2024–2025学年九年级化学上册暑假提升讲义（沪教版）第05讲 空气的组成（解析版）

第05讲空气的组成模块一思维导图串知识模块二基础知识全梳理（吃透教材）模块三教材习题学解题模块四核心考点精准练（四大考点）模块五小试牛刀过关测1.能依据观察的实验现象初步推断空气的主要成分;2.能从组成上对物质进行分类，识别纯净物和混合物;3.能体会科学家在探索空气成分过程中的智慧和方法。一、空气的组成1.实验探究：“捕获”空气实验利用下图所示的实脸仪器，组装成图中所示的实验装置，请你利用该实验装置把一个集气瓶中的部分空气“捕获”到另一个集气瓶中。简要说明其原理。方法导引：检查装置气密性的方法：检查装置气密性升温法把导管放入水中，用手紧握(或用酒精灯微热)容器，若水中导管口有气泡冒出，松开手后(或移开酒精灯)，导管内形成一段水柱，说明装置气密性良好液面差法关闭弹簧夹，往长颈漏斗中注入水，使漏斗中液面高于容器中液面，静置一会儿，液面高度不变，即形成稳定的液面差，说明装置气密性良好2.空气中氧气体积分数的测定（1）装置图（2）实验原理：红磷在密闭空间中燃烧消耗氧气，使得密闭空间中压强减小，打开弹簧夹，大气压将烧杯中的水压入集气瓶中。（压入的水的体积=被消耗的氧气的体积）（3）实验现象：红磷燃烧，放出热量，产生大量白烟，装置冷却到室温后打开弹簧夹，烧杯内的水倒流入集气瓶，约占集气瓶内气体体积的1/5。（白磷同红磷燃烧的反应原理和现象相同，只是二者能够燃烧的温度不同，白磷40oC，红磷240oC）补充：烟：固体的小颗粒；雾：液体的小液滴点燃（4）点燃实验结论：氧气约占空气总体积的1/5。点燃点燃（5）反应原理：文字表达式：磷+氧气五氧化二磷符号表达式：P+O2P2O5（6）氧气的体积分数=（氧气的体积/被测定空气的体积）×100%（7）注意事项：①所用的红磷必须过量。[如果红磷过少则氧气没有全部消耗完，测量结果偏小]②要等集气瓶（装置）冷却到室温后才能打开弹簧夹。[否则瓶内剩余气体仍然膨胀，剩余气体体积偏大，使得进入集气瓶内的水偏少，测量结果偏小]③装置的气密性要好。[漏气会使外面空气漏进来，测量结果偏小]④要先夹紧橡皮管，然后再点红磷，迅速伸入集气瓶立即塞紧瓶塞。[红磷伸入过慢，瓶内气体受热膨胀逸出，或未夹紧弹簧夹，导致燃烧时气体受热膨胀逸出，测量结果偏大]（8）药品选择①可否换用木炭、蜡烛、硫等物质？答：不能用木炭、蜡烛或硫代替红磷燃烧测空气中氧气含量（因为木炭、蜡烛或硫燃烧会产生气体，造成瓶内气体体积变化偏小）。改进：将集气瓶内的水换成氢氧化钠溶液吸收二氧化碳、二氧化硫，不占体积的前提下还是可以测量的。②可否换用铁丝？答：不能，铁丝在空气中不燃烧。③可否换用金属镁？答：不能。金属镁能够与氧气、氮气、二氧化碳都发生燃烧。小结：物质能在空气中燃烧且只与氧气反应，燃烧后的生成物为固体或液体（占的体积忽略不计）。（9）集气瓶中水的作用：①吸收有毒的五氧化二磷（固体）。②吸热加快降温防止热的燃烧物溅落炸裂瓶底。（10）瓶中剩余的主要气体是：氮气（化学性质：不可燃不助燃；物理性质：难溶于水）（11）误差分析误差原因测量结果偏低红磷不足，氧气未耗尽装置漏气，使装置外的空气进入集气瓶中未冷却至室温就打开弹簧夹，使进入集气瓶中的水的体积偏小测量结果偏高胶皮管未夹紧，红磷燃烧时集气瓶内气体因受热顺着导管逸出燃烧匙伸入过慢，使装置内的气体受热逸出，导致进入集气瓶中的水的体积偏大3.纯净物和混合物纯净物混合物概念只由一种物质组成由两种或两种以上物质混合而成组成固定，可用专门的化学符号表示不固定，不能用专门的化学符号表示性质有固定的物理性质和化学性质混合物中各成分保持它们各自的性质联系注意：（1）纯净物与混合物的区别在于“这种物质由几种物质组成”。注意判断物质种类时不能被物质的字面描述误导，“新鲜”“洁净”“清洁”“混合”不是判断物质种类的依据，如洁净的空气属于混合物，冰水混合物属于纯净物。（2）常见的纯净物和混合物混合物：空气（或洁净的空气）、溶液（盐酸、生理盐水）、合金、石油、天然气等。纯净物：冰水共存物、液氧、液氢、干冰、铁等。4.空气的成分（1）发现史：法国化学家拉瓦锡第一次明确提出空气由氧气和氮气组成的。（2）空气的成分：空气是混合物，主要成分（按体积分数）：氮气（N2）78%，氧气（O2）21%（氮气与氧气体积比约为4比1），稀有气体0.94%，还含有二氧化碳（CO2）、其它气体和杂质。记忆口诀：“氮七八（78%），氧二一（21%）；零点九四（0.94%）稀有气。二、氮气和稀有气体氮气稀有气体主要性质无色、无味气体，难溶于水，在极低温条件下加压才能液化成无色液体，液氮通常储存于黑色钢瓶中。不燃烧也不支持燃烧，不供给呼吸，化学性质不活泼无色、无味气体，通电时能发出不同颜色的光（物理性质），化学性质很不活泼（不易和别的物质反应）。用途①将氮气充灌在白炽灯泡里，可防止钨丝氧化，延长灯泡的使用寿命。②作保护气（如使粮食休眠和缺氧）。③用于制造低温环境或医疗上冷冻麻醉④博物馆中“真空充氮杀虫灭菌消毒机”来处理和保护文物。⑤制氮肥①作保护气（氦气作焊接金属保护气，氩气作电弧焊接保护气）。②作霓虹灯的充填充气。③氦气可填充气球（密度比空气小且化学性质稳定）教材习题01（P42）空气是一种宝贵的自然资源。下列有关空气的说法中错误的是A.洁净的空气仍然属于混合物B.食品包装中充入氮气可以防腐C.稀有气体可作焊接金属的保护气D.空气中氮气的质量分数约为78%解题方法空气中氮气的体积分数约为78%，不是质量分数。【答案】D教材习题04（P42）从冰箱中拿出一个杯子，放在空气中，杯壁会变潮湿，这说明空气中含有_____；点燃一个集气瓶中的红磷，用塞子将瓶口塞紧，等红磷燃烧完全并冷却后，这时打开瓶塞比较费力，原因是_____；攀登高山时，登山运动员必须携带氧气瓶，这是因为_____。解题方法从冰箱中拿出一个杯子，放在空气中，杯壁会变潮湿，潮湿说明有水分，这说明空气中含有水；点燃一个集气瓶中的红磷，用塞子将瓶口塞紧，等红磷燃烧完全并冷却后，这时打开瓶塞比较费力，原因是红磷燃烧后消耗了氧气，而且红磷燃烧产生的五氧化二磷完全冷却后呈固态，用塞子将瓶口塞紧致使瓶内气压低于瓶外，因此打开瓶塞比较费力；攀登高山时，登山运动员必须携带氧气瓶，这是因为珠穆朗玛峰海拔较高，空气稀薄，压强低。【答案】水红磷燃烧后消耗了氧气，而且红磷燃烧产生的五氧化二磷完全冷却后呈固态，用塞子将瓶口塞紧致使瓶内气压低于瓶外珠穆朗玛峰海拔较高，空气稀薄，压强低考点1空气中氧气体积分数的测定1．下图装置常用来测定空气中氧气的含量。下列对该实验的认识中正确的是()A.红磷燃烧产生大量白色烟雾B.燃烧匙中的红磷可以换成细铁丝C.该实验可说明氮气难溶于水D.红磷的量不足会导致进入集气瓶中水的体积大于1/5【答案】C【解析】A.红磷燃烧产生大量的白烟，而不是白色烟雾，故选项说法错误。B.硫磺在空气中生成了二氧化硫气体，瓶内压强不变，不能用于测定空气中氧气的含量，故选项错误。C.红磷的量不足时，燃烧时就无法将瓶内氧气全部消耗掉，会导致进入集气瓶中水的体积小于1/5．故选项说法错误。D.实验中当装置内进入水以后，氮气依然能够存在，说明氮气难溶于水，故选项说法正确。故选C。2．如图是某同学设计的验证氧气约占空气总体积1/5的实验装置图，下列操作过程对实验结果的影响说法正确的是（）A．弹簧夹没有夹紧会导致实验结果偏大B．燃烧匙内盛放过量的红磷会导致实验结果偏大C．没等装置冷却就打开弹簧夹会导致实验结果偏大D．装置气密性不好会导致实验结果偏大【答案】A【解析】A、弹簧夹没有夹紧，气体受热膨胀逸出，会导致实验结果偏大，符合题意；B、燃烧匙内盛放过量的红磷，是正确的做法，不会导致实验结果偏大，不符合题意；C、没等装置冷却就打开弹簧夹，气体受热膨胀，占据了一定的体积，会导致实验结果偏小，不符合题意；D、装置气密性不好，在冷却至室温的过程中，外界空气进入，占据了一定的体积，会导致实验结果偏小，不符合题意。故选A。3．空气是人类赖以生存的自然资源。测定空气中氧气体积分数的实验装置如图所示。在集气瓶内加入少量的水，并五等分水面以上的容积，做上记号。用弹簧夹夹紧乳胶管。点燃燃烧匙内足量的红磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧。（1）写出红磷在空气中燃烧的符号表达式。（2）红磷燃烧时的现象为，集气瓶内部预先放水的目的之一是，防止胶塞弹开；（3）待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察到烧杯中的水进入集气瓶，瓶内水面最终上升约至刻度处。由此可知氧气约占空气总体积的。（4）红磷熄灭后，集气瓶内剩下的气体（填“支持”或“不支持”）燃烧。【答案】（1）（2）剧烈燃烧，产生白烟，放热吸热降温（3）1五分之一（4）不支持【解析】（1）红磷在空气中燃烧生成五氧化二磷，反应的符号表达式为：；（2）红磷燃烧时的现象为剧烈燃烧，产生白烟，放热，集气瓶内部预先放水的目的是吸热降温，防止胶塞弹开；吸收五氧化二磷；（3）待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察到烧杯中的水进入集气瓶，瓶内水面最终上升约至1刻度处，进入集气瓶水的体积就是消耗氧气的体积，由此可知氧气约占空气总体积的五分之一；（4）红磷熄灭后，集气瓶内剩下的气体主要是氮气，该气体不支持燃烧。考点2纯净物和混合物4．下列物质中，属于纯净物的是A．生理盐水 B．冰水混合物 C．汽水 D．海水【答案】B【解析】A、生理盐水中含有氯化钠和水，属于混合物；B、冰是水的固态，冰水混合物中只含有水一种物质，属于纯净物；C、汽水中含有水、碳酸等物质，属于混合物；D、海水中含有水、氯化钠等物质，属于混合物。故选B。5．下列物质属于纯净物的是（）A．空气 B．牛奶 C．84消毒液 D．蒸馏水【答案】D【解析】纯净物是指只有一种物质组成的物质，混合物是指由两种或两种以上的物质混合而成的物质。根据分析，空气、牛奶、84消毒液均是由多种物质混合而成的物质，属于混合物；而蒸馏水中只含有水一种物质，是纯净物。故选：D。6．下列属于纯净物的是（）A．洁净空气 B．可口可乐C．东平河水 D．液态氮气【答案】D【解析】A、洁净空气由氮气、氧气等混合而成，属于混合物，不符合题意；B、可口可乐由碳酸、水等混合而成，属于混合物，不符合题意；C、东平河水由水、可溶性杂质等混合而成，属于混合物，不符合题意；D、液态氮气由氮气一种物质组成，属于纯净物，符合题意。故选D。7．下列物质属于混合物的是A．五氧化二磷 B．水银 C．液氧 D．稀有气体【答案】D【解析】A、五氧化二磷中只含一种物质，属于纯净物，该选项不符合题意；B、水银为金属汞，只含一种物质，属于纯净物，该选项不符合题意；C、液氧中只含一种物质，属于纯净物，该选项不符合题意；D、稀有气体中含有氦气、氖气等，属于混合物，该选项符合题意。故选D。考点3空气的成分8．空气的主要成分①氧气、②氮气、③稀有气体、④二氧化碳及其他气体杂质，按体积分数由大到小的顺序排列正确的是()A.①②③④ B.②①③④C.①②④③ D.②①④③【答案】B【解析】空气中各成分按体积分数来来说从大到小的顺序依次为：氮气（N2）78%；氧气（O2）21%；稀有气体0.94%；CO2及其他气体和杂质均为0.03%。所以B项正确。9．空气是人类赖以生存的自然资源，我们应该保护它。空气成分中，体积分数约为21%的是（）A．氮气 B．二氧化碳 C．氧气 D．稀有气体【答案】C【解析】A、氮气约占空气体积的78%，该选项不符合题意；B、二氧化碳约占空气体积的0.03%，该选项不符合题意；C、氧气约占空气体积的21%，该选项符合题意；D、稀有气体约占空气体积的0.94%，该选项不符合题意。故选C。10．（2024·广西玉林·二模）人类离不开空气，空气中含量最多且化学性质不活泼的气体是（）A．氧气 B．二氧化碳 C．氩气 D．氮气【答案】D【解析】A.氧气大约占空气体积的21%，化学性质较活泼，故不符合题意；B.二氧化碳大约占空气体积的0.03%，不是空气中含量最多的，故不符合题意；C.氩气属于稀有气体的一种，稀有气体大约占空气体积的0.94%，故不符合题意；D.氮气大约占空气体积的78%，常温下氮气的化学性质不活泼，氮气的用途是：制造氮肥、氮气充入食物包装袋内能够防腐、液态氮能够做制冷剂，故符合题意，故选D。11．空气无处不在。下列关于空气的说法中，正确的是（）A．空气的成分按质量计算，N2约占78%B．空气是一种混合物C．空气中的N2的化学性质很活泼D．空气中的O2可作燃料【答案】B【解析】A、空气的成分按体积计算，N2约占78%，不是按质量计算，错误；B、空气中含有氮气、氧气、二氧化碳等物质，属于混合物，正确；C、空气中的N2的化学性质不活泼，很难与其他物质发生化学反应，错误；D、氧气具有助燃性，但是氧气不具有可燃性，则空气中的O2不可作燃料，错误。故选B。12．小林从冰箱里拿出冰冻的饮料，用干布擦净瓶外壁的水，放置于桌面片刻，发现瓶外壁又挂满水珠，这说明空气中有（）A.氮气B.氧气C.二氧化碳D.水蒸气【答案】D【解析】为空气中水蒸气遇冷凝结为小水珠，该现象说明空气中含有水蒸气。13．根据下列事实说明空气中含有的成分的名称。（1）酥脆的饼干露置在空气中变软，说明空气中含有。（2）空气可以支持燃烧，说明空气中含有。（3）空气是制氮肥的重要原料，说明空气中含有。【答案】（1）水蒸气（2）氧气（3）氮气考点4空气中成分的用途14．空气是一种宝贵的自然资源，其中体积分数最大的、可作保护气或用于制造氮肥的是（）A．水蒸气 B．氮气 C．氧气 D．稀有气体【答案】B【解析】氮气的化学性质稳定，空气是一种宝贵的自然资源，其中体积分数最大的、可作保护气或用于制造氮肥的是氮气。故选B。15．（2024·云南昆明·二模）食品包装中充氮气可以防腐，主要利用的氮气性质是（）A．沸点低 B．化学性质不活泼C．密度与空气密度接近 D．难溶于水【答案】B【解析】氮气的化学性质不活泼，且无毒，因此，常用氮气充入食品包装袋内防腐，故选B。16．高空气球被大量应用于气象探测、地形勘察、信息传输等领域。气球内部填充氦气，主要利用该气体的性质是A．无毒无害 B．无色无味 C．密度很小 D．难溶于水【答案】C【解析】气球内部填充氦气，是因为氦气密度比空气小，可以使气球向上漂浮，故选C。1．通过实验测定了空气组成的科学家是（）A．门捷列夫 B．卢瑟福 C．拉瓦锡 D．道尔顿【答案】C【解析】拉瓦锡通过实验测定了空气的组成，认为空气是由氮气和氧气组成的，故应选C。2．（2023·辽宁沈阳·统考二模）下列物质的用途中，利用其化学性质的是（）A．石墨用于制铅笔芯和电极 B．干冰用于人工降雨C．稀有气体用于制作电光源 D．氧气用于医疗急救【答案】D【解析】A、石墨用于制作铅笔芯是利用石墨质软的性质，石墨做电极，是利用石墨具有导电性，都是利用石墨的物理性质，错误；B、干冰是固态的二氧化碳，易升华吸热，可用于人工降雨，该变化没有新物质的生成，故利用了物质的物理性质，错误；C、稀有气体可制成电光源，是利用稀有气体通电时会发出不同颜色的光，属于物理性质，错误；D、氧气用于医疗急救，是因为氧气能够供给呼吸，需要通过化学变化表现出来，是利用氧气的化学性质，正确。故选D。3．（2023·湖北黄石·二模）下列实验装置中不能用来测定空气中氧气含量的是（

） B．C． D．【答案】C【解析】A、图中所示装置，红磷燃烧消耗氧气使装置内气体体积减少，压强减小，能用于测定空气中氧气含量，故选项错误。B、图中所示装置，用凸透镜引燃红磷，红磷燃烧消耗氧气使装置内气体体积减少，压强减小，能用于测定空气中氧气含量，故选项错误。C、木炭在空气中燃烧生成二氧化碳气体或者一氧化碳气体甚至是两者的混合气体，虽除去氧气，而增加了新的气体，不能用来测定空气中氧气含量，故选项正确。D、热水提供的热量引燃白磷，白磷燃烧消耗氧气使装置内气体体积减少，压强减小，使活塞左移，能用于测定空气中氧气含量，故选项错误。故选：C。4．下列物质属于纯净物的是（）A.矿泉水 B.生理盐水C.蒸馏水 D.蔗糖水【答案】C【解析】A.矿泉水是由水、可溶性矿物质等两种以上物质混合而成，属于混合物，不符合题意；B.生理盐水是由氯化钠和水组成，属于混合物，不符合题意；C.蒸馏水是由一种物质组成，属于纯净物，符合题意；D.蔗糖水是由蔗糖和水混合而成，属于混合物，不符合题意。故选C。5．下列各组物质中，前者属于纯净物，后者属于混合物的是()A.二氧化碳澄清石灰水B.冰水混合物五氧化二磷C.矿泉水河水D.净化后的空气受污染的空气【答案】A6．物质世界丰富多彩，以下说法正确的是A．洁净的空气属于纯净物 B．氧气约占空气质量分数的21%C．稀有气体属于混合物 D．红磷在空气中不能燃烧【答案】C【解析】A、洁净的空气含有氧气、氮气、二氧化碳等气体，所以空气是混合物，故A错误；B、氧气约占空气总体积的21%，不是质量分数，故B错误；C、稀有气体是氦气、氖气、氩气等一类气体的总称，属于混合物，故C正确；D、红磷能在空气中燃烧，放热，产生大量白烟，故D错误。故选C。7．将足量的红磷放在一个密闭、充满空气的容器中燃烧，燃烧后温度恢复到室温，压强保持不变，则容器中剩余的气体体积约为原气体体积的()A.78%B.21%C.100%D.无法判断【答案】A【解析】将足量的红磷放在一个密闭、充满空气的容器中燃烧，红磷在空气在燃烧，消耗了空气在的氧气，减少体积就是氧气的体积；剩余的气体主要是氮气，故容器中剩余的气体体积约为原气体体积的78%；故选：A。8．（2024·湖北宜昌·二模）2023年10月26日神舟十七号三名航天员成功入驻“天宫”。在空间站内的空气与我们周围的空气成分基本一致，那么在空间站内的空气中含量最多的气体是（）A．氮气 B．氧气 C．二氧化碳 D．水蒸气【答案】A【解析】空气中各成分的体积分数分别是：氮气78%、氧气21%、稀有气体0.94%、二氧化碳0.03%、其它气体和杂质0.03%；在空间站内的空气与我们周围的空气成分基本一致，我们周围的空气中含量最多的气体是氮气，那么在空间站内的空气中含量最多的气体也是氮气，故选：A。9．如图空气成分示意图中，其中X表示的是（）氧气 B．二氧化碳 氮气 D．稀有气体【答案】C10．（2024·湖南长沙·二模）空气是一种宝贵的资源。下列有关空气的说法正确的是（）A．空气中含量最多的气体是氧气 B．氮气可用于食品防腐C．稀有气体化学性质不稳定 D．二氧化碳不属于空气成分【答案】B11．（2024广东实验中学中考一模）空气是人类生产活动的重要资源。下列生活生产中用到的气体不是来自空气的是（）A．炼钢过程用到的氧气 B．磁悬浮列车用到的氮气C．用于生产氮肥的氨气 D．制作电光源的稀有气体【答案】C【解析】A、氧气约占空气总体积的21%，则炼钢过程用到的氧气来自空气，故A正确；B、氮气约占空气总体积的78%，则磁悬浮列车用到的氮气来自空气，故B正确；C、空气中不含氨气，则用于生产氮肥的氨气不是来自空气，故C不正确；D、稀有气体约占空气总体积的0.94%，则制作电光源的稀有气体来自空气，故D正确。故选C。12．氮气通常可用作保护气，这利用氮气哪种性质（）A．无色无味 B．沸点较低C．密度比空气小 D．化学性质稳定【答案】D【解析】氮气化学性质稳定，不易与其他物质反应，可用作保护气，与颜色、气味、沸点、密度无关，故选D。13．下列关于空气成分的叙述正确的是()A.空气中的氧气可以供给人的呼吸B.空气的成分按质量计算：氮气占78%，氧气占21%C.最早用定量的方法测定空气成分的是瑞典化学家舍勒D.空气中含量最多且性质不活泼的是稀有气体【答案】A【解析】A.空气中的氧气可以供给人的呼吸和支持燃烧，故选项正确；B.空气中各成分的体积分数分别是：氮气大约占空气体积的78%、氧气大约占空气体积的21%、稀有气体大约占空气体积的0.94%、二氧化碳大约占空气体积的0.03%、水蒸气和其它气体和杂质大约占0.03%；故选项错误；C.发现空气组成的科学家是拉瓦锡，不是舍勒；D.空气中含量最多且性质不活泼的是氮气。14．封闭的车中，乘客有时会感觉胸闷缺氧，则此时车内氧气的体积分数可能为A．5% B．19% C．21% D．78%【答案】B【解析】空气中各组分体积分数为：氮气（78%）、氧气（21%）、稀有气体（0.94%）、二氧化碳（0.03%）、其他气体和杂质（0.03%），乘客感觉胸闷缺氧，说明氧气浓度有所下降，若其体积分数是5%，人类无法在如此低氧的环境中生存，故此时车内氧气的体积分数可能是19%，故选B。15．小明用图1所示装置测定空气中氧气的含量，实验过程如下：第一步：按图1连接好装置；第二步：______；第三步：在集气瓶内加少量水，并将水面上方的空间分为5等份，用弹簧夹夹紧胶皮管；第四步：取红磷稍过量放入燃烧匙内，点燃后立即伸入集气瓶中，并把塞子塞紧；第五步：待红磷熄灭后，打开弹簧夹，观察现象。回答下列问题（1）请补充第二步实验操作：。（2）红磷过量的原因是。（3）写出红磷燃烧的文字表达式：。（4）实验完毕，若进入集气瓶中水的体积大于集气瓶中原空气总体积的1/5，可能得原因是。（5）上面的实验同时证明了氮气有的化学性质。（6）某同学对实验进行反