内容正文:
专题一 空气 氧气和水 期中知识清单
思维导图→考点清单(十二大考点)→素养提升清单(八大易错点、五大方法)
· 考点01 空气中氧气含量的测定★★★☆☆
1.拉瓦锡研究空气成分
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
表达式:汞+氧气氧化汞
表达式:氧化汞汞+氧气
2.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
红磷+氧气五氧化二磷
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。
3.测定空气中氧气含量的数字化实验
传感器类型
实验装置举例
数字化图像举例
氧气浓度传感器
压强传感器
温度传感器
· 考点02 纯净物和混合物★★★☆☆
纯净物
混合物
概念
只由一种物质组成的物质
由两种或两种以上的物质混合而成的物质
特征
有固定的组成和性质
没有固定的组成和性质
表示
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
不可用化学符号表示
举例
氧气、二氧化碳、五氧化二磷、四氧化三铁、铁、铜等
空气、海水、合金、溶液、稀有气体、“浓~”、“稀~”、“a%的~”
· 考点03 空气的成分与保护★★☆☆☆
1.空气的成分和体积分数
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
(氦氖氩氪氙等)
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%
2.保护大气环境
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。
· 考点04 氧气的性质★★★★☆
1. 氧气的物理性质
颜色、气味、状态
密度
溶解性
三态变化
通常为无色无味气体
比空气略大
不易溶于水
降温后,氧气变为淡蓝色的液体,继续降温呈淡蓝色雪花状固体。
2. 氧气的化学性质
物质
实验现象
文字表达式、符号表达式
实验注意点
木炭
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
燃烧匙从集气瓶瓶口向下缓慢插入,以便充分消耗氧气。
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
集气瓶瓶底放少量的水,为了吸收二氧化硫防止污染空气;
铁丝
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
①集气瓶底放少量水或细沙,目的防止高温熔融物溅落,炸裂瓶底;②铁丝绕成螺旋状:增大与氧气的接触面积;③铁丝下端系火柴:引燃铁丝;④火柴快燃尽时插入集气瓶:防止火柴燃烧消耗较多的氧气;
小结
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。
【易错提醒】
①氧气能支持燃烧:把带有火星的木条伸到盛有氧气的集气瓶中,木条复燃,
②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。
③鉴别氧气、空气、二氧化碳、氮气最简单的方法:
步骤1.将燃着的木条分别伸入四种气体中,木条燃烧更旺的是氧气,正常燃烧的是空气,熄灭的是氮气和二氧化碳;步骤2.分别向木条熄灭的两种气体中倒入澄清石灰水,振荡,若澄清石灰水变浑浊的是二氧化碳,无明显变化则是氮气。
④注意:有空气和氧气的鉴别,用燃着的木条,不用带火星的木条。
· 考点05 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:物质与氧气发生的化学反应,属于氧化反应。
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。
· 考点06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。
· 考点07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、装、定、点、收、移、熄
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。
【易错提醒】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。
· 考点8催化剂和催化作用★★☆☆☆
概念
催化剂: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
· 考点09 水资源及保护
水资源概况
地球上水的储量很大;海洋是地球上最大的储水库,人类能直接利用的淡水资源有限。
我国总水量相对较多,但人均水量很少,且分布不均。
保护水资源的途径
合理利用水资源
工业重复用水;农业节水灌溉,改大水漫灌为喷灌和滴灌;生活中推广使用节水器具,提倡一水多用;通过修建水库和跨流域调水改善水资源时空分布不均。污水经物理、化学或生物方法进行分级处理后,可作为工业生产、农业灌溉、园林绿化或景观用水。
防治水体污染
工业上通过应用新技术 、新工艺可以减少污染物的产生,对污水进行处理使之符合排放标准;农业上提倡使用农家肥,合理使用化肥和农药;生活污水集中处理和排放;禁止使用含磷洗涤剂。
· 考点10 水的净化★★★★☆
自来水厂的净水过程
天然水→加絮凝剂→沉淀→过滤→活性炭吸附
→投药消毒→自来水。
常用的净水方法
沉降
絮凝剂明矾可以使水中悬浮的杂质较快沉降,使水逐渐澄清。
过滤
适用范围
难溶性固体与液体的分离。
操作要点
一贴:滤纸紧贴漏斗内壁;
二低:滤纸边缘低于漏斗口;漏斗内液面低于滤纸边缘;
三靠:烧杯紧靠玻璃棒;玻璃棒末端轻靠在三层滤纸上;漏斗下端紧靠烧杯内壁;
滤液浑浊的原因
倾倒液体时液面高于滤纸边缘;滤纸破损;承接滤液的烧杯不干净;
接下来的操作:更换滤纸并清洗仪器,重新过滤。
吸附
活性炭具有疏松多孔结构,有吸附性。活性炭不仅可以滤去其中的不溶性物质,还可以吸附一些溶解的杂质,除去异味,该过程属于物理变化。
蒸馏
(1)利用沸点不同将液体分离的方法;
(2)操作注意点:①烧瓶中加沸石(或碎瓷片)的目的是防止加热时出现暴沸;
②烧瓶内水的体积不超过容积的三分之一。
净化程度
净化程度由低到高的顺序:沉降、过滤、吸附、蒸馏
硬水和软水
概念
含有较多可溶性钙、镁化合物的水叫硬水;不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水叫软水。
硬水的检验
滴加肥皂水;出现较多白色浮渣现象的是硬水,出现较多泡沫、浮渣较少现象的是软水。
硬水的软化
生活中:煮沸;工业或实验室:蒸馏;
· 考点11 氢气的性质
物理性质
无色、无臭、难溶于水的气体,密度比空气小。
化学性质
(可燃性)
现象:产生淡蓝色火焰,放出热量,罩在火焰上的烧杯内壁有水珠产生
文字表达式:氢气 + 氧气 水 ;
符号表达式:H2 + O2 H2O
验纯
混有一定量空气或氧气的氢气遇明火可能会爆炸,因此点燃前必须验纯。
若发出尖锐的爆鸣声,表明氢气不纯(此时点燃较危险);声音很小则表明氢气较纯。
· 考点12 通电分解水探究水的组成★★★★☆
实验现象
两电极均产生气泡,负极产生气体速度较快,一段时间后,正、负极玻璃管内气体体积比为1:2。 简记为“正氧一,负氢二”。
气体检验
在正极端玻璃管口放带火星的木条,木条复燃,说明是O2;
在负极端玻璃管口放燃着的木条,气体燃烧,发出淡蓝色的火焰,说明是H2。
表达式
文字表达式:水 氢气 + 氧气通电
符号表达式:H2O H2 + O2 通电
实验结论
水是由氢、氧元素组成的
微观解释
通电时水分子分解成氢原子和氧原子,每2个氢原子结合成1个氢分子,很多氢分子聚集成氢气;每2个氧原子结合成1个氧分子,很多氧分子聚集成氧气。
根据精确的实验测定,每个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的,因此水可以表示为H2O。
· 易错点01 空气成分与保护
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)。
【判断对错】×或√
1. 洁净的空气是纯净物。( × )
2. 空气中含量最多的气体是氧气。( × )
3. 氧气约占空气质量的21%。( × )
4. 二氧化碳是空气污染物,因为会导致温室效应。( × )
5. 稀有气体通电发光的现象属于化学变化。( × )
6. 空气质量指数越大,污染越严重。( √ )
7. 工业上分离液态空气制氧气,利用了各成分密度不同。( × )
8. 氧气能支持燃烧,所以氧气具有可燃性。( × )
9. 空气中氧气含量是恒定不变的。( × )
10. 氮气化学性质稳定,作保护气,属于稀有气体。( × )
· 易错点02 测定空气中氧气含量的实验
易错内容
易错辨析
现象描述
红磷燃烧产生大量白烟(非白雾)。
冷却后现象:水倒吸至集气瓶内,体积约占原空气的1/5。(强调空气体积而非空气)
误差分析
装置漏气与弹簧夹未夹紧混淆。
装置漏气导致结果偏小;弹簧夹未夹紧导致结果偏大。
操作
气密性检查:实验前必须确保装置密封。
需先夹紧弹簧夹再点燃红磷,避免气体逸出。
药品选择
不可用木炭、蜡烛或硫代替,因其生成气体影响结果。
不可用镁条,因镁与空气中的氧气、氮气、二氧化碳都能反应。
【判断对错】×或√
1. 红磷燃烧实验若未冷却就打开止水夹,测得氧气体积分数会偏高。( × )
2. 红磷燃烧后生成大量白雾,待冷却至室温后打开弹簧夹。( × )
3. 若实验测得进入集气瓶的水不足容积的1/5,可能是因为红磷用量不足。( √ )
4. 可用木炭代替红磷进行实验,只需在集气瓶内放氢氧化钠溶液吸收CO₂(氢氧化钠能与CO₂反应)即可。( × )
5. 实验结束后的剩余气体中,氮气约占78%。( × )
6. 该实验可证明空气中氧气质量分数为1/5。( × )
7. 实验时在集气瓶外绑一个气球,目的是防止瓶内气压过大炸裂瓶身。( × )
8. 若装置气密性良好,但最终进水体积明显大于1/5,可能是未事先在烧杯中加水。( × )
· 易错点03 氧气性质与用途
易错内容
易错辨析
物理性质
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。
性质验证实验
木炭、硫、铁丝等燃烧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。
集气瓶预先放少量水目的不同:硫燃烧时放水是吸收有毒气体;铁丝燃烧时集气瓶底铺细沙或水防炸裂;
常见概念混淆
缓慢氧化:如铁生锈、食物腐烂等,属于放热反应但不易察觉。
影响物质燃烧剧烈程度的因素:氧气的浓度、可燃物与氧气的接触面积
【判断对错】×或√
1.氧气可使带火星的木条复燃,因此氧气有可燃性( × )
2.鱼类能在水中生存,说明氧气极易溶于水( × )
3.木炭在氧气中燃烧生成黑色固体( × )
4.氧气浓度越高,物质燃烧越剧烈( √ )
5.医疗急救用氧气,利用了氧气的氧化性( × )
6.自然界中的氧气主要来自绿色植物的呼吸作用( × )
7.氧气能与任何物质反应( × )
8.物质与氧气的反应通常放热( √ )
9.硫在氧气中燃烧产生蓝紫色火焰( √ )
10.铁丝在空气中加热会剧烈燃烧( × )
· 易错点04 实验室制备氧气
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”。
【判断对错】×或√
1. 工业上可通过分离液态空气制氧气,属于化学变化( × )
2. 用排水法收集氧气是因为氧气密度远小于水( × )
3. 实验室用高锰酸钾制氧气时,试管口需略向下倾斜( √ )
4. 用向上排空气法收集氧气时,导管应伸入集气瓶底部( √ )
5. 必须选择含氧元素的物质作原料( √ )
6. 导管口刚有气泡冒出时立即收集( × )
7. 高锰酸钾制氧时试管口需放棉花( √ )
8. 氯酸钾制氧气时,试管口需塞一团棉花。( × )
9. 氧气的验满方法是将带火星木条伸入集气瓶内( × )
10. 排水法收集氧气时,反应结束应先熄灭酒精灯再移出导管。( × )
11. 氯酸钾完全分解后,试管内剩余固体为纯净物。( × )
· 易错点05 催化剂
易错内容
易错辨析
核心概念易错点
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)。
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)。
注意催化剂的双重作用(正/负催化)及广泛适用性。
高频易错题
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”。
【判断对错】×或√
1. 过氧化氢制氧时忘记加二氧化锰会导致不产生氧气( × )
2. 催化剂只能加快反应速率。( × )
3. 过氧化氢溶液制氧气时,二氧化锰可增加最终产氧量。( × )
4. 化学反应后催化剂质量会变小。( × )
5. 化学反应后催化剂的质量和性质都不改变。( × )
· 易错点06 水的净化易错点
1.过滤操作常见错误
滤纸破损:导致未过滤液体直接进入滤液,造成二次污染。
技巧:折叠滤纸时避免用力过猛,润湿后轻压排除气泡。
液面高于滤纸边缘:液体从滤纸与漏斗间隙流下,过滤失败。
技巧:倾倒液体时用玻璃棒引流,保持液面始终低于滤纸边缘1-2cm。
仪器未“三靠”:玻璃棒未轻靠三层滤纸、烧杯口未紧贴玻璃棒、漏斗末端未紧靠烧杯内壁,导致液体飞溅。
2.硬水与软水鉴别误区
肥皂水泡沫量判断不准确:硬水泡沫少且有浮渣,软水泡沫多。
易错点:未充分振荡或静置时间不足,误判结果。
煮沸软化硬水的实验操作:未持续加热至沸腾,钙镁化合物未完全沉淀。
3.吸附与蒸馏混淆
活性炭与明矾作用混淆:
活性炭吸附色素和异味,明矾促进悬浮物沉降。
技巧:记忆口诀“活性炭吸味,明矾聚颗粒”。
蒸馏装置错误:
温度计水银球未置于支管口处,冷凝管进水方向错误(下进上出)。
4.综合实验设计易错点
自制净水器材料顺序错误:
正确顺序:小卵石→石英砂→活性炭→蓬松棉(自上而下)。
易错点:活性炭层过厚导致水流速过慢。
【判断对错】×或√
1.过滤操作可除去水中所有杂质( √ )
2.活性炭吸附能降低水的硬度( × )
3.蒸馏水是纯净水( × )
4.明矾净水的作用是杀菌消毒( × )
5.电解水是常用的净水方法( × )
6.硬水通过过滤就可以变成软水。( × )
7.软水中不含任何矿物质。( × )
8.用肥皂水区分硬水和软水时,泡沫多、不易消散的是软水。 ( √ )
9.长期饮用硬水对人体健康肯定有害。( √ )
10.沉降(静置)可以使硬水软化。( × )
11.蒸馏水一定是软水。( √ )
12.工业上常用煮沸的方法来软化大量的锅炉用水。( × )
13.使用活性炭净水器可以有效地将硬水转化为软水。( × )
14煮沸可软化硬水( √ )
15.自来水煮沸降低硬度是因沉淀生成( √ )
16.加明矾可以使硬水软化。( × )
· 易错点07 电解水实验中常见的易错点
1. 电极材料选择错误
错误示例:使用铁、铜等活泼金属电极,会导致电极参与反应,干扰气体生成比例。
正确操作:应选用惰性电极(如石墨或铂),仅催化反应不参与反应。
2. 电解液选择不当
错误示例:直接使用自来水或蒸馏水,因导电性差导致电解效率低。
正确操作:需加入稀硫酸或氢氧化钠溶液增强导电性,但需注意这些电解质本身不参与反应。
3. 气体体积比偏差原因
常见误区:忽略氧气溶解度(31 mL/L)高于氢气(18.2 mL/L),导致实测体积比偏离理论2:1。
其他因素:电极副反应(如氧气与含Cl⁻杂质反应)、温度压力变化等也会影响比例。
5. 气体检验操作失误
氢气检验:未验纯直接点燃,可能引发爆炸。
氧气检验:误用燃烧木条(应带火星木条复燃)。
6. 实验装置与操作疏漏
错误操作:电解器未加满水即通电,导致气体混合或测量误差。
安全提示:通电前需检查电路密封性,避免短路或漏电。
7. 概念混淆
元素与单质:误认为水由H₂和O₂组成(实际为H、O元素)。
质量比误解:9g水电解生成1g H₂和8g O₂,而非体积比。
8. 忽略副反应影响
案例:若电解液含NaCl,阳极可能生成Cl₂而非O₂,需确保电解质纯净。
9.实验操作误区
导电性增强:纯水导电性弱,需加入氢氧化钠或硫酸溶液增强导电性。
电源选择:必须使用直流电源,交流电无法稳定电解。
【判断对错】×或√
1.电解水时,与电源正极相连的电极产生氢气。( × )
2.电解水实验中,氢气与氧气的体积比是 1:2。( × )
3.水由氢气和氧气组成。( × )
4.电解水实验说明水分子由氢原子和氧原子构成。( √ )
5.电解水时加入少量硫酸钠是为了产生更多气体。( × )
6.水分解生成氢气和氧气,证明水中含有氢分子和氧分子。( × )
7.电解水的实验中,正负极产生气体的质量比为 1:2。( × )
8.水由两个氢元素和一个氧元素组成。( × )
9.电解水时,水分子本身被破坏。( √ )
10.水由氢原子和氧原子直接构成。( × )
11.电解水时,氢气与氧气的质量比为2:1。( × )
12.电解水实验加入硫酸钠是为了催化反应。( × )
13.水分子中含有氢分子和氧分子。( × )
14.电解水实验说明水是混合物。( × )
· 易错点08 物质的简单分类易错点
1.纯净物与混合物
冰水混合物是纯净物(仅含H₂O分子),而石墨与金刚石混合属于混合物(同素异形体)。
判断依据:是否由单一物质组成,与颜色、透明度无关。
注意点:“洁净”“澄清”等修饰词不代表纯净物。
易错点:冰水共存物是纯净物,而“洁净的空气”一定是混合物。
2.单质与化合物
同种元素可能形成混合物(如O₂与O₃),但单质一定是纯净物。
化合物需含多种元素,氧化物必须含氧且仅两种元素(如H₂O是氧化物,KMnO₄不是)。
易错点:CO₂、SO₂中无O₂分子
3.含氧化合物与氧化物
所有氧化物均为含氧化合物,但含氧化合物不一定是氧化物(如CaCO₃)。
易错点:忽略氧化物必须是化合物的前提。
【判断对错】×或√
1.混合物一定由不同种分子构成。( × )
2.纯净物中一定含有不同种元素。( × )
3.含有两种元素的化合物一定是氧化物。( × )
4.水(H₂O)是化合物,也是氧化物。( √ )
5.二氧化碳(CO₂)是含氧化合物,但不是氧化物。( × )
6.铁锈(主要成分Fe₂O₃)是纯净物。( × )
7.氯酸钾(KClO₃)是含氧化合物,但不是氧化物。
8.冰水混合物是纯净物。( √ )
9.臭氧(O₃)是单质,但不是纯净物。( × )
10.氧化镁(MgO)是氧化物,但不是含氧化合物。( × )
11.金刚石和石墨混合在一起属于纯净物。( × )
12.高锰酸钾(KMnO₄)加热分解后的固体剩余物是混合物。( √ )
13.由同种元素组成的物质一定是单质。( × )
14.二氧化锰(MnO₂)在催化过氧化氢分解时是催化剂,属于混合物。( × )
· 方法1 空气组成测定方法
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。
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、实验改进与拓展
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。
· 方法2 探究氧气性质的方法
1.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。
2.氧气化学性质实验的核心方法
燃烧实验法
木炭燃烧:红热的木炭在氧气中剧烈燃烧,发出白光,生成使澄清石灰水变浑浊的气体(CO₂)。
硫粉燃烧:在氧气中产生蓝紫色火焰,生成刺激性气味气体(SO₂),需在瓶底加水吸收有害气体。
铁丝燃烧:火星四射,生成黑色固体(Fe₃O₄),集气瓶需铺细沙或加水防炸裂。
催化剂验证实验
通过对比过氧化氢溶液在常温、加入二氧化锰及重复加过氧化氢的三组实验,验证二氧化锰的催化作用(加快反应速率且自身性质不变)。
3.实验操作要点
氧气检验:将带火星木条伸入集气瓶,复燃则证明为氧气。
铁丝燃烧时避免高温熔融物溅落;
硫燃烧实验需处理尾气(如用氢氧化钠溶液吸收SO₂)。
4.实验设计原则
对比控制变量:如验证催化剂时需控制过氧化氢浓度、体积等变量。
现象与结论对应:如木炭燃烧后石灰水变浑浊,证明生成CO₂。
· 方法3 制取氧气的方法
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、方法比较
方法
反应物
条件
优点
缺点
高锰酸钾
KMnO₄
加热
操作简单
需加热,能耗高
过氧化氢
H₂O₂
常温
安全快速
需催化剂
氯酸钾
KClO₃
加热
产氧量大
温度高,危险
工业法
空气
低温
成本低
设备复杂
· 方法4 证明某物质是催化剂
要证明某物质是催化剂,需通过实验验证以下三个核心条件:
1.改变化学反应速率
实验方法:取等量反应物,一组加入待测物质,另一组不加,在相同条件下对比反应速率(如气体产生速度、沉淀出现时间等)。
2.反应前后质量不变
实验方法:反应前称量待测物质质量,反应后通过过滤、洗涤、干燥等操作分离并再次称量,比较质量是否一致。
3.反应前后化学性质不变
实验方法:将反应后回收的待测物质重新加入相同反应物中,观察是否仍能改变反应速率。
需同时满足上述三点,缺一不可。
示例:验证二氧化锰(MnO₂)为催化剂时,需通过对比实验、质量称量及重复催化效果测试来综合证明。
· 方法5 元素守恒分析法探究水的组成
1. 核心原理
元素守恒法的本质是化学反应中元素的种类和原子总数不变。应用于水的组成探究时,需通过化学反应(如电解或燃烧)分析产物中的元素,逆向推导水的组成。
2. 具体应用方法
确定守恒元素:选择反应前后明确存在的元素(如氢、氧)作为分析对象。
建立守恒关系:
电解水实验:水分解为氢气和氧气,通过检测两极气体(H₂和O₂),证明水中含氢、氧元素。
氢气燃烧实验:氢气与氧气反应生成水,通过产物水中的元素种类反推反应物组成。
列式计算:根据气体体积比(H₂:O₂=2:1)或质量关系,验证元素守恒。
3. 实验验证示例
电解水:生成物H₂和O₂分别含氢、氧元素,且反应前后元素种类不变,故水由H、O组成。
氢气燃烧:仅生成水,说明反应物H₂和O₂中的元素(H、O)是水的唯一来源。
4. 注意事项
需确保反应物纯净(如氢气验纯)。
电解水实验中,氧气溶解度可能影响体积比测量。
5. 结论
通过元素守恒法,结合电解和燃烧实验,可系统证明水由氢、氧元素组成,且分子式为H₂O。
6. 现代仪器辅助
借助元素分析仪、红外光谱仪等设备测定水的分子结构,精确分析氢氧原子比例
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专题一 空气 氧气和水 期中知识清单
思维导图→考点清单(十二大考点)→素养提升清单(八大易错点、五大方法)
· 考点01 空气中氧气含量的测定★★★☆☆
1.拉瓦锡研究空气成分
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
表达式:
表达式:
2.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
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。
3.测定空气中氧气含量的数字化实验
传感器类型
实验装置举例
数字化图像举例
氧气浓度传感器
压强传感器
温度传感器
· 考点02 纯净物和混合物★★★☆☆
纯净物
混合物
概念
只由一种物质组成的物质
由两种或两种以上的物质混合而成的物质
特征
有固定的组成和性质
没有固定的组成和性质
表示
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
不可用化学符号表示
举例
氧气、二氧化碳、五氧化二磷、四氧化三铁、铁、铜等
空气、海水、合金、溶液、稀有气体、“浓~”、“稀~”、“a%的~”
· 考点03 空气的成分与保护★★☆☆☆
1.空气的成分和体积分数
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
(氦氖氩氪氙等)
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%
2.保护大气环境
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。
· 考点04 氧气的性质★★★★☆
1. 氧气的物理性质
颜色、气味、状态
密度
溶解性
三态变化
通常为无色无味气体
比空气略大
不易溶于水
降温后,氧气变为淡蓝色的液体,继续降温呈淡蓝色雪花状固体。
2. 氧气的化学性质
物质
实验现象
文字表达式、符号表达式
实验注意点
木炭
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。
燃烧匙从集气瓶瓶口向下缓慢插入,以便充分消耗氧气。
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。
集气瓶瓶底放少量的水,为了吸收二氧化硫防止污染空气;
铁丝
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。
①集气瓶底放少量水或细沙,目的防止高温熔融物溅落,炸裂瓶底;②铁丝绕成螺旋状:增大与氧气的接触面积;③铁丝下端系火柴:引燃铁丝;④火柴快燃尽时插入集气瓶:防止火柴燃烧消耗较多的氧气;
小结
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。
【易错提醒】
①氧气能支持燃烧:把带有火星的木条伸到盛有氧气的集气瓶中,木条复燃,
②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。
③鉴别氧气、空气、二氧化碳、氮气最简单的方法:
步骤1.将燃着的木条分别伸入四种气体中,木条燃烧更旺的是氧气,正常燃烧的是空气,熄灭的是氮气和二氧化碳;步骤2.分别向木条熄灭的两种气体中倒入澄清石灰水,振荡,若澄清石灰水变浑浊的是二氧化碳,无明显变化则是氮气。
④注意:有空气和氧气的鉴别,用燃着的木条,不用带火星的木条。
· 考点05 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:物质与氧气发生的化学反应,属于氧化反应。
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。
· 考点06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。
· 考点07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、装、定、点、收、移、熄
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。
【易错提醒】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。
· 考点8催化剂和催化作用★★☆☆☆
概念
催化剂: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
· 考点09 水资源及保护
水资源概况
地球上水的储量很大;海洋是地球上最大的储水库,人类能直接利用的淡水资源有限。
我国总水量相对较多,但人均水量很少,且分布不均。
保护水资源的途径
合理利用水资源
工业重复用水;农业节水灌溉,改大水漫灌为喷灌和滴灌;生活中推广使用节水器具,提倡一水多用;通过修建水库和跨流域调水改善水资源时空分布不均。污水经物理、化学或生物方法进行分级处理后,可作为工业生产、农业灌溉、园林绿化或景观用水。
防治水体污染
工业上通过应用新技术 、新工艺可以减少污染物的产生,对污水进行处理使之符合排放标准;农业上提倡使用农家肥,合理使用化肥和农药;生活污水集中处理和排放;禁止使用含磷洗涤剂。
· 考点10 水的净化★★★★☆
自来水厂的净水过程
天然水→加絮凝剂→沉淀→过滤→活性炭吸附
→投药消毒→自来水。
常用的净水方法
沉降
絮凝剂明矾可以使水中悬浮的杂质较快沉降,使水逐渐澄清。
过滤
适用范围
难溶性固体与液体的分离。
操作要点
一贴:滤纸紧贴漏斗内壁;
二低:滤纸边缘低于漏斗口;漏斗内液面低于滤纸边缘;
三靠:烧杯紧靠玻璃棒;玻璃棒末端轻靠在三层滤纸上;漏斗下端紧靠烧杯内壁;
滤液浑浊的原因
倾倒液体时液面高于滤纸边缘;滤纸破损;承接滤液的烧杯不干净;
接下来的操作:更换滤纸并清洗仪器,重新过滤。
吸附
活性炭具有疏松多孔结构,有吸附性。活性炭不仅可以滤去其中的不溶性物质,还可以吸附一些溶解的杂质,除去异味,该过程属于物理变化。
蒸馏
(1)利用沸点不同将液体分离的方法;
(2)操作注意点:①烧瓶中加沸石(或碎瓷片)的目的是防止加热时出现暴沸;
②烧瓶内水的体积不超过容积的三分之一。
净化程度
净化程度由低到高的顺序:沉降、过滤、吸附、蒸馏
硬水和软水
概念
含有较多可溶性钙、镁化合物的水叫硬水;不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水叫软水。
硬水的检验
滴加肥皂水;出现较多白色浮渣现象的是硬水,出现较多泡沫、浮渣较少现象的是软水。
硬水的软化
生活中:煮沸;工业或实验室:蒸馏;
· 考点11 氢气的性质
物理性质
无色、无臭、难溶于水的气体,密度比空气小。
化学性质
(可燃性)
现象:产生淡蓝色火焰,放出热量,罩在火焰上的烧杯内壁有水珠产生
文字表达式:氢气 + 氧气 水 ;
符号表达式:H2 + O2 H2O
验纯
混有一定量空气或氧气的氢气遇明火可能会爆炸,因此点燃前必须验纯。
若发出尖锐的爆鸣声,表明氢气不纯(此时点燃较危险);声音很小则表明氢气较纯。
· 考点12 通电分解水探究水的组成★★★★☆
实验现象
两电极均产生气泡,负极产生气体速度较快,一段时间后,正、负极玻璃管内气体体积比为1:2。 简记为“正氧一,负氢二”。
气体检验
在正极端玻璃管口放带火星的木条,木条复燃,说明是O2;
在负极端玻璃管口放燃着的木条,气体燃烧,发出淡蓝色的火焰,说明是H2。
表达式
文字表达式:水 氢气 + 氧气
符号表达式:H2O H2 + O2
实验结论
水是由氢、氧元素组成的
微观解释
通电时水分子分解成氢原子和氧原子,每2个氢原子结合成1个氢分子,很多氢分子聚集成氢气;每2个氧原子结合成1个氧分子,很多氧分子聚集成氧气。
根据精确的实验测定,每个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的,因此水可以表示为H2O。
· 易错点01 空气成分与保护
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)。
【判断对错】×或√
1. 洁净的空气是纯净物。( )
2. 空气中含量最多的气体是氧气。( )
3. 氧气约占空气质量的21%。( )
4. 二氧化碳是空气污染物,因为会导致温室效应。( )
5. 稀有气体通电发光的现象属于化学变化。( )
6. 空气质量指数越大,污染越严重。( )
7. 工业上分离液态空气制氧气,利用了各成分密度不同。( )
8. 氧气能支持燃烧,所以氧气具有可燃性。( )
9. 空气中氧气含量是恒定不变的。( )
10. 氮气化学性质稳定,作保护气,属于稀有气体。( )
· 易错点02 测定空气中氧气含量的实验
易错内容
易错辨析
现象描述
红磷燃烧产生大量白烟(非白雾)。
冷却后现象:水倒吸至集气瓶内,体积约占原空气的1/5。(强调空气体积而非空气)
误差分析
装置漏气与弹簧夹未夹紧混淆。
装置漏气导致结果偏小;弹簧夹未夹紧导致结果偏大。
操作
气密性检查:实验前必须确保装置密封。
需先夹紧弹簧夹再点燃红磷,避免气体逸出。
药品选择
不可用木炭、蜡烛或硫代替,因其生成气体影响结果。
不可用镁条,因镁与空气中的氧气、氮气、二氧化碳都能反应。
【判断对错】×或√
1. 红磷燃烧实验若未冷却就打开止水夹,测得氧气体积分数会偏高。( )
2. 红磷燃烧后生成大量白雾,待冷却至室温后打开弹簧夹。( )
3. 若实验测得进入集气瓶的水不足容积的1/5,可能是因为红磷用量不足。( )
4. 可用木炭代替红磷进行实验,只需在集气瓶内放氢氧化钠溶液吸收CO₂(氢氧化钠能与CO₂反应)即可。( )
5. 实验结束后的剩余气体中,氮气约占78%。( )
6. 该实验可证明空气中氧气质量分数为1/5。( )
7. 实验时在集气瓶外绑一个气球,目的是防止瓶内气压过大炸裂瓶身。( )
8. 若装置气密性良好,但最终进水体积明显大于1/5,可能是未事先在烧杯中加水。( )
· 易错点03 氧气性质与用途
易错内容
易错辨析
物理性质
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。
性质验证实验
木炭、硫、铁丝等燃烧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。
集气瓶预先放少量水目的不同:硫燃烧时放水是吸收有毒气体;铁丝燃烧时集气瓶底铺细沙或水防炸裂;
常见概念混淆
缓慢氧化:如铁生锈、食物腐烂等,属于放热反应但不易察觉。
影响物质燃烧剧烈程度的因素:氧气的浓度、可燃物与氧气的接触面积
【判断对错】×或√
1.氧气可使带火星的木条复燃,因此氧气有可燃性( )
2.鱼类能在水中生存,说明氧气极易溶于水( )
3.木炭在氧气中燃烧生成黑色固体( )
4.氧气浓度越高,物质燃烧越剧烈( )
5.医疗急救用氧气,利用了氧气的氧化性( )
6.自然界中的氧气主要来自绿色植物的呼吸作用( )
7.氧气能与任何物质反应( )
8.物质与氧气的反应通常放热( )
9.硫在氧气中燃烧产生蓝紫色火焰( )
10.铁丝在空气中加热会剧烈燃烧( )
· 易错点04 实验室制备氧气
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”。
【判断对错】×或√
1. 工业上可通过分离液态空气制氧气,属于化学变化( )
2. 用排水法收集氧气是因为氧气密度远小于水( )
3. 实验室用高锰酸钾制氧气时,试管口需略向下倾斜( )
4. 用向上排空气法收集氧气时,导管应伸入集气瓶底部( )
5. 必须选择含氧元素的物质作原料( )
6. 导管口刚有气泡冒出时立即收集( )
7. 高锰酸钾制氧时试管口需放棉花( )
8. 氯酸钾制氧气时,试管口需塞一团棉花。( )
9. 氧气的验满方法是将带火星木条伸入集气瓶内( )
10. 排水法收集氧气时,反应结束应先熄灭酒精灯再移出导管。( )
11. 氯酸钾完全分解后,试管内剩余固体为纯净物。( )
· 易错点05 催化剂
易错内容
易错辨析
核心概念易错点
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)。
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)。
注意催化剂的双重作用(正/负催化)及广泛适用性。
高频易错题
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”。
【判断对错】×或√
1. 过氧化氢制氧时忘记加二氧化锰会导致不产生氧气( )
2. 催化剂只能加快反应速率。( )
3. 过氧化氢溶液制氧气时,二氧化锰可增加最终产氧量。( )
4. 化学反应后催化剂质量会变小。( )
5. 化学反应后催化剂的质量和性质都不改变。( )
· 易错点06 水的净化易错点
1.过滤操作常见错误
滤纸破损:导致未过滤液体直接进入滤液,造成二次污染。
技巧:折叠滤纸时避免用力过猛,润湿后轻压排除气泡。
液面高于滤纸边缘:液体从滤纸与漏斗间隙流下,过滤失败。
技巧:倾倒液体时用玻璃棒引流,保持液面始终低于滤纸边缘1-2cm。
仪器未“三靠”:玻璃棒未轻靠三层滤纸、烧杯口未紧贴玻璃棒、漏斗末端未紧靠烧杯内壁,导致液体飞溅。
2.硬水与软水鉴别误区
肥皂水泡沫量判断不准确:硬水泡沫少且有浮渣,软水泡沫多。
易错点:未充分振荡或静置时间不足,误判结果。
煮沸软化硬水的实验操作:未持续加热至沸腾,钙镁化合物未完全沉淀。
3.吸附与蒸馏混淆
活性炭与明矾作用混淆:
活性炭吸附色素和异味,明矾促进悬浮物沉降。
技巧:记忆口诀“活性炭吸味,明矾聚颗粒”。
蒸馏装置错误:
温度计水银球未置于支管口处,冷凝管进水方向错误(下进上出)。
4.综合实验设计易错点
自制净水器材料顺序错误:
正确顺序:小卵石→石英砂→活性炭→蓬松棉(自上而下)。
易错点:活性炭层过厚导致水流速过慢。
【判断对错】×或√
1.过滤操作可除去水中所有杂质( )
2.活性炭吸附能降低水的硬度( )
3.蒸馏水是纯净水( )
4.明矾净水的作用是杀菌消毒( )
5.电解水是常用的净水方法( )
6.硬水通过过滤就可以变成软水。( )
7.软水中不含任何矿物质。( )
8.用肥皂水区分硬水和软水时,泡沫多、不易消散的是软水。 ( )
9.长期饮用硬水对人体健康肯定有害。( )
10.沉降(静置)可以使硬水软化。( )
11.蒸馏水一定是软水。( )
12.工业上常用煮沸的方法来软化大量的锅炉用水。( )
13.使用活性炭净水器可以有效地将硬水转化为软水。( )
14煮沸可软化硬水( )
15.自来水煮沸降低硬度是因沉淀生成( )
16.加明矾可以使硬水软化。( )
· 易错点07 电解水实验中常见的易错点
1. 电极材料选择错误
错误示例:使用铁、铜等活泼金属电极,会导致电极参与反应,干扰气体生成比例。
正确操作:应选用惰性电极(如石墨或铂),仅催化反应不参与反应。
2. 电解液选择不当
错误示例:直接使用自来水或蒸馏水,因导电性差导致电解效率低。
正确操作:需加入稀硫酸或氢氧化钠溶液增强导电性,但需注意这些电解质本身不参与反应。
3. 气体体积比偏差原因
常见误区:忽略氧气溶解度(31 mL/L)高于氢气(18.2 mL/L),导致实测体积比偏离理论2:1。
其他因素:电极副反应(如氧气与含Cl⁻杂质反应)、温度压力变化等也会影响比例。
5. 气体检验操作失误
氢气检验:未验纯直接点燃,可能引发爆炸。
氧气检验:误用燃烧木条(应带火星木条复燃)。
6. 实验装置与操作疏漏
错误操作:电解器未加满水即通电,导致气体混合或测量误差。
安全提示:通电前需检查电路密封性,避免短路或漏电。
7. 概念混淆
元素与单质:误认为水由H₂和O₂组成(实际为H、O元素)。
质量比误解:9g水电解生成1g H₂和8g O₂,而非体积比。
8. 忽略副反应影响
案例:若电解液含NaCl,阳极可能生成Cl₂而非O₂,需确保电解质纯净。
9.实验操作误区
导电性增强:纯水导电性弱,需加入氢氧化钠或硫酸溶液增强导电性。
电源选择:必须使用直流电源,交流电无法稳定电解。
【判断对错】×或√
1.电解水时,与电源正极相连的电极产生氢气。( )
2.电解水实验中,氢气与氧气的体积比是 1:2。( )
3.水由氢气和氧气组成。( )
4.电解水实验说明水分子由氢原子和氧原子构成。( )
5.电解水时加入少量硫酸钠是为了产生更多气体。( )
6.水分解生成氢气和氧气,证明水中含有氢分子和氧分子。( )
7.电解水的实验中,正负极产生气体的质量比为 1:2。( )
8.水由两个氢元素和一个氧元素组成。( )
9.电解水时,水分子本身被破坏。( )
10.水由氢原子和氧原子直接构成。( )
11.电解水时,氢气与氧气的质量比为2:1。( )
12.电解水实验加入硫酸钠是为了催化反应。( )
13.水分子中含有氢分子和氧分子。( )
14.电解水实验说明水是混合物。( )
· 易错点08 物质的简单分类易错点
1.纯净物与混合物
冰水混合物是纯净物(仅含H₂O分子),而石墨与金刚石混合属于混合物(同素异形体)。
判断依据:是否由单一物质组成,与颜色、透明度无关。
注意点:“洁净”“澄清”等修饰词不代表纯净物。
易错点:冰水共存物是纯净物,而“洁净的空气”一定是混合物。
2.单质与化合物
同种元素可能形成混合物(如O₂与O₃),但单质一定是纯净物。
化合物需含多种元素,氧化物必须含氧且仅两种元素(如H₂O是氧化物,KMnO₄不是)。
易错点:CO₂、SO₂中无O₂分子
3.含氧化合物与氧化物
所有氧化物均为含氧化合物,但含氧化合物不一定是氧化物(如CaCO₃)。
易错点:忽略氧化物必须是化合物的前提。
【判断对错】×或√
1.混合物一定由不同种分子构成。( )
2.纯净物中一定含有不同种元素。( )
3.含有两种元素的化合物一定是氧化物。( )
4.水(H₂O)是化合物,也是氧化物。( )
5.二氧化碳(CO₂)是含氧化合物,但不是氧化物。( )
6.铁锈(主要成分Fe₂O₃)是纯净物。( )
7.氯酸钾(KClO₃)是含氧化合物,但不是氧化物。
8.冰水混合物是纯净物。( )
9.臭氧(O₃)是单质,但不是纯净物。( )
10.氧化镁(MgO)是氧化物,但不是含氧化合物。( )
11.金刚石和石墨混合在一起属于纯净物。( )
12.高锰酸钾(KMnO₄)加热分解后的固体剩余物是混合物。( )
13.由同种元素组成的物质一定是单质。( )
14.二氧化锰(MnO₂)在催化过氧化氢分解时是催化剂,属于混合物。( )
· 方法1 空气组成测定方法
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。
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、实验改进与拓展
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。
· 方法2 探究氧气性质的方法
1.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。
2.氧气化学性质实验的核心方法
燃烧实验法
木炭燃烧:红热的木炭在氧气中剧烈燃烧,发出白光,生成使澄清石灰水变浑浊的气体(CO₂)。
硫粉燃烧:在氧气中产生蓝紫色火焰,生成刺激性气味气体(SO₂),需在瓶底加水吸收有害气体。
铁丝燃烧:火星四射,生成黑色固体(Fe₃O₄),集气瓶需铺细沙或加水防炸裂。
催化剂验证实验
通过对比过氧化氢溶液在常温、加入二氧化锰及重复加过氧化氢的三组实验,验证二氧化锰的催化作用(加快反应速率且自身性质不变)。
3.实验操作要点
氧气检验:将带火星木条伸入集气瓶,复燃则证明为氧气。
铁丝燃烧时避免高温熔融物溅落;
硫燃烧实验需处理尾气(如用氢氧化钠溶液吸收SO₂)。
4.实验设计原则
对比控制变量:如验证催化剂时需控制过氧化氢浓度、体积等变量。
现象与结论对应:如木炭燃烧后石灰水变浑浊,证明生成CO₂。
· 方法3 制取氧气的方法
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、方法比较
方法
反应物
条件
优点
缺点
高锰酸钾
KMnO₄
加热
操作简单
需加热,能耗高
过氧化氢
H₂O₂
常温
安全快速
需催化剂
氯酸钾
KClO₃
加热
产氧量大
温度高,危险
工业法
空气
低温
成本低
设备复杂
· 方法4 证明某物质是催化剂
要证明某物质是催化剂,需通过实验验证以下三个核心条件:
1.改变化学反应速率
实验方法:取等量反应物,一组加入待测物质,另一组不加,在相同条件下对比反应速率(如气体产生速度、沉淀出现时间等)。
2.反应前后质量不变
实验方法:反应前称量待测物质质量,反应后通过过滤、洗涤、干燥等操作分离并再次称量,比较质量是否一致。
3.反应前后化学性质不变
实验方法:将反应后回收的待测物质重新加入相同反应物中,观察是否仍能改变反应速率。
需同时满足上述三点,缺一不可。
示例:验证二氧化锰(MnO₂)为催化剂时,需通过对比实验、质量称量及重复催化效果测试来综合证明。
· 方法5 元素守恒分析法探究水的组成
1. 核心原理
元素守恒法的本质是化学反应中元素的种类和原子总数不变。应用于水的组成探究时,需通过化学反应(如电解或燃烧)分析产物中的元素,逆向推导水的组成。
2. 具体应用方法
确定守恒元素:选择反应前后明确存在的元素(如氢、氧)作为分析对象。
建立守恒关系:
电解水实验:水分解为氢气和氧气,通过检测两极气体(H₂和O₂),证明水中含氢、氧元素。
氢气燃烧实验:氢气与氧气反应生成水,通过产物水中的元素种类反推反应物组成。
列式计算:根据气体体积比(H₂:O₂=2:1)或质量关系,验证元素守恒。
3. 实验验证示例
电解水:生成物H₂和O₂分别含氢、氧元素,且反应前后元素种类不变,故水由H、O组成。
氢气燃烧:仅生成水,说明反应物H₂和O₂中的元素(H、O)是水的唯一来源。
4. 注意事项
需确保反应物纯净(如氢气验纯)。
电解水实验中,氧气溶解度可能影响体积比测量。
5. 结论
通过元素守恒法,结合电解和燃烧实验,可系统证明水由氢、氧元素组成,且分子式为H₂O。
6. 现代仪器辅助
借助元素分析仪、红外光谱仪等设备测定水的分子结构,精确分析氢氧原子比例
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