1.1-1空气的成分——空气的组成和利用-2025-2026学年八年级科学下册同步精讲精练（新教材，浙教版）

第1章 我们呼吸的空气 第1节 空气的成分 课时1 空气的组成和利用 ◆网络构建 ◆课本导学 一、空气中氧气的含量 二、空气是重要的自然资源 ◆解题突破 题型1 空气中氧气含量的实验探究 题型2 物质的性质与用途 ◆基础训练 考点1 测定空气中氧气含量的实验 考点2 空气的成分 考点3 空气资源的利用 易错点 测定空气中氧气含量的误差分析 ◆强化训练 一、空气中氧气的含量 1.拉瓦锡测定空气成分的实验 18世纪70年代，法国化学家拉瓦锡用定量的方法，以两个实验得出了空气由氧气和氮气组成的结论。 实验 实验一：汞与氧气反应 实验二：氧化汞受热分解 实验步骤 如图，将少量汞放入密闭的曲颈甑内连续加热12天 把实验一生成的红色粉末收集起来，全部放入另一个较小的容器里加热 实验现象 和分析 发现有一部分液态汞变成了红色的粉末，同时容器内气体的体积减少了。曲颈甑内剩余的气体，既不能供给呼吸，也不能支持燃烧，他认为这些气体是氮气 得到了汞和氧气，并发现氧气的体积恰好等于曲颈甑中减少的气体体积。若再把得到的氧气加回到曲颈甑内剩余的气体中，结果所得气体跟空气的性质几乎完全一样 反应原理 汞+氧气氧化汞 氧化汞汞+氧气 实验结论 空气由氧气和氮气组成 测定原理 依据空气中各组分性质的差异，利用化学反应，在不引入新的气态杂质的前提下，将氧气转化为固态的氧化汞，从而达到测定空气中氧气含量的目的 2.测定空气中氧气含量的实验（探究方法：转换法） 实验 装置 集气瓶中水的作用：①吸收红磷燃烧放出的热量；②吸收白烟 实验 步骤 ①连接装置，并检查装置的气密性； ②向集气瓶中加入少量水，再把剩余的容积平均分成10份，做好记号； ③先向导管中充满水，关闭止水夹，然后向燃烧匙中加入足量的红磷； ④点燃燃烧匙内的红磷，立即放入集气瓶中，并塞紧瓶塞； ⑤火焰熄灭后，振荡集气瓶，冷却至室温； ⑥打开导管上的止水夹，观察现象，记录集气瓶内水面的变化情况 实验 现象 ①红磷燃烧，产生大量的白烟，放出热量； ②打开止水夹后，烧杯中的水倒吸入集气瓶中，液面上升至原瓶内气体体积的1/5 实验 结论 ①空气中氧气的体积约占空气总体积的1/5； ②氮气不燃烧，不支持燃烧，不易溶于水 原理 分析 红磷过量，基本耗尽集气瓶内的氧气，生成五氧化二磷固体，使瓶内气压降低。 打开弹簧夹后，大气压将烧杯内的水倒吸入集气瓶中，集气瓶内被消耗的氧气的体积就是进入集气瓶中水的体积。 反应的文字表达式 磷+氧气五氧化二磷 误差 分析 测量结果偏小 原因 措施 红磷量不足、漏气、未恢复至室温就打开止水夹并行读数、导管内未事先注满水，有部分水留存于导管中（导致进入集气瓶中的水的体积减少）等 红磷要足量 装置气密性良好 冷却至室温后打开止水夹 导管内先注满水 测量结果偏大 未夹止水夹或止水夹未夹紧、点燃红磷塞瓶塞较慢（均造成集气瓶中的空气外逸）、消耗空气中的其他成分等 导管要用止水夹并夹紧 点燃红磷后伸入集气瓶和塞好橡皮塞动作要快 【名师讲解】科学思维——检查装置气密性的方法 构建密闭体系→改变体积（从而改变压强）→观察现象（气泡逸出或有一段稳定的水柱）→得出结论 改变体积的方法：手握升温法、微热升温法和注水法。 【知识拓展】如图所示的装置是否需要止水夹? 不需要，集气瓶中的导管被液封（没有与集气瓶中的空气连通），不会导致装置漏气。 【规律总结】测空气中氧气含量的实验方法 测定 方法 进水法 体积变化法 原理 常用物质燃烧（比如红磷或白磷）或者物质发生氧化反应（比如加热铜粉、铁生锈或食品除氧剂）消耗装置内的氧气，通过测定进入装置中水的体积测定空气中氧气含量 常用物质燃烧（比如红磷或白磷）或者物质发生氧化反应（比如加热铜粉、铁生锈或食品除氧剂）消耗装置内的氧气，压强变化引起体积变化，通过测定体积变化量测定空气中氧气含量 优化 装置 举例 优点：无需打开瓶塞点燃红磷，避免瓶内空气外逸而造成实验误差 优点：①加热时不断推拉注射器，使装置内的氧气与铜粉接触； ②气球的作用：平衡气压 【名师讲解】可用来反应的物质必须是易与氧气反应而不与空气中其他气体反应，且没有生成气体物质。不能采用硫、木炭、铁丝等物质代替红磷完成空气中氧气含量测定的实验。 硫和木炭燃烧后的生成物分别为二氧化硫和二氧化碳，均为气体，这些气体的体积会弥补反应所消耗的氧气的体积，导致测量结果不准确；而铁丝在空气中不能燃烧，瓶内空气的体积几乎不会变化，因而集气瓶内的水面几乎不上升。 3.空气的组成成分 成分 体积分数 氮气 78% 氧气 21% 稀有气体 0.93% 二氧化碳 0.04% 水蒸气等其他气体和杂质 0.03% 【名师讲解】空气是多种气体的混合物，它的恒定组成成分为氧气、氮气、稀有气体，可变组成成分为二氧化碳和水蒸气，其因地因时而异，如雨天空气中水蒸气的含量交大。在通常情况下，空气中各成分的比例保持相对稳定。 【例1】[2025·杭州期中]天宫空间站中的“人造空气”与地球空气成分含量基本相同，其中体积分数最大的是（ ） A.氮气 B.氧气 C.稀有气体 D.二氧化碳 【例2】为了测定空气中氧气的体积分数，按如图1装置进行实验。 （1）该实验的实验原理：由于红磷燃烧消耗空气中的氧气，使瓶内______减小，烧杯中的水倒吸入集气瓶。 （2）该实验能够得到氮气的一条物理性质是______。 （3）图2是“空气中氧气含量测定”实验的改进装置。主要操作是在实际容积为120mL的集气瓶里，先装进20mL的水，再按图连好仪器，按下热的玻璃棒，白磷立即被点燃。 ①白磷从燃烧到熄灭冷却的过程中，瓶内水面的变化是先下降后上升；若实验非常成功，最终集气瓶中水的体积约为______毫升。 ②集气瓶里预先装进的20mL水，在实验过程中的作用有______（填字母）。 a.加快集气瓶冷却 b.液封导气管末端以防气体逸出 c.缓冲集气瓶内气压的骤然升高，避免胶塞被冲出 二、空气是重要的自然资源 1.氧气的用途 医用氧用于治病救人，工业氧用于生产或产品加工（支持燃烧）。 2.氮气和稀有气体的性质和用途 气体 氮气 稀有气体 物理性质 通常情况下是无色、无味的气体，不易溶于水 无色、无味的气体，难溶于水 化学性质 不燃烧，不支持燃烧；不活泼 很不活泼 用途 ①氮气是制造硝酸、炸药和氮肥的重要原料； ②常用作保护气，如焊接金属时常用氮气来隔绝空气； ③灯泡中充氮气以延长使用寿命； ④食品包装时充氮气可以防腐、保鲜； ⑤可做冷冻剂，医疗上常用液氮冷冻麻醉、冷藏人体细胞组织和冻死病变的细胞； ⑥超导材料利用液氮冷却到某一低温下会显示出超导性 ①常用作保护气，如在焊接金属时用于隔绝空气； ②制成各种用途的电光源，如航标灯、闪光灯、霓虹灯等； ③利用稀有气体可以制成激光器； ④氙气可用于医疗麻醉剂； ⑤液态氦可用于制造低温环境 【名师讲解】过去人们认为稀有气体不与其他任何物质发生化学反应，把它们叫作惰性气体，但是随着科学技术的发展，已经发现有些稀有气体在一定条件下也能与某些物质发生化学反应，生成其他物质。 【知识拓展】物质的性质决定物质的用途 如氮气和稀有气体的化学性质不活泼，通常用作保护气；液态氮在汽化时需要吸收大量的热，可做冷冻剂；由于稀有气体通电时能发出不同颜色的光，人们用它制成了各种用途的电光源。 氧气： 氮气： 稀有气体： 【例3】下列关于空气的说法正确的是（ ） A.通常情况下，空气中氧气、氮气的体积比约为1：4 B.空气中氮气难溶于水，所以可作保护气 C.空气中稀有气体是单一物质 D.空气中稀有气体可以作电光源，主要是因为稀有气体化学性质稳定 解题突破 ◆题型1 空气中氧气含量的实验探究 【例1】[2025·温州瑞安期中]为了探究空气中氧气的体积分数，小明利用容积为V的集气瓶、装有密织铜网的燃烧匙、白磷等材料设计如图装置进行实验，已知大气压为p₀。 实验步骤如下： ①检查装置气密性。 ②往标有刻度的集气瓶中倒入90℃热水，读出集气瓶中热水的体积为V₁。 ③取过量的白磷放置于密织铜网中，立即塞紧瓶塞，使白磷浸没在热水中。 ④降低漏斗的高度，使右侧的白磷露出水面，此时观察到白磷燃烧，一段时间后白磷熄灭。 ⑤______________，读出集气瓶中热水的体积为V₂。 ⑥处理数据，得出结果。 （1）热水在步骤③环节中起的作用是______________________。 （2）请将步骤⑤补充完整：_________________________________。 （3）实验测得空气中氧气的体积分数为___________。 ◆题型2 物质的性质与用途 【例2】下列有关物质的性质及相关用途的叙述，正确的是（ ） ①氧气易溶于水，使得鱼能在水中生存； ②氮气的化学性质不活泼，可用作粮食和食品仓库的保护气； ③氧气能支持燃烧，所以可用作火箭的高能燃料； ④由于稀有气体有惰性，所以常用作保护气。 A.①②③ B.①②④ C.①③ D.②④ 考点1 测定空气中氧气含量的实验 1.用如图装置可测定空气中氧气的含量。下列对该实验的认识不正确的是（ ） A.红磷的量对实验结果无影响 B.冷却到室温才能打开弹簧夹 C.