第三篇物質科學(二)第29課時空氣(一)一、空氣的主要成分考點1說出空氣的主要成分1．空氣是一種

。2．空氣的成分(體積分數)：氧氣占______，氮氣占____，稀有氣體、二氧化碳、其他氣體和雜質共占1%。混合物21%78%考點2舉例說明空氣在人類生活和生產中的重要作用1．氮氣：可用于充填燈泡，延長燈泡的使用壽命；用于食品的防腐、保鮮；是制造化肥、炸藥的原料；醫療上可用作冷凍劑。2．稀有氣體：用作________，制作_______；醫療麻醉。保護氣霓虹燈1．(2019·衢州)1784年，科學家卡文迪什演示了“人工空氣”的燃燒，發現燃燒產物只有水。據此判斷“人工空氣”是()A．氫氣B．氮氣C．二氧化碳D．氧氣A二、氧氣考點3概述氧氣的主要物理性質及化學性質1．氧氣的物理性質常溫下，氧氣是一種_________的氣體，____溶于水。在標準狀況下，氧氣的密度比空氣________。液態氧呈___________，固態氧是雪花狀的__________固體。2．氧氣的化學性質氧氣是一種化學性質比較_________的氣體，能支持燃燒(但不能燃燒)，有較強的____________性。無色無味不易略大淡藍色淡藍色活潑氧化考點4知道典型金屬(鎂、鐵等)和非金屬(碳、硫、磷、氫氣等)在空氣或氧氣中燃燒的現象及產物物質反應現象化學方程式磷產生大量___________4P＋5O2(=====)2P2O5木炭發出____，生成能使澄清石灰水變______的氣體C＋O2(=====)CO2硫空氣中燃燒發出______火焰，氧氣中燃燒發出_________火焰，生成有_________氣味的氣體S＋O2(=====)SO2點燃點燃點燃白煙、放熱白光渾濁淡藍色藍紫色刺激性氫氣純凈的氫氣在空氣中燃燒，產生________火焰2H2＋O2(=====)2H2O鐵劇烈燃燒，__________，生成________固體3Fe＋2O2(=====)Fe3O4鎂發出_____________，生成白色粉末2Mg＋O2(=====)2MgO淡藍色火星四射黑色耀眼的白光點燃點燃點燃考點5說明氧氣的實驗室制備及檢驗方法反應原理____________________________________________________________________________實驗裝置

收集方法(1)___________________(因氧氣不易溶于水)(2)__________________(因氧氣比空氣密度大)MnO22H2O2=====2H2O＋O2↑ΔMnO2

=====2KCl＋3O2↑2KMnO4=====K2MnO4Δ＋MnO2＋O2↑、2KClO3排水集氣法向上排空氣法驗滿方法將帶火星的木條放在集氣瓶口，木條_______(向上排空氣法)檢驗方法將帶火星的木條放在集氣瓶中，木條復燃注意事項長頸漏斗末端要伸到液面以下(分液漏斗則不必)(1)試管口略向下傾斜；(2)鐵夾夾在試管中上部；(3)實驗完畢，先移走導氣管，再移走酒精燈；(4)用KMnO4制O2時，試管口放一團棉花。復燃考點6說明氧氣的用途及與其性質的關系氧氣：供生物呼吸；支持燃燒等。2．(2018·嘉興、舟山)15%的H2O2溶液在二氧化錳催化作用下會劇烈反應產生O2。實驗室欲利用15%的H2O2溶液制取O2，則下列裝置中，儀器選擇和藥品放置最合理的是()D3．(2018·衢州)小柯為了研究用向上排空氣法和排水法收集的氧氣濃度是否有差異，做了如下實驗：加熱高錳酸鉀固體，分別用兩種方法各收集三瓶氧氣，并使用傳感器測定收集到的氧氣濃度，數據見表。收集方法向上排空氣法

排水法

氧氣濃度(%)79.679.779.990.089.889.3氧氣平均濃度(%)79.789.7

(1)小柯用向上排空氣法收集氧氣時，以能使放置在集氣瓶瓶口的帶火星木條復燃為氧氣集滿的標準；用排水法收集氧氣時，以觀察到

.

為氧氣集滿的標準。(2)以上兩種方法中，

法收集到的氧氣更純凈。

當氣泡從瓶口冒出時或觀察到瓶中水排盡時收集方法向上排空氣法

排水法

氧氣濃度(%)79.679.779.990.089.889.3氧氣平均濃度(%)79.789.7

排水(3)向上排空氣法收集到的氧氣濃度只有80%左右的原因有

。A．氧氣的密度略大于空氣的密度B．加熱高錳酸鉀固體產生氧氣的濃度只有80%左右C．當觀察到帶火星木條復燃時，集氣瓶內還有空氣D．當氧氣進入集氣瓶時，瓶內空氣與進入的氧氣相互擴散收集方法向上排空氣法

排水法

氧氣濃度(%)79.679.779.990.089.889.3氧氣平均濃度(%)79.789.7

ACD三、催化劑

考點7知道催化劑的概念在化學反應中，能改變其他物質的化學反應_______，而本身的_______和______________在化學反應前后都_____________的物質叫做催化劑。在工業上，催化劑也叫觸媒。速率質量化學性質沒有改變考點8知道催化劑在化學反應中的作用1.催化劑有“一變二不變”：一變(改變化學反應速率，不一定加快)；二不變(自身的

和

.不變)。2．我們不能說二氧化錳是催化劑，應該說某一種物質在某個反應中是催化劑。質量化學性質4.為探究催化劑對雙氧水(H2O2)分解的催化效果，某研究小組做了如下實驗。實驗一：圖中的實驗能否證明MnO2是雙氧水分解反應的催化劑，并說明理由。_______________________________________________________________________。

不能，雖然能改變反應速度，但無法判斷MnO2在反應前后質量和化學性質有無改變實驗二：從表格的設計可以看出，該實驗的目的是____________________________________________________________________________。實驗二：數據記錄表1%H2O2溶液(mL)505050加入MnO2的質量(g)0.10.20.4測量40秒末得到O2體積(mL)

探究二氧化錳質量對雙氧水(過氧化氫)分解的催化效果的影響四、燃燒和緩慢氧化考點9舉例說出緩慢氧化現象緩慢氧化：速度緩慢、不易覺察、沒有發光但有發熱的一種氧化反應，如橡膠制品的老化、金屬的生銹、生物呼吸、食物的腐敗等。考點10列舉劇烈氧化的現象1．燃燒是指可燃物與空氣中的氧氣發生發光發熱的劇烈的_______________。2．爆炸：在有限空間內___________。如火藥爆炸。氧化反應急速燃燒考點11知道可燃物燃燒的條件可燃物燃燒條件：①可燃物與______(或空氣)充分接觸。②溫度達到可燃物的________。氧氣著火點考點12描述常用的滅火方法及原理滅火方法及原理：隔絕_______、降低溫度至_______以下、撤離_______。空氣著火點可燃物考點13列舉火災自救的一般方法1．濃煙密布時，應匍匐前進，并用濕毛巾掩蓋口鼻；2．用濕毛巾等物品塞住門和窗縫隙；3．在窗前呼救。5．(2019·南寧)下列有關燃燒與滅火的說法中，錯誤的是()A．炒菜時，油鍋著火可用鍋蓋蓋滅B．廚房煤氣泄漏，立即開啟排氣扇通風換氣C．燒木柴時把木柴架空，有利于木柴與空氣充分接觸D．在森林大火蔓延線路前開辟一條“隔離帶”，以控制火災B6．(2018·臺州)19世紀初，電燈尚未發明，煤礦工人在礦井中只能借助煤油燈照明。礦井中通常存在大量的甲烷氣體，遇火極易發生爆炸。1815年，化學家戴維設計出一種安全礦燈——戴維燈(如圖)。采用一種網眼很小的普通金屬網罩住火焰，火焰只會在網中燃燒而不會引燃外界的甲烷氣體。(1)甲烷與空氣混合，遇火易發生爆炸是因為甲烷燃燒釋放大量的

。(2)用戴維燈照明，不會引燃礦井中的甲烷，原因是

.

。熱量(或“熱”)

金屬網可以把火焰的熱量迅速傳遞出去，礦井中甲烷氣體的溫度達不到著火點

高頻點1氧氣的性質和用途★例1(2018·棗莊)氧氣與世間萬物如影隨形。下列關于氧氣說法錯誤的是()A．空氣中的氧氣與水中溶解的氧氣化學性質同樣活潑B．工業上可以利用分離液態空氣法制取氧氣C．氧氣可以支持燃燒，說明氧氣具有可燃性D．氧氣能供給呼吸，它和體內物質反應，釋放能量，維持生命活動C【解析】A.空氣中的氧氣與水中溶解的氧氣是同一種物質，化學性質同樣活潑，故A正確；B.工業上可以利用分離液態空氣法制取氧氣，故B正確；C.氧氣可以支持燃燒，說明氧氣具有助燃性，不是可燃性，故C錯誤；D.氧氣能供給呼吸，它和體內物質反應，釋放能量，維持生命活動，故D正確。故選C。1.(2019·宜昌)如圖是硫在空氣和氧氣中燃燒的實驗。下列說法不正確的是()A．氧氣含量越多硫燃燒越劇烈B．硫在氧氣中燃燒發出藍紫色火焰C．瓶底的水可以吸收生成的有害氣體D．硫在空氣和氧氣中燃燒的生成物不同D高頻點2空氣中氧氣含量的測定★例2(2018·湖州)某科學興趣小組對“測定空氣中氧氣含量”的實驗進行了改進：將數顯設備、氣體壓強傳感器和空氣中氧氣含量測量裝置按下圖連接。裝置氣密性良好，調節右邊敞口容器和集氣瓶里的水面相平，此時集氣瓶內氣體的體積為V1。關閉活塞，點燃燃燒匙內的紅磷，立即塞緊瓶塞，待火焰熄滅后，過一段時間打開活塞，觀察到集氣瓶中的水位上升。待集氣瓶內的水面不再上升時，集氣瓶內的氣體體積為V2。然后向右邊容器內加入一定量的水至兩邊水面再次相平，此時集氣瓶內的氣體體積為V3。在點燃紅磷至打開活塞這一過程中，觀察到數顯設備顯示集氣瓶內的氣體壓強先上升后下降，再趨于穩定。請回答：(1)數顯設備顯示，開始一段時間集氣瓶內氣體壓強上升，這是因為溫度升高導致的氣壓變化量

.

(填“大于”、“等于”或“小于”)氧氣量減少導致的氣壓變化量。(2)基于數顯設備顯示的氣壓變化，“過一段時間打開活塞”中的“一段時間”指的是火焰熄滅后到

所經歷的時間。(3)在整個實驗過程中，集氣瓶中減少的氧氣體積為

(填“V1－V2”、“V1－V3”或“V2－V3”)。大于裝置冷卻至室溫V1－V3【解析】(1)實驗開始時，紅磷燃燒放熱，由于溫度升高導致的氣壓變化量大于氧氣量減少導致的氣壓變化量，所以開始一段時間集氣瓶內氣體壓強上升；(2)在實驗結束后，必須等到裝置冷卻至室溫后才能打開活塞；(3)參加反應的氧氣即為集氣瓶內減少的氧氣，其體積為：V1－V3。★2．小東通過查閱資料，根據鐵在空氣中生銹的原理，設計了如圖所示的實驗裝置，來測定空氣中氧氣含量(裝置中的飽和食鹽水、活性炭會加速鐵生銹)。已知廣口瓶的有效容積為242mL，實驗8分鐘后打開止水夾，水從燒杯流入廣口瓶中的體積為48mL。下列說法錯誤的是()A．該實驗的不足之處在于實驗前廣口瓶底未放少量水B．通過分析本次實驗數據，可知空氣中氧氣的體積分數約為19.8%C．若實驗藥品充足，時間足夠長，可十分接近拉瓦錫實驗的結果D．此實驗可有效解決拉瓦錫實驗中的汞污染問題A【解析】A.紙袋內的鐵粉與氧氣、水充分接觸，在氯化鈉的作用下，銹蝕速率加快，但是集氣瓶內無需事先加入少量的水，故錯誤；B.進入廣口瓶內的水的體積即為消耗的氧氣的體積，也就是廣口瓶內氧氣的體積，所以空氣中氧氣的體積分數約為×100%≈19.8%，故正確；C.若實驗藥品充足，時間足夠長，鐵粉銹蝕可將廣口瓶內的氧氣完全耗盡，則實驗結果就與拉瓦錫實驗的結果十分接近，故正確；D.拉瓦錫的實驗中用到的藥品是金屬汞，汞有毒；而該實驗中用到的是鐵粉、活性炭粉、氯化鈉等，不會對環境造成污染，故正確。故選A。高頻點3氧氣的制取★例3資料顯示，將新制的溶質質量分數為5%的H2O2溶液，加熱到80℃時，才有較多氧氣產生。而相同質量5%的H2O2溶液加入催化劑，常溫下就會立即產生氧氣，反應速度快、所需時間短。(1)小晨按圖甲裝置進行實驗，當試管中有大量氣泡出現時，伸入帶火星的木條，木條并未復燃。為此，他利用圖乙裝置收集氣體，再用帶火星的木條檢驗，木條復燃。那么圖甲實驗中帶火星木條未復燃的原因是_______________________________________________________________________________________。加熱過氧化氫溶液的同時，溶液中的水蒸氣隨氧氣一起逸出，環境濕度較大，氧氣的量較少(2)小柯利用催化劑使H2O2溶液分解制取氧氣，圖丙是他設計的氣體發生裝置，請你指出一處錯誤。________________________________________________________________________。(3)采用相同質量5%的H2O2溶液，圖丁虛線表示加熱分解制取氧氣的曲線，請你在該圖中用實線畫出利用催化劑制取氧氣的大致曲線。(假定兩種方法H2O2均完全分解)長頸漏斗的下端未伸入液面以下，生成的氣體會從長頸漏斗中逸出【答案】如圖【解析】(1)圖甲實驗中帶火星木條未復燃的原因是加熱過氧化氫溶液的同時，溶液中的水蒸氣隨氧氣一起逸出，環境濕度較大，氧氣的量較少。(2)在圖丙的氣體發生裝置中，錯誤是：長頸漏斗的下端未伸入液面以下，生成的氣體會從長頸漏斗中逸出。(3)催化劑可以加快反應速率，但不影響最終產物的量，一加入催化劑，反應就開始進行，且加入催化劑后的過氧化氫比沒加入的先分解完，所以，利用催化劑制取氧氣的大致曲線如圖。3．(2019·江西)下列加熱高錳酸鉀制取氧氣的部分操作示意圖中，正確的是()A高頻點4燃燒的條件★例4(2019·北京)用如圖裝置進行實驗。升溫至60℃的過程中，僅①燃燒；繼續升溫至260℃的過程中，僅③燃燒。下列分析不正確的是()A．①燃燒，說明白磷是可燃物B．對比①③，可說明紅磷的著火點比白磷的高C．對比②③，可驗證燃燒需可燃物與氧氣接觸D．④未燃燒，說明無煙煤不是可燃物D【解析】A.①燃燒，說明白磷是可燃物，故選項說法正確。B.對比①③，升溫至60℃的過程中，僅①燃燒，可說明紅磷的著火點比白磷的高，故選項說法正確。C.對比②③，繼續升溫至260℃的過程中，僅③燃燒，可驗證燃燒需可燃物與氧氣接觸，故選項說法正確。D.④未燃燒，不能說明無煙煤不是可燃物，可能是因為溫度沒有達到無煙煤的著火點，故選項說法錯誤。故選D。4．(2018·紹興、義烏)油鍋著火能用水撲滅嗎？某科普類節目曾演示過一個模擬實驗：將鍋中的油加熱到燃燒后，身穿防護服的消防員將一瓶水倒入油鍋中，在水倒進鍋里的一瞬間，熱油飛濺，巨大的火苗躥起一米多高，請用所學的知識加以解釋。【答案】(1)燃燒的條件；(2)水的密度比油大，水加入后，會沉在油的下方，起不到隔絕氧氣作用；(3)油鍋的溫度很高，水加進去之后容易汽化，水汽化過程將油滴帶出，增加油與氧氣的接觸面積，使燃燒更劇烈。示例：可燃物燃燒必須具備兩個條件：一是與助燃劑(氧氣)充分接觸，二是溫度達到著火點。當水倒入燃燒的油鍋時，因為水的密度比油大，水無法覆蓋在油的表面，起不到隔絕氧氣的作用。油浮在水面上繼續燃燒，在高溫下，水迅速汽化過程中攜帶著油滴沖出油鍋，大量的油滴與空氣(氧氣)充分接觸，引發更劇烈地燃燒，產生大量的熱。本題主要考查常見氣體的發生裝置與收集裝置的探究，發生裝置依據反應物的狀態和反應條件選擇，收集裝置依據氣體的密度和溶解性選擇。★例5(2018·武漢)某化學興趣小組用如圖所示的裝置來制取干燥的氧氣，并測定H2O2溶液中溶質的質量分數。裝置氣密性良好，圖Ⅰ中的錐形瓶內盛有質量為m的H2O2溶液，燃燒匙內裝有二氧化錳，燃燒匙可以上下移動，干燥管內裝有足量堿石灰(CaO和NaOH的混合物)。下列說法正確的是()A．將裝置Ⅰ分別與裝置Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V連接，均能達到實驗目的B．稱量裝置Ⅰ反應前及完全反應冷卻后的質量，可計算出H2O2溶液中溶質的質量分數C．若用裝置Ⅳ收集氧氣，可將帶火星的木條放置在b導管口處驗滿D．若用裝置Ⅴ測量生成氧氣的體積，集氣瓶上方原有的空氣會使測量結果偏大B【解析】A.該實驗是制取干燥的氧氣，并測定H2O2溶液中溶質的質量分數，Ⅱ中用排水法收集的氧氣不干燥；故錯誤；B.稱量裝置Ⅰ反應前及完全反應冷卻后的質量，減少的質量即為生成氧氣的質量，然后利用化學方程式，根據氧氣的質量計算出過氧化氫的質量，最后根據過氧化氫溶液的質量即可計算出H2O2溶液中溶質的質量分數，故正確；C.氧氣的密度比空氣大，若用裝置Ⅳ收集氧氣，氧氣應從b端進入，驗滿時將帶火星的木條放在a端管口處，觀察木條是否復燃，故錯誤；D.量筒內水的體積即為生成的氧氣的體積，所以用裝置Ⅴ測量生成氧氣的體積，集氣瓶上方原有的空氣對測量結果沒有影響，故錯誤。故選B。例6(2019·衢州)1674年，英國化學家約翰·梅猷為測定空氣中的氧氣含量開展如下實驗(裝置如圖甲)。Ⅰ.將一根長度等于玻璃鐘罩最寬部分直徑的鐵棒橫放在鐘罩里，把裝有稀硝酸的陶罐通過鐵鉤掛在鐵棒上，用繩索將小鐵塊懸掛在陶罐的正上方(鐵塊的升降通過在鐘罩外拉動或放松繩索來實現)。Ⅱ.調整水槽中初始水位如圖乙，再使鐵塊浸入稀硝酸中，觀察到鐵塊表面迅速產生大量氣泡，鐘罩內水面下降。[稀硝酸有強氧化性，能與鐵發生如下反應：4HNO3＋Fe===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O]Ⅲ.當水位降至接近鐘罩口時(如圖丙)，立即取出鐵塊，以防氣體外逸。Ⅳ.等待一段時間后，水面穩定在如圖丁的位置。(一氧化氮會與氧氣等物質發生如下反應：4NO＋3O2＋2？===4HNO3)分析與評價：(1)步驟Ⅳ中的“？”處應填

。(2)從圖丙到圖丁過程中，鐘罩內水位上升的原因是

.

.

。(忽略溫度變化的影響)H2O

一氧化氮與氧氣參加了反應，氣體減少，使鐘罩內氣壓減小，外界大氣壓大于鐘罩內氣壓，水被壓入鐘罩，導致鐘罩內水位上升(3)小科重復了上述實驗，雖實驗時裝置氣密性良好，且鐘罩內液面上方氣體體積均能精確測量(即測定氣體體積的誤差忽略不計)，但經過多次實驗測定，發現每次測得空氣的含氧量都小于，原因是

.

.

.

。

一氧化氮與氧氣參加了反應，氣體減少，使鐘罩內氣壓減小，外界大氣壓大于鐘罩內氣壓，水被壓入鐘罩，導致鐘罩內水位上升(友情提示：本欄目建議午休時間完成)1．(2018·衢州)規范操作是科學實驗成功的關鍵，下列操作正確的是()DA2．(2019·咸寧)下列有關實驗現象描述正確的是()A．硫在氧氣中燃燒發出藍紫色火焰B．紅磷在空氣中燃燒產生白色煙霧C．向稀硫酸中滴加石蕊試液后，溶液由紫色變成藍色D．將鐵絲伸入盛有氧氣的集氣瓶中，鐵絲劇烈燃燒3．(2019·本溪)下列有關燃燒與滅火的說法正確的是()A．通過降低可燃物的著火點可以滅火B．面粉廠、加油站等場所應嚴禁煙火C．室內起火應迅速打開所有門窗通風D．吹滅燃著的蠟燭的滅火原理是隔絕氧氣B4．(2019·山西)中國對大深度載人潛水器“蛟龍號”的研制取得了世界矚目的成績，實現了我國挺進深藍的宏偉目標，乘蛟龍號下潛的科研人員，他們的呼吸環境必須注意調節的是()A．O2和H2O的含量B．O2和N2的含量C．O2和H2的含量D．O2和CO2的含量B第4題圖5．(2018·北京)用如圖裝置進行實驗。下列現象能證明空氣中O2的含量的是()A．紅磷燃燒，產生白煙B．瓶中液面先下降，后上升C．瓶中液面最終上升至1處D．水槽中液面下降C第5題圖★6．(2018·無錫)化學革命是發生在十八世紀末英國和法國的一場深刻的化學學科的變革。英國物理學家、化學家波義耳和法國化學家拉瓦錫曾做過貌似相同的兩個實驗(見圖)。第6題圖關于這兩個實驗的說法正確的是()A．兩個實驗都可用于測定空氣中氧氣的含量B．兩個實驗中，曲頸甑內汞的表面都變為黑色C．波義耳的實驗中，金屬加熱后質量增加，該現象不能用質量守恒定律解釋D．拉瓦錫的實驗中，玻璃鐘罩內液面逐漸上升，達到一定高度后不再變化D【解析】A.波義耳的實驗中裝置不是密封的，無法測定空氣中氧氣的含量，故錯誤；B.在加熱的條件下，汞與空氣中的氧氣反應生成紅色的氧化汞，故錯誤；C.波義耳的實驗中，金屬汞加熱后生成氧化汞，質量增加，生成了新物質，發生的屬于化學變化，所有的化學變化都遵循質量守恒定律，故錯誤；D.在加熱的過程中，金屬汞與裝置內的氧氣反應生成氧化汞固體，隨著氧氣的消耗，玻璃鐘罩內液面逐漸上升，當氧氣被完全消耗后，液面不再上升，故正確。故選D。7．(2019·河南)如圖，將注射器中的溶液緩緩推入V形管，有關反應的化學方程式為

；用80℃的熱水加熱盛有紅磷和白磷的W形管時，發現白磷燃燒而紅磷不燃燒，由此可說明燃燒需要的條件是

。溫度達到可燃物著火點2H2O2===

2H2O＋O2↑第7題圖MnO28．(2018·溫州)二氧化錳和過氧化氫酶均能催化過氧化氫分解制取氧氣。為比較兩者的催化能力，小明按圖甲所示裝置進行了如下實驗。①取1.5毫克過氧化氫酶和8毫升蒸餾水加入容器中，攪拌后塞緊橡皮塞。②用注射器A從容器中抽出2毫升氣體，用注射器B將2毫升H2O2溶液注入容器中，采集數據。直至反應結束。第8題圖③用3.1毫克、5.6毫克過氧化氫酶及1.5毫克、5.6毫克、10.7毫克二氧化錳重復上述實驗，獲取數據如圖乙。(1)步驟②將注射器B中的2mLH2O2溶液全部注入容器前，用注射器A先從容器