专题03 空气、氧气、二氧化碳（寒假复习讲义）八年级化学沪科版五四学制

专题03 空气、氧气、二氧化碳 内容导航 考点聚焦：紧扣考试命题常考点，有的放矢 重点速记：知识点和关键点梳理，查漏补缺 难点强化：难点内容标注与讲解，能力提升 复习提升：基础巩固+提升专练，全面突破 1．了解空气的成分（体积分数：氮气约 78%、氧气约 21%、稀有气体约 0.94%、二氧化碳约 0.03%、其他气体和杂质约 0.03%），认识空气是一种重要的自然资源。 2．掌握空气中氧气含量的测定方法（如红磷燃烧法），理解实验原理、现象、结论及误差分析。 3．了解氮气、稀有气体的性质与用途，树立“性质决定用途”的观念。 4．了解空气质量指数（AQI）及其包含的污染物（如SO₂、NO₂、CO、O₃、PM₁₀、PM₂.₅），认识空气污染的危害及防治措施。 5．掌握氧气和二氧化碳的物理性质、化学性质及用途，并能通过实验进行验证。 6．理解自然界中的氧循环和碳循环，认识“低碳生活”“碳达峰、碳中和”的重要性。 7．掌握实验室制取氧气（过氧化氢分解、加热高锰酸钾）和二氧化碳（大理石与稀盐酸反应）的原理、装置、步骤及注意事项。 8．了解催化剂的概念及其在化学反应中的作用（如MnO₂对H₂O₂分解的催化作用）。 9．能根据反应物状态和反应条件选择气体发生装置，根据气体性质选择收集方法（排水法、向上/向下排空气法）。 10．能基于特定需求，综合运用多学科知识设计并制作简易供氧器，提升综合实践能力。 一、空气的成分与性质 1.空气的成分（按体积分数） 氮气约 ____________ 氧气约 ____________ 稀有气体约 ____________（包括____________、____________、____________等） 二氧化碳约 ____________ 其他气体和杂质约 0.03% 2.空气中氧气含量的测定（红磷燃烧法） 原理：红磷燃烧消耗____________，生成五氧化二磷____________体，使瓶内气压____________，水被倒吸，进入瓶内____________的体积即为消耗____________的体积。 文字表达式：____________ 现象：红磷燃烧，产生 ____________，____________打开弹簧夹，水进入集气瓶，约占瓶内空气体积的____________。 结论：____________。 3.氮气的性质与用途 物理性质：____________色、____________味、____________溶于水。 化学性质：____________，常温下难与其他物质反应。 用途：用作 ____________（如食品保鲜、灯泡充氮）、制 ____________肥、____________等。 4.稀有气体的性质与用途 化学性质：____________（曾称“惰性气体”）。 用途：用作 ____________（如焊接金属）、____________（如氙气灯）、激光技术等。 5.空气质量与污染 空气质量指数（AQI）包括：____________、____________、____________、____________、____________、____________。 PM₂.₅：粒径≤2.5μm，对人体健康危害大，可直接进入 支气管。 防治措施：加强监测、减少污染物排放、植树造林、开发清洁能源等。 二、氧气和二氧化碳的性质 1.氧气的性质 物理性质：____________色、____________味、密度比空气____________、____________溶于水。 化学性质：____________（助燃性），能与多种物质反应。 实验现象： 木炭在氧气中燃烧：发出 ____________，生成能使____________变浑浊的气体。 文字表达式：碳____________ 铁丝在氧气中燃烧：____________，生成 ____________（四氧化三铁）。 文字表达式：铁____________ 用途：供给____________（医疗急救、潜水）、支持____________（气割、炼钢、火箭推进剂）。 2.二氧化碳的性质 物理性质：____________色、____________味、密度比空气____________、____________溶于水。固态二氧化碳俗称“____________”，易升华。 化学性质： 不支持____________，也不____________。 能与水反应生成 ____________（使紫色石蕊试液变____________）。 能与澄清石灰水反应生成 ____________（用于检验____________）。 用途：气体肥料、生产____________、____________、____________、冷藏食物等。 3.自然界中的氧循环与碳循环 氧循环：绿色植物 ____________ 释放氧气，生物呼吸、燃料燃烧消耗氧气。 碳循环：含碳燃料____________、生物____________等释放二氧化碳；绿色植物光合作用、水体溶解吸收二氧化碳。 温室效应：大气中 ____________ 含量升高导致全球变暖，应践行“低碳生活”，减少碳排放。 三、氧气和二氧化碳的制备 1.氧气的制备 工业制法：____________（利用液氮与液氧的____________不同）。 实验室制法： 过氧化氢分解：____________（MnO₂作____________）。 加热高锰酸钾：____________。 催化剂：能 ____________化学反应速率，本身____________和____________在反应前后不变（如MnO₂）。 2.二氧化碳的制备 实验室制法：____________（或____________）与____________反应。 文字表达式：____________。 装置：固液不加热型，收集方法为 ____________。 验满方法：____________。 3.气体收集方法选择 排水法：适用于 ____________ 且不与水反应的气体（如O₂）。 向上排空气法：适用于密度 ____________空气 的气体（如CO₂）。 向下排空气法：适用于密度 ____________空气 的气体（如H₂）。 一、空气中氧气含量测定的实验原理与误差分析 1.难点分析 学生容易混淆实验现象与结论，对“进入瓶内水的体积等于消耗氧气的体积”这一原理理解不深，对实验误差的来源分析不全面。 2.核心方法 （1）理解原理：红磷燃烧消耗氧气，生成固体，使瓶内气压减小，外界大气压将水压入瓶中。 （2）误差分析： 结果偏小：红磷不足、装置漏气、未冷却至室温就打开弹簧夹。 结果偏大：燃烧匙伸入过慢、弹簧夹未夹紧、红磷点燃后未迅速伸入。 3.易错提醒 不能用木炭、硫代替红磷（生成气体，瓶内气压变化不明显）。 实验前要检查装置气密性，实验后要冷却至室温再打开弹簧夹。 二、氧气与二氧化碳的性质对比与鉴别 1.难点分析 学生对氧气和二氧化碳的性质记忆混淆，尤其是在支持燃烧、溶解性、密度等方面易出错，对检验和鉴别方法掌握不牢。 2.核心方法 （1）性质对比： 气体 助燃性 溶解性 密度（与空气比） 检验方法 氧气 支持燃烧 不易溶 略大 带火星木条复燃 二氧化碳 不支持燃烧 能溶 大 澄清石灰水变浑浊 （2）鉴别方法： 用 带火星木条：复燃为氧气，熄灭为二氧化碳。 用 澄清石灰水：变浑浊为二氧化碳，无现象为氧气。 用 紫色石蕊试液：变红为二氧化碳（因生成碳酸），无变化为氧气。 3.易错提醒 二氧化碳不是“不支持燃烧”，而是“既不燃烧也不支持燃烧”。 氧气不易溶于水，但水中溶有的氧气足以供水中生物呼吸。 三、实验室制取气体的装置选择与操作要点 1.难点分析 学生难以根据反应物状态和反应条件选择发生装置，或根据气体性质选择收集装置，对操作顺序和注意事项掌握不牢。 2.核心方法 （1）发生装置选择： 固固加热型（如加热KMnO₄制O₂）。 固液不加热型（如H₂O₂分解制O₂、大理石与稀盐酸制CO₂）。 （2）收集装置选择： 排水法：气体难溶于水（如O₂）。 向上排空气法：气体密度 > 空气（如CO₂）。 向下排空气法：气体密度 < 空气（如H₂）。 （3）操作顺序： 制O₂（加热KMnO₄）：检查气密性 → 装药品 → 固定装置 → 加热 → 收集 → 移导管 → 熄灯。 制CO₂：检查气密性 → 装大理石 → 加稀盐酸 → 收集 → 验满。 3.易错提醒 用长颈漏斗时，下端管口应 液封，防止气体逸出。 加热KMnO₄制O₂时，试管口应 略向下倾斜，防止冷凝水倒流炸裂试管。 实验结束时，应先 移导管 再 熄灯，防止水倒吸炸裂试管。 四、催化剂概念的理解与应用 1.难点分析 学生对催化剂“一变两不变”理解不清，易误认为催化剂是“反应物”或“生成物”，对催化作用的本质认识模糊。 2.核心方法 （1）定义：在化学反应中能 改变化学反应速率，而本身 质量 和 化学性质 在反应前后不变。 （2）实例：MnO₂在H₂O₂分解中作催化剂，加快反应速率。 （3）验证方法： 称量反应前后MnO₂质量是否不变。 检验反应后MnO₂能否继续催化H₂O₂分解。 3.易错提醒 催化剂不一定是“加快”反应速率，也可能“减慢”（如防腐剂）。 催化剂不参与反应，不改变生成物的质量。 五、自然界中的循环与环保理念 1.难点分析 学生对氧循环和碳循环的过程理解不深，对“碳达峰”“碳中和”等概念陌生，难以将化学知识与生态保护联系起来。 2.核心方法 （1）循环图示理解： 氧循环：植物光合作用（释放O₂） ↔ 生物呼吸、燃烧（消耗O₂）。 碳循环：燃烧、呼吸（释放CO₂） ↔ 光合作用、水体溶解（吸收CO₂）。 （2）环保措施： 减少化石燃料使用，开发清洁能源。 植树造林，增加碳汇。 践行低碳生活（绿色出行、节约用电等）。 3.易错提醒 温室效应的主要气体是 二氧化碳，但甲烷、臭氧等也会加剧温室效应。 “碳中和”是指通过植树造林、节能减排等方式，抵消自身产生的二氧化碳排放量。 基础巩固 1．某小组同学查阅相关资料显示二氧化锰、氧化铜粉末均可在过氧化氢分解制氧气的实验时作催化剂，同学们进行了实验并运用数字化实验装置测得过氧化氢溶液在两种不同催化剂下产生氧气时(如图甲所示)，装置内压强的变化(如图乙所示)，下列说法正确的是 A．由曲线①推测，60s时压强瞬间回落，可能是产气速率过快，导致气压过大，橡胶塞被弹出 B．比较二氧化锰和氧化铜的催化效果时，只需要控制催化剂质量相同即可 C．比较曲线①②，在氧化铜催化作用下，过氧化氢分解速率更快 D．二氧化锰在过氧化氢分解制氧气时，反应前后性质不变 2．下列实验设计方案能达到实验目的的是 A．证明CO2能与水反应 B．探究MnO2是过氧化氢分解的催化剂 C．证明蜡烛燃烧有二氧化碳生成 D．测定空气中氧气含量 A．A B．B C．C D．D 3．把分别盛有甲、乙、丙气体的试管倒插入盛有水的烧杯中，一段时间后，观察到如图所示的现象，对甲、乙、丙气体的分析正确的是 A．甲、乙、丙气体都易溶于水 B．丙气体比甲气体更易溶于水 C．可以采用排水集气方法收集丙气体 D．不可以用排空气方法收集甲气体 4．在测定空气中氧气含量的实验中，小明将压强传感器和氧气含量传感器与实验装置相连，实验装置如图1.实验过程中集气瓶内的压强变化曲线如图2，装置中氧气的体积分数随时间变化的关系如图3.下列对实验及曲线的分析，错误的是 A．图2中bc段压强下降的原因是反应结束后温度下降 B．若实验中红磷量不足，图2中c点对应的压强值会比正常情况偏低 C．由图3可知，实验结束后氧气未被完全消耗 D．时间上图3中80 s与图2中的c点对应 5．向一集满CO2的集气瓶中放入一片蓝色石蕊试纸，注入适量的蒸馏水，盖上玻璃片，上下振荡，再将其倒置(如图)，把手移开，玻璃片没有掉下来。蓝色石蕊试纸在注入蒸馏水并振荡后变红。依据现象一定能得出对应结论的是 A．玻璃片没有掉下，证明瓶内气压大于大气压 B．玻璃片没有掉下，证明CO2与水发生了反应 C．振荡后试纸变红，证明CO2与水反应产生了酸 D．振荡后试纸变红，证明CO2能与石蕊反应变红 6．“低碳生活”(low-carbonliving)指通过减少能源消耗与二氧化碳排放，形成低能量消耗、低开支的生活方式。通过减少能量消耗、减少排放，促进人与自然和谐发展。下列不符合“低碳生活”的是 A．减少使用私家车，形成“地铁+公交+慢行”交通体系 B．讲究卫生，尽量多使用一次性餐具 C．养成随手关闭电器电源的习惯，避免浪费电力 D．开发回收利用二氧化碳新技术 7．空气是一种宝贵的自然资源。请回答下列问题。 (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%，比地球空气中氮气的体积分数 (填“大”或“小”)。 (2)如下图为工业制取氧气的部分流程示意图，请根据图示回答相关问题： 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 不同而将氮气和氧气分离，该过程属于 (填“物理变化”或“化学变化”)。 (3)冰箱中常用“气调保鲜”来达到对食物保鲜的效果。如图2所示是工业上用膜分离技术实现“气调保鲜”的流程。在空气分离后，可用作冰箱保鲜室内的气体是 (填“富氧空气”或“富氮空气”)。 8．空气是一种非常宝贵的资源。 (1)空气中含量最多的气体是 。 (2)从环保角度：空气质量日报可以及时准确反映空气质量状况。目前计入空气质量评价的主要污染物有：二氧化硫、 、 、、和臭氧。空气质量指数越大，级别越高，则空气污染越 （填“轻”或“重”）。 (3)用红磷测定空气中氧气的含量。 ①红磷燃烧的文字表达式 ②图1实验中，不选择木炭的原因是 。 ③为了更好地理解空气中氧气含量测定的压强变化，项目化学习小组同学在老师的指导利用压强传感器等仪器实时测定红磷燃烧实验装置内的压强变化。图3是利用压强传感器测定红磷燃烧时集气瓶内压强变化的实验装置。图4是实验过程中，集气瓶内压强变化曲线 结合图3实验，解释图4中CD段压强下降的原因： ， 。 (4)某兴趣小组将实验装置图1改进为实验装置图2，你认为改进后的优点是： 。 (5)用铜粉测定空气中氧气的含量     记录实验数据如下表： 硬质玻璃管中气体体积 反应前注射器中气体体积 充分反应后注射器中气体体积 25mL 15mL 9mL 计算得到空气中氧气的体积分数 21%（填“大于”或“小于”或“等于”），测定结果存在误差的可能原因是 。 9．化学兴趣小组对空气组成进行研究。 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1) (1)写出红磷燃烧的文字表达式 。 (2)实验过程集气瓶内压强变化曲线如图2所示。图中引起cd段气压变化的原因是 。 【实验拓展】探究能否用铁代替红磷测定空气中氧气的含量。 (3)铁丝在氧气中燃烧时，集气瓶底部需要留少量水，水的作用是 。 (4)实验证明，铁丝在空气中不能燃烧，铁粉在空气中可以燃烧，说明铁在空气中能否燃烧与 有关。 (5)取四根直径为0.4mm铁丝，分别在氧气的体积分数为90%、70%、60%、55%的集气瓶中进行燃烧实验。实验现象如表： 实验1 实验2 实验3 实验4 氧气的体积分数 90% 70% 60% 55% 实验现象 剧烈燃烧，火星四射 燃烧，不如实验1剧烈 燃烧，不如实验2剧烈 不燃烧，只发红 ①依据表中数据，直径为0.4mm铁丝燃烧所需氧气的体积分数最低为 。 ②由表中数据可知，铁丝能否燃烧以及燃烧的剧烈程度和 有关。 ③取250mL的集气瓶，加入125mL的水，利用排水法将氧气通入瓶内，将水排完后，瓶内氧气的体积分数为 (空气中氧气体积分数以20%计)。 10．兴趣小组设计了一套CO2的制备和性质探究于一体的装置，回答问题。 (1)检查装置气密性：连接好仪器，关闭止水夹K1和K3，将注射器活塞往上拉一段距离后松手，若 ，则证明装置气密性良好。 (2)探究CO2性质 操作 现象 结论 ①打开K1，关闭K2，向烧瓶中注入稀盐酸 烧瓶内产生气泡，烧杯中澄清石灰水变浑浊。 烧杯内发生反应的化学方程式是 。 ②关闭K1，打开K2和K3， 硬质玻璃管中的现象是 。 说明二氧化碳能与水发生化学反应。 ③将燃着的木条分别放在塑料瓶上、下端的瓶口 下端的木条先熄灭。 说明CO2具有的性质是 。 ④加热硬质玻璃管 观察到变色的石蕊试纸变回紫色。 发生反应的化学方程式是 。 