该实验所用的红磷不可用木炭替代 D.最终观察到集气瓶中液面约上升至1处 【易错警示】测定空气中氧气的体积分数实验中，需使用足量或过量的物质与氧气反应，完全消耗密闭容器中的氧气，且不产生其他气体产物。 2.拉瓦锡用定量的方法测定了空气中氧气的含量，实验装置如图，下列说法不正确的是（ ） A.曲颈甑、玻璃钟罩、汞槽及汞槽中的液态汞共同组成了密闭的环境 B.实验中生成物是固体，基本不会对测定结果造成影响 C.该实验可观察到曲颈甑中的一部分银白色的液态汞变成红色粉末 D.实验结束后能观察到玻璃钟罩内的汞液面下降 考点2 空气的成分 3.中国是世界上第三个拥有空间站的国家，空间站中的空气与我们身边的空气成分含量基本相同，其中氧气含量约为（ ） A.0.03% B.0.94% C.21% D.78% 【巧学秒记】熟记空气的成分及各成分的体积分数口诀：氮七八，氧二一，零点九四是稀气；还有两个零点零三，二氧化碳和其他。 4.下列事实说明空气中含有哪些成分？ (1)动植物可以呼吸，说明空气中含有______。 (2)冰镇过的饮料瓶外壁潮湿，说明空气中含有________。 (3)植物可以进行光合作用，说明空气中含有__________。 考点3 空气资源的利用 5.2024年4月25日，神舟十八号首次携带在轨水生生态研究项目成功升空，4条斑马鱼“一飞冲天”，成为举世瞩目的“鱼航员”。下列能供给斑马鱼呼吸的气体是（ ） A.氧气 B.氮气 C.二氧化碳 D.水蒸气 6.下列有关稀有气体的说法错误的是（ ） A.稀有气体的化学性质不活泼 B.液态氦可用于制造低温环境 C.稀有气体不与任何物质发生化学反应 D.空气中含有少量的稀有气体 7.真空充氮杀虫柜是一款高效、安全的杀虫灭菌设备。通过真空泵将柜内空气抽出，再充入高纯度氮气，缺氧状况下有效地抑制了害虫和菌类的生长和繁殖，最终达到杀灭效果。下列有关氮气的说法错误的是（ ） A.通常状况下氮气易溶于水 B.氮气不能供给呼吸 C.通常情况下氮气的化学性质不活泼 D.高浓度氮气可抑制菌类的生长 8.物质的性质决定用途。下列物质的用途与性质对应关系正确的是（ ） 选项 物质 用途 性质 A 氧气 用于气割、气焊 氧气可以燃烧 B 氮气 用作焊接金属的保护气 氮气的沸点低 C 氦气 用于探空气球 氦气的密度比空气小 D 稀有气体 用于霓虹灯 稀有气体化学性质稳定 易错点 测定空气中氧气含量的误差分析 9.某班同学用课本中的装置测定空气中氧气的含量。实验完毕时，甲同学的集气瓶中进入水的体积小于瓶内空气体积的1/5，乙同学的集气瓶中进入水的体积大于瓶内空气体积的1/5。下列对这两种现象的解释合理的是（ ） ①甲同学可能使用红磷的量不足 ②甲同学可能未塞紧瓶塞 ③乙同学可能没夹紧弹簧夹 ④乙同学可能插入燃烧匙速度太慢 A.①③ B.②④ C.①②③ D.①②③④ 1.人类对火星的探测取得了重大的突破。如图是火星大气成分示意图，与空气的成分相比较，下列说法中正确的是（ ） A.火星大气中N₂的体积分数大于空气中N₂的体积分数 B.火星大气中CO₂的体积分数大于空气中CO₂的体积分数 C.火星大气中含有稀有气体而空气中没有 D.火星有大气层，同样适合人类生存 2.下列选项中的物质所属类别正确的是（ ） 选项 物质 类别 A 空气、澄清石灰水 混合物 B 氮气、稀有气体 纯净物 C 糖水、二氧化碳 混合物 D 洁净的空气、蒸馏水 纯净物 3.如图为氮气的转化和资源化利用。下列说法不正确的是（ ） A.转化①所得液氮可用于医疗手术 B.转化②③说明氮气可用于制取氮肥 C.转化④说明氮气不可燃，也不支持燃烧 D.转化⑤说明氮气化学性质稳定 4.分析“测定空气中氧气的含量”的实验，回答下列问题。 (1)拉瓦锡用装置甲定量研究了空气的成分。曲颈甑和汞槽内均有汞，其中曲颈甑内汞的作用是__________。 (2)相较于课本所用方案，老师和同学们对反应物进行了优化，用白磷在封闭装置里进行实验，如装置乙所示，白磷燃烧产物与红磷相同。实验前，如何检查装置乙的气密性？_________________________________________；改进后的装置乙的优点是____________（答一点即可）。 (3)装置乙试管内空气体积为60mL，实验前夹紧弹簧夹，能证明氧气约占空气体积的五分之一这一结论的现象是实验结束并冷却至室温后，打开弹簧夹，注射器活塞移动到约___mL刻度处。若一开始没有夹弹簧夹，则实验结束并冷却至室温后，注射器活塞移动到约___mL刻度处。 (4)装置乙内发生反应的文字表达式为__________________________。 5.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大，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至t₂时刻，瓶内温度始终保持不变 C.根据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大，其原因是气体的体积增大 【易错警示】在一定体积的容器中，影响气体压强的因素主要包括温度和气体体积的大小。温度越高，气体体积越大，压强越大。 4 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第1章 我们呼吸的空气 第1节 空气的成分 课时1 空气的组成和利用 ◆网络构建 ◆课本导学 一、空气中氧气的含量 二、空气是重要的自然资源 ◆解题突破 题型1 空气中氧气含量的实验探究 题型2 物质的性质与用途 ◆基础训练 考点1 测定空气中氧气含量的实验 考点2 空气的成分 考点3 空气资源的利用 易错点 测定空气中氧气含量的误差分析 ◆强化训练 一、空气中氧气的含量 1.拉瓦锡测定空气成分的实验 18世纪70年代，法国化学家拉瓦锡用定量的方法，以两个实验得出了空气由氧气和氮气组成的结论。 实验 实验一：汞与氧气反应 实验二：氧化汞受热分解 实验步骤 如图，将少量汞放入密闭的曲颈甑内连续加热12天 把实验一生成的红色粉末收集起来，全部放入另一个较小的容器里加热 实验现象 和分析 发现有一部分液态汞变成了红色的粉末，同时容器内气体的体积减少了。曲颈甑内剩余的气体，既不能供给呼吸，也不能支持燃烧，他认为这些气体是氮气 得到了汞和氧气，并发现氧气的体积恰好等于曲颈甑中减少的气体体积。若再把得到的氧气加回到曲颈甑内剩余的气体中，结果所得气体跟空气的性质几乎完全一样 反应原理 汞+氧气氧化汞 氧化汞汞+氧气 实验结论 空气由氧气和氮气组成 测定原理 依据空气中各组分性质的差异，利用化学反应，在不引入新的气态杂质的前提下，将氧气转化为固态的氧化汞，从而达到测定空气中氧气含量的目的 2.测定空气中氧气含量的实验（探究方法：转换法） 实验 装置 集气瓶中水的作用：①吸收红磷燃烧放出的热量；②吸收白烟 实验 步骤 ①连接装置，并检查装置的气密性； ②向集气瓶中加入少量水，再把剩余的容积平均分成10份，做好记号； ③先向导管中充满水，关闭止水夹，然后向燃烧匙中加入足量的红磷； ④点燃燃烧匙内的红磷，立即放入集气瓶中，并塞紧瓶塞； ⑤火焰熄灭后，振荡集气瓶，冷却至室温； ⑥打开导管上的止水夹，观察现象，记录集气瓶内水面的变化情况 实验 现象 ①红磷燃烧，产生大量的白烟，放出热量； ②打开止水夹后，烧杯中的水倒吸入集气瓶中，液面上升至原瓶内气体体积的1/5 实验 结论 ①空气中氧气的体积约占空气总体积的1/5； ②氮气不燃烧，不支持燃烧，不易溶于水 原理 分析 红磷过量，基本耗尽集气瓶内的氧气，生成五氧化二磷固体，使瓶内气压降低。 打开弹簧夹后，大气压将烧杯内的水倒吸入集气瓶中，集气瓶内被消耗的氧气的体积就是进入集气瓶中水的体积。 反应的文字表达式 磷+氧气五氧化二磷 误差 分析 测量结果偏小 原因 措施 红磷量不足、漏气、未恢复至室温就打开止水夹并行读数、导管内未事先注满水，有部分水留存于导管中（导致进入集气瓶中的水的体积减少）等 红磷要足量 装置气密性良好 冷却至室温后打开止水夹 导管内先注满水 测量结果偏大 未夹止水夹或止水夹未夹紧、点燃红磷塞瓶塞较慢（均造成集气瓶中的空气外逸）、消耗空气中的其他成分等 导管要用止水夹并夹紧 点燃红磷后伸入集气瓶和塞好橡皮塞动作要快 【名师讲解】科学思维——检查装置气密性的方法 构建密闭体系→改变体积（从而改变压强）→观察现象（气泡逸出或有一段稳定的水柱）→得出结论 改变体积的方法：手握升温法、微热升温法和注水法。 【知识拓展】如图所示的装置是否需要止水夹? 不需要，集气瓶中的导管被液封（没有与集气瓶中的空气连通），不会导致装置漏气。 【规律总结】测空气中氧气含量的实验方法 测定 方法 进水法 体积变化法 原理 常用物质燃烧（比如红磷或白磷）或者物质发生氧化反应（比如加热铜粉、铁生锈或食品除氧剂）消耗装置内的氧气，通过测定进入装置中水的体积测定空气中氧气含量 常用物质燃烧（比如红磷或白磷）或者物质发生氧化反应（比如加热铜粉、铁生锈或食品除氧剂）消耗装置内的氧气，压强变化引起体积变化，通过测定体积变化量测定空气中氧气含量 优化 装置 举例 优点：无需打开瓶塞点燃红磷，避免瓶内空气外逸而造成实验误差 优点：①加热时不断推拉注射器，使装置内的氧气与铜粉接触； ②气球的作用：平衡气压 【名师讲解】可用来反应的物质必须是易与氧气反应而不与空气中其他气体反应，且没有生成气体物质。