专题02 空气中的氧气和二氧化碳（讲练）（解析版）中考化学一轮复习讲练测（沪教版）

专题02空气中的氧气和二氧化碳（讲练）1.了解：氧气和二氧化碳的物理性质；二氧化碳在自然界碳循环中的作用以及对人类生活和生产的意义。2.会：实验室制取氧气和收集氧气的操作方法和步骤。3.理解：催化剂和催化作用的概念。4.掌握：氧气和二氧化碳的化学性质；实验室中制取二氧化碳和氧气的反应原理。5.能：通过观察实验、分析讨论、归纳总结来理解和运用有关知识。知识点一：氧气的性质和用途1.氧气在空气中的含量科学证明：空气是由多种气体组成的。空气的组成按体积分数从大到小排列：气体氮气（N2）氧气（O2）稀有气体二氧化碳（CO2）其他气体体积分数78%21%0.94%0.03%0.03%2.氧气的物理性质（1）色、味、态：通常情况下，是无色、无味的气体；（2）密度：标准状况下，密度为1.429g/L，密度比空气大（空气的密度为1.293g/L）。（3）溶解性：氧气不易溶于水，在通常状况下，1L水中大约能溶解30ml氧气；（4）三态变化：降温后，氧气可以变为淡蓝色的液体，甚至淡蓝色雪花状固体。3.氧气的化学性质氧气是一种化学性质比较活泼的气体，在一定条件下可以和许多物质发生氧化反应。反应物反应现象化学反应的化学方程式或文字表达式在空气中燃烧在氧气中燃烧木炭和氧气在空气中燃烧持续红热，放出热量剧烈燃烧，发出白光，放出热量，生成使澄清石灰水变浑浊的气体C+O2CO2铁丝和氧气灼烧至红热，离火后迅速变凉（不能燃烧）剧烈燃烧，火星四射，放出热量生成黑色固体3Fe+2O2Fe3O4蜡烛和氧气放出热量，产生黄色火焰，分三层（外焰、内焰、焰心），有少量黑烟剧烈燃烧,放出热量，火焰颜色呈白色（发出白光），并产生白烟，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体蜡烛+氧气二氧化碳+水要点诠释：（1）铁丝（银白色固体）燃烧时，集气瓶底部铺少量的细沙或加少量的水，防止生成的固体物质溅落瓶底，致使集气瓶炸裂。铁丝在空气中不能燃烧。（2）物质在纯氧气中燃烧程度比空气中燃烧要剧烈，说明物质燃烧程度与氧气的浓度大小有关；但氧气本身不能燃烧。4.氧化反应和缓慢氧化氧化反应：物质跟氧气发生的反应。缓慢氧化：进行得很慢，不容易被察觉的氧化反应，如：动植物的新陈代谢、食物的腐烂、有机肥的腐熟等。要点诠释：（1）缓慢氧化属于氧化反应，其反应速率较慢；（2）物质与氧气反应不一定就是燃烧，如：缓慢氧化。5.氧气的用途氧气的用途是由氧气的性质决定的。用途一：支持燃烧，如火箭中使用液态氧作为助燃剂；焊接时让乙炔在纯氧中燃烧，即可获得焊接和切割金属所需的高温；用途二：供给生物呼吸。知识点二：氧气的制法1.氧气的工业制法（1）工业上需要大量的氧气，一般采用分离液态空气的方法获得。（2）在低温、加压的条件下，空气被液化。将温度控制在氮气和氧气的沸点之间，将沸点较低的液态氮先蒸发出来，剩下的就是沸点较高的液态氧。2.氧气的实验室制法方法分解过氧化氢制氧气分解高锰酸钾制氧气氯酸钾制氧气原理2H2O22H2O+O2↑△2KMnO4=====K2MnO4+MnO2+O2↑2KClO32KCl+3O2↑发生装置固液常温型固固加热型收集装置排水集气法向上排空气法验满方法排水集气法：当有气泡从集气瓶口冒出来，说明氧气已收集满。向上排空气集气法：把带火星的木条靠近集气瓶口，如果木条复燃，说明氧气已收集满。检验方法将带火星的小木条伸入集气瓶内，如果木条复燃，说明该瓶内气体是氧气。要点诠释：（1）分解高锰酸钾制氧气时，药品要平铺在试管底部，均匀受热；管口要塞上一团棉花，防止高锰酸钾粉末随气流进入导管，造成导管堵塞；试管内导管刚伸出橡胶塞，以免气体导出。（2）分解氯酸钾制氧气的试管口不用塞棉花。3.催化剂与催化作用（1）催化剂：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化学反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂（又叫作触媒）。（2）催化剂的特点：“一变二不变”，“一变”是改变反应速率，“二不变”是反应前后质量不变，化学性质不变。（3）催化作用：催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。要点诠释：（1）催化剂能改变反应速率，这里的改变≠增大，根据催化剂的不同有可能会减小反应速率。（2）催化剂的化学性质在反应前后没有发生变化。知识点三：二氧化碳的性质和在自然界中的循环1.自然界中的二氧化碳（1）二氧化碳在自然界中的产生途径①动植物的呼吸作用；②微生物的分解作用；③煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧。二氧化碳在自然界中的消耗途径，主要是植物的光合作用。要点诠释：随着全球经济的发展，含碳燃料的消耗急增和森林遭受破坏，大气中二氧化碳含量持续上升，造成了比较严重的“温室效应”。2.二氧化碳的性质（1）二氧化碳的状态变化①通常情况下二氧化碳是无色、无味的气体，在加压、降温的条件下可以液化，得到液态二氧化碳。液态二氧化碳可用于制作灭火器。2.二氧化碳与水的反应（1）二氧化碳溶于水生成碳酸，发生的反应为：CO2+H2O==H2CO3，碳酸能使紫色石蕊试液变红色。（2）碳酸是一种不稳定的物质，受热易分解：H2CO3==H2O+CO2↑。知识点四：二氧化碳的制备和利用1.二氧化碳的实验室制法药品大理石（或石灰石）与稀盐酸反应原理CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑发生装置收集方法向上排空气法（能溶于水，密度比空气大）收集装置检验方法通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊验满方法用燃着的木条靠近集气瓶口，木条火焰立即熄灭，则说明已集满实验步骤①组装仪器；②检查装置气密性；③放入石灰石；④放入稀盐酸；⑤收集；⑥检验是否集满。操作注意事项①长颈漏斗的末端应伸入液面以下（防止空气混入瓶内，及生成的气体从漏斗溢出）；②反应器中的导管刚露出橡胶塞即可；③用向上排空气法收集时，导管口应伸入集气瓶并接近集气瓶的底部。要点诠释：①不能用H2SO4与CaCO3反应的原因：生成的CaSO4微溶于水，会覆盖在CaCO3表面，阻止反应的进行。②不能用浓盐酸与CaCO3反应的原因：浓盐酸易挥发成HCl气体混入生成的CO2中。③不能用HCl与Na2CO3反应的原因：Na2CO3易溶于水，与盐酸反应速率快，不利收集。2.二氧化碳与灭火二氧化碳不支持燃烧，可使燃烧的蜡烛熄灭，又由于二氧化碳的密度比空气大，因而低处燃烧的蜡烛先熄灭，高处燃烧的蜡烛后熄灭。因此二氧化碳常用于灭火。3.二氧化碳与人体健康二氧化碳本身没有毒，但二氧化碳不能供给呼吸。当空气中的二氧化碳超过正常含量时，会对人体健康产生有害影响。知识点一：氧气的性质和用途【备考方略】1.通常情况下，氧气是无色无味的气体，密度比空气大，不易溶于水。（应熟记）2.氧气的化学性质主要是指氧气具有助燃性和氧化性，还有能支持呼吸．即它是一种化学性质比较活泼的气体，可以与非金属、金属、化合物等多种特物质发生氧化反应，反应剧烈程度因条件不同而异，可表现为缓慢氧化、燃烧或爆炸等，但在反应中都放出大量的热。3.氧气的用途主要体现在两个方面：一是支持燃烧；如炼钢、金属切割及焊接等方面；二是供给呼吸；如潜水作业、登山运动、宇宙航行、医疗抢救等。4.呼吸作用是生物从自然界里吸入氧气，而呼出二氧化碳的过程．实际上它是一种缓慢氧化．【经典例题】（2022•黑龙江）人类的生存离不开氧气。下列关于氧气说法错误的是（）A．硫在氧气中燃烧，产生淡蓝色火焰 B．保持氧气化学性质的最小粒子是氧分子 C．氧气有助燃性，可用于航天 D．氧气能供给呼吸，与体内的物质反应释放能量，维持生命活动【答案】A【解答】解：A、硫在氧气中燃烧，产生蓝紫色火焰，故选项说法错误。B、氧气是由氧分子构成的，保持氧气化学性质的最小粒子是氧分子，故选项说法正确。C、氧气能支持燃烧，可用于航天，故选项说法正确。D、氧气能供给呼吸，与体内的物质反应释放能量，维持生命活动，故选项说法正确。故选：A。【举一反三】1．（2022•邵阳）下列物质，在空气中加热只能发生红热现象，不能燃烧；但在氧气中点燃能剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体的是（）A．红磷 B．铁丝 C．木炭 D．硫【答案】B【解答】解：A、红磷在空气中能燃烧，产生大量的白烟，生成一种白色固体，故选项错误。B、铁丝在空气中加热只能发生红热现象，不能燃烧；但在氧气中点燃能剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，故选项正确。C、木炭在空气中能燃烧，在氧气中点燃发出白光，生成一种无色、无味的气体，故选项错误。D、硫在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰；在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，产生一种具有刺激性气味的气体，故选项错误。故选：B。2．（2022•长沙）2022年4月16日，神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。航天员在空间站工作生活了183天，在空间站的生活离不开氧气。下列有关氧气的说法正确的是（）A．氧气的化学性质很不活泼 B．氧气极易溶于水 C．空气中含量最多的气体是氧气 D．氧气能供给呼吸【答案】D【解答】解：A、氧气的化学性质比较活泼，能跟许多物质发生反应，故A错误；B、氧气不易溶于水，故B错误；C、空气中含量最多的气体是氮气，故C错误；D、氧气能供给呼吸，支持燃烧，故D正确。故选：D。3．（2022•湖北）人类生存离不开空气，其中能供给呼吸和支持燃烧的气体是（）A．氮气 B．氧气 C．稀有气体 D．二氧化碳【答案】B【解答】解：A、氮气不能供给呼吸和支持燃烧，故选项错误。B、氧气能供给呼吸和支持燃烧，故选项正确。C、稀有气体不能供给呼吸和支持燃烧，故选项错误。D、二氧化碳不能供给呼吸和支持燃烧，故选项错误。故选：B。知识点二：氧气的制法【备考方略】1.氧气的制取装置包括发生装置和收集装置两部分，其中，发生装置又分为“固固加热型”和“固液常温型”两种装置；收集装置分为“排水法”和“向上排空气法”两种装置．具体如下图所示：固固加热型装置固特常温型装置排水集气法向上排空气法2．固固加热型的装置管口应略向下倾斜，试管内的导管不能伸的太长，刚露出橡皮塞即可。分解高锰酸钾制氧气时管口要塞上一团棉花，防止高锰酸钾粉末随气流进入导管，造成导管堵塞；试管内导管刚伸出橡胶塞，以免气体导出。3.催化剂的特点为“一变，两不变”，即能改变化学反应速率，而本身的质量和化学性质不变。其中改变化学反应速率包括加快和减慢化学反应速率两种情况。另外催化剂可能对于多个化学反应均有不同程度的催化作用，一个化学反应的催化剂可能也有多种。4．用排水法收集氧气时，当气泡连续、均匀冒出时，再把导管口放在瓶口内开始收集；导管口一开始冒气泡时，不宜立即收集，因为此时的氧气中混有空气。用排水法收集的氧气纯度比较高。5．向上排空气法收集的氧气的纯度不如用排水法收集的高，但是比较干燥。【经典例题】（2022•上海）催化剂可显著提高反应效率，二氧化锰是常见的催化剂。（1）实验室用H2O2溶液制取氧气，常用MnO2作催化剂反应的化学方程式是；用排水法收集氧气，是因为氧气（选填“易“或“不易“）溶于水；将带火星的木条伸入盛有氧气的集气瓶中，现象是。（2）FeCl3对H2O2分解也有催化作用。为比较MnO2和FeCl3对H2O2分解快慢的不同影响，用如图装置进行实验；启动传感器，注入H2O2溶液。氧气体积分数随时间变化情况如下：i初始时氧气的体积分数不为0，原因是；ⅱ写出使H2O2分解较快的催化剂及判断依据：；ⅲ用5%H2O2溶液制取氧气，若采用如图所示装置进行实验，上述两种催化剂中较为合适的是。【答案】（1）2H2O22H2O+O2↑；不易；带火星木条复燃；（2）装置中含有空气，空气中约含21%氧气；MnO2；因为MnO2作催化剂时，产生等量氧气所需的时间比FeCl3更短；FeCl3。【解答】解：（1）实验室用H2O2溶液制取氧气的原理是：H2O2溶液在二氧化锰的催化下反应生成水和氧气，该反应的方程式为：2H2O22H2O+O2↑；由于氧气不易溶于水故可以采用排水法收集；氧气具有助燃性，所以将带火星的木条伸入盛有氧气的集气瓶中，现象是带火星木条复燃。故答案为：2H2O22H2O+O2↑；不易；带火星木条复燃；（2）ⅰ由于装置中空气含有氧气，所以初始时氧气的体积分数不为0。故答案为：装置中含有空气，空气中约含21%氧气；ⅱ根据比较MnO2和FeCl3对H2O2分解快慢的曲线图，可知当氧气体积分数都达到32%时，MnO2用的时间为9s，FeCl3的时间大于60s；所以使H2O2分解较快的催化剂是MnO2，原因是MnO2作催化剂时，产生等量氧气所需的时间比FeCl3更短。故答案为：MnO2；因为MnO2作催化剂时，产生等量氧气所需的时间比FeCl3更短；ⅲ如图所示装置不能控制反应的速度，根据之前分析MnO2比FeCl3对H2O2分解速度更快，选择FeCl3可以使H2O2分解反应速度适中得到平稳的氧气流。故答案为：FeCl3。【举一反三】·．1.（2022•宜宾）实验室用高锰酸钾制取氧气的过程中，不需要使用的仪器是（）A．漏斗 B．酒精灯 C．大试管 D．集气瓶【答案】A【解答】解：实验室用高锰酸钾制取氧气的实验中，酒精灯用于加热药品，试管用于盛装高锰酸钾，集气瓶用于收集氧气，不需要漏斗，故选：A。2．下列有关催化剂的说法正确的是（）A．催化剂必定加快反应速率 B．过氧化氢分解的反应中加入催化剂可使氧气质量增加 C．没有催化剂就不能进行化学反应 D．催化剂在反应前后质量不变【答案】D【解答】解：A、催化剂改变反应速率，不一定加快反应速率，也可能是减慢反应速率，故选项说法错误。B、过氧化氢分解的反应中加入催化剂不能使氧气质量增加，只能加快反应速率，故选项说法错误。C、化学反应并不一定需要催化剂，如高锰酸钾加热就可以发生反应，故选项说法错误。D、催化剂在反应前后质量不变，故选项说法正确。故选：D。3．（2022•临沂）实验是科学探究的重要手段。如图是实验室制取气体的常用装置，请回答有关问题：（1）仪器①的名称。实验室利用高锰酸钾制取氧气的装置中，试管口略向下倾斜的原因是。（2）实验室里，在常温下用硫化亚铁固体和稀硫酸反应来制取硫化氢气体。通常情况下，硫化氢是一种无色、有臭鸡蛋气味的有毒气体，能溶于水，密度比空气的大。实验室制取硫化氢气体应选用的发生装置是（填序号），收集装置是（填序号）。【答案】（1）长颈漏斗；防止冷凝水倒流炸裂试管；（2）B；D。【解答】解：（1）仪器①的名称是长颈漏斗；试管口应略向下倾斜，目的是防止冷凝水倒流炸裂试管；（2）在常温下用硫化亚铁固体和稀硫酸反应来制取硫化氢气体，该反应是固液不加热型，发生装置选B；通常情况下，硫化氢能溶于水，密度比空气的大，故用向上排空气法收集，故选D收集。知识点三：二氧化碳的性质和在自然界中的循环【备考方略】1.二氧化碳的物理性质是：在通常状况下，它是一种无色、无味的气体，能溶于水，密度比空气大，固态二氧化碳俗你“干冰”，易升华（可用作制冷剂）。2.二氧化碳的化学性质有：（1）二氧化碳无毒，不能燃烧，也不能支持燃烧，还不能供给呼吸。（2）二氧化碳能与水反应生成碳酸：H2CO3＝H2O+CO2↑，碳酸不稳定，易分解：H2CO3==H2O+CO2↑。（3）二氧化碳能与碱反应，如与澄清的石灰水反应，使之变浑浊：Ca（OH）2+CO2＝CaCO3↓+H2O。3.二氧化碳能促进绿色植物进行光合作用，合成有机物并释放氧气，但当空气中的二氧化碳超过正常含量时，会对人体健康产生影响，同时也导致温室效应、全球气候变暖等。【经典例题】（2022•上海）关于二氧化碳的说法，正确的是（）A．二氧化碳分子由碳原子和氧分子构成 B．能使紫色石蕊试液变蓝 C．常用块状大理石和稀硫酸反应制得 D．可用于制作碳酸饮料【答案】D【解答】解：A、二氧化碳分子由碳原子和氧原子构成，A错误；B、二氧化碳的水溶液使紫色石蕊试液变红，B错误；C、二氧化碳常用块状大理石和稀盐酸反应制得，C错误；D、二氧化碳能与水反应生成碳酸，可以用于制作碳酸饮料，D正确；故选：D。【举一反三】1．“碳中和”是指二氧化碳的排放与吸收达到平衡，实现“零排放”。下列有关二氧化碳说法正确的是（）A．结构：二氧化碳由碳原子和氧原子构成 B．组成：二氧化碳由碳元素和氧元素组成 C．性质：二氧化碳会使人窒息，所以二氧化碳有毒 D．用途：二氧化碳可用于冶炼金属【答案】B【解答】解：A、二氧化碳是由二氧化碳分子构成的，二氧化碳分子是由碳原子和氧原子构成的，故选项说法错误。B、二氧化碳由碳元素和氧元素组成，故选项说法正确。C、二氧化碳会使人窒息，是因为二氧化碳不能供给呼吸，二氧化碳本身没有毒性，故选项说法错误。D、二氧化碳不具有还原性，不能用于冶炼金属，故选项说法错误。故选：B。2．用如图所示四个实验探究二氧化碳能否与水反应，实验中所用的纸花均用石蕊染成紫色并干燥。下列说法错误的是（）①喷稀醋酸②喷水③直接放入CO2中④喷水后放入CO2中A．①和④的紫色纸花会变红 B．对比①，推断④有酸性物质生成 C．对比④纸花放入集气瓶前后的现象，省略②也能得出同样的实验结论 D．综合①②③④可得出的结论是：二氧化碳能与水反应生成碳酸，且碳酸很稳定【答案】D【解答】解：二氧化碳能与水反应，也能溶于水，二氧化碳与水反应生成碳酸，酸性溶液使紫色石蕊试液变红色，所以：A.实验①中喷醋酸，④中生成了碳酸，都能使紫色纸花变红色，故选项说法正确；B.由实验①④推断，实验④中有酸性物质，故选项说法正确；C.实验④中，纸花喷水后没有变红色，就可以证明水不能使紫色的石蕊纸花变色，所以省略②也能得出同样的实验结论，故选项说法正确；D.综合①②③④可得出的结论是：二氧化碳能与水反应生成碳酸，但是不能证明碳酸稳定，且碳酸也不稳定，故选项说法错误。故选：D。3．构建知识网络能提高学习的效率。如图为有关CO2的知识网络图，以下判断错误的是（）A．物质①中碳元素的化合价为+4 B．②可以通过CO2和CaCl2溶液反应制取 C．物质③由两种元素组成的最简单的有机物 D．物质①和⑤发生反应转化为④的化学方程式为C+O22CO【答案】B【解答】解：A、物质①中氧元素显﹣2价，则碳元素的化合价为+4，故选项说法正确。B、CO2和CaCl2溶液不反应，故选项说法错误。C、物质③是甲烷，是最简单的有机物，故选项说法正确。D、物质①和⑤分别是二氧化碳、碳，二氧化碳和碳在高温下反应生成一氧化碳，反应的化学方程式为C+O22CO，故选项说法正确。故选：B。知识点四：二氧化碳的制备和利用【备考方略】实验室制取气体发生装置的选择主要根据反应物的状态(固体＋固体、固体＋液体、液体＋液体)和反应条件(反应是否需要加热)；收集装置的选择主要根据气体的密度和水溶性。实验室制取二氧化碳：用大理石(或石灰石)和稀盐酸在常温下反应制取二氧化碳气体，所以选择固液不加热型制气装置；根据二氧化碳能溶于水并和水发生反应，且密度比空气的大，最好选择向上排空气法收集。实验室制取氢气：用锌粒和稀盐酸在常温反应下制取氢气，所以选择固液不加热型制气装置；根据氢气难溶于水，且密度比空气的小，可选择向下排空气法或排水法收集。实验室制取硫化氢（H2S）甲烷（CH4）等其他气体时，可根据题目提示来进行判断。如硫化氢（H2S）是一种密度比空气大且能溶于水的气体，实验室常用块状硫化亚铁（FeS）和稀硫酸在常温下反应制取硫化氢气体，则制取硫化氢气体可选用的装置为固液不加热型制气装置，收集方法选用向上排空气法收集。【经典例题】（2022•河北）如图所示为实验室制取二氧化碳的部分操作，其中错误的是（）A．检查气密性 B．加入石灰石 C．加入稀盐酸 D．收集二氧化碳【答案】B【解答】解：A、检查装置的气密性的方法是将仪器连接好后，将玻璃导管的一端放入水中，用双手握住试管，观察是有气泡冒出，则气密性良好，故A正确；B、取用块状固体时，先将试管横放，用镊子把固体放在试管口，再将试管慢慢竖起来，故B错误；C、倾倒液体时，瓶塞应倒放，试管稍微倾斜，瓶口应紧挨，标签应朝向手心处，图中操作正确，故C正确；D、二氧化碳的密度比空气大，且不与空气成分反应，可以采用向上排空气法收集，导管要接近集气瓶的底部，故D正确。故选：B。【举一反三】1．（2022•乐山）实验室用石灰石与稀盐酸制备CO2的实验中，下列装置图能达到对应实验目的的是（）选项ABCD实验目的制备CO2除去CO2中混有的HCl气体干燥CO2排空气法收集CO2装置图A．A B．B C．C D．D【答案】D【解答】解：A.实验室常用大理石（或石灰石）和稀盐酸反应制取二氧化碳，属于固、液常温型，不用加热，故A错误；B.二氧化碳可以和氢氧化钠发生反应，不能用氢氧化钠溶液除去二氧化碳中的氯化氢气体，故B错误；C.浓硫酸具有吸水性，且不和二氧化碳反应，可以用来干燥二氧化碳，但必须长进短出，故C错误；D.二氧化碳的密度比空气大，用D中装置收集时，要长进短出，故D正确。2．（2022•湖州）实验室