属于纯净物，A不符合题意； B、五氧化二磷属于纯净物，河水中含有多种物质属于混合物，B符合题意； C、冰水混合物中只含有水，属于纯净物，高锰酸钾属于纯净物，C不符合题意； D、稀有气体中含有多种气体属于混合物，二氧化碳属于纯净物，D不符合题意。 故选B。 考点4 氮气、稀有气体 【例4】蛇年春晚开场秀《迎福》运用了多种灯光效果来营造节日氛围，不同颜色的光线交相辉映，给人以强烈的视觉冲击。这些灯饰中填充的气体是（ ） A．氮气 B．氧气 C．二氧化碳 D．稀有气体 【答案】D 【解析】稀有气体通电可以发出不同颜色的光，故根据题意，不同颜色的光线交相辉映则灯饰中填充的气体是稀有气体，故选：D。 【变式4-1】下列有关稀有气体说法错误的是（ ） A．液态氦可用于制造低温环境 B．稀有气体化学性质很不活泼，不与任何物质反应 C．利用氩氦刀低温冷冻治疗肿瘤 D．稀有气体可用于激光器的制作 【答案】B 【解析】A．液态氦的沸点很低，可用于制造低温环境，故选项正确； B．稀有气体化学性质很不活泼，但在一定条件下也能与某些物质发生反应，比如在一定条件下，氙气可以和氟气发生反应，故选项错误； C．利用氩氦刀低温冷冻治疗肿瘤，这是稀有气体的一种应用，故选项正确； D．稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，可用于激光器的制作，故选项正确。 故选：B。 【变式4-2】空气是一种宝贵的自然资源。下列说法正确的是（ ） A．液氮是一种氮肥 B．氧气能支持燃烧，可用于炼钢 C．形成酸雨的主要污染物是和 D．稀有气体通电发出不同颜色的光，是化学变化 【答案】B 【解析】A．液氮是氮气的液态形式，不是氮肥，故选项说法错误； B．氧气能支持燃烧，在炼钢过程中，氧气被吹入铁水中，用于氧化去除杂质（如碳、硫），提高钢的纯度，故选项说法正确； C．形成酸雨的主要污染物是SO2和NO2，故选项说法错误； D．稀有气体通电发出不同颜色的光，过程中没有新物质生成，是物理变化，故选项说法错误。 故选：B。 基础达标 1．一些电子元件，如芯片、电路板等，运输时为防止受潮氧化，常采用空气中含量最多的气体来充包装，该气体是（ ） A．氮气 B．氧气 C．二氧化碳 D．水蒸气 【答案】A 【解析】空气中含量最多的气体是氮气，氮气的化学性质稳定，可用作保护气。 故选A。 2．空气的成分中，体积分数约占78%的是（ ） A．氮气 B．水蒸气 C．二氧化碳 D．稀有气体 【答案】A 【解析】空气的成分按体积计算，大约是:氮气78%、氧气21%、稀有气体0.94%、二氧化碳0.03%、其他气体和杂质0.03%。 故选A。 3．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正确的是（ ） A．空气中氧气的质量分数为 B．氧气具有助燃性，常用作燃料 C．稀有气体可制成多种用途的电光源 D．空气污染指数越大，空气质量状况越好 【答案】C 【解析】A、空气中氧气的体积分数为21%，空气中氮气的体积分数为，故错误； B、氧气具有助燃性，没有可燃性，不能用作燃料，故错误； C、稀有气体通电会发出不同颜色的光，可制成多种用途的电光源，故正确； D、空气污染指数越大，说明污染物含量越高，则空气质量状况越差，故错误； 故选：C。 4．下图表表示空气中各成分的含量，下列说法正确的是（ ） A．纵坐标代表的是质量分数 B．X表示的气体为氧气 C．Y的化学性质很不活泼 D．稀有气体可做保护气 【答案】D 【解析】A、空气中各成分含量通常是按体积分数计算，不是质量分数，该选项错误； B、空气中氮气约占体积分数的 78%，氧气约占 21%，所以 X 表示的气体是氮气，不是氧气，该选项错误； C、X 是氮气，Y 是氧气，氧气化学性质比较活泼，能与许多物质发生反应，该选项错误； D、稀有气体化学性质很不活泼，不易与其他物质发生反应，可做保护气，该选项正确。 故选D。 5．下列关于空气及其成分的说法中，错误的是（ ） A．空气的成分按质量计算，氮气占78%，氧气占21% B．氮气的化学性质不活泼，可用来作保护气 C．燃放烟花爆竹会产生污染空气的气体 D．稀有气体能用于航标灯、霓虹灯，照明灯等 【答案】A 【解析】A、空气的成分按体积计算，氮气占78%，氧气占21%，说法错误，符合题意； B、氮气的化学性质不活泼，可用来作保护气，说法正确，不符合题意； C、燃放烟花爆竹，会产生二氧化硫等污染物，说法正确，不符合题意； D、稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，可用于航标灯、霓虹灯、照明灯等，说法正确，不符合题意。 故选：A。 6．如图装置可用于测定空气中氧气的含量，下列说法不正确的是（ ） A．实验时红磷一定要过量 B．该实验证明氧气约占空气总体积的五分之一 C．燃烧匙伸入集气瓶太慢，瓶内空气受热逸出，使测定结果偏小 D．通过该实验还可以了解氮气的一些性质 【答案】C 【解析】A、实验时红磷一定要过量，确保将氧气全部消耗。不符合题意； B、该实验进入集气瓶中水的体积为消耗氧气的体积，进入水的体积约占集气瓶中空气体积的五分之一，说明氧气约占空气总体积的五分之一。不符合题意； C、燃烧匙伸入集气瓶太慢，瓶内空气受热逸出，导致瓶内气体减少过多（消耗的氧气及逸出的空气），则进入的水偏多，测定结果偏大。符合题意； D、空气主要含有氮气和氧气，消耗完氧气后红磷熄灭，说明剩余的氮气不可燃、不支持燃烧，水进入五分之一后不再进入，说明氮气难溶于水，所以通过该实验还可以了解氮气的一些性质。不符合题意； 故选C。 7．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，说法不正确的是（ ） A．数字化能为探究提供更为直观的证据 B．实验后压强恢复是因为打开了止水夹 C．压强大幅下降是因为氧气被消耗和恢复室温 D．该实验中红磷量的多少，对该反应的准确性无影响 【答案】D 【解析】A、由数字化设备得到的密闭容器内的氧气含量和压强变化曲线图，可以清晰的看到氧气含量的变化，数字化能为探究提供更为直观的证据，选项说法正确，不符合题意； B、实验后压强恢复是因为打开了止水夹，水进入瓶中，内外压强相同，选项说法正确，不符合题意； C、红磷燃烧放出大量的热，燃烧过程中消耗氧气，压强大幅下降是因为氧气被消耗和温度逐渐恢复至室温，选项说法正确，不符合题意； D、该实验中红磷量的多少，对该反应的准确性有影响，红磷必须足量，以耗尽装置中氧气，否则测定结果偏小，选项说法错误，符合题意。 故选D。 8．2025年3月，昆明多地飘起了雪花。昆明轿子雪山雾凇更是一大奇观。下列空气成分中与雾凇形成有关的是（ ） A．水蒸气 B．二氧化碳 C．氧气 D．氮气 【答案】A 【解析】雾凇形成是空气中的水蒸气遇冷凝华成固体的现象，故选A。 9．下列物质是由分子构成的纯净物的是（ ） A．黄金 B．食盐 C．冰水 D．空气 【答案】C 【解析】A. 黄金属于金属单质，金属单质由原子构成，此选项不符合题意；     B. 食盐主要成分是氯化钠，氯化钠由钠离子、氯离子构成，此选项不符合题意；     C. 冰、水是同种物质，由水分子构成，此选项符合题意；     D. 空气中含有氧气、氮气、二氧化碳等，空气属于混合物，此选项不符合题意。 故选C。 10．分类是一种科学方法。下列物质属于纯净物的是（ ） A．液态氧 B．蜡烛燃烧后的产物 C．人体呼出的气体 D．澄清石灰水 【答案】A 【解析】A、液态氧是由一种物质组成，属于纯净物，故选项正确； B、蜡烛燃烧后的产物是二氧化碳和水，属于混合物，故选项错误； C、人体呼出的气体中有二氧化碳、水蒸气等，属于混合物，故选项错误； D、澄清石灰水是有氢氧化钙和水，属于混合物，故选项错误。 故选A。 过关检测 1．下列物质中，属于混合物的是（ ） A．冰 B．硫酸铜溶液 C．过氧化氢 D．液态氧 【答案】B 【解析】A.冰是固态水，成分是H₂O，属于纯净物，故不符合题意； B.硫酸铜溶液由硫酸铜（CuSO₄）和水（H₂O）组成，是溶液，属于混合物，故符合题意； C.过氧化氢，化学式为H₂O₂，是单一化合物，属于纯净物，故不符合题意； D.液态氧是氧气（O₂）的液态形式，成分单一，属于纯净物，故不符合题意，故选B。 2．空气是一种重要的资源，保护空气质量是全人类的共同使命。下列说法错误的是（ ） A．“保卫蓝天”的措施有加强空气质量监测，开发新能源，积极植树造林等 B．空气中的稀有气体可制成多种用途的电光源，如航标灯、霓虹灯等 C．空气中的氧气具有可燃性，可用作火箭燃料 D．可以采用分离液态空气的方法制得氮气，将其通入食品包装袋做保护气 【答案】C 【解析】A、“保卫蓝天”的措施有加强空气质量监测，开发新能源，积极植树造林等，选项正确； B、空气中的稀有气体在通电时能够发出不同颜色的光，可制成多种用途的电光源，如航标灯、霓虹灯等，选项正确； C、空气中的氧气不具可燃性，不可用作火箭燃料，选项错误； D、空气中的各成分的沸点不同，可以采用分离液态空气的方法制得氮气，氮气的化学性质比较稳定，将其通入食品包装袋做保护气，选项正确，故选B。 3．实验小组用下图装置测定空气中氧气的含量。 （1）该实验中红磷燃烧的现象为 ，符号表达式为 。 （2）能说明空气中氧气含量的现象是，打开弹簧夹后水上升至 刻度。 （3）下列操作可能导致测定结果偏低的是_____。(填字母序号，下同) A．红磷的量不足 B．点燃红磷，慢慢伸入瓶中 C．未冷却至室温就打开了弹簧夹 （4）若用硫粉来替红磷测空气中氧气含量是否可以？若不可，请说明原因 。 （5）反应完后集气瓶中剩余主要气体是 ，该气体的物理性质是 ，化学性质是 。(均写一条即可) 【答案】（1）产生大量白烟，发出大量的热 （2）1 （3）AC （4）不可以，硫在空气中燃烧生成二氧化硫气体，化学反应前后，装置内压强变化不大，无法测定空气中的氧气含量 （5）氮气/N2 难溶于水（合理即可） 不燃烧也不支持火燃烧（合理即可） 【解析】（1）红磷在空气中燃烧，与氧气发生反应，会剧烈燃烧，生成五氧化二磷固体小颗粒，现象是：产生大量白烟，发出大量的热； 红磷燃烧是磷（P）和氧气（O2​）在点燃条件下反应生成五氧化二磷（P2​O5​），符号表达式为。 （2）空气中氧气的体积分数约为，该实验中红磷燃烧消耗集气瓶内的氧气，使瓶内压强减小。冷却至室温后，打开弹簧夹，在外界大气压作用下，烧杯中的水进入集气瓶，进入水的体积约占集气瓶内空气体积的，则水上升至1刻度处。 （3）A、红磷的量不足，不能将集气瓶内的氧气完全消耗，导致进入集气瓶的水的体积偏小，测定结果偏低，该选项符合题意； B、点燃红磷，慢慢伸入瓶中，会使瓶内空气受热逸出，导致瓶内压强减小更多，进入集气瓶的水的体积偏大，测定结果偏高，该选项不符合题意； C、未冷却至室温就打开了弹簧夹，此时瓶内气体温度较高，压强较大，进入集气瓶的水的体积偏小，测定结果偏低，该选项符合题意。 故选AC。 （4）硫在空气中燃烧生成的二氧化硫是气体，填补了消耗氧气的空间，集气瓶内压强几乎不变，所以打开弹簧夹后，水不能进入集气瓶，无法测定空气中氧气的含量。 （5）空气主要由氮气和氧气组成，红磷燃烧消耗了氧气，所以反应完后集气瓶中剩余主要气体是氮气（N2）； 氮气在常温常压下是无色、无味的气体，难溶于水，写出其中一条物理性质即可； 在该实验中，红磷燃烧一段时间后熄灭，说明剩余的氮气不能燃烧也不支持燃烧，化学性质相对稳定、不活泼，写出其中一条化学性质即可。 4．小科查阅资料发现有毒，在教材实验（如图1）的启发下设计了如图2的实验，用于测定空气中的含量。回答下列问题： （1）图1、图2实验前均需检查装置的 。 （2）图1中红磷燃烧反应的文字或化学符号表达式为 ；打开弹簧夹K的最佳时机是 。 （3）图2实验中需要提供足量的 （填“铜粉”或“空气”）；在实验中反复推拉注射器是为了尽可能消耗装置中的 。 （4）室温下，图2实验测定的数据如下表（在气球完全干瘪的状态下测量注射器内气体的体积）： 硬质玻璃管的体积 反应前注射器中空气的体积 反应后注射器中气体的体积 50.0mL 20.0mL 6.5mL ①反应消耗的的体积为 mL；（结果保留到小数点后一位）。 ②实验测得空气中的体积分数为 （结果保留到小数点后一位）。 （5）图2实验的优点是 （答一点）。 【答案】（1）气密性 （2）/ 火焰熄灭并冷却至室温后 （3）铜粉 氧气 （4）13.5 19.3% （5）装置始终密闭，实验更环保，实验结果更准确等 【解析】（1）为防止装置漏气，图1、图2实验前均需检查装置的气密性。故填：气密性。 （2）图1中红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的文字表达式为，符号表达式。为减小实验误差，打开弹簧夹K的最佳时机是火焰熄灭并冷却至室温后。故填；或；火焰熄灭并冷却至室温后。 （3）加热时铜粉能够消耗空气中的氧气，所以图2实验中需要提供足量的铜粉；为了尽可能消耗装置中的氧气，在实验中反复推拉注射器。故填：铜粉；氧气。 （4）①反应消耗的O2的体积为20.0mL﹣6.5mL＝13.5mL；故填：13.5。 ②实验测得空气中O2的体积分数=，故填：19.3%。 （5）据图可知，图2实验的优点有，装置始终密闭，实验更环保，实验结果更准确等。故填：装置始终密闭，实验更环保，实验结果更准确等。 5．如图A所示是用红磷在空气中燃烧的方法测定空气中氧气含量(在集气瓶中装入少许水，会使生成的五氧化二磷烟状物迅速溶解)。 (一)实验原理： （1）红磷在空气中燃烧反应的文字表达式为 。 密闭的装置内，由于氧气被消耗，生成固体物质，该装置内气体压强减小。 (二)实验探究： 第一步：集气瓶装入少许水，然后将集气瓶空的容积划分为五等份，并做好标记。 第二步：点燃燃烧匙内的红磷，伸入集气瓶中并把塞子塞紧。 第三步：待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，发现水被吸入集气瓶中，进入集气瓶中水的体积约为集气瓶总容积的。 (三)实验结论： （2）空气中氧气约占空气总体积的 。 （3）该实验也证明了氧气有 的性质，同时也证明了氮气有哪些性质(写一点即可) 。 (四)反思与评价： （4）实验完毕，若进入集气瓶中水的体积不到总容积的，你认为导致这一结果的原因可能是 (写一点)。 （5）某同学对实验进行反思后，提出了改进方法(如图B所示)，你认为改进后的优点是 。 (五)拓展迁移： （6）镁在氧气中燃烧生成氧化镁，也能和氮气反应生成氮化镁(固体)，若用镁条代替红磷测定空气中氧气的体积分数，则进入集气瓶的水一定 (填“大于、小于或等于”) 。 【答案】（1） （2） （3）支持燃烧 氮气不支持燃烧也不能燃烧 （4）红磷不足 （5）使测量结果更准确 （6）大于 【解析】（1）红磷在空气中燃烧生成五氧化二磷，反应的文字表达式为 （2）进入集气瓶中水的体积约为集气瓶总容积的，故空气中氧气约占空气总体积的； （3）该实验也证明了氧气有的性质，同时也证明了氮气不支持燃烧也不能燃烧的性质； （4）若进入集气瓶中水的体积不到总容积的，可能原因是红磷不足； （5）改进方法不需要点燃红磷后再放入集气瓶中，使测量结果更准确； （6）镁燃烧会消耗空气中的氧气和氮气，故若用镁条代替红磷测定空气中氧气的体积分数，则进入集气瓶的水一定大于。 6．为测定空气中氧气的含量，小华和小强同学分别设计如下方案： 小华：采用图甲装置进行实验(燃烧匙中药品为红磷)。 小强：将过量的白磷(白磷比红磷更容易燃烧，生成物都相同)放入实际容积为40mL的试管中，用橡皮塞塞紧试管，通过导管与实际容积为60mL且润滑性很好的针筒注射器连接，如图乙所示的实验装置。 假设此实验能够按照小华的设想正常进行，且白磷所占体积与导管内的气体体积忽略不计，请回答下列问题： （1）写出小华实验方案的原理： 。 （2）两个实验方案，需要注意的共同点有 ， 。(写出两点) （3）用乙装置进行实验前，打开弹簧夹，将注射器活塞前沿从20mL刻度处推至15mL刻度处，然后松开手，若活塞仍能返回至20mL刻度处，则说明 。 （4）用乙装置进行实验，若先夹紧弹簧夹，再用酒精灯加热白磷，燃烧结束等到试管冷却后松开弹簧夹，可观察到注射器活塞停在 mL处；若不夹弹簧夹，用酒精灯加热白磷，燃烧结束等试管冷却后，可观察到注射器活塞停在 mL处。 （5）图乙的设计操作与图甲比较，优点有 。 【答案】（1）利用红磷燃烧消耗密闭容器内空气中的氧气，使容器中压强减小，在大气压作用下，进入容器中水的体积即为减少的氧气的体积 （2）实验前均需要检查装置气密性 都需要等冷却到室温后再读数等 （3）装置气密性良好 （4）12 8 （5）实验结果更准确、环保，操作简便 【解析】（1）小华实验方案的原理是利用红磷燃烧消耗密闭容器内空气中的氧气，使容器中压强减小，在大气压作用下，进入容器中水的体积即为减少的氧气的体积。 （2）测定空气中氧气含量实验，常见的影响结果的因素有白磷/红磷要足量确保氧气全部消耗。引燃红磷后要快速伸入集气瓶（只有甲），实验前要检查装置气密性以免装置漏气影响结果，需要夹紧弹簧夹避免开始气体逸出（只有甲），需要等冷却到室温再读数以免气体膨胀导致获取数据不准确。所以两个实验方案，需要注意的共同点有实验前均需要检查装置气密性，都需要等冷却到室温后再读数等。 （3）向前推注射器，气体被压缩，如装置气密性良好这气体不会逸出，则松手后气压会和大气压相同，活塞仍能返回原位。如气密性不好这有气体逸出，活塞回不到原位。所以活塞仍能返回至20mL刻度处，则说明装置气密性良好。 （4）氧气约占空气体积的五分之一，所以若先夹紧弹簧夹，再用酒精灯加热白磷，燃烧结束后气体减少40mL÷5=8mL，则可观察到注射器活塞停在20mL-8mL=12mL位置；若不夹弹簧夹，用酒精灯加热白磷，燃烧结束后气体减少（40mL+20mL）÷5=12mL，则可观察到注射器活塞停在20mL-12mL=8mL。 （5）乙不需要将燃着的药品伸入，则可以避免气体膨胀逸出和五氧化二磷飘入空气污染空气，实验结果更准确、环保。使用注射器，读数更直观方便准确。所以优点有实验结果更准确、环保，操作简便。 7．空气中的氧气摸不着、看不见，但可以利用红磷在密闭容器中燃烧，测定空气中氧气含量的方法，请回答下列问题。 （1）把燃着的红磷伸入广口瓶中，可以看到 等装置完全冷却，打开弹簧夹看到 广口瓶内液面 ， 。由此证明了 。 （2）该反应的文字表达式 。 （3）若实验中测得的实验结果偏小可能原因： 、 。 （4）用图B代替图A的优点是： 。 （5）图A广口瓶中要预先放少量的水，其作用是： 。 【答案】（1）红磷继续燃烧，产生大量白烟 烧杯中的水进入广口瓶 上升 进入广口瓶中的水约占广口瓶中原有空气体积的 氧气约占空气总体积的 （2） （3）装置漏气 红磷的量不足 （4）实验准确性更高或更加环保 （5）吸热、吸收白烟、防止空气污染 【解析】（1）红磷燃烧生成五氧化二磷，所以把燃着的红磷伸入广口瓶中，可以看到红磷继续燃烧，产生大量白烟；等装置完全冷却，打开弹簧夹，烧杯中的水进入广口瓶，广口瓶内液面上升，进入广口瓶中的水约占广口瓶中原有空气体积的，由此证明氧气约占空气总体积的； （2）红磷和氧气在点燃的条件下生成五氧化二磷，反应的文字表达式为：； （3）若实验中测得的实验结果偏小可能原因为：装置漏气、红磷的量不足； （4）图B装置密闭，用图B代替图A的优点是：实验准确性更高或更加环保； （5）图A广口瓶中要预先放少量的水，其作用是：吸热、吸收白烟、防止空气污染。 8．拉瓦锡利用汞测定了空气中氧气含量，实验室常用图1装置测定空气里氧气的含量。 （1）集气瓶内红磷燃烧的现象 ，反应的符号表达式为 ；待反应结束冷却至室温后，打开弹簧夹观察到的现象是 。 （2）集气瓶中水的作用：①加速冷却；② 。 （3）在集气瓶外点燃红磷，一方面会污染空气，另一方面若燃烧匙伸进集气瓶的速度较慢会使测定结果 。（填“偏大”“不变”或“偏小”） （4）某同学设计了图2的改进装置，集气瓶内空气的体积为200mL，量筒内装有100mL的水，用激光笔点燃白磷；实验结束时量筒内剩余水的体积应为 mL。与图1装置相比，图2装置的优点是 。 【答案】（1）产生大量白烟 烧杯中的水倒吸入集气瓶中，集气瓶中水面上升至刻度“1”处 （2）吸收五氧化二磷固体 （3）偏大 （4）60 污染小，结果准确 【解析】（1）红磷在集气瓶内燃烧产生大量白烟；红磷与氧气在点燃的条件下反应产生五氧化二磷，该反应的符号表达式是；空气中氧气约占五分之一体积，氧气被红磷消耗，瓶中气压减小五分之一，打开弹簧夹，烧杯中的水在大气压的作用下进入集气瓶，进入水的体积约占集气瓶体积的五分之一，故烧杯中的水倒吸入集气瓶中，集气瓶中水面上升至刻度“1”处。 （2）集气瓶中水的作用：①加速冷却；五氧化二磷会污染空气，故水的作用②是吸收五氧化二磷固体，防止污染空气； （3）若燃烧匙伸进集气瓶的速度较慢会使瓶口处的空气受热逸出，则会使测定结果偏大； （4）空气中氧气约占五分之一体积，进入集气瓶内水的体积即为氧气的体积，故实验结束时量筒内剩余水的体积应为; 图2装置在密闭后才利用激光笔点燃白磷，减少了磷燃烧对空气的污染同时采用量筒测量数据使实验结果更准确，故填：污染小，结果准确。 9．建构合理的思维模型，既能促进深度学习，又能提高思维品质。小科建构了“两组分混合物含量测定”的思维模型。 运用该模型对教材中“测定空气中氧气含量”的实验进行了再探究：忽略含量很低的其它物质，空气可以看成由氮气和氧气组成的两组分混合物。 【探究一】根据沸点低的组分先汽化的性质，测定混合物中某组分的含量。 （1）将空气转变为液态空气，液氮先汽化。从建模角度分析，该操作属于上述思维模型中的 。 【探究二】根据混合物中某组分发生化学反应，测定混合物中某组分的含量。 （2）按如图甲装置测定空气中氧气含量。 【实验步骤】 实验1：按图1所示装置，用白磷燃烧的方法测定空气中氧气的体积分数。 实验2：按图2所示装置，在集气瓶内壁用水均匀涂附铁粉除氧剂（其中辅助成分不干扰实验），利用铁生铁锈（铁能与氧气反应生成铁锈）的原理测定空气中氧气的体积分数。 ①实验1中，红磷要足量的目的是 。 ②图2装置要测定的数据有 。 ③连接数字传感器，测得实验1、实验2中氧气的体积分数随时间变化的关系分别如图3、图4所示。依据图中信息，实验2的测定方法更准确，判断依据是 。 【继续探究】 （3）运用上述思维模型，同学们又设计了图乙的实验装置。 ①请根据某小组提供的实验数据，完成表格： 硬质玻璃管中空气的体积 反应前注射器中空气的体积 反应后注射器中气体体积 实验测得空气中氧气的体积分数（结果精确到1％） 50mL 20mL 7mL ②不同实验小组做上述实验时结果差别较大，其中有些小组测定出空气中氧气的体积分数低于实际数值，请分析导致测定数值偏低的原因是 （答出1点即可）。 【答案】（1）分离转移 （2）耗尽装置内空气中的氧气 集气瓶的容积、最终水进入集气瓶中的体积 铁生锈消耗氧气更充分 （3）19% 铜粉不足（合理即可） 【解析】（1）将空气转变为液态空气，液氮先汽化，该过程中没有新物质生成，从建模角度分析，该操作属于上述思维模型中的分离转移； （2）①实验1中，该实验中红磷要足量的目的是耗尽装置内空气中的氧气；   ②图2装置利用铁生铁锈（铁能与氧气反应生成铁锈）的原理测定，则要测定的数据有集气瓶的容积、最终水进入集气瓶中的体积。   ③由图3、图4可知，实验1氧气体积分数降低到8.6%左右不再变化，实验2氧气体积分数降低到接近0%，说明实验2铁生锈消耗氧气更充分，则实验2的测定方法更准确； （3）①由表格数据可知，硬质玻璃管中空气的体积为50ml，反应前注射器中空气的体积为20 ml，反应后注射器中气体体积为7ml，则实验测得空气中氧气的体积分数为； ②不同实验小组做上述实验时结果差别较大，导致测定数值偏低的原因可能是铜粉不足或装置漏气或没有冷却至室温就读数等。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$