不能采用硫、木炭、铁丝等物质代替红磷完成空气中氧气含量测定的实验。 硫和木炭燃烧后的生成物分别为二氧化硫和二氧化碳，均为气体，这些气体的体积会弥补反应所消耗的氧气的体积，导致测量结果不准确；而铁丝在空气中不能燃烧，瓶内空气的体积几乎不会变化，因而集气瓶内的水面几乎不上升。 3.空气的组成成分 成分 体积分数 氮气 78% 氧气 21% 稀有气体 0.93% 二氧化碳 0.04% 水蒸气等其他气体和杂质 0.03% 【名师讲解】空气是多种气体的混合物，它的恒定组成成分为氧气、氮气、稀有气体，可变组成成分为二氧化碳和水蒸气，其因地因时而异，如雨天空气中水蒸气的含量交大。在通常情况下，空气中各成分的比例保持相对稳定。 【例1】[2025·杭州期中]天宫空间站中的“人造空气”与地球空气成分含量基本相同，其中体积分数最大的是（ ） A.氮气 B.氧气 C.稀有气体 D.二氧化碳 【答案】A 【解析】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%；天宫空间站中的“人造空气”与地球空气成分含量基本相同，则“人造空气”中体积分数最大的是氮气。 【例2】为了测定空气中氧气的体积分数，按如图1装置进行实验。 （1）该实验的实验原理：由于红磷燃烧消耗空气中的氧气，使瓶内______减小，烧杯中的水倒吸入集气瓶。 （2）该实验能够得到氮气的一条物理性质是______。 （3）图2是“空气中氧气含量测定”实验的改进装置。主要操作是在实际容积为120mL的集气瓶里，先装进20mL的水，再按图连好仪器，按下热的玻璃棒，白磷立即被点燃。 ①白磷从燃烧到熄灭冷却的过程中，瓶内水面的变化是先下降后上升；若实验非常成功，最终集气瓶中水的体积约为______毫升。 ②集气瓶里预先装进的20mL水，在实验过程中的作用有______（填字母）。 a.加快集气瓶冷却 b.液封导气管末端以防气体逸出 c.缓冲集气瓶内气压的骤然升高，避免胶塞被冲出 【答案】（1）气压（2）不溶于水 （3）①40 ②abc 【解析】（1）该实验实验原理：由于红磷燃烧消耗空气中的氧气，使瓶内压强减小，烧杯中水倒吸到集气瓶。 （2）该实验中由进入的水约占剩余容积的五分之一不再进入，能够得到氮气的一条物理性质是：难溶于水。 （3）图2是“空气中氧气含量测定”实验的改进装置．主要下操作是：在实际容积为120mL的集气瓶里，先装进20mL的水，再按图连好仪器，按下热的玻璃棒，白磷立即被点燃。 ①白磷从燃烧到熄灭冷却的过程中，瓶内水面的变化是先下降后上升；若实验非常成功，最终集气瓶中水的体积约为20mL+（120mL-20mL）×=40mL； ②集气瓶里预先装进的20mL水，在实验过程中的作用有：加快集气瓶冷却、液封导气管末端以防气体逸出、缓冲集气瓶内气压的骤然升高，避免胶塞被冲出等作用，故选：abc。 二、空气是重要的自然资源 1.氧气的用途 医用氧用于治病救人，工业氧用于生产或产品加工（支持燃烧）。 2.氮气和稀有气体的性质和用途 气体 氮气 稀有气体 物理性质 通常情况下是无色、无味的气体，不易溶于水 无色、无味的气体，难溶于水 化学性质 不燃烧，不支持燃烧；不活泼 很不活泼 用途 ①氮气是制造硝酸、炸药和氮肥的重要原料； ②常用作保护气，如焊接金属时常用氮气来隔绝空气； ③灯泡中充氮气以延长使用寿命； ④食品包装时充氮气可以防腐、保鲜； ⑤可做冷冻剂，医疗上常用液氮冷冻麻醉、冷藏人体细胞组织和冻死病变的细胞； ⑥超导材料利用液氮冷却到某一低温下会显示出超导性 ①常用作保护气，如在焊接金属时用于隔绝空气； ②制成各种用途的电光源，如航标灯、闪光灯、霓虹灯等； ③利用稀有气体可以制成激光器； ④氙气可用于医疗麻醉剂； ⑤液态氦可用于制造低温环境 【名师讲解】过去人们认为稀有气体不与其他任何物质发生化学反应，把它们叫作惰性气体，但是随着科学技术的发展，已经发现有些稀有气体在一定条件下也能与某些物质发生化学反应，生成其他物质。 【知识拓展】物质的性质决定物质的用途 如氮气和稀有气体的化学性质不活泼，通常用作保护气；液态氮在汽化时需要吸收大量的热，可做冷冻剂；由于稀有气体通电时能发出不同颜色的光，人们用它制成了各种用途的电光源。 氧气： 氮气： 稀有气体： 【例3】下列关于空气的说法正确的是（ ） A.通常情况下，空气中氧气、氮气的体积比约为1：4 B.空气中氮气难溶于水，所以可作保护气 C.空气中稀有气体是单一物质 D.空气中稀有气体可以作电光源，主要是因为稀有气体化学性质稳定 【答案】A 【解析】A.通常情况下，空气中氧气约占总体积的21%，氮气约占总体积的78%，则氧气、氮气的体积比约为1：4，故A选项正确；B.氮气可作保护气是因为氮气的化学性质不活泼，而不是因为氮气难溶于水，故B选项错误；C.稀有气体是空气的成分之一，它是氦、氖、氩等气体的总称，不是单一的气体。故说法错误；D.稀有气体可以作电光源，是因为稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，而不是因为其化学性质稳定，故D选项错误。 解题突破 ◆题型1 空气中氧气含量的实验探究 【例1】[2025·温州瑞安期中]为了探究空气中氧气的体积分数，小明利用容积为V的集气瓶、装有密织铜网的燃烧匙、白磷等材料设计如图装置进行实验，已知大气压为p₀。 实验步骤如下： ①检查装置气密性。 ②往标有刻度的集气瓶中倒入90℃热水，读出集气瓶中热水的体积为V₁。 ③取过量的白磷放置于密织铜网中，立即塞紧瓶塞，使白磷浸没在热水中。 ④降低漏斗的高度，使右侧的白磷露出水面，此时观察到白磷燃烧，一段时间后白磷熄灭。 ⑤______________，读出集气瓶中热水的体积为V₂。 ⑥处理数据，得出结果。 （1）热水在步骤③环节中起的作用是______________________。 （2）请将步骤⑤补充完整：_________________________________。 （3）实验测得空气中氧气的体积分数为___________。 【答案】（1）隔绝氧气 （2）漏斗回到原来的位置 （3）×100% 【解析】（1）热水在步骤③环节中起的作用是隔绝氧气，以防止白磷燃烧。 （2）步骤⑤补充为漏斗回到原来的位置，以防止压强差影响实验结果。 （3）瓶中空气体积是V−V₁，其中氧气体积是V₂−V₁，实验测得空气中氧气的体积分数为×100%。 ◆题型2 物质的性质与用途 【例2】下列有关物质的性质及相关用途的叙述，正确的是（ ） ①氧气易溶于水，使得鱼能在水中生存； ②氮气的化学性质不活泼，可用作粮食和食品仓库的保护气； ③氧气能支持燃烧，所以可用作火箭的高能燃料； ④由于稀有气体有惰性，所以常用作保护气。 A.①②③ B.①②④ C.①③ D.②④ 【答案】D 【解析】氧气不易溶于水，1L水中大约溶有30mL氧气，鱼等生物靠这部分氧气生存，①错误；氧气作助燃剂，而不是燃料，③错误。 考点1 测定空气中氧气含量的实验 1.用如图装置可测定空气中氧气的含量。下列对该实验的认识不正确的是（ ） A.红磷的量对实验结果无影响 B.冷却到室温才能打开弹簧夹 C.该实验所用的红磷不可用木炭替代 D.最终观察到集气瓶中液面约上升至1处 【答案】A 【解析】若红磷的量不足，则无法耗尽装置内的氧气，会导致进入集气瓶中的水偏少，使测定结果偏小，A不正确。 【易错警示】测定空气中氧气的体积分数实验中，需使用足量或过量的物质与氧气反应，完全消耗密闭容器中的氧气，且不产生其他气体产物。 2.拉瓦锡用定量的方法测定了空气中氧气的含量，实验装置如图，下列说法不正确的是（ ） A.曲颈甑、玻璃钟罩、汞槽及汞槽中的液态汞共同组成了密闭的环境 B.实验中生成物是固体，基本不会对测定结果造成影响 C.该实验可观察到曲颈甑中的一部分银白色的液态汞变成红色粉末 D.实验结束后能观察到玻璃钟罩内的汞液面下降 【答案】D 【解析】实验结束后，密闭装置内氧气被消耗，气压减小，玻璃钟罩内的汞液面上升，汞槽内的汞液面下降，故D符合题意。 考点2 空气的成分 3.中国是世界上第三个拥有空间站的国家，空间站中的空气与我们身边的空气成分含量基本相同，其中氧气含量约为（ ） A.0.03% B.0.94% C.21% D.78% 【答案】C 【解析】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%、其他气体占0.03%。故选C。 【巧学秒记】熟记空气的成分及各成分的体积分数口诀：氮七八，氧二一，零点九四是稀气；还有两个零点零三，二氧化碳和其他。 4.下列事实说明空气中含有哪些成分？ (1)动植物可以呼吸，说明空气中含有______。 (2)冰镇过的饮料瓶外壁潮湿，说明空气中含有________。 (3)植物可以进行光合作用，说明空气中含有__________。 【答案】（1）氧气 （2）水蒸气 （3）二氧化碳 【解析】（1）空气中含有氧气，氧气可供给动植物呼吸。 （2）冰镇过的饮料瓶外壁潮湿，是因为空气中含有水蒸气，水蒸气遇冷凝结为液态水。 （3）植物可以进行光合作用，说明空气中含有二氧化碳。 考点3 空气资源的利用 5.2024年4月25日，神舟十八号首次携带在轨水生生态研究项目成功升空，4条斑马鱼“一飞冲天”，成为举世瞩目的“鱼航员”。下列能供给斑马鱼呼吸的气体是（ ） A.氧气 B.氮气 C.二氧化碳 D.水蒸气 【答案】A 【解析】氧气能供给斑马鱼呼吸，故A正确。 6.下列有关稀有气体的说法错误的是（ ） A.稀有气体的化学性质不活泼 B.液态氦可用于制造低温环境 C.稀有气体不与任何物质发生化学反应 D.空气中含有少量的稀有气体 【答案】C 【解析】稀有气体的化学性质不活泼，但在一定条件下也能与某些物质发生化学反应，A正确，C错误；液态氦可用于制造低温环境，B正确；空气中稀有气体的含量很少，约占空气总体积的0.94%，D正确。 7.真空充氮杀虫柜是一款高效、安全的杀虫灭菌设备。通过真空泵将柜内空气抽出，再充入高纯度氮气，缺氧状况下有效地抑制了害虫和菌类的生长和繁殖，最终达到杀灭效果。下列有关氮气的说法错误的是（ ） A.通常状况下氮气易溶于水 B.氮气不能供给呼吸 C.通常情况下氮气的化学性质不活泼 D.高浓度氮气可抑制菌类的生长 【答案】A 【解析】通常状况下氮气难溶于水，A说法错误；氮气不能供给呼吸，B说法正确；通常情况下氮气的化学性质不活泼，C说法正确；通过真空泵将柜内空气抽出，充入高纯度氮气，缺氧状况下有效地抑制了害虫和菌类的生长和繁殖，最终达到杀灭效果，D说法正确。 8.物质的性质决定用途。下列物质的用途与性质对应关系正确的是（ ） 选项 物质 用途 性质 A 氧气 用于气割、气焊 氧气可以燃烧 B 氮气 用作焊接金属的保护气 氮气的沸点低 C 氦气 用于探空气球 氦气的密度比空气小 D 稀有气体 用于霓虹灯 稀有气体化学性质稳定 【答案】C 【解析】氧气用于气割、气焊是因为氧气具有助燃性，A错误。氮气用作焊接金属的保护气是因为氮气的化学性质稳定，B错误。氦气用于探空气球是因为氦气的密度比空气小，C正确。稀有气体用于霓虹灯是因为稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，D错误。 易错点 测定空气中氧气含量的误差分析 9.某班同学用课本中的装置测定空气中氧气的含量。实验完毕时，甲同学的集气瓶中进入水的体积小于瓶内空气体积的1/5，乙同学的集气瓶中进入水的体积大于瓶内空气体积的1/5。下列对这两种现象的解释合理的是（ ） ①甲同学可能使用红磷的量不足 ②甲同学可能未塞紧瓶塞 ③乙同学可能没夹紧弹簧夹 ④乙同学可能插入燃烧匙速度太慢 A.①③ B.②④ C.①②③ D.①②③④ 【答案】D 【解析】甲同学的测定结果偏小，可能是使用红磷的量不足，不能完全消耗装置内的氧气，也可能是未塞紧瓶塞，装置漏气，冷却过程中有外界的空气进入集气瓶中；乙同学的测定结果偏大，可能是没夹紧弹簧夹，反应过程中放出大量的热，装置内压强增大，有气体逸出，因此最终进入集气瓶中的水增多，也可能是插入燃烧匙速度太慢，使集气瓶中的气体受热膨胀逸出，导致最终进入集气瓶中的水增多。①②③④均合理，故选D。 1.人类对火星的探测取得了重大的突破。如图是火星大气成分示意图，与空气的成分相比较，下列说法中正确的是（ ） A.火星大气中N₂的体积分数大于空气中N₂的体积分数 B.火星大气中CO₂的体积分数大于空气中CO₂的体积分数 C.火星大气中含有稀有气体而空气中没有 D.火星有大气层，同样适合人类生存 【答案】B 【解析】火星大气中N₂的体积分数小于50%，而空气中N₂的体积分数约为78%，火星大气中N₂的体积分数小于空气中N₂的体积分数，A错误。火星大气中CO₂的体积分数大于50%，而空气中CO₂的体积分数约为0.03%，火星大气中CO₂的体积分数大于空气中CO₂的体积分数，B正确。火星大气中含有Ar，Ar属于稀有气体，空气中也含有稀有气体，C错误。人类生存需要氧气、食物、能源、适宜的环境等，火星有大气层，但还需要满足其他条件才适合人类生存，D错误。 2.