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1、第二讲 空气及氧气知识互联网 知识点一：空气的组成思路导航内容一：空气中各成分的性质、用途1.空气是由多种成分组成的，各成分保持各自的性质，体积分数相对固定不变。气体成分体积比%性质用途氮气78化学性质稳定，在一般条件下不与其他物质反应电焊的保护气，食品袋中的防腐气，医疗上做冷冻剂（液氮）氧气21无色无味的气体，不易溶于水，在压强为101kpa,-183时变为淡蓝色液体，在-218时变为雪花状的淡蓝色固体，化学性质活泼供人和动物呼吸，炼钢、气焊稀有气体（氦、氖、 氩等）0.94化学性质稳定，不易与其他物质反应，故还曾被称为惰性气体，通电时会发出不同颜色的光在工业生产上做保护气，充制霓虹灯，应用
2、于激光技术。氦气密度小，用作填充探空气球二氧化碳0.03参与植物的光合作用作温室气肥其他气体杂质（包括水蒸气）0.03能使空气保持一定的湿度雨水形成，保持地球上的水循环纯净物混合物概念由一种物质组成由两种或两种以上的物质组成特征有固定不变的组成没有一定的组成有一定的物理性质和化学性质没有固定的性质，它们各自保持原来的性质关系 混合物是由两种或多种纯净物组成的2. 混合物和纯净物内容二：空气中氧气含量的测定装置设计实验操作反应原理评价一：拉瓦锡装置把银白色的液态汞（水银）放在如图所示的装置中，连续加热12天，发现部分汞变成红色粉末，汞槽里的水银上升钟罩空间的1/5后便不再上升Hg+O2HgO H
3、gO Hg+O2汞有毒二：钟罩装置把红磷点燃立即伸入如图所示的装置中，塞紧橡皮塞，当温度降至室温时，水槽里的水上升至钟罩空间的1/5后，不再上升点燃 PO2 P2O5现象明显，适用于演示实验三：集气瓶装置把红磷点燃立即伸入如图所示的装置中，塞紧橡皮塞，待温度降至室温时，打开止水夹，烧杯中的水进入集气瓶中，当水占据集气瓶空间的1/5后，水不再进入集气瓶点燃PO2 P2O5装置较小，适宜于学生实验四：注射器装置反应前记下两注射器中空气的体积数，加热反应后，将剩余气推入某一注射器中，记下气体的体积数，体积差正好是原空气的1/5CuO2 CuO操作方便、准确率高实验讨论：（1）不能用木炭、硫粉代替红磷
4、燃烧做上述实验，原因是木炭和硫粉燃烧会产生气体，集气瓶内气体压强基本没有变，不能测出氧气的体积。然而硫粉燃烧产生的气体易被氢氧化钠溶液吸收，所以若用氢氧化钠浓溶液代替水时，可用硫粉代替红磷做该实验，但木炭燃烧产生的气体仅有部分可被吸收，因此不可以用木炭代替红磷做该实验。（2）进入瓶中水的体积一般小于瓶内空间的的可能原因是：a红磷量不足，使瓶内氧气未耗尽；b装置气密性不好，使外界空气进入瓶内；c未冷却至室温就打开弹簧夹，使进入瓶内水的体积减少。进入瓶中水的体积一般大于瓶内空间的的可能原因是：a. 盛有红磷的燃烧匙伸入集气瓶中速度过慢，使瓶内的空气膨胀，到吸入瓶内的水的体积减小b. 止水夹未加紧，
5、导致瓶内空气膨胀从导管口溢出，气体总减少量增大实验结论：氧气约占空气总体积的例题精讲【例1】(2013年西城一模)空气中体积分数约占21%的是A氮气 B氧气 C二氧化碳 D稀有气体【例2】（2011桂林中考）自然界中植物的光合作用需要消耗空气中的（ ）A. 氮气 B. 氧气C. 二氧化碳D. 稀有气体【例3】(2012西城一模)下列物质中，属于纯净物的是( ) A调和油 B沙拉酱 C蒸馏水 D食用醋 我们接触到的下列各组物质，都属于纯净物的是（ ）A. 食醋、精盐 B. 白酒、十三香C. 铝合金、铜 D. 红磷、四氧化三铁【例4】如图所示，用该装置测量空气中氧气的含量，在燃烧匙中加入红磷，红磷
6、与氧气发生化学反应生成五氧化二磷，请按要求填空：（1）在空气中点燃红磷，并迅速插入玻璃罩内，塞紧橡皮塞， 此时看到的主要现象是 ，该变化的文字表达式为 。（2）当红磷燃烧完毕，玻璃罩冷却到室温后，看到玻璃罩内水 面的变化是 ，出现该现象的原因是：红磷燃烧消耗了空气中的 而生成了固态的 ，从而使罩内的气体体积 ，玻璃罩内气体压强 玻璃罩外大气压。（3）上述实验除了可以得出氧气约占空气体积的 结论外，还可以得出有关氮气的性质有哪些？ ， 。（4）若实验中测得氧气的体积分数低于1/5，则造成此误差的可能原因有哪些？【例5】（2010辽宁鞍山中考）在测定空气中氧气含量的实验中，小强采用了右图所示装置：
7、在由两个注射器组成的密闭系统中留有25mL空气，给装有细铜丝的玻璃管加热，同时缓慢推动两个注射器活塞，至玻璃管内的铜丝在较长时间内无进一步变化时停止加热，待冷却至室温，将气体全部推至一个注射器内，观察密闭系统内空气体积变化。（已知：铜与氧气反应生成黑色固体氧化铜）（1）在实验加热过程中，交替缓慢推动两个注射器活塞的目的是 。（2）小强测得实验结果如下：反应前注射器内气体总体积反应后注射器内气体总体积25mL22mL由此数据可以推算出他测定的空气中氧气的体积分数 2l(填“”、“”、 “”)。造成该实验出现误差的原因可能是 。(填序号)没有交替缓缓推动两个注射器活塞；读数时没有冷却至室温；加入铜
8、丝量太少；加入铜丝量太多（3）通过上面的实验，你学到的测量混合物中某成分含量的方法是 。知识点一：氧气的性质、用途思路导航内容一：氧气的物理性质通常为无色无味的气体，沸点为-183，液氧为淡蓝色，-218变成雪花状的淡蓝色固体。不易溶于水比空气略重内容二：氧气的化学性质1.支持呼吸2.助燃性氧气的性质实验物质（颜色状态）空气中反应现象氧气中反应现象注意事项反应表达式硫（淡黄色固体）微弱的淡蓝色火焰，放热，有刺激性气味气体生成放出明亮的蓝紫色火焰，放出大量的热，有刺激性气味气体生成（1）硫的用量不能过多，防止对空气造成污染，实验应在通风橱内进行（2）在集气瓶底部放入少量的水，防止污染大气木炭（灰
9、黑色固体）木炭红热，放出大量的热，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体剧烈燃烧，发出白光，放出大量的热，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体夹木炭的坩埚钳应由上而下慢慢伸入瓶中红磷（暗红色固体）燃烧产生大量白烟，黄色火焰，放出大量的热比在空气中燃烧得更旺,燃烧产生大量白烟，放出大量的热五氧化二磷是固体，现象应描述为产生白烟铁丝（银白色固体）红热，离火后变冷剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体细铁丝绕成螺旋状，一端系一根火柴，集气瓶底部铺一层细砂或放入少量的水，防止高温熔融物溅落，使集气瓶底炸裂【思考】以下几种操作会有什么影响？（1） 用准备燃烧木炭的集气瓶燃烧铁丝。（2） 将硫放入燃烧匙中，立即
10、伸入集气瓶中。（3） 铁丝上的火柴一着火就立即伸入集气瓶中。（4） 让木炭落入到集气瓶底部燃烧。（5） 将燃烧匙内的硫点燃后，迅速伸入到集气瓶底部。【注意】描述实验现象时应注意区分的几个名词： “烟”、“雾”的区别：“烟”：是固体小颗粒在空气中扩散产生的现象，如磷燃烧产生白烟。“雾”：是液体小液滴在空气中扩散产生的现象，如打开热水瓶的瓶塞，会看到大量的白雾 内容三：氧气的用途图3-1 氧气的用途例题精讲【例1】下列关于氧气的性质的叙述中，不正确的是（） A. 通常情况下，氧气是无色、无味的气体 B. 相同条件下，氧气比同体积的空气稍重 C. 氧气的化学性质很活泼，能跟所有的物质发生化学反应 D
11、. 在通常情况下氧气与氮气不反应【例2】水是同学们非常熟悉的物质之一它与我们人类的关系非常密切，在生产、生活和科学实验中 有广泛的用途如图三个实验中都用到水，我能说明水的作用 A B CA瓶中的水：_ B瓶中的水：_ C瓶中的水： _【例3】（2013年东城二模）下列实验现象描述正确的是A红磷在空气中燃烧产生白雾，放出大量热 B铁丝在氧气中燃烧火星四射，放出大量热，生成黑色固体C木炭在氧气中燃烧生成二氧化碳，该气体能使澄清石灰水变浑浊D镁带在空气中燃烧，放出大量热，生成黑色固体【例4】（2010海淀期中）氧气是空气的主要成分之一，地球上一切生命每时每刻都离不开氧气。(1)通常状况下，氧气为（填
12、颜色、气味、状态） 。(2)氧气的化学性质比较活泼，能与多种物质发生化学反应。木炭在氧气中燃烧的主要现象是 。硫在氧气中燃烧的主要现象是 ，反应的文字表达式是 。没有生锈的铁丝是 色的金属，铁丝在氧气中燃烧的主要现象是 ，反应的文字表达式是 。铁丝在氧气中燃烧时集气瓶底要放少量的水，水的作用是 .【例5】科学探究是重要的学习方式，假设和验证是探究过程中的重要环节为了探究“铁丝可以在纯净的氧气中燃烧”，同学们将一根火柴梗塞入一段螺旋状“铁丝”（可能是纯铁铁丝或含碳铁丝）末端，将它固定，用镊子夹住“铁丝”，然后将火柴在酒精灯上点燃，将“铁丝”由集气瓶口向下慢慢伸人，观察现象：（1）甲同学只发现“铁
13、丝”红热一下，就没有观察到其它现象，请你分析铁丝没有燃烧的可能原因是_；（只答一条）（2）乙同学发现“铁丝”在纯净氧气中燃烧起来，观察到火星四射，并有黑色固体生成，请写出该反应的符号表达式_；（3）为了找出“铁丝”在纯氧中燃烧“火星四射”的原因，根据现有实验用品：细纯铁铁丝、细含碳铁丝、镁条、集气瓶装的几瓶纯氧气、酒精灯、火柴和镊子等，你能提出的假设和验证方法有：a假设1：_，验证方法是_b假设2：_，验证方法是_只要假设合理，验证方法准确，根据实验现象，进行分析判断，就能得出结论知识点二：氧气的制取思路导航图3-2 固体加热型内容一：氧气的工业制法利用空气中各成分的沸点不同采取分离液态空气的
14、方法得到氧气。内容二：氧气的实验室制法一、实验室制取氧气通常有如下的两套装置1. 固体加热型：（1）加热高锰酸钾来制取氧气高锰酸钾 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气KMnO4K2MnO4 + MnO2 + O2（2）加热二氧化锰和氯酸钾的混合物来制取氧气氯酸钾 氯化钾 + 氧气 KClO3 KCl + O2【注意】检验装置的气密性。加入高锰酸钾，并使之倾斜地铺在管底，不要让它堆积在底部。在试管口放一小团棉花。按顺序装配仪器，并注意铁夹要夹在试管的中上部，试管管口要略向下倾斜。加热时，先要把试管均匀预热，然后集中在试管有药品的部分加热，并缓慢地向管底方向移动，使高锰酸钾有控制地逐渐分解，氧气平稳地
15、放出，便于收集。开始加热时排出的是空气，当气泡连续地并比较均匀地放出时，才是较纯净的氧气，这时才能收集。停止加热时，先要把导管移出水面，然后熄灭酒精灯，防止水槽中的水倒吸使试管炸裂。图3-3 固液常温型2. 固液常温型：（3）分解过氧化氢溶液制取氧气过氧化氢 水 + 氧气H2O2 H2O + O2【注意】注水法检查装置气密性；长颈漏斗下端处于液面下，防止产生的气体从长颈漏斗跑出在KClO3和H2O2制取氧气中我们都使用了MnO2通过实验可知：在过氧化氢溶液分解的过程中，二氧化锰好像用不完，可重复使用，将反应后的混合物过滤、洗净、干燥、称量，会发现反应后的二氧化锰与反应前的二氧化锰质量相等，且化
16、学性质不变，这就是催化剂。在化学反应中能改变其他物质的反应速率，而本身的质量和化学性质在化学反应前后没有改变的物质叫催化剂。催化剂在化学反应中所起的作用叫做催化作用。【小结】（1）催化剂只改变化学反应速率，可加快反应速率，也可减缓反应速率（2）催化剂的质量在化学变化前后不变（3）催化剂的化学性质在化学反应前后不变证明某物质是否为某反应的催化剂应该证明以上三点是否都符合，而不是只符合其中一条。二、氧气收集方法有两种： 方法 原因向上排空气法排水法氧气密度比空气略大且不与空气成分发生反应氧气不易溶于水且不与水反应验证：将带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃则证明是氧气三、氧气的检验验满：将带火星的
17、木条放在集气瓶口，若木条复燃则证明氧气已集满内容三：化合反应与分解反应的对比项目化合反应分解反应概念由两种或两种以上的物质生成另一种物质的反应由一种物质分解成两种或两种以上物质的反应表达式A+B=AB AB=A+B 特点“多变一”“一变多”举例木炭、硫等与氧气的反应双氧水、高锰酸钾、氯酸钾的分解例题精讲【例6】实验室制取氧气可用排水法收集，其原因是（ ）A. 相同条件下，氧气密度比空气略大 B. 通常情况下，氧气是无色无味的气体C. 氧气不易溶于水 D. 氧气的熔、沸点低【例7】下列化学反应中既不是化合反应也不是分解反应的是（ ）A镁+氧气氧化镁 B氢气+氯气氯化氢C碳酸氢铵二氧化碳+水+氨气
18、D锌+硫酸硫酸锌+氢气【例8】下列说法中正确的是（）A. 在过氧化氢与二氧化锰制氧气的反应,即不是化合反应也不是分解反应B. 氧气的化学性质很活泼，在常温下能与所有物质发生化学反应 C. 工业上分离液态空气制氧气的过程属于物理变化 D. 没有二氧化锰作催化剂，过氧化氢溶液就不会产生氧气【例9】（2010朝阳期末）如右图所示，过氧化氢（H2O2）在催化剂二氧化锰的作用下，迅速分解放出大量的氧气，下列现象正确的是（ ）A. 气球胀大，红墨水左移 B. 气球缩小，红墨水右移 C. 气球胀大，红墨水右移 D. 气球缩小，红墨水左移【例10】（2013年东城联考）根据下图回答问题。（1）仪器a的名称是
19、。（2）实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气的符号表达式是 ；所选用的发生装置是 (填装置字母，下同)；选择 装置收集氧气。（3）实验室用高锰酸钾制取氧气的符号表达式是 ；用装置A、E制取氧气，停止加热前要先 ，目的是 ；用带火星的木条检验氧气时，可观察到的现象是 。（4）实验室常用无水醋酸钠和碱石灰的混合固体在加热条件下制取甲烷气体，发生装置应选用_ (填装置字母) 。（5）若收集某气体只能采用装置D，由此推测该气体具有的性质是 。【例11】小明同学在家里的药箱中发现一瓶用来清洗伤口用的消毒液 “双氧水”，他联想到在化学课上曾用过氧化氢溶液制取氧气，他高兴的将家中的“双氧水”拿到学校的实验
20、室，在老师的指导下和同学们一起做了如下实验。【第一组实验】小明欲证明该双氧水是否失效。实验过程：在试管中加入5mL“双氧水”，把带火星的木条伸入试管中，发现木条未复燃；用酒精灯给上述烧瓶加热，液体中有气泡产生，把带火星的木条伸入试管中，发现木条仍未复燃；如图装置进行操作，带火星的木条燃烧，水槽中冰水所起的作用是_。【第二组实验】小明欲证明二氧化锰在双氧水的分解反应中起催化作用，该物质在反应前后质量是否发生变化。（1）实验原理写出化学反应的文字表达式_。（2）实验步骤_；将二氧化锰装入大试管中并加入5mL“双氧水”；待反应结束后，将大试管里的固体物质进行过滤、洗涤、烘干、称量；_。（3）做完此实
21、验后，小方认为要证明二氧化锰是一种催化剂，还需要再补充一个探究实验：探究_。【实验反思】依据所做的实验，影响化学反应速率的因素可能是_等。拓展训练1.（2013年东城联考）某兴趣小组同学对实验室制备氧气的条件进行如下探究实验。（1）为探究催化剂的种类对氯酸钾分解速率的影响，甲设计以下对比实验：将3.0g KClO3与1.0g MnO2均匀混合加热将x g KClO3与1.0g CuO均匀混合加热在相同温度下，比较两组实验产生O2的快慢。中x的值应是_。（2）探究影响双氧水分解速率的某种因素。乙的实验数据记录如下：双氧水的质量双氧水的浓度MnO2的质量相同时间内产生O2体积50.0g1%0.1g
22、9 mL50.0g2%0.1g16 mL50.0g4%0.1g31 mL 本实验中，测量O2体积的装置是_（填字母）；实验结论：在相同条件下，_，双氧水分解的速率越快。丙用右图装置进行实验，通过比较_也能达到实验目的。 2 某化学兴趣小组的同学在对氧气性质进行研究时，设计了如下实验：（1）将集满氧气的两个集气瓶如图所示放置，并分别同时迅速插入一根带火星的木条，发现木条均复燃，但甲中燃烧比乙中更旺，该实验说明氧气具有的性质是_（2）在实验探究的过程中，某同学提出问题：“能使带火星木条复燃所需氧气的最低体积分数是多少？”于是他们准备用不同体积分数的氧气来进行实验用排水法收集不同体积氧气的操作是_（
23、3）通过反复实验，得出最终的实验现象如表所示： 1号瓶（收集34%的氧气） 2号瓶（收集35%的氧气） 3号瓶（收集36%的氧气） 4号瓶（收集37%的氧气） 不复燃不复燃，但很亮 很亮，复燃 立即复燃这时一位同学脱口而出：氧气体积约占36%时，就是带火星木条复燃的最低体积分数而其他同学立即反对，你的观点是_（填“赞成”或“反对”），理由是_你认为能使带火星木条复燃所需氧气的最低体积分数是_（取整数）复习巩固1.下列叙述正确的是（ ）A. 木炭在氧气中燃烧发出白色火焰，生成使石灰水变浑浊的气体B. 硫磺在氧气中燃烧发出微弱的淡蓝色火焰产生有刺激性气味的气体C. 铁丝在空气中燃烧火星四射，放出大
24、量热，生成黑色固体D. 红磷在氧气中燃烧比在空气中燃烧得更旺，产生大量的白烟2. 某气体既能用排水法收集，又能用向上排空气法收集，该气体应具备的物理性质是（ ）A. 难溶于水，密度比空气大B. 易溶于水，密度比空气小C. 难溶于水，密度比空气小D. 易溶于水，密度比空气大3. 下列反应既不是化合反应也不是分解反应的是（）A. Cu2(OH)2CO3 CuO+H2O+CO2 点燃点燃B. C2H5OH+O2 CO2+H2O C. P+O2 P2O5 D. HgO Hg+O24. 小雨对爸爸给患病的奶奶购买的“便携式制氧器”产生浓厚的兴趣，他仔细阅读使用说明书，了解了它的工作原理（如图）和所用的药
25、品下列关于“便携式制氧器”的说法不正确的是（）A. 反应仓可能是由H2O2溶液在MnO2催化下产生O2 B. 加湿过滤仓利用O2不易溶于水，来保持O2湿润 C. 此仪器用于医疗急救，也可用产生的气体作燃料切割金属 D. 可根据加湿过滤仓中气泡的多少，来说明氧气排出的快慢5.（题库）小明参观某养鱼池时，好奇的发现农民向养鱼池中撒一种叫做过氧化钙的淡黄色固 固体，用来增加鱼池中的含氧量。小明刚学完氧气的实验室制法于是他想可否用过氧化钙制取氧气问 题过氧化钙可否用于制取氧气？查阅资料部分内容如下：过氧化钙（CaO2）室温下稳定，在300时分解生成氧气，可做增氧剂、杀菌剂等。猜想与验证（1）小明依据_
26、 _，提出猜想I加热过氧化钙可制取氧气。实验装置实验主要过程检验装置气密性。操作如下：先将导管伸入液面下，用手紧握试管，观察到_，松开手后，有液体进入导管。加入过氧化钙，加热，导管口有大量气泡冒出。收集满一瓶气体。停止加热。熄灭酒精灯前，应_。检验气体。方法是_。实验结论：加热过氧化钙可制取氧气。（2）小明联想到农民用过氧化钙增加鱼池中的含氧量，提出猜想II：过氧化钙与水反应可制取氧气。实验装置实验主要过程检验装置气密性。加入过氧化钙和水后，有少量细小气泡缓慢放出，在导管口几乎收集不到气体。该装置放置到第二天，集气瓶中只收集到极少量气体，振荡试管后仍有少量细小气泡缓慢放出。实验结论：不能用过氧化钙与水反应制取氧气。分析与反思虽然没有快速收集到大量氧气，但由此实验现象，小明认为农民用过氧化钙做增氧剂的主要原因是_。小明希望对此实验进行改进，使该反应加快，你能帮他提出建议吗？你的合理建议：_。以上建议是否可行，还需进一步通过实验验证。