备战2025年中考化学复习基础培优讲义（全国）专题03 空气、氧气（原卷版）

专题03空气氧气知识导索掌握空气的组成成分掌握氧气的性质和实验室制备氧气的方法，从而掌握常见气体制备的一般方法知识详解【知识点一】空气的成分1、空气的成分：干燥空气中各组分气体的体积分数大约是：N278%，O221%，CO20.03%，稀有气体0.94%，其他杂质0.03%。2、空气中氧气含量的测定实验：现象点燃红磷燃烧产生大量的白烟，放出热量，进入集气瓶中的水的体积约占集气瓶容积的五分之一点燃结论4P+5O2====2P2O5空气中氧气的体积约占空气总体积的五分之一N2难溶于水，也不与水反应水的体积不足集气瓶容积的五分之一的主要原因（1）红磷不足，瓶中的氧气没有完全耗尽（2）装置的气密性不好（装置会漏气）（3）未冷却到室温就打开止水夹查阅资料：同温同压下，气体的分子个数比等于气体的体积比。若把燃烧匙内的红磷换成木炭，则观察到集气瓶内几乎无水进入，原因是木炭燃烧消耗O2却产生等体积的CO2，使集气瓶内无压强差3、氮气和稀有气体（氦气、氖气、氩气等的总称，属于混合物）（1）化学性质稳定。（2）氮气的用途：作灯泡填充气，食品，活泼金属保护气、冷冻剂、制氮肥等。（3）稀有气体的用途：通电发有色光作电光源，如:霓虹灯（物理性质）。【知识点二】氧气1、氧气的物理性质：通常情况下，氧气是无色无气味的气体，密度比空气大，不易溶于水。2、氧气的化学性质：①与非金属单质反应碳燃烧：C+O2点燃===CO2现象：空气中红光；氧气中白光，都能生成使澄清石灰石变浑浊硫燃烧：S+O2点燃===SO2现象：空气中淡蓝色；氧气中蓝紫色，生成有刺激性气味磷燃烧：4P+5O2点燃===2P2O5现象：产生大量白烟氢气燃烧：2H2+O2点燃===2H2O现象：②与金属单质反应铁燃烧：3Fe+2O2点燃===Fe3O4现象：空气中红热状态。氧气中火星四射，放热，生成黑色固体镁燃烧：Mg+O2点燃===2MgO现象：发出耀眼的白光③与化合物反应甲烷燃烧：CH4+2O2点燃===2H2O+CO2现象：产生蓝色火焰酒精燃烧：C2H5OH+3O2点燃===3H2O+2CO2CO燃烧：2CO+O2点燃===2CO2现象：产生蓝色火焰④检验氧气：将带火星的木条伸入集气瓶，若木条复燃，则为氧气。氧气化学性质活泼，能与许多物质发生氧化反应。氧气具有助燃性，能支持燃烧，浓度越高，物质燃烧越剧烈。“烟”是固体小颗粒悬浮在空气中形成的现象。“雾”是小液滴悬浮在空气中形成的现象。3、氧气的用途A、供给呼吸：登山、潜水B、支持燃烧（助燃性）：火箭助燃剂、炼钢4、氧气的制备工业制法:分离液态空气法，发生物理变化，利用液氧和液氮的沸点不同。（2）氧气的实验室制法（发生化学变化）装置类型固体加热型固液不加热型药品方法1：高锰酸钾方法2：氯酸钾和二氧化锰方法3：双氧水和二氧化锰实验原理（符号表达式为）方法1：2KMnO4K2MnO4+MnO2方法2：2KClO32KCl+3O2↑方法3：2H2O22H2O+O2↑发生装置（注意检查装置气密性、各装置优点）发生装置选择依据（1）反应物状态;（2）反应条件（是否需加热）收集装置验满方法此收集方法叫排水法，说明氧气应具备不易溶于水且不与水反应的性质,如何判断氧气已经集满：集气瓶口有大气泡冒出此收集方叫向上排空气法，说明氧气应具备密度比空气大的性质，如何判断氧气已经集满：带火星的木条放集气瓶口，若木条复燃，则集满。收集装置选择依据（1）气体的密度2）气体的水溶性检验方法带火星的木条伸入集气瓶中，若木条复燃，则是氧气注意事项A、试管口要略向下倾斜（目的：防止冷凝水倒流，使试管破裂）B、试管口放一团棉花（目的：防止高锰酸钾粉末进入导管使水槽的水变红）C、用排水法收集时必须等气泡连续均匀冒出时方可开始收集，原因是刚开始排出的气体是空气。D、实验结束时，先将导管移出水面后熄灭酒精灯（原因：防止水槽中的水倒吸使试管破裂。）E、收集到的氧气应正放于桌面上注意：使用分液漏斗或注射器的优点：可控制反应速率使用长颈漏斗时末端要液封原因：防止气体从长颈漏斗末端逸出）在此反应中MnO2是催化剂,不是反应物。（催化剂特点：“一变”：改变反应速率“二不变”：反应前后本身的质量和化学性质不变）Ps:空气污染与防治危害：三大全球性环境问题，即温室效应、酸雨、臭氧空洞。污染物：粉尘(PM,、沙尘暴)、有害气体(CO、SO2、NO2)。污染物来源：化石燃料的燃烧，工厂排放的废气、汽车尾气，植被破坏引起的沙尘等。防治污染的措施：加强大气质量监测，减少化石燃料的使用，使用清洁能源，植树造林等。习题讲解一、选择题1．空气是宝贵的自然资源，依据空气中各成分的体积分数，判断如图中“a”对应的气体是（）A．CO2 B．稀有气体 C．O2 D．N22．下列有关空气及其成分的说法正确的是（）A．空气中氧气的质量约占21% B．空气中的氧气具有可燃性，可做火箭燃料 C．空气中氮气的化学性质不活泼，因此常用作保护气 D．目前计入空气质量评价的主要污染物为二氧化硫、二氧化碳、二氧化氮等物质3．“行千里，致广大”。下列不符合绿色出行理念的是（）A．乘坐公交车出行 B．尽量驾驶私家车出行 C．以自行车代步 D．新能源汽车代替汽油车4．空气是一种重要的资源，下列有关说法不正确的是（）A．氮气的化学性质稳定，可作焊接金属时的保护气 B．氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃 C．稀有气体含量较少，但用途广泛 D．按质量分数计，空气中含氧气约21%，含氮气约78%5．2023年环境保护日的主题是“建设人与自然和谐共生的现代化”。以下做法不合理的是（）A．加强新能源汽车的研发和推广应用 B．节日期间大量燃放烟花爆竹 C．废旧书籍、报纸分类回收，再利用 D．鼓励乘坐公共交通工具出行6．实验室常用KMnO4或KClO3或H2O2作为原料制氧气。下列有关说法错误的是（）A．上述三种原料制氧过程中均发生分解反应 B．上述三种原料制氧过程中所涉及的MnO2均作催化剂 C．用H2O2制氧气较其他两种更节能、更环保 D．用H2O2制氧气与其他两种的发生装置不同7．我国第50个世界环境日主题为：建设人与自然和谐共生的现代化。下列做法与该主题不相符的是（）A．调整能源结构，大量开采煤炭 B．发展公共交通，提倡绿色出行 C．净化汽车尾气，减少空气污染 D．大力植树造林，严禁乱砍滥伐8．下列关于催化剂的说法中，正确的是（）A．使用催化剂可以增加生成物的产量 B．硫酸铜溶液对过氧化氢分解具有催化作用 C．不使用催化剂就不能发生化学反应 D．加入催化剂后反应速率一定加快9．如图是木炭在氧气中燃烧的实验示意图，下列有关该实验叙述正确的是（）A．坩埚钳夹持引燃后的木炭应快速伸入集气瓶中 B．木炭在氧气中燃烧发出白光，生成黑色固体 C．若检验生成物，需加入适量的水 D．与在空气中燃烧现象对比，说明了氧气含量越高，燃烧越剧烈10．在“氧气的实验室制取与性质”实验中，下列装置或操作不正确的是（）A．检查气密性 B．制备氧气 C．收集氧气 D．铁丝燃烧11．下列实验操作及现象合理的是（）A．用10mL量筒量取6.82mL水 B．铁丝在空气中剧烈燃烧，火星四射，产生黑色固体 C．用托盘天平称取氢氧化钠固体时，氢氧化钠固体装在小烧杯里进行称量 D．红磷在空气中剧烈燃烧，产生大量的白色烟雾12．过氧化氢在催化剂作用下可迅速分解成水和氧气，量筒中涌出柱状的泡沫，可形象地称为“大象牙膏”。下列说法不正确的是（）A．化学方程式：2H2O22H2O+O2↑ B．产生的气体可支持燃烧 C．反应前后催化剂的质量变少 D．没有催化剂过氧化氢会分解很慢13．现有甲、乙两种质量相等的固体，其中甲是纯净的氯酸钾，乙是氯酸钾和少量二氧化锰的混合物。将甲、乙固体分别放入试管中，并在两个相同规格的酒精灯上同时加热制取氧气。当甲、乙均完全反应后，如图所示图像能正确反映得到氧气的质量m与所用时间t的关系的是（）A．B． C． D．14．认真观察、准确记录和仔细分析实验现象是学习化学的重要方法。下列有关实验现象的描述不正确的是（）A．镁条在空气里燃烧，发出耀眼白光，放热，生成白色固体 B．硫在氧气中燃烧产生蓝紫色火焰，生成刺激性气味的气体 C．蜡烛在氧气里燃烧生成二氧化碳和水，并放出热量 D．氢气在空气中燃烧，发出淡蓝色火焰，放热，干冷烧杯内壁有水雾15．下列说法正确的是（）A．催化剂在化学变化前后质量和性质都不会发生改变 B．按体积分数计算，空气中约含有氧气21%、稀有气体0.03% C．空气中的各种成分作为原料广泛用于化工、炼钢、电光源等领域，是一种重要资源 D．稀有气体化学性质很不活泼，不能与任何物质发生化学反应16．如图关于工业上“分离液态空气法”制氧气，说法中错误的是（）A．此方法制氧气的原料来源广泛 B．该分离过程是物理变化 C．说明液氧比液氮沸点高 D．该液体物质是纯净的氧气17．下列有关空气及其成分的说法错误的是（）A．氧气具有助燃性，常用作燃料 B．二氧化碳是植物进行光合作用必需的物质 C．工业上可用分离液态空气制取氧气D．稀有气体可用于制作电光源18．氧气与世间万物如影随形。下列有关氧气的制取、性质和用途的说法错误的是（）A．氧气可以支持燃烧，说明氧气具有可燃性 B．空气中的氧气和水中溶解的氧气化学性质同样活泼 C．实验室中可采用加热高锰酸钾的方法制取氧气 D．氧气能供给呼吸，与体内物质反应释放能量维持生命活动二、填空题19．已知过氧化钠（Na2O2）是一种淡黄色固体粉末，可用作呼吸面具里的供氧剂，利用人呼出的二氧化碳与Na2O2反应放出O2，供给人的正常生命活动，该反应的化学方程式为：Na2O2+2CO2═2Na2CO3+O2。某同学利用该反应原理制取氧气，设计了如图所示的实验装置。（已知：Na2CO3为白色固体粉末）（1）二氧化碳发生装置可选用B装置，其优点是；（2）为收集纯净干燥的O2；装置③中盛放的试剂为，装置④中盛放的试剂为浓硫酸，⑤中收集方法可选用（填序号）；A.排水集气法B.向下排空气法C.向上排空气法D.真空袋收集法（3）当观察到装置②中时证明Na2O2与CO2反应完全，此时应停止通CO2；（4）若将高锰酸钾装入A装置制取氧气，则还需进行的改进是，该反应的方程式。20．如图是与O2有关的实验，请回答以下问题。（1）实验1中，观察到的实验现象为：铁丝剧烈燃烧、放热、、生成黑色固体，发生反应的化学方程式为。（2）实验2中，观察到澄清石灰水变浑浊，发生反应的化学方程式为。21．“追梦”活动小组在实验室中制取氧气并探究其性质，请根据如图所示装置回答问题。（1）实验室制取氧气的方法有多种，例如：①加热分解高锰酸钾固体②利用二氧化锰作催化剂分解过氧化氢溶液若用方法①制取氧气应选用的发生装置是（选填字母序号），选择时考虑的因素是；若用方法②制取氧气，其反应原理用化学方程式表示为。（2）可用E装置收集氧气，原因是；用F装置探究氧气性质时，发现铁丝剧烈燃烧，反应的化学方程式为，由此得出氧气具有的化学性质是。22．利用如图所示的实验装置制备常见气体，请回答有关问题：（1）写出标有序号的仪器名称：①，②。（2）若用装置B制取氧气，写出该反应的化学方程式。（3）用装置E收集氧气，验满时将带火星的木条放在（选填“a”或“b”）处。（4）装置G是用软塑料管自制的气体发生装置，利用该装置也可以制取氧气，塑料管中加入的液体药品是，药品加入完毕后，要使反应进行，接下来的操作是：。23．依据如图回答问题。（1）加热高锰酸钾制取氧气选择的发生装置为（填序号，下同），发生反应的化学方程式为。（2）用A、E制备并收集O2，下列说法正确的是。①实验前，应检查装置的气密性②加热后，观察导管口有气泡冒出时应立即收集③实验结束时，应先将导管从水槽中移出，再熄灭酒精灯（3）为了获得干燥的氧气，应选用的收集装置是，用该装置收集氧气时，验满的操作是。24．我国新型战略核潜艇具备相当强的水下续航和高速航行能力，彰显了我国作为军事大国的强大实力。在潜行期间艇上的供氧设备保证了潜艇上官兵的生命安全。Ⅰ.潜艇在缺氧时，可以采取点燃“氧烛”来快速获取氧气。根据氧烛的原理，小明用高锰酸钾开始了探究。（1）如图1中仪器a的名称是。高锰酸钾制取氧气的化学方程式为。该同学制取氧气的收集装置为（填字母序号），当时，气体已收集满。（2）潜艇还可以用储气罐来提供人员所需氧气。而这些氧气常以空气为原料通过工业生产获得，这一生产过程属于（填“化学”或“物理”）变化。O2能被压缩进氧气罐的微观原因是。Ⅱ.为了探究潜艇用制氧器，小亮以爆炸盐（溶于水会产生Na2CO3和H2O2）和MnO2为原料设计了简易装置（如图2）。（3）加料后，MnO2在反应中起作用。右舱中水的作用是（答出一个即可）。25．如图装置可用于实验室多次连续进行氧气的制取和性质的实验。（1）仪器X的名称是。（2）二氧化锰用水泥负载做成小球状作为催化剂使用的主要优点是。（3）打开弹簧夹，在X中点燃红磷，化学反应方程式为，丙装置的作用是。（4）若在X上缠绕细铁丝并点燃，观察到铁丝剧烈燃烧、、放出大量热、有黑色固体生成，化学反应方程式为，此实验需要在乙装置底部铺上一层细沙，其作用是。26．实验室利用如图所示装置进行相关实验，请回答下列问题。（1）写出装置B中的任一种玻璃仪器的名称：。（2）实验室用氯酸钾和二氧化锰混合加热制取氧气，应选择的发生装置是（填字母序号），反应的化学方程式是。（3）实验室用高锰酸钾制取较纯净的氧气时应选择的收集装置是（填字母序号）。（4）装置B和C都能用作过氧化氢制取氧气的发生装置，装置C相对装置B的优点是。27．氧气是一种化学性质比较活泼的气体，它可以和许多物质发生化学反应，如图所示。（1）甲瓶中水的作用是。（2）小明做完上述实验后，在乙中加入了一种无色液体来检验木炭燃烧后的气体产物，该液体为（填名称）。（3）丙瓶中铁丝燃烧的化学方程式为。28．人类离不开氧气，获得氧气的方法有多种。（1）实验室制取氧气用氯酸钾和二氧化锰制取氧气的化学方程式为；氧气的检验方法是；用排水法收集氧气，是利用了氧气的性质。（2）“家用制氧机”如图所示，甲剂为过碳酸钠固体，乙剂为二氧化锰。Ⅰ.反应舱内发生的反应第一步是过碳酸钠分解生成碳酸钠和过氧化氢，第二步是过氧化氢分解，第二步的化学方程式为。Ⅱ.实验室中用甲剂、乙剂和水制取氧气，选择的发生装置是（选填“A”或“B”）。