下列选项中的物质所属类别正确的是（ ） 选项 物质 类别 A 空气、澄清石灰水 混合物 B 氮气、稀有气体 纯净物 C 糖水、二氧化碳 混合物 D 洁净的空气、蒸馏水 纯净物 【答案】A 【解析】空气和澄清石灰水中都含有多种物质，属于混合物，A正确；氮气中含有一种物质，属于纯净物，稀有气体中含有氦、氖、氩、氪、氙等气体，属于混合物，B错误；糖水中含有多种物质，属于混合物，二氧化碳中含有一种物质，属于纯净物，C错误；洁净的空气中含有多种物质，属于混合物，蒸馏水中含有一种物质，属于纯净物，D错误。 3.如图为氮气的转化和资源化利用。下列说法不正确的是（ ） A.转化①所得液氮可用于医疗手术 B.转化②③说明氮气可用于制取氮肥 C.转化④说明氮气不可燃，也不支持燃烧 D.转化⑤说明氮气化学性质稳定 【答案】C 【解析】 选项 分析 A 转化①所得液氮汽化吸热，能使周围温度降低，可用于医疗手术，故A正确 B 转化②为氮气转化为氨气，转化③为氨气转化为氮肥，说明氮气可用于制氮肥，故B正确 C 转化④镁能在氮气中燃烧，说明氮气可支持镁燃烧，故C错误 D 转化⑤中氮气可用作灯泡的填充气，说明氮气化学性质稳定，故D正确 4.分析“测定空气中氧气的含量”的实验，回答下列问题。 (1)拉瓦锡用装置甲定量研究了空气的成分。曲颈甑和汞槽内均有汞，其中曲颈甑内汞的作用是__________。 (2)相较于课本所用方案，老师和同学们对反应物进行了优化，用白磷在封闭装置里进行实验，如装置乙所示，白磷燃烧产物与红磷相同。实验前，如何检查装置乙的气密性？_________________________________________；改进后的装置乙的优点是____________（答一点即可）。 (3)装置乙试管内空气体积为60mL，实验前夹紧弹簧夹，能证明氧气约占空气体积的五分之一这一结论的现象是实验结束并冷却至室温后，打开弹簧夹，注射器活塞移动到约___mL刻度处。若一开始没有夹弹簧夹，则实验结束并冷却至室温后，注射器活塞移动到约___mL刻度处。 (4)装置乙内发生反应的文字表达式为__________________________。 【答案】（1）消耗氧气 （2）打开弹簧夹，向内推动注射器的活塞，松开手，若注射器活塞自动恢复原位，说明装置气密性良好；更环保（合理即可） （3）8；4 （4）白磷+氧气五氧化二磷 【解析】（1）汞能与氧气反应生成氧化汞，氧气被消耗，曲颈甑内气压下降，汞槽中的汞进入玻璃钟罩内，根据进入玻璃钟罩的汞的体积可以推算空气中氧气的含量，因此曲颈甑内汞的作用是消耗氧气。 （2）检查装置乙气密性的方法是打开弹簧夹，向内推动注射器的活塞，松开手，若注射器活塞自动恢复原位，说明装置气密性良好。白磷燃烧产物与红磷相同，为五氧化二磷，五氧化二磷有毒，会污染空气，改进后的装置乙在密闭环境中进行实验，可以避免白磷燃烧生成的五氧化二磷污染空气，也可以避免放入试剂时集气瓶内气体逸出造成的误差等，因此装置乙的优点是更环保、实验数据更准确等。 （3）氧气约占空气体积的五分之一，装置乙试管内空气体积为60mL，注射器活塞前沿在20mL刻度处，实验前夹紧弹簧夹，则注射器内的氧气不会被消耗，白磷燃烧消耗的氧气体积约为60mL×1/5=12mL，实验结束并冷却至室温后，打开弹簧夹，注射器活塞停止的位置约在20mL-12mL=8mL刻度处。若一开始没有夹弹簧夹，则注射器内的氧气会被消耗，白磷燃烧消耗的氧气体积约为(60mL+20mL)×1/5=16mL，实验结束并冷却至室温后，注射器活塞停止的位置约在20mL-16mL=4mL刻度处。 （4）装置乙内白磷燃烧生成五氧化二磷，据此书写文字表达式。 5.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大，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至t₂时刻，瓶内温度始终保持不变 C.根据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大，其原因是气体的体积增大 【答案】C 【解析】识图解题 选项 分析 A t₁时刻后的一段时间内瓶内气压显著增大，其原因是白磷燃烧放出大量的热，A错误 B 从瓶内气压达到最高点至t₂时刻，瓶内温度降低，B错误 C 根据t₂时刻瓶内的气压值，可计算出气压减少的数值，从而计算得出氧气约占空气体积的五分之一，C正确 D t₃时刻后的一段时间内瓶内气压又显著增大，其原因是打开瓶塞，D错误 【易错警示】在一定体积的容器中，影响气体压强的因素主要包括温度和气体体积的大小。温度越高，气体体积越大，压强越大。 1 / 17 学科网（北京）股份有限公司 $