2.1 我们周围的空气 第1课时（培优讲义）化学新教材人教版九年级上册

本讲义聚焦初中化学“空气的组成”核心知识点，从拉瓦锡实验的历史探究切入，通过氧气含量测定实验（含传统装置、改进装置及数字化实验）得出空气成分体积分数，进而学习混合物与纯净物的分类，构建“实验探究-结论总结-物质分类”的学习支架。 资料特色在于融合科学探究与实践，通过实验误差分析、改进装置设计及多样化典例，培养学生科学思维与严谨态度。例如氧气含量测定的数字化实验及误差分析，提升实验探究能力，课中辅助教师教学，课后通过对点练习帮助学生巩固知识，查漏补缺。

第二单元   空气和氧气  课题1  我们周围的空气  课时1  空气的组成 考点 1 空气的组成 1.拉瓦锡研究空气成分的实验 法国化学家 最早用定量的方法研究了空气的成分。 拉瓦锡利用该装置进行实验，研究并得出空气由氧气和氮气组成。 实验一：汞与氧气反应 实验二：氧化汞受热分解 实验步骤 把少量汞放在密闭的容器里连续加热12天 将汞表面所生成的 粉末收集起来,放在另一个较小的容器里加强热 实验现象 部分银白色的液态汞变成 粉末，同时容器里空气的体积约减少 红色粉末变成银白色液体和无色气体,所得气体的体积恰好等于密闭容器里所减少的体积 反应原理 实验结论 空气由 和 组成，其中氧气约占空气总体积的 2.空气中氧气含量的测定 实验仪器 ①仪器：集气瓶、燃烧匙、玻璃导管、烧杯、弹簧夹、胶皮管; ②药品：红磷、水。 实验装置 实验原理 利用红磷燃烧消耗密闭容器中的 ，使密闭容器内压强 ，在大气压的作用下，进入容器内水的 即为减少的氧气的体积。反应的文字表达式： 实验步骤 ①连接装置， ；②在集气瓶内加入少量水后，将水面上方空间分为 等份；③用弹簧夹夹紧胶皮管；④点燃红磷后， 集气瓶内并把塞子塞紧；⑤燃烧结束装置 后，打开弹簧夹。 实验现象 ①红磷燃烧，产生 ， ; ②冷却至室温后，打开弹簧夹，烧杯中的水经导管流入集气瓶，且流入水的体积约占集气瓶内原有空气体积的 。 实验分析 红磷在空气中燃烧是红磷与空气中的氧气反应，生成一种叫做 的新物质。生成的五氧化二磷为固体，溶于水且几乎不占有体积，燃烧消耗了集气瓶内的氧气，使瓶内气体减少，压强减小。冷却至室温后，外界大气压把烧杯内的水压进集气瓶，压入的水的体积约等于集气瓶内消耗的氧气的体积 实验结论 ① ； ②剩余气体主要为氮气，氮气 ， ， 。 拓展延伸： 特殊装置测定空气中氧气的含量 1.测定空气中氧气含量的改进装置 方法一：测量进入容器内水的体积或容器内水的体积变化 方法二：利用刻度测量密闭容器内气体体积的减少量 常见装置 反应原理 红磷、白磷燃烧产物相同，文字表达式均为： 文字表达式为： 现象分析 红磷燃烧，冷却至室温后打开弹簧夹，水进入集气瓶，集气瓶中的水面大约上升至刻度 处 白磷燃烧，活塞先向 移动，冷却至室温后，活塞 移大约至刻度 处 铜粉变 ，冷却至室温后，将气球内的气体全部挤出，注射器内减少的气体体积约为反应前注射器和硬质玻璃管内气体总体积的 。 2.测定空气中氧气含量的数字化实验 （1）数字化实验：利用传感器和信息处理终端进行实验数据的采集与分析。实验时一般将传感器、数据采集器和计算机依次相连，采集实验过程中各种物理量(如温度、压强、浓度等)的数据，通过软件对数据进行记录、呈现和分析。 （2）将测定空气中氧气的含量设计成数字化实验： 3.空气的组成 空气中各气体成分的含量如表所示∶ 成分 氮气 氧气 稀有气体 二氧化碳 其他气体和杂质 体积分数 记忆口诀：“氮七八（78%），氧二一（21%）；零点九四（0.94%）稀有气。 拓展延伸： （1）空气的主要成分是氮气和氧气。 （2）各成分的含量是体积分数而不是质量分数。体积分数可理解为每100体积的空气中含氮气78体积、氧气21体积等。 （3）通常情况下，空气中各成分的含量保持相对稳定，但不是一成不变的。在不同地区或同一地区的不同时间，空气中各成分的含量也可能略有不同。 【进阶典例】（2026·江苏徐州·三模）阅读下列材料，完成下面小题。 1774年10月，法国科学家拉瓦锡用如图所示的装置定量测定了空气成分。他把少量汞放在密闭容器中加热12天，发现有一部分银白色的液态汞(沸点356.6℃)变成红色的氧化汞粉末，同时容器里空气的体积差不多减少了。 1．下列关于实验后装置内剩余气体的说法，正确的是（ ） A．该气体加热时虽不能与汞反应但能和红磷反应 B．空气中该气体与氧气的体积比约为 C．该气体可用于填充探空气球 D．该气体易溶于水 2．下列有关拉瓦锡实验的分析，不合理的是（ ） A．实验结束后，汞会被倒吸入曲颈甑中 B．汞的用量可能会影响实验结果 C．生成的氧化汞为固态，不会对气压差产生影响 D．反应结束后，需关闭火炉冷却至室温，才能测量容器中气体的减少量 解题点睛 1.实验结果误差分析 误差分析 原因 影响因素 测量结果偏小 进入瓶中的水的体积偏小 装置漏气，导致反应结束后，外界空气进入装置中 红磷量不足，不能将装置内的氧气消耗完全 未待装置冷却至室温就打开弹簧夹，集气瓶中气体还处于受热膨胀状态，压强变化不明显 测量结果偏大 进入瓶中的水的体积偏大 点燃红磷后伸入集气瓶的速度太慢或未立即塞紧塞子，使集气瓶中部分气体受热逸出 实验前未夹紧弹簧夹，使部分空气受热膨胀沿导管逸出 2.利用燃烧法测定空气中氧气的含量时,对反应物的讨论： 1.可否换用木炭、蜡烛、硫等物质？ 答：不能用木炭、蜡烛或硫代替红磷燃烧测空气中氧气含量（因为木炭、蜡烛或硫燃烧会产生气体，造成瓶内气体体积变化偏小）。 改进：将集气瓶内的水换成氢氧化钠溶液吸收二氧化碳、二氧化硫，不占体积的前提下还是可以测量的。 2.可否换用铁丝？答：不能，铁丝在空气中不燃烧。 3.可否换用金属镁？答：不能。金属镁能够与氧气、氮气、二氧化碳都发生燃烧。 小结：物质能在空气中燃烧且只与氧气反应，燃烧后的生成物为固体或液体（占的体积忽略不计） 【拔高典例】（2026·河北唐山·二模）空气中含有多少氧气呢？学习小组开展“测定空气里氧气含量”的探究活动。 【资料】 ①红磷的着火点是240℃，白磷的着火点是40℃。 ②相同的温度和体积下，气体压强与分子数成正比。 ③相同的温度和压强下，气体体积与分子数成正比。 【史料研究】 二百多年前，化学家拉瓦锡利用汞能和氧气发生反应的原理，采用图1甲装置测出氧气约占空气体积的1/5。 （1）加热时，曲颈甑内液态汞表面产生红色粉末，玻璃钟罩液面上升，产生该现象的原因是_____。 【设计与实验】 设计并利用图1乙装置测空气里氧气含量。 （2）主要步骤如下，正确的顺序为_______(填序号)。 ①弹簧夹夹紧胶皮管 ②红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹 ③点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧塞子 ④在集气瓶中加入少量水，将水面上方空间分成5等份 （3）实验结束，集气瓶中剩余气体的主要成分是_______。 【优化与实验】 同学们利用图1乙装置多次实验，水面均未上升到刻度“1”。经讨论后，分别取足量红磷、白磷采用图2甲装置进行实验，记录并处理数据分别如图2乙、图2丙。 （4）图2乙中氧气含量从8.05%上升到9.26%，原因可能是_______。 （5）图2丙中BC段压强增大，原因是_______。 【反思与交流】 （6）图1乙实验水面未达到刻度“1”，原因是装置中的氧气未消耗完。红磷燃烧不能将氧气消耗完的主要原因是_______。 （7）上述实验中汞、白磷和五氧化二磷有毒，对环境“不友好”。结合实验原理和药品弊端，可选择的替代药品有_______(写一种)。 【对点练1】（2026·福建厦门·模拟预测）小组同学使用传感器测量密闭装置内蜡烛从燃烧到熄灭的过程中氧气、二氧化碳含量的变化，实验装置及结果如下图所示。下列结论或分析错误的是（ ） A．曲线1表示瓶内体积分数的变化 B．当燃烧时间到达80 s时，蜡烛已熄灭 C．80 s后，装置内的气体只剩和 D．蜡烛熄灭后，的体积分数比少 【对点练2】（2026·河北廊坊·二模）实验小组利用图1装置测定空气中氧气的含量，用压强传感器测出该集气瓶中压强变化曲线如图2，下面判断不正确的是（ ） A．图2中b点对应的操作是打开弹簧夹 B．集气瓶内水的作用主要是降温和防止污染 C．图1 打开弹簧夹后，集气瓶中水面约上升至刻度1处 D．红磷的用量会影响实验结果 考点 2 混合物和纯净物 纯净物与混合物的区别与联系 分类 混合物 纯净物 概念 由 或 的物质混合而成，组成不固定 只由 物质组成，组成固定 表示 方法 没有固定组成，不能用化学符号表示 可用化学符号表示，如氮气可用 N2表示 性质 有固定的 和 组成混合物的各种成分保持它们 举例 空气，自然界的水，如河水、湖水、海水、雨水等 氮气、氧气、二氧化碳、蒸馏水等 关系 纯净物混合物 说明 纯净物是相对而言的，自然界不存在 纯净的物质，我们所说的纯净物是指含杂质很少的 物质 【进阶典例】（2026·湖南长沙·模拟预测）分类是学习和研究化学的常用方法。下列物质属于纯净物的是（ ） A．洁净的空气 B．黄铜 C．冰水混合物 D．生理盐水 解题点睛 纯净物与混合物的判断 一、考场速判“三步法”（实战流程） 拿到题目时，按这个顺序走，基本不会错： 看“后缀”：看到“溶液”、“合金”、“矿石”、“石油”、“空气”等字眼，90%是混合物。 看“符号”：若给出化学式，只有一种化学式的是纯净物；有两种或以上化学式的是混合物。 看“描述”：题目说“某物质”由几种分子构成（微观），若出现多种分子，则一定是混合物。 二、 高频易错“陷阱清单”（拿分关键） 陷阱1：“冰水共存”是混合物吗？ 错！ 冰是固态的水，水是液态的水，二者混合只含有 H₂O 这一种物质，所以冰水混合物是纯净物（属于化合物中的氧化物）。 陷阱2：“纯净的空气”是纯净物吗？ 错！ 无论是否“纯净”，空气都含有氮气、氧气、稀有气体等多种物质，所以空气永远是混合物。 陷阱3：“石油”和“蒸馏水” 石油含有汽油、煤油等多种成分，是混合物；蒸馏水只含H₂O，是纯净物。 陷阱4：“洁净”与“纯净” 洁净的空气（混合物） vs 纯净的矿泉水（混合物，含有水和矿物质）。“洁净”、“澄清”不等于“纯净”，只有“一种物质”才是纯净物。 三、 微观图解（必杀技） 如果在选择题中看到微观示意图，直接看球（分子/原子）的种类： 纯净物：图中只有1种分子（或原子）。 混合物：图中有2种或以上分子（或原子）。 简记口诀： 一种物质纯净物，多种物质混合物； 冰水液氧是纯净，空气溶液是混合； 微观若见多种球，毫不犹豫选混合。 【拔高典例】（2026·吉林·模拟预测）下列各组物质中，前者是纯净物，后者是混合物的是（ ） A．食盐水、海水 B．稀有气体、石油 C．二氧化碳、氮气 D．二氧化硫、空气 【对点练1】（2026·河北邯郸·三模）如图是混合物、纯净物、单质、化合物之间的关系图，若和分别表示单质和化合物，则下列物质属于Y的是 A．冰水混合物 B．不锈钢 C．双氧水 D．食盐水 【对点练2】（2026·山西太原·三模）物质的性质及应用中，特别强调了物质的多样性，在以下四种物质的分类中，属于纯净物的是（ ） A．空气 B．河水 C．氧气 D．矿泉水 1．（2026·湖北宜昌·模拟预测）通过实验和分析得出空气是由氧气和氮气组成的科学家是（ ） A．门捷列夫 B．道尔顿 C．拉瓦锡 D．阿伏伽德罗 2．（2026·湖南·模拟预测）为确保航天员的正常生理活动，空间站内的气体组成与地表空气相近。空间站内含量最多的气体是（ ） A．氧气 B．氢气 C．氮气 D．二氧化碳 3．（2026·河北邯郸·三模）空气质量检测站通过专业仪器精确测定空气成分，其中体积分数约占21%的气体是（ ） A．氧气 B．氮气 C．二氧化碳 D．氦气 4．（2026·河南周口·三模）空气中体积分数约占0.94%，可制作电光源的气体是（ ） A．氮气 B．氧气 C．稀有气体 D．水蒸气 5．（2026·湖南怀化·三模）下列关于空气成分的说法不合理的是（ ） A．液氮可提供低温环境，能用于冷冻麻醉 B．二氧化碳属于空气污染物，是形成酸雨的主要物质之一 C．稀有气体通电时能发出不同颜色的光，可作航标灯 D．空气中氧气的体积分数约为21%，可供给呼吸 6．（2026·内蒙古呼和浩特·二模）如图是利用“红磷燃烧法”测定空气中氧气含量的图示，下列叙述不正确的是（ ） A．安全提示：实验标识提示。实验时需戴好护目镜 B．规范操作：反应停止后，立即打开止水夹 C．实证推理：最终进入集气瓶中水的体积等于红磷燃烧消耗氧气的体积 D．误差分析：集气瓶内的水未上升至刻度1处，可能是因为红磷的量不足 7．（2026·辽宁阜新·二模）空气是人类生产活动的重要资源。下列关于空气的说法正确的是（ ） A．干净的空气是纯净物 B．氮气约占空气质量的78% C．空气中的稀有气体占比虽然很小，但用途广泛 D．空气中含有氧气，因此空气可直接用于医疗急救 8．（2026·河南周口·模拟预测）安全操作是一项基本实验技能，进行“测定空气中氧气含量”的实验时，不需要注意的是（ ） A． B． C． D． 9．（2026·天津河西·一模）下列各组物质中，前者属于纯净物，后者属于混合物的是（ ） A．干冰、稀有气体 B．冰水混合物、高锰酸钾 C．白磷、五氧化二磷 D．矿泉水、澄清石灰水 10．（2026·广东广州·三模）如图装置是用于测定空气中氧气含量的实验(白磷的着火点为，红磷的着火点为)，下列说法正确的是（ ） A．白磷的用量不会影响最终的实验结果 B．白磷燃烧结束后最终会导致试管内压强增大 C．量筒中的液面最终停留在处 D．试管中铺一层细沙可防止试管炸裂 11．（2026·山东聊城·二模）我国自主研制的“极目一号”Ⅲ型浮空艇在珠峰科考中升空至9032米，创造浮空艇大气观测世界纪录。下列说法不正确的是（ ） A．空气中的氧气具有可燃性，可用于浮空艇的燃料 B．9032米高空空气稀薄，氧气体积分数仍约为21% C．空气中稀有气体的体积分数很小，可用于制作电光源 D．浮空艇上升时，外部大气压随海拔升高而减小 12．（2026·湖南湘潭·二模）某化学兴趣小组同学利用图1装置测定空气中氧气含量，测得数据曲线如图2。下列说法不正确的是（ ） A．保证装置气密性良好是本实验成功的关键之一 B．图2中的X曲线表示反应过程中温度变化 C．图2中A点压强与瓶外大气压强相等 D．红磷燃烧后需等装置冷却至室温再打开弹簧夹 13．（2026·海南省直辖县级单位·二模）兴趣小组利用图Ⅰ装置进行实验，测量木条和蜡烛燃烧至熄灭过程中集气瓶内的体积分数，数据如图Ⅱ．下列说法不正确的是（ ） A．实验开始时，两集气瓶内的体积分数均约为 B．木条、蜡烛均熄灭后，集气瓶内的体积分数：甲<乙 C．时，甲集气瓶内的体积分数为 D．对比木条与蜡烛的燃烧过程，木条消耗的速率更快 14．（2026·福建泉州·模拟预测）下图是某同学改进的测定空气中氧气含量的实验装置，装置全程密闭，集气瓶内预先装适量水，下列说法正确的是（ ） A．红磷熄灭后，应立即读取注射器示数 B．实验过程中，注射器活塞先向下移动，后向上移动 C．氧气的体积分数 D．红磷燃烧产生大量白烟，会从装置接口处逸出 15．（2026·广东广州·二模）下列有关空气中各成分的性质和用途的说法，正确的是（ ） A．氧气用于气焊——氧气具有可燃性 B．氮气制造低温环境——液氮汽化吸热 C．氦气填充探空气球——氦气密度比空气大 D．稀有气体制作霓虹灯——稀有气体化学性质不活泼 16．（2026·广西南宁·二模）在利用数字化传感器测定空气中氧气含量的实验中，装置如图1，测得数据曲线如图2。下列说法不正确的是（ ） A．图2中的X曲线表示温度变化 B．保证装置气密性良好是本实验成功的关键之一 C．集气瓶容积125mL，实验前瓶中有25mL水，实验结束后理论上水的体积约为50mL D．实验中氧气浓度传感器读数逐渐减小，最终保持稳定 1．（2026·河南周口·模拟预测）利用图1装置测定空气中氧气含量，并用传感器记录集气瓶中压强、温度随时间变化的情况如图2所示。 （1）由温度变化曲线图可得出该反应为_________(填“放热”或“吸热”)反应。 （2）请从以下①、②中任选一个回答： ①a点后压强减小的原因是什么？ ②b点后图1实验中观察到的现象是什么？ 2．（2026·安徽宿州·模拟预测）学习小组开展“测定空气中氧气含量”的探究活动。 【史料研究】二百多年前，化学家拉瓦锡利用汞能和氧气发生反应的原理，采用图1装置测出氧气约占空气体积的。 （1）加热时，曲颈甑内液态汞表面产生红色粉末，玻璃钟罩内的现象是______，产生该现象的原因是______。 【设计与实验】设计并利用图2装置测定空气中氧气含量。 （2）主要步骤如下，正确的顺序为______（填序号）。 ①弹簧夹夹紧胶皮管                     ②红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹 ③点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧塞子     ④在集气瓶中加入少量水，将水面上方空间分成5等份 （3）实验结束，集气瓶中剩余气体的主要成分是______，红磷有剩余，说明该气体具有的性质是______。 【模型构建】测量混合气体中某成分的含量，可采用如下模型： （4）从建模的角度分析，图2实验烧杯中水所起的作用归属于上述思维模型中的______。 3．（2025·海南·模拟预测）空气中含有多少氧气呢？学习小组开展“测定空气里氧气含量”的探究活动。 资料：1.红磷的着火点是240℃，白磷的着火点是40℃。2.相同的温度和体积下，气体压强与分子数成正比。3.相同的温度和压强下，气体体积与分子数成正比。 （1）二百多年前，化学家拉瓦锡利用汞能和氧气发生反应的原理，采用图1装置测出氧气约占空气体积的______。 （2）同学利用图2装置多次实验，水面均未上升到刻度“1”。经讨论后，分别取足量红磷、白磷采用图3装置进行实验，记录并处理数据分别如图4、图5。 ①图4中氧气含量从8.05%上升到9.26%，原因可能是______。 ②根据图5中所示数据，计算白磷消耗的氧气占空气体积的______%（精确到0.01%）。 ③【反思与交流】图2实验水面未达到刻度“1”，原因是装置中的氧气未消耗完。红磷燃烧不能将氧气消耗完的主要原因是______。 4．（2026·福建宁德·二模）兴趣小组以化学中的“气压”为线索，开展实验探究。 活动一  气压与温度 （1）检查装置气密性：图1装置气密性良好，检查原理是试管内温度升高，气压______，形成了压强差。图2方法错误的原因是______。 活动二  气压与气体量 （2）用图3装置测定空气中氧气含量。 ①红磷燃烧的化学方程式为_______。 ②该实验通过测量_______来获得氧气体积。 活动三  气压与气体体积 （3）某小组在“活动二”实验中橡皮塞弹出，实验失败。为探究失败原因，设计实验：分别将“绑有气球”与“未绑气球”的双颈瓶缓慢加热如图4，测得压强与时间曲线如图5. ①图5，BC段双颈瓶内气压没有明显变化的原因是_______。 ②实验时需缓慢加热，防止温度过高的原因是_______。 （4）总结：密闭体系中，气压与温度、气体量成正比，与气体体积成_______。 5．（2024·福建宁德·一模）建构思维模型 【原理分析】 （1）利用某种化学物质将氧气反应，以测定空气中氧气的含量，属于思维模型中的____（填“分离转移”或“反应转化”）。 【实验操作】 （2）如图1进行开展“空气中氧气含量的测定”实验。其中实验2是在集气瓶内壁用水均匀涂附铁粉除氧剂（其中辅助成分不干扰实验）。实验1中反应的化学式表达式：____。若红磷熄灭后冷却至室温，打开止水夹，发现进入瓶中的水少于理论值，原因可能是_____（写1种即可）。 【数据推导】 （3）用数字传感器测实验1、实验2中氧气的体积分数随时间变化的关系如图2所示。可知实验_____（填“1”或“2”）测定氧气体积分数的结果更准确，判断依据是：_____。 6．（2026·海南省直辖县级单位·二模）某化学兴趣小组开展“空气中氧气含量的测定”实验活动。 （1）实验1中，红磷熄灭后，冷却至室温，打开止水夹，水能倒吸入集气瓶的原因是_________。 （2）兴趣小组查阅资料，改进实验方案，进行实验2的探究：在集气瓶内壁用水均匀涂附铁粉除氧剂（其中辅助成分不干扰实验），利用铁锈蚀原理测定空气中氧气的体积分数。用数字传感器测实验1、实验2中氧气的体积分数随时间变化的关系如下图所示。 依据图示信息，实验________的测定方法更准确，判断依据是________。 7．（2026·安徽·三模）空气中含有多少氧气呢？学习小组开展“测定空气里氧气含量”的探究活动。 资料： 1．红磷的着火点是240℃，白磷的着火点是40℃。 2．相同的温度和体积下，气体压强与分子数成正比。 3．相同的温度和压强下，气体体积与分子数成正比。 【史料研究】 二百多年前，化学家拉瓦锡利用汞能和氧气发生反应的原理，采用图1装置测出氧气约占空气体积的1/5。 （1）加热时，曲颈甑内液态汞表面产生红色粉末，玻璃钟罩内的现象是______，产生该现象的原因是______。 【设计与实验】 设计并利用图2装置测空气里氧气含量。 （2）主要步骤如下，正确的顺序为______（填序号）。 ①弹簧夹夹紧胶皮管 ②红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹 ③点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧塞子 ④在集气瓶中加入少量水，将水面上方空间分成5等份 （3）实验结束，集气瓶中剩余气体的主要成分是______。 【优化与实验】 同学们利用图2装置多次实验，水面均未上升到刻度“1”。经讨论后，分别取足量红磷、白磷采用图3装置进行实验，记录并处理数据分别如图4、图5。 （4）图4中氧气含量从8.05%上升到9.26%，原因可能是______。 （5）图5中BC段压强增大，原因是______。计算白磷消耗的氧气占空气体积的______%（精确到0.01%）。 【反思与交流】 （6）图2实验水面未达到刻度“1”，原因是装置中的氧气未消耗完。红磷燃烧不能将氧气消耗完的主要原因是______。 （7）上述实验中汞、白磷和五氧化二磷有毒，对环境“不友好”。结合实验原理和药品弊端，可选择的替代药 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二单元   空气和氧气  课题1  我们周围的空气  课时1  空气的组成 考点 1 空气的组成 1.拉瓦锡研究空气成分的实验 法国化学家拉瓦锡最早用定量的方法研究了空气的成分。 拉瓦锡利用该装置进行实验，研究并得出空气由氧气和氮气组成。 实验一：汞与氧气反应 实验二：氧化汞受热分解 实验步骤 把少量汞放在密闭的容器里连续加热12天 将汞表面所生成的红色粉末收集起来,放在另一个较小的容器里加强热 实验现象 部分银白色的液态汞变成红色粉末，同时容器里空气的体积约减少 红色粉末变成银白色液体和无色气体,所得气体的体积恰好等于密闭容器里所减少的体积 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，其中氧气约占空气总体积的 2.空气中氧气含量的测定 实验仪器 ①仪器：集气瓶、燃烧匙、玻璃导管、烧杯、弹簧夹、胶皮管; ②药品：红磷、水。 实验装置 实验原理 利用红磷燃烧消耗密闭容器中的氧气，使密闭容器内压强减小，在大气压的作用下，进入容器内水的体积即为减少的氧气的体积。反应的文字表达式： 红磷+氧气五氧化二磷 P O2 P2O5 实验步骤 ①连接装置，检查装置的气密性;②在集气瓶内加入少量水后，将水面上方空间分为5 等份;③用弹簧夹夹紧胶皮管;④点燃红磷后，立即伸入集气瓶内并把塞子塞紧;⑤燃烧结束装置冷却至室温后，打开弹簧夹。 实验现象 ①红磷燃烧，产生大量白烟，并放出热量; ②冷却至室温后，打开弹簧夹，烧杯中的水经导管流入集气瓶，且流入水的体积约占集气瓶内原有空气体积的。 实验分析 红磷在空气中燃烧是红磷与空气中的氧气反应，生成一种叫做五氧化二磷的新物质。生成的五氧化二磷为固体，溶于水且几乎不占有体积，燃烧消耗了集气瓶内的氧气，使瓶内气体减少，压强减小。冷却至室温后，外界大气压把烧杯内的水压进集气瓶，压入的水的体积约等于集气瓶内消耗的氧气的体积 实验结论 ①氧气约占空气体积的；②剩余气体主要为氮气，氮气不燃烧也不支持燃烧，不易溶于水，且不与水反应。 拓展延伸： 特殊装置测定空气中氧气的含量 1.测定空气中氧气含量的改进装置 方法一：测量进入容器内水的体积或容器内水的体积变化 方法二：利用刻度测量密闭容器内气体体积的减少量 常见装置 反应原理 红磷、白磷燃烧产物相同，文字表达式均为： 磷+氧气五氧化二磷 铜 + 氧气氧化铜 现象分析 红磷燃烧，冷却至室温后打开弹簧夹，水进入集气瓶，集气瓶中的水面大约上升至刻度1处 白磷燃烧，活塞先向右移动，冷却至室温后，活塞左移大约至刻度4处 铜粉变黑，冷却至室温后，将气球内的气体全部挤出，注射器内减少的气体体积约为反应前注射器和硬质玻璃管内气体总体积的 ; 2.测定空气中氧气含量的数字化实验 （1）数字化实验：利用传感器和信息处理终端进行实验数据的采集与分析。实验时一般将传感器、数据采集器和计算机依次相连，采集实验过程中各种物理量(如温度、压强、浓度等)的数据，通过软件对数据进行记录、呈现和分析。 （2）将测定空气中氧气的含量设计成数字化实验： 3.空气的组成 空气中各气体成分的含量如表所示∶ 成分 氮气 氧气 稀有气体 二氧化碳 其他气体和杂质 体积分数 78% 21% 0.94% 0.03% 0.03% 记忆口诀：“氮七八（78%），氧二一（21%）；零点九四（0.94%）稀有气。 拓展延伸： （1）空气的主要成分是氮气和氧气。 （2）各成分的含量是体积分数而不是质量分数。体积分数可理解为每100体积的空气中含氮气78体积、氧气21体积等。 （3）通常情况下，空气中各成分的含量保持相对稳定，但不是一成不变的。在不同地区或同一地区的不同时间，空气中各成分的含量也可能略有不同。 【进阶典例】（2026·江苏徐州·三模）阅读下列材料，完成下面小题。 1774年10月，法国科学家拉瓦锡用如图所示的装置定量测定了空气成分。他把少量汞放在密闭容器中加热12天，发现有一部分银白色的液态汞(沸点356.6℃)变成红色的氧化汞粉末，同时容器里空气的体积差不多减少了。 1．下列关于实验后装置内剩余气体的说法，正确的是（ ） A．该气体加热时虽不能与汞反应但能和红磷反应 B．空气中该气体与氧气的体积比约为 C．该气体可用于填充探空气球 D．该气体易溶于水 2．下列有关拉瓦锡实验的分析，不合理的是（ ） A．实验结束后，汞会被倒吸入曲颈甑中 B．汞的用量可能会影响实验结果 C．生成的氧化汞为固态，不会对气压差产生影响 D．反应结束后，需关闭火炉冷却至室温，才能测量容器中气体的减少量 【答案】1．B 2．A 【解析】1．A.剩余的气体主要是氮气，加热时既不能与汞反应也能和红磷反应，说法错误； B.空气中有约五分之一体积的氧气，故剩余气体与氧气的体积比约为4：1，说法正确； C.剩余的气体主要是氮气，氮气的密度比空气略小，不能用于填充探空气球，说法错误； D.实验剩余的气体主要是氮气，氮气难溶于水，说法错误。 2．A.实验结束后，温度冷却至室温，钟罩内的液面会上升，但是汞槽内的汞不会倒吸入曲颈甑中，分析不合理； B.测定空气中氧气的含量所需的汞必须足量，若汞不足，氧气不能消耗完全，则会导致空气中氧气含量的测定结果偏小，分析合理； C.汞与氧气发生反应，消耗了氧气，生成的氧化汞为固态，不会对气压差产生影响，分析合理； D.反应结束后，需关闭火炉冷却至室温，未冷却至室温，否则会导致剩余气体受热膨胀，会导致测定结果偏小，分析合理。 解题点睛 1.实验结果误差分析 误差分析 原因 影响因素 测量结果偏小 进入瓶中的水的体积偏小 装置漏气，导致反应结束后，外界空气进入装置中 红磷量不足，不能将装置内的氧气消耗完全 未待装置冷却至室温就打开弹簧夹，集气瓶中气体还处于受热膨胀状态，压强变化不明显 测量结果偏大 进入瓶中的水的体积偏大 点燃红磷后伸入集气瓶的速度太慢或未立即塞紧塞子，使集气瓶中部分气体受热逸出 实验前未夹紧弹簧夹，使部分空气受热膨胀沿导管逸出 2.利用燃烧法测定空气中氧气的含量时,对反应物的讨论： 1.可否换用木炭、蜡烛、硫等物质？ 答：不能用木炭、蜡烛或硫代替红磷燃烧测空气中氧气含量（因为木炭、蜡烛或硫燃烧会产生气体，造成瓶内气体体积变化偏小）。 改进：将集气瓶内的水换成氢氧化钠溶液吸收二氧化碳、二氧化硫，不占体积的前提下还是可以测量的。 2.可否换用铁丝？答：不能，铁丝在空气中不燃烧。 3.可否换用金属镁？答：不能。金属镁能够与氧气、氮气、二氧化碳都发生燃烧。 小结：物质能在空气中燃烧且只与氧气反应，燃烧后的生成物为固体或液体（占的体积忽略不计） 【拔高典例】（2026·河北唐山·二模）空气中含有多少氧气呢？学习小组开展“测定空气里氧气含量”的探究活动。 【资料】 ①红磷的着火点是240℃，白磷的着火点是40℃。 ②相同的温度和体积下，气体压强与分子数成正比。 ③相同的温度和压强下，气体体积与分子数成正比。 【史料研究】 二百多年前，化学家拉瓦锡利用汞能和氧气发生反应的原理，采用图1甲装置测出氧气约占空气体积的1/5。 （1）加热时，曲颈甑内液态汞表面产生红色粉末，玻璃钟罩液面上升，产生该现象的原因是_____。 【设计与实验】 设计并利用图1乙装置测空气里氧气含量。 （2）主要步骤如下，正确的顺序为_______(填序号)。 ①弹簧夹夹紧胶皮管 ②红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹 ③点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧塞子 ④在集气瓶中加入少量水，将水面上方空间分成5等份 （3）实验结束，集气瓶中剩余气体的主要成分是_______。 【优化与实验】 同学们利用图1乙装置多次实验，水面均未上升到刻度“1”。经讨论后，分别取足量红磷、白磷采用图2甲装置进行实验，记录并处理数据分别如图2乙、图2丙。 （4）图2乙中氧气含量从8.05%上升到9.26%，原因可能是_______。 （5）图2丙中BC段压强增大，原因是_______。 【反思与交流】 （6）图1乙实验水面未达到刻度“1”，原因是装置中的氧气未消耗完。红磷燃烧不能将氧气消耗完的主要原因是_______。 （7）上述实验中汞、白磷和五氧化二磷有毒，对环境“不友好”。结合实验原理和药品弊端，可选择的替代药品有_______(写一种)。 【答案】（1）汞与氧气反应，钟罩内气体减少，气压减小 （2）④①③② （3）氮气/N2 （4）反应结束后，温度下降气体逐渐混合均匀/温度下降水蒸气变成液态，氧气含量增大 （5）反应刚开始，温度升高对压强的影响比气体减少对压强的影响大 （6）反应一段时间后，氧气浓度下降到一定程度，燃烧放出的热量减少，温度降低到红磷着火点以下，红磷熄灭，所以氧气消耗不完 （7）铜粉（合理即可） 【解析】（1）汞与氧气反应生成氧化汞，导致钟罩内气体减少，气压减小，玻璃钟罩内汞液面上升； （2）该实验操作的正确顺序是：检验装置的气密性。在集气瓶中加入少量水，并将水面上方空间分成5等份；用弹簧夹夹紧胶皮管；点燃红磷，立即伸入瓶中并把塞子塞紧；待红磷熄灭并冷却至室温后，打开弹簧夹；故答案为：④①③②； （3）由于空气中各气体体积分数氮气占78%，氧气占21%，红磷燃烧消耗了氧气，实验结束，集气瓶中剩余气体的主要成分是氮气（或N2）； （4）白磷燃烧消耗氧气并放出热量，而其他气体不变，氧气的含量逐渐减小，但反应结束后，温度下降，气体逐渐混合均匀或温度下降水蒸气变成液态，导致氧气的含量逐渐增大； （5）红磷燃烧放热，温度升高，装置内压强增大，消耗氧气，装置内压强减小，温度升高所增加的气压大于氧气消耗所减小的气压，所以BC段压强增大； （6）红磷燃烧放热，但反应一段时间后，氧气浓度下降到一定程度，燃烧放出的热量减少，温度降低到红磷着火点以下，红磷熄灭，导致氧气消耗不完； （7）铜粉在空气中加热生成氧化铜固体，不会造成污染。可以选择铜粉替代。 【对点练1】（2026·福建厦门·模拟预测）小组同学使用传感器测量密闭装置内蜡烛从燃烧到熄灭的过程中氧气、二氧化碳含量的变化，实验装置及结果如下图所示。下列结论或分析错误的是（ ） A．曲线1表示瓶内体积分数的变化 B．当燃烧时间到达80 s时，蜡烛已熄灭 C．80 s后，装置内的气体只剩和 D．蜡烛熄灭后，的体积分数比少 【答案】C 【解析】A.空气中氧气初始体积分数约21%，燃烧过程中氧气被消耗，体积分数整体下降，因此曲线1表示氧气体积分数变化，结论正确。 B.80s后两条曲线的体积分数均不再变化，说明燃烧反应停止，蜡烛已经熄灭，结论正确。 C.空气原本含有氮气、稀有气体等不参与蜡烛燃烧的气体，因此80s后装置内除和外，还存在等其他气体，结论错误。 D.蜡烛熄灭后，体积分数为3.8%，体积分数为15.6%，体积分数比少，结论正确。 【对点练2】（2026·河北廊坊·二模）实验小组利用图1装置测定空气中氧气的含量，用压强传感器测出该集气瓶中压强变化曲线如图2，下面判断不正确的是（ ） A．图2中b点对应的操作是打开弹簧夹 B．集气瓶内水的作用主要是降温和防止污染 C．图1 打开弹簧夹后，集气瓶中水面约上升至刻度1处 D．红磷的用量会影响实验结果 【答案】A 【解析】A.图2中段是红磷燃烧放热，瓶内气体受热膨胀，压强升高，是红磷燃烧刚结束时的压强最高点；之后温度降低、氧气被消耗，压强持续下降，至点装置冷却至室温，此时才打开弹簧夹，水进入集气瓶使压强回升，因此点对应操作不是打开弹簧夹，A错误。 B.红磷燃烧放热，且生成有毒的五氧化二磷，集气瓶内的水可降温，同时吸收五氧化二磷防止污染，B正确。 C.氧气约占空气总体积的，足量红磷消耗完瓶内氧气后，进入瓶内的水的体积等于消耗的氧气体积，水面约上升至刻度1处，C正确。 D.若红磷用量不足，无法完全消耗瓶内氧气，会导致测定结果偏小，因此红磷用量会影响实验结果，D正确。 考点 2 混合物和纯净物 纯净物与混合物的区别与联系 分类 混合物 纯净物 概念 由两种或两种以上的物质混合而成，组成不固定 只由一种物质组成，组成固定 表示 方法 没有固定组成，不能用化学符号表示 可用化学符号表示，如氮气可用 N2表示 性质 有固定的物理性质和化学性质 组成混合物的各种成分保持它们各自的性质 举例 空气，自然界的水，如河水、湖水、海水、雨水等 氮气、氧气、二氧化碳、蒸馏水等 关系 纯净物混合物 说明 纯净物是相对而言的，自然界不存在绝对纯净的物质，我们所说的纯净物是指含杂质很少的高纯度物质 【进阶典例】（2026·湖南长沙·模拟预测）分类是学习和研究化学的常用方法。下列物质属于纯净物的是（ ） A．洁净的空气 B．黄铜 C．冰水混合物 D．生理盐水 【答案】C 【解析】A.洁净的空气中含有氮气、氧气等多种气体，属于混合物，故选项错误； B.黄铜是铜锌合金，含有铜、锌两种物质，属于混合物，故选项错误； C.冰是固态的水，冰水混合物中只含一种物质，属于纯净物，故选项正确； D.生理盐水由氯化钠和水组成，属于混合物，故选项错误。 解题点睛 纯净物与混合物的判断 一、考场速判“三步法”（实战流程） 拿到题目时，按这个顺序走，基本不会错： 看“后缀”：看到“溶液”、“合金”、“矿石”、“石油”、“空气”等字眼，90%是混合物。 看“符号”：若给出化学式，只有一种化学式的是纯净物；有两种或以上化学式的是混合物。 看“描述”：题目说“某物质”由几种分子构成（微观），若出现多种分子，则一定是混合物。 二、 高频易错“陷阱清单”（拿分关键） 陷阱1：“冰水共存”是混合物吗？ 错！ 冰是固态的水，水是液态的水，二者混合只含有 H₂O 这一种物质，所以冰水混合物是纯净物（属于化合物中的氧化物）。 陷阱2：“纯净的空气”是纯净物吗？ 错！ 无论是否“纯净”，空气都含有氮气、氧气、稀有气体等多种物质，所以空气永远是混合物。 陷阱3：“石油”和“蒸馏水” 石油含有汽油、煤油等多种成分，是混合物；蒸馏水只含H₂O，是纯净物。 陷阱4：“洁净”与“纯净” 洁净的空气（混合物） vs 纯净的矿泉水（混合物，含有水和矿物质）。“洁净”、“澄清”不等于“纯净”，只有“一种物质”才是纯净物。 三、 微观图解（必杀技） 如果在选择题中看到微观示意图，直接看球（分子/原子）的种类： 纯净物：图中只有1种分子（或原子）。 混合物：图中有2种或以上分子（或原子）。 简记口诀： 一种物质纯净物，多种物质混合物； 冰水液氧是纯净，空气溶液是混合； 微观若见多种球，毫不犹豫选混合。 【拔高典例】（2026·吉林·模拟预测）下列各组物质中，前者是纯净物，后者是混合物的是（ ） A．食盐水、海水 B．稀有气体、石油 C．二氧化碳、氮气 D．二氧化硫、空气 【答案】D 【解析】A. 食盐水由和水混合而成，海水含多种盐、水等物质，二者均为混合物，错误； B. 稀有气体由氦气、氖气等混合而成，石油是多种烃类的混合物，二者均为混合物，错误； C. 二氧化碳和氮气均只含1种物质，二者都是纯净物，错误； D. 二氧化硫由1种物质组成，属于纯净物；空气中含有氮气、氧气、二氧化碳等多种物质，属于混合物，正确。 【对点练1】（2026·河北邯郸·三模）如图是混合物、纯净物、单质、化合物之间的关系图，若和分别表示单质和化合物，则下列物质属于Y的是 A．冰水混合物 B．不锈钢 C．双氧水 D．食盐水 【答案】A 【分析】首先明确物质分类逻辑：物质分为混合物和纯净物两类，纯净物又可分为单质和化合物。结合题干“Z是单质、N是化合物”，可知包含Z和N的Y为纯净物，X为混合物，只需选出选项中的纯净物即可。 【解析】A.冰水混合物中只含一种物质，冰是固态的水，二者是同一种物质的不同状态，属于纯净物，符合Y的类别。 B.不锈钢是含铁、碳等物质的合金，属于混合物，不符合。 C.双氧水是过氧化氢的水溶液，含和，属于混合物，不符合。 D.食盐水是氯化钠溶于后水形成的溶液，含氯化钠和，属于混合物，不符合。 【对点练2】（2026·山西太原·三模）物质的性质及应用中，特别强调了物质的多样性，在以下四种物质的分类中，属于纯净物的是（ ） A．空气 B．河水 C．氧气 D．矿泉水 【答案】C 【解析】A.空气包含、、等多种物质，属于混合物，错误。 B.河水中含有水、可溶性杂质、不溶性泥沙等多种组分，属于混合物，错误。 C.氧气仅由一种物质构成，属于纯净物，正确。 D.矿泉水中含有水、多种矿物质离子等，属于混合物，错误。 1．（2026·湖北宜昌·模拟预测）通过实验和分析得出空气是由氧气和氮气组成的科学家是（ ） A．门捷列夫 B．道尔顿 C．拉瓦锡 D．阿伏伽德罗 【答案】C 【解析】A. 门捷列夫的主要贡献是发现了元素周期律并编制出元素周期表； B. 道尔顿提出了原子论； C. 正确； D. 阿伏伽德罗提出了分子学说。 2．（2026·湖南·模拟预测）为确保航天员的正常生理活动，空间站内的气体组成与地表空气相近。空间站内含量最多的气体是（ ） A．氧气 B．氢气 C．氮气 D．二氧化碳 【答案】C 【解析】结合题干“空间站气体组成与地表空气相近”的限定条件，地表空气的体积分数组成为：氮气（）约78%、氧气约21%、二氧化碳及其他杂质合计约1%，氢气不属于空气的主要成分。因此含量最高的气体依然是氮气，答案为C。 3．（2026·河北邯郸·三模）空气质量检测站通过专业仪器精确测定空气成分，其中体积分数约占21%的气体是（ ） A．氧气 B．氮气 C．二氧化碳 D．氦气 【答案】A 【解析】按空气体积分数由多到少的顺序为：氮气约占78%、氧气约占21%，稀有气体约占0.94%、二氧化碳约占0.03%，其他气体和杂质约占0.03%。 4．（2026·河南周口·三模）空气中体积分数约占0.94%，可制作电光源的气体是（ ） A．氮气 B．氧气 C．稀有气体 D．水蒸气 【答案】C 【解析】 空气组分的体积分数：氮气约占78%，氧气约占21%，稀有气体约占0.94%，水蒸气、二氧化碳及其他杂质共约占0.03%。稀有气体的性质是通电时会发出不同颜色的有色光，可制作霓虹灯等电光源。故选C。 5．（2026·湖南怀化·三模）下列关于空气成分的说法不合理的是（ ） A．液氮可提供低温环境，能用于冷冻麻醉 B．二氧化碳属于空气污染物，是形成酸雨的主要物质之一 C．稀有气体通电时能发出不同颜色的光，可作航标灯 D．空气中氧气的体积分数约为21%，可供给呼吸 【答案】B 【解析】A.液氮沸点极低，汽化时会吸收大量热量，可创造低温环境，医疗上可用于冷冻麻醉，说法正确； B.二氧化碳不属于空气污染物，过量排放会引发温室效应；形成酸雨的主要物质是二氧化硫、氮氧化物，该说法错误； C.稀有气体通电时能发出不同颜色的光，是常见的电光源原料，可制作航标灯，说法正确； D.正确。 6．（2026·内蒙古呼和浩特·二模）如图是利用“红磷燃烧法”测定空气中氧气含量的图示，下列叙述不正确的是（ ） A．安全提示：实验标识提示。实验时需戴好护目镜 B．规范操作：反应停止后，立即打开止水夹 C．实证推理：最终进入集气瓶中水的体积等于红磷燃烧消耗氧气的体积 D．误差分析：集气瓶内的水未上升至刻度1处，可能是因为红磷的量不足 【答案】B 【解析】A.标识为佩戴护目镜的安全提示，红磷燃烧可能有物质迸溅，实验需戴好护目镜，正确。 B.反应停止后集气瓶内温度较高，气体受热膨胀，若立即打开止水夹，会导致进入瓶内的水量偏少、测量结果偏小，需冷却至室温后再打开止水夹，错误。 C.红磷燃烧消耗氧气且生成物为固体，瓶内气压减小，冷却后进入瓶内的水的体积等于消耗的氧气体积，符合实验原理，正确。 D.红磷量不足时无法完全消耗瓶内氧气，瓶内气压减小幅度偏小，水无法上升至刻度1处，是常见误差原因，正确。 7．（2026·辽宁阜新·二模）空气是人类生产活动的重要资源。下列关于空气的说法正确的是（ ） A．干净的空气是纯净物 B．氮气约占空气质量的78% C．空气中的稀有气体占比虽然很小，但用途广泛 D．空气中含有氧气，因此空气可直接用于医疗急救 【答案】C 【解析】A. 纯净物只由一种物质组成，干净的空气含有氮气、氧气、二氧化碳等多种物质，属于混合物，故选项说法错误； B. 氮气约占空气体积的78%，不是质量分数，故选项说法错误； C.空气中稀有气体体积分数约为0.94%，占比很小，但可作保护气、制作电光源等，用途广泛，故选项说法正确； D. 医疗急救需要使用较高纯度的氧气，空气中氧气浓度仅约21%，不能直接用于医疗急救，故选项说法错误。 8．（2026·河南周口·模拟预测）安全操作是一项基本实验技能，进行“测定空气中氧气含量”的实验时，不需要注意的是（ ） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】A. 是热烫标识，实验中反应放热易造成烫伤，需要注意。 B. 是洗手标识，防止药品腐蚀损伤手部，需要注意。 C. 是用电标识，本实验不会用电，不需要注意。 D. 是排风标识，该实验会产生五氧化二磷烟尘，需要注意。 9．（2026·天津河西·一模）下列各组物质中，前者属于纯净物，后者属于混合物的是（ ） A．干冰、稀有气体 B．冰水混合物、高锰酸钾 C．白磷、五氧化二磷 D．矿泉水、澄清石灰水 【答案】A 【解析】A、干冰是固体二氧化碳，由一种物质组成，属于纯净物；稀有气体是由氖气、氦气等混合而成，属于混合物； B、冰是固态的水，冰水混合物和高锰酸钾均是由一种物质组成，均属于纯净物； C、白磷和五氧化二磷均是单一物质，均属于纯净物； D、矿泉水是由水、可溶性矿物质等混合而成，澄清石灰水由氢氧化钙和水混合而成，它们均属于混合物。 10．（2026·广东广州·三模）如图装置是用于测定空气中氧气含量的实验(白磷的着火点为，红磷的着火点为)，下列说法正确的是（ ） A．白磷的用量不会影响最终的实验结果 B．白磷燃烧结束后最终会导致试管内压强增大 C．量筒中的液面最终停留在处 D．试管中铺一层细沙可防止试管炸裂 【答案】D 【解析】A.实验需要足量白磷才能完全耗尽试管内的氧气，若白磷用量不足，氧气无法完全消耗，会导致实验结果偏小，因此白磷用量会影响实验结果，错误。 B.白磷燃烧消耗试管内的氧气，生成物为固体五氧化二磷，冷却至室温后，试管内气体减少，最终压强比初始压强小，错误。 C.试管内空气体积为，空气中氧气体积约占，因此消耗的氧气体积为，即反应后会有水进入试管；量筒起始液面为，因此最终液面停留在处，不是，错误。 D.白磷燃烧放热，铺细沙可以防止高温生成物溅落炸裂试管，正确。 11．（2026·山东聊城·二模）我国自主研制的“极目一号”Ⅲ型浮空艇在珠峰科考中升空至9032米，创造浮空艇大气观测世界纪录。下列说法不正确的是（ ） A．空气中的氧气具有可燃性，可用于浮空艇的燃料 B．9032米高空空气稀薄，氧气体积分数仍约为21% C．空气中稀有气体的体积分数很小，可用于制作电光源 D．浮空艇上升时，外部大气压随海拔升高而减小 【答案】A 【解析】A.氧气具有助燃性，无可燃性，不能作为燃料，说法错误。 B.高空仅空气总含量降低变得稀薄，但各成分体积分数基本不变，氧气体积分数仍约为21%，说法正确。 C.空气中稀有气体体积分数约为0.94%，占比很小，通电时可发出不同颜色的光，可用于制作电光源，说法正确。 D.大气压随海拔升高而减小，因此浮空艇上升时外部气压逐渐降低，说法正确。 12．（2026·湖南湘潭·二模）某化学兴趣小组同学利用图1装置测定空气中氧气含量，测得数据曲线如图2。下列说法不正确的是（ ） A．保证装置气密性良好是本实验成功的关键之一 B．图2中的X曲线表示反应过程中温度变化 C．图2中A点压强与瓶外大气压强相等 D．红磷燃烧后需等装置冷却至室温再打开弹簧夹 【答案】C 【解析】A. 若装置气密性不好，在实验结束冷却至室温的过程中，外界空气进入占据了一定的体积，会导致测定结果偏小，因此气密性良好是本实验成功的关键，表述正确； B. 红磷燃烧放出热量，温度升高，待完全反应后，温度逐渐恢复至室温，故X曲线的变化趋势（先升后降，最终接近初始值）符合温度变化规律，表述正确； C. A点对应红磷完全反应，装置冷却至室温且未打开弹簧夹时的状态，此时瓶内氧气被消耗，瓶内压强小于外界大气压，表述错误； D. 若未冷却至室温就打开弹簧夹，气体受热膨胀占据了一定的体积，会导致进入瓶内的水体积偏小，测定结果偏低，表述正确。 13．（2026·海南省直辖县级单位·二模）兴趣小组利用图Ⅰ装置进行实验，测量木条和蜡烛燃烧至熄灭过程中集气瓶内的体积分数，数据如图Ⅱ．下列说法不正确的是（ ） A．实验开始时，两集气瓶内的体积分数均约为 B．木条、蜡烛均熄灭后，集气瓶内的体积分数：甲<乙 C．时，甲集气瓶内的体积分数为 D．对比木条与蜡烛的燃烧过程，木条消耗的速率更快 【答案】C 【解析】A.实验初始集气瓶内为空气，空气中体积分数约为21%，与图像起始数据吻合，说法正确。 B.实线对应甲瓶木条、虚线对应乙瓶蜡烛，燃烧熄灭后甲瓶体积分数为11.7%，乙瓶为15.8%，满足甲<乙，说法正确。 C.70s时甲瓶中体积分数为11.7%，剩余气体除外，还含有氮气、稀有气体、水蒸气等，因此体积分数远小于，说法错误。 D.相同时间内木条对应的体积分数下降幅度更大，说明木条消耗的速率更快，说法正确。 14．（2026·福建泉州·模拟预测）下图是某同学改进的测定空气中氧气含量的实验装置，装置全程密闭，集气瓶内预先装适量水，下列说法正确的是（ ） A．红磷熄灭后，应立即读取注射器示数 B．实验过程中，注射器活塞先向下移动，后向上移动 C．氧气的体积分数 D．红磷燃烧产生大量白烟，会从装置接口处逸出 【答案】C 【解析】A. 红磷熄灭后装置温度较高，气体受热膨胀，若立即读数会导致测定的氧气体积偏小，需冷却至室温后再读取示数，A错误； B. 该实验中，红磷燃烧放出热量，装置内气体受热膨胀，压强增大，注射器活塞先向上移动，待完全反应后逐渐冷却至室温，由于消耗了氧气，装置内压强减小，注射器内的水进入集气瓶（注射器内水减少的体积就是消耗氧气的体积 ），活塞向下移动，B错误； C. 由B可知，注射器内水减少的体积就是消耗氧气的体积，则该实验测得氧气的体积分数为：，C正确； D. 题干明确装置全程密闭，反应生成的五氧化二磷白烟不会从接口逸出，D错误。 15．（2026·广东广州·二模）下列有关空气中各成分的性质和用途的说法，正确的是（ ） A．氧气用于气焊——氧气具有可燃性 B．氮气制造低温环境——液氮汽化吸热 C．氦气填充探空气球——氦气密度比空气大 D．稀有气体制作霓虹灯——稀有气体化学性质不活泼 【答案】B 【解析】A.氧气用于气焊是因为氧气具有助燃性，能支持可燃物燃烧放热，氧气本身无可燃性，说法错误； B.液氮汽化时会吸收大量周围环境的热量，可获得低温环境，性质与用途对应，说法正确； C.氦气填充探空气球是因为氦气密度远小于空气，且化学性质稳定安全，描述的密度性质错误； D.稀有气体制作霓虹灯是因为通电时稀有气体会发出不同颜色的光，属于物理性质的应用，和其化学性质不活泼无关，说法错误。 16．（2026·广西南宁·二模）在利用数字化传感器测定空气中氧气含量的实验中，装置如图1，测得数据曲线如图2。下列说法不正确的是（ ） A．图2中的X曲线表示温度变化 B．保证装置气密性良好是本实验成功的关键之一 C．集气瓶容积125mL，实验前瓶中有25mL水，实验结束后理论上水的体积约为50mL D．实验中氧气浓度传感器读数逐渐减小，最终保持稳定 【答案】C 【解析】A.红磷燃烧放热，装置内温度先升高，反应结束后冷却至室温，温度回落至初始值附近，X曲线符合温度变化规律，正确； B.若装置气密性不佳，外界空气会进入集气瓶，导致进入的水体积偏小，实验误差增大，因此气密性良好是本实验成功的关键，正确； C.集气瓶总容积为125mL，实验前瓶内有25mL水，因此瓶内空气体积为。氧气约占空气体积的，因此消耗氧气体积为，实验结束后进入瓶内的水体积为20mL，最终瓶内水的体积为，并非50mL，错误； D.红磷燃烧消耗氧气，氧气浓度逐渐降低，当氧气浓度低至不足以支持红磷燃烧时，浓度不再变化，保持稳定，正确。 1．（2026·河南周口·模拟预测）利用图1装置测定空气中氧气含量，并用传感器记录集气瓶中压强、温度随时间变化的情况如图2所示。 （1）由温度变化曲线图可得出该反应为_________(填“放热”或“吸热”)反应。 （2）请从以下①、②中任选一个回答： ①a点后压强减小的原因是什么？ ②b点后图1实验中观察到的现象是什么？ 【答案】（1）放热 （2）选①：红磷燃烧消耗了集气瓶内的氧气，反应结束后冷却至室温，瓶内气体减少，因此压强减小。 （或选②：烧杯中的水沿导管进入集气瓶，最终进入集气瓶的水的体积约占集气瓶内原空气总体积的。） 【解析】（1）从温度变化曲线可知，反应过程中集气瓶内温度逐渐升高，说明红磷燃烧的反应是放热反应。 （2）①a点对应红磷燃烧结束，燃烧已经耗尽瓶内氧气，气体总体积变小，且反应结束后装置温度逐渐降低，瓶内压强因此不断减小； ②b点对应打开弹簧夹的时刻，此时瓶内压强远小于外界大气压，大气压将烧杯的水压入集气瓶，由于空气中氧气的体积约占空气总体积的，因此最终进入瓶中水的体积约占原空气体积的五分之一。 任选其一作答，合理即可。 2．（2026·安徽宿州·模拟预测）学习小组开展“测定空气中氧气含量”的探究活动。 【史料研究】二百多年前，化学家拉瓦锡利用汞能和氧气发生反应的原理，采用图1装置测出氧气约占空气体积的。 （1）加热时，曲颈甑内液态汞表面产生红色粉末，玻璃钟罩内的现象是______，产生该现象的原因是______。 【设计与实验】设计并利用图2装置测定空气中氧气含量。 （2）主要步骤如下，正确的顺序为______（填序号）。 ①弹簧夹夹紧胶皮管                     ②红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹 ③点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧塞子     ④在集气瓶中加入少量水，将水面上方空间分成5等份 （3）实验结束，集气瓶中剩余气体的主要成分是______，红磷有剩余，说明该气体具有的性质是______。 【模型构建】测量混合气体中某成分的含量，可采用如下模型： （4）从建模的角度分析，图2实验烧杯中水所起的作用归属于上述思维模型中的______。 【答案】（1）汞液面上升 汞与氧气反应，钟罩内气体减少，气压减小（合理即可） （2）④①③② （3）氮气 不支持橪烧，难溶于水 （4）间接测量消耗气体体积 【解析】（1）汞和氧气反应生成氧化汞固体，导致钟罩内气体减少，气压减小，则玻璃钟罩内的现象是汞液面上升，产生该现象的原因是汞与氧气反应，钟罩内气体减少，气压减小； （2）该实验的正确的顺序是检查装置气密性，在集气瓶中加入少量水，将水面上方空间分成5等份，用弹簧夹夹紧胶皮管，点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧塞子，红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，则正确的顺序为④①③②； （3）空气中主要含有氮气和氧气，红磷燃烧消耗氧气，所以实验结束后，集气瓶中剩余的气体主要是氮气，由此实验可知氮气具有的性质不能支持燃烧（或不能燃烧）、难溶于水； （4）红磷燃烧消耗氧气，形成气压差，进而通过进入瓶内水的体积来计算空气中的氧气的含量，所以图2实验烧杯中水所起的作用归属于上述思维模型中的间接测量消耗气体体积。 3．（2025·海南·模拟预测）空气中含有多少氧气呢？学习小组开展“测定空气里氧气含量”的探究活动。 资料：1.红磷的着火点是240℃，白磷的着火点是40℃。2.相同的温度和体积下，气体压强与分子数成正比。3.相同的温度和压强下，气体体积与分子数成正比。 （1）二百多年前，化学家拉瓦锡利用汞能和氧气发生反应的原理，采用图1装置测出氧气约占空气体积的______。 （2）同学利用图2装置多次实验，水面均未上升到刻度“1”。经讨论后，分别取足量红磷、白磷采用图3装置进行实验，记录并处理数据分别如图4、图5。 ①图4中氧气含量从8.05%上升到9.26%，原因可能是______。 ②根据图5中所示数据，计算白磷消耗的氧气占空气体积的______%（精确到0.01%）。 ③【反思与交流】图2实验水面未达到刻度“1”，原因是装置中的氧气未消耗完。红磷燃烧不能将氧气消耗完的主要原因是______。 【答案】（1）五分之一 （2）反应结束后，温度下降，气体逐渐混合均匀或温度下降，水蒸气变成液态（合理即可） 19.37 反应一段时间后，氧气浓度下降到一定程度，燃烧放出的热量减少，温度降低到红磷着火点以下，红磷熄灭，所以氧气消耗不完（合理即可） 【解析】（1）二百多年前，化学家拉瓦锡利用汞能和氧气发生反应的原理，采用图1装置测出氧气约占空气体积的五分之一； （2）①白磷燃烧消耗氧气并放出热量，而其他气体不变，氧气的含量逐渐减小，但反应结束后，温度下降，气体逐渐混合均匀或温度下降，水蒸气变成液态，导致氧气的含量逐渐增大； ②白磷消耗的氧气占空气体积的体积分数为×100%≈19.37%； ③结合资料1分析：图2实验水面未达到刻度“1”原因是装置中的氧气未消耗完。红磷燃烧不能将氧气消耗完的主要原因是反应一段时间后，氧气浓度下降到一定程度，燃烧放出的热量减少，温度降低到红磷着火点以下，红磷熄灭，所以氧气消耗不完。 4．（2026·福建宁德·二模）兴趣小组以化学中的“气压”为线索，开展实验探究。 活动一  气压与温度 （1）检查装置气密性：图1装置气密性良好，检查原理是试管内温度升高，气压______，形成了压强差。图2方法错误的原因是______。 活动二  气压与气体量 （2）用图3装置测定空气中氧气含量。 ①红磷燃烧的化学方程式为_______。 ②该实验通过测量_______来获得氧气体积。 活动三  气压与气体体积 （3）某小组在“活动二”实验中橡皮塞弹出，实验失败。为探究失败原因，设计实验：分别将“绑有气球”与“未绑气球”的双颈瓶缓慢加热如图4，测得压强与时间曲线如图5. ①图5，BC段双颈瓶内气压没有明显变化的原因是_______。 ②实验时需缓慢加热，防止温度过高的原因是_______。 （4）总结：密闭体系中，气压与温度、气体量成正比，与气体体积成_______。 【答案】（1）增大 没有形成密闭体系 （2） 量筒倒流回瓶中水的体积 （3）气球膨胀，平衡压强（体积增大抵消压强变化等其它合理答案） 防止瓶内气压增大过快，橡皮塞弹出（或气球破裂等其它合理答案） （4）反比 【解析】（1）手握试管，试管内气体受热温度升高、气压增大，大于外界大气压，导管口冒气泡，据此检验气密性，故填：增大。 图 2 装置长颈漏斗下端与大气相通，装置没有形成密闭体系，无论装置气密性好坏，导管末端都不会出现液面差或气泡，无法检查气密性。 （2）红磷在点燃条件下和氧气反应生成五氧化二磷。红磷燃烧消耗瓶内，瓶内气压减小，冷却至室温后，量筒中的水被大气压压入集气瓶；量筒倒流入集气瓶中水的体积 = 原瓶内氧气体积。 （3）BC 段瓶上绑有气球，受热瓶内气体膨胀，气球体积变大，增大气体容纳空间，缓冲气压，抵消升温带来的压强升高，因此瓶内压强基本不变。若升温过快，气体短时间急剧膨胀：无气球装置易瓶内气压骤增、橡皮塞弹出,绑气球装置易气球胀破，因此需要缓慢加热。 （4）在密闭体系中，当温度和气体量一定时，气体体积越大，压强越小，因此气压与气体体积成反比。 5．（2024·福建宁德·一模）建构思维模型 【原理分析】 （1）利用某种化学物质将氧气反应，以测定空气中氧气的含量，属于思维模型中的____（填“分离转移”或“反应转化”）。 【实验操作】 （2）如图1进行开展“空气中氧气含量的测定”实验。其中实验2是在集气瓶内壁用水均匀涂附铁粉除氧剂（其中辅助成分不干扰实验）。实验1中反应的化学式表达式：____。若红磷熄灭后冷却至室温，打开止水夹，发现进入瓶中的水少于理论值，原因可能是_____（写1种即可）。 【数据推导】 （3）用数字传感器测实验1、实验2中氧气的体积分数随时间变化的关系如图2所示。可知实验_____（填“1”或“2”）测定氧气体积分数的结果更准确，判断依据是：_____。 【答案】（1）反应转化 （2） 红磷量不足 （3）2 实验1消耗O2剩余8.6%，实验2消耗O2剩余0.49%，氧气消耗接近完全 【解析】（1）利用某种化学物质将氧气反应，以测定空气中氧气的含量，属于思维模型中的反应转化； （2）实验1中红磷和氧气点燃生成五氧化二磷，化学式表达式为； 若红磷熄灭后冷却至室温，打开止水夹，发现进入瓶中的水少于理论值，原因可能是红磷的量不足（氧气没有消耗完全，水倒流入集气瓶的体积不足五分之一），或装置漏气（燃烧冷却后瓶内气压小于大气压，有部分空气进入瓶中弥补了消耗的氧气，水倒流入集气瓶的体积不足五分之一）； （3）据图可知，实验1消耗O2剩余8.6%，实验2消耗O2剩余0.49%，氧气消耗接近完全，所以实验2的测定方法更准确。 6．（2026·海南省直辖县级单位·二模）某化学兴趣小组开展“空气中氧气含量的测定”实验活动。 （1）实验1中，红磷熄灭后，冷却至室温，打开止水夹，水能倒吸入集气瓶的原因是_________。 （2）兴趣小组查阅资料，改进实验方案，进行实验2的探究：在集气瓶内壁用水均匀涂附铁粉除氧剂（其中辅助成分不干扰实验），利用铁锈蚀原理测定空气中氧气的体积分数。用数字传感器测实验1、实验2中氧气的体积分数随时间变化的关系如下图所示。 依据图示信息，实验________的测定方法更准确，判断依据是________。 【答案】（1）红磷燃烧消耗氧气，瓶内压强小于大气压，导致烧杯内的水被压入集气瓶 （2）2 实验1消耗O2剩余8.6%，实验2消耗O2剩余0.49%，氧气消耗接近完全 【解析】（1）由于红磷燃烧消耗氧气，瓶内压强小于大气压，导致烧杯内的水被压入集气瓶，所以实验1中，红磷熄灭后，冷却至室温，打开止水夹，水能倒吸入集气瓶。故填：红磷燃烧消耗氧气，瓶内压强小于大气压，导致烧杯内的水被压入集气瓶。 （2）据图可知，实验1消耗O2剩余8.6%，实验2消耗O2剩余0.49%，氧气消耗接近完全，所以实验2的测定方法更准确。故填：2；实验1消耗O2剩余8.6%，实验2消耗O2剩余0.49%，氧气消耗接近完全。 7．（2026·安徽·三模）空气中含有多少氧气呢？学习小组开展“测定空气里氧气含量”的探究活动。 资料： 1．红磷的着火点是240℃，白磷的着火点是40℃。 2．相同的温度和体积下，气体压强与分子数成正比。 3．相同的温度和压强下，气体体积与分子数成正比。 【史料研究】 二百多年前，化学家拉瓦锡利用汞能和氧气发生反应的原理，采用图1装置测出氧气约占空气体积的1/5。 （1）加热时，曲颈甑内液态汞表面产生红色粉末，玻璃钟罩内的现象是______，产生该现象的原因是______。 【设计与实验】 设计并利用图2装置测空气里氧气含量。 （2）主要步骤如下，正确的顺序为______（填序号）。 ①弹簧夹夹紧胶皮管 ②红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹 ③点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧塞子 ④在集气瓶中加入少量水，将水面上方空间分成5等份 （3）实验结束，集气瓶中剩余气体的主要成分是______。 【优化与实验】 同学们利用图2装置多次实验，水面均未上升到刻度“1”。经讨论后，分别取足量红磷、白磷采用图3装置进行实验，记录并处理数据分别如图4、图5。 （4）图4中氧气含量从8.05%上升到9.26%，原因可能是______。 （5）图5中BC段压强增大，原因是______。计算白磷消耗的氧气占空气体积的______%（精确到0.01%）。 【反思与交流】 （6）图2实验水面未达到刻度“1”，原因是装置中的氧气未消耗完。红磷燃烧不能将氧气消耗完的主要原因是______。 （7）上述实验中汞、白磷和五氧化二磷有毒，对环境“不友好”。结合实验原理和药品弊端，可选择的替代药品有______（写一种）。 【答案】（1）汞液面上升 汞与氧气反应，钟罩内气体减少，气压减小 （2）④①③② （3）氮气 （4）反应结束后，温度下降气体逐渐混合均匀/温度下降水蒸气变成液态，氧气含量增大 （5）反应刚开始，温度升高对压强的影响比气体减少对压强的影响大 19.37 （6）反应一段时间后，氧气浓度下降到一定程度，燃烧放出的热量减少，温度降低到红磷着火点以下，红磷熄灭，所以氧气消耗不完（合理即可） （7）铜粉 【解析】（1）汞与氧气反应生成氧化汞，导致钟罩内气体减少，气压减小，玻璃钟罩内汞液面上升； （2）该实验操作的正确顺序是：检验装置的气密性。在集气瓶中加入少量水，并将水面上方空间分成5等份；用弹簧夹夹紧胶皮管；点燃红磷，立即伸入瓶中并把塞子塞紧；待红磷熄灭并冷却至室温后，打开弹簧夹；故答案为：④①③②； （3）由于氧气占空气体积的五分之一，红磷燃烧消耗了氧气，实验结束，集气瓶中剩余气体的主要成分是氮气； （4）白磷燃烧消耗氧气并放出热量，而其他气体不变，氧气的含量逐渐减小，但反应结束后，温度下降，气体逐渐混合均匀或温度下降水蒸气变成液态，导致氧气的含量逐渐增大； （5）红磷燃烧放热，温度升高，装置内压强增大，消耗氧气，装置内压强减小，温度升高所增加的气压大于氧气消耗所减小的气压，所以BC段压强增大；用如图所示数据计算，用这种方法测得的空气中氧气的体积分数是：； （6）红磷燃烧发热，但反应一段时间后，氧气浓度下降到一定程度，燃烧放出的热量减少，温度降低到红磷着火点以下，红磷熄灭，导致氧气消耗不完； （7）铜粉在空气中加热生成氧化铜固体，不会造成污染。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $