第1节 空气的成分（高效培优讲义）科学新教材浙教版八年级下册

第1节 空气的成分 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 空气中氧气的含量 空气是重要的自然资源 1 题型2 氧气的性质 6 题型3 氧气的制取 9 题型4 化合反应和分解反应 15 【能力培优练】 17 【链接中考】 26 【重难题型讲解】 题型1 空气中氧气的含量 空气是重要的自然资源 一、测定空气中氧气体积分数的实验方法 1.实验原理 空气是由氧气和氮气等多种气体组成的，为了测定空气中氧气的体积分数，可以选择某种能与空气中氧气反应而不与空气中氮气及其他气体反应的固体物质（如红磷、汞、铁、铝），利用氧气与该物质反应后生成固体物质，使密闭容器中气体体积减小（减小的体积即为氧气的体积），气体压强减小，引起水面发生变化，从而确定空气中氧气的体积分数。 2.实验步骤 （1）连接装置：在集气瓶口连接一个双孔胶塞，一孔插燃烧匙，另一孔插导管（配有弹簧夹），导管另一端伸入盛有水的烧杯中，如图所示。 （2）检查气密性：把导管的一端放入水中，两手紧握集气瓶外壁，如果在导管口有气泡冒出，松开两手，使它冷却，导管中形成一段水柱，则证明气密性良好。 （3）在集气瓶内加少量水，并做上记号，把剩余的容积用记号划分成5等份。 （4）点燃燃烧匙内的红磷，立即伸入集气瓶中，并把塞子塞紧。 （5）待红磷熄灭并冷却至室温后，振荡集气瓶，打开弹簧夹。 3.实验现象 （1）红磷燃烧，有大量白烟生成。 （2）集气瓶内的水面上升。 4.实验结论 （1）红磷燃烧的文字表达式： （2）集气瓶内的水面上升，说明空气中的氧气被消耗掉了。 5.测定空气中氧气体积分数的实验分析与评价 （1）红磷燃烧消耗完氧气后，不能继续燃烧，说明氮气不能支持燃烧；集气瓶中水面上升1/5后不再上升，说明氮气不溶于水；空气是无色无味的气体，说明氮气、氧气都是无色无味的气体。 （2）实验成功关键： ①装置不能漏气； ②集气瓶中预先要加少量水（防止高温熔融物落入瓶底使瓶底炸裂）； ③红磷点燃后要立即伸入集气瓶中，并塞紧胶塞； ④待红磷熄灭并冷却后，再打开弹簧夹。 （3）不能用木炭代替红磷做上述实验，原因是木炭燃烧产生的二氧化碳是气体，集气瓶内气体压强基本没有变化（二氧化碳在水中极少量溶解），不能很好地测出氧气的体积。 ★扩展：二氧化碳易被氢氧化钠溶液吸收，所以若用氢氧化钠浓溶液代替水时，可用木炭、硫粉代替红磷做该实验。 （4）进入瓶中水的体积一般小于瓶内空间的1/5的可能原因是： ①红磷量不足，使瓶内氧气未耗尽； ②胶塞未塞紧，使外界空气进入瓶内（漏气）； ③未冷却至室温就打开弹簧夹，使进入瓶内水的体积减小； ④本实验条件下，氧气浓度过低时，红磷不能继续燃烧，瓶内仍残余少量氧气。 （5）改进实验 二、氧气（O2）、氮气（N2）、二氧化碳（CO2）、稀有气体的主要性质和用途 成分 主要性质 主要用途 氧气 化学性质：用于动植物呼吸，支持燃烧 物理性质：无色、无味、不易溶于水 潜水、医疗急救、炼钢、气焊以及化工生产和宇宙航行等 氮气 化学性质：不活泼 物理性质：无色、无味、不溶于水 制硝酸和化肥、炸药的重要原料，因其化学性质不活泼，常用作保护气，医疗上用于冷冻麻醉，还可用作超导材料 二氧化碳 化学性质：能与澄清石灰水反应产生沉淀；不能燃烧，一般不支持燃烧 物理性质：无色、无味气体，密度比空气大 干冰用于人工降雨，保藏食品；工业原料，用于制纯碱、尿素和汽水；可用于灭火；参与植物光合作用，生成淀粉等糖类 稀有气体 化学性质：很不活泼（惰性） 物理性质：无色、无味，通电时能发出不同颜色的光 用作保护气，用于航标灯、闪光灯、霓虹灯的电光源，用于激光技术，氦气制造低温环境作冷却剂，氙气用于医疗麻醉 【典例1】（2025春•杭州校级月考）某科学兴趣小组的同学利用如图装置进行“测定空气中氧气含量”的实验。 【实验步骤】 ①检查气密性后，将Ⅰ装满水和相应试剂，按图连接各仪器； ②打开止水夹a和b，向I中缓慢鼓入一定量空气，记录Ⅱ中水的体积为200毫升； ③关闭止水夹a和b，用凸透镜聚光引燃白磷，充分反应后，燃烧匙中的白磷有剩余； ④待装置冷却到室温，打开止水夹b，Ⅱ中的水倒吸进入Ⅰ中，测得Ⅱ中水的体积变为157毫升。 （1）步骤②中鼓入一定量空气，“一定量”的具体要求是 ； （2）根据实验结果，计算所测空气中氧气的体积分数为 ； （3）与教材实验相比，本实验的优点有 。（写出一点即可） 跟踪训练1 （2025春•萧山区校级期中）暖宝宝（主要成分为铁粉、木炭、食盐）的热量来源于铁粉的氧化。小涛同学设计使用暖宝宝贴来测定空气中氧气的含量，实验开始前的装置如图，实验后从量筒中流入玻璃瓶（容积为250mL）中的水的体积为45mL（铁粉生锈消耗的水忽略不计）。下列说法错误的是（　　） A．实验前必须检查装置的气密性 B．通过本次实验数据测得空气中氧气的体积分数为18% C．若测得空气中氧气体积分数偏低，可能是暖宝宝的使用数量不足 D．要等温度计示数恢复至实验前的温度才能记量筒内剩余水的体积 跟踪训练2 （2025春•杭州月考）白磷的着火点为40℃，现用如图装置测定空气中氧气的体积分数。实验步骤为：集气瓶里先装适量a体积的水，在酒精灯灯焰上把玻璃棒下端加热，装置如图密封。用力把玻璃棒按下与白磷接触，白磷燃烧。燃烧停止后稍振荡，完全冷却后量出集气瓶中水的体积b和整个集气瓶容积c。则下列说法错误的是（　　） A．反应过程中集气瓶内液面的变化是先下降后上升 B．该实验测得氧气与空气的体积比为（b﹣a）：（c﹣a） C．燃烧匙中的白磷不能换成木炭或硫粉 D．该装置没有用止水夹，会影响实验结果 跟踪训练3 （2025春•南湖区校级期末）小嘉查阅资料得知，暖宝宝贴的主要成分为铁粉、木炭、食盐等，其使用时的热量主要来源于铁粉与氧气的反应。于是小嘉巧妙地利用暖宝宝贴来测定空气中氧气的含量。实验开始前的装置如图所示，为保证实验准确度，实验前必须 ，实验后必须等 时才能记录量筒内剩余水的体积，若最后流入玻璃瓶（容积为270毫升）中的水的体积为45毫升（铁粉生锈消耗的水忽略不计），所测空气中氧气的体积分数为 。 题型2 氧气的性质 1.氧气的物理性质：通常情况下，氧气是一种无色无味的气体；在标准状况下（273K，101kPa），其密度为1.429g/L，比空气的密度（1.293g/L）略大；不易溶于水。 氧气的三态变化为：。工业生产的氧气，一般贮存在蓝色钢瓶里。 2.氧气的化学性质：氧气是一种化学性质比较活泼的气体，在一定条件下能跟许多物质发生化学反应，同时放出热量。在化学反应中，氧气提供氧，是一种常用的氧化剂。 下表列出了一些物质在氧气中燃烧的现象、反应文字表达式及注意事项： 物质 （颜色、状态） 反应现象 反应文字表达式 注意事项 硫 （淡黄色固体） 发出明亮蓝紫色火焰（空气中是微弱淡蓝色），放出热量，有刺激性气味的气体产生 硫的用量不能过多，防止对空气造成污染。实验应在通风橱中进行。 木炭 （灰黑色固体） 发出白光，放出热量，生成的气体能使澄清石灰水变浑浊 （不充足）（充足） 夹木炭用的坩埚钳应由上而下慢慢伸入瓶中。 红磷 （暗红色固体） 燃烧产生大量白烟，发出白光，放出热量 五氧化二磷是固体，现象应描述为产生白烟。 铝箔 （银白色固体） 剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出大量的热，有白色固体产生 把铝箔的一端固定在粗铁丝上，另一端缠一根火柴，引燃铝箔。 集气瓶底部先铺一层薄细沙 铁色 （银白色固体） 剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，有黑色固体生成 细铁丝绕成螺旋状； 铁丝一端系一根火柴 集气瓶内预先装少量水或铺一层薄细沙 3.氧化反应 1.概念：物质跟氧发生的反应叫做氧化反应。 2.对于氧化反应的概念“物质跟氧发生的反应叫做氧化反应”，这里的氧既指氧气，又指含氧的其他物质。不要叙述为“物质跟氧气的反应”。氧气具有氧化性，是指氧气能使别的物质得到氧，发生氧化反应，故氧气具有使别的物质发生氧化反应的作用，所以说氧气是一种氧化剂，具有氧化性。例如： 3.可燃物在被空气中的氧气缓慢氧化过程中所产生的热量如果不能及时散失，就会产生自然发热的情况。如果热量越积越多，当温度升高到可燃物的着火点时，再遇有充足的氧气，就会引起自发燃烧——自燃。 【典例2】（2025春•杭州期末）如图为探究氧气性质的相关实验，对观察到的实验现象及有关操作描述错误的是（　　） A．实验Ⅰ中倒入澄清石灰水，可检验有无新物质生成 B．实验Ⅱ铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，产生大量热 C．若选用砂纸打磨过的铁丝，铁丝也可以在空气中燃烧 D．集气瓶口盖上毛玻璃片，可防止氧气逸出 跟踪训练1 （2025•浙江模拟）如图所示是小明同学研究氧气化学性质时的四个实验装置图，其中不合理的是（　　） A．木炭在氧气中燃烧 B．铁丝在氧气中燃烧 C．红磷在氧气中燃烧 D．铝箔在氧气中燃烧 跟踪训练2 （2025春•杭州校级期中）分析硫、碳、铁丝三种物质在氧气中的燃烧，回答问题。 （1）铁丝燃烧实验中，需要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 色火焰，在氧气中，燃烧得更旺。碳在氧气中比在空气中燃烧得更旺：铁丝在空气中不燃烧，在氧气中剧烈燃烧，火星四射并生成黑色的固体，根据上述现象，可以推测物质的燃烧剧烈程度和氧气浓度的关系为 。 （3）从装置角度：燃烧实验时，集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： 。 跟踪训练3 （2025春•萧山区期中）氧气是一种化学性质比较活泼的气体，它可以和许多物质发生化学反应。如图所示是硫粉、红磷、光亮的细铁丝在氧气中燃烧的实验装置： （1）小月是个善于思考、善于总结的学生，做完实验后，她发现了一些共同点：在反应条件方面，三个实验都要点燃，它们都属于 反应（填“吸热”或“放热”）。 （2）小月同时也总结出在生成物的种类、状态和观察到的实验现象三个方面存在不同。丙中观察到的反应现象是 。三个实验的集气瓶底部都放有少量水，其中甲集气瓶底部放水目的是 。 题型3 氧气的制取 一、氧气的工业制法 （1）原料：空气 （2）制取方法 ① 液化蒸发空气法：利用氮气（沸点-196℃）、氧气（沸点-183℃）沸点不同，用液化空气分离法制取： ② 膜分离技术法：将空气通过富集氧气功能的薄膜，即可得到含氧量较高的空气，用该膜进行多级分离，可得到含氧气90%以上的富氧空气。 二、氧气的实验室制法 1．实验室里制取氧气的方法有：分解 H2O2 和加热分解 KMnO4 或 KCl O3 ，化学方程式为： （1）2H2O22H2O + O2 ↑ （2）2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2↑ （3）2KClO32KCl + 3O2↑ 2． 在过氧化氢和氯酸钾制取氧气的反应中，用二氧化锰作为催化剂，它的作用是改变反应速度，本身的质量和化学性质在反应前后都不变。 实验室用高氯酸钾制取氧气的操作顺序：检查装置气密性→装入药品→固定装置→收集氧气；用KClO3制取时，若缺少催化剂MnO2，可加入少量KMnO4，因为KMnO4受热分解时会产生MnO2。 装置的改进与评价： (1)将固液常温型装置中的长颈漏斗换成分液漏斗或注射器(如图A、图B所示)，改进后装置的优点是通过控制液体的滴加速度，从而控制反应速； (2)C装置的优点是能随时控制反应的发生和停止。 总结：相比于高锰酸钾或氯酸钾，实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气的优点是可随时添加液体、反应不需要加热、操作简便等。 实验室用高锰酸钾制取氧气的操作顺序： 第一步：检查装置的气密性。 第二步：将药品装入试管中，用一团棉花放在靠近试管口的地方，试管口略向下倾斜固定在铁架台上。 第三步：用酒精灯外焰给试管加热，先预热。 第四步：等气泡连续均匀再用排水法收集氧气。第五步：先撤导管，再灭酒精灯。 氧气的验满方法：将一根带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，就证明已经收满。 收集装置： 方法 排水法 向上排空气法 收集装置 选取依据 气体的密度及在水中的溶解性 不易溶于水且不与水反应 密度比空气大 优缺点 优点：①收集的气体较纯净；②易判断是否收集满 缺点：收集的气体不干燥 优点：收集的气体较干燥 缺点：收集的气体纯度不高 注意事项 当观察到瓶口有气泡冒出时，证明氧气已收集满 导气管应伸至集气瓶底部，目的是排尽集气瓶中的空气 检验和验满： 检验 将带火星的木条伸入集气瓶瓶内，如果木条复燃，证明收集的气体是氧气 验满 向上排空气法：将带火星的木条放在集气瓶瓶口，如果木条复燃，说明氧气已集满 排水法：当有大量气泡从集气瓶瓶口冒出时，说明氧气已集满 排水法收集的O2中有较多水蒸气。排空气法收集的气体不能与空气中的物质反应。如NO能与O2反应，就不能用排空气法收集。 3.催化剂 概念：在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质都没有变化的物质叫做催化剂。 【典例3】（2025春•义乌市校级月考）某同学误将少量KMnO4当成MnO2加入KClO3中进行加热制取氧气，部分物质质量随时间变化如图所示。下列关于该过程的说法正确的是（　　） A．c代表氧气 B．t1时刻，O2开始产生 C．t2时刻，KMnO4开始分解 D．KMnO4是催化剂 跟踪训练1 （2025秋•慈溪市校级月考）如表是二氧化锰用量与一定质量氯酸钾制取氧气反应速率关系的实验数据： 二氧化锰与氯酸钾的质量比 1：40 1：20 1：10 1：5 1：3 1：2 2：3 1：1 2：1 生成1L氧气所需的时间（s） 124 79 60 54 75 93 106 153 240 （1）据表可知二氧化锰与氯酸钾的质量比为 时，反应速率最快。 （2）二氧化锰用量过多冲淡了氯酸钾粉末，相当于减小反应物的 ，所以反应速率受到影响。 （3）二氧化锰的用量过少时产生氧气的速率很慢，原因是 。 跟踪训练2 （2025春•象山县校级月考）取4份等质量的KClO3向其中3份中分别加入少量等质量的KMnO4、MnO2和Mn，分别在某温度下加热至质量不再改变（假设气体没有外溢），用量筒收集生成的气体，移去酒精灯，待装置冷却到室温后，读取气体体积，然后将剩余固体溶于足量水中，经过滤干燥后称量不溶物质量，添加过物质的组别中均有相同组成的不溶物。测定结果如下： 组别 ① ② ③ ④ 加入物质 无 KMnO4 MnO2 Mn 产生气体的体/mL 0 V1 V2 V3 不溶物的质量/g 0 m1 m2 m3 已知v1＞v2＞v3，关于此实验有下列七种说法：①3种物质的加入都有利于KClO3分解制氧气；②残留不溶物的质量关系为m1＜m2＜m3；③KMnO4是KClO3分解制氧气效果最好的催化剂；④等到气泡连续均匀冒出才开始收集；⑤橡皮管不伸入量筒底部，气体无法顺利进入量筒；⑥橡皮导管伸入量筒底部，可使测得的氧气体积更准确；⑦橡皮导管伸入量筒底部，可以避免先移去酒精灯而导致水倒吸入试管。其中正确的说法共有（　　） A．三种 B．四种 C．五种 D．六种 跟踪训练3 （2025春•杭州期中）小嘉用H2O2溶液制取氧气时，在烧瓶中加入50毫升水及0.5克MnO2，再往分液漏斗中加入30毫升15%的H2O2溶液。为什么要加入50毫升水呢？查阅资料发现：在不加入水时，若注入H2O2溶液速度过快，反应会过于剧烈而引发事故。 【提出问题】水是如何减缓该反应速度的呢？ 【建立假设】水可以降低H2O2溶液浓度，从而减缓反应速度。 【实验方案】他利用如图装置，在相同条件下，分别用30毫升的1%、3%和7%的H2O2溶液进行实验，观察并比较。 【实验结论】加水降低了H2O2溶液的浓度，使反应速度变慢。 【交流反思】 （1）为了更好地比较反应的快慢，需控制三次实验中滴加H2O2溶液的 相同。 （2）判断产生氧气的速度时，可以通过观察产生气泡的快慢，还可以比较 。 【继续探究】针对提出的问题，他又利用如图装置，用3%的H2O2溶液分别在0℃、20℃和60℃的条件下进行实验。进行该实验所基于的假设是 。若直接用30%的H2O2溶液制取氧气，反应速率太快。为获得平稳的气流，如图所示发生装置能达到最佳效果的是 （填字母）。 题型4 化合反应和分解反应 1.概念 由两种或两种以上的物质生成一种物质的反应叫做化合反应。 由一种物质生成两种或两种以上的物质的反应叫做分解反应。 2.化合反应与分解反应的比较 反应类型 化合反应 分解反应 概念 由两种或两种以上的物质生成一种物质的反应 由一种物质生成两种或两种以上物质的反应 形式 （多变一） （一变多） 参加反应的 物质种类 两种或两种以上 一种 生成物质的种类 一种 两种或两种以上 【典例4】（2025春•舟山月考）对科学概念进行分类，是认识概念之间相互关系的一种重要方法。下列化学反应中，属于化合反应的是（　　） A．碳酸水+二氧化碳 B．二氧化碳+水有机物+氧气 C．硫+氧气二氧化硫 D．过氧化氢水+氧气 跟踪训练1 （2025春•舟山期末）对科学概念进行分类，是认识概念之间相互关系的一种重要方法。下列化学反应中，属于化合反应的是（　　） A．碳酸水+二氧化碳 B．二氧化碳+水有机物+氧气 C．硫+氧气二氧化硫 D．过氧化氢水+氧气 跟踪训练2（2025春•永康市期中）现有几种变化： ①氢气+氧气水 ②乙炔+氧气水+二氧化碳 ③碱式碳酸铜氧化铜+二氧化碳+水 ④氯化氢+氨气→氯化铵 其中属于化合反应的是 （填序号，下同），属于分解反应的是 。 跟踪训练3（2023春•长兴县月考）下列反应中既不属于分解反应，也不属于化合反应的是（　　） A．氧化汞汞+氧气 B．石蜡+氧气水+二氧化碳 C．碳+氧气二氧化碳 D．磷+氧气五氧化二磷 【能力培优练】 1. （2025•定海区三模）分子筛具有多孔结构，孔径均匀。利用孔径合适的某型分子筛将氧气从空气中“筛”出，从而获得氧气的过程如图所示。下列说法正确的是（　　） A．该过程中分子停止了运动 B．该过程中氧分子的大小发生改变 C．该过程可推断分子的大小N2＞O2 D．该过程中氧分子化学性质发生了改变 2. （2025春•定海区校级期中）下面是实验室制取、收集、验满、验证氧气性质的装置或操作，其中错误的是（　　） A．实验室制取氧气 B．排水法收集氧气 C．氧气验满 D．硫在氧气中燃烧 3. （2025春•台州校级期中）下列实验现象描述正确的是（　　） A．铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体 B．硫在空气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰 C．红磷在空气中燃烧，产生大量的白雾 D．木炭在氧气中燃烧，发出白光，生成二氧化碳 4. （2025春•义乌市校级月考）下列图象符合其描述情况的是（　　） A．如图表示：高锰酸钾制取氧气时，MnO2随着反应进行质量发生的变化 B．如图表示：a，b两试管中分别装有等质量等浓度的双氧水，并向a试管中放入催化剂后，随着反应的进行氧气的生成情况 C．如图表示：高锰酸钾制取氧气时，试管中剩余的固体随着反应的进行质量的变化情况 D．如图表示：双氧水制取氧气时，生成的氧气质量的变化情况 5. （2025秋•义乌市校级期中）暖宝宝中有铁粉等物质，遇氧气温度升高。小红用压强、氧气浓度和温度三种数字传感器画出暖宝宝原料遇空气的数据变化图像，如图2，下列说法中不正确的是（　　） A．Ⅰ为温度变化曲线 B．Ⅲ为氧气浓度变化曲线 C．Ⅰ和Ⅱ开始增大是因为铁发生氧化反应放热 D．暖宝宝原料足量时，瓶内压强可降至0 6. （2025春•拱墅区校级期中）实验现象的正确描述和记录是学好化学的关键之一。下列实验现象描述正确的是（　　） A．红磷在空气中燃烧，发出红色的火焰，产生大量白色烟雾 B．铁丝在空气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体物质 C．硫在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，生成二氧化硫 D．