专题3 空气、氧气、二氧化碳(复习讲义)化学新教材沪科版五四学制八年级全一册
2026-08-26
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精品
摘要:
该初中化学专题复习讲义通过表格梳理、实验原理分析与对比归纳构建知识体系,涵盖空气成分及测定、氧气和二氧化碳的性质与制备、碳氧循环等核心内容,用框架图呈现气体发生与收集装置选择逻辑,表格对比氧气与二氧化碳的性质差异,突出氧气含量测定、气体制备装置选择等重难点的内在联系。
讲义亮点在于“实验探究与科学思维”的分层设计,如红磷燃烧测定氧气含量的误差分析题,引导学生从装置气密性、药品用量等角度推理实验偏差,培养科学思维。结合“碳中和”设计综合实践题,如简易供氧器制作,提升科学探究与实践能力。每个要点配套“易错提醒”和“要点速测”,基础薄弱学生可掌握实验操作规范,优秀学生能深化装置改进与原理迁移,助力教师实施精准化分层教学。
内容正文:
专题3 空气、氧气、二氧化碳
复习要点
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。
复习重难点
重点:掌握空气中氧气含量的测定方法;掌握氧气和二氧化碳的性质,并能通过实验进行验证;掌握实验室制取氧气和二氧化碳的原理、装置、步骤及注意事项;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。
难点:掌握实验室制取氧气和二氧化碳的原理、装置、步骤及注意事项;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。
要点 空气的成分
一、空气的组成
物质类别:空气是混合物,由多种气体和杂质共同组成。
体积分数: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%。
【易错提醒】标注的是体积分数,而非质量分数,二者不能混淆。
二、空气成分的发现
拉瓦锡定量实验:法国化学家拉瓦锡在密闭容器中加热汞,通过精准定量测定,得出氧气约占空气总体积1/5的结论,证实空气由氮气和氧气组成,该实验标志着近代化学的开端。
三、空气中氧气含量的测定实验
实验原理:红磷在密闭集气瓶中燃烧,消耗氧气生成五氧化二磷固体,使瓶内压强降低,外界水进入瓶内,进入水的体积即为消耗的氧气体积。
实验现象:红磷燃烧产生大量白烟、放出热量;冷却至室温打开弹簧夹后,进入集气瓶的水约占原空气体积的1/5。
药品选择要求:只能选用红磷(或白磷),不能用木炭、硫(燃烧生成气体,瓶内压强无明显变化),也不能用铁丝(铁丝在空气中无法燃烧)。
操作关键:装置气密性必须良好,红磷需过量,待装置完全冷却至室温后再打开弹簧夹。
误差分析:结果小于1/5的常见原因:红磷量不足、装置漏气、未冷却至室温就打开弹簧夹;结果大于1/5的常见原因:点燃红磷后塞紧瓶塞过慢、实验前未夹紧弹簧夹。
四、空气中各主要成分的性质与用途
1.氮气
物理性质:无色无味气体,难溶于水。
化学性质:常温下化学性质稳定,很难与其他物质发生反应。
核心用途:作保护气(填充食品袋防腐、焊接金属保护气、延长灯泡寿命);制造硝酸和氮肥的化工原料;液氮用于医疗冷冻麻醉、超导材料低温环境。
2.氧气
物理性质:无色无味气体,不易溶于水,密度比空气略大。
化学性质:化学性质较活泼,具有氧化性、助燃性,本身不可燃。
核心用途:供给呼吸(医疗急救、动植物呼吸、潜水、航天);支持燃烧(气焊、炼钢、化工生产)。
3.稀有气体
包含种类:氦、氖、氩、氪、氙、氡。
物理性质:无色无味气体,通电时可发出不同颜色的光。
化学性质:化学性质极不活泼,曾被称为“惰性气体”。
核心用途:作保护气(焊接金属隔绝氧气);制作电光源(霓虹灯、航标灯);氦气密度小且安全,可填充探空气球,也可用于制造低温环境。
4.二氧化碳
核心用途:作为植物光合作用的原料,作气体肥料;用于灭火;固态二氧化碳(干冰)用作制冷剂,可用于人工降雨。
五、空气成分的稳定性与变化
自然状态稳定性:正常自然环境下,空气成分保持相对稳定,依托植物光合作用、呼吸作用、海气气体交换等动态平衡维持比例。
人为影响变化:化石燃料大量燃烧、森林砍伐会使二氧化碳浓度上升;汽车尾气排放会导致一氧化碳、氮氧化物等有害气体含量升高,引发空气污染。
六、物质分类核心概念
混合物:由两种或多种物质混合而成,各成分保持自身原有化学性质,例如空气、糖水。
纯净物:只由一种物质组成,有固定的组成和性质,可用专门的化学符号表示,典型例子如氮气、氧气、二氧化碳。
特别提醒/易错提醒/教材延伸
1.体积分数误区:空气中各成分占比是体积分数,不是质量分数,二者数值差异较大,不能混淆。
2.稀有气体认知误区:稀有气体化学性质极不活泼,但不是绝对不能发生化学反应,并非完全“惰性”。
3.纯净物判断误区:洁净的空气本质仍是混合物,不存在绝对纯净的空气。
4.红磷燃烧实验误区:不能用木炭、硫代替红磷做测定实验,二者燃烧会生成气体,瓶内压强无明显下降;铁丝在空气中无法被点燃,不能用铁丝替代红磷完成该测定实验。
5.实验操作误区:未冷却至室温就打开弹簧夹,会导致进入集气瓶的水体积小于1/5,影响实验结果。
6.误将二氧化碳视为空气污染物:二氧化碳是空气的正常组分(约0.03%),参与光合作用,虽加剧温室效应,但不属于《环境空气质量标准》中定义的污染物(如SO₂、NO₂、CO等)。
7.认为稀有气体通电发光是化学变化:通电发光是电子跃迁导致的物理变化,无新物质生成,不属于化学反应。
8.物质燃烧易错点:红磷在氧气中燃烧产生的是大量白烟,不是白雾,烟是固体小颗粒,雾是小液滴,二者不能混淆。
要点速测
1.(25-26八年级下·山东烟台·期中)如图所示是干燥洁净的空气成分示意图(按体积计算),其中“b”代表的是
A.氧气 B.氮气 C.二氧化碳 D.稀有气体
2.(25-26八年级下·山东烟台·期中)下列关于空气成分及空气质量的说法,错误的是
A.空气中含量最多的气体是氮气
B.计入空气质量评价的主要污染物包括SO2、NO2、CO2、O3等
C.液氮可用于作制冷剂
D.用氦气代替氢气填充气球,是利用其密度小且化学性质不活泼
3.(25-26九年级上·福建宁德·期中)兴趣小组利用氧气传感器来检测足量红磷燃烧过程中氧气的含量变化,如图,下列判断正确的是
A.a点时容器内氮气体积分数为85%
B.c点的压强大于b点
C.实验测得空气中氧气的质量分数为18%
D.密闭容器内水的作用是降温、吸收
要点 氧气的性质
一、氧气的物理性质
通常状况下为无色、无味的气体。
标准状况下密度为1.429g/L,比空气密度的略大,可采用向上排空气法收集。
不易溶于水,1L水中约溶解30mL氧气,可采用排水法收集。
三态变化:常压下降温至-183℃变为淡蓝色液体,-218℃变为淡蓝色雪花状固体。
二、氧气的核心化学性质
基本特性:氧气是化学性质比较活泼的气体,在反应中提供氧,具有强氧化性,是常见的氧化剂。
助燃性说明:氧气自身不可燃烧,但能支持可燃物燃烧,氧气浓度越高,可燃物燃烧越剧烈。
氧化反应定义:物质与氧气发生的化学反应都属于氧化反应,反应过程通常会放出热量。
三、典型物质在氧气中的燃烧反应
1.木炭燃烧
空气中现象:木炭红热,无明显火焰。
氧气中现象:剧烈燃烧,发出白光,放出大量热,生成能使澄清石灰水变浑浊的无色气体。
文字表达式:碳+氧气二氧化碳
符号表达式:
操作注意:燃烧匙需从瓶口缓慢伸入瓶底,充分利用瓶内氧气。
2.铁丝燃烧
空气中现象:铁丝只能红热,无法燃烧。
氧气中现象:剧烈燃烧,火星四射,放出大量热,生成黑色固体。
文字表达式:铁+氧气四氧化三铁
符号表达式:Fe + O2 Fe3O4
实验关键:集气瓶底部预先放少量水或细沙,防止高温熔融物炸裂瓶底;铁丝需盘成螺旋状,下端系火柴引燃,待火柴快燃尽时再伸入集气瓶。
四、氧气的性质与用途对应关系
供给呼吸用途:利用氧气参与生物细胞呼吸特性,用于医疗急救、潜水、登山、航空航天等缺氧环境供氧。
支持燃烧用途:利用助燃性,用于炼钢提高炉温、气焊气割金属、作为火箭推进剂的助燃剂。
性质与用途逻辑:氧气的性质决定其用途,用途反过来也能体现氧气的对应性质。
特别提醒/易错提醒/教材延伸
1.性质概念易错点:氧气支持燃烧、有助燃性,但本身不可燃,绝对不能将氧气误记为“燃料”。
2.现象描述易错点:描述燃烧现象时,不能直接将产物名称当作现象表述,比如不能写“生成二氧化碳”,要表述为“生成能使澄清石灰水变浑浊的无色气体”。
3.铁丝燃烧易错点:铁丝在空气中无法被点燃,仅能在纯氧中燃烧;集气瓶底部必须预先放少量水或细沙,防止高温熔融物溅落炸裂瓶底。
4.氧化反应易错点:氧化反应不都需要点燃,比如食物腐败、铁生锈属于缓慢氧化,同样是和氧气发生的氧化反应。
5.浓度影响易错点:氧气浓度越高,燃烧反应越剧烈,物质在空气中和纯氧中的反应现象差异很大,不能直接等同描述。
6.检验操作易错点:检验氧气时要将带火星的木条伸入集气瓶内,验满时才将木条放在集气瓶瓶口,二者操作不能颠倒。
7.氧气用途易错点:氧气可用于供给呼吸、支持燃烧,但并非浓度越高越好,纯氧环境会加速人体氧化损伤,长期吸入纯氧会引发氧中毒。
要点速测
1.(25-26九年级上·四川雅安·期中)以下关于氧气的说法正确的是
A.人类的生命活动离不开氧气
B.氧气的化学性质活泼,具有可燃性和氧化性
C.水中的生物可以进行呼吸作用,说明氧气易溶于水
D.氧气是一种无色、无味、密度小于空气的气体
2.(25-26九年级上·甘肃平凉·期末)某小组使用氧气传感器探究“铁丝在氧气中的燃烧”(如图1),测得实验过程中集气瓶内氧气体积分数随时间的变化关系如图2,下列说法不正确的是
A.现象是剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体
B.开始采集数据时,瓶内是纯净的氧气
C.铁丝停止燃烧时瓶内氧气未耗尽
D.实验过程中集气瓶底可能会炸裂
3.(25-26八年级下·河北石家庄·期中)下列化学反应中属于氧化反应但不属于化合反应的是
A. B.
C. D.
4.(25-26九年级上·吉林松原·期中)化学科学十分重视实证和理性思维.在课堂学习中,通过选用典型物质进行实验,来探究物质的有关性质。如图所示是探究氧气化学性质的实验,请回答:
(1)实验一:木炭在图②中燃烧更剧烈,说明燃烧的剧烈程度与_____有关,请写出文字表达式_____。
(2)实验二:图④中铁丝在氧气中燃烧的现象是_____,集气瓶中预先放入一些水的目的是_____。
要点 二氧化碳的性质
一、二氧化碳的物理性质
常规状态:通常状况下为无色、无味的气体。
密度特性:密度大于空气,实验室采用向上排空气法收集。
溶解特性:能溶于水,1体积水约可溶解1体积二氧化碳,加压后溶解度会进一步增大。
特殊形态:固态二氧化碳俗称“干冰”,干冰易升华,升华过程会吸收大量热量。
二、二氧化碳的核心化学性质
燃烧特性:不可燃,也不支持绝大多数物质的燃烧,仅镁等少数活泼金属可在二氧化碳中燃烧。
与水反应:和水反应生成碳酸,碳酸呈酸性可使紫色石蕊溶液变红;碳酸不稳定,受热易分解为水和二氧化碳。
与碱反应:可与氢氧化钙(澄清石灰水)反应生成碳酸钙白色沉淀,该反应是实验室检验二氧化碳的特征反应。
光合作用:是绿色植物光合作用的核心原料,参与自然界的碳氧循环。
三、二氧化碳的核心实验现象与结论
1.阶梯蜡烛熄灭实验
操作现象:将二氧化碳沿烧杯壁缓缓倒入,下层蜡烛先熄灭,上层蜡烛后熄灭。
实验结论:二氧化碳密度大于空气,且不可燃、不支持燃烧,可直接用于灭火。
2.二氧化碳溶于水实验
操作现象:向充满二氧化碳的软塑料瓶中加入约1/3体积的水,拧紧瓶盖振荡后,瓶身明显变瘪。
实验结论:二氧化碳能溶于水,瓶内气体减少、压强降低,在大气压作用下瓶身凹陷。
紫色石蕊变色实验
操作现象:将二氧化碳通入紫色石蕊溶液,溶液由紫色变为红色;对溶液加热,溶液又变回紫色。
实验结论:二氧化碳与水反应生成酸性的碳酸,碳酸受热易分解,二氧化碳本身不具备酸性。
石蕊变红时,反应文字表达式:二氧化碳 +水 → 碳酸 ,符号表达式:CO2 +H2O→ H2CO3
加热后溶液变紫,反应文字表达式:碳酸→ 二氧化碳 +水 ,反应符号表达式:H2CO3 → CO2 + H2O
3.澄清石灰水变浑浊实验
操作现象:将二氧化碳通入澄清石灰水,澄清石灰水迅速变浑浊,生成白色沉淀。
实验结论:二氧化碳和氢氧化钙反应生成难溶于水的碳酸钙,该反应是检验二氧化碳的标准方法。
反应文字表达式:二氧化碳 + 氢氧化钙 → 碳酸钙 + 水 ,符号表达式:CO2+Ca(OH)2 →CaCO3+H2O
四、二氧化碳的性质与用途对应关系
灭火用途:依托不可燃、不助燃、密度大于空气的性质,覆盖燃烧物表面隔绝氧气,用于常规灭火器。
人工降雨用途:利用干冰升华吸收大量热,使空气中水蒸气冷凝为水滴,实现人工降雨,也可作舞台烟雾效果的制冷剂。
碳酸饮料用途:利用能溶于水的特性,加压将二氧化碳溶入饮料,制成各类碳酸饮品。
气体肥料用途:作为光合作用原料,提升大棚内二氧化碳浓度,促进农作物增产。
五、核心易错点辨析
检验与验满区分:检验二氧化碳需将气体通入澄清石灰水;验满需将燃着的木条放在集气瓶瓶口,木条熄灭即证明已满。
“二氧化碳不能支持燃烧”的限定:该结论仅针对普通可燃物,镁条等活泼金属可在二氧化碳中燃烧,不能一概而论。
石蕊变色本质:使紫色石蕊变红的是碳酸,不是二氧化碳本身,二氧化碳不属于酸,是酸性氧化物。
要点速测特别提醒/易错提醒/教材延伸
1.属性概念易错点:二氧化碳本身不具备酸性,不能使干燥紫色石蕊试纸变色,是其与水反应生成的碳酸才让石蕊变红,不能误称“二氧化碳是酸”。
2.燃烧认知易错点:二氧化碳常规条件下不支持燃烧,但并非所有物质都不能在其中燃烧,镁条可在二氧化碳中继续燃烧,生成氧化镁和碳。
3.收集方法易错点:二氧化碳能溶于水且和水反应,不能用排水法收集;若用多功能瓶排水法测体积,需在水面加一层植物油隔绝CO₂与水接触。
4.检验操作易错点:能使燃着的木条熄灭的气体不只有二氧化碳,氮气等气体也有该性质,检验二氧化碳必须用澄清石灰水,不能仅靠木条熄灭判定。
5.干冰使用易错点:干冰升华时直接吸收大量热变成气态CO₂,不会产生液态水,人工降雨、舞台云雾效果利用的是该物理变化,无新物质生成。
6.环境认知易错点:二氧化碳是空气固有组分,不属于空气污染物,但其过量排放会加剧温室效应,不能将其归类为常规大气污染物。
7.密度性质易错点:二氧化碳密度远大于空气,进入久未开启的菜窖、深井前,必须做“灯火试验”,防止高浓度CO₂引发窒息。
8.现象描述易错点:二氧化碳通入澄清石灰水变浑浊,是因为生成了难溶于水的碳酸钙沉淀,不能将浑浊现象描述为“生成白色沉淀碳酸钙”,要区分现象和结论。
9.共存反应易错点:二氧化碳和水的反应是可逆的,碳酸不稳定,常温下就会分解为CO₂和水,不存在长期稳定的纯碳酸溶液。
1.(25-26八年级下·黑龙江大庆·期中)小乐对教材中“探究二氧化碳性质”的相关实验装置进行了如图的改进。当小乐通入一段时间后,下列现象及结论错误的是
A.试管①内溶液的颜色变红色,证明呈酸性
B.试管②内溶液变浑浊,证明能与澄清石灰水反应
C.烧杯③中下面的蜡烛先熄灭,证明的密度比空气大
D.烧杯③中的蜡烛熄灭,证明不可燃也不助燃
2.(2026·山西晋中·一模)用下图所示实验探究CO2的性质。关于实验的分析不合理的一项是
A.实验1观察到燃着的蜡烛熄灭
B.实验2的正确操作可证明CO2能与H2O发生化学反应
C.实验1和实验2探究的只是CO2的化学性质
D.实验2采用了对比实验法
3.(25-26八年级下·山东威海·期中)兴趣小组的同学在实验室探究“二氧化碳与水的反应”。
(1)如图1所示,小芳向盛满二氧化碳的软塑料瓶内注入约1/3体积的水,立即旋紧瓶盖,振荡,观察到软塑料瓶变瘪,证明二氧化碳能与水发生反应。小明对此提出质疑,他的理由是___________
(2)小红设计了如图2的装置继续探究。
步骤①:向B中紫色石蕊试纸上滴加蒸馏水,未见试纸颜色变化。
步骤②:通入干燥的二氧化碳,观察到___________,(填“A”或“B”)处的试纸变红,使其变红的物质是___________(填化学式)。该反应的基本类型是___________。
步骤③:小红将变红的紫色石蕊试纸在太阳下晒一会,试纸又变紫,原因是___________。
要点 实验室制氧气
一、实验室制氧气的三类核心反应原理
1.加热高锰酸钾制氧气
反应文字表达式:高锰酸钾 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气 ;
反应符号表达式:
反应特征:固体加热型反应,反应过程中无需额外催化剂。
2.加热氯酸钾与二氧化锰混合物制氧气
反应文字表达式: ;反应符号表达式:
反应特征:固体加热型反应,二氧化锰作为催化剂,反应前后质量和化学性质不变。
3.过氧化氢(双氧水)与二氧化锰制氧气
反应文字表达式: ;反应符号表达式:
反应特征:固液不加热型反应,无需酒精灯加热,操作更安全简便。
二、实验装置分类与选择依据
发生装置选择
固体加热型装置:适用于高锰酸钾、氯酸钾制氧气,核心仪器包含试管、铁架台、酒精灯、带导管的单孔橡胶塞。
固液不加热型装置:适用于过氧化氢制氧气,核心仪器包含锥形瓶(或大试管)、长颈漏斗/分液漏斗、带导管的橡胶塞。
收集装置选择
排水集气法:利用氧气不易溶于水的性质,收集的氧气纯度更高,收集时机为导管口有连续均匀气泡冒出时。
向上排空气法:利用氧气密度略大于空气的性质,收集的氧气更干燥,验满操作是将带火星的木条放在集气瓶瓶口,木条复燃即证明已集满。
三、标准实验操作步骤(以高锰酸钾制氧气为例)
查:组装装置后,先检查装置气密性,手握试管观察导管口有气泡冒出,松手后导管内形成稳定水柱,说明气密性良好。
装:用纸槽将高锰酸钾平铺送入试管底部,试管口放置一团棉花,防止高锰酸钾粉末进入导管。
特别提醒/易错提醒/教材延伸
1.药品选择易错点:高锰酸钾制氧必须在试管口放一团棉花,防止粉末进入导管造成堵塞;氯酸钾制氧不能混入可燃物,否则加热时会引发爆炸。
2.发生装置易错点:试管口必须略向下倾斜,防止冷凝水回流炸裂热试管;铁夹要夹持在距试管口1/3处,不能夹在试管中部。
3.收集时机易错点:导管口刚冒出气泡时不能立即收集,此时排出的是装置内的空气,要等气泡连续均匀冒出后再开始收集,才能得到纯净氧气。
4.实验收尾易错点:排水法收集完成后,必须先将导管从水槽中撤离,再熄灭酒精灯,防止水槽冷水倒吸回热试管,导致试管骤冷炸裂。
5.催化剂概念易错点:二氧化锰不是所有反应的催化剂,在过氧化氢、氯酸钾制氧反应中起催化作用;催化剂不能增加最终生成氧气的总质量,仅改变反应速率。
6.验满操作易错点:向上排空气法验满时,带火星的木条必须平放在集气瓶瓶口,不能伸入瓶内,伸入瓶内只能检验气体是氧气,无法证明已集满。
7.过氧化氢制氧易错点:固液不加热型装置中,长颈漏斗下端必须伸入液面以下形成液封,否则生成的氧气会从漏斗口直接逸出。
8.排水法收集易错点:收集满氧气的集气瓶要在水下用玻璃片盖住瓶口,取出后正放在桌面上,氧气密度大于空气,倒放会导致氧气快速逸散。
9.工业制氧易错点:分离液态空气法制氧气属于物理变化,利用氮气和氧气的沸点差异分离,不需要催化剂,也没有发生化学反应。
要点速测
1.(25-26八年级下·河北石家庄·期中)工业制氧气采用分离液态空气法,先将空气液化,然后逐渐升温,关于这个过程的描述正确的是
A.该过程属于化学变化 B.利用了氮气和氧气的沸点不同
C.也可以将其应用于实验室快速制备氧气 D.过程中有新物质氧气生成
2.(25-26九年级下·内蒙古乌兰察布·期中)下列有关简易供氧器制氧原理的说法不正确的是
A.左瓶相当于实验室制取氧气的发生装置
B.可通过右瓶观察氧气的供给速率
C.可通过右瓶使输出的氧气保持湿润
D.二氧化锰增加了生成氧气的质量
3.(25-26九年级上·山东聊城·期中)气体制备是化学实验基本技能之一,现用如下装置进行化学实验,请回答下列问题:
(1)写出仪器①的名称:___________。
(2)实验室若选择过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取较为纯净氧气,则可选择的发生和收集装置组合正确的有___________(填数字序号),向发生装置内加药品前,应该先进行的操作是___________。
①AD或AE ②BD或BE ③CD或CE ④BD或CD
(3)利用高锰酸钾制取氧气过程中发生反应的符号表达式为___________。
(4)如果要制得较干燥的氧气最好应该选择装置___________收集,其验满方法是___________。
要点 实验室制取二氧化碳
一、药品与反应原理
核心药品:选用块状大理石(或石灰石)(主要成分为CaCO₃)和稀盐酸。
禁用药品说明:不能用浓盐酸,其挥发性会导致生成的CO₂混有HCl杂质;不能用稀硫酸,反应生成的微溶硫酸钙会覆盖在大理石表面,阻断反应继续进行;不能用碳酸钠,反应速度过快,不利于气体收集。
反应文字表达式:碳酸钙+盐酸→氯化钙+水+二氧化碳;
反应符号表达式:CaCO₃ + HCl →CaCl₂ + H₂O + CO₂
二、装置选择
发生装置类型:选用固液常温型,反应物为固体和液体,反应不需要加热,和过氧化氢制氧气的发生装置通用。
发生装置拓展:可通过长颈漏斗、分液漏斗、多孔塑料板等配件,实现随时添加液体、控制反应速率、控制反应发生与停止的功能。
收集装置选择:只能用向上排空气法,CO₂密度比空气大,且能溶于水并与水反应,不能用排水法收集。
装置细节要求:收集时导气管必须伸入集气瓶底部,才能彻底排尽瓶内空气,收集到较纯净的气体。
三、操作步骤
第一步:按要求连接好实验仪器,组装整套发生和收集装置。
第二步:检查装置气密性,常用方法为密闭体系微热法,观察导管口冒气泡、冷却后形成稳定水柱即气密性良好。
第三步:先向发生装置中装入块状大理石,再通过长颈漏斗加入稀盐酸,注意先固后液的操作顺序。
第四步:用向上排空气法收集二氧化碳,集满后用玻璃片盖住瓶口,正放在实验桌面上。
四、检验与验满
气体检验方法:将生成的气体通入澄清石灰水中,若澄清石灰水变浑浊,即可证明该气体是二氧化碳。
气体验满方法:将燃着的木条平放在集气瓶瓶口,若木条立即熄灭,证明瓶内二氧化碳已收集满。
五、实验室制取气体的通用思路
第一步:确定反应原理,选择反应速率适中、原料廉价易得、生成气体纯净的药品。
第二步:根据反应物状态和反应条件,匹配对应的气体发生装置。
第三步:根据生成气体的密度、溶解性,选择合适的气体收集方法。
第四步:利用气体的特征反应,完成气体的检验和验满操作。特别提醒/易错提醒/教材延伸
1.药品选择易错点:不能用浓盐酸,其挥发性会让生成的CO₂混有HCl杂质;不能用稀硫酸,反应生成的微溶硫酸钙会覆盖大理石表面,阻断反应继续进行;不能用碳酸钠,反应速度过快,不利于气体收集。
2.发生装置易错点:长颈漏斗下端必须伸入液面以下形成液封,否则气体会从漏斗口直接逸出;不能用酒精灯加热该反应,否则会导致反应速率失控、大量酸液飞溅。
3.收集方法易错点:不能用排水法收集,CO₂能溶于水且和水反应,会导致收集不到足量气体;向上排空气法收集时,导管必须伸入集气瓶底部,才能彻底排尽瓶内原有空气。
4.气密性检查易错点:带长颈漏斗的装置,不能用“手握试管看气泡”的常规方法检查气密性,正确操作是关闭止水夹后向漏斗加水,观察是否能形成稳定液面差。
5.验满操作易错点:不能将燃着的木条伸入集气瓶内部验满,必须平放在集气瓶瓶口,木条立即熄灭才证明已集满;不能用带火星的木条验满,二氧化碳本身就会让带火星的木条直接熄灭,无法准确判断。
6.检验操作易错点:检验气体必须将其通入澄清石灰水,不能用燃着的木条熄灭就判定是二氧化碳,氮气等不支持燃烧的气体也能让木条熄灭,会出现误判。
7.操作顺序易错点:装药品必须遵循“先固后液”顺序,先加入块状大理石,再从漏斗添加稀盐酸,颠倒顺序会导致液体提前大量涌出,无法控制反应。
要点速测
1.实验室制取CO2并检验,下列操作中正确的是
A.装大理石 B.产生气体
C.收集验满 D.检验气体
2.(25-26九年级上·河北石家庄·期中改编)化学是一门以实验为基础的学科,如图是实验室制取与收集气体、气体性质实验的装置图,据此回答有关问题。
(1)仪器Ⅰ的名称是______。
(2)实验室利用装置A分解高锰酸钾制取时,反应的符号表达式为______。
(3)实验室用装置B制取二氧化碳时,选择的试剂为______(填名称)和稀盐酸,通过仪器Ⅰ向锥形瓶内添加稀盐酸至______(选填“a”或“b”)处。
(4)装置C是用软塑料管自制的气体发生装置,可用于制取二氧化碳,试剂加入至图示位置并塞紧橡胶塞后,要使反应开始,接下来的操作是:______。相比于B装置,C装置除了装置简单、试剂用量少和取材环保的优点外,还具有的优点:______。
(5)如图G所示,点燃两只短蜡烛,分别放在白铁皮架的两个阶梯上,把白铁皮架放在烧杯里,沿烧杯壁倾倒二氧化碳。观察到的现象是:______,这个实验可以得出的二氧化碳的化学性质是:______。
3.(25-26九年级上·福建南平·期中)如图是实验室制取常见气体的装置。
(1)仪器a的名称是______。
(2)用A装置制取O2的符号表达式:______。
(3)用C装置收集一瓶O2验满时当观察到集气瓶口带火星的木条复燃,接下来的具体操作是______。
(4)用B装置制取CO2的符号表达式:______。若要控制反应速率,应将带导管的单孔塞换成______(填“D”“E”或“F”,下同),若要控制反应的发生与停止,应将带导管的单孔塞换成______。
(5)用G装置收集CO2,气体应从______(填“b”或“c”)端通入,理由是______。
要点 自然界中的氧循环和碳循环
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。特别提醒/易错提醒/教材延伸
1.循环主体易错点:氧循环的核心主体是氧气,碳循环的核心主体是二氧化碳,二者通过光合作用、呼吸作用深度耦合,不能混淆循环的核心物质。
2.光合作用易错点:光合作用是消耗二氧化碳、释放氧气的唯一核心路径,不能误将呼吸作用、燃烧当成氧气的生成来源。
3.呼吸作用易错点:所有生物的呼吸作用都是消耗氧气、释放二氧化碳,植物白天同时进行光合作用和呼吸作用,并非只进行光合作用。
4.循环形式易错点:碳在无机环境和生物群落之间以二氧化碳形式循环,在生物群落内部以有机物形式通过食物链传递,不能混淆两种场景下的碳存在形式。
5.人为干预易错点:化石燃料燃烧是人为打破循环平衡的核心因素,会快速释放地质层中封存的碳,导致大气二氧化碳浓度升高,不能将其归为自然循环环节。
6.温室效应易错点:二氧化碳是导致温室效应的主要气体,但不是唯一气体,甲烷等气体也会加剧温室效应,不能误称“温室效应完全由二氧化碳导致”。
7.氧循环分支易错点:高层大气中氧气转化为臭氧的过程属于氧循环的特殊分支,臭氧的生成与分解也是氧循环的组成部分,不能完全忽略该环节。
8.平衡认知易错点:自然界的碳氧循环是动态相对平衡,并非绝对固定不变,正常自然波动不属于循环失衡,只有人为过度干预才会引发温室效应加剧等问题。
9.物质变化易错点:碳循环和氧循环过程中,同时存在物理变化和化学变化,不能将循环中的所有过程都判定为化学变化。
10.碳中和概念易错点:碳中和是指人为碳排放和人为碳移除实现正负抵消,不是完全禁止二氧化碳排放,不能误将其理解为“零排放”。
要点速测
1.(25-26九年级上·山东聊城·期中)如图是自然界中的氧循环图,下列关于自然界中氧循环的说法正确的是
A.氧循环中,呼吸作用和燃烧是消耗氧气的主要途径
B.光合作用在氧循环中起到将氧气转换成二氧化碳的作用
C.可燃物燃烧和缓慢氧化都是氧化反应,但缓慢氧化不会释放能量
D.动植物呼吸作用吸入二氧化碳,呼出氧气,从而维持了大气中氧气的稳定
2.(25-26八年级下·山东日照·期中)中国承诺努力争取在2060年前实现“碳中和”,彰显了我国的责任与担当,也是实现我国绿色可持续发展的内在要求。下列做法中,不利于实现碳中和的是
A.开发新能源
B.退耕还林,推进生态环境建设
C.减少使用私家车,多乘公交或骑自行车出行
D.讲卫生,大力提倡使用一次性餐具
3.(24-25九年级上·河南信阳·期中)如图是自然界中氧的部分循环示意图,分析并回答下列问题。
(1)从如图所示的①~⑥中选择合适的序号填空,产生氧气的有_______,消耗氧气的有①⑤和_______。
(2)下列关于氧气的有关说法正确的是_____(填字母序号)。
A.氧气有百利而无一害
B.空气中氧气的浓度越高越好
C.空气中氧气的含量永远不变
D.空气中的氧处于动态平衡
难点 空气中氧气含量测定的实验
一、药品选择类难点
核心难点:容易误选木炭、硫磺、铁丝、镁条作为替代红磷的实验药品,无法判断药品适配性。
解析:实验药品必须同时满足三个条件:能在空气中燃烧、只和氧气反应、生成物为固体。木炭/硫磺燃烧生成气体,瓶内压强无明显下降;铁丝在空气中无法点燃;镁条不仅和氧气反应,还会和氮气、二氧化碳反应,都会导致实验结果偏差。
二、误差分析类难点
核心难点:无法区分“结果小于1/5”和“结果大于1/5”的不同操作诱因,容易混淆两类误差的逻辑。
解析:
结果偏小:红磷量不足氧气未耗尽、装置漏气冷却时外界空气进入、未冷却至室温就打开弹簧夹,都会让进入瓶内的水体积不足。
结果偏大:点燃红磷后伸入集气瓶速度过慢,瓶内空气受热逸出;实验前未夹紧弹簧夹,红磷燃烧时部分空气从导管逸出,最终进入瓶内的水体积超过1/5。
三、装置改进类难点
核心难点:无法理解密闭型改进装置的优势,不会分析数字化实验的压强变化曲线。
解析:传统敞口点燃红磷的装置会有污染物逸出、空气受热逸出的问题,改进后的密闭装置用放大镜引燃、电热丝引燃红磷,全程体系密闭,既避免五氧化二磷污染空气,也能大幅降低实验误差,数据精度远高于传统装置。
四、概念辨析类难点
核心难点:容易把“氧气约占空气体积的1/5”错误等同于“空气质量占比1/5”,混淆体积和质量的比例关系。
解析:该实验测定的是氧气的体积占比,不是质量占比,利用气体分子间距相近的特性,通过消耗氧气后的压强差,直接换算出氧气体积,和质量无关。
五、特殊场景类难点
核心难点:遇到用铜丝加热测定氧气体积的变形实验时,无法迁移红磷实验的核心逻辑。
解析:铜丝加热消耗氧气生成固体氧化铜,实验逻辑和红磷实验完全一致,核心要求是铜丝足量、装置反复推拉注射器让氧气充分反应,最终通过注射器的体积变化,计算出氧气的体积分数。
难点精练
1.(2026·山东烟台·一模)测定空气中氧气含量的创新实验如下图。下列说法错误的是
A.实验后玻璃管中剩余的气体难溶于水
B.实验过程中玻璃管内的液面先下降后升高
C.红磷的量不足会使测定的空气中氧气含量偏低
D.燃烧匙可以伸入到液面与刻度1之间的位置
2.(25-26八年级下·山东泰安·期末)某学习小组同学设计了如图装置进行测定空气中氧气含量的实验,夹紧弹簧夹,将足量的红磷和木炭分别点燃后放入甲、乙两个集气瓶中,待反应结束恢复至室温后,再打开弹簧夹。下列有关叙述正确的是
A.点燃后应将红磷和木炭迅速伸入集气瓶中
B.测定空气中氧气含量只能用物质燃烧的方法
C.实验结束恢复至室温后,两个集气瓶中的实验现象相同
D.该实验证明,测定空气中氧气含量时可用木炭代替红磷
3.(25-26八年级下·广西南宁·期末)利用图甲装置测定空气中氧气的含量,并结合现代传感器技术测得实验过程中容器内气体压强、温度、氧气浓度随时间的变化情况,结果如图乙所示。下列说法错误的是
A.该实验中氧气并未完全反应
B.反应开始时压强增大是因为反应放热,温度升高
C.容器内氧气被消耗的全过程对应bc段的变化进程
D.时刻后压强增大是由于打开了弹簧夹,水倒吸进入集气瓶
难点 氧气与二氧化碳的性质对比与鉴别
一、性质对比类难点
核心难点:容易混淆二者的助燃性、可燃性,误记二氧化碳的酸性属性,无法清晰区分两类气体的核心性质差异。
解析:
氧气是助燃性气体,自身不可燃,能支持绝大多数可燃物燃烧;二氧化碳既不可燃也不支持普通可燃物燃烧,仅镁等少数活泼金属可在其中燃烧。
二氧化碳本身不具备酸性,是和水反应生成的碳酸使紫色石蕊变红,不能错误表述为“二氧化碳是酸”。
二者物理性质高度相似:常温下都是无色无味气体、密度都大于空气,仅靠物理外观无法直接区分。
二、鉴别方法类难点
核心难点:容易误用“观察颜色”“闻气味”这类无效方法,混淆检验和验满的操作逻辑,出现操作步骤表述错误。
解析:
首选鉴别方案:用燃着的木条分别伸入集气瓶内,木条燃烧更旺的是氧气,木条立即熄灭的是二氧化碳,操作简单现象明显。
次选特征方案:将气体分别通入澄清石灰水,能使澄清石灰水变浑浊的是二氧化碳,无明显现象的是氧气,这是二氧化碳的专属特征反应。
避坑提醒:不能将带火星的木条用于二氧化碳的鉴别,也不能把“伸入集气瓶内”的检验操作,错写成“放在瓶口”的验满操作。
三、实验现象辨析难点
核心难点:无法区分不同物质在两种气体中的燃烧现象差异,答题时容易混淆现象描述,把产物名称当成现象表述。
解析:
木炭在氧气中剧烈燃烧发白光,在二氧化碳中火焰直接熄灭。
答题时只能描述感官可见的现象,不能直接写“生成二氧化碳”,要表述为“生成能使澄清石灰水变浑浊的无色气体”。
四、混合气体除杂难点
核心难点:遇到“氧气中混有少量二氧化碳”“二氧化碳中混有少量氧气”的除杂题型时,无法选择正确的除杂试剂,容易引入新杂质。
解析:
氧气中混有二氧化碳:将混合气体通入足量氢氧化钠溶液,吸收掉二氧化碳,再通过浓硫酸干燥,即可得到纯净氧气。
二氧化碳中混有氧气:将混合气体通过灼热的铜网,氧气和铜反应生成固体氧化铜,即可除去氧气得到纯净二氧化碳。
五、中考易混陷阱难点
核心难点:容易被“用紫色石蕊溶液鉴别”的变形题型误导,忽略二氧化碳和水反应的前置条件,误判鉴别逻辑。
解析:向集气瓶中加入少量紫色石蕊溶液,振荡后溶液变红的是二氧化碳,无明显变化的是氧气,该方法本质利用的是二氧化碳与水生成碳酸的反应,不是二氧化碳本身的变色特性。
难点精练
1.(25-26九年级上·福建泉州·期中)图Ⅰ是化学兴趣小组同学进行“铁丝在氧气中燃烧”的实验装置,通过仪器测量得到如图Ⅱ所示数据,下列关于该实验的说法正确的是
A.铁丝燃烧时,装置中的气压会先变大,后变小
B.集气瓶中放水的目的是吸收有毒物质,防止空气污染
C.20s后,铁丝停止燃烧是因为集气瓶内的氧气已耗尽
D.实验中铁丝剧烈燃烧,火星四射,生成物为氧化铁
2.(25-26九年级上·四川巴中·期末)用如图所示装置验证的性质:在塑料瓶上打3个孔,在一根细铁丝上粘2张用石蕊溶液染成紫色的纸条(一干、一湿)放入塑料瓶中,通入。下列说法正确的是
A.高处蜡烛先熄灭,低处蜡烛后熄灭
B.干的纸条先变红,湿的纸条后变红
C.实验结束后,取出湿的纸条用吹风机吹干,纸条由紫变红
D.该装置既能验证的物理性质,又能验证其化学性质
3.(25-26八年级下·山东烟台·期中)是实验室和工业中常见的物质。请填空:
(1)实验1采用科学探究中的控制变量法,该实验控制的变量是_______。
(2)实验1中干石蕊纸花喷水后放入二氧化碳中,观察到的现象是_______,证明该反应生成了酸性物质。
(3)实验2是在实验1的基础上设计的创新改进实验,将二氧化碳缓慢通入竖直放置的玻璃管中,能观察到_______(填序号)号棉球先变色,通过此现象可得出二氧化碳和水生成的酸使紫色石蕊试液变红,同时获得二氧化碳的另外一条性质是_______,利用该性质,生活中可以用二氧化碳来_______。
难点 实验室制取气体的装置选择与操作要点
一、发生装置选择逻辑难点
核心难点:死记硬背装置样式,不会根据反应物状态、反应条件灵活匹配,容易混淆固液不加热型和固体加热型的适用边界。
解析:
固体加热型:仅适用于反应物全为固体、反应需要加热的场景,比如高锰酸钾/氯酸钾制氧气,核心要求试管口略向下倾斜,防止冷凝水回流炸裂试管。
固液不加热型:适用于固体+液体常温反应的场景,比如过氧化氢制氧气、制二氧化碳,无需酒精灯,操作更安全。
避坑提醒:二氧化锰催化过氧化氢反应不需要加热,绝对不能套用固体加热型装置。
二、发生装置功能拓展难点
核心难点:无法区分长颈漏斗、分液漏斗、多孔塑料板装置的功能差异,误把“控制滴速”当成“控制反应发生与停止”。
解析:
长颈漏斗:仅能随时添加液体药品,下端必须液封,防止气体从漏斗口逸出。
分液漏斗:可通过活塞控制液体滴加速率,从而控制反应快慢,获得平稳气流,但无法实现固液完全分离,不能终止反应。
多孔塑料板装置:通过关闭止水夹增大装置内压强,将液体压回长颈漏斗,实现固液自动分离,是唯一能真正“随时控制反应发生和停止”的简易装置。
三、收集装置选择逻辑难点
核心难点:只记气体密度和溶解性,忽略特殊性质限制,出现收集方法选择错误。
解析:
排水法:适用于不溶于水、不与水反应的气体,比如氧气,收集的气体纯度最高,但会混有水蒸气。
向上排空气法:适用于密度大于空气、不与空气成分反应的气体,比如二氧化碳、氧气,收集的气体更干燥,但纯度偏低。
避坑提醒:二氧化碳能溶于水且和水反应,不能用排水法收集;一氧化碳密度和空气接近,不能用排空气法收集。
四、多功能瓶使用难点
核心难点:搞混多功能瓶不同用途的导管进出顺序,答题时“长进短出”“短进长出”乱用。
解析:
排空气法收集气体:密度大于空气的气体“长进短出”,密度小于空气的气体“短进长出”。
密度大于空气的气体
排水法收集气体:瓶内装满水,所有气体都“短进长出”,利用气体压强将水从长导管压出。
气体洗气除杂:瓶内装半瓶除杂试剂,气体统一“长进短出”,让气体和试剂充分接触反应。
a进b出
五、气密性检查操作难点
核心难点:只会背“手握试管看气泡”,不会适配不同装置设计气密性检查操作,答题时表述不完整丢分。
解析:
简易单试管装置:将导管末端浸入水中,手握试管外壁,导管口冒气泡,松手后导管内形成稳定水柱,证明气密性良好。
带长颈漏斗的装置:关闭止水夹,向长颈漏斗中加水,漏斗内形成稳定液面差且长时间不下降,证明气密性良好。
核心逻辑:先构建密闭体系,再通过改变体系内压强,观察液面差/气泡现象,不能直接加热敞口装置。
六、实验操作顺序安全难点
核心难点:颠倒操作顺序,忽略防倒吸等安全逻辑,引发实验事故。
解析:
固体加热型制氧气:实验结束必须先将导管从水槽中撤离,再熄灭酒精灯,防止水槽冷水倒吸回热试管,导致试管骤冷炸裂。
装药品顺序:所有固液不加热型装置,必须先加固体药品,再从漏斗添加液体药品,不能颠倒顺序。
避坑提醒:绝对不能先点燃酒精灯预热,再往试管中加入固体药品,会引发高温喷溅危险。
难点精练
1.(25-26九年级上·福建泉州·期中)氨气是一种无色、有刺激性气味的气体,极易溶于水,密度比空气小。实验室常用氯化铵(NH4Cl)晶体与消石灰[Ca(OH)2]共热制取氨气。现有如下装置:若在实验室中制备并收集一瓶氨气,且符合“绿色化学”理念,所选装置的连接顺序(按气体从左到右的方向)是
A.①接③ B.①接⑦,⑧接⑤
C.①接⑦,⑧接⑥ D.②接④
2.(25-26八年级下·黑龙江大庆·期中)结合图示回答问题:
(1)写出有标号的仪器名称:①___________;②___________。
(2)用高锰酸钾制氧气选用的发生装置是___________(选填序号),反应的符号表达式为___________。用高锰酸钾制取,如用D装置收集,如何判断已集满:___________。
(3)实验室可用B或C装置制,反应的符号表达式为___________,C相对于B装置的优点是___________。若用E装置收集,气体应从___________端通入(选填“a”或“b”)。
(4)下图所示装置可用来测量生成的的体积,其中在水面上放一层植物油的目的是___________,植物油上方原有的空气对实验结果___________(填“有”或“无”)明显影响。
3.(25-26九年级下·山东日照·期中改编)利用下列实验仪器,在实验室里制取并验证气体的有关性质。根据所学知识请同学们按照要求进行下列实验。并回答下列问题:
(1)装置B中仪器a的名称为____。
(2)用注水法检查装置B气密性的方法是:________,向长颈漏斗内注水,若长颈漏斗内形成一段稳定的液柱,说明装置不漏气。
(3)在实验室用装置A加热高锰酸钾制取氧气时,有一不当之处是_________,发生反应的符号表达式是_______________。
(4)实验室制取二氧化碳时装置C比B的优点是_____________。
(5)用图2所示实验探究CO2的性质。证明CO2能与水反应的现象是____,反应原理是(用符号表达式表示)___________。
(6)“碳”封存。将CO2注入地壳油气层起到驱油作用,既提高油的采收率,又实现碳封存。用图3装置模拟油气田封存CO2,连接G、H装置,将CO2从_____ 端(填“a”或“b”)通入装有油的广口瓶中封存,油被压入烧杯中。
考点 空气中氧气含量的测定
▌例1 (2026·青海·中考真题)用下图实验装置来探究空气中氧气的含量,下列说法正确的是
A.红磷量不足对实验结果无影响 B.该实验可以用木炭来代替红磷
C.该装置的气密性会影响实验结果 D.无需冷却至室温就可以打开弹簧夹
▌迁移练1-1 (25-26八年级下·山东泰安·期末)用如图所示装置实验测定空气中氧气的体积分数。下列叙述不正确的是解题要点
紧扣红磷足量、装置气密、冷却至室温后开止水夹三大核心操作,利用压强差原理分析进水体积偏差,锁定氧气体积约占空气1/5的实验结论。
A.②中瓶内空气的体积约为200mL B.最终注射器活塞移至约40mL刻度线处
C.白磷的作用是消耗②中瓶内的O2 D.②中瓶内的水可以起到降温和吸收白烟的作用
▌迁移练1-2 (25-26九年级上·福建宁德·期中)兴趣小组利用氧气传感器来检测足量红磷燃烧过程中氧气的含量变化,如图,下列判断正确的是
A.a点时容器内氮气体积分数为85%
B.c点的压强大于b点
C.实验测得空气中氧气的质量分数为18%
D.密闭容器内水的作用是降温、吸收
考点 空气的成分及用途
▌例2 (2026·河南周口·三模)空气是人类生存必备资源,下列关于空气及其成分说法错误的是
A.氧气可供给动植物呼吸 B.氮气化学性质稳定,可作食品保护气
C.二氧化碳属于空气污染物 D.稀有气体可制作多种用途的电光源
▌迁移练2-1 (2026·重庆·三模)空气是人类不可或缺的资源,下列常用作霓虹灯、激光器的是解题要点
牢记空气各成分的标准体积分数,紧扣“性质决定用途”的对应逻辑,规避“体积分数混为质量分数、氧气可燃、二氧化碳计入污染物、稀有气体绝对不反应”四类高频陷阱。
A.氧气 B.氮气 C.二氧化碳 D.稀有气体
▌迁移练2-2 (25-26九年级上·河南洛阳·期中)下列关于空气污染物说法正确的是
A.二氧化碳属于空气污染物 B.二氧化硫会造成酸雨
C.氧气会污染空气 D.氮气是有害气体
考点 氧气的性质
▌例3 (2026·河南郑州·模拟预测)木炭在氧气中燃烧的实验过程如图所示。能证明木炭与氧气发生化学反应的现象是
A.①中发出微弱的红光 B.②中放出热量
C.②中比①中燃烧更加剧烈 D.③中石灰水变浑浊
▌迁移练3-1 铁丝在氧气中燃烧实验,集气瓶底放水的目的是解题要点
明确氧气无色无味略重不易溶的物理性质,牢记其助燃不可燃的核心化学属性,区分不同物质在空气与氧气中的燃烧现象差异,规避烟/雾、光/火焰等概念混淆误区,紧扣氧化性、氧化反应分类考点答题。
A.吸收有害气体 B.防止炸裂瓶底 C.降温观察现象 D.增加氧气浓度
▌迁移练3-2 (25-26九年级下·湖南长沙·阶段检测)2025年10月,神舟二十一号载人飞船成功发射,航天员在太空中依靠舱内的氧气供应系统维持生命。下列关于氧气的说法中,正确的是
A.氧气可以供给航天员呼吸 B.氧气可以作燃料
C.氧气极易溶于水 D.氧气是淡蓝色的气体
考点 二氧化碳的性质和用途
▌例4 (25-26八年级下·山东泰安·期末)下列关于探究二氧化碳性质实验的说法正确的是
A.实验只能证明二氧化碳的物理性质
B.实验中紫色石蕊溶液变红,证明试管内溶液呈酸性与二氧化碳有关
C.实验中只观察到试管内石灰水变浑浊
D.实验既能证明二氧化碳易溶于水,又能证明二氧化碳极易与水反应
A.A B.B C.C D.D
▌迁移练4-1 (25-26九年级下·黑龙江绥化·期末)某小组用如图所示装置探究二氧化碳的性质。下列说法不正确的是解题要点
牢记CO₂无色无味密度大于空气、能溶于水的物理性质,紧扣“不燃不助燃不供给呼吸”、与水生成碳酸、使澄清石灰水变浑浊三大核心化学性质,区分干冰升华吸热的用途,规避“CO₂直接使紫色石蕊变红”的高频陷阱答题。
A.图1实验既能证明二氧化碳的化学性质也能证明二氧化碳的物理性质
B.“用锅盖盖灭油锅里的油着火”灭火的原理和图2实验中蜡烛熄灭的原理相同
C.图2实验中短的蜡烛先熄灭
D.图3实验中观察到试管内液面上升,紫色石蕊溶液变红
▌迁移练4-2 (2026·山东聊城·二模)探究二氧化碳性质的实验装置如图所示,下列说法正确的是
A.a变红说明二氧化碳有酸性
B.b处澄清石灰水变浑浊是因为生成了碳酸钙
C.变红的紫色石蕊试纸加热后会变无色
D.c处导气管伸入烧杯底部更利于证明二氧化碳的密度比空气大
考点 氧气的制备
▌例5 (25-26八年级下·山东烟台·期中)如图所示四种途径都可以得到(反应条件已省略),下列说法错误的是
A.从节约能源的角度,甲途径是实验室制的最佳方案
B.乙和丙途径中都用的是固体加热发生装置
C.甲、乙途径中都用到了二氧化锰作催化剂
D.工业上采用途径丁制取大量,主要是利用了和的密度不同
▌迁移练5-1 (25-26八年级下·河北石家庄·期末)按如图所示进行实验,试管中涌出的柱状泡沫被形象地称为“大象牙膏”。下列说法中,正确的是解题要点
紧扣工业制氧物理分离液态空气的沸点差异原理,实验室三类制氧反应的装置匹配、“茶庄定点收利息”操作顺序、催化剂“一变两不变”特性,结合排水/向上排空气法的收集、验满检验规范,规避试管口朝向。
A.产生的泡沫可用于灭火 B.反应前后,催化剂的化学性质不同
C.过氧化氢分解生成水和氧气 D.没有催化剂,过氧化氢不会分解
▌迁移练5-2 (25-26八年级上·山东德州·期末)氧气是人类生产活动的重要资源,请结合所学知识回答下列问题。
Ⅰ.工业制取氧气
(1)分离液态空气法:此方法得到氧气的过程发生的是________变化(填“物理”或“化学”)。
Ⅱ.实验室制取氧气
(3)请写出图中标号仪器的名称:a________。
(4)实验室用高锰酸钾制取一瓶纯净的氧气,在图1中选择的制取装置组合是________(填序号,下同),该反应的表达式________,该反应的基本类型是________,若选用装置B制氧气,该方法与装置A相比的优点是________。
(5)若用图2装置收集氧气,氧气应从________(填“b”或“c”)端通入瓶内,检验氧气是否收集满时的具体做法是________。
(6)氨气极易溶于水,且密度比空气小,收集氨气最好选用图1中的装置________。
考点 二氧化碳的制备
▌例6 (2026·江苏南通·模拟预测)根据图示回答问题。
(1)写出仪器a的名称:_______。
(2)实验室制二氧化碳时,可选择的发生装置为_______(填序号),此装置还可以用于制备_______。
(3)用装置F收集氧气时,氧气应从导管口____(填“b”或“c”)端通入。
▌迁移练1-1 (25-26九年级上·河南洛阳·期末)实验室制取二氧化碳并验证其性质,回答下列问题:解题要点
紧扣大理石/石灰石与稀盐酸的合规药品选择,采用固液常温型发生装置、向上排空气法收集,按“查气密→先固后液装药品→收集→燃着木条验满→澄清石灰水检验”流程操作,规避用浓盐酸、稀硫酸、碳酸钠替代药品的高频陷阱答题。
(1)实验室制取二氧化碳的发生装置适用于________、________的气体制取;
(2)收集二氧化碳只能用向上排空气法,原因是________________;
(3)将二氧化碳通入紫色石蕊溶液,溶液变红,原因是________________________;
(4)检验二氧化碳气体的方法是________________________。
▌迁移练1-2 (25-26九年级上·福建南平·期中)如图是实验室制取常见气体的装置。
(1)仪器a的名称是______。
(2)用A装置制取O2的符号表达式:______。
(3)用C装置收集一瓶O2验满时当观察到集气瓶口带火星的木条复燃,接下来的具体操作是______。
(4)用B装置制取CO2的符号表达式:______。若要控制反应速率,应将带导管的单孔塞换成______(填“D”“E”或“F”,下同),若要控制反应的发生与停止,应将带导管的单孔塞换成______。
(5)用G装置收集CO2,气体应从______(填“b”或“c”)端通入,理由是______。
考点 碳循环与氧循环
▌例7 (25-26九年级上·广西柳州·期末)下列有关碳达峰、碳中和的说法中,不正确的是
A.2030年我国实现碳达峰目标后,二氧化碳排放量和吸收量将保持相等
B.践行低碳行动,有助于实现碳达峰目标
C.二氧化碳捕集和封存技术是实现碳中和的有效手段
D.植树造林有助于增加二氧化碳的吸收
▌迁移练7-1 (25-26九年级上·江苏南京·期末)自然界能减少大气中含量的途径是解题要点
以光合作用和呼吸作用为核心纽带,明确碳循环以CO₂为载体、氧循环以O₂为载体的双向转化路径,区分两类循环中气体的产生与消耗途径,结合温室效应成因分析人类活动对循环平衡的影响答题。
A.光合作用 B.森林着火 C.火山喷发 D.呼吸作用
▌迁移练7-2 (25-26八年级上·上海·阶段检测)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_____、_____。
基础达标
一、单选题
1.(25-26八年级上·上海金山·期末)下列物质属于纯净物的是
A.洁净的空气 B.100%纯牛奶 C.清澈的溪水 D.蒸馏水
2.(2026·上海·一模)如图为测定空气中氧气体积分数的装置(反应前)。有关说法错误的是
A.实验前应检查装置的气密性
B.如实验所用红磷不足,会导致测量结果偏大
C.实验过程中,活塞先向右移动,后又向左移动
D.若实验成功,最终活塞停在10mL刻度处
3.(25-26八年级上·上海普陀·期末)下列实验现象的描述正确的是
A.红磷在氧气中燃烧产生大量的白色烟雾
B.铁丝在氧气中剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体
C.镁带在空气中燃烧发出耀眼的白光,生成氧化镁
D.木炭在氧气中燃烧产生明亮的黄色火焰
4.(25-26八年级上·上海金山·期末)下列关于空气中各气体的说法错误的是
A.氧气可作火箭发射的燃料
B.氮气可用于填充食品袋
C.二氧化碳用作气体肥料
D.稀有气体可用于制成多用途的电光源
5.(24-25八年级上·上海金山·期末)“碳达峰、碳中和”是近期频繁出现的热词。关于碳循环和氧循环,下列说法错误的是
A.呼吸作用的产物中有二氧化碳 B.植物生长过程,包含了碳循环和氧循环
C.氧循环使空气中氧气含量逐渐增多 D.碳循环和氧循环过程中均有发生化学变化
二、多选题
6.(25-26八年级上·上海崇明·期末)同学们对教材中二氧化碳的性质与用途进行了归纳,下列认识正确的是
A.可通过光合作用产生 B.是一种无色、无味的气体
C.固态二氧化碳俗称干冰 D.易溶于水
7.(25-26八年级上·上海崇明·期末)下列关于催化剂的说法中错误的是
A.催化剂在反应前后性质不变 B.催化剂在反应前后质量不变
C.催化剂能增加产物的产量 D.催化剂可循环使用
8.(25-26八年级上·上海金山·期末)用如图装置实验室制取二氧化碳,说法正确的是
A.该装置的优点是可以控制反应的发生与停止
B.分液漏斗末端要液封
C.反应物是大理石和稀盐酸
D.验满的方法是用燃着的木条放在集气瓶口
9.(25-26八年级上·上海崇明·期末)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(如下图),把手移开,玻璃片没有掉下来。
(1)盖上玻璃片时,玻璃片应________(磨砂/光滑)面向下。
(2)蓝色石蕊试纸在注入蒸馏水并振荡后变为________色。发生的反应的文字表达式为________。
(3)玻璃片没有掉下,是因为瓶内气体压强________(选填:“大于、等于或小于”)外界大气压。请从物理因素、化学因素解释引起压强变化的原因________。
(4)如图所示,将二氧化碳沿烧杯壁缓缓倒入,观察到蜡烛由低到高依次熄灭,能说明二氧化碳具有的性质有________。
10.(25-26九年级上·上海杨浦·期中)某小组利用如图装置制备CO2,并模拟自然界中CO2的循环。
(1)仪器①的名称是______。
(2)实验室用石灰石和稀盐酸制取CO2,反应的文字表达式为______,发生装置应选择______(填字母序号)。使用的盐酸浓度不宜过大的原因是______。
(3)为制得CO2的水溶液,CO2应从装置C的______(选填“m”或“n”)端通入。
(4)将CO2的水溶液转移至烧杯,并组装装置如D所示,置于阳光下一段时间,观察到有气泡产生,预测该气体可能是______(填一种情况即可),你的理由是______。
11.(25-26八年级上·上海崇明·期末)人们曾经一直认为空气是一种成分单一的气体。经历了漫长的科学探索,人们才开始认识到空气中含有氧气、氮气等多种物质。学校兴趣小组根据下图I实验装置对空气中氧气的含量进行了探究。
(1)图I中红磷燃烧的现象是________。实验中红磷需足量,目的是________。通过实验兴趣小组得到的实验结论是________。
(2)兴趣小组又对“测定空气里氧气含量”的实验(图I)进行了大胆改进,设计图(Ⅱ)实验方案进行(试管容积为45mL),实验前,将注射器的活塞推至于10mL刻度处,若装置气密性良好,实验结束冷却至室温后打开弹簧夹,注射器的活塞将停留在约为________mL刻度处。
(3)若实验前打开弹簧夹,将注射器的活塞仍推至于10mL刻度处,装置气密性良好,实验结束冷却至室温后,兴趣小组能否测得空气中氧气的含量,说明理由________。
(4)我们需要洁净的空气,下列属于空气污染物的是________。(多选)
A.一氧化碳 B.PM2.5 C.二氧化碳 D.二氧化氮
12.(25-26八年级上·上海普陀·期末)实验室模拟吸收二氧化碳的原理。
【设计实验】
(1)
实验步骤
实验现象
实验结论
Ⅰ.如图所示:向充满二氧化碳的软塑料瓶中注入约三分之一体积的蒸馏水,立即旋紧瓶盖后,振荡。
软塑料瓶变瘪。
二氧化碳的物理性质是________。
Ⅱ.继续向试管中滴加紫色石蕊溶液,振荡。
_______
二氧化碳能与水反应。
【反思评价】
(2)二氧化碳与水发生化学反应生成的物质是________。
(3)有同学认为步骤Ⅱ不足以证明二氧化碳与水发生了化学反应,设计了如图实验进一步验证,并证明二氧化碳的部分性质,该实验的现象为________、下面的火柴先熄灭,证明二氧化碳能和水反应,同时证明二氧化碳________的性质。
13.(25-26八年级上·上海闵行·期末)化学实验小组同学利用如下实验探究氧气的性质:
(1)下图中能说明镁带燃烧是化学变化的现象是___________。
A.镁带逐渐变短 B.发出耀眼白光 C.放出热量 D.生成白色固体
(2)如图木炭在氧气中燃烧比在空气中燃烧更剧烈的原因是___________。向反应后的集气瓶中迅速倒入澄清石灰水,观察到的现象是___________。
(3)下图的现象是剧烈燃烧,___________,放热。将铁丝绕成螺旋状的目的是___________。在铁丝下端系一根火柴,点燃火柴,需待火柴快燃尽时插入装满氧气的集气瓶中,若铁丝伸入过早会造成实验失败,原因是___________。
能力进阶
14.(25-26八年级上·上海崇明·期末)实验室常用二氧化锰(MnO2)催化过氧化氢(H2O2)溶液制取氧气,根据下图回答问题。
(1)实验室用过氧化氢制取干燥的氧气选用的收集装置为________(填装置编号),检验氧气是否收集满的方法是________。反应的文字表达式________。装置B中用于添加液体的装置名称是________。为了得到平稳的氧气流,应选择发生装置C,理由是________。
(2)同一反应可有多种催化剂,为探究催化剂二氧化锰(MnO2)、氧化铜(CuO)对H2O2溶液反应速率的影响,设计如下装置进行实验,测得反应后70秒内的O2含量如下图所示。
①对比分析哪两条曲线,可说明催化剂能加快H2O2溶液反应速率?________;
②和氧化铜(CuO)相比,二氧化锰(MnO2)能使H2O2分解得更快,判断依据是________。
③影响化学反应速率的因素除催化剂外,还有反应物浓度、温度等。用下图装置探究反应物浓度和温度对H2O2溶液反应速率的影响,记录实验现象如下表:
试管
A
B
C
浓度
10%H2O2溶液
15%H2O2溶液
20%H2O2溶液
温度
50℃
无明显气泡
无明显气泡
极少量气泡
60℃
无明显气泡
极少量气泡
少量气泡
70℃
极少量气泡
少量气泡
较多气泡
分析表中现象可得出:升高温度或________,都可加快H2O2溶液的反应速率。
15.(25-26八年级上·上海闵行·期末)通过化学反应可以实现物质之间的转化,实验室常用高锰酸钾、过氧化氢溶液制氧气,市售制氧器中常用过碳酸钠作制氧剂。
Ⅰ.高锰酸钾制氧气
(1)实验过程中有以下操作:①连接装置;②熄灭酒精灯;③检查装置气密性;④装入药品并固定装置,点燃酒精灯,用排水法收集一瓶氧气;⑤将导管从水中取出。操作顺序正确的是___________。
A.③①④⑤② B.①③④②⑤ C.①③④⑤②
最后两步操作不能颠倒的原因是___________。
(2)实验结束后发现收集的氧气不纯,可能的原因是___________。(不定项)
A.装置漏气
B.收集气体前,集气瓶中没有注满水
C.导管口开始有气泡冒出,立刻收集
D.收集气体后,集气瓶中仍有少量水
(3)加热一段时间后,试管中剩余固体一定含有___________。(不定项)
A. B. C. D.
Ⅱ.实验室欲制取干燥的氧气
(4)应选择的装置组合是___________(填字母),检验氧气是否集满的方法是___________。
Ⅲ.学习小组开展了“设计和制作简易制氧器”的实践活动。研究了某品牌制氧机的装置原理(如图)。
【查阅资料】反应仓中加入的是过碳酸钠、水和二氧化锰。过碳酸钠,加水溶解会分解生成过氧化氢。
(5)反应仓中生成氧气的反应的文字表达式为___________。
(6)图中加湿仓中水的作用之一是降温,利用了水的___________性质。
A.比热容较大 B.反常膨胀 C.具有毛细现象 D.表面张力大
除此之外加湿仓中水的作用还有___________。(任写一点)
(7)为了探究制氧器如何调控产生氧气的速率,小组成员利用如图装置进行探究,实验数据如下:
实验序号
过氧化氢浓度
二氧化锰质量
温度
收集100 mL氧气所用的时间
Ⅰ
5%
0.3 g
26℃
36.59 s
Ⅱ
10%
0.3 g
26℃
11.67 s
Ⅲ
5%
0.3 g
41℃
22 s
①图中注射器的作用类似实验室中的___________。
A.漏斗 B.长颈漏斗 C.分液漏斗 D.量筒
②对比实验___________(填实验序号),可以发现相同条件下,过氧化氢浓度越大,产生氧气速率越快。
③对比实验Ⅰ、Ⅲ,可以得到的实验结论是___________。
(8)根据上述实验结论分析:图中反应仓中夏季水位线比冬季水位线高的原因是___________。
16.(25-26八年级上·上海·阶段检测)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_____、_____。
17.(25-26八年级上·上海·期末)航天员将在中国空间站完成各项任务,保障航天员的氧气需求至关重要。空间站氧气的来源:进入太空前制备的氧气和利用空间站资源进行再生的氧气。
(一)进入太空前制备的氧气
(1)分离液态空气法
分离液态空气制氧气,其原理是利用氮气和氧气的___________不同。
(二)利用空间站资源再生的氧气
(3)我国已成功利用空气循环系统,实现空间站中氧气和水等物质的自产自销。当空间站空气循环系统出现故障或遇到紧急情况时,航天员会启动紧急供氧器设备,同学们开展了设计和制作“太空紧急状态下的供氧器”的实践活动。
【开展实验】同学们利用下图装置进行实验。
I.方案一:用高锰酸钾制氧气。
①应选择的发生装置是___________,选择的依据是___________。
②若用装置E收集氧气,开始收集气体的标志是___________。
③实验结束时,应先将导管移出水面,再熄灭酒精灯,原因是___________。
II.方案二:用过氧化氢溶液和二氧化锰制氧气。
①发生反应的符号表达式是___________,二氧化锰的作用是___________。
②装置B使用仪器①的优点是___________,若用F装置收集,验满的方法是___________。
【查阅资料】①过氧化氢的稳定性较差,浓度较大时具有腐蚀性;②过碳酸钠遇水会分解生成碳酸钠和过氧化氢。③过氧化氢分解时会放出热量。
III.方案三:用过碳酸钠、水和二氧化锰作为原料制氧气。某品牌家用制氧机也采用相同的原料,剂为过碳酸钠,剂为二氧化锰,如图。
①家用制氧机用过碳酸钠作为原料而不用过氧化氢溶液的原因是___________。
A.过碳酸钠不用加入二氧化锰就能快速产生氧气
B.过碳酸钠是固体且较稳定,易于携带保存
C.过氧化氢溶液不稳定,易分解,不易存放
②反应仓中制出的氧气从过滤仓底部导气管口冒出,过滤仓中的水除了可以过滤杂质提纯氧气外,还有___________作用。(写一条)
【方案评价】
(4)小组同学经过讨论认为方案一和方案二均不适用于在太空中制取氧气,请任选一种分析原因___________,最终他们选择了方案三中的试剂作制氧剂。
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专题3 空气、氧气、二氧化碳
复习要点
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。
复习重难点
重点:掌握空气中氧气含量的测定方法;掌握氧气和二氧化碳的性质,并能通过实验进行验证;掌握实验室制取氧气和二氧化碳的原理、装置、步骤及注意事项;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。
难点:掌握实验室制取氧气和二氧化碳的原理、装置、步骤及注意事项;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。
要点 空气的成分
一、空气的组成
物质类别:空气是混合物,由多种气体和杂质共同组成。
体积分数: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%。
【易错提醒】标注的是体积分数,而非质量分数,二者不能混淆。
二、空气成分的发现
拉瓦锡定量实验:法国化学家拉瓦锡在密闭容器中加热汞,通过精准定量测定,得出氧气约占空气总体积1/5的结论,证实空气由氮气和氧气组成,该实验标志着近代化学的开端。
三、空气中氧气含量的测定实验
实验原理:红磷在密闭集气瓶中燃烧,消耗氧气生成五氧化二磷固体,使瓶内压强降低,外界水进入瓶内,进入水的体积即为消耗的氧气体积。
实验现象:红磷燃烧产生大量白烟、放出热量;冷却至室温打开弹簧夹后,进入集气瓶的水约占原空气体积的1/5。
药品选择要求:只能选用红磷(或白磷),不能用木炭、硫(燃烧生成气体,瓶内压强无明显变化),也不能用铁丝(铁丝在空气中无法燃烧)。
操作关键:装置气密性必须良好,红磷需过量,待装置完全冷却至室温后再打开弹簧夹。
误差分析:结果小于1/5的常见原因:红磷量不足、装置漏气、未冷却至室温就打开弹簧夹;结果大于1/5的常见原因:点燃红磷后塞紧瓶塞过慢、实验前未夹紧弹簧夹。
四、空气中各主要成分的性质与用途
1.氮气
物理性质:无色无味气体,难溶于水。
化学性质:常温下化学性质稳定,很难与其他物质发生反应。
核心用途:作保护气(填充食品袋防腐、焊接金属保护气、延长灯泡寿命);制造硝酸和氮肥的化工原料;液氮用于医疗冷冻麻醉、超导材料低温环境。
2.氧气
物理性质:无色无味气体,不易溶于水,密度比空气略大。
化学性质:化学性质较活泼,具有氧化性、助燃性,本身不可燃。
核心用途:供给呼吸(医疗急救、动植物呼吸、潜水、航天);支持燃烧(气焊、炼钢、化工生产)。
3.稀有气体
包含种类:氦、氖、氩、氪、氙、氡。
物理性质:无色无味气体,通电时可发出不同颜色的光。
化学性质:化学性质极不活泼,曾被称为“惰性气体”。
核心用途:作保护气(焊接金属隔绝氧气);制作电光源(霓虹灯、航标灯);氦气密度小且安全,可填充探空气球,也可用于制造低温环境。
4.二氧化碳
核心用途:作为植物光合作用的原料,作气体肥料;用于灭火;固态二氧化碳(干冰)用作制冷剂,可用于人工降雨。
五、空气成分的稳定性与变化
自然状态稳定性:正常自然环境下,空气成分保持相对稳定,依托植物光合作用、呼吸作用、海气气体交换等动态平衡维持比例。
人为影响变化:化石燃料大量燃烧、森林砍伐会使二氧化碳浓度上升;汽车尾气排放会导致一氧化碳、氮氧化物等有害气体含量升高,引发空气污染。
六、物质分类核心概念
混合物:由两种或多种物质混合而成,各成分保持自身原有化学性质,例如空气、糖水。
纯净物:只由一种物质组成,有固定的组成和性质,可用专门的化学符号表示,典型例子如氮气、氧气、二氧化碳。
特别提醒/易错提醒/教材延伸
1.体积分数误区:空气中各成分占比是体积分数,不是质量分数,二者数值差异较大,不能混淆。
2.稀有气体认知误区:稀有气体化学性质极不活泼,但不是绝对不能发生化学反应,并非完全“惰性”。
3.纯净物判断误区:洁净的空气本质仍是混合物,不存在绝对纯净的空气。
4.红磷燃烧实验误区:不能用木炭、硫代替红磷做测定实验,二者燃烧会生成气体,瓶内压强无明显下降;铁丝在空气中无法被点燃,不能用铁丝替代红磷完成该测定实验。
5.实验操作误区:未冷却至室温就打开弹簧夹,会导致进入集气瓶的水体积小于1/5,影响实验结果。
6.误将二氧化碳视为空气污染物:二氧化碳是空气的正常组分(约0.03%),参与光合作用,虽加剧温室效应,但不属于《环境空气质量标准》中定义的污染物(如SO₂、NO₂、CO等)。
7.认为稀有气体通电发光是化学变化:通电发光是电子跃迁导致的物理变化,无新物质生成,不属于化学反应。
8.物质燃烧易错点:红磷在氧气中燃烧产生的是大量白烟,不是白雾,烟是固体小颗粒,雾是小液滴,二者不能混淆。
要点速测
1.(25-26八年级下·山东烟台·期中)如图所示是干燥洁净的空气成分示意图(按体积计算),其中“b”代表的是
A.氧气 B.氮气 C.二氧化碳 D.稀有气体
【答案】A
【详解】空气按体积计算的成分占比: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%,其余为少量其他气体和杂质,b占比第二,约为总体积的1/5,对应氧气,故选A。
2.(25-26八年级下·山东烟台·期中)下列关于空气成分及空气质量的说法,错误的是
A.空气中含量最多的气体是氮气
B.计入空气质量评价的主要污染物包括SO2、NO2、CO2、O3等
C.液氮可用于作制冷剂
D.用氦气代替氢气填充气球,是利用其密度小且化学性质不活泼
【答案】B
【详解】A. 空气中氮气体积分数约为78%,是含量最多的气体,说法正确。
B. 二氧化碳是空气的固有组成成分,不属于空气污染物,不计入空气质量评价的污染物范围,说法错误。
C. 液氮汽化会吸收大量热,可用作制冷剂,说法正确。
D. 氦气密度远小于空气,且化学性质极不活泼,无易燃易爆风险,可替代氢气填充气球,说法正确。
3.(25-26九年级上·福建宁德·期中)兴趣小组利用氧气传感器来检测足量红磷燃烧过程中氧气的含量变化,如图,下列判断正确的是
A.a点时容器内氮气体积分数为85%
B.c点的压强大于b点
C.实验测得空气中氧气的质量分数为18%
D.密闭容器内水的作用是降温、吸收
【答案】D
【详解】A. a点氧气体积分数为15%,剩余气体除氮气外还含有稀有气体、二氧化碳等,因此氮气体积分数小于85%,错误。
B. b点反应刚结束,温度较高,气体受热膨胀,压强更大;c点温度冷却至室温,且氧气消耗更多,因此c点压强小于b点,错误。
C. 实验测得的是空气中氧气的体积分数为18%,不是质量分数,错误。
D. 红磷燃烧生成有毒的五氧化二磷,水可吸收五氧化二磷,同时能起到降温作用,正确。
要点 氧气的性质
一、氧气的物理性质
通常状况下为无色、无味的气体。
标准状况下密度为1.429g/L,比空气密度的略大,可采用向上排空气法收集。
不易溶于水,1L水中约溶解30mL氧气,可采用排水法收集。
三态变化:常压下降温至-183℃变为淡蓝色液体,-218℃变为淡蓝色雪花状固体。
二、氧气的核心化学性质
基本特性:氧气是化学性质比较活泼的气体,在反应中提供氧,具有强氧化性,是常见的氧化剂。
助燃性说明:氧气自身不可燃烧,但能支持可燃物燃烧,氧气浓度越高,可燃物燃烧越剧烈。
氧化反应定义:物质与氧气发生的化学反应都属于氧化反应,反应过程通常会放出热量。
三、典型物质在氧气中的燃烧反应
1.木炭燃烧
空气中现象:木炭红热,无明显火焰。
氧气中现象:剧烈燃烧,发出白光,放出大量热,生成能使澄清石灰水变浑浊的无色气体。
文字表达式:碳+氧气二氧化碳
符号表达式:
操作注意:燃烧匙需从瓶口缓慢伸入瓶底,充分利用瓶内氧气。
2.铁丝燃烧
空气中现象:铁丝只能红热,无法燃烧。
氧气中现象:剧烈燃烧,火星四射,放出大量热,生成黑色固体。
文字表达式:铁+氧气四氧化三铁
符号表达式:Fe + O2 Fe3O4
实验关键:集气瓶底部预先放少量水或细沙,防止高温熔融物炸裂瓶底;铁丝需盘成螺旋状,下端系火柴引燃,待火柴快燃尽时再伸入集气瓶。
四、氧气的性质与用途对应关系
供给呼吸用途:利用氧气参与生物细胞呼吸的特性,用于医疗急救、潜水、登山、航空航天等缺氧环境供氧。
支持燃烧用途:利用助燃性,用于炼钢提高炉温、气焊气割金属、作为火箭推进剂的助燃剂。
性质与用途逻辑:氧气的性质决定其用途,用途反过来也能体现氧气的对应性质。
特别提醒/易错提醒/教材延伸
1.性质概念易错点:氧气支持燃烧、有助燃性,但本身不可燃,绝对不能将氧气误记为“燃料”。
2.现象描述易错点:描述燃烧现象时,不能直接将产物名称当作现象表述,比如不能写“生成二氧化碳”,要表述为“生成能使澄清石灰水变浑浊的无色气体”。
3.铁丝燃烧易错点:铁丝在空气中无法被点燃,仅能在纯氧中燃烧;集气瓶底部必须预先放少量水或细沙,防止高温熔融物溅落炸裂瓶底。
4.氧化反应易错点:氧化反应不都需要点燃,比如食物腐败、铁生锈属于缓慢氧化,同样是和氧气发生的氧化反应。
5.浓度影响易错点:氧气浓度越高,燃烧反应越剧烈,物质在空气中和纯氧中的反应现象差异很大,不能直接等同描述。
6.检验操作易错点:检验氧气时要将带火星的木条伸入集气瓶内,验满时才将木条放在集气瓶瓶口,二者操作不能颠倒。
7.氧气用途易错点:氧气可用于供给呼吸、支持燃烧,但并非浓度越高越好,纯氧环境会加速人体氧化损伤,长期吸入纯氧会引发氧中毒。
要点速测
1.(25-26九年级上·四川雅安·期中)以下关于氧气的说法正确的是
A.人类的生命活动离不开氧气
B.氧气的化学性质活泼,具有可燃性和氧化性
C.水中的生物可以进行呼吸作用,说明氧气易溶于水
D.氧气是一种无色、无味、密度小于空气的气体
【答案】A
【详解】A、氧气是呼吸作用的必需气体,人类生命活动离不开氧气,此选项正确;
B、氧气具有氧化性和助燃性,没有可燃性,本身不可燃,此选项错误;
C、氧气不易溶于水,并非易溶,水中生物依靠溶解的少量氧气生存,此选项错误;
D、氧气是一种无色、无味、密度略大于空气的气体,此选项错误。
故选A。
2.(25-26九年级上·甘肃平凉·期末)某小组使用氧气传感器探究“铁丝在氧气中的燃烧”(如图1),测得实验过程中集气瓶内氧气体积分数随时间的变化关系如图2,下列说法不正确的是
A.现象是剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体
B.开始采集数据时,瓶内是纯净的氧气
C.铁丝停止燃烧时瓶内氧气未耗尽
D.实验过程中集气瓶底可能会炸裂
【答案】B
【详解】A、铁丝在氧气中燃烧的现象是:剧烈燃烧、火星四射,生成黑色固体,放出大量的热,不符合题意;
B、由图2可知,开始采集数据时,氧气的体积分数是80%,瓶内不是纯净的氧气,符合题意;
C、由图2可知,铁丝停止燃烧时,集气瓶内氧气的体积分数为20%,氧气未耗尽,不符合题意;
D、铁丝在氧气中燃烧放出大量的热,应在集气瓶底部放少量水或铺一层细沙,防止高温熔融物溅落,炸裂瓶底,图中未在集气瓶底部放少量水或铺一层细沙,实验过程中集气瓶底可能会炸裂,不符合题意。
故选B。
3.(25-26八年级下·河北石家庄·期中)下列化学反应中属于氧化反应但不属于化合反应的是
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】氧化反应是物质与氧气发生的反应,化合反应是两种或两种以上物质生成另一种物质的反应,特征为“多变一”,则属于氧化反应但不属于化合反应的是,A正确。
4.(25-26九年级上·吉林松原·期中)化学科学十分重视实证和理性思维.在课堂学习中,通过选用典型物质进行实验,来探究物质的有关性质。如图所示是探究氧气化学性质的实验,请回答:
(1)实验一:木炭在图②中燃烧更剧烈,说明燃烧的剧烈程度与_____有关,请写出文字表达式_____。
(2)实验二:图④中铁丝在氧气中燃烧的现象是_____,集气瓶中预先放入一些水的目的是_____。
【答案】(1) 氧气浓度(或氧气含量)
(2) 剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体,并放出热量 防止高温熔融物溅落下来,使瓶底炸裂
【详解】(1)木炭在氧气中燃烧更剧烈,说明燃烧剧烈程度与氧气浓度有关(或氧气含量、纯度等,合理即可)。木炭燃烧的文字表达式为:。故填:氧气浓度(或氧气含量);。
(2)铁丝在氧气中燃烧的现象为:剧烈燃烧,火星四射,放出热量,生成黑色固体。集气瓶中预先放水的目的是:防止高温熔融物溅落瓶底,使瓶底炸裂。故填:剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体,并放出热量;防止高温熔融物溅落下来,使瓶底炸裂。
要点 二氧化碳的性质
一、二氧化碳的物理性质
常规状态:通常状况下为无色、无味的气体。
密度特性:密度大于空气,实验室采用向上排空气法收集。
溶解特性:能溶于水,1体积水约可溶解1体积二氧化碳,加压后溶解度会进一步增大。
特殊形态:固态二氧化碳俗称“干冰”,干冰易升华,升华过程会吸收大量热量。
二、二氧化碳的核心化学性质
燃烧特性:不可燃,也不支持绝大多数物质的燃烧,仅镁等少数活泼金属可在二氧化碳中燃烧。
与水反应:和水反应生成碳酸,碳酸呈酸性可使紫色石蕊溶液变红;碳酸不稳定,受热易分解为水和二氧化碳。
与碱反应:可与氢氧化钙(澄清石灰水)反应生成碳酸钙白色沉淀,该反应是实验室检验二氧化碳的特征反应。
光合作用:是绿色植物光合作用的核心原料,参与自然界的碳氧循环。
三、二氧化碳的核心实验现象与结论
1.阶梯蜡烛熄灭实验
操作现象:将二氧化碳沿烧杯壁缓缓倒入,下层蜡烛先熄灭,上层蜡烛后熄灭。
实验结论:二氧化碳密度大于空气,且不可燃、不支持燃烧,可直接用于灭火。
2.二氧化碳溶于水实验
操作现象:向充满二氧化碳的软塑料瓶中加入约1/3体积的水,拧紧瓶盖振荡后,瓶身明显变瘪。
实验结论:二氧化碳能溶于水,瓶内气体减少、压强降低,在大气压作用下瓶身凹陷。
紫色石蕊变色实验
操作现象:将二氧化碳通入紫色石蕊溶液,溶液由紫色变为红色;对溶液加热,溶液又变回紫色。
实验结论:二氧化碳与水反应生成酸性的碳酸,碳酸受热易分解,二氧化碳本身不具备酸性。
石蕊变红时,反应文字表达式:二氧化碳 +水 → 碳酸 ,符号表达式:CO2 +H2O→ H2CO3
加热后溶液变紫,反应文字表达式:碳酸→ 二氧化碳 +水 ,反应符号表达式:H2CO3 → CO2 + H2O
3.澄清石灰水变浑浊实验
操作现象:将二氧化碳通入澄清石灰水,澄清石灰水迅速变浑浊,生成白色沉淀。
实验结论:二氧化碳和氢氧化钙反应生成难溶于水的碳酸钙,该反应是检验二氧化碳的标准方法。
反应文字表达式:二氧化碳 + 氢氧化钙 → 碳酸钙 + 水 ,符号表达式:CO2+Ca(OH)2 →CaCO3+H2O
四、二氧化碳的性质与用途对应关系
灭火用途:依托不可燃、不助燃、密度大于空气的性质,覆盖燃烧物表面隔绝氧气,用于常规灭火器。
人工降雨用途:利用干冰升华吸收大量热,使空气中水蒸气冷凝为水滴,实现人工降雨,也可作舞台烟雾效果的制冷剂。
碳酸饮料用途:利用能溶于水的特性,加压将二氧化碳溶入饮料,制成各类碳酸饮品。
气体肥料用途:作为光合作用原料,提升大棚内二氧化碳浓度,促进农作物增产。
五、核心易错点辨析
检验与验满区分:检验二氧化碳需将气体通入澄清石灰水;验满需将燃着的木条放在集气瓶瓶口,木条熄灭即证明已满。
“二氧化碳不能支持燃烧”的限定:该结论仅针对普通可燃物,镁条等活泼金属可在二氧化碳中燃烧,不能一概而论。
石蕊变色本质:使紫色石蕊变红的是碳酸,不是二氧化碳本身,二氧化碳不属于酸,是酸性氧化物。
要点速测特别提醒/易错提醒/教材延伸
1.属性概念易错点:二氧化碳本身不具备酸性,不能使干燥紫色石蕊试纸变色,是其与水反应生成的碳酸才让石蕊变红,不能误称“二氧化碳是酸”。
2.燃烧认知易错点:二氧化碳常规条件下不支持燃烧,但并非所有物质都不能在其中燃烧,镁条可在二氧化碳中继续燃烧,生成氧化镁和碳。
3.收集方法易错点:二氧化碳能溶于水且和水反应,不能用排水法收集;若用多功能瓶排水法测体积,需在水面加一层植物油隔绝CO₂与水接触。
4.检验操作易错点:能使燃着的木条熄灭的气体不只有二氧化碳,氮气等气体也有该性质,检验二氧化碳必须用澄清石灰水,不能仅靠木条熄灭判定。
5.干冰使用易错点:干冰升华时直接吸收大量热变成气态CO₂,不会产生液态水,人工降雨、舞台云雾效果利用的是该物理变化,无新物质生成。
6.环境认知易错点:二氧化碳是空气固有组分,不属于空气污染物,但其过量排放会加剧温室效应,不能将其归类为常规大气污染物。
7.密度性质易错点:二氧化碳密度远大于空气,进入久未开启的菜窖、深井前,必须做“灯火试验”,防止高浓度CO₂引发窒息。
8.现象描述易错点:二氧化碳通入澄清石灰水变浑浊,是因为生成了难溶于水的碳酸钙沉淀,不能将浑浊现象描述为“生成白色沉淀碳酸钙”,要区分现象和结论。
9.共存反应易错点:二氧化碳和水的反应是可逆的,碳酸不稳定,常温下就会分解为CO₂和水,不存在长期稳定的纯碳酸溶液。
1.(25-26八年级下·黑龙江大庆·期中)小乐对教材中“探究二氧化碳性质”的相关实验装置进行了如图的改进。当小乐通入一段时间后,下列现象及结论错误的是
A.试管①内溶液的颜色变红色,证明呈酸性
B.试管②内溶液变浑浊,证明能与澄清石灰水反应
C.烧杯③中下面的蜡烛先熄灭,证明的密度比空气大
D.烧杯③中的蜡烛熄灭,证明不可燃也不助燃
【答案】A
【详解】A.CO2本身不具有酸性,是CO2与水发生反应CO2 + H2O = H2CO3,生成的碳酸呈酸性使石蕊溶液变红,结论错误。
B.CO2和澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀,溶液变浑浊可证明二者能发生反应,结论正确。
C.CO2密度比空气大,通入烧杯后先在底部聚集,因此下层蜡烛先熄灭,可证明其密度大于空气,结论正确。
D.蜡烛接触CO2后熄灭,证明CO2不可燃、也不支持燃烧,结论正确。
2.(2026·山西晋中·一模)用下图所示实验探究CO2的性质。关于实验的分析不合理的一项是
A.实验1观察到燃着的蜡烛熄灭
B.实验2的正确操作可证明CO2能与H2O发生化学反应
C.实验1和实验2探究的只是CO2的化学性质
D.实验2采用了对比实验法
【答案】C
【详解】A、二氧化碳不可燃也不助燃,密度比空气大,则可观察到的蜡烛熄灭,该选项分析合理;
B、先将干燥紫色石蕊纸花放入二氧化碳中,纸花不变色,再将紫色石蕊纸花取出来后喷水,纸花不变色,喷水后的纸花放入二氧化碳中变红色,则说明二氧化碳能和水反应,该选项分析合理;
C、实验1中,二氧化碳能从集气瓶倒入烧杯,且观察到蜡烛熄灭,说明了二氧化碳密度比空气大(物理性质),不燃烧、不支持燃烧(化学性质),因此实验1探究了CO2的物理和化学性质,该选项分析不合理;
D、结合前面分析可知,实验2采用了对比实验法,该选项分析合理。
故选C。
3.(25-26八年级下·山东威海·期中)兴趣小组的同学在实验室探究“二氧化碳与水的反应”。
(1)如图1所示,小芳向盛满二氧化碳的软塑料瓶内注入约1/3体积的水,立即旋紧瓶盖,振荡,观察到软塑料瓶变瘪,证明二氧化碳能与水发生反应。小明对此提出质疑,他的理由是___________
(2)小红设计了如图2的装置继续探究。
步骤①:向B中紫色石蕊试纸上滴加蒸馏水,未见试纸颜色变化。
步骤②:通入干燥的二氧化碳,观察到___________,(填“A”或“B”)处的试纸变红,使其变红的物质是___________(填化学式)。该反应的基本类型是___________。
步骤③:小红将变红的紫色石蕊试纸在太阳下晒一会,试纸又变紫,原因是___________。
【答案】(1)二氧化碳溶于水也会使瓶内压强变小,瓶子变瘪
(2) B 化合反应 碳酸不稳定受热分解
【详解】(1)二氧化碳能溶于水,瓶内压强减小变瘪,无法区分是溶于水还是与水发生化学反应;
(2)A中是干燥石蕊试纸,干燥不能使其变色;B中试纸上有水,与水反应生成碳酸(H2CO3),碳酸呈酸性,使紫色石蕊变红。该反应是两种物质生成一种物质的反应,属于化合反应;
碳酸不稳定,受热易分解生成二氧化碳和水,酸性消失,石蕊恢复紫色。
要点 实验室制氧气
一、实验室制氧气的三类核心反应原理
1.加热高锰酸钾制氧气
反应文字表达式:高锰酸钾 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气 ;
反应符号表达式:
反应特征:固体加热型反应,反应过程中无需额外催化剂。
2.加热氯酸钾与二氧化锰混合物制氧气
反应文字表达式: ;反应符号表达式:
反应特征:固体加热型反应,二氧化锰作为催化剂,反应前后质量和化学性质不变。
3.过氧化氢(双氧水)与二氧化锰制氧气
反应文字表达式: ;反应符号表达式:
反应特征:固液不加热型反应,无需酒精灯加热,操作更安全简便。
二、实验装置分类与选择依据
发生装置选择
固体加热型装置:适用于高锰酸钾、氯酸钾制氧气,核心仪器包含试管、铁架台、酒精灯、带导管的单孔橡胶塞。
固液不加热型装置:适用于过氧化氢制氧气,核心仪器包含锥形瓶(或大试管)、长颈漏斗/分液漏斗、带导管的橡胶塞。
收集装置选择
排水集气法:利用氧气不易溶于水的性质,收集的氧气纯度更高,收集时机为导管口有连续均匀气泡冒出时。
向上排空气法:利用氧气密度略大于空气的性质,收集的氧气更干燥,验满操作是将带火星的木条放在集气瓶瓶口,木条复燃即证明已集满。
三、标准实验操作步骤(以高锰酸钾制氧气为例)
查:组装装置后,先检查装置气密性,手握试管观察导管口有气泡冒出,松手后导管内形成稳定水柱,说明气密性良好。
装:用纸槽将高锰酸钾平铺送入试管底部,试管口放置一团棉花,防止高锰酸钾粉末进入导管。
特别提醒/易错提醒/教材延伸
1.药品选择易错点:高锰酸钾制氧必须在试管口放一团棉花,防止粉末进入导管造成堵塞;氯酸钾制氧不能混入可燃物,否则加热时会引发爆炸。
2.发生装置易错点:试管口必须略向下倾斜,防止冷凝水回流炸裂热试管;铁夹要夹持在距试管口1/3处,不能夹在试管中部。
3.收集时机易错点:导管口刚冒出气泡时不能立即收集,此时排出的是装置内的空气,要等气泡连续均匀冒出后再开始收集,才能得到纯净氧气。
4.实验收尾易错点:排水法收集完成后,必须先将导管从水槽中撤离,再熄灭酒精灯,防止水槽冷水倒吸回热试管,导致试管骤冷炸裂。
5.催化剂概念易错点:二氧化锰不是所有反应的催化剂,在过氧化氢、氯酸钾制氧反应中起催化作用;催化剂不能增加最终生成氧气的总质量,仅改变反应速率。
6.验满操作易错点:向上排空气法验满时,带火星的木条必须平放在集气瓶瓶口,不能伸入瓶内,伸入瓶内只能检验气体是氧气,无法证明已集满。
7.过氧化氢制氧易错点:固液不加热型装置中,长颈漏斗下端必须伸入液面以下形成液封,否则生成的氧气会从漏斗口直接逸出。
8.排水法收集易错点:收集满氧气的集气瓶要在水下用玻璃片盖住瓶口,取出后正放在桌面上,氧气密度大于空气,倒放会导致氧气快速逸散。
9.工业制氧易错点:分离液态空气法制氧气属于物理变化,利用氮气和氧气的沸点差异分离,不需要催化剂,也没有发生化学反应。
要点速测
1.(25-26八年级下·河北石家庄·期中)工业制氧气采用分离液态空气法,先将空气液化,然后逐渐升温,关于这个过程的描述正确的是
A.该过程属于化学变化 B.利用了氮气和氧气的沸点不同
C.也可以将其应用于实验室快速制备氧气 D.过程中有新物质氧气生成
【答案】B
【详解】A、分离液态空气制氧气的过程中没有新物质生成,属于物理变化,错误;
B、分离液态空气法是利用氮气和氧气的沸点不同,升温时沸点低的氮气先汽化,从而实现分离,正确;
C、分离液态空气法需要低温、高压的特殊条件,实验室难以满足,无法用于实验室快速制备氧气,错误;
D、该过程只是将空气中原本存在的氧气分离出来,没有新物质生成,错误。
2.(25-26九年级下·内蒙古乌兰察布·期中)下列有关简易供氧器制氧原理的说法不正确的是
A.左瓶相当于实验室制取氧气的发生装置
B.可通过右瓶观察氧气的供给速率
C.可通过右瓶使输出的氧气保持湿润
D.二氧化锰增加了生成氧气的质量
【答案】D
【详解】A.左瓶是过氧化氢和二氧化锰反应生成氧气的场所,相当于实验室的发生装置,说法正确。
B.氧气通入右瓶水中,可通过观察气泡产生的速率,判断氧气的供给速率,说法正确。
C.氧气经过右瓶水后会携带水蒸气,能使输出的氧气保持湿润,说法正确。
D.二氧化锰是该反应的催化剂,催化剂只能改变化学反应速率,不会改变生成物的质量,不能增加生成氧气的质量,说法错误。
3.(25-26九年级上·山东聊城·期中)气体制备是化学实验基本技能之一,现用如下装置进行化学实验,请回答下列问题:
(1)写出仪器①的名称:___________。
(2)实验室若选择过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取较为纯净氧气,则可选择的发生和收集装置组合正确的有___________(填数字序号),向发生装置内加药品前,应该先进行的操作是___________。
①AD或AE ②BD或BE ③CD或CE ④BD或CD
(3)利用高锰酸钾制取氧气过程中发生反应的符号表达式为___________。
(4)如果要制得较干燥的氧气最好应该选择装置___________收集,其验满方法是___________。
【答案】(1)分液漏斗
(2) ④ 检查装置的气密性
(3)
(4) E 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
【详解】(1)根据常见仪器的外形,图中①是带活塞的分液漏斗;
(2)过氧化氢和二氧化锰制氧气是固液常温型反应,发生装置B、C都符合要求;要收集较纯净的氧气,排水法收集的气体纯度高于排空气法,因此收集装置选D,组合为或,故选④;制取气体加药品前,必须先检查装置气密性,防止装置漏气影响实验。
(3)高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气,按符号表达式要求书写即可。
(4)要得到干燥的氧气,选择向上排空气法(排水法收集的氧气会混有水蒸气),氧气密度大于空气,因此选向上排空气装置E;利用氧气助燃性验满,操作是将带火星木条放在集气瓶口,木条复燃则说明收集满。
要点 实验室制取二氧化碳
一、药品与反应原理
核心药品:选用块状大理石(或石灰石)(主要成分为CaCO₃)和稀盐酸。
禁用药品说明:不能用浓盐酸,其挥发性会导致生成的CO₂混有HCl杂质;不能用稀硫酸,反应生成的微溶硫酸钙会覆盖在大理石表面,阻断反应继续进行;不能用碳酸钠,反应速度过快,不利于气体收集。
反应文字表达式:碳酸钙+盐酸→氯化钙+水+二氧化碳 ;
反应符号表达式:CaCO₃ + HCl →CaCl₂ + H₂O + CO₂
二、装置选择
发生装置类型:选用固液常温型,反应物为固体和液体,反应不需要加热,和过氧化氢制氧气的发生装置通用。
发生装置拓展:可通过长颈漏斗、分液漏斗、多孔塑料板等配件,实现随时添加液体、控制反应速率、控制反应发生与停止的功能。
收集装置选择:只能用向上排空气法,CO₂密度比空气大,且能溶于水并与水反应,不能用排水法收集。
装置细节要求:收集时导气管必须伸入集气瓶底部,才能彻底排尽瓶内空气,收集到较纯净的气体。
三、操作步骤
第一步:按要求连接好实验仪器,组装整套发生和收集装置。
第二步:检查装置气密性,常用方法为密闭体系微热法,观察导管口冒气泡、冷却后形成稳定水柱即气密性良好。
第三步:先向发生装置中装入块状大理石,再通过长颈漏斗加入稀盐酸,注意先固后液的操作顺序。
第四步:用向上排空气法收集二氧化碳,集满后用玻璃片盖住瓶口,正放在实验桌面上。
四、检验与验满
气体检验方法:将生成的气体通入澄清石灰水中,若澄清石灰水变浑浊,即可证明该气体是二氧化碳。
气体验满方法:将燃着的木条平放在集气瓶瓶口,若木条立即熄灭,证明瓶内二氧化碳已收集满。
五、实验室制取气体的通用思路
第一步:确定反应原理,选择反应速率适中、原料廉价易得、生成气体纯净的药品。
第二步:根据反应物状态和反应条件,匹配对应的气体发生装置。
第三步:根据生成气体的密度、溶解性,选择合适的气体收集方法。
第四步:利用气体的特征反应,完成气体的检验和验满操作。特别提醒/易错提醒/教材延伸
1.药品选择易错点:不能用浓盐酸,其挥发性会让生成的CO₂混有HCl杂质;不能用稀硫酸,反应生成的微溶硫酸钙会覆盖大理石表面,阻断反应继续进行;不能用碳酸钠,反应速度过快,不利于气体收集。
2.发生装置易错点:长颈漏斗下端必须伸入液面以下形成液封,否则气体会从漏斗口直接逸出;不能用酒精灯加热该反应,否则会导致反应速率失控、大量酸液飞溅。
3.收集方法易错点:不能用排水法收集,CO₂能溶于水且和水反应,会导致收集不到足量气体;向上排空气法收集时,导管必须伸入集气瓶底部,才能彻底排尽瓶内原有空气。
4.气密性检查易错点:带长颈漏斗的装置,不能用“手握试管看气泡”的常规方法检查气密性,正确操作是关闭止水夹后向漏斗加水,观察是否能形成稳定液面差。
5.验满操作易错点:不能将燃着的木条伸入集气瓶内部验满,必须平放在集气瓶瓶口,木条立即熄灭才证明已集满;不能用带火星的木条验满,二氧化碳本身就会让带火星的木条直接熄灭,无法准确判断。
6.检验操作易错点:检验气体必须将其通入澄清石灰水,不能用燃着的木条熄灭就判定是二氧化碳,氮气等不支持燃烧的气体也能让木条熄灭,会出现误判。
7.操作顺序易错点:装药品必须遵循“先固后液”顺序,先加入块状大理石,再从漏斗添加稀盐酸,颠倒顺序会导致液体提前大量涌出,无法控制反应。
要点速测
1.实验室制取CO2并检验,下列操作中正确的是
A.装大理石 B.产生气体
C.收集验满 D.检验气体
【答案】A
【详解】A、把大理石放入锥形瓶时,应该先把锥形瓶横放,把大理石放入锥形瓶口后,再把锥形瓶慢慢地竖起来,使大理石滑到锥形瓶底部,以免打破锥形瓶。图中操作正确,符合题意;
B、用石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳,属于固液不加热反应,发生装置可以选择该装置,但是长颈漏斗下端应伸入液面以下,防止反应生成的二氧化碳从长颈漏斗下端逸出,图中操作错误,不符合题意;
C、二氧化碳不燃烧、不支持燃烧,二氧化碳验满:将燃着的木条放在集气瓶口,木条熄灭,说明已经集满,不能伸入集气瓶内部,图中操作错误,不符合题意;
D、二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水,能使澄清石灰水变浑浊,通常用澄清石灰水检验二氧化碳,不能用水检验二氧化碳,不符合题意。
故选A。
2.(25-26九年级上·河北石家庄·期中改编)化学是一门以实验为基础的学科,如图是实验室制取与收集气体、气体性质实验的装置图,据此回答有关问题。
(1)仪器Ⅰ的名称是______。
(2)实验室利用装置A分解高锰酸钾制取时,反应的符号表达式为______。
(3)实验室用装置B制取二氧化碳时,选择的试剂为______(填名称)和稀盐酸,通过仪器Ⅰ向锥形瓶内添加稀盐酸至______(选填“a”或“b”)处。
(4)装置C是用软塑料管自制的气体发生装置,可用于制取二氧化碳,试剂加入至图示位置并塞紧橡胶塞后,要使反应开始,接下来的操作是:______。相比于B装置,C装置除了装置简单、试剂用量少和取材环保的优点外,还具有的优点:______。
(5)如图G所示,点燃两只短蜡烛,分别放在白铁皮架的两个阶梯上,把白铁皮架放在烧杯里,沿烧杯壁倾倒二氧化碳。观察到的现象是:______,这个实验可以得出的二氧化碳的化学性质是:______。
【答案】(1)长颈漏斗
(2)
(3) 大理石/石灰石 a
(4) 挤压软塑料管使固体药品与液体药品接触 可控制反应的发生与停止
(5) 下层蜡烛先熄灭,上层蜡烛后熄灭 不能燃烧,也不支持燃烧
【详解】(1)由图可知,仪器Ⅰ是长颈漏斗。
(2)高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气,化学方程式为。
(3)实验室制取二氧化碳的试剂是大理石(或石灰石,主要成分为CaCO3)和稀盐酸;
通过长颈漏斗添加稀盐酸时,需浸没长颈漏斗下端(a处),形成液封,防止气体从长颈漏斗逸出。
(4)装置C中,挤压软塑料管可使固体药品与液体药品接触,从而启动反应;
另外,松开软塑料管时,液体与固体分离,反应停止,因此除了装置简单、试剂用量少和取材环保的优点外,还具有的优点是:可控制反应的发生与停止。
(5)二氧化碳密度比空气大,且不能燃烧、不支持燃烧,因此倾倒二氧化碳时,下层蜡烛先接触二氧化碳而熄灭,上层蜡烛后熄灭;
该实验体现了二氧化碳 “不能燃烧,也不支持燃烧” 的化学性质。
3.(25-26九年级上·福建南平·期中)如图是实验室制取常见气体的装置。
(1)仪器a的名称是______。
(2)用A装置制取O2的符号表达式:______。
(3)用C装置收集一瓶O2验满时当观察到集气瓶口带火星的木条复燃,接下来的具体操作是______。
(4)用B装置制取CO2的符号表达式:______。若要控制反应速率,应将带导管的单孔塞换成______(填“D”“E”或“F”,下同),若要控制反应的发生与停止,应将带导管的单孔塞换成______。
(5)用G装置收集CO2,气体应从______(填“b”或“c”)端通入,理由是______。
【答案】(1)酒精灯
(2)
(3)盖上玻璃片,保持集气瓶正放在桌面上
(4) F E
(5) b 二氧化碳密度比空气大
【详解】(1)根据图像,仪器a是酒精灯。
(2)装置为固体加热型发生装置,可用于加热高锰酸钾制取氧气,高锰酸钾在加热条件下分解生成锰酸钾、二氧化锰、氧气,符号表达式为。
(3)氧气密度比空气大,用C装置(向上排空气法)收集氧气,验满后需盖上玻璃片,保持集气瓶正放在桌面上。
(4)实验室用大理石(或石灰石,主要成分是CaCO3)与稀盐酸反应制取二氧化碳,二者反应生成氯化钙、水、二氧化碳,符号表达式为;
装置F(注射器)可通过控制液体滴加速度,调节反应速率,产生平稳的气流;
使用装置E时,关闭弹簧夹,装置内气压增大,固液分离,反应停止;重新打开弹簧夹,装置内气压减小,固液接触,反应发生,可控制反应的发生与停止。
(5)二氧化碳密度比空气大,用G装置收集时,气体从b端通入,可将瓶内空气从c端排出,实现向上排空气法收集。
要点 自然界中的氧循环和碳循环
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。特别提醒/易错提醒/教材延伸
1.循环主体易错点:氧循环的核心主体是氧气,碳循环的核心主体是二氧化碳,二者通过光合作用、呼吸作用深度耦合,不能混淆循环的核心物质。
2.光合作用易错点:光合作用是消耗二氧化碳、释放氧气的唯一核心路径,不能误将呼吸作用、燃烧当成氧气的生成来源。
3.呼吸作用易错点:所有生物的呼吸作用都是消耗氧气、释放二氧化碳,植物白天同时进行光合作用和呼吸作用,并非只进行光合作用。
4.循环形式易错点:碳在无机环境和生物群落之间以二氧化碳形式循环,在生物群落内部以有机物形式通过食物链传递,不能混淆两种场景下的碳存在形式。
5.人为干预易错点:化石燃料燃烧是人为打破循环平衡的核心因素,会快速释放地质层中封存的碳,导致大气二氧化碳浓度升高,不能将其归为自然循环环节。
6.温室效应易错点:二氧化碳是导致温室效应的主要气体,但不是唯一气体,甲烷等气体也会加剧温室效应,不能误称“温室效应完全由二氧化碳导致”。
7.氧循环分支易错点:高层大气中氧气转化为臭氧的过程属于氧循环的特殊分支,臭氧的生成与分解也是氧循环的组成部分,不能完全忽略该环节。
8.平衡认知易错点:自然界的碳氧循环是动态相对平衡,并非绝对固定不变,正常自然波动不属于循环失衡,只有人为过度干预才会引发温室效应加剧等问题。
9.物质变化易错点:碳循环和氧循环过程中,同时存在物理变化和化学变化,不能将循环中的所有过程都判定为化学变化。
10.碳中和概念易错点:碳中和是指人为碳排放和人为碳移除实现正负抵消,不是完全禁止二氧化碳排放,不能误将其理解为“零排放”。
要点速测
1.(25-26九年级上·山东聊城·期中)如图是自然界中的氧循环图,下列关于自然界中氧循环的说法正确的是
A.氧循环中,呼吸作用和燃烧是消耗氧气的主要途径
B.光合作用在氧循环中起到将氧气转换成二氧化碳的作用
C.可燃物燃烧和缓慢氧化都是氧化反应,但缓慢氧化不会释放能量
D.动植物呼吸作用吸入二氧化碳,呼出氧气,从而维持了大气中氧气的稳定
【答案】A
【详解】A、由图可知,氧循环中,呼吸作用和燃烧是消耗氧气的主要途径,选项正确;
B、光合作用在氧循环中起到将二氧化碳转换成氧气的作用,选项错误;
C、可燃物燃烧和缓慢氧化都是氧化反应,都会释放能量,选项错误;
D、动植物呼吸作用吸入氧气,呼出二氧化碳,选项错误;
故选A。
2.(25-26八年级下·山东日照·期中)中国承诺努力争取在2060年前实现“碳中和”,彰显了我国的责任与担当,也是实现我国绿色可持续发展的内在要求。下列做法中,不利于实现碳中和的是
A.开发新能源
B.退耕还林,推进生态环境建设
C.减少使用私家车,多乘公交或骑自行车出行
D.讲卫生,大力提倡使用一次性餐具
【答案】D
【详解】 A.开发新能源可替代化石燃料,减少二氧化碳排放,有利于实现碳中和。
B.退耕还林后植物通过光合作用吸收大量二氧化碳,有利于实现碳中和。
C.减少私家车使用可降低燃油消耗,减少二氧化碳排放,有利于实现碳中和。
D.大力推广一次性餐具,若为塑料类会增加化石原料消耗、提高二氧化碳排放;若为木质类会导致林木被砍伐,降低二氧化碳吸收能力,均不利于实现碳中和。
3.(24-25九年级上·河南信阳·期中)如图是自然界中氧的部分循环示意图,分析并回答下列问题。
(1)从如图所示的①~⑥中选择合适的序号填空,产生氧气的有_______,消耗氧气的有①⑤和_______。
(2)下列关于氧气的有关说法正确的是_____(填字母序号)。
A.氧气有百利而无一害
B.空气中氧气的浓度越高越好
C.空气中氧气的含量永远不变
D.空气中的氧处于动态平衡
【答案】(1) ③⑥ ②④
(2)D
【详解】(1)氧气的来源主要是植物的光合作用,消耗有动植物的呼吸、燃料的燃烧、金属锈蚀等,故消耗氧气的有①⑤和②④,产生氧气的有③⑥;
(2)A、氧气并不是百利而无一害,例如氧气会使金属锈蚀,会使燃料爆炸等,故错误;
B、空气中氧气浓度太高,也会对人和动植物造成影响,故错误;
C、空气中的氧气含量随地点、时间的改变,也是在变化的,故错误;
D、空气中的氧既有消耗,又有获得,但空气中氧气含量基本不变,处于动态平衡状态,故正确;
故选D。
难点 空气中氧气含量测定的实验
一、药品选择类难点
核心难点:容易误选木炭、硫磺、铁丝、镁条作为替代红磷的实验药品,无法判断药品适配性。
解析:实验药品必须同时满足三个条件:能在空气中燃烧、只和氧气反应、生成物为固体。木炭/硫磺燃烧生成气体,瓶内压强无明显下降;铁丝在空气中无法点燃;镁条不仅和氧气反应,还会和氮气、二氧化碳反应,都会导致实验结果偏差。
二、误差分析类难点
核心难点:无法区分“结果小于1/5”和“结果大于1/5”的不同操作诱因,容易混淆两类误差的逻辑。
解析:
结果偏小:红磷量不足氧气未耗尽、装置漏气冷却时外界空气进入、未冷却至室温就打开弹簧夹,都会让进入瓶内的水体积不足。
结果偏大:点燃红磷后伸入集气瓶速度过慢,瓶内空气受热逸出;实验前未夹紧弹簧夹,红磷燃烧时部分空气从导管逸出,最终进入瓶内的水体积超过1/5。
三、装置改进类难点
核心难点:无法理解密闭型改进装置的优势,不会分析数字化实验的压强变化曲线。
解析:传统敞口点燃红磷的装置会有污染物逸出、空气受热逸出的问题,改进后的密闭装置用放大镜引燃、电热丝引燃红磷,全程体系密闭,既避免五氧化二磷污染空气,也能大幅降低实验误差,数据精度远高于传统装置。
四、概念辨析类难点
核心难点:容易把“氧气约占空气体积的1/5”错误等同于“空气质量占比1/5”,混淆体积和质量的比例关系。
解析:该实验测定的是氧气的体积占比,不是质量占比,利用气体分子间距相近的特性,通过消耗氧气后的压强差,直接换算出氧气体积,和质量无关。
五、特殊场景类难点
核心难点:遇到用铜丝加热测定氧气体积的变形实验时,无法迁移红磷实验的核心逻辑。
解析:铜丝加热消耗氧气生成固体氧化铜,实验逻辑和红磷实验完全一致,核心要求是铜丝足量、装置反复推拉注射器让氧气充分反应,最终通过注射器的体积变化,计算出氧气的体积分数。
难点精练
1.(2026·山东烟台·一模)测定空气中氧气含量的创新实验如下图。下列说法错误的是
A.实验后玻璃管中剩余的气体难溶于水
B.实验过程中玻璃管内的液面先下降后升高
C.红磷的量不足会使测定的空气中氧气含量偏低
D.燃烧匙可以伸入到液面与刻度1之间的位置
【答案】D
【详解】A.实验结束后水仅进入玻璃管容积的,剩余气体未发生溶解,说明剩余气体难溶于水,正确;
B.红磷燃烧放热,先使管内气体受热膨胀、压强增大,液面下降;反应结束温度恢复后,氧气被消耗、管内压强减小,液面上升,因此液面先下降后升高,正确;
C.红磷量不足时,无法将管内氧气完全消耗,进入管内的水体积偏小,会导致测定的氧气含量偏低,正确;
D.若燃烧匙伸入液面与刻度1之间的位置,红磷位置过低,无法充分消耗玻璃管上部的氧气,且反应过程中水位上升后可能浸没红磷,使反应提前终止,导致测定结果不准确,错误。
2.(25-26八年级下·山东泰安·期末)某学习小组同学设计了如图装置进行测定空气中氧气含量的实验,夹紧弹簧夹,将足量的红磷和木炭分别点燃后放入甲、乙两个集气瓶中,待反应结束恢复至室温后,再打开弹簧夹。下列有关叙述正确的是
A.点燃后应将红磷和木炭迅速伸入集气瓶中
B.测定空气中氧气含量只能用物质燃烧的方法
C.实验结束恢复至室温后,两个集气瓶中的实验现象相同
D.该实验证明,测定空气中氧气含量时可用木炭代替红磷
【答案】A
【详解】A. 点燃后应将红磷和木炭迅速伸入集气瓶中,防止瓶内空气受热膨胀逸出,影响实验结果,正确;
B. 测定空气中氧气含量不是只能用燃烧法,如还可通过加热铜粉与氧气的方法测定,错误;
C. 甲中红磷燃烧消耗了氧气,且生成物是固体,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,打开弹簧夹,烧杯中的水进入集气瓶,进入水的体积约占集气瓶内空气体积的五分之一,乙中木炭燃烧生成二氧化碳,二氧化碳是气体,化学反应前后压强变化不大,待温度恢复至室温后,打开弹簧夹,几乎没有水进入集气瓶,现象不同,错误;
D. 由C的分析可知,木炭燃烧生成二氧化碳气体,化学反应前后瓶内压强无明显变化,无法测定空气中氧气含量,不能代替红磷,错误。
3.(25-26八年级下·广西南宁·期末)利用图甲装置测定空气中氧气的含量,并结合现代传感器技术测得实验过程中容器内气体压强、温度、氧气浓度随时间的变化情况,结果如图乙所示。下列说法错误的是
A.该实验中氧气并未完全反应
B.反应开始时压强增大是因为反应放热,温度升高
C.容器内氧气被消耗的全过程对应bc段的变化进程
D.时刻后压强增大是由于打开了弹簧夹,水倒吸进入集气瓶
【答案】C
【详解】本题结合红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验,分析曲线变化对应的反应过程:
A.观察图乙的氧气浓度曲线,反应结束后氧气浓度未到0,说明氧气还有剩余,没有完全反应,A正确。
B.红磷燃烧放热,温度升高、气体膨胀,因此反应初始阶段压强上升,B正确。
C.红磷燃烧就开始消耗氧气,对应氧气浓度从时刻后就开始下降,直到红磷熄灭、氧气浓度趋于平稳,对应的应该是从a开始,远早于bc段,C错误。
D.时刻后打开弹簧夹,烧杯中的水倒吸入集气瓶,瓶内气体体积被压缩,因此压强回升,D正确。
难点 氧气与二氧化碳的性质对比与鉴别
一、性质对比类难点
核心难点:容易混淆二者的助燃性、可燃性,误记二氧化碳的酸性属性,无法清晰区分两类气体的核心性质差异。
解析:
氧气是助燃性气体,自身不可燃,能支持绝大多数可燃物燃烧;二氧化碳既不可燃也不支持普通可燃物燃烧,仅镁等少数活泼金属可在其中燃烧。
二氧化碳本身不具备酸性,是和水反应生成的碳酸使紫色石蕊变红,不能错误表述为“二氧化碳是酸”。
二者物理性质高度相似:常温下都是无色无味气体、密度都大于空气,仅靠物理外观无法直接区分。
二、鉴别方法类难点
核心难点:容易误用“观察颜色”“闻气味”这类无效方法,混淆检验和验满的操作逻辑,出现操作步骤表述错误。
解析:
首选鉴别方案:用燃着的木条分别伸入集气瓶内,木条燃烧更旺的是氧气,木条立即熄灭的是二氧化碳,操作简单现象明显。
次选特征方案:将气体分别通入澄清石灰水,能使澄清石灰水变浑浊的是二氧化碳,无明显现象的是氧气,这是二氧化碳的专属特征反应。
避坑提醒:不能将带火星的木条用于二氧化碳的鉴别,也不能把“伸入集气瓶内”的检验操作,错写成“放在瓶口”的验满操作。
三、实验现象辨析难点
核心难点:无法区分不同物质在两种气体中的燃烧现象差异,答题时容易混淆现象描述,把产物名称当成现象表述。
解析:
木炭在氧气中剧烈燃烧发白光,在二氧化碳中火焰直接熄灭。
答题时只能描述感官可见的现象,不能直接写“生成二氧化碳”,要表述为“生成能使澄清石灰水变浑浊的无色气体”。
四、混合气体除杂难点
核心难点:遇到“氧气中混有少量二氧化碳”“二氧化碳中混有少量氧气”的除杂题型时,无法选择正确的除杂试剂,容易引入新杂质。
解析:
氧气中混有二氧化碳:将混合气体通入足量氢氧化钠溶液,吸收掉二氧化碳,再通过浓硫酸干燥,即可得到纯净氧气。
二氧化碳中混有氧气:将混合气体通过灼热的铜网,氧气和铜反应生成固体氧化铜,即可除去氧气得到纯净二氧化碳。
五、中考易混陷阱难点
核心难点:容易被“用紫色石蕊溶液鉴别”的变形题型误导,忽略二氧化碳和水反应的前置条件,误判鉴别逻辑。
解析:向集气瓶中加入少量紫色石蕊溶液,振荡后溶液变红的是二氧化碳,无明显变化的是氧气,该方法本质利用的是二氧化碳与水生成碳酸的反应,不是二氧化碳本身的变色特性。
难点精练
1.(25-26九年级上·福建泉州·期中)图Ⅰ是化学兴趣小组同学进行“铁丝在氧气中燃烧”的实验装置,通过仪器测量得到如图Ⅱ所示数据,下列关于该实验的说法正确的是
A.铁丝燃烧时,装置中的气压会先变大,后变小
B.集气瓶中放水的目的是吸收有毒物质,防止空气污染
C.20s后,铁丝停止燃烧是因为集气瓶内的氧气已耗尽
D.实验中铁丝剧烈燃烧,火星四射,生成物为氧化铁
【答案】A
【详解】A、铁丝燃烧时放出大量的热,故装置中的气压会先变大,铁丝燃烧结束后,装置温度降低,氧气减小,故装置内气压变小,该选项正确。
B、铁丝在氧气中燃烧时,集气瓶中放少量水的目的是防止高温熔融物溅落,炸裂瓶底,而不是吸收有毒物质,该选项错误。
C、从图Ⅱ可以看出,铁丝停止燃烧时,氧气的体积分数未降为0,说明集气瓶内还有氧气,所以铁丝停止燃烧不是因为氧气被耗尽,该选项错误。
D、铁丝燃烧时发生的反应是铁与氧气在点燃的条件下反应,生成四氧化三铁不是氧化铁,该选项错误。
故选A。
2.(25-26九年级上·四川巴中·期末)用如图所示装置验证的性质:在塑料瓶上打3个孔,在一根细铁丝上粘2张用石蕊溶液染成紫色的纸条(一干、一湿)放入塑料瓶中,通入。下列说法正确的是
A.高处蜡烛先熄灭,低处蜡烛后熄灭
B.干的纸条先变红,湿的纸条后变红
C.实验结束后,取出湿的纸条用吹风机吹干,纸条由紫变红
D.该装置既能验证的物理性质,又能验证其化学性质
【答案】D
【详解】A.二氧化碳不可燃,不助燃,且密度比空气的大。由于二氧化碳的密度比空气大,会先在下方聚集,所以低处的蜡烛会先熄灭,高处的蜡烛后熄灭,该选项错误;
B.干燥的纸条上没有水,二氧化碳无法和水反应生成碳酸,不能使紫色石蕊变红;湿润的纸条上有水,二氧化碳和水反应生成碳酸,碳酸能使紫色石蕊变红,所以只有湿的纸条会变红,干的纸条不会变红,该选项错误;
C.实验结束后,用吹风机吹干湿的纸条,纸条上的碳酸会分解,红色会变回紫色,而不是由紫变红,该选项错误;
D.这个实验中,蜡烛熄灭的现象可以验证二氧化碳密度比空气大(物理性质),以及二氧化碳不燃烧也不支持燃烧(化学性质);湿润的纸条变红的现象可以验证二氧化碳能和水反应生成碳酸(化学性质),所以该装置既能验证CO2的物理性质,又能验证其化学性质,该选项正确;
故选D。
3.(25-26八年级下·山东烟台·期中)是实验室和工业中常见的物质。请填空:
(1)实验1采用科学探究中的控制变量法,该实验控制的变量是_______。
(2)实验1中干石蕊纸花喷水后放入二氧化碳中,观察到的现象是_______,证明该反应生成了酸性物质。
(3)实验2是在实验1的基础上设计的创新改进实验,将二氧化碳缓慢通入竖直放置的玻璃管中,能观察到_______(填序号)号棉球先变色,通过此现象可得出二氧化碳和水生成的酸使紫色石蕊试液变红,同时获得二氧化碳的另外一条性质是_______,利用该性质,生活中可以用二氧化碳来_______。
【答案】(1)水
(2)纸花变红
(3) ④ 密度比空气大 灭火
【详解】(1)实验1两组对比实验中,除石蕊纸花是否接触水不同外,其余条件完全一致,因此控制的变量为水。
(2)二氧化碳和水反应生成酸性的碳酸,碳酸能使紫色石蕊变红,因此观察到纸花变红。
(3)干燥的石蕊棉球②③没有水,无法和二氧化碳反应生成酸,不会变色;
二氧化碳密度比空气大,通入后先向下聚集,因此下方的润湿棉球④先接触二氧化碳反应生成碳酸,最先变红;
二氧化碳密度大于空气且不可燃、不支持燃烧,该性质可用于灭火。
难点 实验室制取气体的装置选择与操作要点
一、发生装置选择逻辑难点
核心难点:死记硬背装置样式,不会根据反应物状态、反应条件灵活匹配,容易混淆固液不加热型和固体加热型的适用边界。
解析:
固体加热型:仅适用于反应物全为固体、反应需要加热的场景,比如高锰酸钾/氯酸钾制氧气,核心要求试管口略向下倾斜,防止冷凝水回流炸裂试管。
固液不加热型:适用于固体+液体常温反应的场景,比如过氧化氢制氧气、制二氧化碳,无需酒精灯,操作更安全。
避坑提醒:二氧化锰催化过氧化氢反应不需要加热,绝对不能套用固体加热型装置。
二、发生装置功能拓展难点
核心难点:无法区分长颈漏斗、分液漏斗、多孔塑料板装置的功能差异,误把“控制滴速”当成“控制反应发生与停止”。
解析:
长颈漏斗:仅能随时添加液体药品,下端必须液封,防止气体从漏斗口逸出。
分液漏斗:可通过活塞控制液体滴加速率,从而控制反应快慢,获得平稳气流,但无法实现固液完全分离,不能终止反应。
多孔塑料板装置:通过关闭止水夹增大装置内压强,将液体压回长颈漏斗,实现固液自动分离,是唯一能真正“随时控制反应发生和停止”的简易装置。
三、收集装置选择逻辑难点
核心难点:只记气体密度和溶解性,忽略特殊性质限制,出现收集方法选择错误。
解析:
排水法:适用于不溶于水、不与水反应的气体,比如氧气,收集的气体纯度最高,但会混有水蒸气。
向上排空气法:适用于密度大于空气、不与空气成分反应的气体,比如二氧化碳、氧气,收集的气体更干燥,但纯度偏低。
避坑提醒:二氧化碳能溶于水且和水反应,不能用排水法收集;一氧化碳密度和空气接近,不能用排空气法收集。
四、多功能瓶使用难点
核心难点:搞混多功能瓶不同用途的导管进出顺序,答题时“长进短出”“短进长出”乱用。
解析:
排空气法收集气体:密度大于空气的气体“长进短出”,密度小于空气的气体“短进长出”。
密度大于空气的气体
排水法收集气体:瓶内装满水,所有气体都“短进长出”,利用气体压强将水从长导管压出。
气体洗气除杂:瓶内装半瓶除杂试剂,气体统一“长进短出”,让气体和试剂充分接触反应。
a进b出
五、气密性检查操作难点
核心难点:只会背“手握试管看气泡”,不会适配不同装置设计气密性检查操作,答题时表述不完整丢分。
解析:
简易单试管装置:将导管末端浸入水中,手握试管外壁,导管口冒气泡,松手后导管内形成稳定水柱,证明气密性良好。
带长颈漏斗的装置:关闭止水夹,向长颈漏斗中加水,漏斗内形成稳定液面差且长时间不下降,证明气密性良好。
核心逻辑:先构建密闭体系,再通过改变体系内压强,观察液面差/气泡现象,不能直接加热敞口装置。
六、实验操作顺序安全难点
核心难点:颠倒操作顺序,忽略防倒吸等安全逻辑,引发实验事故。
解析:
固体加热型制氧气:实验结束必须先将导管从水槽中撤离,再熄灭酒精灯,防止水槽冷水倒吸回热试管,导致试管骤冷炸裂。
装药品顺序:所有固液不加热型装置,必须先加固体药品,再从漏斗添加液体药品,不能颠倒顺序。
避坑提醒:绝对不能先点燃酒精灯预热,再往试管中加入固体药品,会引发高温喷溅危险。
难点精练
1.(25-26九年级上·福建泉州·期中)氨气是一种无色、有刺激性气味的气体,极易溶于水,密度比空气小。实验室常用氯化铵(NH4Cl)晶体与消石灰[Ca(OH)2]共热制取氨气。现有如下装置:若在实验室中制备并收集一瓶氨气,且符合“绿色化学”理念,所选装置的连接顺序(按气体从左到右的方向)是
A.①接③ B.①接⑦,⑧接⑤
C.①接⑦,⑧接⑥ D.②接④
【答案】C
【分析】实验室常用氯化铵晶体与消石灰共热制取氨气,故发生装置应该是固固加热型装置。氨气是一种无色、有刺激性气味的气体,极易溶于水,密度比空气小,故收集装置不能用排水法,只能用向下排空气法,由于氨气有刺激性气味的气体,扩散到空气中会污染空气,必须注意尾气的处理,符合“绿色化学”理念。
【详解】①接⑦,⑧接⑥。①接口:即固固加热型装置作为发生装置,符合要求。⑦接口:用向下排空气法收集,并在多功能瓶中进行,多余的氨气由接口⑧连接口⑥进入烧杯的水中,由于氨气极易溶于水,可以直接被吸收,符合“绿色化学”理念。
故选C。
2.(25-26八年级下·黑龙江大庆·期中)结合图示回答问题:
(1)写出有标号的仪器名称:①___________;②___________。
(2)用高锰酸钾制氧气选用的发生装置是___________(选填序号),反应的符号表达式为___________。用高锰酸钾制取,如用D装置收集,如何判断已集满:___________。
(3)实验室可用B或C装置制,反应的符号表达式为___________,C相对于B装置的优点是___________。若用E装置收集,气体应从___________端通入(选填“a”或“b”)。
(4)下图所示装置可用来测量生成的的体积,其中在水面上放一层植物油的目的是___________,植物油上方原有的空气对实验结果___________(填“有”或“无”)明显影响。
【答案】(1) 酒精灯 分液漏斗
(2) A 气泡从集气瓶口连续并均匀的冒出
(3) CaCO3+HCl → CaCl2+H2O+CO2 可以控制反应的发生和停止 b
(4) 防止二氧化碳溶于水并与水反应 无
【详解】(1)根据常见仪器的形状和用途可知,①是酒精灯,常用于加热;②是分液漏斗,可用于控制液体的滴加速度,从而控制反应速率。
(2)高锰酸钾制氧气是固体加热型反应,所以选用的发生装置是A;高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气,化学方程式为;用排水法(D装置)收集氧气时,当气泡从集气瓶口连续并均匀的冒出时,说明氧气已集满。
(3)实验室用石灰石(主要成分碳酸钙)和稀盐酸反应制取二氧化碳,符号表达式为CaCO3+HCl → CaCl2+H2O+CO2 ;C装置相对于B装置,其优点是可以通过控制止水夹的开关,使固体和液体分离或接触,从而控制反应的发生和停止;因为二氧化碳的密度比空气大,所以用E装置收集二氧化碳时,气体应从b端通入。
(4)在测量生成二氧化碳体积的装置中,水面上放一层植物油是为了防止二氧化碳溶于水并与水反应;由于实验是通过测量排出水的体积来确定二氧化碳的体积,植物油上方原有的空气不参与反应,也不影响排出水的体积,所以对实验结果无明显影响。
3.(25-26九年级下·山东日照·期中改编)利用下列实验仪器,在实验室里制取并验证气体的有关性质。根据所学知识请同学们按照要求进行下列实验。并回答下列问题:
(1)装置B中仪器a的名称为____。
(2)用注水法检查装置B气密性的方法是:________,向长颈漏斗内注水,若长颈漏斗内形成一段稳定的液柱,说明装置不漏气。
(3)在实验室用装置A加热高锰酸钾制取氧气时,有一不当之处是_________,发生反应的符号表达式是_______________。
(4)实验室制取二氧化碳时装置C比B的优点是_____________。
(5)用图2所示实验探究CO2的性质。证明CO2能与水反应的现象是____,反应原理是(用符号表达式表示)___________。
(6)“碳”封存。将CO2注入地壳油气层起到驱油作用,既提高油的采收率,又实现碳封存。用图3装置模拟油气田封存CO2,连接G、H装置,将CO2从_____ 端(填“a”或“b”)通入装有油的广口瓶中封存,油被压入烧杯中。
【答案】(1)锥形瓶
(2)关闭弹簧夹
(3) 试管口没放一团棉花
(4)有利于控制反应的发生与停止
(5) 湿润的石蕊棉团变红 CO2+H2O→H2CO3
(6)b
【详解】(1)略;
(2)根据B装置的特点可知,用注水法检查装置B气密性的方法是:关闭弹簧夹,向长颈漏斗内注水,若长颈漏斗内形成一段稳定的液柱,说明装置不漏气;
(3)实验室用装置A加热高锰酸钾制取氧气,为防止加热时粉末状物质进入导管,需要在试管口放一团棉花,则需对装置A进行的改进是在试管口放一团棉花,高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气,反应的符号表达式为:;
(4)发生装置C相较于B,可将块状药品放在多孔隔板上,反应进行时,关闭弹簧夹,产生的气体无法排出,则装置中的压强变大,液体被压入长颈漏斗中,固液分离,反应停止,则C装置能控制反应的开始与停止;
(5)通入二氧化碳后,干燥的石蕊棉团不变色,说明二氧化碳不能使石蕊变色,湿润的石蕊棉团变红,说明二氧化碳能与水反应生成碳酸,反应的符号表达式为:CO2+H2O→H2CO3;
(6)用图3装置模拟油气田封存CO2,连接G、H装置,由于二氧化碳的密度比油小,应从b端通入,将油从a端压入烧杯中。
考点 空气中氧气含量的测定
▌例1 (2026·青海·中考真题)用下图实验装置来探究空气中氧气的含量,下列说法正确的是
A.红磷量不足对实验结果无影响 B.该实验可以用木炭来代替红磷
C.该装置的气密性会影响实验结果 D.无需冷却至室温就可以打开弹簧夹
【答案】C
【详解】A.红磷量不足无法完全消耗瓶内氧气,会导致测定的氧气含量偏小。选项错误;
B.木炭燃烧生成气体,瓶内压强几乎无变化,无法通过倒吸水的体积测定氧气含量,不能代替红磷。选项错误;
C.若装置气密性不佳,反应后外界空气进入瓶内或瓶内气体泄漏,都会导致测定结果出现误差。选项正确;
D.未冷却至室温就打开弹簧夹,瓶内气体受热膨胀,压强偏大,倒吸的水体积偏小,测定结果偏小。选项错误。
解题要点
紧扣红磷足量、装置气密、冷却至室温后开止水夹三大核心操作,利用压强差原理分析进水体积偏差,锁定氧气体积约占空气1/5的实验结论。
▌迁移练1-1 (25-26八年级下·山东泰安·期末)用如图所示装置实验测定空气中氧气的体积分数。下列叙述不正确的是
A.②中瓶内空气的体积约为200mL B.最终注射器活塞移至约40mL刻度线处
C.白磷的作用是消耗②中瓶内的O2 D.②中瓶内的水可以起到降温和吸收白烟的作用
【答案】B
【详解】A. 瓶①原本装满水,取出200mL水,则②中瓶内空气体积等于倒出的水的体积,约为200mL,描述正确;
B. 该实验中白磷燃烧消耗氧气,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,打开弹簧夹,注射器中的水进入集气瓶,进入水的体积就是消耗氧气的体积,氧气约占空气体积的五分之一,则消耗氧气的体积为:,则最终注射器剩余水的体积为:,即活塞移至约60mL刻度处,描述错误;
C. 该实验中白磷的作用就是消耗瓶内的,产生压强差,方便后续通过水的体积变化计算氧气体积,描述正确;
D. 白磷燃烧放出热量,且该实验需要冷却至室温后读数,故瓶内的水可以吸收热量,加速冷却,白磷燃烧生成五氧化二磷,五氧化二磷有毒,散逸到空气中会污染空气,五氧化二磷能与水反应,故水还可以吸收反应生成的五氧化二磷,防止污染空气,描述正确。
▌迁移练1-2 (25-26九年级上·福建宁德·期中)兴趣小组利用氧气传感器来检测足量红磷燃烧过程中氧气的含量变化,如图,下列判断正确的是
A.a点时容器内氮气体积分数为85%
B.c点的压强大于b点
C.实验测得空气中氧气的质量分数为18%
D.密闭容器内水的作用是降温、吸收
【答案】D
【详解】A. a点氧气体积分数为15%,剩余气体除氮气外还含有稀有气体、二氧化碳等,因此氮气体积分数小于85%,错误。
B. b点反应刚结束,温度较高,气体受热膨胀,压强更大;c点温度冷却至室温,且氧气消耗更多,因此c点压强小于b点,错误。
C. 实验测得的是空气中氧气的体积分数为18%,不是质量分数,错误。
D. 红磷燃烧生成有毒的五氧化二磷,水可吸收五氧化二磷,同时能起到降温作用,正确。
考点 空气的成分及用途
▌例2 (2026·河南周口·三模)空气是人类生存必备资源,下列关于空气及其成分说法错误的是
A.氧气可供给动植物呼吸 B.氮气化学性质稳定,可作食品保护气
C.二氧化碳属于空气污染物 D.稀有气体可制作多种用途的电光源
【答案】C
【详解】A.氧气具有供给呼吸的性质,可供给动植物呼吸,正确。
B.氮气常温下化学性质稳定,不易与其他物质反应,可隔绝氧气防止食品氧化,能作食品保护气,正确。
C.空气污染物主要包括有害气体(如、、等)和可吸入颗粒物,二氧化碳是空气的正常组成成分,仅属于温室气体,不属于空气污染物,错误。
D.稀有气体通电时会发出不同颜色的光,可制作多种用途的电光源,正确。
解题要点
牢记空气各成分的标准体积分数,紧扣“性质决定用途”的对应逻辑,规避“体积分数混为质量分数、氧气可燃、二氧化碳计入污染物、稀有气体绝对不反应”四类高频陷阱。
▌迁移练2-1 (2026·重庆·三模)空气是人类不可或缺的资源,下列常用作霓虹灯、激光器的是
A.氧气 B.氮气 C.二氧化碳 D.稀有气体
【答案】D
【详解】本题根据空气各组分的常见用途判断即可:
1. A选项:氧气的核心用途是供给呼吸、支持燃烧,不符合题干用途要求,错误。
2. B选项:氮气化学性质稳定,常用作保护气、制备氮肥,不符合题干用途要求,错误。
3. C选项:二氧化碳可用于灭火、作气体肥料、干冰用于人工降雨等,不符合题干用途要求,错误。
4. D选项:稀有气体通电能发出不同颜色的光,可制作霓虹灯,也可用于制造激光器,符合题意,正确。
▌迁移练2-2 (25-26九年级上·河南洛阳·期中)下列关于空气污染物说法正确的是
A.二氧化碳属于空气污染物 B.二氧化硫会造成酸雨
C.氧气会污染空气 D.氮气是有害气体
【答案】B
【详解】A.是空气的正常组成成分,虽然会加剧温室效应,但不属于空气污染物,该选项错误。
B.溶于水后被氧化可生成硫酸,是形成硫酸型酸雨的主要物质,该选项正确。
C.是空气的主要组分之一,是生物呼吸必需的物质,不会污染空气,该选项错误。
D.约占空气体积的78%,化学性质稳定且无毒,不属于有害气体,该选项错误。
考点 氧气的性质
▌例3 (2026·河南郑州·模拟预测)木炭在氧气中燃烧的实验过程如图所示。能证明木炭与氧气发生化学反应的现象是
A.①中发出微弱的红光 B.②中放出热量
C.②中比①中燃烧更加剧烈 D.③中石灰水变浑浊
【答案】D
【详解】判断化学反应发生的根本依据是有新物质生成,①中发出微弱的红光,②中放出热量,②中比①中燃烧更加剧烈,均只是对现象的描述,不能证明生成了新物质,③中石灰水变浑浊,说明生成了二氧化碳,有新物质生成,说明木炭与氧气发生了化学变化。
解题要点
明确氧气无色无味略重不易溶的物理性质,牢记其助燃不可燃的核心化学属性,区分不同物质在空气与氧气中的燃烧现象差异,规避烟/雾、光/火焰等概念混淆误区,紧扣氧化性、氧化反应分类考点答题。
▌迁移练3-1 铁丝在氧气中燃烧实验,集气瓶底放水的目的是
A.吸收有害气体 B.防止炸裂瓶底 C.降温观察现象 D.增加氧气浓度
【答案】B
【详解】A.该反应无有害气体生成,不需要吸收有害气体,错误。
B.高温熔融物直接落到集气瓶底会导致瓶底局部过热炸裂,水可以降温,防止瓶底炸裂,正确。
C.放水的核心作用不是辅助观察现象,错误。
D.氧气难溶于水,水不能增加瓶内氧气浓度,错误。
▌迁移练3-2 (25-26九年级下·湖南长沙·阶段检测)2025年10月,神舟二十一号载人飞船成功发射,航天员在太空中依靠舱内的氧气供应系统维持生命。下列关于氧气的说法中,正确的是
A.氧气可以供给航天员呼吸 B.氧气可以作燃料
C.氧气极易溶于水 D.氧气是淡蓝色的气体
【答案】A
【详解】A.氧气的核心用途之一是供给呼吸,航天员维持生命活动需要氧气,该说法正确。
B.氧气只能助燃,本身不可燃烧,不能作为燃料,该说法错误。
C.氧气是不易溶于水,并非极易溶于水,该说法错误。
D.常温常压下氧气是无色无味的气体,只有液态氧才是淡蓝色,该说法错误。
考点 二氧化碳的性质和用途
▌例4 (25-26八年级下·山东泰安·期末)下列关于探究二氧化碳性质实验的说法正确的是
A.实验只能证明二氧化碳的物理性质
B.实验中紫色石蕊溶液变红,证明试管内溶液呈酸性与二氧化碳有关
C.实验中只观察到试管内石灰水变浑浊
D.实验既能证明二氧化碳易溶于水,又能证明二氧化碳极易与水反应
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【详解】A. 该实验中蜡烛自下而上依次熄灭,蜡烛熄灭,说明二氧化碳不燃烧、不支持燃烧(化学性质),下层蜡烛先熄灭,说明二氧化碳的密度比空气大(物理性质),错误;
B. 紫色石蕊试液遇到酸性溶液变红,通入紫色石蕊溶液时,溶液变红,说明试管内溶液呈酸性与二氧化碳有关,原因是二氧化碳能与水反应生成酸性的,使石蕊变红,正确;
C. 该实验中二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水,二氧化碳被消耗,试管内气体减少,压强减小,因此该实验中除了观察到试管内澄清石灰水变浑浊,还能观察到试管内液面上升,错误;
D. 该实验中软塑料瓶变瘪仅能说明能溶于水,无法证明和水发生了反应(溶解也会导致瓶内气体减少,压强减小),且不属于易溶于水、极易和水反应的物质,错误。
解题要点
牢记CO₂无色无味密度大于空气、能溶于水的物理性质,紧扣“不燃不助燃不供给呼吸”、与水生成碳酸、使澄清石灰水变浑浊三大核心化学性质,区分干冰升华吸热的用途,规避“CO₂直接使紫色石蕊变红”的高频陷阱答题。
▌迁移练4-1 (25-26九年级下·黑龙江绥化·期末)某小组用如图所示装置探究二氧化碳的性质。下列说法不正确的是
A.图1实验既能证明二氧化碳的化学性质也能证明二氧化碳的物理性质
B.“用锅盖盖灭油锅里的油着火”灭火的原理和图2实验中蜡烛熄灭的原理相同
C.图2实验中短的蜡烛先熄灭
D.图3实验中观察到试管内液面上升,紫色石蕊溶液变红
【答案】C
【详解】A.图1中下层蜡烛先熄灭,可证明密度大于空气(物理性质)、不可燃也不支持燃烧(化学性质);正确。
B.锅盖盖灭油火、图2蜡烛熄灭的原理均为隔绝氧气(或空气);灭火原理相同,正确。
C.图2为密闭容器,蜡烛燃烧放热,生成的温度高、密度小,会聚集在容器上部,若有长短两支蜡烛,则长蜡烛会先熄灭;错误。
D.能溶于水,且与水反应生成碳酸,碳酸使紫色石蕊溶液变红;同时试管内气体减少、压强减小,外界大气压将溶液压入试管,液面上升;正确。
▌迁移练4-2 (2026·山东聊城·二模)探究二氧化碳性质的实验装置如图所示,下列说法正确的是
A.a变红说明二氧化碳有酸性
B.b处澄清石灰水变浑浊是因为生成了碳酸钙
C.变红的紫色石蕊试纸加热后会变无色
D.c处导气管伸入烧杯底部更利于证明二氧化碳的密度比空气大
【答案】B
【详解】A.CO2本身无酸性,a处湿润石蕊试纸变红是因为CO2与水反应生成碳酸,是碳酸使石蕊变红,A错误。
B.b处反应为,可观察到澄清石灰水变浑浊,B正确。
C.碳酸受热易分解为和,酸性消失,变红的石蕊试纸会变回紫色,而非无色,C错误。
D.若c处导气管伸入烧杯底部,会直接将通到下层蜡烛处,无法通过“下层蜡烛先熄灭”’的现象证明密度比空气大,D错误。
考点 氧气的制备
▌例5 (25-26八年级下·山东烟台·期中)如图所示四种途径都可以得到(反应条件已省略),下列说法错误的是
A.从节约能源的角度,甲途径是实验室制的最佳方案
B.乙和丙途径中都用的是固体加热发生装置
C.甲、乙途径中都用到了二氧化锰作催化剂
D.工业上采用途径丁制取大量,主要是利用了和的密度不同
【答案】D
【详解】A.甲途径为过氧化氢常温分解制氧气,无需加热,节约能源,是实验室制O2的最佳方案,说法正确;
B.乙途径为加热氯酸钾固体制氧,丙途径为加热高锰酸钾固体制氧,均使用固体加热发生装置,说法正确;
C.过氧化氢分解、氯酸钾分解的反应中,均使用二氧化锰作为催化剂加快反应速率,说法正确;
D.工业上分离液态空气制氧气,是利用N2和O2的沸点不同,不是密度不同,说法错误。
解题要点
紧扣工业制氧物理分离液态空气的沸点差异原理,实验室三类制氧反应的装置匹配、“茶庄定点收利息”操作顺序、催化剂“一变两不变”特性,结合排水/向上排空气法的收集、验满检验规范,规避试管口朝向。
▌迁移练5-1 (25-26八年级下·河北石家庄·期末)按如图所示进行实验,试管中涌出的柱状泡沫被形象地称为“大象牙膏”。下列说法中,正确的是
A.产生的泡沫可用于灭火 B.反应前后,催化剂的化学性质不同
C.过氧化氢分解生成水和氧气 D.没有催化剂,过氧化氢不会分解
【答案】C
【详解】A.反应产生的泡沫中含有氧气,氧气具有助燃性,不可用于灭火,故选项说法错误;
B.反应前后催化剂的化学性质不变,故选项说法错误;
C.过氧化氢在催化剂作用下可以分解生成水和氧气,故选项说法正确;
D.没有催化剂过氧化氢也会分解,只是反应速率慢一些,故选项说法错误。
▌迁移练5-2 (25-26八年级上·山东德州·期末)氧气是人类生产活动的重要资源,请结合所学知识回答下列问题。
Ⅰ.工业制取氧气
(1)分离液态空气法:此方法得到氧气的过程发生的是________变化(填“物理”或“化学”)。
Ⅱ.实验室制取氧气
(3)请写出图中标号仪器的名称:a________。
(4)实验室用高锰酸钾制取一瓶纯净的氧气,在图1中选择的制取装置组合是________(填序号,下同),该反应的表达式________,该反应的基本类型是________,若选用装置B制氧气,该方法与装置A相比的优点是________。
(5)若用图2装置收集氧气,氧气应从________(填“b”或“c”)端通入瓶内,检验氧气是否收集满时的具体做法是________。
(6)氨气极易溶于水,且密度比空气小,收集氨气最好选用图1中的装置________。
【答案】(1)物理
(3)长颈漏斗
(4) AC 高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气(或) 分解反应 无需加热,操作简便
(5) b 将带火星的木条放在c端,若木条复燃,说明氧气已收集满
(6)E
【详解】(1)分离液态空气法是利用空气中各成分沸点不同进行分离。在这个过程中,没有新物质生成,根据物理变化和化学变化的本质区别(是否有新物质生成),可知此方法得到氧气的过程发生的是物理变化。
(3)图中标号仪器a的名称为长颈漏斗。
(4)实验室用高锰酸钾制取氧气,由于反应物的状态为固体,反应条件需要加热,故发生装置应选A;要收集一瓶纯净的氧气应选C,所以实验室用高锰酸钾制取一瓶纯净的氧气制取装置组合是AC。高锰酸钾在加热条件下分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气,该反应的文字表达式为高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气;符号表达式为KMnO4K2MnO4+MnO2+O2,该反应由一种物质生成多种物质,符合“一变多”的特点,所以基本类型是分解反应。装置B为固液不加热型发生装置,用装置B制氧气,与装置A相比,优点是不需要加热,节约能源,操作简便(合理即可)。
(5)若用图2装置收集氧气,因为氧气密度比空气大,所以氧气应从b端通入瓶内,将空气从c端排出。检验氧气是否收集满时,将带火星的木条放在c端管口,若木条复燃,说明氧气已收集满。
(6)氨气极易溶于水,不能用排水法收集,且密度比空气小,可用向下排空气法收集,图1中E为向下排空气法收集装置,所以收集氨气最好选用图1中的装置E。
考点 二氧化碳的制备
▌例6 (2026·江苏南通·模拟预测)根据图示回答问题。
(1)写出仪器a的名称:_______。
(2)实验室制二氧化碳时,可选择的发生装置为_______(填序号),此装置还可以用于制备_______。
(3)用装置F收集氧气时,氧气应从导管口____(填“b”或“c”)端通入。
【答案】(1)酒精灯
(2) B 氧气
(3)c
【详解】(1)略。
(2)实验室使用大理石和稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水的方式制取二氧化碳,该反应属于固液不加热型反应,所以发生装置选择固液不加热型发生装置,故选B;
用过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下反应生成水和氧气的反应也属于固液不加热型反应,所以也可以用该装置制取氧气 。
(3)氧气密度小于水,且氧气不易溶于水,所以用F装置收集氧气时,需要气体从短管进入,水从长管排出。
解题要点
紧扣大理石/石灰石与稀盐酸的合规药品选择,采用固液常温型发生装置、向上排空气法收集,按“查气密→先固后液装药品→收集→燃着木条验满→澄清石灰水检验”流程操作,规避用浓盐酸、稀硫酸、碳酸钠替代药品的高频陷阱答题。
▌迁移练1-1 (25-26九年级上·河南洛阳·期末)实验室制取二氧化碳并验证其性质,回答下列问题:
(1)实验室制取二氧化碳的发生装置适用于________、________的气体制取;
(2)收集二氧化碳只能用向上排空气法,原因是________________;
(3)将二氧化碳通入紫色石蕊溶液,溶液变红,原因是________________________;
(4)检验二氧化碳气体的方法是________________________。
【答案】(1) 固体和液体反应 反应不需要加热
(2)二氧化碳密度比空气大,能溶于水且与水反应
(3)二氧化碳与水反应生成碳酸,碳酸使石蕊溶液变红
(4)将气体通入澄清石灰水,石灰水变浑浊,证明是二氧化碳
【详解】(1)实验室制二氧化碳装置是固液常温型,故适用于固体与液体、不需要加热的气体制备。
(2)二氧化碳密度比空气大,且能溶于水、能与水发生反应,因此不能用排水法收集,只能用向上排空气法。
(3)二氧化碳与水反应生成碳酸,碳酸呈酸性能使紫色石蕊溶液变红。
(4)将气体通入澄清石灰水中,若澄清石灰水变浑浊,证明该气体是二氧化碳。
▌迁移练1-2 (25-26九年级上·福建南平·期中)如图是实验室制取常见气体的装置。
(1)仪器a的名称是______。
(2)用A装置制取O2的符号表达式:______。
(3)用C装置收集一瓶O2验满时当观察到集气瓶口带火星的木条复燃,接下来的具体操作是______。
(4)用B装置制取CO2的符号表达式:______。若要控制反应速率,应将带导管的单孔塞换成______(填“D”“E”或“F”,下同),若要控制反应的发生与停止,应将带导管的单孔塞换成______。
(5)用G装置收集CO2,气体应从______(填“b”或“c”)端通入,理由是______。
【答案】(1)酒精灯
(2)
(3)盖上玻璃片,保持集气瓶正放在桌面上
(4) F E
(5) b 二氧化碳密度比空气大
【详解】(1)根据图像,仪器a是酒精灯。
(2)装置为固体加热型发生装置,可用于加热高锰酸钾制取氧气,高锰酸钾在加热条件下分解生成锰酸钾、二氧化锰、氧气,符号表达式为。
(3)氧气密度比空气大,用C装置(向上排空气法)收集氧气,验满后需盖上玻璃片,保持集气瓶正放在桌面上。
(4)实验室用大理石(或石灰石,主要成分是CaCO3)与稀盐酸反应制取二氧化碳,二者反应生成氯化钙、水、二氧化碳,符号表达式为;
装置F(注射器)可通过控制液体滴加速度,调节反应速率,产生平稳的气流;
使用装置E时,关闭弹簧夹,装置内气压增大,固液分离,反应停止;重新打开弹簧夹,装置内气压减小,固液接触,反应发生,可控制反应的发生与停止。
(5)二氧化碳密度比空气大,用G装置收集时,气体从b端通入,可将瓶内空气从c端排出,实现向上排空气法收集。
考点 碳循环与氧循环
▌例7 (25-26九年级上·广西柳州·期末)下列有关碳达峰、碳中和的说法中,不正确的是
A.2030年我国实现碳达峰目标后,二氧化碳排放量和吸收量将保持相等
B.践行低碳行动,有助于实现碳达峰目标
C.二氧化碳捕集和封存技术是实现碳中和的有效手段
D.植树造林有助于增加二氧化碳的吸收
【答案】A
【详解】A、碳达峰是指二氧化碳排放量达到峰值后开始下降,但并非立即与吸收量相等,碳中和才是排放量与吸收量相等,该选项说法不正确;
B、践行低碳行动有助于减少排放,实现碳达峰,该选项说法正确;
C、二氧化碳捕集和封存技术可减少净排放,实现碳中和,该选项说法正确;
D、植树造林通过光合作用增加二氧化碳吸收,该选项说法正确。
故选A。
解题要点
以光合作用和呼吸作用为核心纽带,明确碳循环以CO₂为载体、氧循环以O₂为载体的双向转化路径,区分两类循环中气体的产生与消耗途径,结合温室效应成因分析人类活动对循环平衡的影响答题。
▌迁移练7-1 (25-26九年级上·江苏南京·期末)自然界能减少大气中含量的途径是
A.光合作用 B.森林着火 C.火山喷发 D.呼吸作用
【答案】A
【详解】自然界能减少大气中CO2含量的途径是光合作用,光合作用吸收二氧化碳,放出氧气。
故选A。
▌迁移练7-2 (25-26八年级上·上海·阶段检测)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
【详解】(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。
基础达标
一、单选题
1.(25-26八年级上·上海金山·期末)下列物质属于纯净物的是
A.洁净的空气 B.100%纯牛奶 C.清澈的溪水 D.蒸馏水
【答案】D
【详解】纯净物只含一种物质。
A、洁净的空气含有氮气、氧气、二氧化碳等多种气体,不属于纯净物,该选项错误。
B、100%纯牛奶含有蛋白质、脂肪、水等多种成分,不属于纯净物,该选项错误。
C、清澈的溪水含有水、可溶性矿物质、微生物等,不属于纯净物,该选项错误。
D、蒸馏水只由水(H2O)一种物质组成,属于纯净物,该选项正确。
故选D。
2.(2026·上海·一模)如图为测定空气中氧气体积分数的装置(反应前)。有关说法错误的是
A.实验前应检查装置的气密性
B.如实验所用红磷不足,会导致测量结果偏大
C.实验过程中,活塞先向右移动,后又向左移动
D.若实验成功,最终活塞停在10mL刻度处
【答案】B
【详解】A、实验前检查装置气密性是必要操作,防止装置漏气导致测量结果不准确,该说法正确。
B、若红磷不足,不能将装置内的氧气完全消耗,会导致测量结果偏小,而非偏大,该说法错误。
C、红磷燃烧放热,使装置内气体受热膨胀,活塞先向右移动;反应结束后温度降低,氧气被消耗,装置内压强减小,活塞又向左移动,该说法正确。
D、装置内空气体积为,氧气约占空气体积的,因此消耗氧气体积为,最终活塞停在刻度处,该说法正确。
故选B。
3.(25-26八年级上·上海普陀·期末)下列实验现象的描述正确的是
A.红磷在氧气中燃烧产生大量的白色烟雾
B.铁丝在氧气中剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体
C.镁带在空气中燃烧发出耀眼的白光,生成氧化镁
D.木炭在氧气中燃烧产生明亮的黄色火焰
【答案】B
【详解】A、红磷燃烧产生白烟,不是烟雾。实验现象描述错误,不符合题意;
B、铁丝在氧气中燃烧现象为剧烈燃烧、火星四射、生成黑色固体;实验现象描述正确,符合题意;
C、镁带在空气中燃烧发出耀眼的白光,生成氧化镁,其中“生成氧化镁”是实验结论,不是现象。描述错误,不符合题意;
D、木炭在氧气中燃烧发出白光,不是黄色火焰。实验现象描述错误,不符合题意;
故选B。
4.(25-26八年级上·上海金山·期末)下列关于空气中各气体的说法错误的是
A.氧气可作火箭发射的燃料
B.氮气可用于填充食品袋
C.二氧化碳用作气体肥料
D.稀有气体可用于制成多用途的电光源
【答案】A
【详解】A、氧气能支持燃烧,是火碱发射的助燃剂,不是燃料,因此A错误;
B、氮气化学性质稳定,可用于食品防腐,B正确;
C、二氧化碳参与光合作用,可作为气体肥料,C正确;
D、稀有气体在通电时发出不同颜色的光,可用于电光源,D正确。
故选A。
5.(24-25八年级上·上海金山·期末)“碳达峰、碳中和”是近期频繁出现的热词。关于碳循环和氧循环,下列说法错误的是
A.呼吸作用的产物中有二氧化碳 B.植物生长过程,包含了碳循环和氧循环
C.氧循环使空气中氧气含量逐渐增多 D.碳循环和氧循环过程中均有发生化学变化
【答案】C
【详解】A、呼吸作用是人体吸入氧气,呼出二氧化碳和水等,产物中有二氧化碳,该说法正确;
B、植物通过光合作用吸收二氧化碳,释放氧气;通过呼吸作用吸收氧气,释放二氧化碳,包含了碳循环和氧循环,该说法正确;
C、氧循环中,植物光合作用产生氧气,生物呼吸作用等消耗氧气,氧气含量基本保持稳定,不会逐渐增多,该说法错误;
D、碳循环和氧循环过程中都有新物质生成,如光合作用、呼吸作用等,均发生了化学变化,该说法正确。
故选C。
二、多选题
6.(25-26八年级上·上海崇明·期末)同学们对教材中二氧化碳的性质与用途进行了归纳,下列认识正确的是
A.可通过光合作用产生 B.是一种无色、无味的气体
C.固态二氧化碳俗称干冰 D.易溶于水
【答案】BC
【详解】A、绿色植物通过光合作用,吸收二氧化碳和水,生成葡萄糖和氧气,而不是产生二氧化碳,描述错误。
B、二氧化碳在常温常压下是一种无色、无味的气体,描述正确。
C、固态的二氧化碳俗称 “干冰”,升华时会吸收大量的热,可用于人工降雨等,描述正确。
D、二氧化碳能溶于水,但并不是 “易溶于水”,通常1体积水大约能溶解1体积的二氧化碳,描述错误。
故选BC。
7.(25-26八年级上·上海崇明·期末)下列关于催化剂的说法中错误的是
A.催化剂在反应前后性质不变 B.催化剂在反应前后质量不变
C.催化剂能增加产物的产量 D.催化剂可循环使用
【答案】AC
【详解】A、催化剂在反应前后化学性质不变,物理性质可能改变,故A错误;
B、催化剂在反应前后质量不变,故B正确;
C、催化剂不能增加产物的产量,故C错误;
D、催化剂质量和化学性质不变,因此可循环使用,故D正确;
故选AC。
8.(25-26八年级上·上海金山·期末)用如图装置实验室制取二氧化碳,说法正确的是
A.该装置的优点是可以控制反应的发生与停止
B.分液漏斗末端要液封
C.反应物是大理石和稀盐酸
D.验满的方法是用燃着的木条放在集气瓶口
【答案】CD
【详解】A、该装置的优点是能通过分液漏斗控制液体药品的滴加速率,从而控制反应速率,说法错误,不符合题意;
B、该装置中分液漏斗末端不需要液封,说法错误,不符合题意;
C、实验室常用大理石或石灰石与稀盐酸反应制取二氧化碳,故反应物可以是大理石和稀盐酸,说法正确,符合题意;
D、二氧化碳不能燃烧且不支持燃烧,能使燃着的木条熄灭,可以将燃着的木条放在集气瓶口来验满,说法正确,符合题意。
故选:CD。
9.(25-26八年级上·上海崇明·期末)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(如下图),把手移开,玻璃片没有掉下来。
(1)盖上玻璃片时,玻璃片应________(磨砂/光滑)面向下。
(2)蓝色石蕊试纸在注入蒸馏水并振荡后变为________色。发生的反应的文字表达式为________。
(3)玻璃片没有掉下,是因为瓶内气体压强________(选填:“大于、等于或小于”)外界大气压。请从物理因素、化学因素解释引起压强变化的原因________。
(4)如图所示,将二氧化碳沿烧杯壁缓缓倒入,观察到蜡烛由低到高依次熄灭,能说明二氧化碳具有的性质有________。
【答案】(1)磨砂
(2) 红 水+二氧化碳→碳酸
(3) 小于 二氧化碳能溶于水且能与水反应,使集气瓶内气体体积减小,压强减小
(4)二氧化碳密度比空气大,不能燃烧也不支持燃烧
【详解】(1)盖上玻璃片时,玻璃片应磨砂面向下,可增加严密性。
(2)蓝色石蕊试纸在注入蒸馏水并振荡后变为红色,因为二氧化碳与水反应生成碳酸,碳酸使其变红色;发生的文字表达式为:水+二氧化碳→碳酸
(3)玻璃片没有掉下,是因为瓶内气体压强小于外界大气压。主要原因是:二氧化碳能溶于水且能与水反应,使集气瓶内气体体积减小,压强减小。
(4)观察到蜡烛由低到高依次熄灭,能说明二氧化碳具有的性质有:二氧化碳密度比空气大,不能燃烧也不支持燃烧。
10.(25-26九年级上·上海杨浦·期中)某小组利用如图装置制备CO2,并模拟自然界中CO2的循环。
(1)仪器①的名称是______。
(2)实验室用石灰石和稀盐酸制取CO2,反应的文字表达式为______,发生装置应选择______(填字母序号)。使用的盐酸浓度不宜过大的原因是______。
(3)为制得CO2的水溶液,CO2应从装置C的______(选填“m”或“n”)端通入。
(4)将CO2的水溶液转移至烧杯,并组装装置如D所示,置于阳光下一段时间,观察到有气泡产生,预测该气体可能是______(填一种情况即可),你的理由是______。
【答案】(1)长颈漏斗
(2) A 盐酸浓度过大,一方面会使反应速度过快,来不及收集,另一方面导致收集的不纯
(3)m
(4) 二氧化碳(CO2) 阳光照射下温度升高,的溶解度变小(或受热分解,所填内容与上一空相对应)
【详解】(1)仪器①的名称是长颈漏斗。
故填:长颈漏斗。
(2)石灰石()与稀盐酸()反应生成氯化钙、水和二氧化碳,反应的文字表达式:;该反应为 “固液不加热型”,发生装置选A;
浓盐酸具有挥发性,若盐酸浓度过大,制得的会混有较多气体,导致气体不纯,因此盐酸浓度不宜过大。
故填:;A;盐酸浓度过大,一方面会使反应速度过快,来不及收集,另一方面导致收集的不纯。
(3)为使与水充分接触,制得的水溶液,应从装置C的m端通入(长管进,保证气体在水中充分溶解)。故填:m。
(4)预测气体可能是二氧化碳(CO2)、氧气()或者氧气和二氧化碳的混合物;
理由:阳光照射下温度升高,的溶解度变小(受热分解)(或水草发生光合作用,产生)(或、的混合物)。
11.(25-26八年级上·上海崇明·期末)人们曾经一直认为空气是一种成分单一的气体。经历了漫长的科学探索,人们才开始认识到空气中含有氧气、氮气等多种物质。学校兴趣小组根据下图I实验装置对空气中氧气的含量进行了探究。
(1)图I中红磷燃烧的现象是________。实验中红磷需足量,目的是________。通过实验兴趣小组得到的实验结论是________。
(2)兴趣小组又对“测定空气里氧气含量”的实验(图I)进行了大胆改进,设计图(Ⅱ)实验方案进行(试管容积为45mL),实验前,将注射器的活塞推至于10mL刻度处,若装置气密性良好,实验结束冷却至室温后打开弹簧夹,注射器的活塞将停留在约为________mL刻度处。
(3)若实验前打开弹簧夹,将注射器的活塞仍推至于10mL刻度处,装置气密性良好,实验结束冷却至室温后,兴趣小组能否测得空气中氧气的含量,说明理由________。
(4)我们需要洁净的空气,下列属于空气污染物的是________。(多选)
A.一氧化碳 B.PM2.5 C.二氧化碳 D.二氧化氮
【答案】(1) 产生大量白烟 充分消耗集气瓶中的氧气 空气中氧气的含量约占五分之一
(2)1
(3)不能,试管与注射剂的体积之和为55mL,其中氧气约占11mL,而注射器停留在10mL处,无法测出消耗氧气的体积
(4)ABD
【详解】(1)红磷燃烧的现象是:产生大量白烟;实验中红磷需足量,目的是:充分消耗集气瓶中的氧气;红磷熄灭,白烟消失后打开弹簧夹,量筒中水流入集气瓶中,流入水的体积约占集气瓶中空气体积的五分之一,从而得出:空气中氧气的含量约占五分之一。
(2)试管容积为45mL,即空气的总体积为45ml,氧气约占空气总体积的,即为45mL×=9ml,故注射器活塞将从10mL刻度处实验结束冷却至室温后打开弹簧夹,注射器的活塞将停留在约为1mL刻度处。
(3)若实验前打开弹簧夹,将注射器的活塞仍推至于10mL刻度处,装置气密性良好,实验结束冷却至室温后,兴趣小组不能测得空气中氧气的含量,因为试管与注射器内空气的体积之和为55mL,其中氧气约占11mL,而注射器停留在10mL处,无法测出消耗氧气的体积。
(4)空气的污染物包括:可吸入颗粒物质(PM2.5)、一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮等。
故选ABD。
12.(25-26八年级上·上海普陀·期末)实验室模拟吸收二氧化碳的原理。
【设计实验】
(1)
实验步骤
实验现象
实验结论
Ⅰ.如图所示:向充满二氧化碳的软塑料瓶中注入约三分之一体积的蒸馏水,立即旋紧瓶盖后,振荡。
软塑料瓶变瘪。
二氧化碳的物理性质是________。
Ⅱ.继续向试管中滴加紫色石蕊溶液,振荡。
_______
二氧化碳能与水反应。
【反思评价】
(2)二氧化碳与水发生化学反应生成的物质是________。
(3)有同学认为步骤Ⅱ不足以证明二氧化碳与水发生了化学反应,设计了如图实验进一步验证,并证明二氧化碳的部分性质,该实验的现象为________、下面的火柴先熄灭,证明二氧化碳能和水反应,同时证明二氧化碳________的性质。
【答案】(1) 二氧化碳溶于水 溶液变为红色
(2)碳酸
(3) 干燥的紫色石蕊小花不变红,湿润的紫色石蕊小花变红 不燃烧也不支持燃烧,密度大于空气
【详解】(1)从软塑料瓶变瘪的现象得知。二氧化碳的物理性质是二氧化碳溶于水;
实验结论:二氧化碳能与水反应;二氧化碳与水反应生成碳酸,碳酸显酸性,能使紫色石蕊溶液变红,因此试管中的现象为溶液变为红色;
(2)二氧化碳与水反应生成碳酸;
(3)步骤Ⅱ不足以证明二氧化碳与水发生了化学反应,如图实验现象是:干燥的紫色石蕊小花不变红,湿润的紫色石蕊小花变红,证明二氧化碳能和水反应;
火柴熄灭,证明二氧化碳不燃烧也不支持燃烧,下面的火柴先熄灭,证明二氧化碳的密度大于空气。
13.(25-26八年级上·上海闵行·期末)化学实验小组同学利用如下实验探究氧气的性质:
(1)下图中能说明镁带燃烧是化学变化的现象是___________。
A.镁带逐渐变短 B.发出耀眼白光 C.放出热量 D.生成白色固体
(2)如图木炭在氧气中燃烧比在空气中燃烧更剧烈的原因是___________。向反应后的集气瓶中迅速倒入澄清石灰水,观察到的现象是___________。
(3)下图的现象是剧烈燃烧,___________,放热。将铁丝绕成螺旋状的目的是___________。在铁丝下端系一根火柴,点燃火柴,需待火柴快燃尽时插入装满氧气的集气瓶中,若铁丝伸入过早会造成实验失败,原因是___________。
【答案】(1)D
(2) 氧气浓度更高 石灰水变浑浊
(3) 火星四射,生成黑色固体 增大铁丝与氧气的接触面积,同时集中热量 火柴燃烧消耗过多的氧气,使集气瓶内氧气浓度降低,铁丝无法燃烧
【详解】(1)化学变化的本质特征是有新物质生成。在镁带燃烧的现象中,生成白色固体这一现象表明有新物质产生,所以能说明镁带燃烧是化学变化的现象是生成白色固体,故选D。
(2)氧气具有助燃性,空气中氧气浓度约为21%,纯氧中氧气浓度为100%,氧气浓度越高,燃烧越剧烈,所以木炭在氧气中燃烧比在空气中燃烧更剧烈的原因是氧气浓度更高。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,所以向反应后的集气瓶中迅速倒入澄清石灰水,观察到的现象是澄清石灰水变浑浊。
(3)铁丝在氧气中燃烧的现象是剧烈燃烧、火星四射、生成黑色固体、放热。将铁丝绕成螺旋状,可以增大铁丝与氧气的接触面积,也有利于集中热量,使温度达到铁丝的着火点并维持燃烧,从而使反应更充分、更剧烈。在铁丝下端系一根火柴,点燃火柴,需待火柴快燃尽时插入装满氧气的集气瓶中,若铁丝伸入过早,火柴燃烧会消耗过多的氧气,导致集气瓶内氧气浓度降低,不足以支持铁丝燃烧,造成实验失败。
能力进阶
14.(25-26八年级上·上海崇明·期末)实验室常用二氧化锰(MnO2)催化过氧化氢(H2O2)溶液制取氧气,根据下图回答问题。
(1)实验室用过氧化氢制取干燥的氧气选用的收集装置为________(填装置编号),检验氧气是否收集满的方法是________。反应的文字表达式________。装置B中用于添加液体的装置名称是________。为了得到平稳的氧气流,应选择发生装置C,理由是________。
(2)同一反应可有多种催化剂,为探究催化剂二氧化锰(MnO2)、氧化铜(CuO)对H2O2溶液反应速率的影响,设计如下装置进行实验,测得反应后70秒内的O2含量如下图所示。
①对比分析哪两条曲线,可说明催化剂能加快H2O2溶液反应速率?________;
②和氧化铜(CuO)相比,二氧化锰(MnO2)能使H2O2分解得更快,判断依据是________。
③影响化学反应速率的因素除催化剂外,还有反应物浓度、温度等。用下图装置探究反应物浓度和温度对H2O2溶液反应速率的影响,记录实验现象如下表:
试管
A
B
C
浓度
10%H2O2溶液
15%H2O2溶液
20%H2O2溶液
温度
50℃
无明显气泡
无明显气泡
极少量气泡
60℃
无明显气泡
极少量气泡
少量气泡
70℃
极少量气泡
少量气泡
较多气泡
分析表中现象可得出:升高温度或________,都可加快H2O2溶液的反应速率。
【答案】(1) D 将带火星的木条放在集气瓶口,复燃则满 过氧化氢水+氧气 长颈漏斗 可控制液体滴加速度,使反应平稳进行
(2) 曲线1和曲线3/曲线2和曲线3 相同时间内,二氧化锰催化分解过氧化氢溶液产生的氧气比氧化铜更多 增大过氧化氢溶液的浓度
【详解】(1)收集干燥的氧气,要选用向上排空气法,故选D;
检验氧气是否收集满的方法是:将带火星的木条放在集气瓶口,复燃则满;
过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气,文字表达式为:;
装置B中用于添加液体的装置名称是:长颈漏斗;
为了得到平稳的氧气流,应选择发生装置C,理由是:可控制液体滴加速度,使反应平稳进行。
(2)①由图像可知,当加入MnO2或CuO后,相同时间内,曲线1和曲线2所得的氧气含量都比不加催化剂的曲线3要多,则可以说明催化剂能够加快H2O2溶液反应速率,则对比分析曲线1和曲线3或曲线2和曲线3,可说明催化剂能加快H2O2溶液反应速率;
②由曲线1和曲线2对比可知,相同时间内,加了MnO2作为催化剂的H2O2溶液生成氧气量较多,则MnO2能使H2O2分解得更快;
③由表格可知,产生气泡越多,则H2O2溶液反应速率越快,当温度越高、溶液浓度越大时,产生气泡更多,则升高温度、增大浓度都可加快H2O2溶液的反应速率。
15.(25-26八年级上·上海闵行·期末)通过化学反应可以实现物质之间的转化,实验室常用高锰酸钾、过氧化氢溶液制氧气,市售制氧器中常用过碳酸钠作制氧剂。
Ⅰ.高锰酸钾制氧气
(1)实验过程中有以下操作:①连接装置;②熄灭酒精灯;③检查装置气密性;④装入药品并固定装置,点燃酒精灯,用排水法收集一瓶氧气;⑤将导管从水中取出。操作顺序正确的是___________。
A.③①④⑤② B.①③④②⑤ C.①③④⑤②
最后两步操作不能颠倒的原因是___________。
(2)实验结束后发现收集的氧气不纯,可能的原因是___________。(不定项)
A.装置漏气
B.收集气体前,集气瓶中没有注满水
C.导管口开始有气泡冒出,立刻收集
D.收集气体后,集气瓶中仍有少量水
(3)加热一段时间后,试管中剩余固体一定含有___________。(不定项)
A. B. C. D.
Ⅱ.实验室欲制取干燥的氧气
(4)应选择的装置组合是___________(填字母),检验氧气是否集满的方法是___________。
Ⅲ.学习小组开展了“设计和制作简易制氧器”的实践活动。研究了某品牌制氧机的装置原理(如图)。
【查阅资料】反应仓中加入的是过碳酸钠、水和二氧化锰。过碳酸钠,加水溶解会分解生成过氧化氢。
(5)反应仓中生成氧气的反应的文字表达式为___________。
(6)图中加湿仓中水的作用之一是降温,利用了水的___________性质。
A.比热容较大 B.反常膨胀 C.具有毛细现象 D.表面张力大
除此之外加湿仓中水的作用还有___________。(任写一点)
(7)为了探究制氧器如何调控产生氧气的速率,小组成员利用如图装置进行探究,实验数据如下:
实验序号
过氧化氢浓度
二氧化锰质量
温度
收集100 mL氧气所用的时间
Ⅰ
5%
0.3 g
26℃
36.59 s
Ⅱ
10%
0.3 g
26℃
11.67 s
Ⅲ
5%
0.3 g
41℃
22 s
①图中注射器的作用类似实验室中的___________。
A.漏斗 B.长颈漏斗 C.分液漏斗 D.量筒
②对比实验___________(填实验序号),可以发现相同条件下,过氧化氢浓度越大,产生氧气速率越快。
③对比实验Ⅰ、Ⅲ,可以得到的实验结论是___________。
(8)根据上述实验结论分析:图中反应仓中夏季水位线比冬季水位线高的原因是___________。
【答案】(1) C 防止水槽中的水倒吸入热的试管,使试管炸裂
(2)BC
(3)BC
(4) BD(或BE) 将带火星的木条放在集气瓶口(D装置),或放在E装置的短管出口处,若木条复燃,证明已集满
(5)/、
(6) A 湿润氧气(或通过观察气泡判断氧气产生速率)
(7) C 相同条件下,温度越高,产生氧气的速率越快
(8)夏季温度高,过氧化氢分解速率快,需要更多的水来降温(或需要更多水湿润氧气)。
【详解】(1)操作顺序:高锰酸钾制氧气的核心步骤为 “查、装、定、点、收、移、熄”,对应题目中的操作:①连接装置 → ③检查气密性 → ④装入药品固定、加热收集 → ⑤移导管 → ②熄灭酒精灯,因此顺序为①③④⑤②;
最后两步不能颠倒的原因:防止水槽中的水倒吸入热的试管,使试管炸裂(若先熄灭酒精灯,试管内温度骤降、压强减小,水会倒吸)。
故填:C;防止水槽中的水倒吸入热的试管,使试管炸裂。
(2)A、装置漏气:会导致收集不到氧气,而非氧气不纯,错误。
B、集气瓶未注满水:瓶内残留空气,使收集的氧气混有空气,导致不纯,正确。
C、导管口刚有气泡就收集:初始气泡是装置内的空气,收集会引入杂质,导致不纯,正确。
D、收集后瓶内有水:水不影响氧气纯度(仅说明未干燥),错误。
故选:BC。
(3)高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气,只要反应发生,就会生成和(固体),氧气为气体逸出;可能剩余(未完全分解),但不是 “一定含有”。因此,剩余固体一定含有和。
故选:BC。
(4)装置组合:制取氧气用固液不加热型装置B(过氧化氢 + 二氧化锰);干燥的氧气需用向上排空气法收集(排水法收集的氧气湿润),选D(或E,万能瓶向上排空气时气体从长管进、短管出)。因此装置组合为 BD(或BE);
验满方法:将带火星的木条放在集气瓶口(D装置),或放在E装置的短管出口处,若木条复燃,证明已集满。
故填:BD(或BE);将带火星的木条放在集气瓶口(D装置),或放在E装置的短管出口处,若木条复燃,证明已集满。
(5)反应仓中,过碳酸钠加水分解生成过氧化氢,过氧化氢在二氧化锰催化下分解生成氧气,文字表达式为(或、)。
故填:(或、)。
(6)降温的原理:利用水的比热容较大(选项A),水的比热容大,能吸收较多热量,有效降温;
其他作用:湿润氧气(使氧气更适合人体吸入),或通过观察气泡判断氧气产生速率。
故填:A;湿润氧气(或通过观察气泡判断氧气产生速率)。
(7)注射器的作用:注射器可控制液体滴加速度,与分液漏斗(选项C)的作用类似;
浓度对速率的影响:对比实验Ⅰ和Ⅱ(二氧化锰质量、温度相同,仅过氧化氢浓度不同),浓度越大,收集氧气用时越短,说明相同条件下,过氧化氢浓度越大,产生氧气速率越快;
温度对速率的影响:对比实验Ⅰ和Ⅲ(过氧化氢浓度、二氧化锰质量相同,仅温度不同),温度越高,收集氧气用时越短,说明相同条件下,温度越高,产生氧气的速率越快。
故填:C;;相同条件下,温度越高,产生氧气的速率越快。
(8)夏季温度高,过氧化氢分解速率快,需要更多的水来降温(保持反应速率稳定),或需要更多水湿润氧气,因此反应仓的水位线更高(也可从温度对反应速率的影响分析:夏季温度高,为了控制氧气产生速率,需更高水位调节反应物接触面积)
故填:夏季温度高,过氧化氢分解速率快,需要更多的水来降温(或需要更多水湿润氧气
)。
16.(25-26八年级上·上海·阶段检测)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
【详解】(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。
17.(25-26八年级上·上海·期末)航天员将在中国空间站完成各项任务,保障航天员的氧气需求至关重要。空间站氧气的来源:进入太空前制备的氧气和利用空间站资源进行再生的氧气。
(一)进入太空前制备的氧气
(1)分离液态空气法
分离液态空气制氧气,其原理是利用氮气和氧气的___________不同。
(二)利用空间站资源再生的氧气
(3)我国已成功利用空气循环系统,实现空间站中氧气和水等物质的自产自销。当空间站空气循环系统出现故障或遇到紧急情况时,航天员会启动紧急供氧器设备,同学们开展了设计和制作“太空紧急状态下的供氧器”的实践活动。
【开展实验】同学们利用下图装置进行实验。
I.方案一:用高锰酸钾制氧气。
①应选择的发生装置是___________,选择的依据是___________。
②若用装置E收集氧气,开始收集气体的标志是___________。
③实验结束时,应先将导管移出水面,再熄灭酒精灯,原因是___________。
II.方案二:用过氧化氢溶液和二氧化锰制氧气。
①发生反应的符号表达式是___________,二氧化锰的作用是___________。
②装置B使用仪器①的优点是___________,若用F装置收集,验满的方法是___________。
【查阅资料】①过氧化氢的稳定性较差,浓度较大时具有腐蚀性;②过碳酸钠遇水会分解生成碳酸钠和过氧化氢。③过氧化氢分解时会放出热量。
III.方案三:用过碳酸钠、水和二氧化锰作为原料制氧气。某品牌家用制氧机也采用相同的原料,剂为过碳酸钠,剂为二氧化锰,如图。
①家用制氧机用过碳酸钠作为原料而不用过氧化氢溶液的原因是___________。
A.过碳酸钠不用加入二氧化锰就能快速产生氧气
B.过碳酸钠是固体且较稳定,易于携带保存
C.过氧化氢溶液不稳定,易分解,不易存放
②反应仓中制出的氧气从过滤仓底部导气管口冒出,过滤仓中的水除了可以过滤杂质提纯氧气外,还有___________作用。(写一条)
【方案评价】
(4)小组同学经过讨论认为方案一和方案二均不适用于在太空中制取氧气,请任选一种分析原因___________,最终他们选择了方案三中的试剂作制氧剂。
【答案】(1)沸点不同
(3) A 高锰酸钾为固体,需要加热 导管口有连续均匀的气泡产生 防止水回流,炸裂试管 催化作用 控制反应速率 将带火星的木条放在b导管处 BC 湿润气体
(4)消耗能源,且太空舱内为密闭环境,加热操作易引发火灾或爆炸风险,同时加热装置在失重环境下难以稳定操作(答案不唯一,合理即可)
【详解】(1)工业上制氧气采用的是分离液态空气法,在低温条件下加压,使空气转变为液态空气,然后蒸发,由于氮气的沸点比氧气的沸点低,因此氮气首先从液态空气中蒸发出来,剩下的主要是液态氧,故填写:沸点不同。
(3)I.①高锰酸钾制氧气,需要加热,只有A装置有酒精灯,因此,发生装置选择固体加热型,故填写:A;
选择该装置的依据是高锰酸钾为固体,需要加热。
②装置E是用排水法收集氧气,待导管口有连续均匀的气泡产生时开始收集,故填写:导管口有连续均匀的气泡产生。
③加热高锰酸钾制取氧气完成后先取导管在熄灭酒精灯的原因是防止发生倒吸,导致试管炸裂,故填写:防止水回流,炸裂试管。
II.①过氧化氢在二氧化锰催化下,生成水和氧气,符号表达式为:,故填写:;
二氧化锰在该反应中所起的作用是催化作用,故填写:催化作用。
②装置B中有分液漏斗,可以控制液体的滴加速率,最终控制反应速率,故填写:控制反应速率;
氧气具有助燃性,可以使带火星的木条复燃,因此,验满的方法是将带火星的木条放在b导管处,故填写:将带火星的木条放在b导管处。
III.①A.由资料可知,过碳酸钠遇水会分解生成碳酸钠和过氧化氢,因此,过碳酸钠不加入二氧化锰不能快速产生氧气,故不符合题意;
B.由资料可知,过碳酸钠是固体,化学性质稳定,便于携带和保存,故符合题意;
C.由资料可知,过氧化氢的稳定性较差,浓度较大时具有腐蚀性,所以,过氧化氢溶液不稳定,易分解,不易存放,故符合题意,故填写:BC。
②过滤仓中的水除了可以过滤杂质提纯氧气外,还有湿润气体的作用,故填写:湿润气体。
(4)方案一(加热高锰酸钾):需要加热,消耗能源,且太空舱内为密闭环境,加热操作易引发火灾或爆炸风险,同时加热装置在失重环境下难以稳定操作,方案二(用过氧化氢溶液和二氧化锰制氧气):过氧化氢溶液不稳定,易分解,不易存放,故填写:消耗能源,且太空舱内为密闭环境,加热操作易引发火灾或爆炸风险,同时加热装置在失重环境下难以稳定操作(答案不唯一,合理即可)。
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