11．从循环的角度：自然界中的碳循环主要是通过来实现的。如图是碳循环主要途径模式图。 (1)（不定项）结合如图，关于碳循环的认识正确的是_____。 A．氧气只能通过含碳物质燃烧才能进入碳氧循环 B．碳循环过程只涉及到化学变化 C．动植物的呼吸作用属于氧化反应 D．碳氧循环有利于维持自然界中和含量的相对稳定 (2)自然界中消耗二氧化碳的途径之一是通过海水吸收空气中的二氧化碳，海水吸收二氧化碳的原理之一是利用水与二氧化碳反应，发生反应的文字表达式为 。 (3)请你从产生和消耗两个角度解释二氧化碳的含量冬季要比夏季高的原因 、 。 提升专练 12．如图是实验室常用的部分实验装置，请按要求回答问题。 (1)写出标号仪器的名称①： ；② 。 (2)用加热高锰酸钾的方法制取氧气，所选择的发生和收集装置是 (填字母序号，从A～D选择)，写出反应的化学方程式 ； (3)实验室制取二氧化碳的化学反应方程式是 ；如果用装置E收集二氧化碳，气体应从 (填a或b)端通入，将二氧化碳通入装置中，石蕊溶液中的现象为 。 (4)实验室用B装置制取二氧化碳的优点是 ，检验二氧化碳的原理是 。(用化学方程式表示) 13．同学们对市面上常见的一种简易制氧机进行了研究，发现其工作原理如图所示： 【查阅资料】甲试剂的主要成分是过碳酸钠(化学式为2Na2CO3·3H2O2)，它是一种白色固体，溶于水或受热时，分解生成碳酸钠和过氧化氢；乙试剂是难溶于水的二氧化锰固体。将一定量的甲试剂和乙试剂先后放入盛有水的反应仓中，即可产生氧气。 (1)写出反应仓中，过氧化氢分解产生氧气的文字表达式 。 (2)如下图所示，同学们利用饮料瓶、注射器、吸管等日常用品设计并制作简易家庭制氧机。 下列关于该简易制氧机说法中，不正确的是___________。 A．装药品前先检查装置的气密性 B．实验中采用注射器可控制药品用量 C．通过乙瓶中的水可增大产生氧气的量 D．通过乙瓶中的水可增大产生氧气的湿度 (3)制作简易供氧器在选择反应原理时，需要考虑的因素有___________。 A．原料是否廉价易得 B．反应速率是否适中 C．制得气体是否纯净 D．是否安全、环保 14．实验是科学探究的重要形式。跨学科实践活动小组对氧气和二氧化碳的制取与性质进行如下实验。回答下列问题： 任务一：氧气的制取与性质探究 (1)仪器a的名称是 ；在检查装置A的气密性时，若气密性良好，则导管末端先后出现的现象是 (选填图2中序号)。 (2)实验室用过氧化氢制取氧气。 ①用图1所示装置制取并收集一瓶纯净的氧气并获得平稳的氧气流，应选择的装置组合为 (填序号)，发生装置内反应的化学方程式是 。 (3)图3为测定空气中氧气含量的改进装置。向生石灰中滴加水，一段时间后，试管内的白磷开始燃烧，待反应完全并冷却至室温后打开弹簧夹，观察到注射器的变化是 。 任务二：二氧化碳自动补给装置的制作 (4)G装置可用来测量生成的气体的体积，在水面上方放一层植物油的目的是 。 (5)小组同学设计了水草鱼缸的二氧化碳自动补给装置如图4所示。下列说法错误的是_______(填序号)。 A．乙瓶中的水既可以净化二氧化碳，也可以观察二氧化碳的产生速率 B．乙瓶中溶液能使石蕊变红 C．为使水草更好地生长，导管口应置于水草鱼缸内“2”处 D．在光照下，水草鱼缸内能实现动植物生存所需要的碳氧循环 15．某化学兴趣小组的同学以“空气中氧气含量的测定”为目的进行了下列探究。下图是甲、乙、丙三位同学设计的实验(丙中上方的玻璃仪器为钟罩)。试回答下列问题。 (1)甲同学实验中，观察到红磷燃烧时最明显的现象是 。 (2)乙同学选用容积为35mL的试管作反应容器收到良好效果。冷却后打开弹簧夹，观察到注射器活塞慢慢前移到约为 mL刻度处停止。 (3)反思应用：乙同学的实验与甲同学相比，优点是 。 (4)大家认为，丙同学的实验不能用于空气中氧气含量的测定，原因是 。 16．游泳池中加入的消毒剂可以抑制小球藻等藻类的生长。实验小组对抑制小球藻生长的因素进行了探究。 已知：实验中，小球藻褪色时间越短，说明消毒剂对小球藻生长的抑制效果越好。 【进行实验】 按下表数据，分别向盛有40 mL小球藻试液的锥形瓶中加入消毒剂，记录如下： 序号 消毒剂种类及体积 消毒剂浓度 温度/℃ 褪色时间 ① 84消毒液2 mL 6% 20 244s ② 8% 20 220s ③ 10% 20 208s ④ 10% 30 74s ⑤ 10% 40 49s ⑥ H2O2溶液2 mL 10% 20 24h后颜色略变浅 ⑦ 8% a 24h后颜色略变浅 【解释与结论】 (1)对比③、⑥可知：能更好地抑制小球藻生长的消毒剂是 。 (2)由⑥、⑦可知：H2O2溶液浓度对抑制小球藻生长几乎没有影响，则a= 。 (3)①②③研究的抑制小球藻生长的因素是 。 (4)由③④⑤可以得出的结论是 。 【继续实验】 按下表数据，分别向盛有40 mL小球藻试液的锥形瓶中同时加入10%的84消毒液和10%的H2O2溶液，在20℃下进行实验，记录如下： 序号 84消毒液体积/mL H2O2溶液体积/mL 实验现象 褪色时间 ⑧ 2 0.2 产生极少量气泡，60s后无气泡产生 285s ⑨ 2 2 产生大量气泡，120s后无气泡产生 24h后颜色仍不变 ⑩ 0.2 2 产生极少量气泡，60s后无气泡产生 24h后颜色略变浅 【结论与反思】 (5)依据上述实验，小组同学认为，将84消毒液和H2O2溶液同时加入 （选填“能”或“不能”）更好的抑制小球藻的生长。 (6)将带火星的木条伸入⑨的锥形瓶中，观察到 ，说明产生的气体为O2。 (7)小组同学对⑨产生O2的原理提出两个猜想。 猜想1：84消毒液对H2O2分解产生O2起到催化作用。 猜想2：84消毒液与H2O2溶液发生反应生成O2。 依据上述实验，你认为可以排除猜想 （填“1”或“2”），理由是 。 17．请结合下图回答： (1)图中“蒸发”环节属于 (填“物理变化”或“化学变化”)。 (2)图中⑤⑥⑦⑧消耗氧气的途径有 (选填编号) (3)用学科观点分析碳循环和氧循环，其中正确的是___________(选填编号) A．变化观：每个人都在参与碳、氧循环 B．守恒观：碳、氧循环过程中各元素守恒，其化合价不变 C．平衡观：碳、氯循环有利于维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定 D．微粒观：绿色植物的作用是使自然界中的氧原子总数增加 (4)大气中溶于水是自然界“碳循环”的重要环节。一位同学进行了模拟实验： 实验步骤 实验现象 实验结论 ①向充满二氧化碳的软塑料瓶中注入约体积的蒸馏水，拧紧瓶塞后振荡。 二氧化碳能溶于水 ②继续向瓶中滴加紫色石蕊溶液，振荡。 二氧化碳能与水反应，反应的化学方程式： 【反思评价】 (5)甲同学认为步骤②还有待完善，补充了对照实验：将一朵纸花用紫色石蕊浸润后干燥，再放入干燥的二氧化碳气体，现象是 ，说明步骤②的结论是正确的。 (6)通过上述深究，同学们提出可以用海水吸收二氧化碳，助力“碳中和”，但老师告诉同学们这种方法存在弊端，理由是 。 18．图1归纳了4种制取氧气的方法。 (1)图1中的固体甲是一种白色固体。甲的化学式为 。 (2)下图是从空气中分离出氧气的主要步骤 ①步骤C的原理是利用氮气和氧气的 不同，通过控制温度将氮气和氧气分离开来。 ②液氧通常贮存在 (填“黑”或“淡蓝”)色的钢瓶中。 (3)实验室常用下图甲和乙来制取氧气。 ①利用甲制取氧气的化学反应符号表达式为 。管口塞一团蓬松的棉花团，其目的是 。 ②利用甲进行实验时，若要调整试管的高度，保证用酒精灯的外焰加热，应调节旋钮 (填“A”、“B”或“C”)。 ③利用甲进行实验时，下列可能导致收集到的氧气不纯的原因有 。 A．集气瓶内预先未装满水         B．水中刚冒出气泡就开始收集 C．集气瓶内的水还未排完就盖上玻璃片，并从水中取出 ④利用乙制取氧气的化学反应符号表达式为 。能用向上排空气法收集氧气，是利用了氧气 的性质。 ⑤利用乙进行实验时，表明氧气已经收集满的实验方案是 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 空气、氧气、二氧化碳 内容导航 考点聚焦：紧扣考试命题常考点，有的放矢 重点速记：知识点和关键点梳理，查漏补缺 难点强化：难点内容标注与讲解，能力提升 复习提升：基础巩固+提升专练，全面突破 1．了解空气的成分（体积分数：氮气约 78%、氧气约 21%、稀有气体约 0.94%、二氧化碳约 0.03%、其他气体和杂质约 0.03%），认识空气是一种重要的自然资源。 2．掌握空气中氧气含量的测定方法（如红磷燃烧法），理解实验原理、现象、结论及误差分析。 3．了解氮气、稀有气体的性质与用途，树立“性质决定用途”的观念。 4．了解空气质量指数（AQI）及其包含的污染物（如SO₂、NO₂、CO、O₃、PM₁₀、PM₂.₅），认识空气污染的危害及防治措施。 5．掌握氧气和二氧化碳的物理性质、化学性质及用途，并能通过实验进行验证。 6．理解自然界中的氧循环和碳循环，认识“低碳生活”“碳达峰、碳中和”的重要性。 7．掌握实验室制取氧气（过氧化氢分解、加热高锰酸钾）和二氧化碳（大理石与稀盐酸反应）的原理、装置、步骤及注意事项。 8．了解催化剂的概念及其在化学反应中的作用（如MnO₂对H₂O₂分解的催化作用）。 9．能根据反应物状态和反应条件选择气体发生装置，根据气体性质选择收集方法（排水法、向上/向下排空气法）。 10．能基于特定需求，综合运用多学科知识设计并制作简易供氧器，提升综合实践能力。 一、空气的成分与性质 1.空气的成分（按体积分数） 氮气约 78% 氧气约 21% 稀有气体约 0.94%（包括氦、氖、氩等） 二氧化碳约 0.03% 其他气体和杂质约 0.03% 2.空气中氧气含量的测定（红磷燃烧法） 原理：红磷燃烧消耗氧气，生成五氧化二磷固体，使瓶内气压减小，水被倒吸，进入瓶内水的体积即为消耗氧气的体积。 文字表达式：磷 + 氧气 五氧化二磷 现象：红磷燃烧，产生 白烟，冷却后打开弹簧夹，水进入集气瓶，约占瓶内空气体积的 1/5。 结论：空气中氧气约占总体积的 1/5。 3.氮气的性质与用途 物理性质：无色、无味、难溶于水。 化学性质：不活泼，常温下难与其他物质反应。 用途：用作 保护气（如食品保鲜、灯泡充氮）、制 氮肥、液氮制冷等。 4.稀有气体的性质与用途 化学性质：极不活泼（曾称“惰性气体”）。 用途：用作 保护气（如焊接金属）、电光源（如氙气灯）、激光技术等。 5.空气质量与污染 空气质量指数（AQI）包括：二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧、PM₁₀、PM₂.₅。 PM₂.₅：粒径≤2.5μm，对人体健康危害大，可直接进入 支气管。 防治措施：加强监测、减少污染物排放、植树造林、开发清洁能源等。 二、氧气和二氧化碳的性质 1.氧气的性质 物理性质：无色、无味、密度比空气略大、不易溶于水。 化学性质：支持燃烧（助燃性），能与多种物质反应。 实验现象： 木炭在氧气中燃烧：发出 白光，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。 文字表达式：碳 + 氧气 二氧化碳 铁丝在氧气中燃烧：火星四射，生成 黑色固体（四氧化三铁）。 文字表达式：铁 + 氧气 四氧化三铁 用途：供给呼吸（医疗急救、潜水）、支持燃烧（气割、炼钢、火箭推进剂）。 2.二氧化碳的性质 物理性质：无色、无味、密度比空气大、能溶于水。固态二氧化碳俗称“干冰”，易升华。 化学性质： 不支持燃烧，也不燃烧。 能与水反应生成 碳酸（使紫色石蕊试液变红）。 能与澄清石灰水反应生成 碳酸钙沉淀（用于检验二氧化碳）。 用途：气体肥料、生产碳酸饮料、灭火、人工降雨、冷藏食物等。 3.自然界中的氧循环与碳循环 氧循环：绿色植物 光合作用 释放氧气，生物呼吸、燃料燃烧消耗氧气。 碳循环：含碳燃料燃烧、生物呼吸等释放二氧化碳；绿色植物光合作用、水体溶解吸收二氧化碳。 温室效应：大气中 二氧化碳 含量升高导致全球变暖，应践行“低碳生活”，减少碳排放。 三、氧气和二氧化碳的制备 1.氧气的制备 工业制法：分离液态空气（利用液氮与液氧的沸点不同）。 实验室制法： 过氧化氢分解：过氧化氢 水 + 氧气（MnO₂作催化剂）。 加热高锰酸钾：高锰酸钾 → 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气。 催化剂：能 改变化学反应速率，本身质量和化学性质在反应前后不变（如MnO₂）。 2.二氧化碳的制备 实验室制法：大理石（或石灰石）与稀盐酸反应。 文字表达式：碳酸钙 + 盐酸 → 氯化钙 + 水 + 二氧化碳。 装置：固液不加热型，收集方法为 向上排空气法。 验满方法：将燃着的木条放在集气瓶口，若 熄灭，则已集满。 3.气体收集方法选择 排水法：适用于 难溶于水 且不与水反应的气体（如O₂）。 向上排空气法：适用于密度 大于空气 的气体（如CO₂）。 向下排空气法：适用于密度 小于空气 的气体（如H₂）。 一、空气中氧气含量测定的实验原理与误差分析 1.难点分析 学生容易混淆实验现象与结论，对“进入瓶内水的体积等于消耗氧气的体积”这一原理理解不深，对实验误差的来源分析不全面。 2.核心方法 （1）理解原理：红磷燃烧消耗氧气，生成固体，使瓶内气压减小，外界大气压将水压入瓶中。 （2）误差分析： 结果偏小：红磷不足、装置漏气、未冷却至室温就打开弹簧夹。 结果偏大：燃烧匙伸入过慢、弹簧夹未夹紧、红磷点燃后未迅速伸入。 3.易错提醒 不能用木炭、硫代替红磷（生成气体，瓶内气压变化不明显）。 实验前要检查装置气密性，实验后要冷却至室温再打开弹簧夹。 二、氧气与二氧化碳的性质对比与鉴别 1.难点分析 学生对氧气和二氧化碳的性质记忆混淆，尤其是在支持燃烧、溶解性、密度等方面易出错，对检验和鉴别方法掌握不牢。 2.核心方法 （1）性质对比： 气体 助燃性 溶解性 密度（与空气比） 检验方法 氧气 支持燃烧 不易溶 略大 带火星木条复燃 二氧化碳 不支持燃烧 能溶 大 澄清石灰水变浑浊 （2）鉴别方法： 用 带火星木条：复燃为氧气，熄灭为二氧化碳。 用 澄清石灰水：变浑浊为二氧化碳，无现象为氧气。 用 紫色石蕊试液：变红为二氧化碳（因生成碳酸），无变化为氧气。 3.易错提醒 二氧化碳不是“不支持燃烧”，而是“既不燃烧也不支持燃烧”。 氧气不易溶于水，但水中溶有的氧气足以供水中生物呼吸。 三、实验室制取气体的装置选择与操作要点 1.难点分析 学生难以根据反应物状态和反应条件选择发生装置，或根据气体性质选择收集装置，对操作顺序和注意事项掌握不牢。 2.核心方法 （1）发生装置选择： 固固加热型（如加热KMnO₄制O₂）。 固液不加热型（如H₂O₂分解制O₂、大理石与稀盐酸制CO₂）。 （2）收集装置选择： 排水法：气体难溶于水（如O₂）。 向上排空气法：气体密度 > 空气（如CO₂）。 向下排空气法：气体密度 < 空气（如H₂）。 （3）操作顺序： 制O₂（加热KMnO₄）：检查气密性 → 装药品 → 固定装置 → 加热 → 收集 → 移导管 → 熄灯。 制CO₂：检查气密性 → 装大理石 → 加稀盐酸 → 收集 → 验满。 3.易错提醒 用长颈漏斗时，下端管口应 液封，防止气体逸出。 加热KMnO₄制O₂时，试管口应 略向下倾斜，防止冷凝水倒流炸裂试管。 实验结束时，应先 移导管 再 熄灯，防止水倒吸炸裂试管。 四、催化剂概念的理解与应用 1.难点分析 学生对催化剂“一变两不变”理解不清，易误认为催化剂是“反应物”或“生成物”，对催化作用的本质认识模糊。 2.核心方法 （1）定义：在化学反应中能 改变化学反应速率，而本身 质量 和 化学性质 在反应前后不变。 （2）实例：MnO₂在H₂O₂分解中作催化剂，加快反应速率。 （3）验证方法： 称量反应前后MnO₂质量是否不变。 检验反应后MnO₂能否继续催化H₂O₂分解。 3.易错提醒 催化剂不一定是“加快”反应速率，也可能“减慢”（如防腐剂）。 催化剂不参与反应，不改变生成物的质量。 五、自然界中的循环与环保理念 1.难点分析 学生对氧循环和碳循环的过程理解不深，对“碳达峰”“碳中和”等概念陌生，难以将化学知识与生态保护联系起来。 2.核心方法 （1）循环图示理解： 氧循环：植物光合作用（释放O₂） ↔ 生物呼吸、燃烧（消耗O₂）。 碳循环：燃烧、呼吸（释放CO₂） ↔ 光合作用、水体溶解（吸收CO₂）。 （2）环保措施： 减少化石燃料使用，开发清洁能源。 植树造林，增加碳汇。 践行低碳生活（绿色出行、节约用电等）。 3.易错提醒 温室效应的主要气体是 二氧化碳，但甲烷、臭氧等也会加剧温室效应。 “碳中和”是指通过植树造林、节能减排等方式，抵消自身产生的二氧化碳排放量。 基础巩固 1．某小组同学查阅相关资料显示二氧化锰、氧化铜粉末均可在过氧化氢分解制氧气的实验时作催化剂，同学们进行了实验并运用数字化实验装置测得过氧化氢溶液在两种不同催化剂下产生氧气时(如图甲所示)，装置内压强的变化(如图乙所示)，下列说法正确的是 A．由曲线①推测，60s时压强瞬间回落，可能是产气速率过快，导致气压过大，橡胶塞被弹出 B．比较二氧化锰和氧化铜的催化效果时，只需要控制催化剂质量相同即可 C．比较曲线①②，在氧化铜催化作用下，过氧化氢分解速率更快 D．二氧化锰在过氧化氢分解制氧气时，反应前后性质不变 【答案】A 【解析】A、由曲线①推测，60s时压强瞬间回落，可能是产气速率过快，导致气压过大，橡胶塞被弹出后压强迅速降回大气压强，选项说法正确。 B、比较二氧化锰和氧化铜的催化效果时，除控制催化剂质量相同外，温度、过氧化氢的浓度及质量也要相同，选项说法错误； C、比较曲线①和②，曲线①的斜率（或压强变化速率）更大，说明其代表的反应速率更快。根据所学知识，二氧化锰的催化效果优于氧化铜，故曲线①对应在二氧化锰催化下的反应，选项说法错误； D、催化剂在反应前后其质量和化学性质保持不变，而物理性质可能发生改变。选项说法错误； 故选A。 2．下列实验设计方案能达到实验目的的是 A．证明CO2能与水反应 B．探究MnO2是过氧化氢分解的催化剂 C．证明蜡烛燃烧有二氧化碳生成 D．测定空气中氧气含量 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【解析】A、向装有二氧化碳的软塑料瓶中加入适量水，盖好瓶盖，振荡，软塑料瓶变瘪，不能说明二氧化碳能与水反应，因为二氧化碳能溶于水，也能导致瓶内气体减少，压强减小，故选项不符合题意； B、要验证二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂，需要验证二氧化锰加快了过氧化氢的分解速率，同时还要验证反应前后二氧化锰的质量和化学性质不变，该实验只验证了二氧化锰加快了过氧化氢的分解速率，故选项不符合题意； C、在蜡烛火焰上方罩一个倒扣漏斗连接导管的装置，将倒扣漏斗连接导管的装置另一端插入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊，说明蜡烛燃烧生成了二氧化碳，故选项符合题意； D、木炭燃烧生成二氧化碳气体，装置中的压强几乎不变，不能用木炭测定空气中氧气的含量，故选项不符合题意； 故选：C。 3．把分别盛有甲、乙、丙气体的试管倒插入盛有水的烧杯中，一段时间后，观察到如图所示的现象，对甲、乙、丙气体的分析正确的是 A．甲、乙、丙气体都易溶于水 B．丙气体比甲气体更易溶于水 C．可以采用排水集气方法收集丙气体 D．不可以用排空气方法收集甲气体 【答案】C 【解析】A、试管倒插入水中后，液面上升高度与气体溶解性正相关（溶解性越强，液面上升越高），观察到甲试管液面最高、乙次之、丙最低，说明气体溶解性：甲>乙>丙；丙试管液面上升少，说明丙溶解性弱（并非易溶），因此 “甲、乙、丙都易溶于水” 的说法错误。 B、甲液面高于丙，说明甲的溶解性强于丙，因此“丙气体比甲气体更易溶于水” 的说法错误。 C、排水集气法适用于不易溶于水的气体，丙溶解性弱（不易溶），因此“可以采用排水集气方法收集丙气体”的说法正确。 D、排空气法的适用依据是气体密度（与空气的相对密度），题目未提及甲的密度，无法判断不能用排空气法（例如氨气易溶于水，但可通过向下排空气法收集），因此“不可以用排空气方法收集甲气体”说法错误。 故选：C。 4．在测定空气中氧气含量的实验中，小明将压强传感器和氧气含量传感器与实验装置相连，实验装置如图1.实验过程中集气瓶内的压强变化曲线如图2，装置中氧气的体积分数随时间变化的关系如图3.下列对实验及曲线的分析，错误的是 A．图2中bc段压强下降的原因是反应结束后温度下降 B．若实验中红磷量不足，图2中c点对应的压强值会比正常情况偏低 C．由图3可知，实验结束后氧气未被完全消耗 D．时间上图3中80 s与图2中的c点对应 【答案】B 【解析】A、在测定空气中氧气含量的实验中，红磷燃烧放出大量热，使装置内气体温度升高，压强增大；反应结束后温度下降，气体收缩，压强减小。所以图 2 中bc段压强下降的原因是反应结束后温度下降，选项说法正确，不符合题意。 B、若实验中红磷量不足，不能将装置内氧气完全消耗，剩余氧气较多，装置内压强减小幅度就小。那么图 2 中c点对应的压强值会比正常情况偏高，而不是偏低，选项说法错误，符合题意。 C、由图 3 可知，反应结束后氧气的体积分数不为0，说明实验结束后氧气未被完全消耗，选项说法正确，不符合题意。 D、根据图示可知，图3中80s时反应已结束，温度降到室温，对应图2中c点，选项说法正确，不符合题意。 故选B。 5．向一集满CO2的集气瓶中放入一片蓝色石蕊试纸，注入适量的蒸馏水，盖上玻璃片，上下振荡，再将其倒置(如图)，把手移开，玻璃片没有掉下来。蓝色石蕊试纸在注入蒸馏水并振荡后变红。依据现象一定能得出对应结论的是 A．玻璃片没有掉下，证明瓶内气压大于大气压 B．玻璃片没有掉下，证明CO2与水发生了反应 C．振荡后试纸变红，证明CO2与水反应产生了酸 D．振荡后试纸变红，证明CO2能与石蕊反应变红 【答案】C 【解析】A、玻璃片没有掉下，证明瓶内气压小于大气压，A错误； B、二氧化碳能溶于水，也能导致集气瓶内气体减少，压强减小，使玻璃片不能掉下，不能说明二氧化碳与水发生了反应，B错误； C、蓝色石蕊试纸遇酸变红，注入水之前CO2与石蕊试纸接触，但不能使石蕊试纸变红，倒置且振荡后CO2与水充分接触，而此时石蕊试纸变红，说明CO2与水反应产生了酸，酸使蓝色石蕊试纸变红，C正确； D、注入水之前CO2与石蕊试纸接触，但不能使石蕊试纸变红，说明CO2不能与石蕊反应变红，D错误。 故选：C。 6．“低碳生活”(low-carbonliving)指通过减少能源消耗与二氧化碳排放，形成低能量消耗、低开支的生活方式。通过减少能量消耗、减少排放，促进人与自然和谐发展。下列不符合“低碳生活”的是 A．减少使用私家车，形成“地铁+公交+慢行”交通体系 B．讲究卫生，尽量多使用一次性餐具 C．养成随手关闭电器电源的习惯，避免浪费电力 D．开发回收利用二氧化碳新技术 【答案】B 【解析】A、减少使用私家车，形成“地铁 + 公交 + 慢行”交通体系，能减少汽车尾气排放，从而减少二氧化碳等污染物的排放，符合“低碳生活”理念，故A选项不符合题意； B、尽量多使用一次性餐具，会增加树木的砍伐，而树木可以通过光合作用吸收二氧化碳，一次性餐具的大量使用不利于二氧化碳的吸收，不符合“低碳生活”理念，故B选项符合题意； C、养成随手关闭电器电源的习惯，避免浪费电力，可减少发电时的能源消耗和二氧化碳排放，符合“低碳生活”理念，故C选项不符合题意； D、开发回收利用二氧化碳新技术，能减少二氧化碳的排放，符合“低碳生活”理念，故D选项不符合题意。 故选B。 7．空气是一种宝贵的自然资源。请回答下列问题。 (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%，比地球空气中氮气的体积分数 (填“大”或“小”)。 (2)如下图为工业制取氧气的部分流程示意图，请根据图示回答相关问题： 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 不同而将氮气和氧气分离，该过程属于 (填“物理变化”或“化学变化”)。 (3)冰箱中常用“气调保鲜”来达到对食物保鲜的效果。如图2所示是工业上用膜分离技术实现“气调保鲜”的流程。在空气分离后，可用作冰箱保鲜室内的气体是 (填“富氧空气”或“富氮空气”)。 【答案】(1)小 (2) 沸点 物理变化 (3)富氮空气 【解析】（1）空气中氮气的体积分数为78%，人造空气中氮气的体积分数比地球上空气中氮气的体积分数小，故填：小； （2）工业上利用氮气和氧气的沸点不同，可将它们进行分离；该过程中没有新物质的生成，属于物理变化，故填：沸点；物理变化； （3）氮气化学性质稳定，可作保护气，则进入冰箱保鲜室内的气体是富氮空气，故填：富氮空气。 8．空气是一种非常宝贵的资源。 (1)空气中含量最多的气体是 。 (2)从环保角度：空气质量日报可以及时准确反映空气质量状况。目前计入空气质量评价的主要污染物有：二氧化硫、 、 、、和臭氧。空气质量指数越大，级别越高，则空气污染越 （填“轻”或“重”）。 (3)用红磷测定空气中氧气的含量。 ①红磷燃烧的文字表达式 ②图1实验中，不选择木炭的原因是 。 ③为了更好地理解空气中氧气含量测定的压强变化，项目化学习小组同学在老师的指导利用压强传感器等仪器实时测定红磷燃烧实验装置内的压强变化。图3是利用压强传感器测定红磷燃烧时集气瓶内压强变化的实验装置。图4是实验过程中，集气瓶内压强变化曲线 结合图3实验，解释图4中CD段压强下降的原因： ， 。 (4)某兴趣小组将实验装置图1改进为实验装置图2，你认为改进后的优点是： 。 (5)用铜粉测定空气中氧气的含量     记录实验数据如下表： 硬质玻璃管中气体体积 反应前注射器中气体体积 充分反应后注射器中气体体积 25mL 15mL 9mL 计算得到空气中氧气的体积分数 21%（填“大于”或“小于”或“等于”），测定结果存在误差的可能原因是 。 【答案】(1)氮气/ (2) 二氧化氮 一氧化碳 重 (3) 木炭燃烧消耗氧气，生成二氧化碳气体，使得装置内压强差变化不明显 红磷燃烧消耗氧气 温度逐渐恢复至室温使得瓶内压强减小 (4)实验结果更准确、更环保 (5) 小于 铜粉的量不足、装置漏气 【解析】（1）空气中各成分的体积分数约为：氮气78%、氧气21%、稀有气体0.94%等，含量最多的气体是氮气。 （2）目前计入空气质量评价的主要污染物除二氧化硫、PM2.5、PM10、臭氧外，还有一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO2）（合理即可）； 空气质量指数越大，空气质量越差，空气污染越重。 （3）红磷燃烧的文字表达式：，该实验中，不能换木炭的原因：木炭燃烧生成二氧化碳气体，会使装置内压强变化不明显，无法准确测定氧气的含量。 CD段压强下降的原因是红磷燃烧消耗氧气，温度逐渐恢复至室温，使得瓶内压强减小； （4）将实验装置图1改进为实验装置图2，避免了燃烧匙伸入集气瓶时部分气体受热膨胀逸出，使实验结果更准确，同时避免了红磷燃烧生成的五氧化二磷逸散到空气中造成空气污染，更环保，故改进后的优点是实验结果更准确、更环保； （5）铜与氧气在加热条件下反应生成氧化铜，则充分反应后减少的气体体积为消耗的氧气体积，则计算得空气中氧气的体积分数为=15%<21%；测定结果存在误差的可能原因是铜粉的量不足、装置漏气等。 9．化学兴趣小组对空气组成进行研究。 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1) (1)写出红磷燃烧的文字表达式 。 (2)实验过程集气瓶内压强变化曲线如图2所示。图中引起cd段气压变化的原因是 。 【实验拓展】探究能否用铁代替红磷测定空气中氧气的含量。 (3)铁丝在氧气中燃烧时，集气瓶底部需要留少量水，水的作用是 。 (4)实验证明，铁丝在空气中不能燃烧，铁粉在空气中可以燃烧，说明铁在空气中能否燃烧与 有关。 (5)取四根直径为0.4mm铁丝，分别在氧气的体积分数为90%、70%、60%、55%的集气瓶中进行燃烧实验。实验现象如表： 实验1 实验2 实验3 实验4 氧气的体积分数 90% 70% 60% 55% 实验现象 剧烈燃烧，火星四射 燃烧，不如实验1剧烈 燃烧，不如实验2剧烈 不燃烧，只发红 ①依据表中数据，直径为0.4mm铁丝燃烧所需氧气的体积分数最低为 。 ②由表中数据可知，铁丝能否燃烧以及燃烧的剧烈程度和 有关。 ③取250mL的集气瓶，加入125mL的水，利用排水法将氧气通入瓶内，将水排完后，瓶内氧气的体积分数为 (空气中氧气体积分数以20%计)。 【答案】(1) (2)红磷燃烧消耗氧气，且反应结束后温度降低 (3)防止铁燃烧形成的高温熔融物溅落炸裂集气瓶 (4)铁和氧气的接触面积 (5) 60% 氧气的体积分数 60% 【解析】（1）红磷燃烧生成五氧化二磷，化学文字表达式是：。 （2）红磷燃烧消耗氧气，且反应结束后温度降低，所以cd段气压下降。 （3）细铁丝在氧气中燃烧放出大量的热，生成物的温度较高，铁丝在氧气中燃烧时，集气瓶底部需要留少量水，作用是防止铁燃烧形成的高温熔融物溅落炸裂集气瓶。 （4）铁丝在空气中不能燃烧，铁粉在空气中可以燃烧，说明铁在空气中能否燃烧与铁和氧气的接触面积有关。 （5）①由表中数据可知，直径为0.4mm铁丝燃烧所需氧气的体积分数最低为60%。 ②由表中数据可知，氧气的体积分数越大，铁丝燃烧越剧烈，则铁丝能否燃烧以及燃烧的剧烈程度和氧气的体积分数有关。 ③取250mL的集气瓶，加入125mL的水，则瓶内的空气体积为，空气中氧气的体积分数按20%计算，利用排水法将氧气通入瓶内，将水排完后，瓶内氧气的体积分数为。 10．兴趣小组设计了一套CO2的制备和性质探究于一体的装置，回答问题。 (1)检查装置气密性：连接好仪器，关闭止水夹K1和K3，将注射器活塞往上拉一段距离后松手，若 ，则证明装置气密性良好。 (2)探究CO2性质 操作 现象 结论 ①打开K1，关闭K2，向烧瓶中注入稀盐酸 烧瓶内产生气泡，烧杯中澄清石灰水变浑浊。 烧杯内发生反应的化学方程式是 。 ②关闭K1，打开K2和K3， 硬质玻璃管中的现象是 。 说明二氧化碳能与水发生化学反应。 ③将燃着的木条分别放在塑料瓶上、下端的瓶口 下端的木条先熄灭。 说明CO2具有的性质是 。 ④加热硬质玻璃管 观察到变色的石蕊试纸变回紫色。 发生反应的化学方程式是 。 【答案】(1)活塞回到原来的位置 (2) 润湿紫色石蕊试纸变红，干燥紫色石蕊试纸无明显变化 密度比空气大，不燃烧也不支持燃烧 【解析】（1）连接好仪器，关闭止水夹K1和K3，将注射器活塞往上拉一段距离后松手，若活塞回到原来的位置，则证明装置气密性良好。因为如果装置气密性良好，当活塞上拉时，装置内气体体积增大，压强减小，外界大气压会将活塞压回原来的位置； （2）①打开K1，关闭K2，向烧瓶中注入稀盐酸，烧瓶内石灰石与稀盐酸反应生成二氧化碳，二氧化碳进入烧杯与澄清石灰水 (主要成分氢氧化钙)反应生成碳酸钙和水，化学方程式为； ②关闭K1，打开K2和K3，二氧化碳进入硬质玻璃管，与润湿紫色石蕊试纸中的水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊试纸变红，而干燥紫色石蕊试纸无明显变化，所以硬质玻璃管中的现象是润湿紫色石蕊试纸变红，干燥紫色石蕊试纸无明显变化，说明二氧化碳能与水发生化学反应； ③将燃着的木条分别放在塑料瓶上、下端的瓶口，下端的木条先熄灭，说明具有的性质是密度比空气大，不燃烧也不支持燃烧。因为密度比空气大，二氧化碳会先在瓶底聚集，从而使下端的木条先接触到二氧化碳而熄灭。 ④加热硬质玻璃管，碳酸受热分解生成二氧化碳和水，所以观察到变色的石蕊试纸变回紫色，化学方程式为； 11．从循环的角度：自然界中的碳循环主要是通过来实现的。如图是碳循环主要途径模式图。 (1)（不定项）结合如图，关于碳循环的认识正确的是_____。 A．氧气只能通过含碳物质燃烧才能进入碳氧循环 B．碳循环过程只涉及到化学变化 C．动植物的呼吸作用属于氧化反应 D．碳氧循环有利于维持自然界中和含量的相对稳定 (2)自然界中消耗二氧化碳的途径之一是通过海水吸收空气中的二氧化碳，海水吸收二氧化碳的原理之一是利用水与二氧化碳反应，发生反应的文字表达式为 。 (3)请你从产生和消耗两个角度解释二氧化碳的含量冬季要比夏季高的原因 、 。 【答案】(1)CD (2) (3) 冬季煤用量大，燃烧产生二氧化碳增多 冬季植物的光合作用远小于夏季，二氧化碳的消耗量小于夏季 【解析】（1）A、氧气可以通过光合作用碳氧循环，A错误； B、碳循环过程中涉及到二氧化碳的溶解和释放，此过程属于物理变化，B错误； C、动植物的呼吸是吸收氧气释放二氧化碳，属于氧化反应，C正确； D、碳氧循环有利于维持自然界中和含量的相对稳定，D正确； 故选CD； （2）水与二氧化碳反应生成碳酸，文字表达式为； （3）冬季煤用量大，燃烧产生二氧化碳增多，冬季植物的光合作用远小于夏季，二氧化碳的消耗量小于夏季，故二氧化碳的含量冬季要比夏季高。 提升专练 12．如图是实验室常用的部分实验装置，请按要求回答问题。 (1)写出标号仪器的名称①： ；② 。 (2)用加热高锰酸钾的方法制取氧气，所选择的发生和收集装置是 (填字母序号，从A～D选择)，写出反应的化学方程式 ； (3)实验室制取二氧化碳的化学反应方程式是 ；如果用装置E收集二氧化碳，气体应从 (填a或b)端通入，将二氧化碳通入装置中，石蕊溶液中的现象为 。 (4)实验室用B装置制取二氧化碳的优点是 ，检验二氧化碳的原理是 。(用化学方程式表示) 【答案】(1) 铁架台 长颈漏斗 (2) AC (3) b 溶液由紫色变为红色 (4) 可以随时添加液体药品 【解析】（1）①是铁架台；②是长颈漏斗。 （2）加热高锰酸钾制取氧气，反应物是固体且需要加热，发生装置选A；氧气密度比空气大且不易溶于水，收集装置选C（向上排空气法）。反应的化学方程式。 （3）实验室制取二氧化碳的化学方程式：； 装置 E 收集二氧化碳（密度比空气大），气体应从 b 端通入； 二氧化碳通入 F 装置（石蕊溶液），二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸使石蕊变红，现象为溶液由紫色变为红色。 （4） B 装置（长颈漏斗 + 锥形瓶）的优点是可以随时添加液体药品；检验二氧化碳的原理（二氧化碳与氢氧化钙反应）：。 13．同学们对市面上常见的一种简易制氧机进行了研究，发现其工作原理如图所示： 【查阅资料】甲试剂的主要成分是过碳酸钠(化学式为2Na2CO3·3H2O2)，它是一种白色固体，溶于水或受热时，分解生成碳酸钠和过氧化氢；乙试剂是难溶于水的二氧化锰固体。将一定量的甲试剂和乙试剂先后放入盛有水的反应仓中，即可产生氧气。 (1)写出反应仓中，过氧化氢分解产生氧气的文字表达式 。 (2)如下图所示，同学们利用饮料瓶、注射器、吸管等日常用品设计并制作简易家庭制氧机。 下列关于该简易制氧机说法中，不正确的是___________。 A．装药品前先检查装置的气密性 B．实验中采用注射器可控制药品用量 C．通过乙瓶中的水可增大产生氧气的量 D．通过乙瓶中的水可增大产生氧气的湿度 (3)制作简易供氧器在选择反应原理时，需要考虑的因素有___________。 A．原料是否廉价易得 B．反应速率是否适中 C．制得气体是否纯净 D．是否安全、环保 【答案】(1) (2)C (3)ABCD 【解析】（1）过氧化氢在二氧化锰催化下分解为水和氧气，文字表达式为。 （2）A、装药品前先检查装置的气密性，这是进行实验的基本操作要求，防止装置漏气影响实验结果，故A选项不符合题意； B、实验中采用注射器，能够通过控制注射器推动的速度和量来控制药品用量，故B选项不符合题意； C、乙瓶中的水只是起到湿润氧气等作用，不能改变产生氧气的量，因为产生氧气的量是由反应物的量决定的，故C选项符合题意； D、通过乙瓶中的水可以使氧气与水接触，从而增大产生氧气的湿度，故D选项不符合题意。 故选C。 （3）选择制作简易供氧器的反应原理时，需要考虑的因素有原料是否价廉易得、是否安全、环保、反应速率是否适中、制得气体是否纯净、实验条件是否易于控制，故选ABCD。 14．实验是科学探究的重要形式。跨学科实践活动小组对氧气和二氧化碳的制取与性质进行如下实验。回答下列问题： 任务一：氧气的制取与性质探究 (1)仪器a的名称是 ；在检查装置A的气密性时，若气密性良好，则导管末端先后出现的现象是 (选填图2中序号)。 (2)实验室用过氧化氢制取氧气。 ①用图1所示装置制取并收集一瓶纯净的氧气并获得平稳的氧气流，应选择的装置组合为 (填序号)，发生装置内反应的化学方程式是 。 (3)图3为测定空气中氧气含量的改进装置。向生石灰中滴加水，一段时间后，试管内的白磷开始燃烧，待反应完全并冷却至室温后打开弹簧夹，观察到注射器的变化是 。 任务二：二氧化碳自动补给装置的制作 (4)G装置可用来测量生成的气体的体积，在水面上方放一层植物油的目的是 。 (5)小组同学设计了水草鱼缸的二氧化碳自动补给装置如图4所示。下列说法错误的是_______(填序号)。 A．乙瓶中的水既可以净化二氧化碳，也可以观察二氧化碳的产生速率 B．乙瓶中溶液能使石蕊变红 C．为使水草更好地生长，导管口应置于水草鱼缸内“2”处 D．在光照下，水草鱼缸内能实现动植物生存所需要的碳氧循环 【答案】(1) 长颈漏斗 ab (2) CF (3)注射器内的水减少10mL (4)防止二氧化碳溶于水 (5)C 【解析】（1）仪器①的名称是长颈漏斗；检查装置A气密性时，先把导管一端放入水中，再用手紧握试管，若气密性良好，试管内气体受热膨胀，导管口会先有气泡冒出，松开手后，试管内气体温度降低，压强减小，导管内会形成一段水柱，所以先后出现的现象是ab； （2）根据过氧化氢溶液在二氧化锰作催化剂的条件下反应生成氧气和水，获得平稳的氧气流，因此需要固液常温型和分液漏斗，即装置C；由于排空气法制得氧气一般不纯，而氧气不易溶于水，可以采用排水法收集较为纯净的氧气，即选择装置F，故填CF；反应的化学方程式为：； （3）白磷燃烧消耗氧气，氧气约占空气体积的，试管上方容积为50mL，则消耗氧气的体积约为；待反应完全并冷却至室温后打开弹簧夹，由于消耗了10mL氧气，装置内压强减小，外界大气压会将注射器内的水压入试管，所以观察到注射器内的水减少10mL； （4）G装置可用来测量生成的气体的体积，在水面上方放一层植物油的目的是防止二氧化碳溶于水； （5）A、乙瓶中的水可以除去二氧化碳中混有的氯化氢气体，起到净化作用；同时通过观察水中气泡产生的快慢，可以观察二氧化碳的产生速率，故选项A正确； B、甲瓶中碳酸钙和稀盐酸反应生成二氧化碳，水和氯化钙，二氧化碳进入乙瓶，与水反应生成碳酸，溶液呈酸性，能使石蕊溶液变红，故选项B正确； C、为使水草更好地吸收二氧化碳进行光合作用，导管口应置于水草鱼缸内“3”处，将二氧化碳直接通入水草附近，故选项C错误； D、在光照下，水草进行光合作用吸收二氧化碳，释放氧气；动植物呼吸作用吸收氧气，释放二氧化碳，能实现动植物生存所需要的碳氧循环，故选项D正确； 故选：C。 15．某化学兴趣小组的同学以“空气中氧气含量的测定”为目的进行了下列探究。下图是甲、乙、丙三位同学设计的实验(丙中上方的玻璃仪器为钟罩)。试回答下列问题。 (1)甲同学实验中，观察到红磷燃烧时最明显的现象是 。 (2)乙同学选用容积为35mL的试管作反应容器收到良好效果。冷却后打开弹簧夹，观察到注射器活塞慢慢前移到约为 mL刻度处停止。 (3)反思应用：乙同学的实验与甲同学相比，优点是 。 (4)大家认为，丙同学的实验不能用于空气中氧气含量的测定，原因是 。 【答案】(1)产生大量的白烟 (2)3 (3)实验结果更准确，且不污染空气； (4)木炭在空气中燃烧消耗氧气的同时也生成了二氧化碳气体，使装置中压强变化不大，从而会影响空气中氧气含量的测定 【解析】（1）红磷在空气中燃烧，产生大量的白色固体五氧化二磷颗粒，现象为产生大量的白烟； （2）由于氧气约占空气体积的，该密闭装置中空气总体积为35mL，红磷燃烧消耗了氧气的体积为35mL×=7mL，所以活塞所处的刻度值为10mL-7mL=3mL； （3）与甲同学的实验相比，乙装置是密闭装置，在实验过程中，装置内的气体没有逸出，生成物五氧化二磷也没有逸出，因此实验结果更准确，且不污染空气； （4）木炭在空气中燃烧消耗氧气的同时也生成了二氧化碳气体，使装置中压强变化不大，从而会影响空气中氧气含量的测定，故不能用木炭做测定空气中氧气含量的实验。 16．游泳池中加入的消毒剂可以抑制小球藻等藻类的生长。实验小组对抑制小球藻生长的因素进行了探究。 已知：实验中，小球藻褪色时间越短，说明消毒剂对小球藻生长的抑制效果越好。 【进行实验】 按下表数据，分别向盛有40 mL小球藻试液的锥形瓶中加入消毒剂，记录如下： 序号 消毒剂种类及体积 消毒剂浓度 温度/℃ 褪色时间 ① 84消毒液2 mL 6% 20 244s ② 8% 20 220s ③ 10% 20 208s ④ 10% 30 74s ⑤ 10% 40 49s ⑥ H2O2溶液2 mL 10% 20 24h后颜色略变浅 ⑦ 8% a 24h后颜色略变浅 【解释与结论】 (1)对比③、⑥可知：能更好地抑制小球藻生长的消毒剂是 。 (2)由⑥、⑦可知：H2O2溶液浓度对抑制小球藻生长几乎没有影响，则a= 。 (3)①②③研究的抑制小球藻生长的因素是 。 (4)由③④⑤可以得出的结论是 。 【继续实验】 按下表数据，分别向盛有40 mL小球藻试液的锥形瓶中同时加入10%的84消毒液和10%的H2O2溶液，在20℃下进行实验，记录如下： 序号 84消毒液体积/mL H2O2溶液体积/mL 实验现象 褪色时间 ⑧ 2 0.2 产生极少量气泡，60s后无气泡产生 285s ⑨ 2 2 产生大量气泡，120s后无气泡产生 24h后颜色仍不变 ⑩ 0.2 2 产生极少量气泡，60s后无气泡产生 24h后颜色略变浅 【结论与反思】 (5)依据上述实验，小组同学认为，将84消毒液和H2O2溶液同时加入 （选填“能”或“不能”）更好的抑制小球藻的生长。 (6)将带火星的木条伸入⑨的锥形瓶中，观察到 ，说明产生的气体为O2。 (7)小组同学对⑨产生O2的原理提出两个猜想。 猜想1：84消毒液对H2O2分解产生O2起到催化作用。 猜想2：84消毒液与H2O2溶液发生反应生成O2。 依据上述实验，你认为可以排除猜想 （填“1”或“2”），理由是 。 【答案】(1)84消毒液 (2)20 (3)84消毒液的浓度 (4)使用84消毒液时，抑制效果随温度升高而增强 (5)不能 (6)木条复燃 (7) 1 实验⑨中24h后颜色仍不变，说明84消毒液的化学性质已发生改变 【解析】（1）对比③（84消毒液）和⑥（H2​O2​溶液），③的褪色时间（208s）远短于⑥（24h后颜色略变浅），说明相同条件下，84消毒液对小球藻的抑制效果更好。 （2）实验⑥、⑦探究H2O2​溶液浓度对抑制小球藻生长的影响，需控制温度相同，因此a=20。 （3）①②③中，消毒剂种类、体积、温度均相同，只有浓度不同，故探究的是84消毒液的浓度对抑制小球藻生长的影响。 （4）③④⑤中，84消毒液的种类、体积、浓度相同，温度升高（20℃→30℃→40℃）时褪色时间缩短（208s→74s→49s），说明使用84消毒液时，抑制效果随温度升高而增强。 （5）对比③（仅用2mL 84消毒液，褪色时间208s）和⑧（添加2mL 84消毒液和0.2mL H2O2​溶液，褪色时间285s）、⑨（添加2mL 84消毒液和2mL H2O2​溶液，24h后颜色不变），混合后抑制效果变差，故不能更好抑制小球藻的生长。 （6）氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃。 （7）催化剂在反应前后质量和化学性质不变，实验③和实验⑨都使用2mL 84消毒液，实验③中褪色时间为208s，而实验⑨中24h后颜色仍不变，可知加入了H2O2​溶液后，84消毒液失去了抑制小球藻生长的效果，说明84消毒液参与了化学反应，其化学性质已发生改变，不符合催化剂的定义，故排除猜想1。 17．请结合下图回答： (1)图中“蒸发”环节属于 (填“物理变化”或“化学变化”)。 (2)图中⑤⑥⑦⑧消耗氧气的途径有 (选填编号) (3)用学科观点分析碳循环和氧循环，其中正确的是___________(选填编号) A．变化观：每个人都在参与碳、氧循环 B．守恒观：碳、氧循环过程中各元素守恒，其化合价不变 C．平衡观：碳、氯循环有利于维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定 D．微粒观：绿色植物的作用是使自然界中的氧原子总数增加 (4)大气中溶于水是自然界“碳循环”的重要环节。一位同学进行了模拟实验： 实验步骤 实验现象 实验结论 ①向充满二氧化碳的软塑料瓶中注入约体积的蒸馏水，拧紧瓶塞后振荡。 二氧化碳能溶于水 ②继续向瓶中滴加紫色石蕊溶液，振荡。 二氧化碳能与水反应，反应的化学方程式： 【反思评价】 (5)甲同学认为步骤②还有待完善，补充了对照实验：将一朵纸花用紫色石蕊浸润后干燥，再放入干燥的二氧化碳气体，现象是 ，说明步骤②的结论是正确的。 (6)通过上述深究，同学们提出可以用海水吸收二氧化碳，助力“碳中和”，但老师告诉同学们这种方法存在弊端，理由是 。 【答案】(1)物理变化 (2)⑦⑧ (3)AC (4) 软塑料瓶变瘪 紫色石蕊溶液变红色 (5)紫色石蕊纸花不变色 (6)会使海水酸化 【解析】（1）“蒸发”环节没有新物质生成，属于物理变化。 （2）由图可知，⑤属于物理变化，⑥为产生氧气的途径，⑦⑧属于消耗氧气的途径。 （3）A、每个人都有呼吸作用，故每个人都在参与碳、氧循环，该选项正确； B、碳、氧循环过程中各元素守恒，但化合价发生改变，如光合作用中，氧元素的化合价发生了改变，该选项错误； C、碳、氧循环有利于维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定，该选项正确； D、由质量守恒定律可知，化学反应中原子的种类与数目保持不变，该选项错误。 故选AC。 （4）①二氧化碳能溶于水，则振荡时软塑料瓶中的气体减少，压强减小，故可观察到软塑料瓶变瘪。 ②二氧化碳和水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊溶液变红色，则可观察到紫色石蕊溶液变红色，反应的化学方程式为：。 （5）二氧化碳不能使紫色石蕊变色，故现象为紫色石蕊不变色。 （6）二氧化碳和水反应生成碳酸，若用海水吸收二氧化碳，则会使海水酸化。 18．图1归纳了4种制取氧气的方法。 (1)图1中的固体甲是一种白色固体。甲的化学式为 。 (2)下图是从空气中分离出氧气的主要步骤 ①步骤C的原理是利用氮气和氧气的 不同，通过控制温度将氮气和氧气分离开来。 ②液氧通常贮存在 (填“黑”或“淡蓝”)色的钢瓶中。 (3)实验室常用下图甲和乙来制取氧气。 ①利用甲制取氧气的化学反应符号表达式为 。管口塞一团蓬松的棉花团，其目的是 。 ②利用甲进行实验时，若要调整试管的高度，保证用酒精灯的外焰加热，应调节旋钮 (填“A”、“B”或“C”)。 ③利用甲进行实验时，下列可能导致收集到的氧气不纯的原因有 。 A．集气瓶内预先未装满水         B．水中刚冒出气泡就开始收集 C．集气瓶内的水还未排完就盖上玻璃片，并从水中取出 ④利用乙制取氧气的化学反应符号表达式为 。能用向上排空气法收集氧气，是利用了氧气 的性质。 ⑤利用乙进行实验时，表明氧气已经收集满的实验方案是 。 【答案】(1) (2) 沸点 淡蓝 (3) 防止加热时高锰酸钾粉末进入导管 A ABC 密度比空气大 将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明氧气已收集满 【解析】（1）固体甲是白色固体，且能制得氧气，因此可能为。 （2）① 步骤 C 的原理是利用氮气和氧气的沸点不同，通过控制温度分离。 ② 液氧通常贮存在淡蓝色的钢瓶中。 （3）① 甲装置是加热高锰酸钾制氧气，反应符号表达式为：。管口塞棉花的目的是防止加热时高锰酸钾粉末进入导管。 ② 调整试管高度需调节A（铁架台的旋钮）。 ③ A、集气瓶内预先未装满水，会残留空气，可能导致收集到的氧气不纯； B、水中刚冒出气泡就开始收集，初始气泡是装置内的空气，可能导致收集到的氧气不纯； C、 集气瓶内水未排完就盖塞取出，会残留空气，可能导致收集到的氧气不纯。 故选ABC。 ④ 乙装置是过氧化氢在二氧化锰催化下制氧气，反应符号表达式为：；向上排空气法收集是利用氧气密度比空气大的性质。 ⑤ 氧气已收集满的验满方法：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明氧气已收集满。 / 学科网（北京）股份有限公司 $