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 7. （2025春•玉环市校级月考）如图是实验室用高锰酸钾制取并收集氧气的实验装置图，下列关于氧气制取和收集的实验操作错误的是（　　） A．往试管里装药品前必须检验装置的气密性 B．给试管里药品加热前要先给试管预热 C．要等到气泡连续均匀放出才能开始收集气体 D．实验结束时，应先熄灭酒精灯然后把导管口移出水面 8. （2025春•义乌市校级期中）下列图像符合描述情况的是（　　） A．①中表示：用KMnO4制取氧气时，随着反应进行，MnO2质量发生的变化 B．②中表示：a、b两试管中分别装有等质量等浓度的双氧水，并向a试管中放入催化剂后，随着反应的进行，氧气的生成情况 C．③中表示：用KMnO4制取氧气时，随着反应的进行，试管中剩余的固体质量变化情况 D．④中表示：用双氧水制取氧气时，生成的氧气质量的变化情况 9. （2025春•滨江区期末）小滨利用如图甲所示装置（气密性良好）测定空气中氧气的含量，集气瓶中空气的体积为200mL，氧气传感器（可测量氧气浓度，部分结构已略去）测得集气瓶内氧气的体积分数变化曲线如图乙所示。 （1）反应开始到止水夹打开前，图甲集气瓶内可观察到的现象是 。 （2）由图乙可知，在 秒时，反应刚好停止。 （3）待整个装置冷却至室温时，小滨打开止水夹，发现进入集气瓶内水的体积占反应前集气瓶内空气体积的比例约为1/8，请说明理由 。 10. （2025•舟山模拟）燃放烟花时，烟花能外空并产生不同颜色的“花状”火焰，如图甲兴趣小组在研究烟花的过程中，收集到以下资料： 资料一：烟花的内部结构如图乙。其中，引火线是烟花中用来点火、传火、控制时间的结构。根据燃烧速度，可以分为快速引火线和慢速引火线。 资料二：药杯中装有硝酸钾、硫黄和木炭混合物。点燃后，混合物会在短时间内发牛剧烈的氧化反应。 资料三：可燃物中含有不同的金属元素，会使火焰呈现不同的颜色。 （1）点燃快速引线后，药杯中的混合物被点燃，发生剧烈的化学反应，放出大量热并产生气体。已知生成中含有一种空气中含量最多的气体、一种温室气体，它们分别是 、 。 （2）利用药杯中产生的高压气体对球壳产生力的作用，使包裹着炸药的球体升空，同时点燃慢速引火线。球体升空体现出力的作用效果为 。 11. （多选）（2025春•浙江月考）某同学设计了“空气中氧气体积分数的测定”实验改进装置，如图，Y型管的体积为V，开始注射器内的液体刻度在V1结束时停在V2处。下列说法正确的是（　　） A．快推与慢拉注射器都可以检查该装置的气密性 B．注射器内液体的体积对实验的结果有影响 C．滴有酚酞的氢氧化钠溶液由红色变无色，说明白磷燃烧产生了酸 D．氧气体积分数为 12. （2025春•丽水期中）小科利用红磷燃烧测定空气中氧气的含量（如图所示）。 （1）点燃燃烧匙内红磷，立即塞紧瓶塞，观察到红磷剧烈燃烧，产生 并放出热量。 （2）实验中进入左瓶中的水位不足集气瓶体积的，原因有 。 A．导管内残留部分水 B．点燃红磷后插入集气瓶动作缓慢 C．装置气密性不好 D．反应一结束就打开弹簧夹 （3）【拓展延伸】 为了帮助同学们更好地理解测定氧气含量的实验原理，老师改了一下装置，并利用传感器技术定时测定了实验装置（如图2）内的压强、温度和氧气浓度，三条曲线变化趋势如图3所示。X曲线表示压强变化趋势，Y曲线表示 的变化趋势。 （4）根据图2中压强变化曲线，CD段压强快速增大对应的操作是 。 （5）结合曲线变化解释图2中X曲线AB段压强变化的原因是氧气减少导致的气压变化量 温度升高导致的气压变化量。（填大于，等于或小于） 13. （2025春•杭州校级期中）图1（A，B，C）是实验室制取氧气的一些装置，图2（D，E，F）是一些收集气体的装置，据图回答有关问题。（以下所选装置匀填装置序号） （1）写出指定仪器的名称：① 。 （2）若以高锰酸钾为原料，用C、D装置制取、收集氧气时，C装置中一处明显的错误是 ；试管口略向下倾斜的原因是 ；实验结束时，应先 ，后 。（填“将导管移离水面”或“熄灭酒精灯”） 14. （2025春•金华校级月考）某校科学兴趣小组的同学根据实验室提供的仪器和试剂，在老师的指导下，从如图中选择装置进行了气体的制备实验。 （1）甲同学选择装置A作为KMnO4制取氧气的发生装置，其中试管口略向下倾斜的原因是 。收集装置可以是图1中的 （填字母代号）。 （2）若用高锰酸钾制取氧气的实验步骤有：①在试管中加入试剂并固定好装置；②把导管移出水面；③点燃酒精灯加热；④熄灭酒精灯；⑤检查装置的气密性。则以上步骤正确顺序为 （填序号）。 （3）若用图2装置和量筒通过导管相连后收集并测量O2体积，则氧气应从导管 （填“a”或“b”）端通入。 （4）乙同学称取一定质量的KMnO4固体放入大试管中，将温度控制在250℃加热制取O2，实验结束时，乙同学发现用排水法收集到的O2大于理论产量。针对这一现象同学们提出了自己的猜想，有的猜想是生成的MnO2分解出O2，也有的猜想是反应生成的K2MnO4分解放出O2。则做出上述猜想的依据是 。 15. （2025春•上城区校级期中）结合教材实验，科学小组通过改进实验装置开展“测定空气中氧气含量”课外实践活动。（装置如图所示，注射器的摩擦忽略不计） Ⅰ.按图连接装置并检查装置气密性：注射器b的活塞推至底端，注射器a的活塞从20mL处向外拉，松手。 Ⅱ.向玻璃管中加入足量白磷，点燃酒精灯，交替推拉两个注射器。 【实验记录】 实验前 实验后（冷却至室温） a中气体体积 20 10 b中气体体积 0 0 请结合实验回答下列问题： （1）Ⅰ中，观察到 ，证明装置气密性良好。 （2）已知玻璃管中空气体积是30mL，则空气中氧气的体积分数为 。 （3）实验中需反复推拉注射器，其目的是 。 （4）与教材实验相比，改进后的实验优点有 （填写一点即可）。 16. （2025春•湖州月考）某同学利用“暖宝宝贴”（主要成分为铁粉、活性炭、食盐等）来测定空气中氧气的体积分数，装置如图所示。 Ⅰ．实验用品：直径为4.5mm的通用空笔芯、直尺、暖宝宝贴、红墨水。 Ⅱ．实验步骤： ①取两支直径为4.5mm的通用空笔芯，拆开笔头，向其中一支笔芯管尾注入一滴红墨水（封住笔芯管口），轻轻吹动红墨水到指定刻度，另一支作对比。 ②在笔头与笔芯连接处采用一定方法填充1mm厚的“暖宝宝贴”内容物，右侧空间用实心物体（不与空气反应）填充后再次装好笔头，记录时间及对应的红墨水柱移动距离。 ③重复上述步骤，在笔头与笔芯连接处分别填充2mm、3mm、4mm、5mm、8mm厚的“暖宝宝贴”内容物，注意确保每次实验开始时笔芯中空气柱的体积相同。记录时间及对应的红墨水柱移动距离，统计并处理实验数据如图所示。 （1）本实验中铁粉等与氧气的反应属于 （选填“缓慢氧化”或“剧烈氧化”）。 （2）确保每次实验时笔芯中空气柱体积相同的操作方法是 。 （3）实验中测得的氧气体积分数为 。 （4）与课本实验相比，本实验的主要优点是 。 【链接中考】 17. （2025•浙江）小科在实验室用二氧化锰催化过氧化氢分解制取氧气，并进行相关实验。 （1）为便于控制过氧化氢溶液的添加速度，应选择图1中的装置 （填“A”或“B”）。 （2）用排水法收集一瓶氧气、给出验证它是氧气的方法： 。 （3）如图2所示的燃烧现象说明硫燃烧的剧烈程度与 有关。 18. （2023•杭州）小金利用如图甲所示装置（气密性良好）和试剂测定空气中氧气含量，集气瓶中空气的体积为200mL，氧气传感器测得集气瓶内氧气的体积分数变化曲线如图乙所示。 （1）实验开始时，用酒精灯加热粗铜丝，其目的是 。 （2）反应开始到止水夹打开前，集气瓶内可观察到的现象是 。 （3）小金提出“倒吸入集气瓶中水的体积除以200mL等于空气中氧气的含量”。据图乙分析，此说法 （选填“正确”或“错误”），说明理由： 。 19. （2023•台州）将燃烧的蜡烛放入图甲装置中，一段时间后，蜡烛会慢慢熄灭。兴趣小组探究其原因的过程如下（气体的含量用体积分数表示）。 （1）甲同学认为，蜡烛熄灭是装置内的氧气被消耗完了。他设计了图乙的实验装置，待蜡烛熄灭后，用凸透镜聚焦太阳光使白磷的温度达到着火点，观察到 现象，从而否定了自己的猜想。他重新实验，测得蜡烛燃烧过程中烛焰附近的二氧化碳含量从0.04%上升到7.4%，氧气含量从21%下降到13.8%。 （2）甲同学又认为可能是二氧化碳含量过高导致蜡烛熄灭。乙同学不赞同，他改变图甲装置中的气体成分，只进行了一次实验，就否定了甲同学的观点。则乙同学进行的实验是 。 实验 氧气含量 二氧化碳含量 蜡烛能否燃烧 A 21% 8.4% 能 B 21% 3.4% 能 C 12.8% 3.4% 不能 （3）还有一种观点：随着蜡烛的燃烧，氧气含量下降，产热速度变慢；当产热量小于散热量，烛芯的温度下降至着火点以下，蜡烛熄灭。如果该观点正确，将图甲装置置于温度更低的环境中实验，则测得烛焰附近的氧气含量最小值会如何变化？并解释原因。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第1节 空气的成分 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 空气中氧气的含量 空气是重要的自然资源 1 题型2 氧气的性质 7 题型3 氧气的制取 11 题型4 化合反应和分解反应 19 【能力培优练】 21 【链接中考】 35 【重难题型讲解】 题型1 空气中氧气的含量 空气是重要的自然资源 一、测定空气中氧气体积分数的实验方法 1.实验原理 空气是由氧气和氮气等多种气体组成的，为了测定空气中氧气的体积分数，可以选择某种能与空气中氧气反应而不与空气中氮气及其他气体反应的固体物质（如红磷、汞、铁、铝），利用氧气与该物质反应后生成固体物质，使密闭容器中气体体积减小（减小的体积即为氧气的体积），气体压强减小，引起水面发生变化，从而确定空气中氧气的体积分数。 2.实验步骤 （1）连接装置：在集气瓶口连接一个双孔胶塞，一孔插燃烧匙，另一孔插导管（配有弹簧夹），导管另一端伸入盛有水的烧杯中，如图所示。 （2）检查气密性：把导管的一端放入水中，两手紧握集气瓶外壁，如果在导管口有气泡冒出，松开两手，使它冷却，导管中形成一段水柱，则证明气密性良好。 （3）在集气瓶内加少量水，并做上记号，把剩余的容积用记号划分成5等份。 （4）点燃燃烧匙内的红磷，立即伸入集气瓶中，并把塞子塞紧。 （5）待红磷熄灭并冷却至室温后，振荡集气瓶，打开弹簧夹。 3.实验现象 （1）红磷燃烧，有大量白烟生成。 （2）集气瓶内的水面上升。 4.实验结论 （1）红磷燃烧的文字表达式： （2）集气瓶内的水面上升，说明空气中的氧气被消耗掉了。 5.测定空气中氧气体积分数的实验分析与评价 （1）红磷燃烧消耗完氧气后，不能继续燃烧，说明氮气不能支持燃烧；集气瓶中水面上升1/5后不再上升，说明氮气不溶于水；空气是无色无味的气体，说明氮气、氧气都是无色无味的气体。 （2）实验成功关键： ①装置不能漏气； ②集气瓶中预先要加少量水（防止高温熔融物落入瓶底使瓶底炸裂）； ③红磷点燃后要立即伸入集气瓶中，并塞紧胶塞； ④待红磷熄灭并冷却后，再打开弹簧夹。 （3）不能用木炭代替红磷做上述实验，原因是木炭燃烧产生的二氧化碳是气体，集气瓶内气体压强基本没有变化（二氧化碳在水中极少量溶解），不能很好地测出氧气的体积。 ★扩展：二氧化碳易被氢氧化钠溶液吸收，所以若用氢氧化钠浓溶液代替水时，可用木炭、硫粉代替红磷做该实验。 （4）进入瓶中水的体积一般小于瓶内空间的1/5的可能原因是： ①红磷量不足，使瓶内氧气未耗尽； ②胶塞未塞紧，使外界空气进入瓶内（漏气）； ③未冷却至室温就打开弹簧夹，使进入瓶内水的体积减小； ④本实验条件下，氧气浓度过低时，红磷不能继续燃烧，瓶内仍残余少量氧气。 （5）改进实验 二、氧气（O2）、氮气（N2）、二氧化碳（CO2）、稀有气体的主要性质和用途 成分 主要性质 主要用途 氧气 化学性质：用于动植物呼吸，支持燃烧 物理性质：无色、无味、不易溶于水 潜水、医疗急救、炼钢、气焊以及化工生产和宇宙航行等 氮气 化学性质：不活泼 物理性质：无色、无味、不溶于水 制硝酸和化肥、炸药的重要原料，因其化学性质不活泼，常用作保护气，医疗上用于冷冻麻醉，还可用作超导材料 二氧化碳 化学性质：能与澄清石灰水反应产生沉淀；不能燃烧，一般不支持燃烧 物理性质：无色、无味气体，密度比空气大 干冰用于人工降雨，保藏食品；工业原料，用于制纯碱、尿素和汽水；可用于灭火；参与植物光合作用，生成淀粉等糖类 稀有气体 化学性质：很不活泼（惰性） 物理性质：无色、无味，通电时能发出不同颜色的光 用作保护气，用于航标灯、闪光灯、霓虹灯的电光源，用于激光技术，氦气制造低温环境作冷却剂，氙气用于医疗麻醉 【典例1】（2025春•杭州校级月考）某科学兴趣小组的同学利用如图装置进行“测定空气中氧气含量”的实验。 【实验步骤】 ①检查气密性后，将Ⅰ装满水和相应试剂，按图连接各仪器； ②打开止水夹a和b，向I中缓慢鼓入一定量空气，记录Ⅱ中水的体积为200毫升； ③关闭止水夹a和b，用凸透镜聚光引燃白磷，充分反应后，燃烧匙中的白磷有剩余； ④待装置冷却到室温，打开止水夹b，Ⅱ中的水倒吸进入Ⅰ中，测得Ⅱ中水的体积变为157毫升。 （1）步骤②中鼓入一定量空气，“一定量”的具体要求是 ； （2）根据实验结果，计算所测空气中氧气的体积分数为 ； （3）与教材实验相比，本实验的优点有 。（写出一点即可） 【解答】解：（1）鼓入一定量空气后，集气瓶中液面必须低于白磷，使白磷与氧气接触； （2）所测空气中氧气的体积分数为：； （3）白磷燃烧在集气瓶内就可以发生，避免了和外界空气交换，使误差减小，实验结果更准确，同时减少了污染。 故答案为：（1）白磷露出水面； （2）21.5%； （3）实验结果更准确（答案不唯一）。 跟踪训练1 （2025春•萧山区校级期中）暖宝宝（主要成分为铁粉、木炭、食盐）的热量来源于铁粉的氧化。小涛同学设计使用暖宝宝贴来测定空气中氧气的含量，实验开始前的装置如图，实验后从量筒中流入玻璃瓶（容积为250mL）中的水的体积为45mL（铁粉生锈消耗的水忽略不计）。下列说法错误的是（　　） A．实验前必须检查装置的气密性 B．通过本次实验数据测得空气中氧气的体积分数为18% C．若测得空气中氧气体积分数偏低，可能是暖宝宝的使用数量不足 D．要等温度计示数恢复至实验前的温度才能记量筒内剩余水的体积 【解答】解：A、如果装置漏气，会使进入的水偏少，测定的结果偏小，所以实验前必须检查装置的气密性，说法正确，故不符合题意； B、铁生锈消耗氧气，使装置内的气压减小，进入水的体积就是消耗氧气的体积，集气瓶内空气的体积是（250﹣20）mL＝230ml，进入水的体积是45mL，即氧气的体积是45mL，因此氧气的体积分数19.6%，说法错误，故符合题意； C、发热剂的量必须足量，因为只有足量的发热剂才能把氧气消耗完，使结果准确，若实验测得空气中氧气体积分数偏低，可能是暖宝宝贴的使用数量不足，说法正确，故不符合题意； D、必须等温度计的读数恢复至实验前的温度后才能记录量筒内剩余水的体积，使结果准确，说法正确，故不符合题意； 故选：B。 跟踪训练2 （2025春•杭州月考）白磷的着火点为40℃，现用如图装置测定空气中氧气的体积分数。实验步骤为：集气瓶里先装适量a体积的水，在酒精灯灯焰上把玻璃棒下端加热，装置如图密封。用力把玻璃棒按下与白磷接触，白磷燃烧。燃烧停止后稍振荡，完全冷却后量出集气瓶中水的体积b和整个集气瓶容积c。则下列说法错误的是（　　） A．反应过程中集气瓶内液面的变化是先下降后上升 B．该实验测得氧气与空气的体积比为（b﹣a）：（c﹣a） C．燃烧匙中的白磷不能换成木炭或硫粉 D．该装置没有用止水夹，会影响实验结果 【解答】解：A、白磷燃烧放热，装置中的温度升高，压强增大，则集气瓶中的水会进入烧杯中，液面下降，但红磷燃烧消耗氧气，装置中的气体会减小，烧杯中的水会进入集气瓶中，液面又会上升，故选项A说法正确； B、集气瓶中液面上升的体积为消耗的氧气的体积，则该实验测得氧气与空气的体积比为（b﹣a）：（c﹣a），故选项B说法正确； C、木炭或硫粉燃烧生成二氧化碳或二氧化硫气体，装置中的压强变化较小，则不能测定空气中氧气的含量，故选项C说法正确； D、由于集气瓶中的导管伸入水下，形成液封，则该装置没有用止水夹，也不会影响实验结果，故选项D说法错误。 故选：D。 跟踪训练3 （2025春•南湖区校级期末）小嘉查阅资料得知，暖宝宝贴的主要成分为铁粉、木炭、食盐等，其使用时的热量主要来源于铁粉与氧气的反应。于是小嘉巧妙地利用暖宝宝贴来测定空气中氧气的含量。实验开始前的装置如图所示，为保证实验准确度，实验前必须 ，实验后必须等 时才能记录量筒内剩余水的体积，若最后流入玻璃瓶（容积为270毫升）中的水的体积为45毫升（铁粉生锈消耗的水忽略不计），所测空气中氧气的体积分数为 。 【解答】解：实验开始前的装置如图所示，为保证实验准确度，实验前必须检查装置的气密性，实验后必须等到装置冷却至室温时才能记录量筒内剩余水的体积；若最后流入玻璃瓶（容积为270毫升）中的水的体积为45毫升（铁粉生锈消耗的水忽略不计），所测空气中氧气的体积分数为18%。 故答案为：检查装置的气密性；装置冷却至室温；18%。 题型2 氧气的性质 1.氧气的物理性质：通常情况下，氧气是一种无色无味的气体；在标准状况下（273K，101kPa），其密度为1.429g/L，比空气的密度（1.293g/L）略大；不易溶于水。 氧气的三态变化为：。工业生产的氧气，一般贮存在蓝色钢瓶里。 2.氧气的化学性质：氧气是一种化学性质比较活泼的气体，在一定条件下能跟许多物质发生化学反应，同时放出热量。在化学反应中，氧气提供氧，是一种常用的氧化剂。 下表列出了一些物质在氧气中燃烧的现象、反应文字表达式及注意事项： 物质 （颜色、状态） 反应现象 反应文字表达式 注意事项 硫 （淡黄色固体） 发出明亮蓝紫色火焰（空气中是微弱淡蓝色），放出热量，有刺激性气味的气体产生 硫的用量不能过多，防止对空气造成污染。实验应在通风橱中进行。 木炭 （灰黑色固体） 发出白光，放出热量，生成的气体能使澄清石灰水变浑浊 （不充足）（充足） 夹木炭用的坩埚钳应由上而下慢慢伸入瓶中。 红磷 （暗红色固体） 燃烧产生大量白烟，发出白光，放出热量 五氧化二磷是固体，现象应描述为产生白烟。 铝箔 （银白色固体） 剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出大量的热，有白色固体产生 把铝箔的一端固定在粗铁丝上，另一端缠一根火柴，引燃铝箔。 集气瓶底部先铺一层薄细沙 铁色 （银白色固体） 剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，有黑色固体生成 细铁丝绕成螺旋状； 铁丝一端系一根火柴 集气瓶内预先装少量水或铺一层薄细沙 3.氧化反应 1.概念：物质跟氧发生的反应叫做氧化反应。 2.对于氧化反应的概念“物质跟氧发生的反应叫做氧化反应”，这里的氧既指氧气，又指含氧的其他物质。不要叙述为“物质跟氧气的反应”。氧气具有氧化性，是指氧气能使别的物质得到氧，发生氧化反应，故氧气具有使别的物质发生氧化反应的作用，所以说氧气是一种氧化剂，具有氧化性。例如： 3.可燃物在被空气中的氧气缓慢氧化过程中所产生的热量如果不能及时散失，就会产生自然发热的情况。如果热量越积越多，当温度升高到可燃物的着火点时，再遇有充足的氧气，就会引起自发燃烧——自燃。 【典例2】（2025春•杭州期末）如图为探究氧气性质的相关实验，对观察到的实验现象及有关操作描述错误的是（　　） A．实验Ⅰ中倒入澄清石灰水，可检验有无新物质生成 B．实验Ⅱ铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，产生大量热 C．若选用砂纸打磨过的铁丝，铁丝也可以在空气中燃烧 D．集气瓶口盖上毛玻璃片，可防止氧气逸出 【解答】解：A、木炭在氧气中燃烧生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，所以实验Ⅰ中倒入澄清石灰水，可检验有无新物质（二氧化碳 ）生成，故A正确； B、铁丝在氧气中燃烧的现象是剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体，故B正确； C、铁丝在空气中不能燃烧，即使选用砂纸打磨过的铁丝，空气中氧气浓度较低，也无法使铁丝燃烧，故C错误； D、集气瓶口盖上毛玻璃片，能起到密封作用，可防止氧气逸出，故D正确； 故选：C。 跟踪训练1 （2025•浙江模拟）如图所示是小明同学研究氧气化学性质时的四个实验装置图，其中不合理的是（　　） A．木炭在氧气中燃烧 B．铁丝在氧气中燃烧 C．红磷在氧气中燃烧 D．铝箔在氧气中燃烧 【解答】解：A.木炭在氧气中燃烧，生产物对集气瓶无影响，故A合理； B.铁丝在氧气中燃烧，有热的溅落物生成，会炸裂瓶底，要在瓶底盛少量水或细沙故B不合理； C.红磷在氧气中燃烧生成的五氧化二磷，能污染空气，应加少量的水吸收，故C合理 D.铝箔在氧气中燃烧，有热的溅落物生成，会炸裂瓶底，应加少量的细砂或水，故D合理。 故选：B。 跟踪训练2 （2025春•杭州校级期中）分析硫、碳、铁丝三种物质在氧气中的燃烧，回答问题。 （1）铁丝燃烧实验中，需要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 色火焰，在氧气中，燃烧得更旺。碳在氧气中比在空气中燃烧得更旺：铁丝在空气中不燃烧，在氧气中剧烈燃烧，火星四射并生成黑色的固体，根据上述现象，可以推测物质的燃烧剧烈程度和氧气浓度的关系为 。 （3）从装置角度：燃烧实验时，集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： 。 【解答】解：（1）火柴在铁丝燃烧实验中起引燃铁丝的作用。如果火柴未快要燃尽就伸入集气瓶，火柴燃烧会消耗集气瓶内大量氧气，导致氧气浓度降低，铁丝可能无法剧烈燃烧甚至不能燃烧，在火柴快要燃尽时再伸入充满氧气的集气瓶中，目的是防止火柴燃烧消耗过多的氧气，使铁丝燃烧现象不明显；故答案为：防止火柴燃烧消耗过多的氧气，使铁丝燃烧现象不明显； （2）在空气中点燃硫时，观察到淡黄色固体熔化后，燃烧发出淡蓝色火焰；如硫在空气中燃烧发出淡蓝色火焰，在氧气中燃烧发出明亮的蓝紫色火焰；碳在空气中燃烧发红，在氧气中剧烈燃烧发出白光；铁丝在空气中不燃烧，在氧气中剧烈燃烧。所以可以推测物质的燃烧剧烈程度和氧气浓度的关系为：氧气浓度越高，物质燃烧越剧烈；故答案为：淡蓝；氧气浓度越高，物质燃烧的越剧烈； （3）铁丝在氧气中燃烧时，火星四射，放出大量热，生成的高温熔融物溅落可能会使集气瓶炸裂，集气瓶底放入少许水的目的是防止高温熔融物溅落炸裂集气瓶底。故答案为：防止高温熔融物溅落炸裂瓶底。 跟踪训练3 （2025春•萧山区期中）氧气是一种化学性质比较活泼的气体，它可以和许多物质发生化学反应。如图所示是硫粉、红磷、光亮的细铁丝在氧气中燃烧的实验装置： （1）小月是个善于思考、善于总结的学生，做完实验后，她发现了一些共同点：在反应条件方面，三个实验都要点燃，它们都属于 反应（填“吸热”或“放热”）。 （2）小月同时也总结出在生成物的种类、状态和观察到的实验现象三个方面存在不同。丙中观察到的反应现象是 。三个实验的集气瓶底部都放有少量水，其中甲集气瓶底部放水目的是 。 【解答】解：（1）硫粉、红磷、光亮的细铁丝在氧气中燃烧时都放出热量，所以它们都属于放热反应。故答案为：放热； （2）丙中是铁丝在氧气中燃烧，观察到的反应现象是铁丝剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体。甲中是硫在氧气中燃烧，生成的二氧化硫是一种有毒气体，会污染空气，集气瓶底部放水的目的是吸收生成的二氧化硫，防止污染空气。故答案为：铁丝剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体；吸收生成的二氧化硫，防止污染空气。 题型3 氧气的制取 一、氧气的工业制法 （1）原料：空气 （2）制取方法 ① 液化蒸发空气法：利用氮气（沸点-196℃）、氧气（沸点-183℃）沸点不同，用液化空气分离法制取： ② 膜分离技术法：将空气通过富集氧气功能的薄膜，即可得到含氧量较高的空气，用该膜进行多级分离，可得到含氧气90%以上的富氧空气。 二、氧气的实验室制法 1．实验室里制取氧气的方法有：分解 H2O2 和加热分解 KMnO4 或 KCl O3 ，化学方程式为： （1）2H2O22H2O + O2 ↑ （2）2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2↑ （3）2KClO32KCl + 3O2↑ 2． 在过氧化氢和氯酸钾制取氧气的反应中，用二氧化锰作为催化剂，它的作用是改变反应速度，本身的质量和化学性质在反应前后都不变。 实验室用高氯酸钾制取氧气的操作顺序：检查装置气密性→装入药品→固定装置→收集氧气；用KClO3制取时，若缺少催化剂MnO2，可加入少量KMnO4，因为KMnO4受热分解时会产生MnO2。 装置的改进与评价： (1)将固液常温型装置中的长颈漏斗换成分液漏斗或注射器(如图A、图B所示)，改进后装置的优点是通过控制液体的滴加速度，从而控制反应速； (2)C装置的优点是能随时控制反应的发生和停止。 总结：相比于高锰酸钾或氯酸钾，实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气的优点是可随时添加液体、反应不需要加热、操作简便等。 实验室用高锰酸钾制取氧气的操作顺序： 第一步：检查装置的气密性。 第二步：将药品装入试管中，用一团棉花放在靠近试管口的地方，试管口略向下倾斜固定在铁架台上。 第三步：用酒精灯外焰给试管加热，先预热。 第四步：等气泡连续均匀再用排水法收集氧气。第五步：先撤导管，再灭酒精灯。 氧气的验满方法：将一根带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，就证明已经收满。 收集装置： 方法 排水法 向上排空气法 收集装置 选取依据 气体的密度及在水中的溶解性 不易溶于水且不与水反应 密度比空气大 优缺点 优点：①收集的气体较纯净；②易判断是否收集满 缺点：收集的气体不干燥 优点：收集的气体较干燥 缺点：收集的气体纯度不高 注意事项 当观察到瓶口有气泡冒出时，证明氧气已收集满 导气管应伸至集气瓶底部，目的是排尽集气瓶中的空气 检验和验满： 检验 将带火星的木条伸入集气瓶瓶内，如果木条复燃，证明收集的气体是氧气 验满 向上排空气法：将带火星的木条放在集气瓶瓶口，如果木条复燃，说明氧气已集满 排水法：当有大量气泡从集气瓶瓶口冒出时，说明氧气已集满 排水法收集的O2中有较多水蒸气。排空气法收集的气体不能与空气中的物质反应。如NO能与O2反应，就不能用排空气法收集。 3.催化剂 概念：在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质都没有变化的物质叫做催化剂。 【典例3】（2025春•义乌市校级月考）某同学误将少量KMnO4当成MnO2加入KClO3中进行加热制取氧气，部分物质质量随时间变化如图所示。下列关于该过程的说法正确的是（　　） A．c代表氧气 B．t1时刻，O2开始产生 C．t2时刻，KMnO4开始分解 D．KMnO4是催化剂 【解答】解：根据题干所给信息可知，b物质的质量少，b是高锰酸钾，a是氯酸钾，在t1时刻高锰酸钾开始分解，有氧气生成，随着高锰酸钾的分解，二氧化锰的质量也在不断的增加，高锰酸钾的质量不断减少，直到为零，高锰酸钾产生的二氧化锰是催化剂，故A、C、D错误，B正确。 故选：B。 跟踪训练1 （2025秋•慈溪市校级月考）如表是二氧化锰用量与一定质量氯酸钾制取氧气反应速率关系的实验数据： 二氧化锰与氯酸钾的质量比 1：40 1：20 1：10 1：5 1：3 1：2 2：3 1：1 2：1 生成1L氧气所需的时间（s） 124 79 60 54 75 93 106 153 240 （1）据表可知二氧化锰与氯酸钾的质量比为 时，反应速率最快。 （2）二氧化锰用量过多冲淡了氯酸钾粉末，相当于减小反应物的 ，所以反应速率受到影响。 （3）二氧化锰的用量过少时产生氧气的速率很慢，原因是 。 【解答】解：（1）据表可知二氧化锰与氯酸钾的质量比为1：5时，反应速率最快。 故答案为：1：5。 （2）二氧化锰用量过多冲淡了氯酸钾粉末，相当于减小反应物的接触面积，所以反应速率受到影响。 故答案为：接触面积。 （3）二氧化锰的用量过少时产生氧气的速率很慢，原因是大大减少了二氧化锰和氯酸钾接触的机会。 故答案为：大大减少了二氧化锰和氯酸钾接触的机会。 跟踪训练2 （2025春•象山县校级月考）取4份等质量的KClO3向其中3份中分别加入少量等质量的KMnO4、MnO2和Mn，分别在某温度下加热至质量不再改变（假设气体没有外溢），用量筒收集生成的气体，移去酒精灯，待装置冷却到室温后，读取气体体积，然后将剩余固体溶于足量水中，经过滤干燥后称量不溶物质量，添加过物质的组别中均有相同组成的不溶物。测定结果如下： 组别 ① ② ③ ④ 加入物质 无 KMnO4 MnO2 Mn 产生气体的体/mL 0 V1 V2 V3 不溶物的质量/g 0 m1 m2 m3 已知v1＞v2＞v3，关于此实验有下列七种说法：①3种物质的加入都有利于KClO3分解制氧气；②残留不溶物的质量关系为m1＜m2＜m3；③KMnO4是KClO3分解制氧气效果最好的催化剂；④等到气泡连续均匀冒出才开始收集；⑤橡皮管不伸入量筒底部，气体无法顺利进入量筒；⑥橡皮导管伸入量筒底部，可使测得的氧气体积更准确；⑦橡皮导管伸入量筒底部，可以避免先移去酒精灯而导致水倒吸入试管。其中正确的说法共有（　　） A．三种 B．四种 C．五种 D．六种 【解答】解：①高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，生成的二氧化锰可以作为氯酸钾分解的催化剂；二氧化锰本身就是氯酸钾分解的催化剂；锰也能加快氯酸钾的分解（题目中表明加入这些物质后有不同的气体产生量和不溶物情况，说明对氯酸钾分解有影响），所以三种物质的加入都有利于KClO3分解制氧气，①正确； ②设等质量的KClO3质量为m，高锰酸钾受热分解的化学方程式为：2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑，从方程式可知2KMnO4分解生成1MnO2，二氧化锰作为催化剂，在反应前后质量不变。由不溶物质量m1：m2＝1：5，且高锰酸钾分解生成二氧化锰，说明高锰酸钾的质量是二氧化锰质量的2倍，那么等质量的KClO3分解时，高锰酸钾分解产生的二氧化锰作为氯酸钾分解的催化剂，质量关系满足m1：m2＝1：5，②正确； ③加入的KMnO4不是催化剂，是高锰酸钾分解后产生的二氧化锰才是氯酸钾分解制备氧气的催化剂，所以高锰酸钾不是最好的催化剂，③错误； ④用排水法收集氧气时，导管口刚有气泡冒出不能立即收集，因为开始排出的是装置内的空气，要等到气泡连续均匀冒出才开始收集，这样收集到的氧气更纯净，但该实验的目的不是收集纯净的氧气而是测定产生氧气的体积，所以应该一开始就收集气体，④错误； ⑤橡皮导管伸入量筒底部，气体是可以顺利进入量筒的，气体进入会将水排出，⑤错误； ⑥橡皮导管伸入量筒底部，可使测量的氧气体积更准确，因为这样能更好地将水排出，减少误差，⑥正确； ⑦先移去酒精灯会导致试管内温度降低，压强减小，水倒吸入试管，橡皮导管伸入量筒底部不能避免水倒吸，应该先将导管从水槽中取出，再移去酒精灯，⑦错误； 结合以上分析可知，正确的说法共有3种。 故选：A。 跟踪训练3 （2025春•杭州期中）小嘉用H2O2溶液制取氧气时，在烧瓶中加入50毫升水及0.5克MnO2，再往分液漏斗中加入30毫升15%的H2O2溶液。为什么要加入50毫升水呢？查阅资料发现：在不加入水时，若注入H2O2溶液速度过快，反应会过于剧烈而引发事故。 【提出问题】水是如何减缓该反应速度的呢？ 【建立假设】水可以降低H2O2溶液浓度，从而减缓反应速度。 【实验方案】他利用如图装置，在相同条件下，分别用30毫升的1%、3%和7%的H2O2溶液进行实验，观察并比较。 【实验结论】加水降低了H2O2溶液的浓度，使反应速度变慢。 【交流反思】 （1）为了更好地比较反应的快慢，需控制三次实验中滴加H2O2溶液的 相同。 （2）判断产生氧气的速度时，可以通过观察产生气泡的快慢，还可以比较 。 【继续探究】针对提出的问题，他又利用如图装置，用3%的H2O2溶液分别在0℃、20℃和60℃的条件下进行实验。进行该实验所基于的假设是 。若直接用30%的H2O2溶液制取氧气，反应速率太快。为获得平稳的气流，如图所示发生装置能达到最佳效果的是 （填字母）。 【解答】解：（1）控制变量法是实验探究常用的方法之一，为了更好地比较反应速率，还需要控制三次实验中滴加过氧化氢溶液的速率相同，故填：速率； （2）判断反应速率可以通过观察实验现象如：产生气泡的快慢，还可以比较收集等体积气体所需时间或相同时间内收集气体体积大小，故填：收集相同体积氧气所需时间或相同时间内收集气体体积； 【继续探究】3%的H2O2溶液分别在0℃、20℃和60℃的条件下进行实验，该实验是验证温度对反应速率的影响；使用分液漏斗可以控制液体反应物的滴加量，为了得到平稳的氧气流，用分液漏斗将过氧化氢溶液滴加到水中，减缓反应速率，故填：降低温度，可以使过氧化氢的分解速率变慢；G。 题型4 化合反应和分解反应 1.概念 由两种或两种以上的物质生成一种物质的反应叫做化合反应。 由一种物质生成两种或两种以上的物质的反应叫做分解反应。 2.化合反应与分解反应的比较 反应类型 化合反应 分解反应 概念 由两种或两种以上的物质生成一种物质的反应 由一种物质生成两种或两种以上物质的反应 形式 （多变一） （一变多） 参加反应的 物质种类 两种或两种以上 一种 生成物质的种类 一种 两种或两种以上 【典例4】（2025春•舟山月考）对科学概念进行分类，是认识概念之间相互关系的一种重要方法。下列化学反应中，属于化合反应的是（　　） A．碳酸水+二氧化碳 B．二氧化碳+水有机物+氧气 C．硫+氧气二氧化硫 D．过氧化氢水+氧气 【解答】解：A、该反应符合“一变多”的形式，属于分解反应，故选项错误。 B、该反应的生成物是两种，不符合“多变一”的形式，不属于化合反应，故选项错误。 C、该反应符合“多变一”的形式，属于化合反应，故选项正确。 D、该反应符合“一变多”的形式，属于分解反应，故选项错误。 故选：C。 跟踪训练1 （2025春•舟山期末）对科学概念进行分类，是认识概念之间相互关系的一种重要方法。下列化学反应中，属于化合反应的是（　　） A．碳酸水+二氧化碳 B．二氧化碳+水有机物+氧气 C．硫+氧气二氧化硫 D．过氧化氢水+氧气 【解答】解：A、该反应的生成物是两种，不符合“多变一”的形式，不属于化合反应，故选项不符合题意； B、该反应的生成物是两种，不符合“多变一”的形式，不属于化合反应，故选项不符合题意； C、该反应是由两种物质生成一种物质的反应，属于化合反应，故选项符合题意； D、该反应的生成物是两种，不符合“多变一”的形式，不属于化合反应，故选项不符合题意。 故选：C。 跟踪训练2（2025春•永康市期中）现有几种变化： ①氢气+氧气水 ②乙炔+氧气水+二氧化碳 ③碱式碳酸铜氧化铜+二氧化碳+水 ④氯化氢+氨气→氯化铵 其中属于化合反应的是 （填序号，下同），属于分解反应的是 。 【解答】解：①氢气+氧气水，该反应符合“多变一”的形式，属于化合反应。 ②乙炔+氧气水+二氧化碳，该反应的反应物和生成物均是两种，不符合“一变多”、“多变一”的形式，不属于分解反应、化合反应。 ③碱式碳酸铜氧化铜+二氧化碳+水，该反应符合“一变多”的形式，属于分解反应。 ④氯化氢+氨气→氯化铵，该反应符合“多变一”的形式，属于化合反应。 故答案为： ①④；③。 跟踪训练3（2023春•长兴县月考）下列反应中既不属于分解反应，也不属于化合反应的是（　　） A．氧化汞汞+氧气 B．石蜡+氧气水+二氧化碳 C．碳+氧气二氧化碳 D．磷+氧气五氧化二磷 【解答】解：A、该反应符合“一变多”的形式，符合分解反应的特征，属于分解反应，故选项错误。 B、该反应的反应物和生成物均是两种，不符合“一变多”、“多变一”的形式，不属于分解反应、化合反应，故选项正确。 C、该反应符合“多变一”的形式，符合化合反应的特征，属于化合反应，故选项错误。 D、该反应符合“多变一”的形式，符合化合反应的特征，属于化合反应，故选项错误。 故选：B。 【能力培优练】 1. （2025•定海区三模）分子筛具有多孔结构，孔径均匀。利用孔径合适的某型分子筛将氧气从空气中“筛”出，从而获得氧气的过程如图所示。下列说法正确的是（　　） A．该过程中分子停止了运动 B．该过程中氧分子的大小发生改变 C．该过程可推断分子的大小N2＞O2 D．该过程中氧分子化学性质发生了改变 【解答】解：A、利用孔径合适的某型分子筛将氧气从空气中“筛”出，分子总是在不断运动的，故选项说法错误。 B、利用孔径合适的某型分子筛将氧气从空气中“筛”出，该过程中氧分子的大小没有发生改变，故选项说法错误。 C、利用孔径合适的某型分子筛将氧气从空气中“筛”出，从而获得氧气，该过程氮分子等不能通过某型分子筛，可推断分子的大小N2＞O2，故选项说法正确。 D、利用孔径合适的某型分子筛将氧气从空气中“筛”出，从而获得氧气，该过程没有新物质生成，属于物理变化，氧分子本身没有发生改变，其化学性质没有发生改变，故选项说法错误。 故选：C。 2. （2025春•定海区校级期中）下面是实验室制取、收集、验满、验证氧气性质的装置或操作，其中错误的是（　　） A．实验室制取氧气 B．排水法收集氧气 C．氧气验满 D．硫在氧气中燃烧 【解答】解：A、过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，该反应中反应物为固体和液体，反应条件为常温，应选择固液常温型发生装置，分液漏斗末端不需要伸入液面以下，故该选项图示操作正确； B、用排水法收集氧气时，集气瓶应装满水，待导管口有连续均匀气泡冒出时再进行收集，故该选项图示操作正确； C、氧气验满时，应将带火星的小木条放在集气瓶口，若木条复燃，说明氧气已收集满，故该选项图示操作错误； D、硫在氧气中燃烧时，集气瓶底应放一些水，防止二氧化硫污染空气，故该选项图示操作正确。 故选：C。 3. （2025春•台州校级期中）下列实验现象描述正确的是（　　） A．铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体 B．硫在空气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰 C．红磷在空气中燃烧，产生大量的白雾 D．木炭在氧气中燃烧，发出白光，生成二氧化碳 【解答】解：A、铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，说法正确； B、硫在空气中燃烧，发出淡蓝色火焰，说法错误； C、红磷在空气中燃烧，产生大量的白烟，说法错误； D、木炭在氧气中燃烧，发出白光，生成二氧化碳是实验结论，不是实验现象，说法错误； 故选：A。 4. （2025春•义乌市校级月考）下列图象符合其描述情况的是（　　） A．如图表示：高锰酸钾制取氧气时，MnO2随着反应进行质量发生的变化 B．如图表示：a，b两试管中分别装有等质量等浓度的双氧水，并向a试管中放入催化剂后，随着反应的进行氧气的生成情况 C．如图表示：高锰酸钾制取氧气时，试管中剩余的固体随着反应的进行质量的变化情况 D．如图表示：双氧水制取氧气时，生成的氧气质量的变化情况 【解答】解：A、高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，刚开始时二氧化锰的质量为0，随着反应进行，二氧化锰质量增大，反应结束，二氧化锰的质量不再增加，该选项不正确。 B、等质量等浓度的双氧水完全反应后生成氧气质量相等，该选项不正确。 C、高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，随着反应进行，固体质量减小，完全反应后固体质量不再变化，该选项正确。 D、一定条件下，过氧化氢分解生成水和氧气，随着反应进行，氧气质量不断增大，该选项不正确。 故选：C。 5. （2025秋•义乌市校级期中）暖宝宝中有铁粉等物质，遇氧气温度升高。小红用压强、氧气浓度和温度三种数字传感器画出暖宝宝原料遇空气的数据变化图像，如图2，下列说法中不正确的是（　　） A．Ⅰ为温度变化曲线 B．Ⅲ为氧气浓度变化曲线 C．Ⅰ和Ⅱ开始增大是因为铁发生氧化反应放热 D．暖宝宝原料足量时，瓶内压强可降至0 【解答】解：A、铁进行氧化反应放热，容器内温度升高，反应结束后，温度逐渐恢复到室温。曲线Ⅰ中，反应前后数值相等，为温度变化曲线，故A正确； B、由分析可知，Ⅲ中数值逐渐降低，反应过程中氧气被逐渐消耗，Ⅲ为氧气浓度变化曲线，故B正确； C、根据分析可知，曲线Ⅰ是温度变化曲线、曲线Ⅱ是压强变化曲线；曲线Ⅰ、Ⅱ开始上升是因为铁缓慢氧化放热所致，故C正确； D、如果暖宝宝原料足量，压强不能降至0，是因为容器内还有不能被消耗氮气、稀有气体等气体，故D错误。 故选：D。 6. （2025春•拱墅区校级期中）实验现象的正确描述和记录是学好化学的关键之一。下列实验现象描述正确的是（　　） A．红磷在空气中燃烧，发出红色的火焰，产生大量白色烟雾 B．铁丝在空气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体物质 C．硫在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，生成二氧化硫 D．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 【解答】解：A、红磷在空气中燃烧发出淡黄色火焰，产生大量白烟，没有雾，故描述不正确； B、铁丝在空气中不能燃烧，故描述不正确； C、硫在氧气中燃烧，生成二氧化硫属于结论，不是现象，故描述不正确； D、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，故描述正确。 故选：D。 7. （2025春•玉环市校级月考）如图是实验室用高锰酸钾制取并收集氧气的实验装置图，下列关于氧气制取和收集的实验操作错误的是（　　） A．往试管里装药品前必须检验装置的气密性 B．给试管里药品加热前要先给试管预热 C．要等到气泡连续均匀放出才能开始收集气体 D．实验结束时，应先熄灭酒精灯然后把导管口移出水面 【解答】解： A、实验室制取气体时，先检查装置气密性，再装药品，故选项说法正确。 B、为防止加热时试管破裂，给试管里药品加热前要先给试管预热，再固定在药品处加热，故选项说法正确。 C、排水法收集氧气时，刚开始冒出的是空气，要等到气泡连续均匀放出才能开始收集气体，故选项说法正确。 D、用高锰酸钾制取氧气并用破裂，排水法收集实验结束时，先将导管移出水面，再熄灭酒精灯，防止水倒吸入试管，使试管炸裂，故选项说法错误。 故选：D。 8. （2025春•义乌市校级期中）下列图像符合描述情况的是（　　） A．①中表示：用KMnO4制取氧气时，随着反应进行，MnO2质量发生的变化 B．②中表示：a、b两试管中分别装有等质量等浓度的双氧水，并向a试管中放入催化剂后，随着反应的进行，氧气的生成情况 C．③中表示：用KMnO4制取氧气时，随着反应的进行，试管中剩余的固体质量变化情况 D．④中表示：用双氧水制取氧气时，生成的氧气质量的变化情况 【解答】解：A、高锰酸钾在加热条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，随着反应的进行，二氧化锰的质量不断增加，完全反应后质量不变，故选项图像错误。 B、a、b两试管中分别装有等质量等浓度的双氧水，用等质量等浓度的双氧水制取氧气，催化剂只能影响反应速率，不影响产生氧气的质量，有催化剂的反应速率快，至完全反应所需时间短，故选项图像错误。 C、加热到一定温度高锰酸钾才能分解，高锰酸钾在加热条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，随着反应的进行，氧气逸出，剩余固体的质量逐渐减少，至完全反应不再发生改变，但最终剩余固体为锰酸钾和二氧化锰的混合物，不可能减少至0，故选项图像错误。 D、过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，随着反应的进行，氧气的质量不断增加，至完全反应，氧气的质量不再增加，故选项图像正确。 故选：D。 9. （2025春•滨江区期末）小滨利用如图甲所示装置（气密性良好）测定空气中氧气的含量，集气瓶中空气的体积为200mL，氧气传感器（可测量氧气浓度，部分结构已略去）测得集气瓶内氧气的体积分数变化曲线如图乙所示。 （1）反应开始到止水夹打开前，图甲集气瓶内可观察到的现象是 。 （2）由图乙可知，在 秒时，反应刚好停止。 （3）待整个装置冷却至室温时，小滨打开止水夹，发现进入集气瓶内水的体积占反应前集气瓶内空气体积的比例约为1/8，请说明理由 。 【解答】解：（1）加热粗铜丝，白磷温度升高，当温度达到白磷的着火点时，白磷燃烧，产生大量的白烟；故答案为：白磷燃烧，产生大量的白烟； （2）由图乙可知，在80秒时，反应刚好停止，因为此时装置内的压强不再改变；故答案为：80； （3）待整个装置冷却至室温时，小滨打开止水夹，发现进入集气瓶内水的体积占反应前集气瓶内空气体积的比例约为1/8，其理由是白磷的量不足或装置漏气或没有冷却至室温就打开止水夹；故答案为：装置漏气（答案不唯一）。 10. （2025•舟山模拟）燃放烟花时，烟花能外空并产生不同颜色的“花状”火焰，如图甲兴趣小组在研究烟花的过程中，收集到以下资料： 资料一：烟花的内部结构如图乙。其中，引火线是烟花中用来点火、传火、控制时间的结构。根据燃烧速度，可以分为快速引火线和慢速引火线。 资料二：药杯中装有硝酸钾、硫黄和木炭混合物。点燃后，混合物会在短时间内发牛剧烈的氧化反应。 资料三：可燃物中含有不同的金属元素，会使火焰呈现不同的颜色。 （1）点燃快速引线后，药杯中的混合物被点燃，发生剧烈的化学反应，放出大量热并产生气体。已知生成中含有一种空气中含量最多的气体、一种温室气体，它们分别是 、 。 （2）利用药杯中产生的高压气体对球壳产生力的作用，使包裹着炸药的球体升空，同时点燃慢速引火线。球体升空体现出力的作用效果为 。 【解答】解：（1）药杯中装有硝酸钾、硫黄和木炭混合物。点燃后，混合物会在短时间内发生剧烈的氧化反应，放出大量热并产生气体，生成中含有一种空气中含量最多的气体为氮气、一种温室气体为二氧化碳； （2）利用药杯中产生的高压气体对球壳产生力的作用，使包裹着作药的球体升空，球体的运动速度大小发生了改变．从静止到运动，因此球体升空体现出力的作用效果为改变了球体的运动速度大小。 故答案为： （1）氮气；二氧化碳； （2）改变了球体的运动速度大小。 11. （多选）（2025春•浙江月考）某同学设计了“空气中氧气体积分数的测定”实验改进装置，如图，Y型管的体积为V，开始注射器内的液体刻度在V1结束时停在V2处。下列说法正确的是（　　） A．快推与慢拉注射器都可以检查该装置的气密性 B．注射器内液体的体积对实验的结果有影响 C．滴有酚酞的氢氧化钠溶液由红色变无色，说明白磷燃烧产生了酸 D．氧气体积分数为 【解答】解：A、快推注射器，注射器中的空气进入装置，装置内的压强快速变大，容易导致橡胶塞被弹开，故说法错误； B、注射器内的液体的体积对实验的结果有影响，如注射器内的液体体积较小，小于消耗氧气的体积，则液体全部注入后无液体可以注入，会导致结果不准确，故说法正确； C、氢氧化钠溶液为碱性，能使酚酞变红，而氢氧化钠溶液由红色变为无色，说明有物质与氢氧化钠反应，使溶液变为了中性或酸性，但不能说明白磷燃烧产生了酸性物质，故说法错误； D、反应前后注射器内的液体体积差值为消耗氧气的体积，则Y形管内氧气的体积分数为，故说法正确。 故选：BD。 12. （2025春•丽水期中）小科利用红磷燃烧测定空气中氧气的含量（如图所示）。 （1）点燃燃烧匙内红磷，立即塞紧瓶塞，观察到红磷剧烈燃烧，产生 并放出热量。 （2）实验中进入左瓶中的水位不足集气瓶体积的，原因有 。 A．导管内残留部分水 B．点燃红磷后插入集气瓶动作缓慢 C．装置气密性不好 D．反应一结束就打开弹簧夹 （3）【拓展延伸】 为了帮助同学们更好地理解测定氧气含量的实验原理，老师改了一下装置，并利用传感器技术定时测定了实验装置（如图2）内的压强、温度和氧气浓度，三条曲线变化趋势如图3所示。X曲线表示压强变化趋势，Y曲线表示 的变化趋势。 （4）根据图2中压强变化曲线，CD段压强快速增大对应的操作是 。 （5）结合曲线变化解释图2中X曲线AB段压强变化的原因是氧气减少导致的气压变化量 温度升高导致的气压变化量。（填大于，等于或小于） 【解答】解：（1）点燃燃烧匙内红磷，立即塞紧瓶塞，观察到红磷剧烈燃烧，产生大量白烟并放出热量；故答案为：大量白烟； （2）A.导管内残留部分水，导致进入左瓶中的水偏少，故符合题意； B.点燃红磷后插入集气瓶动作缓慢，由于反应放热，有空气逸出，使得压强差偏大，导致进入左瓶中的水偏多，故不符合题意； C.装置气密性不好，会导致进入左瓶中的水偏少，故符合题意； D.反应一结束就打开弹簧夹，造成压强差减小，导致进入左瓶中的水偏少，故符合题意。 故选：ACD。 （3）X曲线表示压强变化趋势，Y曲线表示温度的变化趋势，因为最终温度和原温度相等。故答案为：温度； （4）根据图2中压强变化曲线，CD段压强快速增大对应的操作是打开活塞，因为打开活塞水进入集气瓶使内外气压一致。故答案为：打开活塞； （5）结合曲线变化解释图2中X曲线AB段压强变化的原因是氧气减少导致的气压变化量小于温度升高导致的气压变化量，所以整个容器内表现出压强变大。故答案为：小于。 13. （2025春•杭州校级期中）图1（A，B，C）是实验室制取氧气的一些装置，图2（D，E，F）是一些收集气体的装置，据图回答有关问题。（以下所选装置匀填装置序号） （1）写出指定仪器的名称：① 。 （2）若以高锰酸钾为原料，用C、D装置制取、收集氧气时，C装置中一处明显的错误是 ；试管口略向下倾斜的原因是 ；实验结束时，应先 ，后 。（填“将导管移离水面”或“熄灭酒精灯”） 【解答】解：（1）试管是常用的反应容器，故答案为：试管； （2）加热高锰酸钾时，试管口要放一团棉花，是为了防止高锰酸钾粉末进入导管；若以高锰酸钾为原料，用C装置制取氧气时，C装置中一处明显的错误是试管口没有塞一团棉花； 试管口略向下倾斜的原因是防止冷凝水倒流回热的试管底部，炸裂试管；加热时，试剂中的湿存水或反应生成的水会形成水蒸气，在试管口遇冷会凝结成小水滴，若试管口向上倾斜，这些冷凝水会倒流回温度较高的试管底部，导致试管炸裂； 实验结束时，应先将导管移离水面，后熄灭酒精灯；如果先熄灭酒精灯，试管内温度降低，压强减小，水槽中的水会在大气压的作用下倒吸入试管，使试管炸裂； 故答案为：试管口没有塞一团棉花；防止冷凝水倒流回热的试管底部，炸裂试管；将导管移离水面；熄灭酒精灯。 14. （2025春•金华校级月考）某校科学兴趣小组的同学根据实验室提供的仪器和试剂，在老师的指导下，从如图中选择装置进行了气体的制备实验。 （1）甲同学选择装置A作为KMnO4制取氧气的发生装置，其中试管口略向下倾斜的原因是 。收集装置可以是图1中的 （填字母代号）。 （2）若用高锰酸钾制取氧气的实验步骤有：①在试管中加入试剂并固定好装置；②把导管移出水面；③点燃酒精灯加热；④熄灭酒精灯；⑤检查装置的气密性。则以上步骤正确顺序为 （填序号）。 （3）若用图2装置和量筒通过导管相连后收集并测量O2体积，则氧气应从导管 （填“a”或“b”）端通入。 （4）乙同学称取一定质量的KMnO4固体放入大试管中，将温度控制在250℃加热制取O2，实验结束时，乙同学发现用排水法收集到的O2大于理论产量。针对这一现象同学们提出了自己的猜想，有的猜想是生成的MnO2分解出O2，也有的猜想是反应生成的K2MnO4分解放出O2。则做出上述猜想的依据是 。 【解答】解：（1）甲同学选择装置A作为KMnO4制取氧气的发生装置，其中试管口略向下倾斜的原因是防止冷凝水回流使试管炸裂；氧气的密度比空气大，收集氧气可选择向上排空气法，即装置C，氧气不易溶于水，收集氧气还可以选择排水法，即装置E；故答案为：防止冷凝水回流使试管炸裂；C或E； （2）用高锰酸钾制取氧气的实验步骤为：先检查装置的气密性，然后在试管中加入试剂并固定好装置，再点燃酒精灯加热，收集氧气，收集满氧气后，先把导管移出水面，再熄灭酒精灯；故答案为：⑤①③②④； （3）若用图6装置和量筒通过导管相连后收集并测量O2体积，集气瓶中要装满水，氧气不易溶于水，且密度比水小，所以氧气应从短管，即导管a端通入；故答案为：a； （4）乙同学称取一定质量的KMnO4固体放入大试管中，将温度控制在250℃加热制取O2，实验结束时，乙同学发现用排水法收集到的O2大于理论产量。针对这一现象同学们提出了自己的猜想二氧化锰分解出O2，也有的猜想是反应生成的K2MnO4分解放出O2，则做出上述猜想的依据是化学反应前后元素的种类不变，MnO2、K2MnO4中都含有氧元素，都可能生成氧气；故答案为：化学反应前后元素的种类不变。 15. （2025春•上城区校级期中）结合教材实验，科学小组通过改进实验装置开展“测定空气中氧气含量”课外实践活动。（装置如图所示，注射器的摩擦忽略不计） Ⅰ.按图连接装置并检查装置气密性：注射器b的活塞推至底端，注射器a的活塞从20mL处向外拉，松手。 Ⅱ.向玻璃管中加入足量白磷，点燃酒精灯，交替推拉两个注射器。 【实验记录】 实验前 实验后（冷却至室温） a中气体体积 20 10 b中气体体积 0 0 请结合实验回答下列问题： （1）Ⅰ中，观察到 ，证明装置气密性良好。 （2）已知玻璃管中空气体积是30mL，则空气中氧气的体积分数为 。 （3）实验中需反复推拉注射器，其目的是 。 （4）与教材实验相比，改进后的实验优点有 （填写一点即可）。 【解答】解：（1）Ⅰ中，注射器a的活塞从20mL处向外拉，松手后，若观察到注射器活塞回到原处，证明装置气密性良好；故答案为：注射器活塞回到原处； （2）a中气体体积减少的体积即为消耗的氧气的体积，则氧气体积为20mL﹣10mL＝10mL，则空气中氧气的体积分数为100%＝20%；故答案为：20%； （3）实验中需反复推拉注射器，是为了增强空气流动，使氧气完全反应；故答案为：将针筒内的气体推出，使白磷与氧气完全反应； （4）教材实验中，红磷在装置外点燃，再伸入装置，可能使测量结果不准确，红磷燃烧生成五氧化二磷有毒，会污染空气，所以改进后的实验结果更准确或更环保。故答案为：装置始终密封，实验结果更准确或装置始终密封，生成的五氧化二磷不泄漏，更环保。 16. （2025春•湖州月考）某同学利用“暖宝宝贴”（主要成分为铁粉、活性炭、食盐等）来测定空气中氧气的体积分数，装置如图所示。 Ⅰ．实验用品：直径为4.5mm的通用空笔芯、直尺、暖宝宝贴、红墨水。 Ⅱ．实验步骤： ①取两支直径为4.5mm的通用空笔芯，拆开笔头，向其中一支笔芯管尾注入一滴红墨水（封住笔芯管口），轻轻吹动红墨水到指定刻度，另一支作对比。 ②在笔头与笔芯连接处采用一定方法填充1mm厚的“暖宝宝贴”内容物，右侧空间用实心物体（不与空气反应）填充后再次装好笔头，记录时间及对应的红墨水柱移动距离。 ③重复上述步骤，在笔头与笔芯连接处分别填充2mm、3mm、4mm、5mm、8mm厚的“暖宝宝贴”内容物，注意确保每次实验开始时笔芯中空气柱的体积相同。记录时间及对应的红墨水柱移动距离，统计并处理实验数据如图所示。 （1）本实验中铁粉等与氧气的反应属于 （选填“缓慢氧化”或“剧烈氧化”）。 （2）确保每次实验时笔芯中空气柱体积相同的操作方法是 。 （3）实验中测得的氧气体积分数为 。 （4）与课本实验相比，本实验的主要优点是 。 【解答】解：（1）暖宝宝贴中的铁粉等与氧气反应，过程比较缓慢，不像燃烧那样剧烈，没有发光、瞬间产生大量热等剧烈现象，所以本实验中铁粉等与氧气的反应属于缓慢氧化；故答案为：缓慢氧化； （2）从实验步骤可知，在向笔芯管尾注入一滴红墨水后，轻轻吹动红墨水到指定刻度，这样就能确保每次实验开始时笔芯中空气柱的体积相同。所以操作方法是 向笔芯管尾注入一滴红墨水，轻轻吹动红墨水保持红墨水到填充的暖宝宝内容物左端的刻度距离相同；故答案为：向笔芯管尾注入一滴红墨水，轻轻吹动红墨水保持红墨水到填充的暖宝宝内容物左端的刻度距离相同； （3）由图像可知，5cm空气柱中，水柱移动最大距离（h）约为10mm＝1cm；假设笔芯的横截面积为S，开始时空气柱的长度（L ）为5cm，则空气柱体积V＝SL。红墨水柱移动的体积（即消耗氧气的体积）V氧＝Sh。空气中氧气体积分数；故答案为：20%； （4）本实验优点：装置简单：只用到空笔芯、直尺、暖宝宝贴、红墨水等常见物品，不需要像课本实验那样使用集气瓶、燃烧匙、导管等复杂装置；操作简便：步骤相对简单，如填充暖宝宝贴内容物、记录红墨水柱移动距离等操作容易进行；环保：实验过程中没有有害物质排放，对环境友好。故答案为：装置简单或操作简便或环保（答案不唯一）。 【链接中考】 17. （2025•浙江）小科在实验室用二氧化锰催化过氧化氢分解制取氧气，并进行相关实验。 （1）为便于控制过氧化氢溶液的添加速度，应选择图1中的装置 （填“A”或“B”）。 （2）用排水法收集一瓶氧气、给出验证它是氧气的方法： 。 （3）如图2所示的燃烧现象说明硫燃烧的剧烈程度与 有关。 【解答】解：（1）分液漏斗能控制滴加液体的速率，为便于控制过氧化氢溶液的添加速度，应选择图1中的装置A。 （2）用排水法收集一瓶氧气，验证它是氧气的方法是将带火星的木条伸入瓶中，若木条复燃，说明是氧气。 （3）图2中实验，除空气和氧气外，其它条件相同，根据硫分别在空气和氧气中燃烧现象的不同，说明硫燃烧的剧烈程度与氧气浓度有关。 故答案为： （1）A； （2）将带火星的木条伸入瓶中，若木条复燃，说明是氧气； （3）氧气浓度。 18. （2023•杭州）小金利用如图甲所示装置（气密性良好）和试剂测定空气中氧气含量，集气瓶中空气的体积为200mL，氧气传感器测得集气瓶内氧气的体积分数变化曲线如图乙所示。 （1）实验开始时，用酒精灯加热粗铜丝，其目的是 。 （2）反应开始到止水夹打开前，集气瓶内可观察到的现象是 。 （3）小金提出“倒吸入集气瓶中水的体积除以200mL等于空气中氧气的含量”。据图乙分析，此说法 （选填“正确”或“错误”），说明理由： 。 【解答】解：（1）实验开始时，用酒精灯加热粗铜丝，其目的是引燃白磷。 故答案为：引燃白磷。 （2）反应开始到止水夹打开前，集气瓶内可观察到的现象是白磷燃烧，产生白烟，放热。 故答案为：白磷燃烧，产生白烟，放热。 （3）据图乙分析，此说法错误，是因为白磷不能把集气瓶中的氧气耗尽。 故答案为：错误；白磷不能把集气瓶中的氧气耗尽。 19. （2023•台州）将燃烧的蜡烛放入图甲装置中，一段时间后，蜡烛会慢慢熄灭。兴趣小组探究其原因的过程如下（气体的含量用体积分数表示）。 （1）甲同学认为，蜡烛熄灭是装置内的氧气被消耗完了。他设计了图乙的实验装置，待蜡烛熄灭后，用凸透镜聚焦太阳光使白磷的温度达到着火点，观察到 现象，从而否定了自己的猜想。他重新实验，测得蜡烛燃烧过程中烛焰附近的二氧化碳含量从0.04%上升到7.4%，氧气含量从21%下降到13.8%。 （2）甲同学又认为可能是二氧化碳含量过高导致蜡烛熄灭。乙同学不赞同，他改变图甲装置中的气体成分，只进行了一次实验，就否定了甲同学的观点。则乙同学进行的实验是 。 实验 氧气含量 二氧化碳含量 蜡烛能否燃烧 A 21% 8.4% 能 B 21% 3.4% 能 C 12.8% 3.4% 不能 （3）还有一种观点：随着蜡烛的燃烧，氧气含量下降，产热速度变慢；当产热量小于散热量，烛芯的温度下降至着火点以下，蜡烛熄灭。如果该观点正确，将图甲装置置于温度更低的环境中实验，则测得烛焰附近的氧气含量最小值会如何变化？并解释原因。 【解答】解：（1）根据题文信息可知，蜡烛熄灭后还含有氧气，用凸透镜聚焦太阳光使白磷的温度达到着火点，若猜想错误，则会观察到白磷燃烧； （2）根据测得蜡烛燃烧过程中烛焰附近的二氧化碳含量从0.04%上升到7.4%，氧气含量从21%下降到13.8%，选择A方案即可： （3）分析实验过程和数据可知，低温环境中，烛焰散热快，降温快，为了维持蜡烛燃烧，需要增加产热，所以需要浓度更高的氧气，因此氧气的含量应大于13.8%（或变大）。 故答案为：（1）白磷燃烧； （2）A； （3）大于13.8%（或变大）；低温环境中，烛焰散热快，降温快，为了维持蜡烛燃烧，需要增加产热，所以需要浓度更高的氧气。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $