專題03圍繞我們的空氣空氣的成分（基礎知識）測空氣中氧氣含量的實驗拓展空氣資源氧氣的性質知識點一空氣的成分（基礎知識）1.空氣成分的研究史名稱裝置原理操作現象拉瓦錫裝置連續加熱12天，發現曲頸甑部分因白色液體變成紅色粉末，汞槽中的液面上升的體積為原容器內部空氣體積的1/5裝置特點：操作復雜、耗費時間長、有毒法國科學家拉瓦錫最早運用天平作為研究化學的工具，用定量的方法研究了空氣的成分，第一次明確提出了“空氣是由氧氣和氮氣組成”。其中氧氣約占空氣總體積的1/5的結論。2.空氣的成分以氮氣和氧氣為主，屬于混合物。【溫馨提示】（1）空氣中各成分含量表示的都是體積分數，而不是質量分數。（2）空氣中各成分是相對穩定的。3.空氣主要成分的性質和用途成分主要性質主要用途氮氣（N2）化學性質：比較穩定，不能燃燒，不支持燃燒物理性質：無色無味氣體、難溶于水氮氣可作保護氣，氮肥，液氮用戶冷凍麻醉氧氣（O2）化學性質：比較活潑、支持呼吸作用，助燃物理性質：無色無味氣體、不易溶于水用于登山、潛水、醫療，氣焊，液氧用作火箭發射助燃劑稀有氣體（He等）化學性質：很穩定物理性質：無色無味氣體，通電時發光作保護氣，霓虹燈電光源，醫療麻醉4.純凈物和混合物 物質純凈物混合物概念只由一種物質組成的物質叫純凈物由兩種或多種物質混合而成的物質叫混合物區別①由同種物質組成，即相同的分子、原子或離子，具有固定的組成②可以用化學式表示，如氧氣用O2表示③有固定的性質①由不同種物質混合而成，各種物質彼此間不反應，沒有固定的組成②不能用化學式表示③無固定性質（如熔、沸點等），各自保持原物質的性質舉例氧氣、氮氣、二氧化碳、蒸餾水、氫氧化鈣等空氣、鹽水、糖水、礦泉水、鋁合金、醬油等聯系【注意事項】混合物是由純凈物混合而成。【典例1】★★☆☆☆空氣中含量較多且性質比較活潑的氣體是（）Ａ．水蒸氣B．氮氣Ｃ．氧氣D.二氧化碳【答案】C【解析】氮氣約占空氣體積的4/5，氧氣約占空氣體積的1/5，且氧氣的化學性質比較活潑，在一定條件下，能與許多物質發生化學反應。【典例2】★★☆☆☆下列物質中，屬于純凈物的是()A.海水B.汽油C.蒸餾水D.空氣【答案】C【解析】蒸餾水為純凈物，其他物質都是混合物。【訓練1】★★☆☆☆下列關于空氣成分的說法錯誤的是（）A.氧氣約占空氣體積的21%B.餅干在空氣中變軟是因為空氣中含有水蒸氣C.稀有氣體通電發光是化學變化D.空氣中的氧氣主要來自植物的光合作用【答案】C【解析】稀有氣體通電發光是物理變化知識點二測空氣中氧氣含量的實驗拓展空氣中氧氣成分的測定： 1.原理:利用紅磷在空氣中燃燒，將集氣瓶內氧氣消耗掉，生成五氧化二磷白色固體，使密閉容器內壓強減小；在大氣壓作用下，進入集氣瓶內水的體積即為減少的氧氣的體積。表達式：磷（P）+氧氣（O2）五氧化二磷（P2O5）2.裝置圖3.實驗步驟：（1）將儀器連接好并檢查裝置的氣密性。（2）在集氣瓶底裝入少量的水，再把剩余的容積分成五等份并做上記號。（3）用彈簧夾夾緊乳膠管。（4）在燃燒匙內放入過量的紅磷。（5）點燃紅磷迅速伸入集氣瓶中，并把塞子塞緊。（6）紅磷燃燒停止，待集氣瓶冷卻到室溫后，打開彈簧夾。4.實驗現象：①、紅磷燃燒產生大量白煙。②、（過一會兒白煙消失，裝置冷卻到室溫后打開彈簧夾）燒杯中的水進入集氣瓶約占其體積的1/5。5.實驗結論：說明空氣不是單一的物質；氧氣約占空氣總體積的1/5。氮氣（集氣瓶內剩余的氣體主要是氮氣）具有不能燃燒、不支持燃燒和難溶于水的性質。6.空氣中氧氣成分的測定注意事項：A、所用的紅磷必須足量，如果紅磷過少則氧氣沒有全部消耗完B、要等集氣瓶（裝置）冷卻后才能打開彈簧夾C、裝置的氣密性要好（否則測量結果偏小）D、要先夾住橡皮管，然后再點紅磷（否則測量結果偏大）。E、實際實驗中，如果測得的結果比真實值小，其原因可能是：①紅磷量不足；②裝置氣密性差；③未冷卻至室溫就打開彈簧夾；F、實際實驗中，如果測得的結果比真實值大，其原因可能是：①沒有先夾住橡皮管，然后再點紅磷；②燃著的燃燒匙沒有迅速伸進集氣瓶．G.可燃物必須選用燃燒后生成物為固體的物質。不能選用木炭、硫等，因為木炭、硫燃燒產生的是氣體物質，且與所耗氧氣體積相同，使瓶內外氣壓相等，水不會倒吸入瓶中。【典例1】★★☆☆☆測定空氣中氧氣的含量，實驗前在集氣瓶內加入少量的水，并做上記號。下列說法中，不正確的是()A.實驗時紅磷一定過量B.點燃紅磷前先用彈簧夾夾緊乳膠管C.紅磷熄滅后立刻打開彈簧夾D.最終進入瓶中水的體積約等于氧氣的體積【答案】C【解析】要等集氣瓶（裝置）冷卻后才能打開彈簧夾【訓練1】★★★☆☆為了測定空氣的成分，按右圖所示裝置做實驗：

（1）裝置連接好后，先要檢查裝置的。（2）將燃燒匙中過量的紅磷點燃后放入集氣瓶中，紅磷燃燒產生。該反應的文字表達式。

（3）反應停止，待集氣瓶冷卻后打開止水夾，燒杯中的水會,約達到集氣瓶內空氣體積的為止。（4）此實驗說明空氣中含有，大約占空氣總體積的。【答案】（1）氣密性（2）大量白煙紅磷+氧氣五氧化二磷（3）倒吸入集氣瓶中1/5（4）氧氣1/5【解析】過量的紅磷燃燒，將集氣瓶中的氧氣完全消耗掉，使瓶內壓強減小；冷卻后打開止水夾，燒杯中的水被倒吸入集氣瓶內，所進水的體積和消耗掉氧氣的體積相等。知識點三空氣資源空氣是一種寶貴的自然資源。1.氮氣：是無色、無味的氣體，密度比空氣略小，難溶于水。氮氣的化學性質不活潑。主要用途是用作保護氣、合成氮肥等。2.氧氣：是無色、無味的氣體，密度比空氣大，不易溶于水。主要用途是供給呼吸和支持燃燒；醫療、潛水、氣焊、煉鋼、宇航等都需要用到氧氣。3.稀有氣體：氦、氖、氬、氪、氙等氣體的總稱。是無色、無味的氣體，難溶于水。化學性質很不活潑，一般情況下不與其他物質反應。通常作保護氣、制成多種電光源、用于激光技術；氦用于制造低溫環境；氙用于醫療麻醉。4.造成空氣污染的物質：有害氣體（一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO2）、二氧化硫（SO2））和煙塵。5.污染來源：空氣中的有害物質來自化石燃料的燃燒，工廠排放的廢氣及汽車排放的尾氣。6.被污染的空氣帶來的危害：損害人體健康、影響作物生長、破壞生態平衡。存在的環境問題：溫室效應（二氧化碳含量過多引起）臭氧層空洞飛機的尾氣、氟里昂的排放）、酸雨（由二氧化硫、二氧化氮引起）。6.防止空氣污染的措施：加強大氣質量監測,改善環境狀態、植樹造林、使用清潔能源。7.目前空氣污染指數包括：一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、可吸入顆粒物、臭氧。【典例1】★★☆☆☆“美麗中國，我是行動者”。下列發電方式可能造成空氣污染的是()A.太陽能發電B.風力發電C.潮汐力發電D.燃煤發電【答案】D【解析】太陽能發電、風力發電、潮汐發電都不會造成空氣污染，煤炭發電生成二氧化硫，煙塵等污染物，污染空氣。【訓練1】★★★☆☆空氣是一種寶貴的自然資源,由多種物質組成。下列說法錯誤的是()A.氦氣可用來填充探空氣球B.氮氣充入食品包裝袋防腐C.二氧化碳是植物光合作用的基本原料D.氧氣可用作火箭發射的燃料【答案】D【解析】A.氦氣的密度比空氣小，且化學性質穩定，可用填充探空氣球，故說法正確；B.氮氣化學性質穩定，可用作食品保護氣，故說法正確；C.二氧化碳是植物進行光合作用必需的物質，故說法正確；D.氧氣有助燃性，可用作火箭發射的助燃劑，不具有可燃性，不能做燃料，故說法錯誤。知識點四氧氣的性質一、氧氣的物理性質1、色、味、態：通常情況下，是無色無味的氣體；2、密度：標準狀況下，密度為1.429g/L，密度比空氣的大。（可用向上排空法）3、溶解性：氧氣不易溶于水。（可用排水法收集），4、三態變化：降溫后，氧氣可以變為淡藍色的液體，甚至淡藍色雪花狀固體。【溫馨提示】氧氣不易溶于水，不等于氧氣不溶于水，只是溶解較少而已。河水、海水中的魚蝦等能生存，可以證明自然界的水中溶有氧氣。二、氧氣的化學性質（比較活潑）名稱裝置原理實驗現象木炭（黑色固體）與氧氣反應點燃點燃C+O2→CO2空氣中：木炭紅熱，放熱大量的熱，生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體氧氣中：劇烈燃燒，發出白光，放出大量的熱，生成使澄清石灰水變渾濁的氣體注意：坩堝鉗應該由上而下慢慢伸入瓶中目的：使木炭與氧氣充分反應硫磺（淡黃色）與氧氣反應點燃點燃S+O2→SO2空氣中：發出微弱的淡藍色火焰，放熱，有刺激性氣味氣體生成氧氣中：發出明亮的藍紫色火焰，放出大量的熱，有刺激性氣味氣體生成注意：1．硫的用量不能過多，實驗應在通風處進行目的：防止對空氣造成污染2．集氣瓶底部放少量水目的：吸收二氧化硫，防止污染空氣紅磷（暗紅色固體）與氧氣反應點燃點燃P+O2→P2O5空氣中：燃燒產生白煙，發出黃色火焰，放出大量的熱氧氣中：燃燒產生大量白煙，發出白光，放出大量的熱注意：五氧化二磷是固體小顆粒，所以現象是白煙鐵絲（銀白色固體）與氧氣反應點燃點燃Fe+O2→Fe3O4空氣中：紅熱、離火后變冷氧氣中：劇烈燃燒，火星四射，放出大量的熱，生成黑色固體注意：1．鐵絲繞成螺旋狀目的：使鐵絲充分與氧氣接觸2．鐵絲下端系一根火柴目的：引燃鐵絲3．火柴快燃盡再將鐵絲伸入集氣瓶目的：防止火柴燃燒消耗氧氣，導致鐵絲不能燃燒4．集氣瓶底部放少量水或細沙目的：防止高溫熔融物濺落，炸裂集氣瓶底部三、化合反應兩種或兩種以上的物質反應生成另一種物質，這樣的反應叫化合反應【典例1】★★★☆☆下列相關實驗現象的描述中,錯誤的是()A.硫在氧氣中燃燒，發出明亮的藍紫色火焰B.紅磷在空氣中燃燒，產生大量的白煙C.鐵絲在氧氣中劇烈燃燒，火星四射，生成黑色固體D.汞在空氣中加熱時，產生了紅棕色的氧化汞【答案】D【解析】A.硫在氧氣中燃燒，發出明亮的藍紫色火焰，產生一種具有刺激性氣味的氣體，故選項說法正確。B.紅磷在空氣中燃燒，產生大量的白煙，故選項說法正確。C.鐵絲在氧氣中劇烈燃燒，火星四射，放出大量的熱，生成一種黑色固體，故選項說法正確。D.汞在空氣中加熱時，產生了紅棕色的氧化汞為結論，不能用具體物質描述現象，故選項說法錯誤。【訓練1】★★★☆☆小明在做鐵絲的燃燒實驗時發現鐵絲沒有燃燒起來,下列建議你不需要提供給他的是()A.注意鐵絲是否打磨B.注意收集的氧氣是否純凈C.注意集氣瓶內是否留少量水D.注意火柴是否剛點燃就伸入集氣瓶【答案】C【解析】A.小明在做鐵絲的燃燒實驗時發現鐵絲沒有燃燒起來可能是鐵絲沒有打磨，正確；B.小明在做鐵絲的燃燒實驗時發現鐵絲沒有燃燒起來可能是收集的氧氣不純凈，正確；C.注意集氣瓶內是否留少量水是為了防止高溫熔化物濺落炸裂瓶底，錯誤；D.小明在做鐵絲的燃燒實驗時發現鐵絲沒有燃燒起來可能是火柴沒有剛點燃就伸入集氣瓶，正確；知識點五氧化反應物質與氧發生的反應。提供氧的為氧化劑，氧氣是最典型的氧化劑，稱為氧化反應；某些物質在一些條件下，與氧氣發生緩慢的氧化反應，稱為緩慢氧化。緩慢氧化也放熱。如：動植物新陳代謝，金屬的腐蝕，食物的腐爛、動植物的呼吸、農家肥的腐熟等。比較劇烈氧化與緩慢氧化

相同點不同點舉例劇烈氧化有氧氣參加，都發生氧化反應，都放出熱量發光，劇烈紅磷燃燒緩慢氧化不發光，緩慢不易擦覺動植物呼吸、酒和醋的釀造、農家肥料的腐熟、食物腐敗化合反應與氧化反應的聯系化合反應不一定是氧化反應，氧化反應也不一定是化合反應。如：氧化鈣＋水氫氧化鈣（是化合反應，但不是氧化反應）石蠟＋氧氣二氧化碳＋水（是氧化反應，但不是化合反應）鐵+氧氣四氧化三鐵（既是化合反應，又是氧化反應）【典例1】★★★★☆下列反應中,屬于氧化反應但不屬于化合反應的是()加熱A.堿式碳酸銅氧化銅+二氧化碳+水B.鎂+氧氣氧化鎂加熱C.酒精+氧氣二氧化碳+水D.氫氣+氧氣水【答案】C【解析】A.堿式碳酸銅加熱氧化銅+二氧化碳+水，該反應不是物質與氧氣發生的化學反應，不屬于氧化反應，故選項錯誤。B.鎂+氧氣點燃氧化鎂，該反應符合“多變一”的特征，屬于化合反應；又是物質與氧氣發生的化學反應，屬于氧化反應；故選項錯誤。C.酒精+氧氣點燃二氧化碳+水，該反應是物質與氧氣發生的化學反應，屬于氧化反應；但該反應的生成物是兩種，不符合“多變一”的特征，不屬于化合反應，故選項正確。D.氫氣+氧氣點燃水，該反應符合“多變一”的特征，屬于化合反應；又是物質與氧氣發生的化學反應，屬于氧化反應；故選項錯誤。【訓練1】★★★☆☆屬于緩慢氧化的變化的是（）A.木炭燃燒B.蠟燭燃燒C.食物腐敗D.汽油燃燒【答案】C1.如圖為空氣成分示意圖（按體積計算），其中“甲”代表的是（）

A.氮氣B.氧氣C.二氧化碳D.稀有氣體【答案】A【解析】A、氮氣約占78%，故“甲”代表的是氮氣，符合題意；B、氧氣約占21%，故“乙”代表的是氧氣，不符合題意；C、二氧化碳約占0.031%，故“丙”代表的是二氧化碳和稀有氣體，不符合題意；

D、稀有氣體約占0.939%，故“丙”代表的是二氧化碳和稀有氣體，不符合題意。2.今年我國生態環境部門將進一步推進“十四五”生態環境保護規劃和邁向美麗中國生態環境保護戰略,下列符合這一觀念的是（）A.推動風能、太陽能產業發展B.高爐煉鐵的廢氣直接排放到大氣中C.為提高糧食產量，增加化肥用量D.為了節約用水，可以用工業廢水澆灌農田【答案】A【解析】A.發展太陽能、風能等新能源，能減少二氧化碳的排放，符合題意；B.高爐煉鐵的廢氣中含有有毒的一氧化碳，不能直接排放到大氣中，需要經過處理后才能排放，不合題意；C.合理使用化肥能提高農作物產量，過量使用會造成環境的污染，不合題意；D.工業廢水中含有有毒、有害物質，不能直接用來灌溉農田，不合題意。3．下列物質屬于純凈物的是（）A．氯酸鉀 B．不銹鋼 C．自來水 D．空氣【答案】A【解析】A、氯酸鉀是由一種物質組成，屬于純凈物，故A正確；B、不銹鋼中含有鐵、碳等物質，屬于混合物，故B錯；C、自來水中含有水和消毒劑等物質，屬于混合物，故C錯；D、空氣中含有氧氣、氮氣、二氧化碳等物質，屬于混合物，故D錯。4.下列有關氧氣的組成、結構、性質和用途的說法中，正確的是（）A．氧氣極易溶于水B．氧氣是一種化學性質非常活潑的氣體C．氧氣可用做燃料D．煉鋼、氣焊以及化工生產和航空航天等都要用到氧氣【答案】D【解析】A、氧氣不易溶于水，故A說法不正確；B、氧氣是一種化學性質比較活潑的氣體，故B說法不正確；C、氧氣只是助燃劑；D、煉鋼、氣焊以及化工生產和航空航天等都要用到氧氣，故D說法正確。5.下列對實驗現象的描述不正確的是（）A．鐵絲在氧氣中劇烈燃燒，火星四射，生成黑色固體B．蠟燭在空氣中燃燒，生成二氧化碳和水C．硫在氧氣中燃燒，產生藍紫色火焰，生成帶有刺激性氣味的氣體D．氫氣在空氣中燃燒，產生淡藍色火焰【答案】B【解析】A、鐵絲在氧氣中劇烈燃燒，火星四射，放出大量的熱，生成一種黑色固體，故選項說法正確。B、蠟燭在空氣中燃燒，生成二氧化碳和水，是實驗結論而不是實驗現象，故選項說法錯誤。C、硫在氧氣中燃燒，發出明亮的藍紫色火焰，產生一種具有刺激性氣味的氣體，故選項說法正確。D、氫氣在空氣中燃燒，產生淡藍色火焰，故選項說法正確。6.下列有關物質燃燒現象的敘述中，正確的是（）A.木條在空氣中燃燒：發出紅色火焰，生成大量白霧B.鐵絲在氧氣中燃燒：發出耀眼的白光，只生成一種白色固體C.硫粉在空氣中燃燒：火焰呈淡藍色，生成一種帶刺激性氣味的氣體D.紅磷在氧氣中燃燒：火焰呈淡藍色，生成大量的白色煙霧【答案】C【解析】A.木條在空氣中燃燒，只能燒至紅熱，故選項說法錯誤。B.鐵絲在氧氣中劇烈燃燒，火星四射，生成一種黑色固體，故選項說法錯誤。C.硫粉在空氣中燃燒，產生淡藍色火焰，產生一種具有刺激性氣味的氣體，故選項說法正確。D.紅磷在氧氣中燃燒，產生大量的白煙，而不是白色煙霧，故選項說法錯誤。7.下列關于空氣的說法正確的是（）A.空氣中的氧氣可用做燃料B.按質量計算，空氣中氮氣約占78%C.空氣中的氮氣可用于食品防腐D.空氣中PM2.5含量高說明空氣質量好【答案】C【解析】A.氧氣具有助燃性，不具有可燃性，不能做燃料，故A錯；B.按體積計算，空氣中氮氣約占78%，故B錯；C.氮氣化學性質穩定，可用于食品防腐，故C正確；D.空氣中PM2.5含量高說明空氣質量差，故D錯。8.化學概念間有如右下圖所示的部分關系，下列說法正確的是A．純凈物與混合物屬于包含關系B．氧化物與化合物屬于交叉關系C．物理變化與化學變化屬于包含關系D．氧化反應與化合反應屬于交叉關系【答案】D【解析】A、由兩種或兩種以上物質組成的物質叫混合物；由一種物質組成的物質叫純凈物；純凈物與混合物屬于并列關系，故錯誤；B、由兩種元素組成，且其中一種是氧的化合物叫氧化物，氧化物與化合物屬于包含關系，故錯誤；C、物理變化和化學變化的根本區別在于是否有新物質生成，如果有新物質生成，則屬于化學變化；反之，則是物理變化。物理變化與化學變化屬于并列關系，故錯誤；D、由兩種或兩種以上物質生成一種物質的反應叫化合反應；物質與氧氣的反應屬于氧化反應；當氧化反應的生成物只有一種時即為化合反應，當化合反應的反應物中有氧氣時即為化合反應，氧化反應與化合反應屬于交叉關系，故正確。故選D。9.為測定空氣中氧氣的含量，某化學興趣小組的同學將過量的白磷放入容積為40mL的試管中，用橡皮塞塞緊試管口，通過導管與容積為60mL且潤滑性很好的注射器組成如圖的實驗裝置，則下列說法不正確的是（）A．實驗過程中觀察到白磷燃燒產生大量白煙B．必須等實驗結束裝置冷卻到室溫之后再讀數C．若不使用彈簧夾，整個實驗過程中活塞前沿先向右移動再向左移動直至停在12mL刻度處D．若先夾緊彈簧夾，實驗結束后再松開彈簧夾，可觀察到活塞前沿移動到12mL刻度處【答案】C【解析】A、實驗過程中觀察到白磷燃燒產生大量白煙，故A正確，不符合題意；B、必須等實驗結束裝置冷卻到室溫之后再讀數，否則裝置內氣體還處于膨脹狀態，使測定結果偏小，故B正確，不符合題意；C、若不使用彈簧夾，用酒精燈加熱白磷，由于氣體受熱膨脹，活塞首先向右移動；后冷卻過程中氣體體積減小，活塞再向左移動，白磷實際消耗掉的是試管40mL和注射器內20mL的氧氣，，活塞應停在的刻度處，故C不正確，符合題意；D、若先夾緊彈簧夾，實驗結束后再松開彈簧夾，白磷燃燒消耗掉的只是試管內的氧氣為，可觀察到活塞前沿移動到刻度處，故D正確，不符合題意。故選C。10．在利用紅磷燃燒測定空氣中氧氣含量的實驗中，用傳感器記錄集氣瓶中壓強、溫度隨時間變