期末压轴题特训考向三 空气的组成及氧气的性质-【拔尖特训】2025-2026学年新教材九年级上册化学(沪教版2024)

110 考向三　空气的组成及氧气的性质 ▶ “答案与解析”见P56 1. (2025·盐城大丰段考)结合所学知识回答相 关问题。 Ⅰ. 空气是一种宝贵的自然资源。 (1) 科学家研制的人造空气可供航天员呼 吸。人造空气中氮气的体积分数约为70%, 比地球上空气中氮气的体积分数 (填“大”或“小”)。 (2) 如图所示为工业制取氧气的部分流程示 意图。 (第1题) ① 液态空气在空气分馏塔中蒸发可分离出 氧气和氮气,原理是利用氮气和氧气的 (填“密度”或“沸点”)不同而将氮气和氧 气分离。 ② 已知氧气的沸点是-183℃,氮气的沸点 是-196℃。打开一个装有液态空气的容器 盖,并将一根燃着的木条置于容器口上方,观 察到的现象是 。 Ⅱ. 稀有气体包括氦、氖、氩、氪、氙和氡6种 气体,约占空气体积的0.94%。常温常压 下,稀有气体都是无色无气味的,微溶于水, 且熔点和沸点都很低。由于稀有气体元素原 子的最外层电子排布结构都是稳定结构,所 以它们的化学性质非常稳定,但在一定条件 下,氙气(Xe)可与氟气(F2)发生反应,生成 四氟化氙(XeF4)。工业上,制取稀有气体是 通过将液体空气蒸馏(即利用物质的沸点不 同进行分离),得到稀有气体的混合物,再用 活性炭低温吸附法,将稀有气体分离开来。 焊接精密零件时,常用氩气作保护气。氦气 是除了氢气外的最轻气体,通常用氦气代替 氢气应用在飞艇中,不会着火和发生爆炸。 利用稀有气体通电时发出色彩绚丽的光芒, 可以制成霓虹灯。 (3) 稀有气体的物理性质有 (写一条即可)。 (4) 氙气与氟气反应生成四氟化氙的化学方 程式是 。 (5) 焊接精密零件时,常用氩气作保护气和 选用氦气代替氢气应用于飞艇,都利用到稀 有气体的 性。 2. 分析如图所示硫、木炭、铁丝三种物质在氧气 中的燃烧实验,回答问题。 (第2题) (1) 从操作角度:三种可燃物都要自上而下 缓慢伸入氧气瓶中;硫燃烧实验即将结束时, 可将燃烧匙底部接触水即可使火焰熄灭,铁 丝燃烧时,需在火柴快要燃尽时再伸入充满 氧气的集气瓶中,其目的是 。 (2) 从现象角度:在空气中点燃硫时,观察到 淡黄色固体熔化后,燃烧发出 火焰, 在氧气中,燃烧得更旺,发出 火焰; 木炭在氧气中比在空气中燃烧得更旺;铁丝 在空气中不燃烧,在氧气中才能剧烈燃烧;它 们在氧气中燃烧的现象与空气中现象不同的 原因是 。 (3) 从反应角度:三个反应有多个共同点,都 属于化合反应, , 都放热;但也有不同之处,如 。 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 化学(沪教版)九年级上 111 (4) 从装置角度:燃烧实验时,氧气瓶底是否 放入水及放入水的原因各不相同。铁丝燃烧 时,集气瓶底放入少许水的目的是 ;铁丝燃烧实验中瓶底的 水可用细沙代替,而硫不能,其原因是 ;硫、 铁丝燃烧实验中用到的氧气,最好采用 法收集。 (5) 通过这些实验,结合课堂学习,你认为在 “集气瓶中进行燃烧的实验”应该注意的问题 是 ; 。 (写出两个) 3. 某校化学研究性学习小组同学在学 习了“空气中氧气含量测定”的基础 上,改进了课本中的实验,设计出了 如图Ⅰ、图Ⅱ所示的实验装置,根据图示回答 下列问题: (第3题) 已知:课本实验中,红磷燃烧的最低温度为 240℃,实验开始时需要先把盛有红磷的燃 烧匙放在集气瓶外酒精灯外焰上点燃,然后 迅速伸入集气瓶内。 [探究1] 甲同学用图Ⅰ所示装置(夹持装置 已省略)进行实验,操作步骤如下: ① 点燃酒精灯。 ② 撤去酒精灯,待试管冷却后打开止水夹。 ③ 将白磷(白磷在40℃即可燃烧)平装入试 管中,将注射器活塞前沿置于20mL刻度线 处,并按图Ⅰ所示的连接方式固定好,再用止 水夹夹紧橡胶管。 ④ 读取注射器活塞前沿的数据。 ⑤ 连接仪器并检查装置的气密性。 (1) 该实验正确的操作顺序是 (填序号)。 (2) 请写出白磷燃烧的化学方程式: 。 (3) 已知试管的容积为50mL(导管中的空气 忽略不计),注射器活塞前沿停在20mL刻度 线处,关闭止水夹,对白磷进行加热,充分反 应后,冷却至室温,打开止水夹,注射器活塞 前沿将停在 mL刻度线处。 [探究2] 乙同学按图Ⅱ所示连接好仪器并检 查装置的气密性良好后,在集气瓶中装入a 体积的水,关闭止水夹,用预先加热的玻璃棒 引燃白磷,待反应结束,装置冷却至室温后, 打开止水夹,量出集气瓶中水的体积为b,整 个集气瓶的容积为c。 (4) 若实验非常成功,请写出a、b、c三个数 据应满足的一个等式关系: (填序号)。 ① b-a c = 1 5 ② b-a c-a= 1 5 ③ b-a c-b= 1 5 (5) 某同学利用图Ⅱ装置进行“空气中氧气 含量测定”的实验,下列实验操作中,会导致 实验最后得到的实际值大于理论值的是 (填序号)。 ① 用碳代替白磷 ② 用红磷代替白磷 ③ 集气瓶没有冷却到室温就打开止水夹 ④ 实验前止水夹未关闭 (6) 以上两个改进实验相比于课本实验,明 显的优点是 。 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 期末压轴题特训 中得到两个电子形成离子,其离子符号为S2-。③ 已知这 三种原子电子层数越多,原子半径越大,则镁、硫的原子半 径大于氧;电子层数相同时,核电荷数越多,原子半径越小, 镁的核电荷数小于硫的核电荷数,则镁原子的半径大于硫原 子,故这三种原子中原子半径最大的是镁。(2) ① 甲烷 (CH4)中氢元素显+1价,根据在化合物中元素正、负化合 价代数和为0可知,CH4中碳元素显-4价,故能代表甲烷 (CH4)的是A。② D为含有+4价碳元素的氧化物,即为 CO2,E为含有+4价碳元素的酸,即为H2CO3,D转化为 E即为二氧化碳和水反应生成碳酸。③ 实验室中常用澄 清石灰水(或氢氧化钙溶液)检验物质D(二氧化碳)。 7. (1) ① 木条燃烧得更旺 ② 氢元素和氧元素 (2) ① C2H5OH+3O2 点燃 􀪅􀪅2CO2+3H2O ② 取少量甲 醇于燃烧匙(或坩埚等),点燃,将用澄清石灰水润湿内壁 的烧杯罩在火焰上方 澄清石灰水变浑浊 (3) ABC 解析:(3) 甲烷中,碳元素的质量分数为12 16×100%=75% ; A中氢气中不含碳元素,一氧化碳中碳元素的质量分数为 12 28×100%≈42.9% ;B中氢气中不含碳元素,C2H2 中碳 元素的质量分数为24 26×100%≈92.3% ;C中一氧化碳中 碳元素的质量分数为12 28×100%≈42.9% ,C2H4 中碳元素 的质量分数为24 28×100%≈85.7% ;D中C2H2 中碳元素的 质量分数为24 26×100%≈92.3% ,C2H4 中碳元素的质量分 数为24 28×100%≈85.7% ;因为混合气体中碳元素的质量分 数为70%,而甲烷中碳元素的质量分数大于70%,所以另外 两种气体中碳元素的质量分数一定要有小于70%或不含碳 元素的物质才能使混合气体中碳元素的质量分数为70%。 8. (1) D (2) PO3-4 (3) 310 (4) 15∶16 (5) 解:每 盒含钙元素的质量至少为250mL×0.11g100mL=0.275g ,则 磷酸钙的质量至少为 0.275g 40×3 310 ×100% ≈0.71g。 答:每盒牛奶中至少含0.71g磷酸钙。 考向三　空气的组成及氧气的性质 1. (1) 小 (2) ① 沸点 ② 木条火焰熄灭 (3) 无色无 气味(合理答案均可) (4) Xe+2F2 一定条件 􀪅􀪅􀪅􀪅􀪅XeF4 (5) 稳定 2. (1) 为防止火柴燃烧消耗集气瓶中的氧气 (2) 淡蓝色 蓝紫色 与氧气的浓度有关,浓度越大燃烧越剧烈 (3) 反应条件都为点燃 碳和硫点燃后生成的是气体,铁 丝点燃后生成的是固体(合理答案均可) (4) 防止高温生 成物溅落瓶底,使集气瓶底炸裂 二氧化硫有毒,会污染 空气,二氧化硫能溶于水,细沙不能吸收二氧化硫 排水 (5) 可燃物要由上而下缓慢地伸入 实验过程中要注意环 保、 实验过程中防止损坏仪器(或注意安全等合理答案均可) 3. (1) ⑤③①②④ (2) 4P+5O2 点燃 􀪅􀪅2P2O5 (3) 10 (4) ② (5) ④ (6) 实验更准确,更环保 解析:(1) 白 磷燃烧测量空气中氧气体积分数的实验步骤:连接仪器并 检查装置的气密性;将白磷(白磷在40℃即可燃烧)平装入 试管中;将注射器活塞前沿置于20mL刻度线处,并按图 Ⅰ所示的连接方式固定好,再用止水夹夹紧橡胶管;点燃 酒精灯;撤去酒精灯,待试管冷却后松开止水夹;读取注射 器活塞前沿的数据。故该实验正确的操作顺序是⑤③① ②④。(2) 白磷与氧气在点燃的条件下反应生成五氧化二 磷。(3) 试管的容积为50mL,注射器活塞前沿停在 20mL刻度线处,关闭止水夹,对白磷进行加热,充分反应 后,冷却至室温,此时与白磷反应的是试管中的氧气,注射 器中的氧气没有参与反应,由于氧气约占空气总体积的 1 5 ,所以参加反应的氧气的体积约为50mL×15=10mL , 打开止水夹,注射器活塞前沿将停在20mL-10mL= 10mL刻度线处。(4) 在集气瓶中装入a体积的水,关闭 止水夹,用预先加热的玻璃棒引燃白磷,待冷却至室温后, 打开止水夹,量出集气瓶中水的体积为b,整个集气瓶的容 积为c,则反应前集气瓶中空气的体积为(c-a),反应后消 耗氧气的体积等于流入集气瓶中水的体积,为(b-a),由 于氧气约占空气体积的1 5 ,a、b、c三个数据应满足的一个 等式关系为b-a c-a= 1 5 。(5) ① 用碳代替白磷,燃烧消耗氧 气的同时生成二氧化碳气体,集气瓶中气体减少的体积不 明显,实验最后得到的实际值比理论值小,不符合题意。 ② 用红磷代替白磷,红磷燃烧消耗氧气的同时生成固体五 氧化二磷,对实验不会造成影响,不符合题意。③ 集气瓶 没有冷却到室温就打开了止水夹,集气瓶中的气体体积偏 大,内外压强差偏小,实验最后得到的实际值比理论值小, 不符合题意。④ 实验前止水夹未关闭,白磷燃烧导致集气 瓶中的气体膨胀,部分气体逸出,内外压强差偏大,实验最 后得到的实际值比理论值大,符合题意。(6) 以上两个改 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 65 进实验相比于课本实验,明显的优点在于改进后的装置无 须打开瓶塞点燃,避免因瓶内空气外逸而造成实验误差, 使实验更准确,更环保。 考向四　水的组成与净化 1. D 解析:根据图示,以太阳能为热源,经由Fe3O4 循环 分解水,四氧化三铁起催化作用,只是改变反应的速率,不 能提高氢气的产量,A错误;反应Ⅱ中是FeOx 和水反应产 生四氧化三铁和氢气,氢气中氢元素化合价为零,水中H 的化合价为+1,FeOx 得到O发生氧化反应生成四氧化三 铁,则铁元素的化合价有改变,故反应Ⅱ中涉及H、Fe元素 化合价的改变,B错误;整个循环过程中涉及的氧化物有 3种:Fe3O4、FeOx、H2O,C错误;根据图示,Fe3O4 失去氧 元素产生FeOx,则四氧化三铁中O元素的质量分数比 FeOx 的大,D正确。 2. Ⅰ. O2 水是由氢元素和氧元素组成的 电 Ⅱ. (1) Al(OH)3 (2) 活性炭 (3) Cl2 +H2O􀪅􀪅HCl+ HClO (4) 将硬水转化为软水 蒸馏 解析:Ⅰ. 电解水 反应的化学方程式为 2H2O 通电 􀪅􀪅2H2↑+O2↑,生成的氢 气和氧气的体积比为2∶1,故b中的气体为氧气,化学式 为O2。因为电解水生成了氢气和氧气,并没有其他物质生 成,所以证明水是由氢元素和氧元素组成的。电解水的过 程是将电能转化成化学能。Ⅱ. (1) 因为氢氧化铝中铝元 素显+3价,氢氧根显-1价,所以化学式为 Al(OH)3。 (2) 因为活性炭疏松多孔,能够吸附异味和色素,所以可以 选择活性炭。(3) 由题意可知,氯气和水反应生成盐酸和 次氯酸。(4) 将水煮沸不仅可以消毒杀菌,还可以减少水 中的可溶性钙、镁化合物的含量,降低水的硬度。通过蒸 馏可以得到净化程度较高的水,故如果想要得到纯水,那 么可以用蒸馏的方法。 3. (1) A (2) 均有气泡产生,左右两侧玻璃管中的液面 都有下降,正极玻璃管与负极玻璃管内收集的气体的体积 比约为1∶2 (3) 探究电压和氢氧化钠溶液的浓度对电解 水速率的影响 (4) 电压一定时,氢氧化钠溶液的浓度越 大,水电解的速率越快 氢氧化钠溶液的浓度一定时,电 压越大,水电解的速率越快(合理答案均可) (5) 在相同 反应时间内,比较收集氧气的体积多少(合理答案均可) 解析:(1) 温度越高,分子运动越剧烈,运动出来的水分子 越多,即空气中的水分子数目越多。相同情况下,A中的 分子数目少,说明温度较低,已知两杯水的水温分别是 20℃和50℃,则温度为20℃的水为A。(2) 电解水实验 中,一段时间后,发现两电极附近的现象是均有气泡产生, 左右两侧玻璃管中的液面都有下降,正极玻璃管与负极玻 璃管内收集的气体的体积比约为1∶2。(3) 该实验的目的 是探究电压和氢氧化钠溶液的浓度对电解水速率的影响。 (4) 由表中数据可知,当氢氧化钠溶液的浓度一定时,电压 越大,收集10mL氧气的时间越短,说明电解速率越快;当 电压一定时,氢氧化钠溶液的浓度越大,收集10mL氧气 的时间越短,说明电解速率越快。(5) 该实验采用的方法 是通过收集相同体积的氧气,比较反应时间的长短,还可 以采用的方法是在相同反应时间内,比较收集氧气的体积 多少。 4. (1) Zn+H2SO4􀪅􀪅ZnSO4+H2↑ (2) 向下排空气 法 (3) 验纯 氢元素和氧元素 (4) BC (5) 每个水分 子分解成2个氢原子和1个氧原子,2个氢原子结合成 1个氢分子,2个氧原子结合成1个氧分子 解析:(1) 如 图甲所示实验中,锌粒和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气, 反应的化学方程式为Zn+H2SO4 􀪅􀪅ZnSO4+H2↑。 (2) 氢气的密度比空气的小,且难溶于水,可用排水法或向 下排空气法收集,若要收集干燥的氢气,则应采用向下排 空气法。(3) 如图乙所示实验点燃氢气前,需检验其纯度, 以防点燃时发生爆炸;氢气是由氢元素组成的,氧气是由 氧元素组成的,点燃后,烧杯内壁上出现水雾,说明水是由 氢元素和氧元素组成的。(4) 如图丙所示实验测得V(a)∶ V(b)=1∶2,要确定水分子中氢、氧原子个数比,还需要的 数据有氢气、氧气的密度以及氢原子、氧原子的质量。 (5) 水分解过程的微观解释是每个水分子分解成2个氢原 子和1个氧原子,2个氢原子结合成1个氢分子,2个氧原 子结合成1个氧分子。 5. (1) 1∶2 无色气体燃烧,产生淡蓝色火焰,放热 (2) 增强导电性 (3) 水是由氢、氧元素组成的 (4) 管上 有刻度,更准确(合理答案均可) 不能 (5) ① 改进实验 要更 易于操作 ② 改进实验要具备更高的准确性 解析:(1) 水通电分解生成氢气和氧气,由“正氧负氢,氢二 氧一”可知,一段时间后,正、负极产生的气体的体积比约为 1∶2;b管内气体体积多,为氢气,打开b管顶端的活塞,在 管口放置一根燃着的木条,会观察到无色气体燃烧,产生 淡蓝色火焰,放出热量。(2) 加入少量氢氧化钠,目的是增 强导电性。(3) 水通电分解生成氢气和氧气,所以本实验 得出的结论是水是由氢、氧元素组成的。(4) 如图甲所示 装置的优点是管上有刻度,更准确;更便于检验生成的气 体。电解氯化钠溶液会生成氢气和氯气,会干扰实验结果, 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 75