第1节 空气的组成 （同步讲义） 化学沪教版2024九年级上册

第2章 空气与水资源 第1节 空气的组成 教学目标 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。 重点和难点 重点：区分一些典型的混合物与纯净物；氮气和稀有气体的性质与用途。 难点：混合物与纯净物概念的辨析；实验现象的观察与分析。 ◆知识点一 空气组成的测定 1.实验探究：“捕获”空气实验 （1）原理：在装有空气的集气瓶上安装一个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。通过分液漏斗向集气瓶中不断注入水，集气瓶中的水增多，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。 （2）仪器和装置如下图： 注意事项： 1、 装置连接完成后要先检查装置的气密性； 2、 检查装置气密性的方法： 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 实验原理 及装置 利用红磷燃烧（只消耗氧气，不消耗空气中其他成分）消耗密闭容器内空气中的氧气，使密闭容器内压强减小，在大气压的作用下，进入容器内水的体积即减少的氧气的体积。 实验原理 及装置 __________________________________ 反应的文字表达式为：磷（P） + 氧气 (O2)五氧化二磷(P2O5) 实验步骤 （1） 连接仪器，检查装置的气密性。 （2） 在集气瓶中预装少量的水（①吸收有毒的五氧化二磷②吸热加快降温防止热的燃烧物溅落炸裂瓶底），将集气瓶的容积划分为5等份并加以标记。 （3） 用止水夹夹紧橡胶管，在燃烧匙内装入足量的红磷。 （4） 在酒精灯火焰上点燃红磷后，将燃烧匙迅速伸入集气瓶内,塞紧橡皮塞。 （5） 燃烧结束待集气瓶冷却到室温后，把导管插入盛水的烧杯中（烧杯内的水要足量），打开止水夹。 实验现象 红磷燃烧，产生大量白烟，并放出热量；冷却至室温后，打开止水夹，烧杯中的水沿导管进入集气瓶，进入的水的体积约占集气瓶容积的1/5  实验分析 红磷燃烧生成的五氧化二磷为白色固体，极易溶于水且几乎不占有体积，燃烧消耗了集气瓶内的氧气，使瓶内气体减少，压强减小；冷却后，容器内气压小于外界大气压，打开止水夹，在大气压的作用下，水会进入集气瓶占据消耗氧气的体积 实验结论 氧气约占空气总体积的1/5 [该实验还能得出氮气的两点性质：①不易溶于水（物理性质）；②不能燃烧也不支持燃烧（化学性质）] 3.测定空气中氧气体积分数时产生误差的原因。 结果 可能原因 影响 测定结 果小于1/5  装置漏气 反应结束后外界空气进入 红磷量不足 氧气不能完全被消耗 未待装置冷却到室温就打开止水夹 温度较高，剩余气体处于膨胀状态，瓶内压强较大 测定结 果大于1/5  点燃的红磷插入瓶中后未立即塞上橡皮塞 空气受热膨胀，部分逸出 实验前止水夹未夹紧 部分空气受热膨胀沿导管逸出 注意事项： 1、 选择其他物质代替红磷时应满足：该物质燃烧生成物必须是固体或液体，所占的体积可以忽略不计；2、不能用木炭、蜡烛等代替红磷是因为其燃烧后生成了气体。 即学即练 1.下图装置常用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. 红磷燃烧产生大量白色烟雾 B. 燃烧匙中的红磷可以换成细铁丝 C. 该实验可说明氮气难溶于水 D. 红磷的量不足会导致进入集气瓶中水的体积大于1/5 【答案】C 【解析】A.红磷燃烧产生大量的白烟，而不是白色烟雾，故选项说法错误。 B.硫磺在空气中生成了二氧化硫气体，瓶内压强不变，不能用于测定空气中氧气的含量，故选项错误。 C.红磷的量不足时，燃烧时就无法将瓶内氧气全部消耗掉，会导致进入集气瓶中水的体积小于1/5．故选项说法错误。 D.实验中当装置内进入水以后，氮气依然能够存在，说明氮气难溶于水，故选项说法正确。 故选C。 2.空气是人类赖以生存的自然资源。测定空气中氧气体积分数的实验装置如图所示。在集气瓶内加入少量的水，并五等分水面以上的容积，做上记号。用弹簧夹夹紧乳胶管。点燃燃烧匙内足量的红磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧。 （1）写出红磷在空气中燃烧的符号表达式 。 （2）红磷燃烧时的现象为 ，集气瓶内部预先放水的目的之一是 ，防止胶塞弹开； （3）待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察到烧杯中的水进入集气瓶，瓶内水面最终上升约至 刻度处。由此可知氧气约占空气总体积的 。 （4）红磷熄灭后，集气瓶内剩下的气体 （填“支持”或“不支持”）燃烧。 【答案】（1） （2）剧烈燃烧，产生白烟，放热 吸热降温 （3）1 五分之一 （4）不支持 【解析】（1）红磷在空气中燃烧生成五氧化二磷，反应的符号表达式为：； （2）红磷燃烧时的现象为剧烈燃烧，产生白烟，放热，集气瓶内部预先放水的目的是吸热降温，防止胶塞弹开；吸收五氧化二磷； （3）待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察到烧杯中的水进入集气瓶，瓶内水面最终上升约至1刻度处，进入集气瓶水的体积就是消耗氧气的体积，由此可知氧气约占空气总体积的五分之一； （4）红磷熄灭后，集气瓶内剩下的气体主要是氮气，该气体不支持燃烧。 ◆知识点二 纯净物和混合物的区别与联系 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，如氧气可用O2表示 不固定，不能用化学符号表示 性质 有固定的物理性质和化学性质 混合物中各种成分都保持原有的化学性质 举例 氮气(N2)、氧气(O2) 等 空气、海水、食盐水等 联系 说明 实际应用中，绝对纯净的物质并不存在，当其中杂质成分的含量极少时，即可认为是纯净物 即学即练 1.空气中含有较多成分，经过分离得到的下列物质仍然不属于纯净物的是 A．氧气 B．二氧化碳 C．氮气 D．稀有气体 【答案】D 【详解】A、氧气由氧气一种物质组成，属于纯净物，不符合题意； B、二氧化碳由二氧化碳一种物质组成，属于纯净物，不符合题意； C、氮气由氮气一种物质组成，属于纯净物，不符合题意； D、稀有气体由氖气、氦气等混合而成，属于混合物，符合题意。 故选D。 2.将下列物质进行分类（填写序号）。 A．冰水混合物  B．液氧  C澄清石灰水  D．二氧化碳  E.空气  F.金刚石 属于混合物的是 ；属于纯净物的是 。 【答案】 CE/EC ABDF 【分析】由多种物质组成的物质是混合物，只有一种物质组成的物质是纯净物。 【详解】冰水混合物、液氧、二氧化碳、金刚石都是一种物质组成的纯净物； 澄清石灰水是氢氧化钙和水组成的混合物，空气是由氮气、氧气等组成的混合物。 属于混合物的是CE；属于纯净物的是ABDF。 ◆知识点三 空气的成分 1. 空气成分的发现史 2.空气的成分： 空气成分 氮气（N2） 氧气（O2） 稀有气体 二氧化碳（CO2） 其他 体积分数 78% 21% 0.94% 0.03% 0.03% 记忆口诀：“氮七八（78%），氧二一（21%）；零点九四（0.94%）稀有气。 注意事项： 1、 在通常情况下，空气中各种成分的含量保持相对稳定，但不是一成不变的，在不同地区或同一地区的不同时间，空气中各成分的含量可能略有不同。 2、 空气中各成分的含量指的是体积分数，而不是质量分数。 3、 即学即练 1.空气中含量最多的物质是 A．氦气 B．水蒸气 C．氮气 D．氧气 【答案】C 【详解】空气的成分按体积计算，大约是：氮气占78%、氧气占21%、稀有气体占0.94%、二氧化碳占0.03%、其它气体和杂质占0.03%，空气中含量最多的物质是氮气； 故选：C。 2.空气是人类赖以生存的自然资源，我们应该保护它。空气成分中，体积分数约为21%的是（ ） A．氮气 B．二氧化碳 C．氧气 D．稀有气体 【答案】C 【解析】A、氮气约占空气体积的78%，该选项不符合题意； B、二氧化碳约占空气体积的0.03%，该选项不符合题意； C、氧气约占空气体积的21%，该选项符合题意； D、稀有气体约占空气体积的0.94%，该选项不符合题意。 故选C。 ◆知识点四 氮气、稀有气体 1.氮气的性质与用途 (1)氮气的物理性质 颜色、气味 无色、无气味 溶解性 常温、常压下1体积水中大约只能溶解0.02体积的氮气 气液转化 氮气通过极低温、加压可转化为液氮（无色液体） （2）氮气的化学性质：通常情况下，氮气的化学性质稳定，难跟其他物质发生反应，但在高温、高能量条件下可与某些物质发生反应。 （3）氮气的用途：作制造硝酸氮肥的化工原料、做 保护气 （化学性质稳定）、 液氮做 制冷剂 （ 物理 性质）。 2.稀有气体 概述 稀有气体（是混合物）包括氦气、氖气、氩气等 化学性质 在通常条件下不与其他物质发生化学反应 用途 ①氦气可用来填充电子管、气球、气体温度计和潜水服，也可作焊接金属的保护气； ②氖气常被用作霓虹灯的填充气，放电时能发出橘红色的光； ③氩气可用作电弧焊接的保护气等。 即学即练 1.氮气通常可用作保护气，这利用氮气哪种性质（ ） A．无色无味 B．沸点较低 C．密度比空气小 D．化学性质稳定 【答案】D 【解析】氮气化学性质稳定，不易与其他物质反应，可用作保护气，与颜色、气味、沸点、密度无关，故选D。 2.下列有关空气成分的说法正确的是 A．氧气支持燃烧，可以作燃料 B．氮气化学性质不活泼，可充入食品包装袋中防腐 C．固体二氧化碳升华放热，可以用于人工降雨 D．氦气不能燃烧不支持燃烧，常用于灭火 【答案】B 【详解】A、氧气支持燃烧，具有助燃性，不是可燃性，不能作燃料，错误； B、氮气化学性质不活泼且无毒，可充入食品包装袋中防腐，正确； C、固体二氧化碳升华吸热，错误； D、氦气密度比空气小，价格昂贵，不适合用于灭火，错误。 故选B。 1、 空气中氧气体积分数测定的其他方法 方法 方法一：测量进入容器内水的体积 方法二：利用刻度测量密闭装置内气体体积的减少量 常见装置 ______________________________________ ________________________ ______________________________________ 反应原理 红磷、白磷燃烧产物相同，文字表达式均为：磷+氧气  五氧化二磷 铜+氧气 氧化铜 2、 测定空气中的氧气体积分数时的药品选择 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）。 3、 纯净物与混合物的判断 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。 实践应用 1.为测定空气中氧气的含量，化学兴趣小组同学进行如图所示实验，用电热丝点燃红磷。下列说法正确的是 A．实验前需检查装置的气密性 B．可用木炭代替红磷进行实验 C．待红磷熄灭后立即打开弹簧夹 D．实验中红磷的量不会对实验结果产生影响 答案：A 【详解】A、做该实验前，应检查装置的气密性，以防止装置漏气，造成测定结果不准确，故选项说法正确； B、木炭在空气中燃烧生成二氧化碳气体，虽除去氧气，而增加了新的气体，没有形成压强差，不能用来测定空气中氧气含量，故选项说法错误； C、待装置冷却至室温后才能打开止水夹，以防止剩余的气体在受热状态下，处于膨胀状态，占据了部分水的体积，造成结果偏小，故选项说法错误； D、若红磷不足，不能完全消耗装置中的氧气，将导致测得氧气的含量小于五分之一，故选项说法错误。 故选A。 2.利用如图装置可验证空气中氧气的含量。下列叙述不正确的是 A．实验前需检验装置气密性 B．该实验所用的白磷可用铁丝替代 C．白磷的作用是消耗试管中的氧气 D．最终注射器活塞向左移动至约20mL刻度线处 答案：B 【详解】A、实验前需要检验装置的气密性，防止装置漏气，导致实验结果偏小，不符合题意； B、铁丝在空气中不燃烧，该实验所用的白磷不能用铁丝替代，符合题意； C、该实验是通过白磷燃烧将装置内氧气耗尽，由于消耗了氧气，装置内压强减小，打开弹簧夹，注射器活塞左移，注射器内减少的体积就是消耗氧气的体积，故白磷的作用是消耗试管中的氧气，不符合题意； D、该实验中白磷燃烧消耗氧气，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，打开弹簧夹，注射器活塞左移，注射器内减少的体积就是消耗氧气的体积，氧气约占空气体积的，故消耗氧气的体积为：，则最终注射器活塞向左移动至约：50mL-30mL=20mL刻度线处，不符合题意。 故选B。 3.下列属于纯净物的是 A．矿泉水 B．液态氮 C．加碘盐 D．不锈钢 【答案】B 【解析】A、矿泉水由水、可溶性矿物质等混合而成，属于混合物，不符合题意； B、液态氮是液态氮气，由氮气一种物质组成，属于纯净物，符合题意； C、加碘盐由氯化钠、碘酸钾等混合而成，属于混合物，不符合题意； D、不锈钢由铁、碳等混合而成，属于混合物，不符合题意。 故选B。 考点一 空气中氧气含量的测定 【例1】如图是某同学设计的验证氧气约占空气总体积1/5的实验装置图，下列操作过程对实验结果的影响说法正确的是（ ） A．弹簧夹没有夹紧会导致实验结果偏大 B．燃烧匙内盛放过量的红磷会导致实验结果偏大 C．没等装置冷却就打开弹簧夹会导致实验结果偏大 D．装置气密性不好会导致实验结果偏大 【答案】A 【解析】A、弹簧夹没有夹紧，气体受热膨胀逸出，会导致实验结果偏大，符合题意； B、 燃烧匙内盛放过量的红磷，是正确的做法，不会导致实验结果偏大，不符合题意； C、 没等装置冷却就打开弹簧夹，气体受热膨胀，占据了一定的体积，会导致实验结果偏小，不符合题意； D、 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，会导致实验结果偏小，不符合题意。 故选A。 【例2】如图为测定空气中氧气的含量实验： (1)该实验将瓶内氧气完全消耗，则红磷的用量要 ； (2)红磷燃烧的现象： ； (3)实验中发生反应的符号表达式为： 。 (4)实验得到如下结论，其中正确的是：_____(填序号)。 A．氧气约占空气体积的1/5 B．剩余的气体主要是氮气 C．可用木炭代替红磷完成该实验 D．氮气难溶于水 【答案】(1)足量 (2)产生大量白烟 (3)P+O2P2O5 (4)ABD 【详解】（1）该实验将瓶内氧气完全消耗，则红磷的用量要足量； （2）红磷在空气中燃烧，会产生大量白烟； （3）红磷在空气中燃烧生成五氧化二磷，符号表达式为：P+O2P2O5； （4）A、红磷熄灭后，集气瓶中水的液面上升约占原瓶内气体体积五分之一，说明氧气约占空气体积的五分之一，该选项说法正确； B、空气中氮气体积分数为78%，所以红磷燃烧消耗完氧气，剩余的气体主要是氮气，该选项说法正确； C、木炭燃烧生成二氧化碳气体，会影响装置中的压强变化，不能代替红磷测定空气中氧气含量的测定，该选项说法不正确； D、红磷在剩余气体中熄灭，集气瓶中水的液面上升一定值后就不再上升，说明氮气难溶于水，该选项说法正确。 故选ABD。 解题要点 1．红磷燃烧消耗集气瓶内的氧气，瓶内气体减少，压强减小，冷却后打开弹簧夹，烧杯内的水会被压入集气瓶，进入水的体积即为瓶内消耗氧气的体积。 2．预先在集气瓶里放少量水的目的：吸收五氧化二磷和降温。 3．实验误差分析： 结果小于1/5，原因可能是：①装置漏气；②红磷量不足；③未冷却到室温就打开弹簧夹。 结果大于1/5，原因可能是：①弹簧没有夹紧；②插入燃烧匙太慢。 4．剩余气体的性质： 物理性质：无色无味的气体，难溶于水；化学性质：不能燃烧也不支持燃烧。 【变式1-1】为测定空气中氧气的含量，某同学设计实验装置如图所示(部分夹持装置已略去)，实验时引燃红磷后便熄灭酒精灯。下列有关该实验的说法不正确的是 A．红磷的量不足可能导致所测氧气含量偏低 B．待红磷熄灭并冷却至室温，打开弹簧夹，注射器活塞向右移动 C．实验结束后试管内气体的主要成分为氮气 D．用该装置实验时，不能用木炭代替红磷 【答案】B 【详解】A、红磷的量不足，不能将氧气完全消耗，可能导致所测氧气含量偏低，说法正确，不符合题意； B、待红磷熄灭并冷却至室温，打开弹簧夹，由于消耗了氧气，注射器内压强变小，所以注射器活塞应该是向左移动，说法错误，符合题意； C、空气中主要含氮气和氧气，红磷燃烧消耗了氧气，故实验结束后试管内气体的主要成分为氮气，说法正确，不符合题意； D、木炭在空气中燃烧生成二氧化碳，试管内气压不降低，反应结束后，活塞不移动，不能确定消耗氧气的体积，用该装置实验时，不能用木炭代替红磷，说法正确，不符合题意。 故选B。 【变式2-1】测定空气中氧气的含量的实验装置如图所示，实验前在集气瓶内加入少量水，水上面气体的体积为120mL。量筒中装有40mL水。 (1)将导气管放入水中，打开弹簧夹，双手捂住集气瓶，一段时间后，观察到导管口有气泡冒出，说明 。 (2)集气瓶内所发生的化学反应的文字表达式为 。 (3)最终量筒中剩余水的体积为 mL。 (4)关于该实验，下列说法正确的是______（填字母序号）。 A．红磷的用量不影响实验结果 B．点燃红磷前先用弹簧夹夹紧胶皮管 C．红磷熄灭后立刻打开弹簧夹 【答案】(1)装置气密性良好 (2)磷+氧气五氧化二磷 (3)16 (4)B 【详解】（1）将导气管放入水中，打开弹簧夹，双手捂住集气瓶，一段时间后，观察到导管口有气泡冒出，说明装置气密性良好； （2）红磷燃烧生成五氧化二磷，该反应的文字表达式为：磷+氧气五氧化二磷； （3）红磷燃烧消耗氧气，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，打开弹簧夹，烧杯中的水进入集气瓶，进入水的体积就是消耗氧气的体积，进入水的体积约占集气瓶内空气体积的五分之一，所以消耗氧气体积为，进入水的体积为24mL，所以最终量筒中剩余水的体积为40mL-24mL=16mL； （4）A、该实验中，红磷需过量，才能将装置内氧气耗尽，不符合题意； B、点燃红磷前先用弹簧夹夹紧胶皮管，防止装置内气体受热膨胀逸出，导致测定结果偏大，符合题意； C、红磷熄灭后，应等冷却至室温后打开弹簧夹，否则气体受热膨胀，占据了一定的体积，会导致测定结果偏小，不符合题意。 故选B。 考点二 纯净物和混合物 【例3】以下物质：①氧气②河水③冰水混合物④自来水⑤二氧化碳⑥新鲜的空气⑦雨水；其中一定属于纯净物的是 。一定属于混合物是 。（填序号） 【答案】 ①③⑤ ②④⑥⑦ 【详解】由同种物质组成的是纯净物，由不同种物质组成的是混合物，①氧气由同种物质组成，属于纯净物，②河水由不同种物质组成，属于混合物，③冰、水是同种物质，属于纯净物，④自来水由不同种物质组成，属于混合物，⑤二氧化碳由同种物质组成，属于纯净物，⑥新鲜的空气由不同种物质组成，属于混合物，⑦雨水中含有水和二氧化碳等物质，属于混合物；属于纯净物的是：①③⑤，属于混合物是②④⑥，故填：①③⑤、②④⑥。 解题要点 1.从宏观角度看：它含有几种物质，含有一种的是纯净物；含有多种的是混合物；当然， 也有一定的规律或技巧所在，那就是只要它是溶液、悬浊液、乳浊液或合金时，就不用再细 分析了，它一定是混合物。 2.从微观角度看：如果是由分子构成的物质，那么含有一种分子的是纯净物，含有多种 分子的是混合物；如果是由原子构成的物质，那么含有一种原子的是纯净物，含有多种原 子的是混合物。 【变式3-1】下列物质：①氮气、②空气、③二氧化碳、④矿泉水。 (1)属于纯净物的有 （填序号），仿写一例 （填名称）。 (2)属于混合物的有 （填序号），仿写一例 （填名称）。 【答案】(1) ①③ 氧气（其他合理答案亦可） (2) ②④ 自来水（其他合理答案亦可） 【详解】（1）纯净物由一种物质组成，①氮气、③二氧化碳都只有一种物质组成，都属于纯净物，故答案为：①③；氧气（或者高锰酸钾等）由一种物质组成，也属于纯净物。 （2）混合物是由两种或两种以上的物质组成，②空气中含有氮气、氧气等物质，④矿泉水中含有水和多种矿物质，属于混合物，故答案为：②④；自来水(或海水等)是由多种物质组成的，也属于混合物。 考点三 空气的主要成分和含量 【例4】空气的主要成分①氧气、②氮气、③稀有气体、④二氧化碳及其他气体杂质，按体积分数由大到小的顺序排列正确的是(　　) A. ①②③④ B. ②①③④ C. ①②④③ D. ②①④③ 【答案】B 【解析】空气中各成分按体积分数来来说从大到小的顺序依次为：氮气（N2）78%；氧气（O2）21%；稀有气体0.94% ；CO2 及其他气体和杂质均为0.03%。所以B项正确。 【变式4-1】空气成分中，体积分数约占78%的是解题要点 A．氮气 B．氧气 C．稀有气体 D．二氧化碳 【答案】A 【详解】A.空气成分中，氮气体积分数约占78%，故A正确； B.空气成分中，氧气体积分数约占21%，故B错误； C.空气成分中，稀有气体积分数约占0.94%，故C错误； D.空气成分中，二氧化碳体积分数约占0.03%，故D错误。 故选：A。 考点四 氮气和稀有气体的性质和用途 【例5】食品包装中充氮气可以防腐，主要利用的氮气性质是（ ） A．沸点低 B．化学性质不活泼 C．密度与空气密度接近 D．难溶于水 【答案】B 【解析】氮气的化学性质不活泼，且无毒，因此，常用氮气充入食品包装袋内防腐，故选B。 【例6】高空气球被大量应用于气象探测、地形勘察、信息传输等领域。气球内部填充氦气，主要利用该气体的性质是 A．无毒无害 B．无色无味 C．密度很小 D．难溶于水 【变式5-1】空气是一种宝贵的自然资源，其中体积分数最大的、可作保护气或用于制造氮肥的是（ ）解题要点 1. 空气的主要成分（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%，二氧化碳（CO2）0.03%，其它气体和杂质0.03%。 2. 氮气和稀有气体化学性质均不活泼，所以可以作保护气。 A．水蒸气 B．氮气 C．氧气 D．稀有气体 【答案】B 【解析】氮气的化学性质稳定，空气是一种宝贵的自然资源，其中体积分数最大的、可作保护气或用于制造氮肥的是氮气。故选B。 【变式6-1】奥运会上经常会用到大型遥控飞艇作为宣传工具以渲染气氛。为了使飞艇在空中飞行安全而有效，根据下表中气体的性质，最适合填充飞艇的气体是几种气体物质的密度（0℃、1标准大气压）及可燃性 气体 氢气 氦气 氮气 空气 氧气 性质 密度/kg·m-3 0.09 0.18 1.25 1.29 1.43 可燃性 可燃 不可燃 不可燃 不可燃 不可燃 A．氢气 B．氮气 C．氦气 D．氧气 【答案】C 【详解】A 、根据表中提供的信息可知，氢气的密度最小，但是氢气具有可燃性，容易发生安全事故，不适合填充飞，不符合题意； B、氮气的化学性质稳定，但是密度和空气接近，不适合填充飞艇，不符合题意； C、氦气的化学性质稳定，密度比空气小，最适合填充飞艇，符合题意； D、氧气的化学性质比较活泼，且密度比空气大，不适合填充飞艇，不符合题意； 故选C。 基础达标 1．物质的性质决定物质的用途。稀有气体可制成多种用途的电光源，主要利用的稀有气体的性质是 A．无色、无气味 B．在常温下是气体 C．化学性质不活泼 D．在通电时能发出不同颜色的光 【答案】D 【详解】A、无色无味和电光源的用途无关；错误； B、常温是气体的性质和电光源的用途无关；错误； C、化学性质不活泼，决定稀有气体用于保护气，不决定电光源的用途；错误； D、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；正确； 故选D。 2．属于纯净物的是 A．牛奶 B．蒸馏水 C．冰红茶 D．米醋 【答案】B 【分析】纯净物：由一种物质组成的物质； 混合物：由两种或多种物质组成的物质。 【详解】A、牛奶含有由蛋白质、水等多种物质属于混合物，属于混合物，故A错误； B、蒸馏水是由一种物质组成，属于纯净物，故B正确； C、冰红茶中含有水、茶碱等多种物质，属于混合物，故C错误； D、米醋中含有乙酸、水等多种物质，属于混合物，故D错误。 故选：B。 3．空气成分中，体积分数最大且化学性质不活泼的是 A．氮气 B．氧气 C．二氧化碳 D．稀有气体 【答案】A 【详解】A、氮气约占空气体积的78%，是空气中含量最多的气体，且氮气化学性质不活泼，符合题意； B、氧气约占空气体积的21%，是空气中含量第二多的气体，且氧气化学性质比较活泼，不符合题意； C、二氧化碳约占空气体积的0.03%，空气中二氧化碳的含量较少，不符合题意； D、稀有气体约占空气体积的0.94%，空气中稀有气体的含量较少，不符合题意。 故选A。 4．空气中含有多种气体，其中体积分数最大的是 A． B． C． D．稀有气体 【答案】B 【详解】知识归纳  空气中各成分的体积分数：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%。 5．增加养鱼池中氧气含量的方法不正确的是 A．通入空气 B．养殖大量水草 C．冰面打洞 D．把水喷向空中 【答案】B 【详解】A、向水中通入空气，能增加水中含氧量，故选项方法正确； B、养殖大量水草，不但不能增加水中的含氧量，而且还会因水草的呼吸作用而消耗水中的氧气，故选项方法不正确； C、冰面上打洞，可使空气与水接触，从而增大水中含氧量，故选项方法正确； D、把水喷向空中，水与空气的接面积增大，溶于水的氧气含量增加，故选项方法正确。 故选B。 6．2023 年 5 月 30 日神舟十六号载人飞船顺利发射，将三名航天员成功送入空间站。下列能供给航天员呼吸的气体是 A．氧气 B．氮气 C．二氧化硫 D．氦气 【答案】A 【详解】A、氧气能供给呼吸，符合题意； B、氮气不能供给呼吸，不符合题意； C、二氧化硫不能供给呼吸，不符合题意； D、氦气不能供给呼吸，不符合题意。 故选A。 7．空气是一种宝贵的自然资源。下列有关空气的说法错误的是（　　） A．洁净的空气属于纯净物 B．食品包装中充氮气以防腐 C．氧气供给人和动植物呼吸 D．空气中氮气的体积分数约为78% 【答案】A 【详解】A、洁净的空气是由氮气、氧气等混合而成，属于混合物，符合题意； B、氮气化学性质稳定，可填充于食品包装中，用于防腐，不符合题意； C、氧气具有氧化性，可供给人和动植物呼吸，不符合题意； D、空气中含量最多的气体是氮气，约占空气体积的78%，不符合题意。 故选A。 8．下列物质属于混合物的是 A．五氧化二磷 B．澄清石灰水 C．冰水混合物 D．液氧 【答案】B 【详解】A、五氧化二磷只有一种物质故属于纯净物，故选项错误； B、澄清石灰水中含有水和氢氧化钙两种物质，故属于混合物，故选项正确； C、冰水混合物中只有一种物质水，故属于纯净物，故选项错误； D、液氧属于纯净物中的单质，故选项错误。 故选B。 9．用如图所示装置测定空气中氧气的含量：点燃燃烧匙内的红磷(足量)，迅速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。下列关于该实验的说法中，错误的是 A．红磷燃烧时产生白烟，说明生成了固体小颗粒 B．可用蜡烛代替红磷进行实验 C．该实验证明了约占空气体积的 D．这个实验还不能证明空气是由哪些物质组成的 【答案】B 【详解】A、红磷燃烧时产生白烟，说明生成了固体小颗粒，故选项说法正确； B、蜡烛在空气中燃烧生成二氧化碳和水，虽除去了氧气，但增加了新的气体，没有形成压强差，不能用来测定空气中氧气含量，故选项说法不正确； C、红磷燃烧消耗氧气，实验结束后，吸入水的体积约为集气瓶总容积的，由此可证明了约占空气体积的，故选项说法正确； D、这个实验只能证明空气中氧气的体积分数，还不能证明空气是由哪些物质组成的，故选项说法正确。 故选B。 10．拉瓦锡测定空气组成实验是化学史上的经典实验，汞用做反应药品有很多优点，下列对于该实验说法错误的是 A．汞在常温下呈液态，在该实验中既可以隔绝外界空气，还可以通过连通器直接用于测量反应器（曲颈甑）内空间体积的变化 B．汞和氧气反应的速率非常缓慢，便于实验者观察实验现象 C．汞的沸点为 356.6℃，在加热时源源不断气化的汞可以将空气中的氧气完全耗尽 D．反应生成的氧化汞在这个温度下呈固态，且不溶于汞。又因为密度低于液态汞，所以浮在汞的液面上，很容易分离 【答案】B 【详解】A、汞为液态，在汞槽中起到液封的作用，并能直接用来测定反应器内空间体积的变化，故正确; B、低温下汞和氧气反应的速率非常缓慢，看不到现象，故错误； C、汞的沸点较低，汞蒸气与氧气反应比较充分，能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽，故正确; D、氧化汞呈固态，且不溶于汞，汞呈液态，氧化汞密度低于液态汞，所以浮在汞的液面上，很容易分离，故正确。 故选B。 11．在薯片包装袋中充入氮气，不仅可以防止食品相互挤压，还能有效延长薯片的保存期，其主要利用的氮气的性质是 A．不易溶于水 B．不活泼 C．沸点低 D．无色无味 【答案】B 【详解】氮气化学性质不活泼，所以食品包装袋中充入氮气，可有效延长薯片的保存期，故选B。 12．空气中含量多且能支持燃烧的气体是 A．N2 B．O2 C．CO2 D．H2O 【答案】B 【详解】空气中含量最多的气体为氮气，其次为氧气，氮气不可燃也不助燃，氧气具有助燃性，故选B。 13．下列关于空气及其成分的说法错误的是 A．稀有气体可以制成多种用途的电光源 B．CO2含量高会促进大棚蔬菜的光合作用 C．N2用作薯片的保护气 D．O2可以支持所有的物质燃烧 【答案】D 【详解】A、稀有气体通电后发出不同颜色的光可制成多种用途的电光源，故A说法正确； B、CO2是光合反应的原料，适当增加CO2浓度可以提高光合作用强度，故B说法正确； C、氮气化学性质稳定，所以可以用作薯片的保护气，故C说法正确； D、O2具有助燃性，但不能支持没有可燃性的物质燃烧，比如二氧化碳，故D说法错误。 故选D。 14．下列有关空气的说法正确的是 A．空气中氧气的质量分数为21% B．空气中各成分的含量相对稳定，是混合物 C．法国化学家拉瓦锡研究了空气的成分，得出氧气约占空气总体积的的结论 D．测定空气中氧气含量实验结束后，容器中剩余的气体为纯净物 【答案】B 【详解】A、空气中氧气的体积分数为21%，故选项A说法错误； B、空气中各成分的含量相对稳定，是混合物，故选项B说法正确； C、法国化学家拉瓦锡研究了空气的成分，得出氧气约占空气总体积的的结论，故选项C说法错误； D、测定空气中氧气含量实验结束后容器中剩余的气体主要为氮气，还有二氧化碳和稀有气体等，故选项D说法错误； 故选：B。 15．为了更全面地认识氧气，兴趣小组同学以氧气为核心，开展以下主题式学习。 氧气的发现 (1)唐代化学家马和最先发现氧气，他认为空气中存在“阴阳二气”，阳气比阴气多得多。则氧气属于马和认为的 （填“阳气”或“阴气”）。 (2)现代科学认为空气中的氧气主要来源于植物的 。 氧气的含量 (3)二百多年前，法国化学家拉瓦锡采用图1装置，研究了空气的成分，得出了空气由氧气和 组成的结论。 (4)仿照该实验的原理，同学们采用图2装置测定空气的成分。该实验中红磷燃烧，放出大量热，有黄色火焰，产生大量 。该实验还说明集气瓶中剩余气体具有的性质是 （合理即可）（写1条）。 【答案】(1)阴气 (2)光合作用 (3)氮气/N2 (4) 白烟 不易溶于水 【详解】（1）空气由氧气和氮气组成，按体积分数计算，氮气约占78%，氧气约占21%。所以氧气属于马和认为的阴气。故填：阴气。 （2）光合作用产生氧气，现代科学认为空气中的氧气主要来源于植物的光合作用。故填：光合作用。 （3）二百多年前，法国化学家拉瓦锡研究了空气的成分，得出了空气由氧气和氮气组成的结论。故填：氮气。 （4）红磷燃烧，放出大量热，有黄色火焰，产生大量白烟，白烟是红磷与氧气点燃条件下反应生成的五氧化二磷。该实验还说明集气瓶中剩余气体具有的性质是化学性质不活泼，不易溶于水等。故填：白烟；不易溶于水。 综合应用 16．小乐用图甲所示装置测定空气中氧气的含量，其中燃烧匙内的白磷用电加热装置点燃，瓶内气压用气体压强传感器测定，其变化如图乙所示，则下列分析合理的是 A．t1时刻后的一段时间内瓶内气压显著增加，其原因是白磷燃烧产生大量白雾 B．从瓶内气压达到最高点直至t2时刻，瓶内温度始终保持不变 C．通过t2时刻瓶内的气压值，可以计算得出氧气约占空气体积的五分之一 D．t3时刻后的一段时间内瓶内气压又显著增加。 其原因是气体的体积增大 【答案】C 【详解】A、t1时刻后的一段时间内瓶内气压显著增加，其原因是白磷燃烧放出大量的热，造成气体体积膨胀引起的，且白磷燃烧产生的是大量白烟而不是白雾，故A分析不合理； B、由图可知，从瓶内气压达到最高点直至t2时刻，瓶内温度先降低，后保持不变，故B分析不合理； C、通过t2时刻瓶内的气压值，根据气压减少的数值，可以计算得出氧气约占空气体积的，故C分析合理； D、t3时刻后的一段时间内瓶内气压又显著增加，其原因是打开了止水夹，在外界大气压的作用下烧杯中的水接入装置内，所以瓶内气压又显著增加，故D分析不合理； 故选：C。 17．教材中介绍了拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分(实验装置如图1)，实验室常用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量(实验装置如图2)。下列有关这两个实验的说法正确的是 A．汞和红磷都是非金属单质 B．汞和红磷都能在空气中燃烧，快速将装置内的氧气耗尽 C．生成的氧化汞浮于汞表面，生成的五氧化二磷被水吸收 D．通过这两个实验，均得出氧气约占空气总质量的结论 【答案】C 【详解】A、汞为金属单质，红磷为非金属单质，该选项说法不正确； B、汞不能在空气中燃烧，在加热的条件下能与空气中的氧气反应生成氧化汞，红磷能在空气中燃烧，能快速将装置中的氧气消耗，该选项说法不正确； C、生成氧化汞会浮在汞表面，红磷燃烧生成五氧化二磷，五氧化二磷能被水吸收，该选项说法正确； D、这两个实验的结论为氧气约占空气体积的五分之一，而不是质量分数，该选项说法不正确。 故选C。 18．用如图装置测定空气中氧气的含量，对该实验的认识中，正确的是 A．铜粉用量的多少不会影响实验结果 B．反应结束后消耗氧气的体积大约是反应前装置内空气总体积的五分之一 C．停止加热后，立即读取数据 D．将装置中的铜粉更换成炭粉，也能达到实验目的 【答案】B 【详解】A、要准确测定空气中氧气的体积分数，必须使用足量的铜粉，才能全部消耗掉密闭注射器里空气中的氧气，如果铜不足，导致氧气不能完全反应，最终导致测定结果偏小，故选项不正确； B、氧气约占空气总体积的五分之一，铜粉加热消耗氧气，则反应结束后消耗氧气的体积大约是反应前装置内空气总体积的五分之一，故选项正确； C、停止加热后，立即读取数据，剩余气体受热膨胀，导致实验结果偏小，故选项不正确； D、木炭燃烧生成二氧化碳气体，导致装置中的气压几乎不变，不能用于测定空气中氧气含量，故选项不正确； 故选：B。 19．某学生用如图所示装置探究空气中氧气含量，实验过程对测量过程产生的误差进行了分析，其中错误的是      A．实验装置方面：装置的气密性不好，测量结果可能偏小 B．实验操作方面：来回推拉注射器的次数太少，测量结果偏小 C．药品用量方面：铜粉的量太多，测量结果偏大 D．读取数据方面：没有冷却到室温就读数，测量结果偏小 【答案】C 【详解】A、装置的气密性不好，会导致外界气体进入装置内，测量结果可能偏小，故A正确； B、来回推拉注射器的次数太少，氧气没有充分反应，测量结果偏小，故B正确； C、铜丝的量不足，氧气没有完全消耗，结果偏小，铜粉的量太多，不会影响测量结果，故C错误； D、实验没有等到装置冷却至室温就打开止水夹，由于装置内气体温度偏高，气压偏大，会导致测量结果小，故D正确。 故选C。 20．用来测定空气成分的方法很多，某兴趣小组的同学分别设计了如图一和图二所示的装置进行空气中氧气含量实验的探究：乙组实验前注射器中有20mL氮气，100mL集气瓶中加入10mL水。实验数据记录如下：    时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 注射器读数/mL 20.0 34.0 40.0 30.0 25.6 18.0 12.5 8.6 4.8 3.0 3.0 (1)图一实验中红磷燃烧的现象是 (2)图一中实验完毕后，若进入集气瓶中水的体积少于总容积的，你认为导致这一结果的原因可能是 。（回答一点即可）若将红磷换成碳粉，该实验能否获得成功？ （填能或否），理由是 。 (3)根据图二实验过程和数据综合分析，集气瓶内空气中氧气的体积是 mL；开始体积增大的原因是 。 (4)根据乙实验数据计算空气中氧气的体积分数 %（计算结果精确到0.1%）。 (5)某同学用氯酸钾制取了14.3g的氧气，若这些氧气来自于空气，则需要空气 升（氧气的密度为1.43g/L）。 【答案】(1)红磷剧烈燃烧，产生大量的白烟，放出热量 (2) 红磷的量不足（或没有冷却至室温就打开止水夹） 否 木炭燃烧产生二氧化碳，反应后装置中空气的总体积基本不变 (3) 17 红磷燃烧放出热量，装置中空气受热膨胀 (4)18.9% (5)50 【详解】（1）红磷在空气中燃烧的实验现象为：红磷剧烈燃烧，产生大量的白烟，放出热量； （2）若实验中红磷的量不足，导致装置中氧气还有剩余，吸入水的量会偏小；若未将装置冷却至室温就打开止水夹，则集气瓶中的空气处于膨胀状态，也会导致吸入水的量偏小；木炭燃烧生成CO2，CO2为气体，则反应后装置中的气体的总体积基本不变，无法将烧杯中的水吸入集气瓶中，实验不能成功； （3）根据表格数据可知实验后注射器中的剩余气体的体积为3mL，则装置中气体减小的体积为20mL-3mL=17mL，故装置中氧气的体积为17mL；红磷与氧气燃烧时放出热量，装置中的空气受热膨胀，则导致反应开始时装置中的空气体积增大； （4）装置中空气的体积为100mL-10mL=90mL，根据上述分析可知氧气的体积为17mL，则氧气的体积分数=； （5）14.3g氧气的体积=，空气中氧气的体积约占总体积的五分之一，则需要空气的体积=10L×5=50L。 拓展培优 21．如图甲装置探究磷在空气中燃烧及氧气浓度的变化。用激光笔照射，红磷燃烧直至熄灭；待装置冷却，将白磷提出水面，再用激光笔照射白磷，白磷燃烧，其氧气含量变化如图乙。下列说法正确的是 A．图甲中热水温度不能超过40℃ B．分析图乙，说明红磷燃烧主要发生在AB段 C．分析BC、CD段说明“不同物质燃烧需要氧气的浓度不同” D．该实验说明红磷燃烧的方法不能精准测定空气中氧气的含量 【答案】D 【详解】A、反应前燃烧匙内的白磷完全浸入水中，没有与氧气接触，所以热水温度即使超过40℃，白磷也不会燃烧，说法错误； B、由图乙分析可知，红磷燃烧消耗装置内的氧气，熄灭后氧气浓度达到最低，对应的曲线为BC段，说法错误； C、由图2分析可知，装置内氧气浓度分两个阶段减少，第一阶段，红磷燃烧消耗装置内的氧气，熄灭后氧气浓度达到最低，对应的曲线为BC段，因此C点表示红磷熄灭；第二阶段，白磷燃烧消耗装置内的氧气，白磷开始燃烧至燃烧结束对应的曲线为DE段，所以是分析BC、DE段说明“不同物质燃烧需要氧气的浓度不同”，说法错误； D、红磷燃烧直至熄灭，再次用高能激光笔照射，白磷居然也被点燃，说明红磷没有把装置中的氧气耗尽，因此红磷燃烧的方法不能精确地测定空气中氧气的含量，说法正确。 故选D。 22．利用图甲所示装置可以测定空气中氧气的体积分数，其中燃烧匙内的白磷用电加热装置点燃，瓶内气压用气体压强传感器测定，其变化如图乙所示。则下列分析合理的是 A．该实验可以证明氧气约占空气质量的 21% B．引燃白磷，观察到白磷燃烧，产生大量白色烟雾 C．若未等温度恢复至室温就打开弹簧夹，会导致实验结果偏大 D．t1﹣t2时压强迅速增大，主要原因是白磷燃烧放热，集气瓶内气体受热膨胀 【答案】D 【详解】A、该实验可以证明氧气约占空气体积的 21%，不是质量，选项错误； B、引燃白磷，白磷燃烧，产生大量白烟，不是雾，选项错误； C、若未等温度恢复至室温就打开弹簧夹，气体受热膨胀，占据了一定的体积，会导致实验结果偏小，选项错误； D、t1﹣t2时压强迅速增大，主要原因是白磷燃烧放热，集气瓶内气体受热膨胀，压强增大，选项正确。 故选D。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第2章 空气与水资源 第1节 空气的组成 教学目标 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。 重点和难点 重点：区分一些典型的混合物与纯净物；氮气和稀有气体的性质与用途。 难点：混合物与纯净物概念的辨析；实验现象的观察与分析。 ◆知识点一 空气组成的测定 1.实验探究：“捕获”空气实验 （1）原理：在装有空气的集气瓶上安装一个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。通过分液漏斗向集气瓶中不断注入水，集气瓶中的水增多，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。 （2）仪器和装置如下图： 注意事项： 1、 装置连接完成后要先检查装置的气密性； 2、 检查装置气密性的方法： 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 实验原理 及装置 利用红磷燃烧（只消耗氧气，不消耗空气中其他成分）消耗密闭容器内空气中的氧气，使密闭容器内压强减小，在大气压的作用下，进入容器内水的体积即减少的氧气的体积。 实验原理 及装置 __________________________________ 反应的文字表达式为：磷（P） + 氧气 (五氧化二磷( ) 实验步骤 （1） 连接仪器，检查装置的气密性。 （2） 在集气瓶中预装少量的水（①吸收有毒的五氧化二磷②吸热加快降温防止热的燃烧物溅落炸裂瓶底），将集气瓶的容积划分为5等份并加以标记。 （3） 用止水夹夹紧橡胶管，在燃烧匙内装入足量的红磷。 （4） 在酒精灯火焰上点燃红磷后，将燃烧匙迅速伸入集气瓶内,塞紧橡皮塞。 （5） 燃烧结束待集气瓶冷却到室温后，把导管插入盛水的烧杯中（烧杯内的水要足量），打开止水夹。 实验现象 红磷燃烧，产生大量白烟，并放出热量；冷却至室温后，打开止水夹，烧杯中的水沿导管进入集气瓶，进入的水的体积约占集气瓶容积的1/5  实验分析 红磷燃烧生成的五氧化二磷为白色固体，极易溶于水且几乎不占有体积，燃烧消耗了集气瓶内的氧气，使瓶内气体减少，压强减小；冷却后，容器内气压小于外界大气压，打开止水夹，在大气压的作用下，水会进入集气瓶占据消耗氧气的体积 实验结论 氧气约占空气总体积的1/5 [该实验还能得出氮气的两点性质：①不易溶于水（物理性质）；②不能燃烧也不支持燃烧（化学性质）] 3.测定空气中氧气体积分数时产生误差的原因。 结果 可能原因 影响 测定结 果小于1/5  装置漏气 反应结束后外界空气进入 红磷量不足 氧气不能完全被消耗 未待装置冷却到室温就打开止水夹 温度较高，剩余气体处于膨胀状态，瓶内压强较大 测定结 果大于1/5  点燃的红磷插入瓶中后未立即塞上橡皮塞 空气受热膨胀，部分逸出 实验前止水夹未夹紧 部分空气受热膨胀沿导管逸出 注意事项： 1、 选择其他物质代替红磷时应满足：该物质燃烧生成物必须是固体或液体，所占的体积可以忽略不计；2、不能用木炭、蜡烛等代替红磷是因为其燃烧后生成了气体。 即学即练 1.下图装置常用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. 红磷燃烧产生大量白色烟雾 B. 燃烧匙中的红磷可以换成细铁丝 C. 该实验可说明氮气难溶于水 D. 红磷的量不足会导致进入集气瓶中水的体积大于1/5 2.空气是人类赖以生存的自然资源。测定空气中氧气体积分数的实验装置如图所示。在集气瓶内加入少量的水，并五等分水面以上的容积，做上记号。用弹簧夹夹紧乳胶管。点燃燃烧匙内足量的红磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧。 （1）写出红磷在空气中燃烧的符号表达式 。 （2）红磷燃烧时的现象为 ，集气瓶内部预先放水的目的之一是 ，防止胶塞弹开； （3）待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察到烧杯中的水进入集气瓶，瓶内水面最终上升约至 刻度处。由此可知氧气约占空气总体积的 。 （4）红磷熄灭后，集气瓶内剩下的气体 （填“支持”或“不支持”）燃烧。 ◆知识点二 纯净物和混合物的区别与联系 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，如氧气可用O2表示 不固定，不能用化学符号表示 性质 有固定的物理性质和化学性质 混合物中各种成分都保持原有的化学性质 举例 氮气(N2)、氧气(O2) 等 空气、海水、食盐水等 联系 说明 实际应用中，绝对纯净的物质并不存在，当其中杂质成分的含量极少时，即可认为是纯净物 即学即练 1.空气中含有较多成分，经过分离得到的下列物质仍然不属于纯净物的是 A．氧气 B．二氧化碳 C．氮气 D．稀有气体 2.将下列物质进行分类（填写序号）。 A．冰水混合物  B．液氧  C澄清石灰水  D．二氧化碳  E.空气  F.金刚石 属于混合物的是 ；属于纯净物的是 。 ◆知识点三 空气的成分 1. 空气成分的发现史 2.空气的成分： 空气成分 氮气（N2） 氧气（O2） 稀有气体 二氧化碳（CO2） 其他 体积分数 78% 21% 0.94% 0.03% 0.03% 记忆口诀：“氮七八（78%），氧二一（21%）；零点九四（0.94%）稀有气。 注意事项： 1、 在通常情况下，空气中各种成分的含量保持相对稳定，但不是一成不变的，在不同地区或同一地区的不同时间，空气中各成分的含量可能略有不同。 2、 空气中各成分的含量指的是体积分数，而不是质量分数。 3、 即学即练 1.空气中含量最多的物质是 A．氦气 B．水蒸气 C．氮气 D．氧气 2.空气是人类赖以生存的自然资源，我们应该保护它。空气成分中，体积分数约为21%的是（ ） A．氮气 B．二氧化碳 C．氧气 D．稀有气体 ◆知识点四 氮气、稀有气体 1.氮气的性质与用途 (1)氮气的物理性质 颜色、气味 无色、无气味 溶解性 常温、常压下1体积水中大约只能溶解0.02体积的氮气 气液转化 氮气通过极低温、加压可转化为液氮（无色液体） （2）氮气的化学性质：通常情况下，氮气的化学性质稳定，难跟其他物质发生反应，但在高温、高能量条件下可与某些物质发生反应。 （3）氮气的用途：作制造硝酸氮肥的化工原料、做 保护气 （化学性质稳定）、 液氮做 制冷剂 （ 物理 性质）。 2.稀有气体 概述 稀有气体（是混合物）包括氦气、氖气、氩气等 化学性质 在通常条件下不与其他物质发生化学反应 用途 ①氦气可用来填充电子管、气球、气体温度计和潜水服，也可作焊接金属的保护气； ②氖气常被用作霓虹灯的填充气，放电时能发出橘红色的光； ③氩气可用作电弧焊接的保护气等。 即学即练 1.氮气通常可用作保护气，这利用氮气哪种性质（ ） A．无色无味 B．沸点较低 C．密度比空气小 D．化学性质稳定 2.下列有关空气成分的说法正确的是 A．氧气支持燃烧，可以作燃料 B．氮气化学性质不活泼，可充入食品包装袋中防腐 C．固体二氧化碳升华放热，可以用于人工降雨 D．氦气不能燃烧不支持燃烧，常用于灭火 1、 空气中氧气体积分数测定的其他方法 方法 方法一：测量进入容器内水的体积 方法二：利用刻度测量密闭装置内气体体积的减少量 常见装置 ______________________________________ ________________________ ______________________________________ 反应原理 红磷、白磷燃烧产物相同，文字表达式均为：磷+氧气  五氧化二磷 铜+氧气 氧化铜 2、 测定空气中的氧气体积分数时的药品选择 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）。 3、 纯净物与混合物的判断 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。 实践应用1.为测定空气中氧气的含量，化学兴趣小组同学进行如图所示实验，用电热丝点燃红磷。下列说法正确的是 A．实验前需检查装置的气密性 B．可用木炭代替红磷进行实验 C．待红磷熄灭后立即打开弹簧夹 D．实验中红磷的量不会对实验结果产生影响 2.利用如图装置可验证空气中氧气的含量。下列叙述不正确的是 A．实验前需检验装置气密性 B．该实验所用的白磷可用铁丝替代 C．白磷的作用是消耗试管中的氧气 D．最终注射器活塞向左移动至约20mL刻度线处 3.下列属于纯净物的是 A．矿泉水 B．液态氮 C．加碘盐 D．不锈钢 考点一 空气中氧气含量的测定 【例1】如图是某同学设计的验证氧气约占空气总体积1/5的实验装置图，下列操作过程对实验结果的影响说法正确的是（ ） A．弹簧夹没有夹紧会导致实验结果偏大 B．燃烧匙内盛放过量的红磷会导致实验结果偏大 C．没等装置冷却就打开弹簧夹会导致实验结果偏大 D．装置气密性不好会导致实验结果偏大 【例2】如图为测定空气中氧气的含量实验： (1)该实验将瓶内氧气完全消耗，则红磷的用量要 ； (2)红磷燃烧的现象： ； (3)实验中发生反应的符号表达式为： 。 (4)实验得到如下结论，其中正确的是：_____(填序号)。 A．氧气约占空气体积的1/5 B．剩余的气体主要是氮气 C．可用木炭代替红磷完成该实验 D．氮气难溶于水 解题要点 1．红磷燃烧消耗集气瓶内的氧气，瓶内气体减少，压强减小，冷却后打开弹簧夹，烧杯内的水会被压入集气瓶，进入水的体积即为瓶内消耗氧气的体积。 2．预先在集气瓶里放少量水的目的：吸收五氧化二磷和降温。 3．实验误差分析： 结果小于1/5，原因可能是：①装置漏气；②红磷量不足；③未冷却到室温就打开弹簧夹。 结果大于1/5，原因可能是：①弹簧没有夹紧；②插入燃烧匙太慢。 4．剩余气体的性质： 物理性质：无色无味的气体，难溶于水；化学性质：不能燃烧也不支持燃烧。 【变式1-1】为测定空气中氧气的含量，某同学设计实验装置如图所示(部分夹持装置已略去)，实验时引燃红磷后便熄灭酒精灯。下列有关该实验的说法不正确的是 A．红磷的量不足可能导致所测氧气含量偏低 B．待红磷熄灭并冷却至室温，打开弹簧夹，注射器活塞向右移动 C．实验结束后试管内气体的主要成分为氮气 D．用该装置实验时，不能用木炭代替红磷 【变式2-1】测定空气中氧气的含量的实验装置如图所示，实验前在集气瓶内加入少量水，水上面气体的体积为120mL。量筒中装有40mL水。 (1)将导气管放入水中，打开弹簧夹，双手捂住集气瓶，一段时间后，观察到导管口有气泡冒出，说明 。 (2)集气瓶内所发生的化学反应的文字表达式为 。 (3)最终量筒中剩余水的体积为 mL。 (4)关于该实验，下列说法正确的是______（填字母序号）。 A．红磷的用量不影响实验结果 B．点燃红磷前先用弹簧夹夹紧胶皮管 C．红磷熄灭后立刻打开弹簧夹 考点二 纯净物和混合物 【例3】以下物质：①氧气②河水③冰水混合物④自来水⑤二氧化碳⑥新鲜的空气⑦雨水；其中一定属于纯净物的是 。一定属于混合物是 。（填序号） 解题要点 1.从宏观角度看：它含有几种物质，含有一种的是纯净物；含有多种的是混合物；当然， 也有一定的规律或技巧所在，那就是只要它是溶液、悬浊液、乳浊液或合金时，就不用再细 分析了，它一定是混合物。 2.从微观角度看：如果是由分子构成的物质，那么含有一种分子的是纯净物，含有多种 分子的是混合物；如果是由原子构成的物质，那么含有一种原子的是纯净物，含有多种原 子的是混合物。 【变式3-1】下列物质：①氮气、②空气、③二氧化碳、④矿泉水。 (1)属于纯净物的有 （填序号），仿写一例 （填名称）。 (2)属于混合物的有 （填序号），仿写一例 （填名称）。 考点三 空气的主要成分和含量 【例4】空气的主要成分①氧气、②氮气、③稀有气体、④二氧化碳及其他气体杂质，按体积分数由大到小的顺序排列正确的是(　　) A. ①②③④ B. ②①③④ C. ①②④③ D. ②①④③ 【变式4-1】空气成分中，体积分数约占78%的是解题要点 A．氮气 B．氧气 C．稀有气体 D．二氧化碳 考点四 氮气和稀有气体的性质和用途 【例5】食品包装中充氮气可以防腐，主要利用的氮气性质是（ ） A．沸点低 B．化学性质不活泼 C．密度与空气密度接近 D．难溶于水 【例6】高空气球被大量应用于气象探测、地形勘察、信息传输等领域。气球内部填充氦气，主要利用该气体的性质是 A．无毒无害 B．无色无味 C．密度很小 D．难溶于水 【变式5-1】空气是一种宝贵的自然资源，其中体积分数最大的、可作保护气或用于制造氮肥的是（ ）解题要点 1. 空气的主要成分（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%，二氧化碳（CO2）0.03%，其它气体和杂质0.03%。 2. 氮气和稀有气体化学性质均不活泼，所以可以作保护气。 A．水蒸气 B．氮气 C．氧气 D．稀有气体 【变式6-1】奥运会上经常会用到大型遥控飞艇作为宣传工具以渲染气氛。为了使飞艇在空中飞行安全而有效，根据下表中气体的性质，最适合填充飞艇的气体是几种气体物质的密度（0℃、1标准大气压）及可燃性 气体 氢气 氦气 氮气 空气 氧气 性质 密度/kg·m-3 0.09 0.18 1.25 1.29 1.43 可燃性 可燃 不可燃 不可燃 不可燃 不可燃 A．氢气 B．氮气 C．氦气 D．氧气 基础达标 1．物质的性质决定物质的用途。稀有气体可制成多种用途的电光源，主要利用的稀有气体的性质是 A．无色、无气味 B．在常温下是气体 C．化学性质不活泼 D．在通电时能发出不同颜色的光 2．属于纯净物的是 A．牛奶 B．蒸馏水 C．冰红茶 D．米醋 3．空气成分中，体积分数最大且化学性质不活泼的是 A．氮气 B．氧气 C．二氧化碳 D．稀有气体 4．空气中含有多种气体，其中体积分数最大的是 A． B． C． D．稀有气体 5．增加养鱼池中氧气含量的方法不正确的是 A．通入空气 B．养殖大量水草 C．冰面打洞 D．把水喷向空中 6．2023 年 5 月 30 日神舟十六号载人飞船顺利发射，将三名航天员成功送入空间站。下列能供给航天员呼吸的气体是 A．氧气 B．氮气 C．二氧化硫 D．氦气 7．空气是一种宝贵的自然资源。下列有关空气的说法错误的是（　　） A．洁净的空气属于纯净物 B．食品包装中充氮气以防腐 C．氧气供给人和动植物呼吸 D．空气中氮气的体积分数约为78% 8．下列物质属于混合物的是 A．五氧化二磷 B．澄清石灰水 C．冰水混合物 D．液氧 9．用如图所示装置测定空气中氧气的含量：点燃燃烧匙内的红磷(足量)，迅速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。下列关于该实验的说法中，错误的是 A．红磷燃烧时产生白烟，说明生成了固体小颗粒 B．可用蜡烛代替红磷进行实验 C．该实验证明了约占空气体积的 D．这个实验还不能证明空气是由哪些物质组成的 10．拉瓦锡测定空气组成实验是化学史上的经典实验，汞用做反应药品有很多优点，下列对于该实验说法错误的是 A．汞在常温下呈液态，在该实验中既可以隔绝外界空气，还可以通过连通器直接用于测量反应器（曲颈甑）内空间体积的变化 B．汞和氧气反应的速率非常缓慢，便于实验者观察实验现象 C．汞的沸点为 356.6℃，在加热时源源不断气化的汞可以将空气中的氧气完全耗尽 D．反应生成的氧化汞在这个温度下呈固态，且不溶于汞。又因为密度低于液态汞，所以浮在汞的液面上，很容易分离 11．在薯片包装袋中充入氮气，不仅可以防止食品相互挤压，还能有效延长薯片的保存期，其主要利用的氮气的性质是 A．不易溶于水 B．不活泼 C．沸点低 D．无色无味 12．空气中含量多且能支持燃烧的气体是 A．N2 B．O2 C．CO2 D．H2O 13．下列关于空气及其成分的说法错误的是 A．稀有气体可以制成多种用途的电光源 B．CO2含量高会促进大棚蔬菜的光合作用 C．N2用作薯片的保护气 D．O2可以支持所有的物质燃烧 14．下列有关空气的说法正确的是 A．空气中氧气的质量分数为21% B．空气中各成分的含量相对稳定，是混合物 C．法国化学家拉瓦锡研究了空气的成分，得出氧气约占空气总体积的的结论 D．测定空气中氧气含量实验结束后，容器中剩余的气体为纯净物 15．为了更全面地认识氧气，兴趣小组同学以氧气为核心，开展以下主题式学习。 氧气的发现 (1)唐代化学家马和最先发现氧气，他认为空气中存在“阴阳二气”，阳气比阴气多得多。则氧气属于马和认为的 （填“阳气”或“阴气”）。 (2)现代科学认为空气中的氧气主要来源于植物的 。 氧气的含量 (3)二百多年前，法国化学家拉瓦锡采用图1装置，研究了空气的成分，得出了空气由氧气和 组成的结论。 (4)仿照该实验的原理，同学们采用图2装置测定空气的成分。该实验中红磷燃烧，放出大量热，有黄色火焰，产生大量 。该实验还说明集气瓶中剩余气体具有的性质是 （合理即可）（写1条）。 综合应用 16．小乐用图甲所示装置测定空气中氧气的含量，其中燃烧匙内的白磷用电加热装置点燃，瓶内气压用气体压强传感器测定，其变化如图乙所示，则下列分析合理的是 A．t1时刻后的一段时间内瓶内气压显著增加，其原因是白磷燃烧产生大量白雾 B．从瓶内气压达到最高点直至t2时刻，瓶内温度始终保持不变 C．通过t2时刻瓶内的气压值，可以计算得出氧气约占空气体积的五分之一 D．t3时刻后的一段时间内瓶内气压又显著增加。 其原因是气体的体积增大 17．教材中介绍了拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分(实验装置如图1)，实验室常用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量(实验装置如图2)。下列有关这两个实验的说法正确的是 A．汞和红磷都是非金属单质 B．汞和红磷都能在空气中燃烧，快速将装置内的氧气耗尽 C．生成的氧化汞浮于汞表面，生成的五氧化二磷被水吸收 D．通过这两个实验，均得出氧气约占空气总质量的结论 18．用如图装置测定空气中氧气的含量，对该实验的认识中，正确的是 A．铜粉用量的多少不会影响实验结果 B．反应结束后消耗氧气的体积大约是反应前装置内空气总体积的五分之一 C．停止加热后，立即读取数据 D．将装置中的铜粉更换成炭粉，也能达到实验目的 19．某学生用如图所示装置探究空气中氧气含量，实验过程对测量过程产生的误差进行了分析，其中错误的是      A．实验装置方面：装置的气密性不好，测量结果可能偏小 B．实验操作方面：来回推拉注射器的次数太少，测量结果偏小 C．药品用量方面：铜粉的量太多，测量结果偏大 D．读取数据方面：没有冷却到室温就读数，测量结果偏小 20．用来测定空气成分的方法很多，某兴趣小组的同学分别设计了如图一和图二所示的装置进行空气中氧气含量实验的探究：乙组实验前注射器中有20mL氮气，100mL集气瓶中加入10mL水。实验数据记录如下：    时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 注射器读数/mL 20.0 34.0 40.0 30.0 25.6 18.0 12.5 8.6 4.8 3.0 3.0 (1)图一实验中红磷燃烧的现象是 (2)图一中实验完毕后，若进入集气瓶中水的体积少于总容积的，你认为导致这一结果的原因可能是 。（回答一点即可）若将红磷换成碳粉，该实验能否获得成功？ （填能或否），理由是 。 (3)根据图二实验过程和数据综合分析，集气瓶内空气中氧气的体积是 mL；开始体积增大的原因是 。 (4)根据乙实验数据计算空气中氧气的体积分数 %（计算结果精确到0.1%）。 (5)某同学用氯酸钾制取了14.3g的氧气，若这些氧气来自于空气，则需要空气 升（氧气的密度为1.43g/L）。 拓展培优 21．如图甲装置探究磷在空气中燃烧及氧气浓度的变化。用激光笔照射，红磷燃烧直至熄灭；待装置冷却，将白磷提出水面，再用激光笔照射白磷，白磷燃烧，其氧气含量变化如图乙。下列说法正确的是 A．图甲中热水温度不能超过40℃ B．分析图乙，说明红磷燃烧主要发生在AB段 C．分析BC、CD段说明“不同物质燃烧需要氧气的浓度不同” D．该实验说明红磷燃烧的方法不能精准测定空气中氧气的含量 22．利用图甲所示装置可以测定空气中氧气的体积分数，其中燃烧匙内的白磷用电加热装置点燃，瓶内气压用气体压强传感器测定，其变化如图乙所示。则下列分析合理的是 A．该实验可以证明氧气约占空气质量的 21% B．引燃白磷，观察到白磷燃烧，产生大量白色烟雾 C．若未等温度恢复至室温就打开弹簧夹，会导致实验结果偏大 D．t1﹣t2时压强迅速增大，主要原因是白磷燃烧放热，集气瓶内气体受热膨胀 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $$