第二单元 空气和氧气（知识梳理）-2025-2026学年九年级化学人教版上册单元复习与专练

第二单元 空气和氧气 知识点1 空气成分的发现 拉瓦锡研究空气成分的实验 实验装置 实验现象 实验结论 1.银白色的液态汞加热，一部分汞变成红色粉末，容器内气体体积减少。 2.将红色固体加强热，得到银白色液体和氧气，把该气体加入之前容器剩下的气体中，所得气体与空气性质完全一样。 空气由氧气和氮气组成 知识点2 空气中氧气含量的测定 红磷燃烧测定空气中氧气的含量 实验装置 实验原理 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，在大气压作用下烧杯内的水被压入集气瓶，进入水的体积即为瓶内消耗氧气的体积。 实验现象 ①红磷燃烧，产生大量白烟，并放出热量； ②冷却后打开弹簧夹，烧杯中的水被吸入集气瓶，占瓶内空气体积的______。 实验结论 ____________________________ 符号表达式 ____________________________ 实验分析 结果偏小的原因：装置漏气，红磷不足，未降到室温就打开止水夹 结果偏大的原因：塞紧胶塞过慢，止水夹未夹紧 瓶内剩余气体（N2）的性质 物理性质：难溶于水； 化学性质：不能燃烧也不支持燃烧。 【易错辨析】 药品选择：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 ①可否换用木炭、硫等物质？不能，因为木炭或硫燃烧会产生气体，造成瓶内气体体积变化小。 ②可否换用铁丝？答：不能，铁丝在空气中不燃烧。 ③可否换用镁？答：不能，镁能与氧气、氮气、二氧化碳都发生反应。 3.空气中氧气的含量测定的常用改进装置： 装置改进的目的：污染更小，误差更小，操作更简便，现象更明显，节约试剂等。 改变点燃方式 改变测量方式 改变反应原理 知识点3 空气的成分和用途 成分 体积分数 性质 与性质对应的用途 氮气 78% 一定条件下与其他物质反应 制氮肥和硝酸的原料； 化学性质不活泼 用作保护气：食品包装充氮防腐、焊接金属 液氮汽化吸热 （物理性质） 制造低温环境：医疗上冷冻治疗、超导材料在低温环境下显示超导性能（磁悬浮列车）等 氧气 21% 供给呼吸 动植物呼吸、潜水、医疗急救、航天等 支持燃烧 酒精等可燃物燃烧、航空、炼钢、气割、气焊等 稀有气体 0.94% 化学性质很不活泼 用作保护气； 通电时发出不同颜色的光 可制成电光源 化学性质不活泼；氦气密度比空气小 氦气：用作飞艇、探空气球等 液氦汽化吸热（物理性质） 液氦：制造低温环境 二氧化碳 0.03% 在一定条件下与水反应 植物进行光合作用的原料 其他 0.03% 【易错辨析】 1．空气中各成分含量是指“体积分数”而不是“质量分数”；空气的成分是相对稳定的。 2．稀有气体是氦、氖、氩、氪、氙和氡等气体的总称，因此“稀有气体”是混合物，而“氦气”、“氖气”等是纯净物。 知识点4 纯净物和混合物 1. 混合物：由两种或两种以上的物质混合而成的物质，如空气、合金、溶液等。组成混合物的各种成分保持着它们各自的性质。 2. 纯净物：只由一种物质组成的物质。纯净物可以用化学符号来表示。如氧气可表示为O2，二氧化碳可表示为CO2等。 【易错辨析】 1．纯净物有固定的组成和性质，混合物没有固定的组成和性质。 2．常见的混合物有：空气、海水、合金、溶液、稀有气体、“浓~”、“稀~”、“a%的~”。 知识点5 空气污染及防治 空气污染物 ①有害气体：二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳 ②烟尘 污染来源 ①化石燃料的燃烧；②工厂排放的废气；③植被破坏引起的沙尘 造成的危害 严重损害人体健康，影响农作物生长，破坏生态平衡；臭氧层破坏和酸雨也与空气污染有关。 防治措施 使用清洁能源；加强空气质量监测；积极植树、造林、种草等。 空气质量评价内容 目前计入空气质量评价的主要污染物有： 一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）、臭氧。 【易错辨析】 1．酸雨主要是由工业排放的二氧化硫、二氧化氮等气体引起的。 2．空气质量日报的主要内容包括空气质量指数、首要污染物、空气质量状况等。 3．空气质量日报中的“空气质量指数”和“空气质量级别”的数值越大，空气质量状况越差，污染越严重。 4．空气中二氧化碳含量过高会造成温室效应增强，但二氧化碳不属于空气污染物。 知识点6 氧气的性质 1.氧气的物理性质 标准状况下，氧气是无色无味、不易溶于水、密度比空气大的气体。液态和固态的氧气都是淡蓝色。（氧气的三态变化是物理变化） 2.氧气的化学性质 （1）氧气能支持燃烧 检验氧气的方法：将带火星的木条伸到集气瓶中，若复燃则是氧气。 （2）物质与氧气的反应 物质 实验现象 文字表达式、符号表达式 碳 ①在空气中发红，在氧气中发出白光；②放出热量，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。 ___________________________、 ___________________________ 硫 ①在空气中燃烧发出微弱的淡蓝色火焰，在氧气中燃烧发出明亮的蓝紫色火焰；②放出热量，生成有刺激性气味的气体。 ___________________________、 ___________________________ 铁 在空气中不能燃烧，在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生产黑色固体。 ___________________________、 ___________________________ （3）归纳小结: ①在一定的条件下，氧气能与许多物质发生反应并放出大量的热。说明氧气的化学性质比较活泼 ；氧气具有氧化性。 ②物质在氧气中燃烧比在空气中要剧烈。有些物质在空气里不能燃烧，却可以在氧气中燃烧。说明物质燃烧剧烈程度与氧气的浓度大小（即氧气含量）有关； 【易错辨析】 1．铁丝在氧气中燃烧的几个注意点：铁丝盘成螺旋状的目的是增大受热面积；细铁丝下端系火柴目的是引燃细铁丝；火柴快燃尽时插入集气瓶，防止火柴燃烧消耗过多的氧气。 2．物质燃烧剧烈程度与氧气的浓度大小（即氧气含量）有关，氧气浓度越大，燃烧越剧烈。 3．反应条件“点燃”不能写成“燃烧”或“加热”。 4．描述实验现象时不能出现生成物的名称，如描述木炭燃烧现象不能说“生成二氧化碳”，而应该说“生成能使澄清石灰水变浑浊的气体”。 5．氧气化学性质“比较活泼”，是在“一定条件下”能与许多物质反应，因此不能说“不活泼”或“非常活泼”。 知识点7 制取氧气 1.氧气的工业制法 （1）方法：分离液态空气法 （2）原理：利用液态氧和液态氮的沸点不同，是物理变化。 2.氧气的实验室制法 实验室制氧气的方法 加热高锰酸钾 分解过氧化氢 反应原理 ___________________________、 ___________________________ ___________________________、 ___________________________ 发生装置 发生装置选择依据：反应物为固体，反应需要加热 发生装置选择依据：反应物为液体，反应条件为常温 实验步骤 查：检查气密性 装：装药品 定：固定装置 点：点燃酒精灯加热 收：收集气体 移：将导管移出水面 熄：熄灭酒精灯 检查气密性； 先装固体药品，再装液体药品； 收集气体； 收集装置 排水法：选择依据是氧气不易溶于水 向上排空气法：选择依据是氧气的密度比空气略大 检验 将带火星的木条伸入集气瓶内，如果带火星的木条复燃，说明是氧气 验满 将带火星的木条放在集气瓶口，如果带火星的木条复燃，说明氧气已集满 【易错辨析】 检验氧气时，当氧气浓度较低时带火星的木条不复燃，浓度较高时复燃，能复燃说明氧气浓度较高不能说是纯氧气。 3.实验操作要点： （1）高锰酸钾制取氧气试管口要略向下倾斜：防止生成的水回流，使试管底部破裂。药品应平铺在试管底部。 （2）导管伸入发生装置内要微露出橡皮塞：有利于产生的气体排出。 （3）高锰酸钾制取氧气时，试管口塞一团棉花：防止固体粉末进入导气管，污染制取的气体和水槽中的水。 （4）向上排空气法收集氧气时，导气管要伸入接近集气瓶底部：有利于集气瓶内空气排出，使收集的气体更纯。 （5）排水法收集氧气，当气泡连续均匀冒出时开始收集（因为开始排出的气体是空气，会使得收集的氧气不纯）；当集气瓶口有大量气泡往外冒时，氧气收集满，在水下用玻璃片盖住瓶口，移出水槽，集气瓶正放在桌面上(氧气密度比空气大)，防止气体逸出。 （6）排水法收集氧气，实验结束时先将导气管移出水面,然后熄灭酒精灯：防止水槽中的水倒流，炸裂试管。 知识点8 化合反应、氧化反应、分解反应 （1）化合反应和分解反应 化合反应 分解反应 概念 由两种或两种以上的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 特点 多变一 一变多 表达式 A + B + …… → C A → B + C + …… 共同点 都属于基本反应类型 （2）氧化反应：物质与氧发生的化学反应。 ①氧化反应包括两类： A．物质与氧气发生的反应，如燃烧和缓慢氧化； B．物质与含氧化合物中的氧发生的反应，如木炭还原氧化铜的反应中，碳被氧化铜氧化为二氧化碳，碳发生了氧化反应。 ②氧化反应不是化学反应基本类型。 （3）缓慢氧化：物质与氧气发生的缓慢的氧化反应，常常不易察觉。 ①常见的缓慢氧化有：呼吸作用，铁的锈蚀，食物的腐烂，酒和醋的酿造，农家肥的腐熟等等。 ②燃烧和缓慢氧化的共同点：都有氧气参加；都是氧化反应；都放热。 【易错辨析】 1．化合反应与分解反应是并列关系。 2．化合反应与氧化反应是交叉关系。氧化反应不一定是化合反应（石蜡的燃烧生成了水和二氧化碳两种物质），化合反应也不一定是氧化反应（二氧化碳与水反应生成碳酸）。 3．有氧气参加的反应都属于氧化反应。 知识点9 催化剂和催化作用 概念 在化学反应中能改变其他物质的反应速率，但本身的化学性质和质量在反应前后不变的物质。 特点 一变（改变反应速率）；两不变（质量、化学性质不变） 理解 ①催化剂不能改变生成物的质量 ②催化剂作为反应的条件 ③一种催化剂只针对某一类或某一个反应，某一反应的催化剂可能不只一种 ④不是所有化学反应都需要催化剂 证明某物质是催化剂 ①证明是否改变其他物质化学反应速率： 相同条件下，加或者不加药品控制变量对比实验； ②证明质量是否改变：同时满足 才是催化剂 实验前称量一次，实验后分离出来再称量一次； ③证明化学性质是否改变： 将分离出来的物质再进行实验①的操作，观察是否还能改变反应速率。 易错点1：空气成分与性质 易错内容 易错辨析 空气成分与性质 ‌体积比误区‌：氧气约占空气体积的21%（非质量比），氮气约占78%，两者体积比约为1:4。 ‌氮气性质‌：通常认为氮气不活泼，但氮元素化学性质较活泼（如可形成硝酸盐）。需注意氮气不属于稀有气体（稀有气体指氦、氖等）。 ‌氧气特性‌：氧气具有助燃性但不可燃，铁丝在空气中不燃烧（需纯氧）。 空气污染物与实验现象 ‌污染物判断‌：二氧化碳不是空气污染物，二氧化硫（SO₂）和一氧化碳（CO）是典型污染物。 ‌实验现象易错点‌： 硫在氧气中燃烧产生蓝紫色火焰（空气中为淡蓝色）； 镁条燃烧生成白色固体（非黑色）； 稀有气体通电发光是物理变化。 ‌纯净物与混合物‌： 空气是混合物，但其中的氮气、氧气等是纯净物； 冰水共存物是纯净物（H₂O），易误判为混合物。 ‌稀有气体的性质‌： 通电发光是物理变化（光子激发），非化学变化； 氦气用于填充气球因其密度小（非化学惰性）。 其他高频易错题 ‌动态平衡‌：空气中氧气含量会因光合作用、呼吸作用等动态变化，并非恒定。 ‌工业应用‌：焊接金属常用氮气作保护气（非稀有气体，因成本低）。 易错点2：测定空气中氧气含量的实验 易错内容 易错辨析 实验原理与现象 ‌红磷过量原因‌：确保集气瓶内氧气完全消耗，否则测得结果偏小。 ‌燃烧现象‌：红磷燃烧产生大量白烟（非白雾），放出热量。 ‌冷却后现象‌：水倒吸至集气瓶内，体积约占原空气的1/5。 误差分析 导致结果偏小的原因： ‌红磷不足‌：氧气未完全消耗。 ‌装置漏气‌：冷却后外界空气进入，减少水倒吸量。 ‌未冷却至室温‌：气体膨胀导致水倒吸体积偏小。 导致结果偏大的原因： ‌弹簧夹未夹紧‌：燃烧时气体逸出，冷却后水倒吸过多。 塞紧胶塞过慢‌：瓶内气体受热膨胀逸出。 高频易错点 ‌白烟与白雾‌：五氧化二磷为固体颗粒，描述应为“白烟”。 ‌氮气性质‌：实验可证明氮气不溶于水或不与红磷反应。 ‌操作顺序‌：需先夹紧弹簧夹再点燃红磷，避免气体逸出‌。 实验注意事项 ‌气密性检查‌：实验前必须确保装置密封。 ‌冷却时间‌：需待集气瓶完全冷却再打开弹簧夹。 ‌红磷选择‌：不可用木炭或硫代替，因其生成气体影响结果。 易错点3：氧气性质与用途 易错内容 易错辨析 物理性质易错点 ‌颜色与状态‌：氧气通常为无色无味气体，但液态或固态时呈淡蓝色。 ‌密度与收集方法‌：密度略大于空气，可用向上排空气法；不易溶于水，可用排水法收集。 化学性质易错点 ‌与非金属反应‌ ‌木炭燃烧‌：生成使澄清石灰水变浑浊的CO₂，实验时需缓慢伸入集气瓶以充分反应。 ‌硫燃烧‌：氧气中火焰为蓝紫色，瓶底需加水吸收SO₂（注意：SO₂是气体，但P₂O₅是固体）。 ‌红磷燃烧‌：生成大量白烟（P₂O₅固体），非气体。 ‌与金属反应‌ ‌铁丝燃烧‌：需在纯氧中进行，集气瓶底铺细沙或水防炸裂；空气中不燃烧。 ‌镁带燃烧‌：发出耀眼白光，生成白色固体（MgO），但易忽略“剧烈燃烧”的描述。 ‌缓慢氧化‌：如铁生锈、食物腐烂等，属于放热反应但不易察觉。 用途与实验操作误区 ‌制取氧气‌：高锰酸钾加热时试管口需放棉花，防止固体粉末进入导管。 ‌燃烧与点燃区别‌：书写方程式时需用“点燃”而非“燃烧”。 ‌氧气浓度影响‌：并非浓度越高越好，纯氧呼吸可能有害。 常见概念混淆 ‌纯净物与混合物‌：冰水共存物是纯净物，但洁净空气是混合物。 ‌物理与化学变化‌：燃烧伴随化学变化，但爆炸可能仅为物理变化（如轮胎爆炸）。 易错点4：氧气实验室制备 易错内容 易错辨析 装置气密性检查 ‌长颈漏斗需封闭导管‌：使用长颈漏斗时，必须先用弹簧夹夹紧导管，再加水检查液面是否稳定，否则气密性检查无效。 ‌手捂法操作规范‌：检查气密性时，导管需先浸入水中，手捂试管后观察气泡，松手后水柱稳定上升才算合格。 加热高锰酸钾制氧 ‌试管口倾斜与棉花‌：试管口需略向下倾斜（防冷凝水倒流炸裂），并放一团棉花（防高锰酸钾粉末堵塞导管）。 ‌加热顺序错误‌：需先均匀预热试管，再集中加热药品部位，避免局部受热导致试管破裂。 ‌收集时机不当‌：需待导管口连续均匀冒出气泡后再收集，初始气泡为空气，过早收集会导致氧气不纯。 实验结束操作 ‌导管先移后熄灯‌：必须先将导管从水槽中移出，再熄灭酒精灯，否则水倒吸会炸裂试管。 ‌排水法收集细节‌：集气瓶需装满水倒置，气泡从瓶口溢出时说明已集满。 其他常见错误 ‌过滤操作混淆‌：过滤时玻璃棒应轻靠三层滤纸处，不可搅拌或捅破滤纸。 ‌氢气还原氧化铜顺序‌：需“先通氢气后加热”，否则混合气体可能爆炸。 ‌仪器清洗与整理‌：实验后未清洗仪器或整理桌面，可能影响后续实验。 ‌高锰酸钾制氧步骤口诀记忆 “查、装、定、点、收、离、熄”（谐音“茶庄定点收利息”）。 ‌气密性检查‌：“长颈漏斗要夹紧，加水看液面；短颈漏斗直接捂，看气泡”2。 易错点5：氧气实验室制备 易错内容 易错辨析 核心概念易错点 ‌催化剂定义‌ 正确理解：催化剂能改变（加快或减慢）其他物质的反应速率，反应前后其‌质量和化学性质不变。 常见错误： 误认为催化剂“性质不变”包括物理性质（实际物理性质可能变化）； 混淆“催化”仅指加快反应（实际也可减慢，如负催化剂）。 ‌作用与效果‌ 催化剂不改变生成物质量，仅影响反应速率。 同一物质可能是多个反应的催化剂（如二氧化锰催化过氧化氢和氯酸钾分解）。 高频易错题 ‌判断题示例‌： 错误说法：“没有催化剂，反应不能进行”（如实验室制氧气可用加热氯酸钾替代二氧化锰）。 正确说法：“不同反应可能使用相同催化剂”。 ‌书写易错‌：“催化剂”常被误写为“摧化剂”。 总结建议 牢记“一变二不变”（改变化学反应速率，质量和化学性质不变）； 注意催化剂的双重作用（正/负催化）及广泛适用性。 方法01 空气组成测定方法总结 一、传统化学方法 1.拉瓦锡的定量实验（18世纪） ‌实验原理‌：通过加热汞与氧气反应生成氧化汞，剩余气体为氮气，再将氧化汞分解验证氧气体积。 ‌实验现象‌： 汞表面生成红色粉末（氧化汞），容器内空气体积减少约1/5。 剩余气体不支持燃烧，与氮气性质一致。 ‌结论‌：空气由氧气（约占1/5）和氮气组成。 2.红磷燃烧法（现代常用方法） ‌实验装置‌：集气瓶、燃烧匙、导管、烧杯、弹簧夹。 ‌步骤与现象‌： 红磷燃烧产生白烟，冷却后水进入集气瓶约1/5体积。 反应的符号表达式：P ＋O2 P2O5 ‌注意事项‌： 红磷需过量，装置气密性良好，冷却后打开弹簧夹。 禁用木炭、硫磺（生成气体）或镁（与氮气反应）。 3. 铜粉加热法 通过加热铜粉使其与氧气反应生成氧化铜，测量反应前后气体体积变化。该方法需控制加热温度和时间以确保反应充分。 二、现代物理与化学方法 1.‌燃烧分析法‌ 通过燃烧气体样品，测定体积变化计算氧气浓度。 2.‌数字化实验‌ 使用氧气传感器实时监测空气中氧气含量变化。 三、误差分析 结果偏小的原因：红磷不足、气密性差、未冷却或导管未注水。 四、空气成分比例（体积分数） 氮气78%、氧气21%、稀有气体0.94%、二氧化碳0.03%。 五、实验改进与拓展 ‌数字化实验‌：通过传感器实时监测氧气含量变化。 ‌跨学科应用‌：组装微型空气质量检测站，结合信息技术分析数据。 以上方法体现了从定性到定量、传统到创新的科学探究历程。 【典型例题】（2025·四川德阳·中考真题）某化学兴趣小组用氧气传感器分别测量木条和蜡烛(主要含碳、氢元素)在密闭容器内燃烧至熄灭过程中氧气含量变化。密闭容器内氧气含量随时间的变化如图所示。 下列说法正确的是 A．若装置漏气，不会影响实验结果 B．木条熄灭时，瓶内还有O2剩余 C．蜡烛燃烧过程中不会产生气体 D．对比木条与蜡烛的燃烧过程，蜡烛消耗O2的速率更快 【答案】B 【详解】A、该实验用氧气传感器分别测量木条和蜡烛在密闭容器内燃烧至熄灭过程中氧气含量变化，木条、蜡烛燃烧均消耗氧气，因此若装置漏气，会影响实验结果，说法错误，不符合题意； B、由图可知，木条燃烧时氧气含量降至12%时基本不再变化，说明木条熄灭时，瓶内还有剩余，说法正确，符合题意； C、蜡烛主要含碳、氢元素，则蜡烛燃烧时会产生二氧化碳气体，说法错误，不符合题意； D、对比木条与蜡烛的燃烧过程可知，木条燃烧消耗的速率更快，说法错误，不符合题意。 故选：B。 方法02 氧气性质探究方法 一、氧气的物理性质探究方法 ‌颜色与状态观察‌：通过直接观察法确认氧气在常温下为无色无味气体。 ‌密度测定‌：使用向上排空气法收集氧气，对比空气密度（标准状况下氧气密度为1.429g/L）。 ‌溶解性实验‌：采用排水法收集氧气，验证其不易溶于水的特性。 ‌三态变化‌：通过降温实验观察氧气转化为淡蓝色液体或雪花状固体的过程。 二、氧气的化学性质实验方法 （一）与非金属反应 ‌木炭燃烧‌ ‌操作‌：将红热的木炭缓慢伸入氧气瓶中，观察白光和石灰水变浑浊现象‌12。 反应表达式‌：C ＋O2 CO2 ‌硫粉燃烧‌ ‌现象对比‌：空气中淡蓝色火焰，氧气中蓝紫色火焰，瓶底需加水吸收SO₂‌12。 反应表达式‌：S ＋O2 SO2 ‌红磷燃烧‌ ‌现象‌：生成大量白烟（P₂O₅固体），注意区分烟雾与气体。 反应表达式‌：P ＋O2 P2O5 （二）与金属反应 ‌镁带燃烧‌ ‌现象‌：剧烈燃烧，发出耀眼白光，生成白色粉末（MgO）。 反应表达式‌：Mg ＋O2 MgO ‌铁丝燃烧‌ ‌关键操作‌：集气瓶底铺细沙或水，防止高温熔融物炸裂瓶底。 ‌现象‌：火星四射，生成黑色固体（Fe₃O₄）。 反应表达式‌：Fe ＋O2 Fe3O4 （三）其他反应 ‌蜡烛燃烧‌：验证产物为CO₂和H₂O（通过石灰水变浑浊和瓶壁水珠）。 ‌缓慢氧化‌：通过铁锈蚀、食物腐烂等实例说明氧化反应的放热特性。 【典型例题】（2025·山东青岛·中考真题）“追梦”小组在实验室中制取氧气并探究其性质，请回答下列问题： (1)实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气用于铁丝燃烧实验，从图一中选择最合适的发生和收集装置 (选填字母序号)，反应的化学方程式为 ，二氧化锰的作用是 。 (2)进行图二所示实验时，发现铁丝在空气中不燃烧，在氧气中剧烈燃烧、 ，放热，生成黑色固体，该反应的化学方程式为 。铁丝在空气中与在氧气中反应的剧烈程度明显不同、原因是 。 (3)为验证氧气的某些物理性质，小组同学收集一塑料瓶干燥的氧气，进行图三所示实验，测得氧气体积分数随时间变化曲线如图四所示。 ①从微观角度分析AB段曲线下降的原因是 。 ②BC段曲线下降幅度明显超过AB段，体现氧气的性质是 。 ③图四中D点氧气的体积分数约为 %。 【答案】(1) BE 催化作用 (2) 火星四射 氧气具有助燃性，氧气浓度越大，燃烧越剧烈 (3) 分子在永不停息的做无规则运动 密度大于空气 21 【详解】（1）二氧化锰作催化剂分解过氧化氢溶液制取氧气属于固液不加热装置，所以发生装置选择B；铁丝在氧气中燃烧实验要求氧气纯净，最合适的收集装置是排水法装置，所以收集装置选择E，故填：BE； 二氧化锰作催化剂分解过氧化氢溶液生成氧气和水，反应方程式为：； 二氧化锰作为催化剂，它的作用是催化作用； （2）由于空气中氧气浓度大约只有21%，浓度较小，铁丝在空气中不燃烧，铁丝在氧气中剧烈燃烧，可观察到的实验现象是：剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色固体，故填：火星四射； 铁丝在氧气中燃烧，生成黑色的四氧化三铁，反应的化学方程式为：； 因为空气中具有助燃性的物质是氧气，空气中氧气浓度大约只有21%，浓度较小，铁丝无法燃烧，纯氧中氧气浓度大，所以铁丝可以燃烧，故填：氧气具有助燃性，氧气浓度越大，燃烧越剧烈； （3）从微观角度分析AB段曲线下降的原因是瓶子正正放，瓶盖打开，少量氧气分子运动到瓶子外，导致氧气体积分数减小，故填：分子在永不停息的做无规则运动； BC段曲线下降幅度明显超过AB段，是因为180s后瓶子倒放，氧气密度大于空气密度，所以氧气下沉，有大量氧气分子运动到空气中，故填：密度大于空气； 图四中D点氧气的体积分数基本保持不变，说明瓶中的氧气已完全逸出，瓶中是空气，空气中氧气的体积分数大约为21%，故填：21。 方法03 氧气的制备方法 一、实验室制备方法 1.加热高锰酸钾法‌ 原理： 装置选择：固体加热型发生装置，排水法或向上排空气法收集‌ 操作步骤： 查：检查装置气密性 装：试管口放棉花防粉末堵塞导管 定：试管口略向下倾斜 点：预热后集中加热 收：连续均匀气泡时开始收集 离：先移导管后熄灯防倒吸‌ 2.过氧化氢分解法‌ 原理： 优点：常温反应，装置简单，适合课堂演示‌ 二、工业制备方法 分离液态空气法‌ 利用液氮（-196℃）和液氧（-183℃）沸点差异，通过低温蒸发分离。工业氧气含杂质，不可直接用于医疗吸氧。 三、实验注意事项 检验氧气：带火星木条复燃‌ 验满方法： 排水法：瓶口冒大气泡 排空气法：木条在瓶口复燃‌ 安全要点：防止试管炸裂（如棉花防堵塞、先撤导管后熄灯）‌ 【典型例题】（2025·四川达州·中考真题）气体的制取和性质是初中化学核心知识之一，请结合以下实验装置回答问题： (1)仪器甲的名称是 。 (2)实验室用高锰酸钾制取并收集较纯净的氧气，应选择的装置组合是 （从图1的A~E中选择，填字母序号），该反应的化学方程式为 。 (3)选用F装置收集氧气，气体应从 （填“a”或“b”）端进入集气瓶。 (4)实验室用过氧化氢溶液制取氧气，选用B装置做发生装置的优点为 。 (5)水、过氧化氢溶液和高锰酸钾都能用来制取氧气，是因为物质中都含有 元素。 (6)白炽灯泡内玻璃柱上有一点红色物质，那是红磷。只要看到使用过的灯泡内有这点红色物质存在，就可基本判定，该灯泡没有漏气，判断依据是 （用化学方程式表示）。 【答案】(1)试管 (2) AE (3)a (4)能控制反应速率 (5)氧 (6) 【详解】（1）由图可知，仪器甲为试管； （2）实验室用高锰酸钾制取氧气，应选用固体加热型发生装置，氧气的密度比空气大，不易溶于水，既可以采用向上排空气法收集，又可以采用排水法收集，排空气法收集的气体比较干燥，排水法收集的气体比较纯净，故选AE； 高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，方程式为：； （3）氧气的密度比空气大，若选用F装置收集，气体应长进短出，故气体从a口进入； （4）实验室用过氧化氢溶液制取氧气，应选用固液常温型发生装置，B能通过分液漏斗控制滴加液体的速率，从而控制反应速率，产生平稳的气流； （5）氧气是由氧元素组成的，根据反应前后元素种类不变，可知水、过氧化氢溶液和高锰酸钾都能用来制取氧气，是因为物质中都含有氧元素； （6）红磷能与空气中的氧气反应生成五氧化二磷，只要看到使用过的灯泡内有这点红色物质（红磷）存在，说明红磷没有被消耗，可基本判定，该灯泡没有漏气，方程式为：。 方法02 催化剂 一、催化剂的概念与特点 ‌定义‌：催化剂是指在化学反应中能改变化学反应速率（加快或减慢），而自身的质量和化学性质在反应前后均不发生变化的物质。 二、‌核心特点‌： ‌“一变两不变”‌：改变反应速率，但质量和化学性质不变。 ‌针对性‌：仅对特定反应有效（如二氧化锰催化过氧化氢分解，而非所有反应）。 ‌多样性‌：同一反应可能有多种催化剂（如过氧化氢分解可用二氧化锰、硫酸铜溶液等）。 三、催化剂的分类与作用原理 ‌分类‌： ‌正催化剂‌：加快反应速率（如二氧化锰催化过氧化氢分解）。 ‌负催化剂‌：减慢反应速率（如食品抗氧化剂）。 四、注意事项与易错点 ‌催化剂不影响产率。 ‌物理性质可能变化‌：如二氧化锰在反应后可能结块，但化学性质不变。 ‌非万能性‌：高锰酸钾分解时，二氧化锰是生成物而非催化剂。 【典型例题】（2025·江苏无锡·中考真题）设计数字化实验探究过氧化氢的分解(见表)，图中曲线、、分别表示实验①、②、③装置内气体压强与时间的关系。由实验得出的结论错误的是 表:过氧化氢溶液中加入试剂的种类和用量 实验 溶液 加入试剂 ① 15mL 4%的溶液 无 ② 0.2g粉末 ③ 0.2g粉末 A．在常温下分解缓慢 B．和都能使分解加速 C．使分解加速的效果比好 D．实验②和③中，等质量完全分解产生氧气质量不相等 【答案】D 【详解】A、由曲线a可知，在实验①中，压强随着时间的进行变化不大。因为过氧化氢在常温下分解缓慢，在短时间内放出的氧气很少，此选项正确，不符合题意； B、由曲线图可知，在其他条件相同的情况下，随着反应的进行，相同时间实验②和③装置内压强都比实验①装置内压强大，实验②和③中产生氧气的速率比①快，说明氯化铁和二氧化锰都能使过氧化氢分解加速。此选项正确，不符合题意； C、由曲线图可知，在其他条件相同的情况下，随着反应的进行，相同时间内实验③装置内压强最大，产生氧气最快，故二氧化锰使过氧化氢分解加速的效果比氯化铁好，此选项正确，不符合题意； D、催化剂只能加快过氧化氢的分解速率，不同的催化剂可能加快过氧化氢分解的速率不同，但不会改变过氧化氢最终产生氧气的量。因此，等质量过氧化氢完全分解产生氧气质量相等，此选项错误，符合题意； 故选：D 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二单元 空气和氧气 知识点1 空气成分的发现 拉瓦锡研究空气成分的实验 实验装置 实验现象 实验结论 1.银白色的液态汞加热，一部分汞变成红色粉末，容器内气体体积减少。 2.将红色固体加强热，得到银白色液体和氧气，把该气体加入之前容器剩下的气体中，所得气体与空气性质完全一样。 空气由氧气和氮气组成 知识点2 空气中氧气含量的测定 红磷燃烧测定空气中氧气的含量 实验装置 实验原理 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，在大气压作用下烧杯内的水被压入集气瓶，进入水的体积即为瓶内消耗氧气的体积。 实验现象 ①红磷燃烧，产生大量白烟，并放出热量； ②冷却后打开弹簧夹，烧杯中的水被吸入集气瓶，占瓶内空气体积的1/5。 实验结论 空气中氧气约占空气总体积的1/5。 符号表达式 P ＋O2 P2O5 实验分析 结果偏小的原因：装置漏气，红磷不足，未降到室温就打开止水夹 结果偏大的原因：塞紧胶塞过慢，止水夹未夹紧 瓶内剩余气体（N2）的性质 物理性质：难溶于水； 化学性质：不能燃烧也不支持燃烧。 【易错辨析】 药品选择：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 ①可否换用木炭、硫等物质？不能，因为木炭或硫燃烧会产生气体，造成瓶内气体体积变化小。 ②可否换用铁丝？答：不能，铁丝在空气中不燃烧。 ③可否换用镁？答：不能，镁能与氧气、氮气、二氧化碳都发生反应。 3.空气中氧气的含量测定的常用改进装置： 装置改进的目的：污染更小，误差更小，操作更简便，现象更明显，节约试剂等。 改变点燃方式 改变测量方式 改变反应原理 知识点3 空气的成分和用途 成分 体积分数 性质 与性质对应的用途 氮气 78% 一定条件下与其他物质反应 制氮肥和硝酸的原料； 化学性质不活泼 用作保护气：食品包装充氮防腐、焊接金属 液氮汽化吸热 （物理性质） 制造低温环境：医疗上冷冻治疗、超导材料在低温环境下显示超导性能（磁悬浮列车）等 氧气 21% 供给呼吸 动植物呼吸、潜水、医疗急救、航天等 支持燃烧 酒精等可燃物燃烧、航空、炼钢、气割、气焊等 稀有气体 0.94% 化学性质很不活泼 用作保护气； 通电时发出不同颜色的光 可制成电光源 化学性质不活泼；氦气密度比空气小 氦气：用作飞艇、探空气球等 液氦汽化吸热（物理性质） 液氦：制造低温环境 二氧化碳 0.03% 在一定条件下与水反应 植物进行光合作用的原料 其他 0.03% 【易错辨析】 1．空气中各成分含量是指“体积分数”而不是“质量分数”；空气的成分是相对稳定的。 2．稀有气体是氦、氖、氩、氪、氙和氡等气体的总称，因此“稀有气体”是混合物，而“氦气”、“氖气”等是纯净物。 知识点4 纯净物和混合物 1. 混合物：由两种或两种以上的物质混合而成的物质，如空气、合金、溶液等。组成混合物的各种成分保持着它们各自的性质。 2. 纯净物：只由一种物质组成的物质。纯净物可以用化学符号来表示。如氧气可表示为O2，二氧化碳可表示为CO2等。 【易错辨析】 1．纯净物有固定的组成和性质，混合物没有固定的组成和性质。 2．常见的混合物有：空气、海水、合金、溶液、稀有气体、“浓~”、“稀~”、“a%的~”。 知识点5 空气污染及防治 空气污染物 ①有害气体：二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳 ②烟尘 污染来源 ①化石燃料的燃烧；②工厂排放的废气；③植被破坏引起的沙尘 造成的危害 严重损害人体健康，影响农作物生长，破坏生态平衡；臭氧层破坏和酸雨也与空气污染有关。 防治措施 使用清洁能源；加强空气质量监测；积极植树、造林、种草等。 空气质量评价内容 目前计入空气质量评价的主要污染物有： 一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）、臭氧。 【易错辨析】 1．酸雨主要是由工业排放的二氧化硫、二氧化氮等气体引起的。 2．空气质量日报的主要内容包括空气质量指数、首要污染物、空气质量状况等。 3．空气质量日报中的“空气质量指数”和“空气质量级别”的数值越大，空气质量状况越差，污染越严重。 4．空气中二氧化碳含量过高会造成温室效应增强，但二氧化碳不属于空气污染物。 知识点6 氧气的性质 1.氧气的物理性质 标准状况下，氧气是无色无味、不易溶于水、密度比空气大的气体。液态和固态的氧气都是淡蓝色。（氧气的三态变化是物理变化） 2.氧气的化学性质 （1）氧气能支持燃烧 检验氧气的方法：将带火星的木条伸到集气瓶中，若复燃则是氧气。 （2）物质与氧气的反应 物质 实验现象 文字表达式、符号表达式 碳 ①在空气中发红，在氧气中发出白光；②放出热量，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。 碳+氧气二氧化碳 C+O2CO2 硫 ①在空气中燃烧发出微弱的淡蓝色火焰，在氧气中燃烧发出明亮的蓝紫色火焰；②放出热量，生成有刺激性气味的气体。 硫+氧气二氧化硫 S+O2SO2 铁 在空气中不能燃烧，在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生产黑色固体。 铁+氧气四氧化三铁 Fe+O2Fe3O4 （3）归纳小结: ①在一定的条件下，氧气能与许多物质发生反应并放出大量的热。说明氧气的化学性质比较活泼 ；氧气具有氧化性。 ②物质在氧气中燃烧比在空气中要剧烈。有些物质在空气里不能燃烧，却可以在氧气中燃烧。说明物质燃烧剧烈程度与氧气的浓度大小（即氧气含量）有关； 【易错辨析】 1．铁丝在氧气中燃烧的几个注意点：铁丝盘成螺旋状的目的是增大受热面积；细铁丝下端系火柴目的是引燃细铁丝；火柴快燃尽时插入集气瓶，防止火柴燃烧消耗过多的氧气。 2．物质燃烧剧烈程度与氧气的浓度大小（即氧气含量）有关，氧气浓度越大，燃烧越剧烈。 3．反应条件“点燃”不能写成“燃烧”或“加热”。 4．描述实验现象时不能出现生成物的名称，如描述木炭燃烧现象不能说“生成二氧化碳”，而应该说“生成能使澄清石灰水变浑浊的气体”。 5．氧气化学性质“比较活泼”，是在“一定条件下”能与许多物质反应，因此不能说“不活泼”或“非常活泼”。 知识点7 制取氧气 1.氧气的工业制法 （1）方法：分离液态空气法 （2）原理：利用液态氧和液态氮的沸点不同，是物理变化。 2.氧气的实验室制法 实验室制氧气的方法 加热高锰酸钾 分解过氧化氢 反应原理 发生装置 发生装置选择依据：反应物为固体，反应需要加热 发生装置选择依据：反应物为液体，反应条件为常温 实验步骤 查：检查气密性 装：装药品 定：固定装置 点：点燃酒精灯加热 收：收集气体 移：将导管移出水面 熄：熄灭酒精灯 检查气密性； 先装固体药品，再装液体药品； 收集气体； 收集装置 排水法：选择依据是氧气不易溶于水 向上排空气法：选择依据是氧气的密度比空气略大 检验 将带火星的木条伸入集气瓶内，如果带火星的木条复燃，说明是氧气 验满 将带火星的木条放在集气瓶口，如果带火星的木条复燃，说明氧气已集满 【易错辨析】 检验氧气时，当氧气浓度较低时带火星的木条不复燃，浓度较高时复燃，能复燃说明氧气浓度较高不能说是纯氧气。 3.实验操作要点： （1）高锰酸钾制取氧气试管口要略向下倾斜：防止生成的水回流，使试管底部破裂。药品应平铺在试管底部。 （2）导管伸入发生装置内要微露出橡皮塞：有利于产生的气体排出。 （3）高锰酸钾制取氧气时，试管口塞一团棉花：防止固体粉末进入导气管，污染制取的气体和水槽中的水。 （4）向上排空气法收集氧气时，导气管要伸入接近集气瓶底部：有利于集气瓶内空气排出，使收集的气体更纯。 （5）排水法收集氧气，当气泡连续均匀冒出时开始收集（因为开始排出的气体是空气，会使得收集的氧气不纯）；当集气瓶口有大量气泡往外冒时，氧气收集满，在水下用玻璃片盖住瓶口，移出水槽，集气瓶正放在桌面上(氧气密度比空气大)，防止气体逸出。 （6）排水法收集氧气，实验结束时先将导气管移出水面,然后熄灭酒精灯：防止水槽中的水倒流，炸裂试管。 知识点8 化合反应、氧化反应、分解反应 （1）化合反应和分解反应 化合反应 分解反应 概念 由两种或两种以上的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 特点 多变一 一变多 表达式 A + B + …… → C A → B + C + …… 共同点 都属于基本反应类型 （2）氧化反应：物质与氧发生的化学反应。 ①氧化反应包括两类： A．物质与氧气发生的反应，如燃烧和缓慢氧化； B．物质与含氧化合物中的氧发生的反应，如木炭还原氧化铜的反应中，碳被氧化铜氧化为二氧化碳，碳发生了氧化反应。 ②氧化反应不是化学反应基本类型。 （3）缓慢氧化：物质与氧气发生的缓慢的氧化反应，常常不易察觉。 ①常见的缓慢氧化有：呼吸作用，铁的锈蚀，食物的腐烂，酒和醋的酿造，农家肥的腐熟等等。 ②燃烧和缓慢氧化的共同点：都有氧气参加；都是氧化反应；都放热。 【易错辨析】 1．化合反应与分解反应是并列关系。 2．化合反应与氧化反应是交叉关系。氧化反应不一定是化合反应（石蜡的燃烧生成了水和二氧化碳两种物质），化合反应也不一定是氧化反应（二氧化碳与水反应生成碳酸）。 3．有氧气参加的反应都属于氧化反应。 知识点9 催化剂和催化作用 概念 在化学反应中能改变其他物质的反应速率，但本身的化学性质和质量在反应前后不变的物质。 特点 一变（改变反应速率）；两不变（质量、化学性质不变） 理解 ①催化剂不能改变生成物的质量 ②催化剂作为反应的条件 ③一种催化剂只针对某一类或某一个反应，某一反应的催化剂可能不只一种 ④不是所有化学反应都需要催化剂 证明某物质是催化剂 ①证明是否改变其他物质化学反应速率： 相同条件下，加或者不加药品控制变量对比实验； ②证明质量是否改变：同时满足 才是催化剂 实验前称量一次，实验后分离出来再称量一次； ③证明化学性质是否改变： 将分离出来的物质再进行实验①的操作，观察是否还能改变反应速率。 易错点1：空气成分与性质 易错内容 易错辨析 空气成分与性质 ‌体积比误区‌：氧气约占空气体积的21%（非质量比），氮气约占78%，两者体积比约为1:4。 ‌氮气性质‌：通常认为氮气不活泼，但氮元素化学性质较活泼（如可形成硝酸盐）。需注意氮气不属于稀有气体（稀有气体指氦、氖等）。 ‌氧气特性‌：氧气具有助燃性但不可燃，铁丝在空气中不燃烧（需纯氧）。 空气污染物与实验现象 ‌污染物判断‌：二氧化碳不是空气污染物，二氧化硫（SO₂）和一氧化碳（CO）是典型污染物。 ‌实验现象易错点‌： 硫在氧气中燃烧产生蓝紫色火焰（空气中为淡蓝色）； 镁条燃烧生成白色固体（非黑色）； 稀有气体通电发光是物理变化。 ‌纯净物与混合物‌： 空气是混合物，但其中的氮气、氧气等是纯净物； 冰水共存物是纯净物（H₂O），易误判为混合物。 ‌稀有气体的性质‌： 通电发光是物理变化（光子激发），非化学变化； 氦气用于填充气球因其密度小（非化学惰性）。 其他高频易错题 ‌动态平衡‌：空气中氧气含量会因光合作用、呼吸作用等动态变化，并非恒定。 ‌工业应用‌：焊接金属常用氮气作保护气（非稀有气体，因成本低）。 易错点2：测定空气中氧气含量的实验 易错内容 易错辨析 实验原理与现象 ‌红磷过量原因‌：确保集气瓶内氧气完全消耗，否则测得结果偏小。 ‌燃烧现象‌：红磷燃烧产生大量白烟（非白雾），放出热量。 ‌冷却后现象‌：水倒吸至集气瓶内，体积约占原空气的1/5。 误差分析 导致结果偏小的原因： ‌红磷不足‌：氧气未完全消耗。 ‌装置漏气‌：冷却后外界空气进入，减少水倒吸量。 ‌未冷却至室温‌：气体膨胀导致水倒吸体积偏小。 导致结果偏大的原因： ‌弹簧夹未夹紧‌：燃烧时气体逸出，冷却后水倒吸过多。 塞紧胶塞过慢‌：瓶内气体受热膨胀逸出。 高频易错点 ‌白烟与白雾‌：五氧化二磷为固体颗粒，描述应为“白烟”。 ‌氮气性质‌：实验可证明氮气不溶于水或不与红磷反应。 ‌操作顺序‌：需先夹紧弹簧夹再点燃红磷，避免气体逸出‌。 实验注意事项 ‌气密性检查‌：实验前必须确保装置密封。 ‌冷却时间‌：需待集气瓶完全冷却再打开弹簧夹。 ‌红磷选择‌：不可用木炭或硫代替，因其生成气体影响结果。 易错点3：氧气性质与用途 易错内容 易错辨析 物理性质易错点 ‌颜色与状态‌：氧气通常为无色无味气体，但液态或固态时呈淡蓝色。 ‌密度与收集方法‌：密度略大于空气，可用向上排空气法；不易溶于水，可用排水法收集。 化学性质易错点 ‌与非金属反应‌ ‌木炭燃烧‌：生成使澄清石灰水变浑浊的CO₂，实验时需缓慢伸入集气瓶以充分反应。 ‌硫燃烧‌：氧气中火焰为蓝紫色，瓶底需加水吸收SO₂（注意：SO₂是气体，但P₂O₅是固体）。 ‌红磷燃烧‌：生成大量白烟（P₂O₅固体），非气体。 ‌与金属反应‌ ‌铁丝燃烧‌：需在纯氧中进行，集气瓶底铺细沙或水防炸裂；空气中不燃烧。 ‌镁带燃烧‌：发出耀眼白光，生成白色固体（MgO），但易忽略“剧烈燃烧”的描述。 ‌缓慢氧化‌：如铁生锈、食物腐烂等，属于放热反应但不易察觉。 用途与实验操作误区 ‌制取氧气‌：高锰酸钾加热时试管口需放棉花，防止固体粉末进入导管。 ‌燃烧与点燃区别‌：书写方程式时需用“点燃”而非“燃烧”。 ‌氧气浓度影响‌：并非浓度越高越好，纯氧呼吸可能有害。 常见概念混淆 ‌纯净物与混合物‌：冰水共存物是纯净物，但洁净空气是混合物。 ‌物理与化学变化‌：燃烧伴随化学变化，但爆炸可能仅为物理变化（如轮胎爆炸）。 易错点4：氧气实验室制备 易错内容 易错辨析 装置气密性检查 ‌长颈漏斗需封闭导管‌：使用长颈漏斗时，必须先用弹簧夹夹紧导管，再加水检查液面是否稳定，否则气密性检查无效。 ‌手捂法操作规范‌：检查气密性时，导管需先浸入水中，手捂试管后观察气泡，松手后水柱稳定上升才算合格。 加热高锰酸钾制氧 ‌试管口倾斜与棉花‌：试管口需略向下倾斜（防冷凝水倒流炸裂），并放一团棉花（防高锰酸钾粉末堵塞导管）。 ‌加热顺序错误‌：需先均匀预热试管，再集中加热药品部位，避免局部受热导致试管破裂。 ‌收集时机不当‌：需待导管口连续均匀冒出气泡后再收集，初始气泡为空气，过早收集会导致氧气不纯。 实验结束操作 ‌导管先移后熄灯‌：必须先将导管从水槽中移出，再熄灭酒精灯，否则水倒吸会炸裂试管。 ‌排水法收集细节‌：集气瓶需装满水倒置，气泡从瓶口溢出时说明已集满。 其他常见错误 ‌过滤操作混淆‌：过滤时玻璃棒应轻靠三层滤纸处，不可搅拌或捅破滤纸。 ‌氢气还原氧化铜顺序‌：需“先通氢气后加热”，否则混合气体可能爆炸。 ‌仪器清洗与整理‌：实验后未清洗仪器或整理桌面，可能影响后续实验。 ‌高锰酸钾制氧步骤口诀记忆 “查、装、定、点、收、离、熄”（谐音“茶庄定点收利息”）。 ‌气密性检查‌：“长颈漏斗要夹紧，加水看液面；短颈漏斗直接捂，看气泡”2。 易错点5：氧气实验室制备 易错内容 易错辨析 核心概念易错点 ‌催化剂定义‌ 正确理解：催化剂能改变（加快或减慢）其他物质的反应速率，反应前后其‌质量和化学性质不变。 常见错误： 误认为催化剂“性质不变”包括物理性质（实际物理性质可能变化）； 混淆“催化”仅指加快反应（实际也可减慢，如负催化剂）。 ‌作用与效果‌ 催化剂不改变生成物质量，仅影响反应速率。 同一物质可能是多个反应的催化剂（如二氧化锰催化过氧化氢和氯酸钾分解）。 高频易错题 ‌判断题示例‌： 错误说法：“没有催化剂，反应不能进行”（如实验室制氧气可用加热氯酸钾替代二氧化锰）。 正确说法：“不同反应可能使用相同催化剂”。 ‌书写易错‌：“催化剂”常被误写为“摧化剂”。 总结建议 牢记“一变二不变”（改变化学反应速率，质量和化学性质不变）； 注意催化剂的双重作用（正/负催化）及广泛适用性。 方法01 空气组成测定方法总结 一、传统化学方法 1.拉瓦锡的定量实验（18世纪） ‌实验原理‌：通过加热汞与氧气反应生成氧化汞，剩余气体为氮气，再将氧化汞分解验证氧气体积。 ‌实验现象‌： 汞表面生成红色粉末（氧化汞），容器内空气体积减少约1/5。 剩余气体不支持燃烧，与氮气性质一致。 ‌结论‌：空气由氧气（约占1/5）和氮气组成。 2.红磷燃烧法（现代常用方法） ‌实验装置‌：集气瓶、燃烧匙、导管、烧杯、弹簧夹。 ‌步骤与现象‌： 红磷燃烧产生白烟，冷却后水进入集气瓶约1/5体积。 反应的符号表达式：P ＋O2 P2O5 ‌注意事项‌： 红磷需过量，装置气密性良好，冷却后打开弹簧夹。 禁用木炭、硫磺（生成气体）或镁（与氮气反应）。 3. 铜粉加热法 通过加热铜粉使其与氧气反应生成氧化铜，测量反应前后气体体积变化。该方法需控制加热温度和时间以确保反应充分。 二、现代物理与化学方法 1.‌燃烧分析法‌ 通过燃烧气体样品，测定体积变化计算氧气浓度。 2.‌数字化实验‌ 使用氧气传感器实时监测空气中氧气含量变化。 三、误差分析 结果偏小的原因：红磷不足、气密性差、未冷却或导管未注水。 四、空气成分比例（体积分数） 氮气78%、氧气21%、稀有气体0.94%、二氧化碳0.03%。 五、实验改进与拓展 ‌数字化实验‌：通过传感器实时监测氧气含量变化。 ‌跨学科应用‌：组装微型空气质量检测站，结合信息技术分析数据。 以上方法体现了从定性到定量、传统到创新的科学探究历程。 【典型例题】（2025·四川德阳·中考真题）某化学兴趣小组用氧气传感器分别测量木条和蜡烛(主要含碳、氢元素)在密闭容器内燃烧至熄灭过程中氧气含量变化。密闭容器内氧气含量随时间的变化如图所示。 下列说法正确的是 A．若装置漏气，不会影响实验结果 B．木条熄灭时，瓶内还有O2剩余 C．蜡烛燃烧过程中不会产生气体 D．对比木条与蜡烛的燃烧过程，蜡烛消耗O2的速率更快 【答案】B 【详解】A、该实验用氧气传感器分别测量木条和蜡烛在密闭容器内燃烧至熄灭过程中氧气含量变化，木条、蜡烛燃烧均消耗氧气，因此若装置漏气，会影响实验结果，说法错误，不符合题意； B、由图可知，木条燃烧时氧气含量降至12%时基本不再变化，说明木条熄灭时，瓶内还有剩余，说法正确，符合题意； C、蜡烛主要含碳、氢元素，则蜡烛燃烧时会产生二氧化碳气体，说法错误，不符合题意； D、对比木条与蜡烛的燃烧过程可知，木条燃烧消耗的速率更快，说法错误，不符合题意。 故选：B。 方法02 氧气性质探究方法 一、氧气的物理性质探究方法 ‌颜色与状态观察‌：通过直接观察法确认氧气在常温下为无色无味气体。 ‌密度测定‌：使用向上排空气法收集氧气，对比空气密度（标准状况下氧气密度为1.429g/L）。 ‌溶解性实验‌：采用排水法收集氧气，验证其不易溶于水的特性。 ‌三态变化‌：通过降温实验观察氧气转化为淡蓝色液体或雪花状固体的过程。 二、氧气的化学性质实验方法 （一）与非金属反应 ‌木炭燃烧‌ ‌操作‌：将红热的木炭缓慢伸入氧气瓶中，观察白光和石灰水变浑浊现象‌12。 反应表达式‌：C ＋O2 CO2 ‌硫粉燃烧‌ ‌现象对比‌：空气中淡蓝色火焰，氧气中蓝紫色火焰，瓶底需加水吸收SO₂‌12。 反应表达式‌：S ＋O2 SO2 ‌红磷燃烧‌ ‌现象‌：生成大量白烟（P₂O₅固体），注意区分烟雾与气体。 反应表达式‌：P ＋O2 P2O5 （二）与金属反应 ‌镁带燃烧‌ ‌现象‌：剧烈燃烧，发出耀眼白光，生成白色粉末（MgO）。 反应表达式‌：Mg ＋O2 MgO ‌铁丝燃烧‌ ‌关键操作‌：集气瓶底铺细沙或水，防止高温熔融物炸裂瓶底。 ‌现象‌：火星四射，生成黑色固体（Fe₃O₄）。 反应表达式‌：Fe ＋O2 Fe3O4 （三）其他反应 ‌蜡烛燃烧‌：验证产物为CO₂和H₂O（通过石灰水变浑浊和瓶壁水珠）。 ‌缓慢氧化‌：通过铁锈蚀、食物腐烂等实例说明氧化反应的放热特性。 【典型例题】（2025·山东青岛·中考真题）“追梦”小组在实验室中制取氧气并探究其性质，请回答下列问题： (1)实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气用于铁丝燃烧实验，从图一中选择最合适的发生和收集装置 (选填字母序号)，反应的化学方程式为 ，二氧化锰的作用是 。 (2)进行图二所示实验时，发现铁丝在空气中不燃烧，在氧气中剧烈燃烧、 ，放热，生成黑色固体，该反应的化学方程式为 。铁丝在空气中与在氧气中反应的剧烈程度明显不同、原因是 。 (3)为验证氧气的某些物理性质，小组同学收集一塑料瓶干燥的氧气，进行图三所示实验，测得氧气体积分数随时间变化曲线如图四所示。 ①从微观角度分析AB段曲线下降的原因是 。 ②BC段曲线下降幅度明显超过AB段，体现氧气的性质是 。 ③图四中D点氧气的体积分数约为 %。 【答案】(1) BE 催化作用 (2) 火星四射 氧气具有助燃性，氧气浓度越大，燃烧越剧烈 (3) 分子在永不停息的做无规则运动 密度大于空气 21 【详解】（1）二氧化锰作催化剂分解过氧化氢溶液制取氧气属于固液不加热装置，所以发生装置选择B；铁丝在氧气中燃烧实验要求氧气纯净，最合适的收集装置是排水法装置，所以收集装置选择E，故填：BE； 二氧化锰作催化剂分解过氧化氢溶液生成氧气和水，反应方程式为：； 二氧化锰作为催化剂，它的作用是催化作用； （2）由于空气中氧气浓度大约只有21%，浓度较小，铁丝在空气中不燃烧，铁丝在氧气中剧烈燃烧，可观察到的实验现象是：剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色固体，故填：火星四射； 铁丝在氧气中燃烧，生成黑色的四氧化三铁，反应的化学方程式为：； 因为空气中具有助燃性的物质是氧气，空气中氧气浓度大约只有21%，浓度较小，铁丝无法燃烧，纯氧中氧气浓度大，所以铁丝可以燃烧，故填：氧气具有助燃性，氧气浓度越大，燃烧越剧烈； （3）从微观角度分析AB段曲线下降的原因是瓶子正正放，瓶盖打开，少量氧气分子运动到瓶子外，导致氧气体积分数减小，故填：分子在永不停息的做无规则运动； BC段曲线下降幅度明显超过AB段，是因为180s后瓶子倒放，氧气密度大于空气密度，所以氧气下沉，有大量氧气分子运动到空气中，故填：密度大于空气； 图四中D点氧气的体积分数基本保持不变，说明瓶中的氧气已完全逸出，瓶中是空气，空气中氧气的体积分数大约为21%，故填：21。 方法03 氧气的制备方法 一、实验室制备方法 1.加热高锰酸钾法‌ 原理： 装置选择：固体加热型发生装置，排水法或向上排空气法收集‌ 操作步骤： 查：检查装置气密性 装：试管口放棉花防粉末堵塞导管 定：试管口略向下倾斜 点：预热后集中加热 收：连续均匀气泡时开始收集 离：先移导管后熄灯防倒吸‌ 2.过氧化氢分解法‌ 原理： 优点：常温反应，装置简单，适合课堂演示‌ 二、工业制备方法 分离液态空气法‌ 利用液氮（-196℃）和液氧（-183℃）沸点差异，通过低温蒸发分离。工业氧气含杂质，不可直接用于医疗吸氧。 三、实验注意事项 检验氧气：带火星木条复燃‌ 验满方法： 排水法：瓶口冒大气泡 排空气法：木条在瓶口复燃‌ 安全要点：防止试管炸裂（如棉花防堵塞、先撤导管后熄灯）‌ 【典型例题】（2025·四川达州·中考真题）气体的制取和性质是初中化学核心知识之一，请结合以下实验装置回答问题： (1)仪器甲的名称是 。 (2)实验室用高锰酸钾制取并收集较纯净的氧气，应选择的装置组合是 （从图1的A~E中选择，填字母序号），该反应的化学方程式为 。 (3)选用F装置收集氧气，气体应从 （填“a”或“b”）端进入集气瓶。 (4)实验室用过氧化氢溶液制取氧气，选用B装置做发生装置的优点为 。 (5)水、过氧化氢溶液和高锰酸钾都能用来制取氧气，是因为物质中都含有 元素。 (6)白炽灯泡内玻璃柱上有一点红色物质，那是红磷。只要看到使用过的灯泡内有这点红色物质存在，就可基本判定，该灯泡没有漏气，判断依据是 （用化学方程式表示）。 【答案】(1)试管 (2) AE (3)a (4)能控制反应速率 (5)氧 (6) 【详解】（1）由图可知，仪器甲为试管； （2）实验室用高锰酸钾制取氧气，应选用固体加热型发生装置，氧气的密度比空气大，不易溶于水，既可以采用向上排空气法收集，又可以采用排水法收集，排空气法收集的气体比较干燥，排水法收集的气体比较纯净，故选AE； 高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，方程式为：； （3）氧气的密度比空气大，若选用F装置收集，气体应长进短出，故气体从a口进入； （4）实验室用过氧化氢溶液制取氧气，应选用固液常温型发生装置，B能通过分液漏斗控制滴加液体的速率，从而控制反应速率，产生平稳的气流； （5）氧气是由氧元素组成的，根据反应前后元素种类不变，可知水、过氧化氢溶液和高锰酸钾都能用来制取氧气，是因为物质中都含有氧元素； （6）红磷能与空气中的氧气反应生成五氧化二磷，只要看到使用过的灯泡内有这点红色物质（红磷）存在，说明红磷没有被消耗，可基本判定，该灯泡没有漏气，方程式为：。 方法02 催化剂 一、催化剂的概念与特点 ‌定义‌：催化剂是指在化学反应中能改变化学反应速率（加快或减慢），而自身的质量和化学性质在反应前后均不发生变化的物质。 二、‌核心特点‌： ‌“一变两不变”‌：改变反应速率，但质量和化学性质不变。 ‌针对性‌：仅对特定反应有效（如二氧化锰催化过氧化氢分解，而非所有反应）。 ‌多样性‌：同一反应可能有多种催化剂（如过氧化氢分解可用二氧化锰、硫酸铜溶液等）。 三、催化剂的分类与作用原理 ‌分类‌： ‌正催化剂‌：加快反应速率（如二氧化锰催化过氧化氢分解）。 ‌负催化剂‌：减慢反应速率（如食品抗氧化剂）。 四、注意事项与易错点 ‌催化剂不影响产率。 ‌物理性质可能变化‌：如二氧化锰在反应后可能结块，但化学性质不变。 ‌非万能性‌：高锰酸钾分解时，二氧化锰是生成物而非催化剂。 【典型例题】（2025·江苏无锡·中考真题）设计数字化实验探究过氧化氢的分解(见表)，图中曲线、、分别表示实验①、②、③装置内气体压强与时间的关系。由实验得出的结论错误的是 表:过氧化氢溶液中加入试剂的种类和用量 实验 溶液 加入试剂 ① 15mL 4%的溶液 无 ② 0.2g粉末 ③ 0.2g粉末 A．在常温下分解缓慢 B．和都能使分解加速 C．使分解加速的效果比好 D．实验②和③中，等质量完全分解产生氧气质量不相等 【答案】D 【详解】A、由曲线a可知，在实验①中，压强随着时间的进行变化不大。因为过氧化氢在常温下分解缓慢，在短时间内放出的氧气很少，此选项正确，不符合题意； B、由曲线图可知，在其他条件相同的情况下，随着反应的进行，相同时间实验②和③装置内压强都比实验①装置内压强大，实验②和③中产生氧气的速率比①快，说明氯化铁和二氧化锰都能使过氧化氢分解加速。此选项正确，不符合题意； C、由曲线图可知，在其他条件相同的情况下，随着反应的进行，相同时间内实验③装置内压强最大，产生氧气最快，故二氧化锰使过氧化氢分解加速的效果比氯化铁好，此选项正确，不符合题意； D、催化剂只能加快过氧化氢的分解速率，不同的催化剂可能加快过氧化氢分解的速率不同，但不会改变过氧化氢最终产生氧气的量。因此，等质量过氧化氢完全分解产生氧气质量相等，此选项错误，符合题意； 故选：D 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $