第四单元 我们周围的空气（知识清单）化学新教材鲁教版九年级上册

该初中化学单元知识清单系统梳理了“我们周围的空气”单元内容，涵盖空气组成（成分与用途、工业制氧、氧气含量测定、空气质量）、氧气性质（物理性质、化学性质、氧化反应与氧化物、氧循环）、氧气实验室制取（方法对比、装置选择、操作规范、催化剂）及易错点分析等核心范畴，搭建了从基础概念到实验操作再到实际应用的递进式学习支架。 清单通过表格对比（如三种制氧方法、红磷与铜粉实验现象）、易错点专项辨析（如体积分数与质量分数混淆、催化剂概念理解偏差）、实验误差分析表等方式呈现知识体系，体现完整性与条理性。例如“空气成分与用途表格”整合性质与用途关联，“氧气含量测定误差分析”标注结果偏小/偏大原因，培养学生科学思维与探究能力。设计“错因辨析+对点训练”模块，如易错点05详解催化剂“一变二不变”特点，帮助不同基础学生高效掌握，教师可据此精准设计教学，提升课堂实效。

第四单元 我们周围的空气 第一节 空气的组成 一、空气的成分与用途 空气是由多种气体组成的混合物，各成分按 计算，含量相对稳定。 成分 化学式 体积分数 性质 主要用途 氮气 N₂ 约 常温化学性质 ；液氮汽化吸热 食品防腐、焊接保护气；液氮冷冻麻醉；制硝酸、氮肥 氧气 O₂ 约 供给 ；支持 （助燃性） 医疗急救、潜水登山；炼钢、气焊、航天助燃 稀有气体 Ar、He、Ne 等 0.934% 化学性质 ；通电发有色光 焊接 ；霓虹灯、航标灯；氦气充探空气球 二氧化碳 CO₂ 0.038% 植物光合作用原料；不支持燃烧 光合作用原料；灭火；固态干冰用于人工降雨 其他气体和杂质 — 0.002% 含水蒸气、微量杂质 — 二、工业制氧 —— 分离液态空气法 原理 利用空气中各成分 不同，加压降温将空气液化，再逐步蒸发分离 分离顺序 （沸点 - 196℃）先汽化，再到氩气，最后是 （沸点 - 183℃） 变化类型 无新物质生成，属于 变化 优势 产量大、成本低，适合工业大规模生产 三、空气中氧气含量的测定 1. 经典实验：拉瓦锡定量实验 二百多年前法国化学家 首次用定量实验证明空气是混合物，氧气约占空气总体积的 。 （1）反应原理：汞与氧气加热生成氧化汞；氧化汞加强热又分解出汞和氧气 （2）符号表达式： （3）实验结论：空气是 ；氧气约占总体积的 ；剩余气体主要为 ，化学性质 。 2. 红磷和铜粉测定空气中氧气含量实验 实验方法 红磷燃烧法 铜粉加热法 反应原理 实验装置 集气瓶、燃烧匙、弹簧夹、烧杯、水 硬质玻璃管、铜粉、注射器、气球、酒精灯 实验现象 红磷燃烧，产生大量 ；冷却后打开弹簧夹，水流入集气瓶约占容积 红色铜粉逐渐 ；冷却后读取注射器，气体体积减少约 注意事项 红磷足量；冷却至室温再打开弹簧夹 铜粉足量；反复推拉注射器使氧气充分反应 共同结论 氧气约占空气总体积的 3. 实验误差分析 误差类型 常见原因 结果偏小（＜1/5） ①药品 ，氧气未完全消耗； ②装置 ，漏气； ③未 就打开弹簧夹读数 结果偏大（＞1/5） ①点燃红磷伸入集气瓶 ，瓶内空气受热逸出； ②弹簧夹 ，燃烧时气体从导管跑出 4. 药品选择原则 ① 只与 反应，不与空气中其他成分反应； ② 生成物为 ，不能生成气体（否则装置内压强变化不明显）； ③ 反应条件实验室可实现。 ④木炭、硫燃烧生成 ，铁丝在空气中 燃烧，均不能选用。 四、空气质量与保护 1. 空气质量指数（AQI） 数值越大，污染物浓度越高，污染越 ，空气质量 。 2. 计入空气质量评价的污染物 二氧化硫（ ）、二氧化氮（NO₂）、一氧化碳（ ）、臭氧（ ）、可吸入颗粒物 PM10、细颗粒物 PM2.5。 注意：CO₂会加剧 ，但属于空气固有成分， 空气污染物，不计入 AQI。 3. 主要污染物危害与防治 污染物 主要来源 危害 SO₂、NO₂ 燃煤、机动车尾气、工厂废气 形成 （pH＜5.6），腐蚀建筑、酸化土壤 CO 燃料不完全燃烧 ，与血红蛋白结合使人缺氧中毒 PM2.5 燃煤、尾气二次转化 雾霾元凶，可进入血液，损伤心肺 4. 常见防治措施 (1)工业：废气处理 ，推广 ，改进生产工艺； (2)交通：推广新能源汽车，加装尾气净化装置，倡导 ； (3)生活：禁止露天焚烧秸秆，严控烟花爆竹排放； (4)生态： ，增加植被覆盖，吸附粉尘净化空气。 第二节 氧气的性质 一、氧气的物理性质 性质类别 具体描述 颜色、状态、气味 常温常压下， 的气体 密度 密度约为1.429g/L，比空气 溶解性 溶于水，1L水中大约只能溶解30mL氧气 三态变化 降温至-183℃液化成 液体；降温至-218℃凝固成 雪花状固体 二、氧气的化学性质 氧气是化学性质 的气体，在一定条件下能与许多物质发生化学反应，具有 。物质在氧气中燃烧比在空气中 。 物质 空气中的现象 氧气中的现象 符号表达式 注意事项 木炭 持续红热，放热 剧烈燃烧，发出 ，放热 燃烧后加澄清石灰水，石灰水变 ，证明生成CO₂ 硫 发出 火焰，放热，生成有刺激性气味气体 发出明亮的蓝 火焰，放热 集气瓶底放少量水，吸收有毒的 防止污染空气 铁丝 只能持续红热，不能燃烧 剧烈燃烧， ，放出大量热，生成 铁丝打磨光亮；绕成 ；瓶底放水或细沙，防止 红磷 产生大量 ，放热 燃烧更剧烈，大量 ，放热 白烟是 ，不能描述为白雾 铜 加热后表面 ———— 铜在空气中 ，只能与氧气发生加热反应 三、氧化反应与氧化物 1. 氧化反应 物质与氧发生的化学反应叫做氧化反应，氧气在反应中提供氧，具有氧化性。根据反应速率和现象分为两类： 类别 剧烈氧化 缓慢氧化 反应速率 快、剧烈 、不易察觉 现象 发光、放热明显 不发光，放热不明显 实例 、爆炸 动植物 、铁生锈、食物 、酒和醋的酿造、农家肥腐熟 共同点 都属于 ，都 2.氧化反应与化合反应的关系 （1）概念区分 ①化合反应：从物质种类变化角度定义，特征是“ ”（两种或以上物质生成一种物质）； ②氧化反应：从是否与氧反应角度定义，特征是物质 结合。 ③交叉关系：二者是 关系，不是包含关系。 ⑤是化合反应不是氧化反应：二氧化碳 + 水 → 碳酸； ⑥是氧化反应不是化合反应：石蜡 + 氧气 。 （2）判断方法 先看反应物生成物 判断是否为化合反应，再看是否 判断是否为氧化反应。 3. 氧化物 (1)定义：由两种元素组成的化合物，其中一种元素是氧元素，叫做氧化物。 (2)判断三要素：①属于化合物；②仅含两种元素；③其中一种为氧元素，三者缺一不可。 (3)常见实例：CO₂、SO₂、Fe₃O₄、P₂O₅、H₂O、CuO 等。 (4)易错实例：O₂（单质）、KMnO₄（三种元素）、NaOH（三种元素）均不属于氧化物。 四、自然界中的氧循环 自然界中氧气的含量保持 ，是因为氧气的产生和消耗持续进行，形成 。 氧气的产生 氧气的消耗 主要来源：绿色植物的 （吸收二氧化碳和水，生成有机物和氧气） ①生物的 ：吸入氧气，分解有机物释放能量，产生二氧化碳和水； ②燃料的燃烧： 等燃烧消耗氧气； ③缓慢氧化：金属锈蚀、食物腐败、动植物遗体腐烂等消耗氧气 意义：氧循环维持了大气中氧气含量的 ，为生物生存提供保障，实现了生物圈的物质循环和能量流动。 第三节 氧气的实验室制取 一、三种实验室制氧方法对比 制取方法 过氧化氢催化分解 高锰酸钾加热分解 氯酸钾加热分解 反应原理 反应物状态 固体 + 液体 固体 固体 + 固体 反应条件 常温 加热 加热、二氧化锰催化 发生装置 型 热型 装置特点 操作简便、无需加热 需加热，试管口 需加热，试管口不用塞棉花 收集装置 排水法 适合溶解性 ，不与水反应的气体 向上排空气法 适合密度 空气的气体 二、实验装置的选择 1. 发生装置 根据反应物状态和反应条件选择。 装置类型 固液常温型 固固加热型 简易装置 长颈漏斗装置 分液漏斗装置 试管略向下倾斜 装置图 优点 —— 注意事项 — 长颈漏斗末端必须伸入 ，防止气体逸出 通过活塞控制液体滴加速度 试管口略 ，高锰酸钾制取氧气试管口需放 2. 收集装置 根据气体的密度、溶解性选择。       排水集气法：适合溶解性 ，不与水反应的气体 向上排空气法：适合密度 空气的气体 向下排空气法：适合密度 空气的气体     排水法：气体从 进集气瓶，水从长管排出 密度比空气大的气体从 进集气瓶，空气从短管排出 密度比空气小的气体从 进集气瓶，空气从长管排出 三、实验操作规范与安全 过氧化氢制取氧气（固液常温型） 高锰酸钾制取氧气（固体加热型） 反应 原理 过氧化氢水 + 氧气 （ ） 高锰酸钾锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气 （ ） 实验装置 实验 步骤 ① 查：检查装置的 ② 装：向反应容器中加入 固体 ③ 制：从长颈漏斗加入 溶液 ④ 收：用排水法 / 向上排空气法收集气体 ⑤ 拆：实验结束后拆卸装置 ① 查：检查装置的 ② 装：装入高锰酸钾药品，试管口塞 ③ 定：将试管固定在铁架台上 ④ 点：点燃酒精灯，先预热再集中加热药品 ⑤ 收：气泡 时，开始收集氧气 ⑥ 离：将 从水槽中移出 ⑦ 熄： 注意 事项 1. 长颈漏斗下端必须伸入 以下，形成液封，防止气体从漏斗逸出 2. 排水法收集时，待气泡 冒出时再收集，保证气体纯度 3. 收集满氧气的集气瓶需 在桌面上 1. 试管口塞一团棉花，防止 2. 试管口略向下倾斜，防止 3. 先预热试管，再集中加热药品部位，防止受热不均炸裂 4. 实验结束先移导管、后熄灯，防止 5. 导管只需稍伸出橡胶塞，便于气体排出 检验 排水法：当集气瓶口 冒出时，说明已收集满，否则未满； 向上排空气法：将 靠近集气瓶瓶口，若 ，说明已收集满，否则未满。 验满 将 伸入集气瓶内，若 ，则为氧气；否则不是氧气。 四、催化剂与催化作用 概念 在化学反应里，能改变其他物质的 ，而本身的 在反应前后都不变的物质，叫做催化剂 特点 一变二不变： ①一变：改变其他物质的 （可加快也可减慢） ②二不变：反应前后，本身的 不变、 不变 注意事项 ① 催化剂只改变化学反应速率， 生成物的质量，生成物质量由反应物质量决定 ② 催化剂具有 只对特定反应起作用 ③ 物理性质 ，如形状、颗粒大小等 易错点01 体积分数与质量分数混淆 【错因辨析】 ① 空气中各成分的比例是体积分数，不是质量分数。氧气的体积分数约为 21%，质量分数约为 23%，考试常设置偷换概念的陷阱。 ② 不仅氧气，氮气、稀有气体、二氧化碳的比例也都是体积分数，不能表述为 “质量占比”。 【对点训练】 1．拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。某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，如图所示，下列判断正确的是 A．a点时容器内氮气的体积分数为85% B．此实验能证明空气由氧气和氮气组成 C．此实验测得空气中氧气的质量分数为18% D．此实验说明用红磷测定空气中氧气的含量有误差 2．建立模型是学习化学的重要方法。下列模型正确的是 A．反应类型关系模型 B．空气成分模型 C．原子结构模型 D．物质分类关系模型 易错点02 氧气含量测定的药品与现象判断 【错因辨析】 ① 药品选择错误：木炭、硫燃烧生成气体，装置内压强变化不明显，无法测定氧气体积；铁丝在空气中不能燃烧，都不能替代红磷。 ② 现象描述错误：红磷燃烧产生的是白烟（五氧化二磷固体小颗粒），不是白雾（液体小液滴），二者不能混淆。 ③ 结论误区：测定的是氧气体积分数，不是质量分数；剩余气体主要是氮气，可推导其难溶于水、不燃烧、不支持燃烧的性质。 【对点训练】 1．化学兴趣小组利用改进装置测定空气中氧气的含量，装置如图所示（电热板上放过量铁粉，通电后铁粉燃烧消耗氧气）。下列说法正确的是 A．实验前无需检查装置气密性 B．铁粉燃烧的过程中，装置内压强始终减小 C．实验结束后，乙中液面上升的体积约为装置内空气体积的 D．若铁粉不足，会导致测得的氧气体积分数偏大 2．下列实验方案不能达到相应目的的是 选项 A B C D 方案 结论 检查装置的气密性 比较蜡烛火焰各层温度 测定空气中氧气的含量 证明液态水与气态水可以相互转化 A．A B．B C．C D．D 易错点03 氧气助燃性与可燃性混淆 【错因辨析】 ① 氧气具有助燃性，能支持燃烧，但本身不能燃烧，不能作燃料。“氧气作燃料” 是高频易错选项。 ② 物质在氧气中燃烧更剧烈，是因为单位体积内氧分子数目更多，反应物接触更充分，不是因为氧气本身能燃烧。 ③ 火箭发动机中液氧是作氧化剂，不是燃料，燃料是液氢、煤油等可燃物。 【对点训练】 1．下列关于氧气性质的描述中，正确的是 A．氧气的化学性质很不活泼 B．氧气有助燃性，可以做燃料 C．在通常状况下，氧气是一种无色、无味的气体 D．氧气极易溶于水 2．下列关于物质的性质和用途的说法不正确的是 A．氮气用来保护粮食，利用了氮气常温下化学性质稳定 B．氧气被用作火箭的燃料，利用了氧气的可燃性 C．稀有气体充入霓虹灯，是利用了稀有气体通电时能发出不同颜色的光 D．氦气用作充灌气球，利用氦气化学性质稳定，且密度比空气小 易错点04 氧化物概念的判断误区 【错因辨析】 ① 氧化物必须同时满足三个条件：属于化合物、仅含两种元素、其中一种是氧元素，三者缺一不可。 ② 易错实例：O₂是单质，不是化合物，不属于氧化物；KMnO₄、KClO₃、NaOH 含三种元素，不属于氧化物。 ③ 不能认为 “含氧元素的物质就是氧化物”，必须同时满足元素种类为 2 种。 【对点训练】 1．色氨酸（）是一种氨基酸，在人体内含量太低会影响睡眠质量，一般可通过食补黄豆、黑芝麻、海蟹等得以改善.有关色氨酸的叙述正确的是 A．从分类上看：色氨酸属于氧化物 B．从质量上看：色氨酸中碳、氢元素质量比为11：12 C．从微观上看：色氨酸由27个原子构成 D．从宏观上看：色氨酸由碳、氢、氮、氧4种元素组成 2．下列说法中，正确的是 A．河水经过滤后就得到纯水 B．地球上的总水储量大，但淡水资源少 C．凡是含氧元素的物质都是氧化物 D．水转化为水蒸气后水分子变大 易错点 05 催化剂概念的理解偏差 【错因辨析】 ① 催化剂 “一变二不变”：改变反应速率，质量和化学性质不变；物理性质可以改变，如颗粒大小、形状等。 ② 催化剂只能改变化学反应速率，不能增加生成物的质量，生成物质量由反应物的总质量决定。 ③ 催化剂具有针对性：二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂，也是氯酸钾分解的催化剂，但在高锰酸钾分解中是生成物，不能笼统说 “二氧化锰就是催化剂”。 【对点训练】 1．下列关于催化剂的说法正确的是 A．催化剂能加快所有化学反应的速率 B．催化剂在反应前后质量和性质都不变 C．氧化铁粉末也可以做过氧化氢溶液制取氧气的催化剂 D．加热高锰酸钾制取氧气时，二氧化锰是该反应的催化剂 2．设计数字化实验探究过氧化氢的分解(见表)，图中曲线a、b、c分别表示实验①、②、③装置内气体压强与时间的关系。由实验得出的结论错误的是 过氧化氢溶液中加入试剂的种类和用量 实验 溶液 加入试剂 ① 的溶液 无 ② 粉末 ③ 粉末 A．实验①可作为空白对照，说明常温下分解速率较慢 B．和对分解均有催化作用，且催化效果不同 C．相同条件下，的催化效率高于，反应结束的时间更短 D．若增加实验②中的用量，最终产生的氧气质量会明显增加 易错点 06 制氧实验操作顺序与安全 【错因辨析】 ① 收集时机错误：刚开始排出的气泡是装置内的空气，立即收集会导致气体不纯，要等气泡连续均匀冒出时再收集。 ② 结束顺序错误：加热固体制氧、排水法收集时，实验结束必须先撤导管、后熄灯，防止水倒吸入热试管，造成试管炸裂。 ③ 装置细节错误：高锰酸钾制氧试管口要塞棉花，防止粉末进入导管；试管口略向下倾斜，防止冷凝水回流炸裂。 【对点训练】 1．下图是实验室制取气体的常用发生装置，下列说法不正确的是 A．装入药品之前需检查装置的气密性 B．该装置可用于双氧水和二氧化锰制备氧气 C．该装置只能制取密度比空气大的气体 D．该装置可以控制反应速率 2．根据如图所示装置图回答问题（装置图用序号填空）． (1)图中有标号的仪器名称是：1_____、2_____． (2)在实验室里，通常用下列方法制氧气：①过氧化氢和二氧化锰混合；②氯酸钾和二氧化锰混合加热；③加热高锰酸钾．其中最能体现“节能、环保、低碳”理念的制备方法是_____，应选用_____做气体发生装置，若要收集到较纯净的氧气应选择的收集装置是_____．其中③的符号表达式为________，反应类型为_______。 (3)实验室制取气体时均应先检查装置的___________，某同学用E装置集满一瓶氧气后，实验室发现氧气不纯，其原因可能是______________． (4)已知二氧化锰固体和浓盐酸混合共热可制得氯气 （Cl2），则应选用_____做气体发生装置． (5)F是一种可用于集气、洗气等的多功能装置．若将F装置内装满水，再收集氧气，则气体应从_____（填“a”或“b”）进入F中． (6)指出C装置的一处错误________。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四单元 我们周围的空气 第一节 空气的组成 一、空气的成分与用途 空气是由多种气体组成的混合物，各成分按体积分数计算，含量相对稳定。 成分 化学式 体积分数 性质 主要用途 氮气 N₂ 约 78% 常温化学性质稳定；液氮汽化吸热 食品防腐、焊接保护气；液氮冷冻麻醉；制硝酸、氮肥 氧气 O₂ 约 21% 供给呼吸；支持燃烧（助燃性） 医疗急救、潜水登山；炼钢、气焊、航天助燃 稀有气体 Ar、He、Ne 等 0.934% 化学性质极不活泼；通电发有色光 焊接保护气；霓虹灯、航标灯；氦气充探空气球 二氧化碳 CO₂ 0.038% 植物光合作用原料；不支持燃烧 光合作用原料；灭火；固态干冰用于人工降雨 其他气体和杂质 — 0.002% 含水蒸气、微量杂质 — 二、工业制氧 —— 分离液态空气法 原理 利用空气中各成分沸点不同，加压降温将空气液化，再逐步蒸发分离 分离顺序 氮气（沸点 - 196℃）先汽化，再到氩气，最后是氧气（沸点 - 183℃） 变化类型 无新物质生成，属于物理变化 优势 产量大、成本低，适合工业大规模生产 三、空气中氧气含量的测定 1. 经典实验：拉瓦锡定量实验 二百多年前法国化学家拉瓦锡首次用定量实验证明空气是混合物，氧气约占空气总体积的 1/5。 （1）反应原理：汞与氧气加热生成氧化汞；氧化汞加强热又分解出汞和氧气 （2）符号表达式：； （3）实验结论：空气是混合物；氧气约占总体积的 1/5；剩余气体主要为氮气，化学性质不活泼。 2. 红磷和铜粉测定空气中氧气含量实验 实验方法 红磷燃烧法 铜粉加热法 反应原理 实验装置 集气瓶、燃烧匙、弹簧夹、烧杯、水 硬质玻璃管、铜粉、注射器、气球、酒精灯 实验现象 红磷燃烧，产生大量白烟；冷却后打开弹簧夹，水流入集气瓶约占容积 1/5 红色铜粉逐渐变黑；冷却后读取注射器，气体体积减少约 1/5 注意事项 红磷足量；冷却至室温再打开弹簧夹 铜粉足量；反复推拉注射器使氧气充分反应 共同结论 氧气约占空气总体积的 1/5 3. 实验误差分析 误差类型 常见原因 结果偏小（＜1/5） ①药品量不足，氧气未完全消耗； ②装置气密性差，漏气； ③未冷却至室温就打开弹簧夹读数 结果偏大（＞1/5） ①点燃红磷伸入集气瓶太慢，瓶内空气受热逸出； ②弹簧夹未夹紧，燃烧时气体从导管跑出 4. 药品选择原则 ① 只与氧气反应，不与空气中其他成分反应； ② 生成物为固体，不能生成气体（否则装置内压强变化不明显）； ③ 反应条件实验室可实现。 ④木炭、硫燃烧生成气体，铁丝在空气中不能燃烧，均不能选用。 四、空气质量与保护 1. 空气质量指数（AQI） 数值越大，污染物浓度越高，污染越严重，空气质量越差。 2. 计入空气质量评价的污染物 二氧化硫（SO₂）、二氧化氮（NO₂）、一氧化碳（CO）、臭氧（O₃）、可吸入颗粒物 PM10、细颗粒物 PM2.5。 注意：CO₂会加剧温室效应，但属于空气固有成分，不属于空气污染物，不计入 AQI。 3. 主要污染物危害与防治 污染物 主要来源 危害 SO₂、NO₂ 燃煤、机动车尾气、工厂废气 形成酸雨（pH＜5.6），腐蚀建筑、酸化土壤 CO 燃料不完全燃烧 剧毒，与血红蛋白结合使人缺氧中毒 PM2.5 燃煤、尾气二次转化 雾霾元凶，可进入血液，损伤心肺 4. 常见防治措施 (1)工业：废气处理达标排放，推广清洁能源，改进生产工艺； (2)交通：推广新能源汽车，加装尾气净化装置，倡导绿色出行； (3)生活：禁止露天焚烧秸秆，严控烟花爆竹排放； (4)生态：植树造林，增加植被覆盖，吸附粉尘净化空气。 第二节 氧气的性质 一、氧气的物理性质 性质类别 具体描述 颜色、状态、气味 常温常压下，无色、无味的气体 密度 密度约为1.429g/L，比空气略大 溶解性 不易溶于水，1L水中大约只能溶解30mL氧气 三态变化 降温至-183℃液化成淡蓝色液体；降温至-218℃凝固成淡蓝色雪花状固体 二、氧气的化学性质 氧气是化学性质比较活泼的气体，在一定条件下能与许多物质发生化学反应，具有助燃性。物质在氧气中燃烧比在空气中更剧烈。 物质 空气中的现象 氧气中的现象 符号表达式 注意事项 木炭 持续红热，放热 剧烈燃烧，发出白光，放热 燃烧后加澄清石灰水，石灰水变浑浊，证明生成CO₂ 硫 发出淡蓝色火焰，放热，生成有刺激性气味气体 发出明亮的蓝紫色火焰，放热 集气瓶底放少量水，吸收有毒的SO₂，防止污染空气 铁丝 只能持续红热，不能燃烧 剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体 铁丝打磨光亮；绕成螺旋状；瓶底放水或细沙，防止熔融物炸裂瓶底 红磷 产生大量白烟，放热 燃烧更剧烈，大量白烟，放热 白烟是固体小颗粒，不能描述为白雾 铜 加热后表面变黑 ———— 铜在空气中不燃烧，只能与氧气发生加热反应 三、氧化反应与氧化物 1. 氧化反应 物质与氧发生的化学反应叫做氧化反应，氧气在反应中提供氧，具有氧化性。根据反应速率和现象分为两类： 类别 剧烈氧化 缓慢氧化 反应速率 快、剧烈 缓慢、不易察觉 现象 发光、放热明显 不发光，放热不明显 实例 燃烧、爆炸 动植物呼吸、铁生锈、食物腐败、酒和醋的酿造、农家肥腐熟 共同点 都属于氧化反应，都放出热量 2.氧化反应与化合反应的关系 （1）概念区分 ①化合反应：从物质种类变化角度定义，特征是“多变一”（两种或以上物质生成一种物质）； ②氧化反应：从是否与氧反应角度定义，特征是物质与氧结合。 ③交叉关系：二者是交叉关系，不是包含关系。 ⑤是化合反应不是氧化反应：二氧化碳 + 水 → 碳酸； ⑥是氧化反应不是化合反应：石蜡 + 氧气二氧化碳 + 水。 （2）判断方法 先看反应物生成物种类数判断是否为化合反应，再看是否与氧反应判断是否为氧化反应。 3. 氧化物 (1)定义：由两种元素组成的化合物，其中一种元素是氧元素，叫做氧化物。 (2)判断三要素：①属于化合物；②仅含两种元素；③其中一种为氧元素，三者缺一不可。 (3)常见实例：CO₂、SO₂、Fe₃O₄、P₂O₅、H₂O、CuO 等。 (4)易错实例：O₂（单质）、KMnO₄（三种元素）、NaOH（三种元素）均不属于氧化物。 四、自然界中的氧循环 自然界中氧气的含量保持相对稳定，是因为氧气的产生和消耗持续进行，形成动态平衡。 氧气的产生 氧气的消耗 主要来源：绿色植物的光合作用（吸收二氧化碳和水，生成有机物和氧气） ①生物的呼吸作用：吸入氧气，分解有机物释放能量，产生二氧化碳和水； ②燃料的燃烧：煤、石油、天然气等燃烧消耗氧气； ③缓慢氧化：金属锈蚀、食物腐败、动植物遗体腐烂等消耗氧气 意义：氧循环维持了大气中氧气含量的相对稳定，为生物生存提供保障，实现了生物圈的物质循环和能量流动。 第三节 氧气的实验室制取 一、三种实验室制氧方法对比 制取方法 过氧化氢催化分解 高锰酸钾加热分解 氯酸钾加热分解 反应原理 反应物状态 固体 + 液体 固体 固体 + 固体 反应条件 常温 加热 加热、二氧化锰催化 发生装置 固液常温型 固体加热型 装置特点 操作简便、无需加热 需加热，试管口塞棉花 需加热，试管口不用塞棉花 收集装置 排水法 适合溶解性小，不与水反应的气体 向上排空气法 适合密度大于空气的气体 二、实验装置的选择 1. 发生装置 根据反应物状态和反应条件选择。 装置类型 固液常温型 固固加热型 简易装置 长颈漏斗装置 分液漏斗装置 试管略向下倾斜 装置图 优点 安装简便 便于添加液体药品 可以控制反应速率 —— 注意事项 — 长颈漏斗末端必须伸入液面以下，防止气体逸出 通过活塞控制液体滴加速度 试管口略向下倾斜，高锰酸钾制取氧气试管口需放一团棉花 2. 收集装置 根据气体的密度、溶解性选择。       排水集气法：适合溶解性小，不与水反应的气体 向上排空气法：适合密度大于空气的气体 向下排空气法：适合密度小于空气的气体     排水法：气体从短管进集气瓶，水从长管排出 密度比空气大的气体从长管进集气瓶，空气从短管排出 密度比空气小的气体从短管进集气瓶，空气从长管排出 三、实验操作规范与安全 过氧化氢制取氧气（固液常温型） 高锰酸钾制取氧气（固体加热型） 反应 原理 过氧化氢水 + 氧气 （） 高锰酸钾锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气 （） 实验装置 实验 步骤 ① 查：检查装置的气密性 ② 装：向反应容器中加入二氧化锰固体 ③ 制：从长颈漏斗加入过氧化氢溶液 ④ 收：用排水法 / 向上排空气法收集气体 ⑤ 拆：实验结束后拆卸装置 ① 查：检查装置的气密性 ② 装：装入高锰酸钾药品，试管口塞一团棉花 ③ 定：将试管固定在铁架台上 ④ 点：点燃酒精灯，先预热再集中加热药品 ⑤ 收：气泡连续均匀冒出时，开始收集氧气 ⑥ 离：将导管从水槽中移出 ⑦ 熄：熄灭酒精灯 注意 事项 1. 长颈漏斗下端必须伸入液面以下，形成液封，防止气体从漏斗逸出 2. 排水法收集时，待气泡连续、均匀冒出时再收集，保证气体纯度 3. 收集满氧气的集气瓶需正放在桌面上 1. 试管口塞一团棉花，防止加热时高锰酸钾粉末堵塞导管 2. 试管口略向下倾斜，防止冷凝水回流炸裂试管 3. 先预热试管，再集中加热药品部位，防止受热不均炸裂 4. 实验结束先移导管、后熄灯，防止水倒吸炸裂试管 5. 导管只需稍伸出橡胶塞，便于气体排出 检验 排水法：当集气瓶口有大量气泡冒出时，说明已收集满，否则未满； 向上排空气法：将带火星的木条靠近集气瓶瓶口，若木条复燃，说明已收集满，否则未满。 验满 将带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，则为氧气；否则不是氧气。 四、催化剂与催化作用 概念 在化学反应里，能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都不变的物质，叫做催化剂 特点 一变二不变： ①一变：改变其他物质的化学反应速率（可加快也可减慢） ②二不变：反应前后，本身的质量不变、化学性质不变 注意事项 ① 催化剂只改变化学反应速率，不改变生成物的质量，生成物质量由反应物质量决定 ② 催化剂具有针对性，只对特定反应起作用 ③ 物理性质可以改变，如形状、颗粒大小等 易错点01 体积分数与质量分数混淆 【错因辨析】 ① 空气中各成分的比例是体积分数，不是质量分数。氧气的体积分数约为 21%，质量分数约为 23%，考试常设置偷换概念的陷阱。 ② 不仅氧气，氮气、稀有气体、二氧化碳的比例也都是体积分数，不能表述为 “质量占比”。 【对点训练】 1．拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。某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，如图所示，下列判断正确的是 A．a点时容器内氮气的体积分数为85% B．此实验能证明空气由氧气和氮气组成 C．此实验测得空气中氧气的质量分数为18% D．此实验说明用红磷测定空气中氧气的含量有误差 【答案】D 【详解】A.a点时氧气体积分数为15%，剩余85%的气体包含氮气、稀有气体、二氧化碳等，因此氮气的体积分数小于85%，错误。 B.该实验只能证明空气中存在可被红磷消耗的氧气，无法证明剩余气体全部为氮气，不能得出空气仅由氧气和氮气组成的结论，错误。 C.实验测得消耗的氧气体积分数约为，不是质量分数，错误。 D.反应结束后容器内仍剩余约3%的氧气，说明红磷不能完全耗尽空气中的氧气，因此用红磷测定空气中氧气含量的实验存在误差，正确。 2．建立模型是学习化学的重要方法。下列模型正确的是 A．反应类型关系模型 B．空气成分模型 C．原子结构模型 D．物质分类关系模型 【答案】A 【详解】A. 氧化反应和化合反应是两种不同的反应类型，有些反应既是氧化反应又是化合反应，存在交叉部分，模型正确； B. 空气成分按体积分数计，氮气约占78%，氧气约占21%，其他气体约占1%，而不是按质量分数计，模型错误； C. 原子由原子核和核外电子构成，质子是原子核的组成部分，二者不是并列关系，模型错误； D. 物质分为纯净物和混合物，二者是并列关系，化合物属于纯净物，混合物不包含化合物，模型错误。 易错点02 氧气含量测定的药品与现象判断 【错因辨析】 ① 药品选择错误：木炭、硫燃烧生成气体，装置内压强变化不明显，无法测定氧气体积；铁丝在空气中不能燃烧，都不能替代红磷。 ② 现象描述错误：红磷燃烧产生的是白烟（五氧化二磷固体小颗粒），不是白雾（液体小液滴），二者不能混淆。 ③ 结论误区：测定的是氧气体积分数，不是质量分数；剩余气体主要是氮气，可推导其难溶于水、不燃烧、不支持燃烧的性质。 【对点训练】 1．化学兴趣小组利用改进装置测定空气中氧气的含量，装置如图所示（电热板上放过量铁粉，通电后铁粉燃烧消耗氧气）。下列说法正确的是 A．实验前无需检查装置气密性 B．铁粉燃烧的过程中，装置内压强始终减小 C．实验结束后，乙中液面上升的体积约为装置内空气体积的 D．若铁粉不足，会导致测得的氧气体积分数偏大 【答案】C 【详解】A、该实验需测定气体体积变化，实验前必须检查装置气密性，防止装置漏气导致实验结果不准确，故A错误； B、铁粉燃烧放热，初期装置内气体受热膨胀，压强先增大，反应结束温度冷却、氧气被消耗后压强才减小，并非始终减小，故B错误； C、氧气约占空气体积的，过量铁粉可完全消耗装置内氧气，反应结束冷却至室温后，装置内压强减小，乙中上升的液体体积等于消耗的氧气体积，约为装置内空气体积的，故C正确； D、若铁粉不足，装置内氧气不能被完全消耗，进入乙的水体积偏小，会导致测得的氧气体积分数偏小，故D错误。 2．下列实验方案不能达到相应目的的是 选项 A B C D 方案 结论 检查装置的气密性 比较蜡烛火焰各层温度 测定空气中氧气的含量 证明液态水与气态水可以相互转化 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A、检查装置气密性，应将导管的另一端放入水中，用手紧握试管的外壁，观察放入水中的导管口有无气泡冒出，如果有气泡冒出，说明装置气密性良好，能达到实验目的，故A不符合题意； B、取一根火柴梗，拿住一端迅速平放入火焰中，约1s后取出，根据火柴梗在火焰不同部位被烧的情况进行判断，可以比较蜡烛火焰各层温度，能达到实验目的，故B不符合题意； C、测定空气中氧气含量时要用红磷，碳在空气中燃烧消耗氧气，但生成二氧化碳气体，内外压强基本不变，无法准确测定空气中氧气含量，不能达到实验目的，故C符合题意； D、水加热生成水蒸气，水由液态变为气态，遇到冷玻璃片，又冷凝为液态的水，可以证明液态水与气态水可以相互转化，能达到实验目的，故D不符合题意。 故选C。 易错点03 氧气助燃性与可燃性混淆 【错因辨析】 ① 氧气具有助燃性，能支持燃烧，但本身不能燃烧，不能作燃料。“氧气作燃料” 是高频易错选项。 ② 物质在氧气中燃烧更剧烈，是因为单位体积内氧分子数目更多，反应物接触更充分，不是因为氧气本身能燃烧。 ③ 火箭发动机中液氧是作氧化剂，不是燃料，燃料是液氢、煤油等可燃物。 【对点训练】 1．下列关于氧气性质的描述中，正确的是 A．氧气的化学性质很不活泼 B．氧气有助燃性，可以做燃料 C．在通常状况下，氧气是一种无色、无味的气体 D．氧气极易溶于水 【答案】C 【详解】A.氧气的化学性质比较活泼，可与多数金属、非金属发生氧化反应，描述错误； B.氧气有助燃性，但本身无可燃性，不能作为燃料，描述错误； C.通常状况（标准大气压、室温）下，氧气确实是无色、无味的气体，描述正确； D.氧气是不易溶于水，1L水仅能溶解约30mL氧气，描述错误。 2．下列关于物质的性质和用途的说法不正确的是 A．氮气用来保护粮食，利用了氮气常温下化学性质稳定 B．氧气被用作火箭的燃料，利用了氧气的可燃性 C．稀有气体充入霓虹灯，是利用了稀有气体通电时能发出不同颜色的光 D．氦气用作充灌气球，利用氦气化学性质稳定，且密度比空气小 【答案】B 【详解】A. 常温下化学性质稳定，不易与其他物质反应，可作保护气避免粮食腐坏，说法正确； B. 仅具有助燃性，无可燃性，不能作为燃料，火箭中的作用是作助燃剂，说法错误； C. 正确； D. 氦气（）密度远小于空气，且化学性质极稳定，无易燃易爆风险，可安全充灌气球，说法正确。 易错点04 氧化物概念的判断误区 【错因辨析】 ① 氧化物必须同时满足三个条件：属于化合物、仅含两种元素、其中一种是氧元素，三者缺一不可。 ② 易错实例：O₂是单质，不是化合物，不属于氧化物；KMnO₄、KClO₃、NaOH 含三种元素，不属于氧化物。 ③ 不能认为 “含氧元素的物质就是氧化物”，必须同时满足元素种类为 2 种。 【对点训练】 1．色氨酸（）是一种氨基酸，在人体内含量太低会影响睡眠质量，一般可通过食补黄豆、黑芝麻、海蟹等得以改善.有关色氨酸的叙述正确的是 A．从分类上看：色氨酸属于氧化物 B．从质量上看：色氨酸中碳、氢元素质量比为11：12 C．从微观上看：色氨酸由27个原子构成 D．从宏观上看：色氨酸由碳、氢、氮、氧4种元素组成 【答案】D 【详解】A.氧化物定义是仅由两种元素组成且其中一种为氧元素的化合物，色氨酸化学式为，含4种元素，不属于氧化物，所以A错误。 B.化合物中元素质量比=（相对原子质量×对应原子个数）之比，色氨酸中碳、氢元素质量比为，11:12是碳、氢的原子个数比，所以B错误。 C.微观上1个色氨酸分子由27个原子构成，色氨酸作为宏观物质由大量色氨酸分子构成，不能直接表述为“色氨酸由27个原子构成”，所以C错误。 D.宏观上物质由元素组成，根据化学式可判断色氨酸由碳、氢、氮、氧4种元素组成，D正确。 2．下列说法中，正确的是 A．河水经过滤后就得到纯水 B．地球上的总水储量大，但淡水资源少 C．凡是含氧元素的物质都是氧化物 D．水转化为水蒸气后水分子变大 【答案】B 【详解】A、过滤只能除去水中的不溶性杂质，无法去除可溶性杂质，过滤后的水仍是混合物，不是纯水，A错误； B、地球总水储量很大，但96.5%都是不可直接饮用的海洋咸水，淡水资源仅占总水储量的2.53%，且大部分储存在冰川、冻土层中难以利用，因此淡水资源少，B正确； C、氧化物的定义是“由两种元素组成，且其中一种为氧元素的化合物”，若物质含氧元素但元素种类超过2种（如、），就不属于氧化物，C错误； D、水转化为水蒸气是物理变化，水分子本身大小不变，仅水分子间的间隔变大，D错误； 故选：B。 易错点 05 催化剂概念的理解偏差 【错因辨析】 ① 催化剂 “一变二不变”：改变反应速率，质量和化学性质不变；物理性质可以改变，如颗粒大小、形状等。 ② 催化剂只能改变化学反应速率，不能增加生成物的质量，生成物质量由反应物的总质量决定。 ③ 催化剂具有针对性：二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂，也是氯酸钾分解的催化剂，但在高锰酸钾分解中是生成物，不能笼统说 “二氧化锰就是催化剂”。 【对点训练】 1．下列关于催化剂的说法正确的是 A．催化剂能加快所有化学反应的速率 B．催化剂在反应前后质量和性质都不变 C．氧化铁粉末也可以做过氧化氢溶液制取氧气的催化剂 D．加热高锰酸钾制取氧气时，二氧化锰是该反应的催化剂 【答案】C 【详解】催化剂的核心特征为“一变二不变”：“一变”指改变化学反应速率（可加快也可减慢，且仅对特定反应有效）；“二不变”指反应前后自身的质量和化学性质不变，物理性质可能发生改变。 A.催化剂仅能改变特定反应的速率，既可以加快也可以减慢，无法加快所有反应，错误。 B.反应前后不变的是化学性质，不是所有性质（如颗粒大小等物理性质可能改变），错误。 C.氧化铁、氧化铜等金属氧化物均可作为过氧化氢分解制氧气的催化剂，正确。 D.加热高锰酸钾制氧气的反应中，是反应生成物，不是催化剂，错误。 2．设计数字化实验探究过氧化氢的分解(见表)，图中曲线a、b、c分别表示实验①、②、③装置内气体压强与时间的关系。由实验得出的结论错误的是 过氧化氢溶液中加入试剂的种类和用量 实验 溶液 加入试剂 ① 的溶液 无 ② 粉末 ③ 粉末 A．实验①可作为空白对照，说明常温下分解速率较慢 B．和对分解均有催化作用，且催化效果不同 C．相同条件下，的催化效率高于，反应结束的时间更短 D．若增加实验②中的用量，最终产生的氧气质量会明显增加 【答案】D 【分析】过氧化氢分解生成氧气，密闭装置内压强上升速率反映反应速率，催化剂仅能改变化学反应速率，不改变生成物的总质量。 【详解】A.实验①未加催化剂，曲线a压强上升极慢，可作为空白对照，说明常温下分解速率很慢，正确。 B.曲线b、c的压强上升速率均远大于a，说明和均能加快分解，具有催化作用；且b、c上升速率不同，说明二者催化效果不同，正确。 C.曲线c（对应）压强上升速率远大于b（对应），相同时间内生成氧气更多，说明催化效率更高，反应结束耗时更短，正确。 D.催化剂只改变反应速率，不改变生成物的质量，本题中反应物的量固定，即使增加的用量，最终生成氧气的质量也不会增加，正确。 易错点 06 制氧实验操作顺序与安全 【错因辨析】 ① 收集时机错误：刚开始排出的气泡是装置内的空气，立即收集会导致气体不纯，要等气泡连续均匀冒出时再收集。 ② 结束顺序错误：加热固体制氧、排水法收集时，实验结束必须先撤导管、后熄灯，防止水倒吸入热试管，造成试管炸裂。 ③ 装置细节错误：高锰酸钾制氧试管口要塞棉花，防止粉末进入导管；试管口略向下倾斜，防止冷凝水回流炸裂。 【对点训练】 1．下图是实验室制取气体的常用发生装置，下列说法不正确的是 A．装入药品之前需检查装置的气密性 B．该装置可用于双氧水和二氧化锰制备氧气 C．该装置只能制取密度比空气大的气体 D．该装置可以控制反应速率 【答案】C 【详解】A、装入药品之前需检查装置的气密性，防止装置漏气，浪费药品，不符合题意； B、该装置适用于固液不加热反应制取气体，适用于双氧水和二氧化锰制备氧气，不符合题意； C、该装置适用于固液不加热反应制取气体，与气体的密度无关，该装置也可用于制取密度比空气小的气体，如氢气，符合题意； D、该装置可通过分液漏斗控制液体的滴加速率，从而控制反应速率，不符合题意。 故选C。 2．根据如图所示装置图回答问题（装置图用序号填空）． (1)图中有标号的仪器名称是：1_____、2_____． (2)在实验室里，通常用下列方法制氧气：①过氧化氢和二氧化锰混合；②氯酸钾和二氧化锰混合加热；③加热高锰酸钾．其中最能体现“节能、环保、低碳”理念的制备方法是_____，应选用_____做气体发生装置，若要收集到较纯净的氧气应选择的收集装置是_____．其中③的符号表达式为________，反应类型为_______。 (3)实验室制取气体时均应先检查装置的___________，某同学用E装置集满一瓶氧气后，实验室发现氧气不纯，其原因可能是______________． (4)已知二氧化锰固体和浓盐酸混合共热可制得氯气 （Cl2），则应选用_____做气体发生装置． (5)F是一种可用于集气、洗气等的多功能装置．若将F装置内装满水，再收集氧气，则气体应从_____（填“a”或“b”）进入F中． (6)指出C装置的一处错误________。 【答案】(1) 分液漏斗 锥形瓶 (2) ① B E 分解反应 (3) 气密性 没等到气泡均匀连续逸出就收集气体 (4)A (5)b (6)长颈漏斗的下端管口在液面之上 【详解】（1）由图可知，仪器1为分液漏斗，仪器2为锥形瓶。 （2）氯酸钾、高锰酸钾制取氧气均属于加热，过氧化氢制取氧气不需要加热，则最能体现“节能、环保、低碳”理念的制备方法是①； 该反应为固液常温反应， 且二氧化锰为固体粉末，则发生装置选B； 排水法收集的氧气较纯净，且氧气不易溶于水，收集装置选E； 高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的符号表达式为：； 该反应为一种物质生成多种物质的反应，属于分解反应。 （3）实验室制取气体时，装置气密性要良好，则应先检查装置气密性； E装置为排水法收集装置，若收集的氧气不纯，可能原因为：开始前集气瓶没有装满水或刚产生气泡就开始收集等。 （4）二氧化锰为固体，浓盐酸为液体，且条件为加热，则发生装置选A。 （5）若将F装置内装满水，由于氧气密度比水小，则气体应从b口通入，水从a口排出。 （6）C装置中，长颈漏斗下端没有伸入液面以下，会导致气体从长颈漏斗中逸出。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $