专题3 空气、氧气、二氧化碳（知识清单）化学新教材沪科版八年级全一册

该初中化学专题知识清单系统梳理了“空气、氧气、二氧化碳”核心内容，涵盖空气成分测定、氧气与二氧化碳的性质及制备、纯净物与混合物分类等知识范畴，搭建了从“成分探究”到“性质实验”再到“制备应用”的递进式学习支架。 清单通过“实验对比表格”“易错点辨析”“装置改进设计”呈现知识体系，如“氧气与二氧化碳制备装置对比表”培养科学思维，“测定氧气含量实验误差分析”强化科学探究与实践。特别设计“性质-用途关联图”和“催化剂验证实验步骤”，帮助学生构建知识网络，教师可据此设计分层教学，提升课堂效率。

专题3 空气、氧气、二氧化碳 课题1 空气的成分 一、空气中含有哪些物质 1．空气中各组分的含量 （1）体积分数（按干燥空气计）： 氮气 氧气 其他气体 78% 21% 稀有气体：0.94% 二氧化碳：0.03% 其他气体和杂质：0.03% （2）含量稳定性： 各成分含量相对稳定，但水蒸气和二氧化碳因地区、气候或人类活动而变化。 例：梅雨季水蒸气含量增高；CO2因燃烧化石燃料而增高。 2．氮气的性质与用途 （1）性质 物理性质：通常为无色、无味的气体，难溶于水。 化学性质：不活泼（低温/常温下难反应），特定条件可与某些物质反应。 （2）用途 保护气：充入食品袋、灯泡。 制冷剂：液氮用于超导实验、机械冷冻。 工业原料：制氮肥、炸药等。 3．稀有气体的性质与用途 （1）性质 化学性质：曾称“惰性气体”（一般不反应），现发现可在一定条件下反应。 物理性质：通电时发出不同颜色的光（物理变化）。 （2）用途 保护气：焊接金属时隔绝空气。 电光源：制霓虹灯、氙气灯。 二、测定空气中氧气的体积分数 1．1774年，法国化学家拉瓦锡通过在密闭装置中加热汞，并根据装置内空气体积减小1/5的事实，推测空气中含有1/5体积的氧气。 2．借鉴科学家实验的原理和装置，我们设计了“测定空气中氧气含量”的实验。 （1）如右图所示，在100mL的量筒内加入80mL的水，用弹簧夹夹紧乳胶管。 （2）点燃燃烧匙中的过量的红磷后，立即将其伸入容积为250mL的集气瓶中，塞紧橡胶塞，观察到红磷燃烧产生大量的白烟。 （3）待红磷火焰熄灭并冷却至室温后，打开弹簧夹，观察到量筒中的水倒吸入集气瓶中。量筒内减少的水的体积大约是50mL。 （4）实验结论：空气中氧气的含量大约占1/5。 （5）氧气的体积分数=（氧气的体积/被测定空气的体积）×100%。 3．红磷燃烧反应的文字表达式为红磷+氧气五氧化二磷，其中反应物为P和O2（写化学式），生成物为P2O5（写化学式），反应条件为点燃。 4．证据推理 · 根据什么现象能推断出空气中氧气的含量呢？ 量筒内水倒吸体积 ≈ 原空气体积的 1/5。 · 量筒内的水为什么会被倒吸入集气瓶中呢？ 红磷燃烧消耗 氧气，瓶内气压 减小，外界大气压将水压入。 · 量筒内水的体积变化与集气瓶内减少的气体体积之间存在什么关系？ 量筒减少的水体积 = 集气瓶内 消耗的氧气体积。 · 该实验中，能够用50mL量筒替代100mL量筒？ 不能（100mL量筒装80mL水是为预留倒吸空间，50mL量筒容量不足）。 · 为什么红磷的量要过量？ 确保 氧气完全消耗，使结果准确。 · 为什么要待冷却至室温再打开弹簧夹？ 防止 气体受热膨胀 导致倒吸水量偏小（结果偏低）。 5．某同学对“测定空气中氧气的含量”的实验进行的如下反思。 发现的问题 图示 改进方法 将燃烧匙内的红磷点燃时，生成的五氧化二磷逸散到空气中，容易造成环境污染。 ①改用 密闭燃烧装置（如钟罩实验）。 ②替换为 无污染发热剂（如铁粉+氯化钠溶液）。 将红磷点燃再放入集气瓶中，若动作较慢，在瓶塞还未塞紧时，集气瓶内空气会受热膨胀，逸出集气瓶，致使测定的数据可能存在误差。 ①快速塞紧橡皮塞。 ②采用 瓶内点火法（如电阻丝引燃红磷），避免开盖操作。 实验结束后，发现倒吸入集气瓶内水的体积小于集气瓶容积的1/5。 ①确保红磷足量。 ②检查装置气密性。 ③待完全冷却后读数。 ④重复实验取平均值。 三、纯净物与混合物 1．概念对比 类别 定义 混合物 由两种或两种以上的物质混合而成的物质。 纯净物 只由一种物质组成的物质。 2．特点对比 特性 混合物 纯净物 组成 不固定（各成分比例可变） 固定（有明确化学式） 性质 各成分保持原有性质 有固定物理/化学性质 分离方法 可用物理方法分离（过滤、蒸馏等） 不能通过物理方法分离 实例 空气、海水、盐水 氧气（O2）、蒸馏水、铁（Fe） 3．典型误区与正解 易错点 错误认知 正确分析 案例 名称误导 “纯净水”是纯净物 含微量矿物质 → 混合物 矿泉水、纯净水 状态混淆 冰水混合物是混合物 仅H2O（状态不同）→ 纯净物 冰水共存体系 溶液归属 糖水是纯净物 溶质+溶剂 → 混合物 盐水、蔗糖溶液 同素异形体 O2和O3混合是纯净物 不同单质混合 → 混合物 氧气与臭氧混合 外观均一性 洁净空气是纯净物 成分未变 → 混合物 雨后空气、高原空气 4．常见物质分类判断（填空练习） 物质名称 类别（纯净物/混合物） 判断理由 二氧化碳 纯净物 只含CO2一种物质 稀有气体 混合物 含氦、氖、氩等多种气体 石灰石 混合物 主要含CaCO3，还含有其他杂质 液氧 纯净物 液态氧气（仅O2分子） 矿泉水 混合物 含水、矿物质等 四、洁净的空气为何如此重要 1．空气的重要性与污染源 空气是动植物生存的必要条件：动物依赖空气进行呼吸，植物依赖空气进行光合作用。 大气层对地球的作用是使温度保持相对稳定。 空气污染主要源于人类活动，如工业生产和交通运输排放的废气。 2．空气质量监测与污染物 定量描述空气质量的指标是空气质量指数。 计入空气质量指数的六类污染物包括：二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧、PM10、PM2.5。 PM10指粒径≤10μm的颗粒物，PM2.5指粒径≤2.5μm的颗粒物。 危害最大的颗粒物是PM2.5，因其可直接进入人体支气管。 3．污染物的特性与危害 PM2.5含大量有毒有害物质，且在大气中停留时间长。 臭氧（O3）在高空是“臭氧层”，近地面却是空气污染物。 二氧化硫（SO₂）溶于水形成亚硫酸，是酸雨的主要成因。 一氧化碳（CO）因与血红蛋白结合特性，易引发中毒。 4．污染防治措施 减少空气污染的三大方向： （1）加强空气质量监测 （2）减少污染物排放 （3）积极植树、造林、种草 课题2 氧气和二氧化碳的性质 一、氧气的物理性质 1．氧气的两大用途： （1）供给呼吸：例如，潜水员、宇航员必须携带供氧装置；医疗急救中向病人输入高浓度氧气。 （2）支持燃烧：例如，用作气割金属、炼钢、火箭推进剂中的助燃剂。 2．通常状况下氧气的物理性质： 颜色：无色 气味：无气味 状态：气体 密度（0℃, 101 kPa）：1.429 g/L，比空气密度（1.293 g/L）大（填“大”或“小”）。 溶解性：1 L 水溶解约 30 mL 氧气 → 不易溶（填“易溶”或“不易溶”）。 液化条件（沸点）：压强 101 kPa 时，-183℃ 液化为淡蓝色液体。 凝固状态（熔点）：-218℃ 变为雪花状淡蓝色固体。 二、氧气的化学性质 1．氧气与木炭反应： 用坩埚钳夹木炭在酒精灯上加热至燃烧，观察到木炭发红，放出热量。 将燃着的木炭伸入盛氧气的集气瓶中，观察到 剧烈燃烧，发出白光。 文字表达式：碳 + 氧气二氧化碳。 向反应后集气瓶中倒入 澄清石灰水（氢氧化钙水溶液），摇动后观察到 石灰水变浑浊。 该反应文字表达式：二氧化碳 + 氢氧化钙 → 碳酸钙 + 水（用于检验 CO2）。 2．氧气与铁丝反应： 铁丝在酒精灯上烧至红热，观察到 铁丝发红，无燃烧现象。 在铁丝下端系火柴，待火柴 快燃尽时，插入盛氧气的集气瓶（瓶底预先放 水或细沙），观察到 剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体。 文字表达式：铁 + 氧气四氧化三铁。 3．氧化反应定义： 木炭/铁丝与氧气的反应均属于 氧化反应（物质与氧气发生的化学反应）。 4．氧气化学性质实验对比 实验对象 操作步骤 实验现象 反应表达式 关键操作目的 木炭 加热至燃烧 伸入氧气中 空气中：发红放热 氧气中：剧烈燃烧，发出白光 碳 + 氧气二氧化碳 验证 燃烧剧烈程度差异 倒澄清石灰水 石灰水变浑浊 二氧化碳 + 氢氧化钙 → 碳酸钙 + 水 检验生成物CO₂ 铁丝 空气中烧至红热 仅发红，不燃烧 对比氧气中反应强度 氧气中点燃（火柴引燃） 剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体 铁 + 氧气四氧化三铁 防止 熔融物炸裂瓶底（铺沙/水） 5．氧化反应实例（教材拓展）： 自然现象 反应本质 钢铁锈蚀 铁 + 氧气 + 水 → 铁锈（氧化） 生物体内糖类分解 葡萄糖 + 氧气 → CO2 + H2O + 能量 6．防氧化措施： 食品真空包装：隔绝氧气，防止腐败。 金属涂防锈漆：阻断氧气接触，防氧化锈蚀。 三、二氧化碳的物理性质 1．基础物理性质与状态变化： （1）在通常状况下，二氧化碳是一种无色、无气味的气体。 （2）对二氧化碳气体进行加压和降温，可以得到液态二氧化碳。 （3）对液态二氧化碳进一步加压和降温，就可以得到固态二氧化碳。 （4）固态二氧化碳的外形与冰相似。 （5）固态二氧化碳在常压下，当温度高于（填“高于”或“低于”）-78.5℃时，会直接从固态变成气态，这个过程叫做升华。 （6）因为固态二氧化碳容易升华，所以我们常称它为“干冰”。 （7）干冰升华时能够吸收（填“吸收”或“放出”）大量的热。 （8）干冰升华后，不会留下任何残留物。 2．实验探究：观察干冰的物理性质与升华现象 实验目的： 观察干冰的状态、颜色、气味及其升华现象，感受升华吸热。 实验材料： 小块干冰（用夹子或厚手套取用）、烧杯、热水、温度计（可选）、气球、铁架台（可选）。 实验步骤与填空： （1）观察干冰： 状态：固态 颜色：白色 气味：无气味 （2）将一小块干冰放入干燥的烧杯中： 观察到烧杯内壁没有（填“有”或“没有”）液体出现。 观察到烧杯内产生大量白雾（填“白烟”、“白雾”或“水蒸气”），这是干冰升华（填物理变化名称）产生的低温使周围空气中的水蒸气遇冷凝结成小水滴形成的。 用手（注意安全，短暂靠近感受）或温度计靠近烧杯口（不接触干冰）： 感觉温度降低（填“升高”或“降低”）。 说明干冰升华过程需要吸收（填“吸收”或“放出”）热量。 （3）（可选实验）将少量热水（约50℃）小心倒入装有干冰的烧杯中： 观察到白雾产生速度加快（填“加快”或“减慢”），量增多（填“增多”或“减少”）。 这是因为热水提供了升华，加速了干冰的升华。 （4）（可选实验）将一小块干冰迅速放入气球口并扎紧： 观察到气球膨胀（填“膨胀”或“瘪了”）。（答案：） 这是因为干冰在气球内升华变成了气态的二氧化碳，体积增大（填“增大”或“减小”）。 四、二氧化碳的化学性质 1．二氧化碳的密度比空气大，且不能燃烧，也不支持燃烧。 2．二氧化碳能溶于水，溶解后部分与水反应生成碳酸（化学式：H2CO3），该物质能使紫色石蕊试液变红色。 3．碳酸（H2CO3）性质不稳定，稍加热即分解为二氧化碳和水，反应的文字表达式为：碳酸二氧化碳+水。 4．检验二氧化碳的试剂是澄清石灰水，现象是变浑浊，反应的文字表达式为：二氧化碳+氢氧化钙→碳酸钙+水。 5．碳酸饮料的制作利用了二氧化碳能溶于水且与水反应生成碳酸的性质；饮用时感到凉爽是因为碳酸分解时吸收（吸收/放出）热量。 6．实验探究 实验1：探究二氧化碳密度与助燃性 装置：烧杯中固定两支高低不同（等高/高低不同）的蜡烛，通过漏斗向烧杯缓缓倾倒（缓缓倾倒/直接注入）二氧化碳。 现象：蜡烛火焰自下至上逐渐熄灭（填“上至下”或“下至上”）。 结论： （1）二氧化碳密度比空气大； （2）二氧化碳不支持燃烧且不能燃烧。 实验2：二氧化碳与水反应 操作：向充满CO₂的软塑料瓶中倒入半瓶水（滴加紫色石蕊试液的水），旋紧瓶盖后振荡。 现象： （1）瓶身变瘪（膨胀/变瘪）； （2）溶液由紫色变为红色。 原理分析： （1）瓶身变瘪说明CO₂溶于水，瓶内气压减小（增大/减小）； （2）溶液变红说明生成碳酸（填物质名称）。 （3）反应的文字表达式为：二氧化碳 + 水 → 碳酸 实验3：碳酸的不稳定性 操作：将实验2的液体加热。 现象：溶液由红色变回紫色，同时有气泡产生。 结论： （1）碳酸受热分解为二氧化碳和水，反应属于化学（物理/化学）变化。 （2）反应的文字表达式为：碳酸 → 二氧化碳 + 水 实验4：二氧化碳与石灰水反应 操作：将二氧化碳通入澄清石灰水。 现象：石灰水变浑浊。 结论： （1）该反应可用于检验二氧化碳，生成难溶（填“可溶”或“难溶”）的碳酸钙。 （2）反应的文字表达式为：二氧化碳+氢氧化钙→碳酸钙+水 五、二氧化碳的用途 1．在大棚蔬菜种植中，二氧化碳用作“气体肥料”，这利用了它能参与植物光合作用的重要化学性质。 2．二氧化碳是生产碳酸饮料的主要原料之一，这主要利用它能溶于水的物理性质，以及它能与水反应生成碳酸的化学性质。 3．二氧化碳可用于灭火，常用的灭火器是二氧化碳灭火器。其灭火原理主要基于两点：一是它的密度比空气大，能覆盖在燃烧物表面，隔绝空气；二是它本身不能燃烧，也不支持燃烧。 4．在化工生产中，二氧化碳是重要的化工原料，例如可用于生产纯碱和化肥等。 5．固态二氧化碳俗称干冰，利用它升华时需要吸收大量的热这一物理性质，常被用于冷藏食物。 6．利用干冰进行人工降雨，是利用干冰升华吸热，使高空云层温度降低，促使水蒸气凝结成小水滴或冰晶，最终形成降水。 7．舞台表演中利用干冰制造云雾效果，同样是利用干冰升华时吸收大量热，使周围空气温度降低，空气中的水蒸气凝结成无数小水滴，形成云雾。 序号 二氧化碳的用途 依赖的主要性质 （物理性质/化学性质） 性质的具体表现或解释 1 大棚蔬菜种植做“气体肥料” 化学性质 参与光合作用： 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2（提供碳元素） 2 生产碳酸饮料的主要原料 物理性质 & 化学性质 能溶于水（物理）；与水反应生成碳酸： CO2+ H2O → H2CO3（化学） 3 用于灭火（二氧化碳灭火器） 物理性质 & 化学性质 密度比空气大（物理）；不能燃烧，也不支持燃烧（化学） 4 生产纯碱、化肥等化工原料 化学性质 能与某些物质发生化学反应（如与氨水反应制化肥、侯氏制碱法等） 5 固体二氧化碳（干冰）冷藏食物 物理性质 升华吸热： 干冰升华时吸收大量热，使环境温度急剧降低 6 固体二氧化碳（干冰）人工降雨 物理性质 升华吸热： 使空气温度骤降，促使水蒸气凝结成水滴 7 固体二氧化碳（干冰）制造舞台云雾 物理性质 升华吸热： 使周围空气温度降低，水蒸气凝结成小水滴形成雾 六、自然界中的氧循环和碳循环是怎样进行的 1．自然界中氧元素通过物质的转化使空气中氧气含量几乎保持恒定，称为氧循环；碳元素的转化实现碳循环，维持二氧化碳含量稳定。 2．氧气的主要消耗途径：生物呼吸作用、燃料燃烧等。 3．氧气的主要产生途径：绿色植物的光合作用释放氧气。 4．二氧化碳的产生途径（至少填3种）：燃烧作用、火山喷发、生物呼吸作用、生物体被微生物分解。 5．二氧化碳的吸收途径： 绿色植物通过光合作用吸收CO₂，合成糖类； 江河湖海的水体溶解CO₂，最终转化为碳酸盐（如碳酸钙）。 6．氧循环和碳循环的意义： 维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定； 保障人类生活与生态的平衡。 7．当前环境问题：含碳燃料消耗激增 → 大气中二氧化碳含量持续上升 → 温室效应加剧 → 导致全球变暖。 8．为应对气候变化提出的理念： 低碳生活（减少日常碳排放）； 低碳经济（通过技术创新减少含碳能源消耗）。 9．践行低碳生活的具体行动（举例）：植树造林等。 10．结合图示回答下列问题 （1）图中动物箭头→植物：动物通过呼吸作用消耗氧气，产生CO2； （2）图中植物箭头→大气：植物通过光合作用吸收CO2，释放氧气； （3）图中化石燃料箭头→大气：燃料燃烧释放CO2； （4）图中大气箭头→水体：CO2被水体吸收溶解。 课题3 氧气和二氧化碳的制备 一、氧气的工业制法 1．人们会根据对氧气需求量的不同选择不同的制备方法。 工业生产对氧气的需求量非常大，如富氧炼钢工业，就从空气中获得氧气。 实验室中对氧气的需求量较小，可以从某些含氧化合物中获得氧气。 2．工业制氧的原料是 空气，选择依据是其具有 易得、成本低廉、可 大量生产 的特点。 3．工业制氧采用 分离液态空气 的方法，该过程属于 物理（填“物理”或“化学”）变化。 4．分离液态空气需在 低温 和 高压 条件下进行，使空气先 液化。液态氮的沸点为 -196℃，液态氧的沸点为 -183℃，因此 氮气 首先汽化蒸发。蒸发剩余物主要为 液态氧，经压缩后贮存在 蓝色钢瓶 中，以便运输和使用。 5．分离流程示意图的关键设备是蒸发塔，利用 沸点差异 实现气体分离。工业制氧的产物中，氧气纯度通常达 99.5%（填数值），可直接用于 富氧炼钢。 二、氧气的实验室制法——高锰酸钾（或氯酸钾）制取氧气 1. 实验室常采用加热高锰酸钾的方法制取氧气，除了生成氧气外，同时还生成锰酸钾和二氧化锰，我们可以用中文表示为高锰酸钾锰酸+二氧化锰+氧气。 此外，加热混有二氧化锰的氯酸钾固体也能得到氧气，二氧化锰在这一反应中也是催化剂。 2. 实验室采用加热高锰酸钾的方法制取氧气时，要选择合适的实验装置，并正确连接，具体步骤如下： （1） 连接装置并检查装置气密性：在将玻璃管插入橡皮塞或在玻璃管上套上乳胶管时，为克服较大的摩擦力，可事先将玻璃管的一端用水润湿，这样连接起来会比较容易。 装置连接好后还要检查其气密性，如装置气密性良好，用手握紧试管时，导管口会冒出气泡，且松手后，导管内会形成一段水柱。 （2）向试管内装入药品：使用药匙取用高锰酸钾固体时，可将其伸入平放的试管中并尽可能靠近试管底部，然后慢慢竖起试管，以免试剂散落至试管外或附着于试管壁上。 （2） 将试管固定在铁架台上：以从下到上、从左到右的顺序搭建好装置。固定好试管后，要保证试管口略向下倾斜，且铁夹要夹持在距试管口1/3的位置较为合适。预先准备好1-2个盛满水的集气瓶，倒扣在水槽中。 （4）点燃酒精灯加热：点燃酒精灯并在试管底部来回移动，先预热，再在药品集中的部位集中加热，目的是使受热均匀。然后，集中加热高锰酸钾。 （5）收集氧气：待导管口出现均匀连续的气泡后，将导管伸入集气瓶，开始收集气体。当观察到集气瓶口有大气泡向外冒出时，用毛玻璃片盖住瓶口，取出集气瓶正放于桌面。 （6）实验结束后，先将导管移出水槽，然后熄灭酒精灯停止加热：依据这样的顺序进行操作的目的是防止水槽内的水倒吸入试管中使试管炸裂。 3．装置搭建要点 错误操作 正确要求 错误后果 试管口向上倾斜 试管口 略向下倾斜 冷凝水回流炸裂试管 铁夹夹在试管中部 铁夹夹在距试管口 1/3处 加热部位受限，受热不均 导管伸入试管过长 导管 刚露出橡皮塞 即可 阻碍气体导出 集气瓶未装满水倒扣 集气瓶 必须盛满水 无气泡 收集氧气不纯（混空气） 4．气体收集方法 收集方法 教材图示 利用氧气性质 关键区别 排水法 氧气 不易溶于水 排水法：纯度高 可见集满标志：瓶口冒大气泡 向上排空气法 氧气密度 大于空气 排空气法：干燥（但纯度低） 验满方法：将带火星的木条放于集气瓶口，若木条复燃，则氧气已满。 三、氧气的实验室制法——过氧化氢制取氧气 1．双氧水与二氧化锰混合制氧气 （1）药品：双氧水（无色液体，主要成分：过氧化氢）二氧化锰（作催化剂）。 （2）反应原理：文字表达式过氧化氢水+氧气。 2．发生装置的选择 序号 ① ② ③ ④ 装置图 优点 装置简单，操作简便，药品的用量少。 装置简单，操作简便，可制取较多量氧气。 可随时添加液体药品。 可控制液体滴加的速度和量，使反应平稳进行。 发生装置搭建细节 部件 操作要求 错误操作 后果 锥形瓶 盛放 二氧化锰（固体） 错误放入H2O2溶液 长颈漏斗 末端 伸入液面以下 漏斗悬空 气体从漏斗逸出 添加药品顺序 先加 MnO2固体 → 后加 H2O2溶液 顺序颠倒 导气管 伸入集气瓶 底部（排空气法） 伸入集气瓶中部 空气未排尽，氧气不纯 3．“收集装置”的选择： （1）向上排空气法。（因为氧气密度大于空气）。 （2）排水法。（因为氧气难溶于水）。 4．检验O2已集满的方法：（验满方法） （1）用向上排空气法收集氧气时将带火星的木条放于集气瓶口，若木条复燃，则氧气已满。 （2）用排水法收集氧气时：当集气瓶口有大气泡向外冒出时，说明氧气已集满。 5．证明MnO₂质量和化学性质不变 步骤 操作目的 关键操作 验证指标 ①反应前称重 记录MnO2初始质量 用精密天平称量 干燥的MnO2（记为m₁） 质量基准值 ②参与反应 使MnO2催化H2O2 将称好的MnO2加入H2O2溶液，收集氧气至反应结束 完成催化作用 ③回收处理 分离并净化MnO2 过滤 → 蒸馏水洗涤 → 低温烘干 去除残留H2O2及杂质 ④反应后检测 验证“质量”和“化学性质”不变 - 称重：得质量m2（对比m1） - 再催化：将回收MnO2加入新H2O2溶液，观察是否 加速产生氧气（带火星木条复燃） M1 = m₂ 仍能催化反应 实验结论 质量不变：m1 = m2 化学性质不变：回收的MnO2仍能催化新反应 6．催化剂与催化作用定义及特点 （1）定义 催化剂：在化学反应中能够改变反应速率，而反应前后 本身的质量和化学性质均不发生变化 的物质。 关键词：改变速率、质量不变、化学性质不变。 催化作用：催化剂在化学反应中所起的 加速或减缓反应速率 的作用。 （2）催化剂特点（“一变两不变”） 特点 具体说明 实例（过氧化氢分解） 改变反应速率 可 加快（如MnO₂加速H₂O₂分解）或 减慢（如橡胶防老化剂）反应速率 加MnO₂后气泡迅速产生，木条复燃 质量不变 反应前后催化剂质量 无增减（需过滤、洗涤、干燥、称重验证） 回收MnO₂称重，与反应前质量相等 化学性质不变 反应后仍具 原有催化活性（可重复使用） 回收的MnO₂加入新H₂O₂，仍加速分解 （3）高频误区与正解 常见误区 正解 “催化剂一定加快反应” 可加快（正催化剂）或减慢（负催化剂，如防腐剂） “催化剂是反应物” 催化剂 不参与反应（反应前后物质种类不变） “催化剂用量越多效果越好” 催化效果与 接触面积 有关，过量无用（如少量MnO₂即可催化大量H₂O₂） “催化剂在反应中消耗” 催化剂 反应后可回收（如过滤MnO₂重复使用） （4）实验验证要点 证明质量不变：反应后需 过滤→蒸馏水洗涤→低温烘干→精密称量（否则残留溶液导致质量偏差）。 证明化学性质不变：将回收的催化剂加入 新反应物，检验是否仍具催化能力（如带火星木条复燃）。 四、实验制制备二氧化碳的反应原理 1．实验室制备二氧化碳的反应原理 （1）制取二氧化碳需选择含碳元素和氧元素的物质。 （2）实验室常用石灰石（主要成分CaCO3）与稀盐酸反应制取CO2。 反应文字表达式：碳酸钙 + 盐酸 → 氯化钙 + 水 + 二氧化碳 2．实验室制备二氧化碳反应物选择探究实验 操作提示： 每组实验取等质量反应物，加入等体积酸（浓度相同），观察30秒内气体产生速率（用“快/中/慢”描述）和持续情况。 对比组 反应物组合 实验现象 是否适合实验室制CO2 原因分析 组1 碳酸钙粉末 + 稀盐酸 产生气泡速率快， 反应剧烈 否 反应过快，反应物接触面积大 组2 碳酸钙块状固体 + 稀盐酸 产生气泡速率适中， 反应平稳 是 速率适中，反应物接触面积适中，盐酸浓度适中 组3 碳酸钠粉末 + 稀盐酸 产生气泡速率快， 反应剧烈 否 剧烈反应，反应物接触面积大 组4 碳酸钙块状固体 + 浓盐酸 产生气泡快， 气体有刺激性气味 否 挥发出氯化氢气体，污染气体 组5 碳酸钙块状固体 + 稀硫酸 初期有气泡，后迅速 消失 否 生成微溶于水的硫酸钙，包覆固体阻反应 3．最佳方案总结 （1）固体选择： 用块状石灰石/大理石（不用粉末），防止反应速率过快。 （2）酸的选择： 用稀盐酸（不用浓盐酸或稀硫酸），避免反应速率过快（过慢）或污染二氧化碳气体。 五、实验制制备二氧化碳的装置选择 1．装置选择依据 （1）发生装置选择： 反应物状态：大理石（块状固体） + 稀盐酸（液体） 反应条件：常温（填“常温”或“加热”） 故选择固液不加热型装置（填装置类型名称）。 （2）收集装置选择： 因CO₂密度比空气大，可用向上排空气法收集； 因CO₂能溶于水，不能（填“能”或“不能”）用排水法收集。 2．操作步骤填空题（参照图3.25） （1）将块状大理石放入锥形瓶底部； （2）从长颈漏斗加入稀盐酸，需使下端管口浸没入（或低于）液面（液封防漏气）； （3）用向上排空气法收集气体，导管伸入集气瓶底部； （4）验满方法：将燃着的木条放在集气瓶口，火焰熄灭说明已满； （5）收集完毕，先拆卸装置再整理仪器，最后擦拭桌面。 3．装置对比表格（二氧化碳 vs 高锰酸钾制氧气） 比较项目 制取二氧化碳 加热高锰酸钾制氧气 反应原理 CaCO3+ 2HCl = CaCl2+ H2O + CO2↑ 2KMnO4 K2MnO4+ MnO2 + O2↑ 发生装置类型 固液常温型 固固加热型 收集方法 向上排空气法 向上排空气法或排水法 验满方法 燃着木条放瓶口，若木条熄灭，则已收集满。 排水法：集气瓶口有大气泡向外冒出； 向上排空气法：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，则已收集满。 操作关键点 长颈漏斗需液封 试管口略向下倾斜，防冷凝水倒流 4．实验室制取氢气 氢气发生装置：锌粒（固体） + 稀硫酸（液体） → 选择固液不加热型装置； 收集方法：因密度小于空气且难溶于水 → 可用向上排空气法或排水法。 易错点01 空气中各成分的含量与用途混淆 【错因辨析】 ①空气中各成分的含量指的是体积分数，不是质量分数。氮气约占空气体积的78%，氧气约占21%，稀有气体约占0.94%，二氧化碳约占0.03%。不能把“体积分数”说成“质量分数”。 ②氧气具有助燃性，不具有可燃性，不能作燃料。氧气可用于医疗急救（供给呼吸）、炼钢、气焊（助燃性）等，但不能说“氧气可作燃料”。 ③氮气化学性质不活泼，可用作保护气（食品包装、粮食储存、焊接精密零件等），但氮气不能供给呼吸，不能用于医疗急救。 ④稀有气体通电时能发出不同颜色的光，可用于制作霓虹灯、航标灯，这是利用其物理性质（通电发光），而不是利用其化学性质不活泼。 ⑤氮气可作保护气是因为化学性质稳定；氮气用于填充飞艇是因为密度比空气小且化学性质稳定，注意区分不同用途对应的性质。 【对点训练】 1．空气是一种宝贵的自然资源，下列有关说法正确的是 A．空气是由空气分子构成的 B．利用氮气化学性质不活泼，可用作保护气 C．通常，空气中氧气的质量分数为21% D．稀有气体化学性质不活泼，可用于制造电光源 【答案】B 【解析】A.空气是混合物，由氮分子、氧分子、二氧化碳分子等多种微粒构成，不存在“空气分子”，表述错误。 B.氮气化学性质不活泼，常温下难与其他物质发生反应，可用作保护气，表述正确。 C.通常空气中氧气的体积分数为21%，不是质量分数，表述错误。 D.稀有气体用于制造电光源，是利用其通电时能发出不同颜色光的物理性质，和化学性质不活泼无关，表述错误。 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 【解析】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02 空气中氧气含量测定实验的误差分析不清 【错因辨析】 ①测定空气中氧气含量的实验原理：可燃物在密闭容器中燃烧消耗氧气，生成物为固体（或气体被吸收），使容器内压强减小，水（或注射器活塞）被压入（或移动），进入的水的体积即为消耗的氧气的体积。 ②导致测定结果偏小的常见原因：红磷量不足（氧气未完全消耗）；装置漏气（外界空气进入）；未冷却至室温就打开弹簧夹（瓶内气体受热膨胀，压强偏大）；导管内未充满水等。 ③导致测定结果偏大的常见原因：燃烧匙伸入集气瓶过慢（瓶内空气受热逸出）；弹簧夹未夹紧（燃烧时气体膨胀逸出）等。 ④不能用木炭、硫代替红磷，因为木炭燃烧生成二氧化碳气体、硫燃烧生成二氧化硫气体，装置内压强变化不明显，无法准确测定氧气含量。若用硫，需在瓶内预先加入氢氧化钠溶液吸收二氧化硫。 ⑤实验要求可燃物足量（保证耗尽氧气）、只与氧气反应（不与空气中其他成分反应）、生成物不为气体（或气体被吸收）。 【对点训练】 1．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 【解析】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。 2．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 【解析】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。 易错点03 氧气的性质与用途辨析错误 【错因辨析】 ①氧气化学性质比较活泼，具有氧化性和助燃性，但本身不能燃烧、不具有可燃性。炼钢、气焊均利用氧气的助燃性，不是可燃性。 ②缓慢氧化与剧烈氧化的区别：缓慢氧化反应速率慢、不易察觉、不发光（如呼吸作用、食物腐烂、醋的酿造、农家肥腐熟）；剧烈氧化反应速率快、现象明显（如燃烧）。 ③铁丝在氧气中燃烧：现象为剧烈燃烧、火星四射、放出大量热、生成黑色固体（四氧化三铁）。瓶底需放少量水或细沙，防止高温熔融物溅落炸裂瓶底。铁丝需用砂纸打磨除锈，待火柴梗快燃尽时伸入（不能等完全熄灭，否则铁丝温度不够）。 ④氧气不易溶于水，可用排水法收集；氧气密度比空气略大，可用向上排空气法收集。 ⑤液态氧为淡蓝色液体，不是无色。 【对点训练】 1．氧气是一种重要资源。下列说法错误的是 A．氧气的密度比空气的大 B．炼钢和气焊均利用了氧气的可燃性 C．铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射 D．酿醋时发生了缓慢氧化 【答案】B 【解析】A. 正确； B. 炼钢和气焊均利用了氧气的助燃性，不具有可燃性，错误； C. 铁丝在氧气中剧烈燃烧、火星四射，生成黑色固体，放出大量的热，正确； D. 酿醋中发生了物质与氧气的反应，且进行得很慢，不易被察觉，属于缓慢氧化，正确。 2．下列对“铁丝在氧气中燃烧”实验的有关操作及解释错误的是 A．用砂纸打磨铁丝——除去铁丝表面的铁锈 B．待火柴梗熄灭后再伸入铁丝——以免火柴梗燃烧消耗氧气 C．铁丝从上而下缓慢伸入——使铁丝与氧气充分反应 D．瓶底放少量水或细沙——防止溅落的熔融物炸裂瓶底 【答案】B 【解析】A. 铁丝长期放置表面会生成铁锈（主要成分为），铁锈不可燃，会阻碍铁与氧气接触，用砂纸打磨可除去铁锈，操作和解释均正确； B. 若火柴梗完全熄灭后再伸入铁丝，铁丝温度会低于其着火点，无法被引燃，不能发生燃烧反应。正确操作是待火柴梗快燃尽时伸入，既减少火柴燃烧消耗瓶内氧气，又能保证铁丝温度达到着火点，因此该操作及解释错误； C. 铁丝从上而下缓慢伸入，可使铁丝与氧气充分接触，持续反应，现象更明显，操作和解释均正确； D. 铁丝燃烧生成高温熔融物四氧化三铁，瓶底放少量水或细沙可吸收热量，防止熔融物溅落炸裂冷的瓶底，操作和解释均正确。 易错点04 二氧化碳的性质与用途混淆 【错因辨析】 ①二氧化碳本身无毒，不属于空气污染物，但浓度过高时会因无法供给呼吸而使人窒息。不能把“窒息”说成“中毒”。 ②二氧化碳能溶于水（1体积水约溶解1体积CO₂），不是易溶于水。CO₂通入紫色石蕊溶液变红，是因为CO₂与水反应生成了碳酸（H₂CO₃），碳酸使石蕊变红，不是CO₂本身使石蕊变红。 ③CO₂使澄清石灰水变浑浊，是因为生成了难溶于水的碳酸钙沉淀，可用来检验CO₂。 ④CO₂灭火利用了其不可燃、不支持燃烧（化学性质）和密度比空气大（物理性质）两个性质。蜡烛由下而上依次熄灭，既说明CO₂密度比空气大，又说明CO₂不燃烧也不支持燃烧。 ⑤CO₂能参与光合作用，是植物光合作用的原料，可用于气体肥料。 【对点训练】 1．下列关于二氧化碳的说法错误的是 A．密度比空气大 B．能溶于水 C．有毒性，可使人中毒 D．可用于灭火 【答案】C 【解析】A.的相对分子质量为44，大于空气的平均相对分子质量29，相同条件下密度比空气大，表述正确； B.通常状况下1体积水可以溶解约1体积，属于能溶于水的气体，表述正确； C.本身无毒性，浓度过高时仅会因无法供给呼吸使人窒息，并非使人中毒，表述错误； D.不可燃、一般也不支持燃烧，且密度比空气大，可覆盖在可燃物表面隔绝氧气，因此可用于灭火，表述正确。 2．我国承诺2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”，体现大国担当。某化学小组在学习二氧化碳的性质时进行了如图所示的实验探究。 （1）实验1：把二氧化碳气体慢慢倒入放有高低两支燃着的蜡烛的烧杯中。 ①观察到的现象是________________________________________。 ②该实验得出的结论：二氧化碳不能燃烧，不支持燃烧，________________________________。 （2）实验2：用质软的塑料瓶收集满一瓶二氧化碳气体。 ①向其中加入约体积的水，立即旋紧瓶盖，振荡，观察到的现象为________________。 ②若取少量实验后液体滴加到用紫色石蕊溶液染色的干燥纸花上，发现石蕊变红。使石蕊变红的物质是________。 【答案】（1）蜡烛由下到上依次熄灭 密度比空气大 （2）软塑料瓶变瘪 碳酸/H2CO3 【解析】（1）①该实验中将二氧化碳气体倒入烧杯中，二氧化碳不燃烧、不支持燃烧，密度比空气大，可观察到蜡烛由下到上依次熄灭； ②该实验中，下层蜡烛先熄灭，说明二氧化碳先在下部聚集，说明二氧化碳的密度比空气大； （2）①向塑料瓶中加入约体积的水，立即旋紧瓶盖，振荡，二氧化碳能溶于水，且能与水反应，会导致瓶内气体减少，压强减小，可观察到的现象是：软塑料瓶变瘪； ②石蕊变红，是因为二氧化碳与水反应生成了碳酸，碳酸显酸性，能使紫色石蕊溶液变红。 易错点05 空气污染物与空气质量评价混淆 【错因辨析】 ①空气污染物主要包括有害气体（SO₂、NO₂、CO、O₃等）和可吸入颗粒物（PM₁₀、PM₂.₅等）。二氧化碳（CO₂）是空气的正常组成成分，不属于空气污染物，虽然会加剧温室效应，但不计入空气质量评价。 ②氮气、氧气、稀有气体都是空气的固有正常组分，不计入空气质量评价。 ③空气质量指数越高，说明空气污染程度越重，空气质量越差；空气质量指数越低，空气质量越好，级别数值越小。 ④酸雨主要由SO₂和NO₂引起，SO₂是形成硫酸型酸雨的主要物质。温室效应主要由CO₂、CH₄等温室气体引起，注意区分SO₂的危害（酸雨）和CO₂的危害（温室效应）。 【对点训练】 1．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 【解析】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。 2．小美设计并组装一个微型空气质量“检测站”来监测校园空气质量。下列物质不计入空气质量评价的是 A．氮气 B． C．二氧化氮 D．二氧化硫 【答案】A 【解析】空气污染物包括：一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物、细颗粒物、臭氧等。空气的固有正常组分不计入评价。（细颗粒物）、二氧化氮（）、二氧化硫（）均属于我国明确规定的空气质量评价计入污染物，需要纳入监测统计，氮气是空气的固有正常组分，不计入评价。 易错点06 纯净物与混合物的判断错误 【错因辨析】 ①纯净物只由一种物质组成，有固定的组成和性质；混合物由两种或多种物质组成，没有固定的组成。 ②“冰水混合物”是纯净物，因为冰和水都是同一种物质（H₂O）的不同状态。不能因为名称中有“混合”二字就误判为混合物。 ③“洁净的空气”“洁净的食盐水”“自来水”等虽然“洁净”，但仍含有多种物质，属于混合物。 ④液氧是纯净物（只含O₂），铁是纯净物（只含Fe），五氧化二磷是纯净物。 ⑤稀有气体是混合物，因为包含氦、氖、氩、氪、氙、氡等多种气体。 【对点训练】 1．下列物质属于纯净物的是 A．洁净空气 B．自来水 C．冰水混合物 D．水泥砂浆 【答案】C 【解析】A.洁净空气含、、等多种组分，属于混合物，错误。 B.自来水中含有水、可溶性无机盐等多种物质，属于混合物，错误。 C.冰是固态的水，冰水混合物只含一种物质，属于纯净物，正确。 D.水泥砂浆含水泥、砂石、水等多种物质，属于混合物，错误。 2．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 【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。 易错点07 碳循环与氧循环的理解偏差 【错因辨析】 ①碳循环和氧循环中的“碳”“氧”分别指碳元素和氧元素，不是指二氧化碳和氧气本身。 ②碳循环和氧循环过程中都涉及化学变化（光合作用、呼吸作用、化石燃料燃烧等），而水循环主要是物理变化（水的三态变化）。从分子角度看，水循环中分子种类不变，碳、氧循环中分子种类发生改变。 ③根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类、原子种类和总数均不变。光合作用不能使自然界中的氧原子总数增加。 ④碳循环和氧循环相互关联、相互影响。碳循环被破坏（如森林砍伐）会影响氧循环。碳、氧循环有利于维持大气中O₂和CO₂含量的相对稳定。 ⑤光合作用同时参与碳循环和氧循环，不只是参与碳循环。 【对点训练】 1．“碳循环”和“氧循环”是自然界中的重要循环，下列用化学学科观点分析“碳、氧循环”的说法中．不正确的是 A．元素观：“碳、氧循环”过程中，元素种类不变 B．微粒观：自然界碳、氧循环过程中氧原子种类和总数保持不变 C．变化观：⑤⑥反应中反应物相同产物不同，原因是反应条件不同 D．平衡观：碳、氧循环发生的变化多是物理变化，可维持大气中和含量的相对稳定 【答案】D 【解析】A.根据质量守恒定律，化学变化前后元素种类不变，碳、氧循环过程以化学变化为主，元素种类始终不变，表述正确； B.化学变化的微观本质是原子的重新组合，反应前后原子的种类、数目、质量均不改变，因此碳、氧循环中氧原子的种类和总数保持不变，表述正确； C.⑤⑥可对应碳与的反应，反应物均为碳和氧气，当氧气浓度（反应条件）不同时，可分别生成（氧气充足）和（氧气不足），反应物相同产物不同的原因是反应条件不同，表述正确； D.碳、氧循环的核心过程如光合作用、动植物呼吸、化石燃料燃烧都属于化学变化，并非以物理变化为主，表述错误。 故选D。 2．“氧循环”、“碳循环”、“水循环”是自然界存在的三大重要循环。 （1）从微观角度看，水循环与另外两种循环本质的区别是___________。 （2）在⑤⑦两个反应中，反应物相同，产物不同的原因是___________。 （3）结合图示，利用化学学科观点分析碳循环和氧循环，其中不正确的是___________（填序号）。 A．变化观：每个人都在参与碳、氧循环，碳循环中的“碳”是指碳元素 B．守恒观：碳、氧循环过程中各元素守恒 C．平衡观：碳、氧循环有利于维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定 D．微粒观：绿色植物的光合作用能使自然界中的氧原子总数增加 【答案】（1）分子种类没有改变 （2）反应条件不同 （3）D 【解析】（1）水循环是水的三态变化，属于物理变化，微观上分子本身不变；碳、氧循环涉及光合作用、呼吸作用等化学变化，微观上区别在于是否产生新分子。 （2）反应⑤是二氧化碳和水在光照、叶绿素条件下发生光合作用，生成有机物和氧气；反应⑦中二氧化碳和水在常温下反应生成碳酸，因为反应条件不同，因此产物不同。 （3）A.每个人的呼吸都在参与碳、氧循环，碳循环中的“碳”是指碳元素。正确。 B.根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类、质量不变，则元素的种类、质量也不变，正确。 C.正确。 D.根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类、数目均不变，光合作用是化学变化，过程中氧原子总数不会增加，说法错误。 易错点08 工业制取氧气的原理与方法混淆 【错因辨析】 ①工业制取氧气的方法有分离液态空气法和膜分离法，均属于物理变化，因为过程中没有新物质生成。 ②分离液态空气法利用氮气和氧气的沸点不同进行分离。氮气沸点（-196℃）低于氧气沸点（-183℃），升温时氮气先汽化分离出来， remaining液态为富氧液体，继续升温得到氧气。 ③膜分离法利用氧分子和氮分子的体积不同（氧分子体积小于氮分子），在一定压力下让空气通过薄膜，氧气能透过薄膜，氮气不能透过，得到富氧空气。 ④冰箱“气调保鲜”中进入保鲜室的是富氮空气，因为氮气化学性质不活泼，能抑制食物氧化和呼吸作用。 ⑤工业制氧气是物理变化，而实验室制取氧气（如加热高锰酸钾、过氧化氢分解）是化学变化。 【对点训练】 1．工业上可以利用“分离液态空气法”制氧气，工艺流程如下图，请回答问题。 （1）经步骤1处理后的空气属于___________（填“纯净物”或“混合物”），经步骤2得到液态空气，此过程属于___________（填“物理”或“化学”）变化。 （2）根据表中数据：控制温度的范围为___________。本工艺是利用氮气和氧气的___________不同将其汽化分离。 物质 沸点/ 100 （3）还可以通过“膜分离法”制氧气，膜分离法的原理是在一定压力下，让空气通过薄膜，氧气能透过薄膜，而其余气体不能透过，以得到含氧量较高的富氧空气。据此推测氧分子比氮分子体积___________。（填“大”或“小”） 【答案】（1）混合物 物理 （2）-196℃<T1<-183℃ 沸点 （3）小 【解析】（1）经步骤1除尘净化处理后的空气中仍含有多种物质，属于混合物；经步骤2降温加压得到液态空气，此过程中只有物质状态发生变化，并无新物质生成，属于物理变化。 （2）要将液态空气中的氧气分离出来，控制温度在范围内，氮气会由液体变成气体，氧气还是液体。利用的是氮气和氧气的沸点不同进行分离。 （3）用“膜分离法”制氧气，氧气能透过薄膜，而其余气体不能透过，说明氧分子体积比氮分子体积小。 2．冰箱“气调保鲜”通过调节保鲜室内的气体比例来抑制食物氧化和呼吸作用。下图是工业上利用膜分离技术实现“气调保鲜”的流程图，空气分离后进入冰箱保鲜室的是______（填“富氧空气”或“富氮空气”）。选择该气体的主要原因是它的化学性质______（填“活泼”或“不活泼”）。 【答案】 富氮空气 不活泼 【解析】气调保鲜的目的是抑制食物氧化和呼吸作用：氧气化学性质活泼，会加速食物氧化变质，促进呼吸作用，不利于保鲜；氮气化学性质不活泼，可作保护气，能够抑制食物氧化和呼吸作用，延长保鲜时间，因此需要将分离得到的富氮空气通入冰箱保鲜室。 易错点09 实验室制取气体的装置选择与操作不规范 【错因辨析】 ①发生装置的选择依据：反应物状态（固-固、固-液等）和反应条件（是否需要加热）。固体加热型选A类装置，固液常温型选B/C类装置。 ②收集装置的选择依据：气体的密度（与空气比较）和溶解性。不易溶于水且不与水反应的气体用排水法；密度比空气大用向上排空气法；密度比空气小用向下排空气法。 ③分液漏斗可控制液体滴加速率，从而控制反应速率；长颈漏斗不能控制滴加速率，但下端需插入液面以下形成液封。 ④排水法收集气体时，要等气泡连续均匀冒出再开始收集，因为刚开始排出的是装置内的空气。 ⑤用向上排空气法收集氧气，验满方法是将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃则已集满。用排水法收集氧气，验满方法是集气瓶口有大气泡冒出。 ⑥氨气密度比空气小且极易溶于水，只能用向下排空气法收集，不能用排水法。 【对点训练】 1．实验室制取二氧化碳，有时需改进反应装置达成实验目的。下列改进不能达成目的的是 A．为能制取更多气体 B．为能随时添加固体试剂 C．为能控制反应速率 D．为能控制反应发生或停止 【答案】B 【解析】A. 将试管更换为容积更大的锥形瓶，可容纳更多的反应物，能够制取更多的气体，改进可达成目的。 B. 长颈漏斗仅用于添加液体试剂，大理石无法通过长颈漏斗加入反应容器，无法达成随时添加固体试剂的目的，符合题意。 C. 分液漏斗可通过活塞调节液体的滴加速率，从而控制反应速率，改进可达成目的。 D. 该装置关闭弹簧夹时，装置内压强增大，液体被压回长颈漏斗，固液分离，反应停止；打开弹簧夹，液体流下与固体接触，反应重新发生，可控制反应的发生与停止，改进可达成目的。 2．下列装置是、、三种气体的实验室制取和收集装置，回答下列问题。 （1）仪器①的名称是________。 （2）A～D四个装置都能用于制取同一种气体，写出用装置A制取该气体的化学方程式：________________________________________________________。 （3）用A装置装好药品后，要在试管口放一团棉花，目的是_____________________________________。 （4）在上述制取气体装置中，通过控制液体的滴加速度，得到平稳的气流，可以选择的发生装置是________（填字母）。 （5）用装置E收集，验满的方法是________________________________。 （6）下列说法错误的是________（填字母）。 A．收集和均不能选用装置 B．用装置制取气体，试管口略向下倾斜 C．用装置制取气体，长颈漏斗下端插入液面以 D．用装置收集气体，导管口有气泡放出时立即收集 【答案】（1）锥形瓶 （2） （3）防止加热时粉末进入导管，堵塞导管 （4）D （5）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 （6）AD 【解析】（1）略。 （2）根据题意，由于氧气制取既可以用加热高锰酸钾的方法制取，可以用固体加热型即A，BCD均属于固液常温型，而过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气可以用，因此制取的气体是氧气，而A装置的原理是高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，化学方程式为。 （3）略。 （4）D使用分液漏斗，可以控制液体滴加速率，从而控制反应速率，获得平稳气流；长颈漏斗（C）无法控制滴液速度。 （5）略。 （6）A.H2难溶于水，可以用G（排水法）收集，二氧化碳能溶于水，不能用G收集。说法错误。 B.A装置试管口略向下倾斜，防止冷凝水倒流炸裂试管。说法正确。 C.C中长颈漏斗下端伸入液面下，形成液封，防止气体逸出。说法正确。 D.G排水法收集气体，要等导管口气泡连续均匀冒出再收集；刚冒出气泡是装置内空气，立即收集，会导致气体不纯。说法错误。 易错点10 催化剂概念的理解与实验探究分析错误 【错因辨析】 ①催化剂的概念：“一变两不变”——能改变其他物质的化学反应速率（加快或减慢），但本身的质量和化学性质在反应前后都不变。 ②催化剂不能改变生成物的质量，只能改变反应速率。不能增加或减少产物的量。 ③催化剂在反应前后质量不变，但物理性质可能改变（如颗粒大小可能变化）。 ④验证某物质是否为催化剂，需要设计实验证明三点：能改变反应速率、反应前后质量不变、反应前后化学性质不变。 ⑤催化剂具有选择性，一种催化剂只对特定反应有催化作用，不是所有反应都适用。如MnO₂是过氧化氢分解的催化剂，但不是所有反应的催化剂。 ⑥过氧化氢酶在37℃左右催化效率最高，温度过高酶会变性失活，催化效率下降；而Fe₂O₃等无机催化剂在一定温度范围内温度越高催化效率越高。 【对点训练】 1．同学们在学习了催化剂的知识后提出问题：氧化铁固体（Fe2O3，难溶于水），在双氧水制氧气的反应中能否起到类似二氧化锰的催化作用呢？ 【提出猜想】 （1）猜想一：Fe2O3既不是催化剂，也不是反应物，反应前后质量和化学性质都不变； 猜想二：Fe2O3是反应物，会生成O2，反应前后质量和化学性质都改变； 猜想三：Fe2O3是该反应的催化剂，反应前后__________________； 【进行实验】用天平称量1g Fe2O3固体，取10mL 10%的双氧水于试管中，进行7个步骤的实验探究： 步骤⑦：步骤⑥后，将所得固体再次放入等量的过氧化氢溶液中，重复完成实验②③，并观察现象。 【寻找证据】 （2） 步骤①现象 步骤③现象 步骤⑥结果 步骤⑦现象 得出结论 溶液中缓慢放出气泡，带火星的木条不复燃 溶液中______，带火星的木条复燃 固体质量为______g 溶液中快速放出气泡，带火星木条复燃 猜想______成立 【实验分析】 （3）对比步骤①③的现象可知，氧化铁______（“能”或“不能”）加快过氧化氢分解的速率：步骤⑦中的重复实验，目的是证明__________________。 【表达与交流】 （4）步骤③中，试管中各物质质量随反应时间t变化曲线正确的是______（填字母）。 A． B． C． D． 【实验拓展】 （5）人体肝脏中的过氧化氢酶（酶在37℃左右催化效率最高）也能催化过氧化氢分解。通过测定，肝脏中的过氧化氢酶和Fe2O3固体催化过氧化氢分解催化效率与温度关系如图。图中表示肝脏中的过氧化氢酶催化效率的是曲线______（填“甲”或“乙”）。 【答案】（1）质量和化学性质都不变 （2）快速放出气泡 1 三 （3）能 氧化铁的化学性质没有改变 （4）D （5）乙 【解析】（1）催化剂在反应前后质量及化学性质都不变。 （2）由⑦中现象可推出③中现象为溶液中快速放出气泡，带火星木条复燃。 综合步骤③⑦可知氧化铁是反应催化剂，所以反应前后质量不变，步骤⑥测得结果为1g。 氧化铁是催化剂，猜想三成立。 （3）对比①③可知氧化铁可加快反应速率。 要验证氧化铁是催化剂需要验证氧化铁反应前后质量及化学性质都不变，步骤⑥验证了反应前后氧化铁质量不变；步骤⑦是验证氧化铁化学性质没有改变。 （4）A.加入氧化铁后立即产生氧气，错误。 B.随着过氧化氢的分解，过氧化氢的质量是逐渐减小的，不会先增加再减少，错误。 C.氧化铁是催化剂，化学反应前后氧化铁的质量不变，错误。 D.过氧化氢溶液中本身就有水，过氧化氢分解也生成了水，当过氧化氢完全反应后，水的质量就不再增加，正确。 （5）已知过氧化氢酶在37℃左右催化效率最高，对比可知乙曲线符合此特征。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题3 空气、氧气、二氧化碳 课题1 空气的成分 一、空气中含有哪些物质 1．空气中各组分的含量 （1）体积分数（按干燥空气计）： 氮气 氧气 其他气体 __________ __________ 稀有气体：0.94% 二氧化碳：0.03% 其他气体和杂质：0.03% （2）含量稳定性： 各成分含量相对__________，但水蒸气和二氧化碳因地区、气候或人类活动而__________。 例：梅雨季__________含量增高；CO2因燃烧化石燃料而__________。 2．氮气的性质与用途 （1）性质 物理性质：通常为__________色、__________味的__________体，__________溶于水。 化学性质：__________（低温/常温下难反应），特定条件可与某些物质反应。 （2）用途 __________：充入食品袋、灯泡。 __________：液氮用于超导实验、机械冷冻。 __________：制氮肥、炸药等。 3．稀有气体的性质与用途 （1）性质 化学性质：曾称“__________”（一般不反应），现发现可在一定条件下反应。 物理性质：通电时发出__________的光（物理变化）。 （2）用途 __________：焊接金属时隔绝空气。 __________：制霓虹灯、氙气灯。 二、测定空气中氧气的体积分数 1．1774年，法国化学家__________通过在密闭装置中加热汞，并根据装置内空气体积减小__________的事实，推测空气中含有__________体积的__________。 2．借鉴科学家实验的原理和装置，我们设计了“测定空气中氧气含量”的实验。 （1）如右图所示，在100mL的量筒内加入80mL的水，用弹簧夹夹紧乳胶管。 （2）点燃__________中的__________量的红磷后，立即将其伸入容积为250mL的集气瓶中，塞紧橡胶塞，观察到__________。 （3）待红磷火焰熄灭并冷却至室温后，打开弹簧夹，观察到__________。量筒内减少的水的体积大约是__________mL。 （4）实验结论：空气中氧气的含量大约占__________。 （5）氧气的体积分数=__________。 3．红磷燃烧反应的文字表达式为__________，其中反应物为__________（写化学式），生成物为__________（写化学式），反应条件为__________。 4．证据推理 · 根据什么现象能推断出空气中氧气的含量呢？ __________。__________量筒内的水为什么会被倒吸入集气瓶中呢？ __________。__________量筒内水的体积变化与集气瓶内减少的气体体积之间存在什么关系？ __________。__________该实验中，能够用50mL量筒替代100mL量筒？ __________。__________为什么红磷的量要过量？ __________。__________为什么要待冷却至室温再打开弹簧夹？ __________。__________5．某同学对“测定空气中氧气的含量”的实验进行的如下反思。 发现的问题 图示 改进方法 将燃烧匙内的红磷点燃时，生成的五氧化二磷逸散到空气中，容易造成环境污染。 __________。__________。 将红磷点燃再放入集气瓶中，若动作较慢，在瓶塞还未塞紧时，集气瓶内空气会受热膨胀，逸出集气瓶，致使测定的数据可能存在误差。 __________。__________。 实验结束后，发现倒吸入集气瓶内水的体积小于集气瓶容积的1/5。 __________。__________。__________。__________。 三、纯净物与混合物 1．概念对比 类别 定义 混合物 由__________或__________的物质混合而成的物质。 纯净物 只由__________组成的物质。 2．特点对比 特性 混合物 纯净物 组成 __________（各成分比例可变） __________（有明确化学式） 性质 各成分保持__________ 有固定__________/__________性质 分离方法 __________物理方法分离（过滤、蒸馏等） __________通过物理方法分离 实例 __________ __________ 3．典型误区与正解 易错点 错误认知 正确分析 案例 名称误导 “纯净水”是纯净物 含微量矿物质 → __________ 矿泉水、纯净水 状态混淆 冰水混合物是混合物 仅H2O（状态不同）→ __________ 冰水共存体系 溶液归属 糖水是纯净物 溶质+溶剂 → __________ 盐水、蔗糖溶液 同素异形体 O2和O3混合是纯净物 不同单质混合 → __________ 氧气与臭氧混合 外观均一性 洁净空气是纯净物 成分未变 →__________ 雨后空气、高原空气 4．常见物质分类判断（填空练习） 物质名称 类别（纯净物/混合物） 判断理由 二氧化碳 __________ __________ 稀有气体 __________ __________ 石灰石 __________ __________ 液氧 __________ __________ 矿泉水 __________ __________ 四、洁净的空气为何如此重要 1．空气的重要性与污染源 空气是动植物生存的必要条件：动物依赖空气进行__________，植物依赖空气进行__________。 大气层对地球的作用是使温度保持__________。 空气污染主要源于人类活动，如__________和__________排放的废气。 2．空气质量监测与污染物 定量描述空气质量的指标是__________。 计入空气质量指数的六类污染物包括：__________、__________、__________、__________、__________、__________。 PM10指粒径≤__________μm的颗粒物，PM2.5指粒径≤__________μm的颗粒物。 危害最大的颗粒物是__________，因其可直接进入人体__________。 3．污染物的特性与危害 PM2.5含大量__________物质，且在大气中__________长。 臭氧（O3）在高空是“__________层”，近地面却是__________污染物。 二氧化硫（SO₂）溶于水形成__________，是__________的主要成因。 一氧化碳（CO）因__________特性，易引发中毒。 4．污染防治措施 减少空气污染的三大方向： （1）加强__________监测 （2）减少污染物__________ （3）积极__________、造林、种草 课题2 氧气和二氧化碳的性质 一、氧气的物理性质 1．氧气的两大用途： （1）__________：例如，潜水员、宇航员必须携带供氧装置；医疗急救中向病人输入高浓度氧气。 （2）__________：例如，用作气割金属、炼钢、火箭推进剂中的助燃剂。 2．通常状况下氧气的物理性质： 颜色：__________ 气味：__________ 状态：__________ 密度（0℃, 101 kPa）：1.429 g/L，比空气密度（1.293 g/L）__________（填“大”或“小”）。 溶解性：1 L 水溶解约 30 mL 氧气 → __________（填“易溶”或“不易溶”）。 液化条件（__________点）：压强 101 kPa 时，-183℃ 液化为__________液体。 凝固状态（__________点）：-218℃ 变为__________固体。 二、氧气的化学性质 1．氧气与木炭反应： 用坩埚钳夹木炭在酒精灯上加热至燃烧，观察到__________，放出热量。 将燃着的木炭伸入盛氧气的集气瓶中，观察到 剧烈燃烧，发出__________。 文字表达式：__________。 向反应后集气瓶中倒入 澄清石灰水（__________水溶液），摇动后观察到 __________。 该反应文字表达式：__________（用于检验 CO2）。 2．氧气与铁丝反应： 铁丝在酒精灯上烧至红热，观察到 铁丝__________，无燃烧现象。 在铁丝下端系火柴，待火柴 __________时，插入盛氧气的集气瓶（瓶底预先放 __________），观察到 __________。 文字表达式：__________。 3．氧化反应定义： 木炭/铁丝与氧气的反应均属于 氧化反应（物质与__________发生的化学反应）。 4．氧气化学性质实验对比 实验对象 操作步骤 实验现象 反应表达式 关键操作目的 木炭 加热至燃烧 伸入氧气中 空气中：__________ 氧气中：__________ __________ 验证 燃烧剧烈程度差异 倒澄清石灰水 石灰水__________ __________ 检验生成物CO₂ 铁丝 空气中烧至红热 仅__________，不燃烧 对比氧气中反应强度 氧气中点燃（火柴引燃） __________ __________ 防止 熔融物炸裂瓶底（铺沙/水） 5．氧化反应实例（教材拓展）： 自然现象 反应本质 钢铁锈蚀 铁 + 氧气 + 水 → 铁锈（氧化） 生物体内糖类分解 葡萄糖 + 氧气 → CO2 + H2O + 能量 6．防氧化措施： 食品真空包装：隔绝__________，防止__________。 金属涂防锈漆：阻断__________接触，防__________锈蚀。 三、二氧化碳的物理性质 1．基础物理性质与状态变化： （1）在通常状况下，二氧化碳是一种__________色、__________气味的气体。 （2）对二氧化碳气体进行__________和__________，可以得到液态二氧化碳。 （3）对液态二氧化碳进一步__________和__________，就可以得到固态二氧化碳。 （4）固态二氧化碳的外形与__________相似。 （5）固态二氧化碳在__________压下，当温度__________（填“高于”或“低于”）-78.5℃时，会直接从固态变成气态，这个过程叫做__________。 （6）因为固态二氧化碳容易__________，所以我们常称它为“__________”。 （7）干冰升华时能够__________（填“吸收”或“放出”）大量的热。 （8）干冰升华后，不会留下任何__________。 2．实验探究：观察干冰的物理性质与升华现象 实验目的： 观察干冰的状态、颜色、气味及其升华现象，感受升华吸热。 实验材料： 小块干冰（用夹子或厚手套取用）、烧杯、热水、温度计（可选）、气球、铁架台（可选）。 实验步骤与填空： （1）观察干冰： 状态：__________态 颜色：__________色 气味：__________气味 （2）将一小块干冰放入干燥的烧杯中： 观察到烧杯内壁__________（填“有”或“没有”）液体出现。 观察到烧杯内产生大量__________（填“白烟”、“白雾”或“水蒸气”），这是干冰__________（填物理变化名称）产生的低温使周围空气中的__________遇冷凝结成小水滴形成的。 用手（注意安全，短暂靠近感受）或温度计靠近烧杯口（不接触干冰）： 感觉温度__________（填“升高”或“降低”）。 说明干冰升华过程需要__________（填“吸收”或“放出”）热量。 （3）（可选实验）将少量热水（约50℃）小心倒入装有干冰的烧杯中： 观察到白雾产生速度__________（填“加快”或“减慢”），量__________（填“增多”或“减少”）。 这是因为热水提供了__________，加速了干冰的__________ （4）（可选实验）将一小块干冰迅速放入气球口并扎紧： 观察到气球__________（填“膨胀”或“瘪了”）。（答案：） 这是因为干冰在气球内__________变成了__________态的二氧化碳，体积__________（填“增大”或“减小”）。 四、二氧化碳的化学性质 1．二氧化碳的密度比空气__________，且__________燃烧，也__________燃烧。 2．二氧化碳__________溶于水，溶解后部分与水反应生成__________（化学式：__________），该物质能使紫色石蕊试液变__________色。 3．碳酸（H2CO3）性质__________，稍加热即分解为__________和__________，反应的文字表达式为：__________。 4．检验二氧化碳的试剂是__________，现象是__________，反应的文字表达式为：__________。 5．碳酸饮料的制作利用了二氧化碳__________溶于水且与水反应生成__________的性质；饮用时感到凉爽是因为碳酸分解时__________（吸收/放出）热量。 6．实验探究 实验1：探究二氧化碳密度与助燃性 装置：烧杯中固定两支__________（等高/高低不同）的蜡烛，通过漏斗向烧杯__________（缓缓倾倒/直接注入）二氧化碳。 现象：蜡烛火焰自__________逐渐熄灭（填“上至下”或“下至上”）。 结论： （1）二氧化碳密度比空气__________； （2）二氧化碳__________燃烧且__________燃烧。 实验2：二氧化碳与水反应 操作：向充满CO₂的软塑料瓶中倒入半瓶__________（滴加紫色石蕊试液的水），旋紧瓶盖后振荡。 现象： （1）瓶身__________（膨胀/变瘪）； （2）溶液由紫色变为__________色。 原理分析： （1）瓶身变瘪说明CO₂__________于水，瓶内气压__________（增大/减小）； （2）溶液变红说明生成__________（填物质名称）。 （3）反应的文字表达式为：__________ 实验3：碳酸的不稳定性 操作：将实验2的液体加热。 现象：溶液由__________色变回__________色，同时有__________产生。 结论： （1）碳酸受热分解为__________和__________，反应属于__________（物理/化学）变化。 （2）反应的文字表达式为：__________ 实验4：二氧化碳与石灰水反应 操作：将二氧化碳通入澄清石灰水。 现象：石灰水变__________。 结论： （1）该反应可用于__________二氧化碳，生成__________（填“可溶”或“难溶”）的碳酸钙。 （2）反应的文字表达式为：__________ 五、二氧化碳的用途 1．在大棚蔬菜种植中，二氧化碳用作“__________肥料”，这利用了它能参与植物__________作用的重要__________性质。 2．二氧化碳是生产__________饮料的主要原料之一，这主要利用它能__________于水的__________性质，以及它能与水反应生成__________的__________性质。 3．二氧化碳可用于灭火，常用的灭火器是__________灭火器。其灭火原理主要基于两点：一是它的__________比空气大，能覆盖在燃烧物表面，隔绝空气；二是它本身__________，也__________燃烧。 4．在化工生产中，二氧化碳是重要的__________，例如可用于生产__________和__________等。__________5．固态二氧化碳俗称__________，利用它__________时需要__________大量的热这一__________性质，常被用于冷藏食物。 6．利用干冰进行人工降雨，是利用干冰__________吸热，使高空云层温度__________，促使水蒸气__________成小水滴或冰晶，最终形成降水。 7．舞台表演中利用干冰制造云雾效果，同样是利用干冰__________时__________大量热，使周围空气温度__________，空气中的__________凝结成无数小水滴，形成云雾。 序号 二氧化碳的用途 依赖的主要性质 （物理性质/化学性质） 性质的具体表现或解释 1 大棚蔬菜种植做“气体肥料” __________ 参与光合作用： 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2（提供碳元素） 2 生产碳酸饮料的主要原料 __________ 能溶于水（物理）；与水反应生成碳酸： CO2+ H2O → H2CO3（化学） 3 用于灭火（二氧化碳灭火器） __________ 密度比空气大（物理）；不能燃烧，也不支持燃烧（化学） 4 生产纯碱、化肥等化工原料 __________ 能与某些物质发生化学反应（如与氨水反应制化肥、侯氏制碱法等） 5 固体二氧化碳（干冰）冷藏食物 __________ 升华吸热： 干冰升华时吸收大量热，使环境温度急剧降低 6 固体二氧化碳（干冰）人工降雨 __________ 升华吸热： 使空气温度骤降，促使水蒸气凝结成水滴 7 固体二氧化碳（干冰）制造舞台云雾 __________ 升华吸热： 使周围空气温度降低，水蒸气凝结成小水滴形成雾 六、自然界中的氧循环和碳循环是怎样进行的 1．自然界中氧元素通过物质的转化使空气中氧气含量几乎保持恒定，称为__________循环；碳元素的转化实现__________循环，维持二氧化碳含量稳定。 2．氧气的主要消耗途径：生物__________作用、燃料__________等。 3．氧气的主要产生途径：__________植物的__________作用释放氧气。 4．二氧化碳的产生途径（至少填3种）：__________作用、__________喷发、生物__________作用、生物体被__________分解。 5．二氧化碳的吸收途径： 绿色植物通过__________作用吸收CO₂，合成__________； 江河湖海的水体__________CO₂，最终转化为__________（如碳酸钙）。 6．氧循环和碳循环的意义： 维持大气中__________和__________含量的相对稳定； 保障__________与__________的平衡。 7．当前环境问题：含碳燃料消耗激增 → 大气中__________含量持续上升 → __________效应加剧 → 导致__________变暖。 8．为应对气候变化提出的理念： __________生活（减少日常碳排放）； __________经济（通过技术创新减少含碳能源消耗）。 9．践行低碳生活的具体行动（举例）：__________等。 10．结合图示回答下列问题 （1）图中动物箭头→植物：动物通过__________作用消耗氧气，产生CO2； （2）图中植物箭头→大气：植物通过__________作用吸收CO2，释放__________； （3）图中化石燃料箭头→大气：燃料__________释放CO2； （4）图中大气箭头→水体：CO2被__________吸收溶解。 课题3 氧气和二氧化碳的制备 一、氧气的工业制法 1．人们会根据对氧气需求量的不同选择不同的制备方法。 工业生产对氧气的需求量非常大，如富氧炼钢工业，就从__________中获得氧气。 实验室中对氧气的需求量较小，可以从某些__________中获得氧气。 2．工业制氧的原料是__________，选择依据是其具有__________、__________、可 __________的特点。 3．工业制氧采用__________ 的方法，该过程属于__________（填“物理”或“化学”）变化。 4．分离液态空气需在__________和__________条件下进行，使空气先__________。液态氮的沸点为 -196℃，液态氧的沸点为 -183℃，因此__________ 首先汽化蒸发。蒸发剩余物主要为__________，经压缩后贮存在__________ 中，以便运输和使用。 5．分离流程示意图的关键设备是蒸发塔，利用__________差异 实现气体分离。工业制氧的产物中，氧气纯度通常达 99.5%（填数值），可直接用于 富氧炼钢。 二、氧气的实验室制法——高锰酸钾（或氯酸钾）制取氧气 1. 实验室常采用加热高锰酸钾的方法制取氧气，除了生成氧气外，同时还生成锰酸钾和二氧化锰，我们可以用中文表示为__________。 此外，加热混有二氧化锰的氯酸钾固体也能得到氧气，二氧化锰在这一反应中也是__________。 2. 实验室采用加热高锰酸钾的方法制取氧气时，要选择合适的实验装置，并正确连接，具体步骤如下： （1） 连接装置并检查装置气密性：在将玻璃管插入橡皮塞或在玻璃管上套上乳胶管时，为克服较大的摩擦力，可事先将玻璃管的一端__________，这样连接起来会比较容易。 装置连接好后还要检查其气密性，如装置气密性良好，用手握紧试管时，导管口会__________，且松手后，导管内会__________。 （2）向试管内装入药品：使用__________取用高锰酸钾固体时，可将其伸入平放的试管中并尽可能靠近__________，然后慢慢竖起试管，以免试剂散落至__________或附着于__________上。 （2） 将试管固定在铁架台上：以从__________到__________、从__________到__________的顺序搭建好装置。固定好试管后，要保证__________略向下倾斜，且铁夹要夹持在__________的位置较为合适。预先准备好1-2个盛满水的集气瓶，__________在水槽中。 （4）点燃酒精灯加热：点燃酒精灯并在试管底部来回移动，先__________，再在药品集中的部位__________，目的是__________。然后，集中加热高锰酸钾。 （5）收集氧气：待导管口出现__________后，将导管伸入集气瓶，开始收集气体。当观察到__________时，用毛玻璃片盖住瓶口，取出集气瓶__________放于桌面。 （6）实验结束后，先将__________，然后__________：依据这样的顺序进行操作的目的是__________。 3．装置搭建要点 错误操作 正确要求 错误后果 试管口向上倾斜 __________ __________ 铁夹夹在试管中部 __________ __________ 导管伸入试管过长 __________ __________ 集气瓶未装满水倒扣 __________ __________ 4．气体收集方法 收集方法 教材图示 利用氧气性质 关键区别 排水法 __________ 排水法：纯度__________ 可见集满标志：__________ 向上排空气法 __________ 排空气法：干燥（但纯度低） 验满方法：__________。 三、氧气的实验室制法——过氧化氢制取氧气 1．双氧水与二氧化锰混合制氧气 （1）药品：双氧水（无色液体，主要成分：__________）二氧化锰（作__________）。 （2）反应原理：文字表达式__________。 2．发生装置的选择 序号 ① ② ③ ④ 装置图 优点 __________ __________ __________ __________ 发生装置搭建细节 部件 操作要求 错误操作 后果 锥形瓶 盛放 __________（固体） 错误放入H2O2溶液 长颈漏斗 末端 __________ 漏斗悬空 __________ 添加药品顺序 先加 __________→ 后加 __________ 顺序颠倒 导气管 伸入__________（排空气法） 伸入集气瓶中部 __________ 3．“收集装置”的选择： （1）__________法。（因为氧气__________）。 （2）__________法。（因为氧气__________）。 4．检验O2已集满的方法：（验满方法） （1）用向上排空气法收集氧气时__________。 （2）用排水法收集氧气时：当__________时，说明氧气已集满。 5．证明MnO₂质量和化学性质不变 步骤 操作目的 关键操作 验证指标 ①反应前称重 记录MnO2初始质量 用精密天平称量 干燥的MnO2（记为m₁） 质量基准值 ②参与反应 使MnO2催化H2O2 将称好的MnO2加入H2O2溶液，收集氧气至反应结束 完成催化作用 ③回收处理 分离并净化MnO2 过滤 → 蒸馏水洗涤 → 低温烘干 去除残留H2O2及杂质 ④反应后检测 验证“质量”和“化学性质”不变 - 称重：得质量m2（对比m1） - 再催化：将回收MnO2加入新H2O2溶液，观察是否 加速产生氧气（带火星木条复燃） M1 = m₂ 仍能催化反应 实验结论 质量不变：__________ 化学性质不变：__________6．催化剂与催化作用定义及特点 （1）定义 催化剂：在化学反应中能够__________反应速率，而反应前后 本身的__________和__________均不发生变化 的物质。 关键词：__________、__________、__________。 催化作用：催化剂在化学反应中所起的 __________或__________反应速率 的作用。 （2）催化剂特点（“一变两不变”） 特点 具体说明 实例（过氧化氢分解） __________ 可 加快（如MnO₂加速H₂O₂分解）或 减慢（如橡胶防老化剂）反应速率 加MnO₂后气泡迅速产生，木条复燃 __________ 反应前后催化剂质量 无增减（需过滤、洗涤、干燥、称重验证） 回收MnO₂称重，与反应前质量相等 __________ 反应后仍具 原有催化活性（可重复使用） 回收的MnO₂加入新H₂O₂，仍加速分解 （3）高频误区与正解 常见误区 正解 “催化剂一定加快反应” 可加快（正催化剂）或减慢（负催化剂，如防腐剂） “催化剂是反应物” 催化剂 不参与反应（反应前后物质种类不变） “催化剂用量越多效果越好” 催化效果与 接触面积 有关，过量无用（如少量MnO₂即可催化大量H₂O₂） “催化剂在反应中消耗” 催化剂 反应后可回收（如过滤MnO₂重复使用） （4）实验验证要点 证明质量不变：反应后需 过滤→__________→__________→精密称量（否则残留溶液导致质量偏差）。 证明化学性质不变：将回收的催化剂加入 新反应物，检验是否仍具催化能力（如带火星木条复燃）。 四、实验制制备二氧化碳的反应原理 1．实验室制备二氧化碳的反应原理 （1）制取二氧化碳需选择含__________元素和__________元素的物质。 （2）实验室常用__________（主要成分CaCO3）与__________反应制取CO2。 反应文字表达式：碳酸钙 + 盐酸 → __________ + __________ + __________ 2．实验室制备二氧化碳反应物选择探究实验 操作提示： 每组实验取等质量反应物，加入等体积酸（浓度相同），观察30秒内气体产生速率（用“快/中/慢”描述）和持续情况。 对比组 反应物组合 实验现象 是否适合实验室制CO2 原因分析 组1 碳酸钙粉末 + 稀盐酸 产生气泡________， 反应__________ __________ 反应过快，__________ 组2 碳酸钙块状固体 + 稀盐酸 产生气泡________， 反应__________ __________ 速率适中，__________ 组3 碳酸钠粉末 + 稀盐酸 产生气泡________， 反应__________ __________ 剧烈反应，__________ 组4 碳酸钙块状固体 + 浓盐酸 产生气泡快， 气体有__________气味 __________ 挥发出__________，污染气体 组5 碳酸钙块状固体 + 稀硫酸 初期有气泡，后迅速 __________ __________ 生成__________，包覆固体阻反应 3．最佳方案总结 （1）固体选择： 用__________状石灰石/大理石（不用粉末），防止反应__________。 （2）酸的选择： 用__________盐酸（不用浓盐酸或稀硫酸），避免__________或__________。 五、实验制制备二氧化碳的装置选择 1．装置选择依据 （1）发生装置选择： 反应物状态：大理石（__________体） + 稀盐酸（__________体） 反应条件：__________（填“常温”或“加热”） 故选择__________装置（填装置类型名称）。 （2）收集装置选择： 因CO₂密度比空气__________，可用__________法收集； 因CO₂能溶于水，__________（填“能”或“不能”）用排水法收集。 2．操作步骤填空题（参照图3.25） （1）将块状大理石放入__________底部； （2）从__________加入稀盐酸，需使下端管口__________液面（液封防漏气）； （3）用__________法收集气体，导管伸入集气瓶__________部； （4）验满方法：将燃着的木条放在集气瓶__________，火焰__________说明已满； （5）收集完毕，先__________再__________，最后擦拭桌面。 3．装置对比表格（二氧化碳 vs 高锰酸钾制氧气） 比较项目 制取二氧化碳 加热高锰酸钾制氧气 反应原理 CaCO3+ 2HCl = CaCl2+ H2O + CO2↑ 2KMnO4 K2MnO4+ MnO2 + O2↑ 发生装置类型 固液常温型 __________型 收集方法 __________法 __________法或__________法 验满方法 燃着木条放瓶口，__________。 排水法：__________； 向上排空气法：__________。 操作关键点 长颈漏斗需__________ 试管口略__________倾斜，防冷凝水倒流 4．实验室制取氢气 氢气发生装置：锌粒（__________体） + 稀硫酸（__________体） → 选择__________装置； 收集方法：因密度__________空气且__________溶于水 → 可用__________或__________法。 易错点01 空气中各成分的含量与用途混淆 【错因辨析】 ①空气中各成分的含量指的是体积分数，不是质量分数。氮气约占空气体积的78%，氧气约占21%，稀有气体约占0.94%，二氧化碳约占0.03%。不能把“体积分数”说成“质量分数”。 ②氧气具有助燃性，不具有可燃性，不能作燃料。氧气可用于医疗急救（供给呼吸）、炼钢、气焊（助燃性）等，但不能说“氧气可作燃料”。 ③氮气化学性质不活泼，可用作保护气（食品包装、粮食储存、焊接精密零件等），但氮气不能供给呼吸，不能用于医疗急救。 ④稀有气体通电时能发出不同颜色的光，可用于制作霓虹灯、航标灯，这是利用其物理性质（通电发光），而不是利用其化学性质不活泼。 ⑤氮气可作保护气是因为化学性质稳定；氮气用于填充飞艇是因为密度比空气小且化学性质稳定，注意区分不同用途对应的性质。 【对点训练】 1．空气是一种宝贵的自然资源，下列有关说法正确的是 A．空气是由空气分子构成的 B．利用氮气化学性质不活泼，可用作保护气 C．通常，空气中氧气的质量分数为21% D．稀有气体化学性质不活泼，可用于制造电光源 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02 空气中氧气含量测定实验的误差分析不清 【错因辨析】 ①测定空气中氧气含量的实验原理：可燃物在密闭容器中燃烧消耗氧气，生成物为固体（或气体被吸收），使容器内压强减小，水（或注射器活塞）被压入（或移动），进入的水的体积即为消耗的氧气的体积。 ②导致测定结果偏小的常见原因：红磷量不足（氧气未完全消耗）；装置漏气（外界空气进入）；未冷却至室温就打开弹簧夹（瓶内气体受热膨胀，压强偏大）；导管内未充满水等。 ③导致测定结果偏大的常见原因：燃烧匙伸入集气瓶过慢（瓶内空气受热逸出）；弹簧夹未夹紧（燃烧时气体膨胀逸出）等。 ④不能用木炭、硫代替红磷，因为木炭燃烧生成二氧化碳气体、硫燃烧生成二氧化硫气体，装置内压强变化不明显，无法准确测定氧气含量。若用硫，需在瓶内预先加入氢氧化钠溶液吸收二氧化硫。 ⑤实验要求可燃物足量（保证耗尽氧气）、只与氧气反应（不与空气中其他成分反应）、生成物不为气体（或气体被吸收）。 【对点训练】 1．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 2．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 易错点03 氧气的性质与用途辨析错误 【错因辨析】 ①氧气化学性质比较活泼，具有氧化性和助燃性，但本身不能燃烧、不具有可燃性。炼钢、气焊均利用氧气的助燃性，不是可燃性。 ②缓慢氧化与剧烈氧化的区别：缓慢氧化反应速率慢、不易察觉、不发光（如呼吸作用、食物腐烂、醋的酿造、农家肥腐熟）；剧烈氧化反应速率快、现象明显（如燃烧）。 ③铁丝在氧气中燃烧：现象为剧烈燃烧、火星四射、放出大量热、生成黑色固体（四氧化三铁）。瓶底需放少量水或细沙，防止高温熔融物溅落炸裂瓶底。铁丝需用砂纸打磨除锈，待火柴梗快燃尽时伸入（不能等完全熄灭，否则铁丝温度不够）。 ④氧气不易溶于水，可用排水法收集；氧气密度比空气略大，可用向上排空气法收集。 ⑤液态氧为淡蓝色液体，不是无色。 【对点训练】 1．氧气是一种重要资源。下列说法错误的是 A．氧气的密度比空气的大 B．炼钢和气焊均利用了氧气的可燃性 C．铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射 D．酿醋时发生了缓慢氧化 2．下列对“铁丝在氧气中燃烧”实验的有关操作及解释错误的是 A．用砂纸打磨铁丝——除去铁丝表面的铁锈 B．待火柴梗熄灭后再伸入铁丝——以免火柴梗燃烧消耗氧气 C．铁丝从上而下缓慢伸入——使铁丝与氧气充分反应 D．瓶底放少量水或细沙——防止溅落的熔融物炸裂瓶底 易错点04 二氧化碳的性质与用途混淆 【错因辨析】 ①二氧化碳本身无毒，不属于空气污染物，但浓度过高时会因无法供给呼吸而使人窒息。不能把“窒息”说成“中毒”。 ②二氧化碳能溶于水（1体积水约溶解1体积CO₂），不是易溶于水。CO₂通入紫色石蕊溶液变红，是因为CO₂与水反应生成了碳酸（H₂CO₃），碳酸使石蕊变红，不是CO₂本身使石蕊变红。 ③CO₂使澄清石灰水变浑浊，是因为生成了难溶于水的碳酸钙沉淀，可用来检验CO₂。 ④CO₂灭火利用了其不可燃、不支持燃烧（化学性质）和密度比空气大（物理性质）两个性质。蜡烛由下而上依次熄灭，既说明CO₂密度比空气大，又说明CO₂不燃烧也不支持燃烧。 ⑤CO₂能参与光合作用，是植物光合作用的原料，可用于气体肥料。 【对点训练】 1．下列关于二氧化碳的说法错误的是 A．密度比空气大 B．能溶于水 C．有毒性，可使人中毒 D．可用于灭火 2．我国承诺2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”，体现大国担当。某化学小组在学习二氧化碳的性质时进行了如图所示的实验探究。 （1）实验1：把二氧化碳气体慢慢倒入放有高低两支燃着的蜡烛的烧杯中。 ①观察到的现象是________________________________________。 ②该实验得出的结论：二氧化碳不能燃烧，不支持燃烧，________________________________。 （2）实验2：用质软的塑料瓶收集满一瓶二氧化碳气体。 ①向其中加入约体积的水，立即旋紧瓶盖，振荡，观察到的现象为________________。 ②若取少量实验后液体滴加到用紫色石蕊溶液染色的干燥纸花上，发现石蕊变红。使石蕊变红的物质是________。 易错点05 空气污染物与空气质量评价混淆 【错因辨析】 ①空气污染物主要包括有害气体（SO₂、NO₂、CO、O₃等）和可吸入颗粒物（PM₁₀、PM₂.₅等）。二氧化碳（CO₂）是空气的正常组成成分，不属于空气污染物，虽然会加剧温室效应，但不计入空气质量评价。 ②氮气、氧气、稀有气体都是空气的固有正常组分，不计入空气质量评价。 ③空气质量指数越高，说明空气污染程度越重，空气质量越差；空气质量指数越低，空气质量越好，级别数值越小。 ④酸雨主要由SO₂和NO₂引起，SO₂是形成硫酸型酸雨的主要物质。温室效应主要由CO₂、CH₄等温室气体引起，注意区分SO₂的危害（酸雨）和CO₂的危害（温室效应）。 【对点训练】 1．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 2．小美设计并组装一个微型空气质量“检测站”来监测校园空气质量。下列物质不计入空气质量评价的是 A．氮气 B． C．二氧化氮 D．二氧化硫 易错点06 纯净物与混合物的判断错误 【错因辨析】 ①纯净物只由一种物质组成，有固定的组成和性质；混合物由两种或多种物质组成，没有固定的组成。 ②“冰水混合物”是纯净物，因为冰和水都是同一种物质（H₂O）的不同状态。不能因为名称中有“混合”二字就误判为混合物。 ③“洁净的空气”“洁净的食盐水”“自来水”等虽然“洁净”，但仍含有多种物质，属于混合物。 ④液氧是纯净物（只含O₂），铁是纯净物（只含Fe），五氧化二磷是纯净物。 ⑤稀有气体是混合物，因为包含氦、氖、氩、氪、氙、氡等多种气体。 【对点训练】 1．下列物质属于纯净物的是 A．洁净空气 B．自来水 C．冰水混合物 D．水泥砂浆 2．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 易错点07 碳循环与氧循环的理解偏差 【错因辨析】 ①碳循环和氧循环中的“碳”“氧”分别指碳元素和氧元素，不是指二氧化碳和氧气本身。 ②碳循环和氧循环过程中都涉及化学变化（光合作用、呼吸作用、化石燃料燃烧等），而水循环主要是物理变化（水的三态变化）。从分子角度看，水循环中分子种类不变，碳、氧循环中分子种类发生改变。 ③根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类、原子种类和总数均不变。光合作用不能使自然界中的氧原子总数增加。 ④碳循环和氧循环相互关联、相互影响。碳循环被破坏（如森林砍伐）会影响氧循环。碳、氧循环有利于维持大气中O₂和CO₂含量的相对稳定。 ⑤光合作用同时参与碳循环和氧循环，不只是参与碳循环。 【对点训练】 1．“碳循环”和“氧循环”是自然界中的重要循环，下列用化学学科观点分析“碳、氧循环”的说法中．不正确的是 A．元素观：“碳、氧循环”过程中，元素种类不变 B．微粒观：自然界碳、氧循环过程中氧原子种类和总数保持不变 C．变化观：⑤⑥反应中反应物相同产物不同，原因是反应条件不同 D．平衡观：碳、氧循环发生的变化多是物理变化，可维持大气中和含量的相对稳定 2．“氧循环”、“碳循环”、“水循环”是自然界存在的三大重要循环。 （1）从微观角度看，水循环与另外两种循环本质的区别是___________。 （2）在⑤⑦两个反应中，反应物相同，产物不同的原因是___________。 （3）结合图示，利用化学学科观点分析碳循环和氧循环，其中不正确的是___________（填序号）。 A．变化观：每个人都在参与碳、氧循环，碳循环中的“碳”是指碳元素 B．守恒观：碳、氧循环过程中各元素守恒 C．平衡观：碳、氧循环有利于维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定 D．微粒观：绿色植物的光合作用能使自然界中的氧原子总数增加 易错点08 工业制取氧气的原理与方法混淆 【错因辨析】 ①工业制取氧气的方法有分离液态空气法和膜分离法，均属于物理变化，因为过程中没有新物质生成。 ②分离液态空气法利用氮气和氧气的沸点不同进行分离。氮气沸点（-196℃）低于氧气沸点（-183℃），升温时氮气先汽化分离出来， remaining液态为富氧液体，继续升温得到氧气。 ③膜分离法利用氧分子和氮分子的体积不同（氧分子体积小于氮分子），在一定压力下让空气通过薄膜，氧气能透过薄膜，氮气不能透过，得到富氧空气。 ④冰箱“气调保鲜”中进入保鲜室的是富氮空气，因为氮气化学性质不活泼，能抑制食物氧化和呼吸作用。 ⑤工业制氧气是物理变化，而实验室制取氧气（如加热高锰酸钾、过氧化氢分解）是化学变化。 【对点训练】 1．工业上可以利用“分离液态空气法”制氧气，工艺流程如下图，请回答问题。 （1）经步骤1处理后的空气属于___________（填“纯净物”或“混合物”），经步骤2得到液态空气，此过程属于___________（填“物理”或“化学”）变化。 （2）根据表中数据：控制温度的范围为___________。本工艺是利用氮气和氧气的___________不同将其汽化分离。 物质 沸点/ 100 （3）还可以通过“膜分离法”制氧气，膜分离法的原理是在一定压力下，让空气通过薄膜，氧气能透过薄膜，而其余气体不能透过，以得到含氧量较高的富氧空气。据此推测氧分子比氮分子体积___________。（填“大”或“小”） 2．冰箱“气调保鲜”通过调节保鲜室内的气体比例来抑制食物氧化和呼吸作用。下图是工业上利用膜分离技术实现“气调保鲜”的流程图，空气分离后进入冰箱保鲜室的是______（填“富氧空气”或“富氮空气”）。选择该气体的主要原因是它的化学性质______（填“活泼”或“不活泼”）。 易错点09 实验室制取气体的装置选择与操作不规范 【错因辨析】 ①发生装置的选择依据：反应物状态（固-固、固-液等）和反应条件（是否需要加热）。固体加热型选A类装置，固液常温型选B/C类装置。 ②收集装置的选择依据：气体的密度（与空气比较）和溶解性。不易溶于水且不与水反应的气体用排水法；密度比空气大用向上排空气法；密度比空气小用向下排空气法。 ③分液漏斗可控制液体滴加速率，从而控制反应速率；长颈漏斗不能控制滴加速率，但下端需插入液面以下形成液封。 ④排水法收集气体时，要等气泡连续均匀冒出再开始收集，因为刚开始排出的是装置内的空气。 ⑤用向上排空气法收集氧气，验满方法是将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃则已集满。用排水法收集氧气，验满方法是集气瓶口有大气泡冒出。 ⑥氨气密度比空气小且极易溶于水，只能用向下排空气法收集，不能用排水法。 【对点训练】 1．实验室制取二氧化碳，有时需改进反应装置达成实验目的。下列改进不能达成目的的是 A．为能制取更多气体 B．为能随时添加固体试剂 C．为能控制反应速率 D．为能控制反应发生或停止 2．下列装置是、、三种气体的实验室制取和收集装置，回答下列问题。 （1）仪器①的名称是________。 （2）A～D四个装置都能用于制取同一种气体，写出用装置A制取该气体的化学方程式：________________________________________________________。 （3）用A装置装好药品后，要在试管口放一团棉花，目的是_____________________________________。 （4）在上述制取气体装置中，通过控制液体的滴加速度，得到平稳的气流，可以选择的发生装置是________（填字母）。 （5）用装置E收集，验满的方法是________________________________。 （6）下列说法错误的是________（填字母）。 A．收集和均不能选用装置 B．用装置制取气体，试管口略向下倾斜 C．用装置制取气体，长颈漏斗下端插入液面以 D．用装置收集气体，导管口有气泡放出时立即收集 易错点10 催化剂概念的理解与实验探究分析错误 【错因辨析】 ①催化剂的概念：“一变两不变”——能改变其他物质的化学反应速率（加快或减慢），但本身的质量和化学性质在反应前后都不变。 ②催化剂不能改变生成物的质量，只能改变反应速率。不能增加或减少产物的量。 ③催化剂在反应前后质量不变，但物理性质可能改变（如颗粒大小可能变化）。 ④验证某物质是否为催化剂，需要设计实验证明三点：能改变反应速率、反应前后质量不变、反应前后化学性质不变。 ⑤催化剂具有选择性，一种催化剂只对特定反应有催化作用，不是所有反应都适用。如MnO₂是过氧化氢分解的催化剂，但不是所有反应的催化剂。 ⑥过氧化氢酶在37℃左右催化效率最高，温度过高酶会变性失活，催化效率下降；而Fe₂O₃等无机催化剂在一定温度范围内温度越高催化效率越高。 【对点训练】 1．同学们在学习了催化剂的知识后提出问题：氧化铁固体（Fe2O3，难溶于水），在双氧水制氧气的反应中能否起到类似二氧化锰的催化作用呢？ 【提出猜想】 （1）猜想一：Fe2O3既不是催化剂，也不是反应物，反应前后质量和化学性质都不变； 猜想二：Fe2O3是反应物，会生成O2，反应前后质量和化学性质都改变； 猜想三：Fe2O3是该反应的催化剂，反应前后__________________； 【进行实验】用天平称量1g Fe2O3固体，取10mL 10%的双氧水于试管中，进行7个步骤的实验探究： 步骤⑦：步骤⑥后，将所得固体再次放入等量的过氧化氢溶液中，重复完成实验②③，并观察现象。 【寻找证据】 （2） 步骤①现象 步骤③现象 步骤⑥结果 步骤⑦现象 得出结论 溶液中缓慢放出气泡，带火星的木条不复燃 溶液中______，带火星的木条复燃 固体质量为______g 溶液中快速放出气泡，带火星木条复燃 猜想______成立 【实验分析】 （3）对比步骤①③的现象可知，氧化铁______（“能”或“不能”）加快过氧化氢分解的速率：步骤⑦中的重复实验，目的是证明__________________。 【表达与交流】 （4）步骤③中，试管中各物质质量随反应时间t变化曲线正确的是______（填字母）。 A． B． C． D． 【实验拓展】 （5）人体肝脏中的过氧化氢酶（酶在37℃左右催化效率最高）也能催化过氧化氢分解。通过测定，肝脏中的过氧化氢酶和Fe2O3固体催化过氧化氢分解催化效率与温度关系如图。图中表示肝脏中的过氧化氢酶催化效率的是曲线______（填“甲”或“乙”）。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $