专题2.1空气的成分（十大题型）-2023-2024学年九年级化学上册举一反三（科粤版）（原卷版）

题型梳理专题2.1空气的成分题型梳理【题型1】拉瓦锡测定空气组成【题型2】测定空气中氧气含量实验【题型3】测定空气中氧气含量误差分析【题型4】空气各成分以及体积分数【题型5】氮气和稀有气体的用途【题型6】纯净物和混合物的判断【题型7】吸入和呼出气体成分探究【题型8】空气污染与防治【题型9】空气分离举一反三【题型10】空气质量日报举一反三【知识点1】空气中氧气含量的测定点燃实验装置点燃实验原理：红磷+氧气→五氧化二磷。利用红磷燃烧耗尽密闭容器内空气中的氧气，使密闭容器内压强减小，在大气压的作用下，水倒流入容器内，且进入容器内水的体积即为空气中氧气的体积。实验步骤：（1）连接装置；（2）检查装置的气密性；（3）在集气瓶内加入少量水，并将水面上方空间分为5等份；（4）用弹簧夹夹紧乳胶管；（5）点燃红磷，迅速伸入集气瓶内，塞紧瓶塞；（6）燃烧结束冷却至室温后，打开弹簧夹。实验现象：红磷在集气瓶内燃烧，放出热量，产生大量白烟；冷却后，打开弹簧夹，水经导管进入集气瓶，进入集气瓶中水的体积约占集气瓶内空气总体积的1/5。误差分析：测定空气中氧气含量实验中，常会出现水的体积不是容器内空气体积1/5的情况，分析如下：【题型1】拉瓦锡测定空气组成【例1】拉瓦锡利用汞与氧气的反应研究空气的成分。下列分析不合理的是

A．实验前需检查装置气密性B．曲颈甑中汞的用量可能会影响实验结果C．装置内两处容器中汞的作用均是消耗氧气D．将曲颈甑中的汞换成木炭不能测定空气中氧气的含量【变式11】用定量方法研究了空气的成分，并得出氧气约占空气体积的五分之一的科学家是A．张青莲 B．门捷列夫 C．拉瓦锡 D．侯德榜【变式12】在拉瓦锡的经典实验中（装置如图），不属于使用汞的优点的是

A．汞为液态，在加热的条件下只与氧气反应且生成物为固体B．时间足够长，能将密闭装置中的氧气几乎耗尽C．无法观察装置中气体体积的变化D．得到的氧化汞粉末加热生成的气体体积+剩余气体体积＝原空气体积【变式13】通过实验得出空气是由氧气和氮气组成的这一重要结论的科学家是A．门捷列夫 B．达尔文C．拉瓦锡 D．牛顿【题型2】测定空气中氧气含量实验【例2】同学们用如图所示实验测定了空气中氧气的含量。对此实验的下列说法正确的是A．燃烧匙中的红磷越多，打开弹簧夹后，水位上升越高B．待反应装置冷却至室温打开弹簧夹C．燃烧匙中的红磷可以换成硫或木炭D．本实验可以证明空气含有N2、O2、CO2和稀有气体【变式21】如图所示装置可用于测定空气中氧气的含量，实验前在集气瓶内加入少量水，并做上记号。下列有关该实验的说法中，正确的是A．红磷熄灭后应立刻打开弹簧夹B．装置不漏气是实验成功的重要因素之一C．最终瓶中剩余的气体是纯净的氮气D．实验时，只取用极少量红磷，可减少污染且不影响实验结果【变式22】结合教材实验，化学小组通过改进实验装置开展“测定空气中氧气含量”课外实践活动。(装置如图所示，注射器的摩擦忽略不计)

Ⅰ.按图连接装置。注射器b的活塞推至底端，注射器a的活塞从20mL处向外拉，松手。Ⅱ.向玻璃管中加入足量白磷，点燃酒精灯，交替推拉两个注射器。【实验记录]实验前实验后(冷却至室温)a中气体体积/mL2010.5b中气体体积/mL00请回答下列问题：(1)Ⅰ中，观察到，证明装置气密性良好。(2)已知玻璃管中空气体积是30mL。请计算空气中氧气的体积分数。(3)实验中需反复推拉注射器，其目的是。(4)与教材实验相比，改进后的实验优点有(填写一点即可)。【变式23】实验室常用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量（装置如图1）(1)写出该反应的文字表达式。

(2)兴趣小组同学设计了如图3所示装置来测定图2制氧机制得的气体中氧气的含量。请将下列实验步骤补充完整①检查装置气密性②加入药品，将装置连接固定③打开止水夹a和b，向A中缓慢鼓入一定量气体，关闭止水夹a和b，此时，A中水进入到B中，测得B中水的体积为V1mL④用凸透镜聚光引燃白磷，白磷燃烧，产生大量白烟。⑤待白磷熄灭并冷却到室温，（填一操作）。B中水倒吸进入到A中，测得量筒中的体积变为V2mL。⑥计算小组同学所带气体中氧气的体积分数。(3)下列有关这个实验的说法中，正确的有______。A．步骤③中，仰视量筒读数会使测得的V1数值偏低B．步骤④中，白磷燃烧时可以不关闭止水夹bC．步骤③中，鼓入的气体一定要让白磷露出水面D．与图1相比，图3装置的优点有：误差减少和更加环保。(4)通过图3实验数据，小组同学算出所带气体中氧气的体积分数为。【题型3】测定空气中氧气含量误差分析【例3】为测定空气里氧气的含量，甲、乙两位同学用如图所示装置进行了实验探究。(1)甲同学：点燃红磷立即伸入瓶中并塞上瓶塞。待红磷燃烧停止并冷却后，打开弹簧夹，可观察到的现象是。反应的文字表达式为。该实验中红磷过量，理由是若实验过程中观察不到明显现象，可能的原因有(写一个)：(2)乙同学：用木炭替代红磷，完成上述实验，发现集气瓶内并没有水吸入，其原因是；该反应的文字表达式为。(3)若实验测得的空气中氧气的体积分数为30%，与理论值21%相比较，产生误差的原因很可能是(填字母，下同)；若实验测得的空气中氧气的体积分数为10%，与理论值21%相比较，产生误差的原因很可能是。A．实验前没有将弹簧夹夹紧

B．实验装置可能漏气C．实验中所取的红磷过量

D．实验中所取的红磷不足E.装置未冷却至室温，就将弹簧夹打开F.塞紧瓶塞的速度慢【变式31】用如图所示实验装置测定空气中氧气的含量。【实验Ⅰ】图1是课本上的实验装置，利用红磷燃烧法测定空气中氧气的含量。

(1)红磷熄灭，需冷却至室温后再打开弹簧夹，否则会使测定结果（选填“偏大”“偏小”或“不受影响”）。(2)实验前广口瓶内的空气体积为V，烧杯中水的体积为V1；实验后烧杯中剩余水的体积为V2，计算空气中氧气体积分数的表达式为（用V、V1、V2表示）。【实验Ⅱ】图2是改进后的实验装置，利用足量的铜粉加热测定空气中氧气的含量。(3)与图1实验相比，图2实验的优点是（答一点）。(4)图2实验中，为了使氧气反应更充分，实验中采取的措施合理的是。【实验Ⅲ】为了帮助同学们理解图1实验原理，图3利用传感表格术实时测定了图1实验过程中压强变化情况，如图3所示。(5)解释图3中CD段压强变化的原因是。【变式32】测定空气中氧气含量的实验装置如图所示。在集气瓶内加入少量的水，并将水面以上容积分为五等分，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文字表达式是。(2)小明通过该实验测得的空气中氧气的体积分数与正常值相比偏小，其原因可能是_____。A．装置气密性不好B．未及时塞进橡胶塞C．燃烧匙内可燃物有剩余(3)该实验还可推论出氮气的性质是：氮气（填“易”或“难”）溶于水，其化学性质（填“活泼”或“不活泼”）。【变式33】空气中氧气含量测定的再认识。

【实验回顾】实验室常用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量(装置如图1)，写出红磷燃烧的文字表达式。兴趣小组用该方法测出的氧气含量常常远低于21%。【提出问题】用红磷燃烧的方法为什么常常测得空气中的氧气含量小于21%？【进行猜想】；，装置内氧气有剩余。【实验与交流】在老师的指导下，小明用过量的红磷，用数字化测氧气浓度的传感器测得反应后装置内氧气含量为8.85%，说明红磷并不能耗尽装置内的氧气。【实验探究】小明根据铁生锈原理(铁在潮湿空气中与氧气反应生成铁锈)，探究铁能否准确测定空气中氧气的含量，于是进行了实验(装置如图2)。(提示：炭粉与氯化钠的作用是加快反应速率)，反应8分钟后测得的数据如表：实验前的体积实验后的体积集气瓶内空气烧杯内蒸馏水烧杯内剩余蒸馏水200mL190.0mL150.2mL请计算出空气中氧气含量为。(精确到0.1%)【交流与反思】与用红磷相比，用铁丝生锈方法测定的主要优点是：。【变式34】如图A所示是用红磷在空气中燃烧的方法测定空气中氧气含量（在集气瓶中装入少许水，会使生成的五氧化二磷烟状物迅速溶解）。

(1)实验原理：①红磷在空气中燃烧反应的文字表达式为。②密闭的装置内，由于被消耗，生成固体物质，该装置内气体压强。(2)实验探究：第一步：集气瓶装入少许水，然后将集气瓶空的容积划分为五等份，并做好标记。第二步：点燃燃烧匙内的红磷，伸入集气瓶中并把塞子塞紧。第三步：待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，发现水被吸入集气瓶中，进入集气瓶中水的体积约为集气瓶总容积的1/5。实验结论：①空气中氧气约占空气总体积的。②该实验证明了氧气具有的性质；同时也证明了氮气有哪些性质？（写一点）(3)反思与评价：①实验完毕，若进入集气瓶中水的体积不到总容积的1/5，你认为导致这一结果的原因可能是（写一点）。②某同学对实验进行反思后，提出了改进方法（如图B所示），你认为改进后的优点是。(4)拓展迁移：已知：镁在氧气中燃烧生成氧化镁，在氮气中燃烧生成氮化镁（固体），能否用镁代替红磷测定空气中氧气的含量？并简要说明理由。答：（填“能”或“不能”），理由：。【知识点2】空气的成分拉瓦锡通过实验最先得出空气是由氮气和氧气组成的结论，其中氧气约占空气体积的1/5。【题型4】空气各成分以及体积分数【例4】如图为空气成分示意图(按体积分数计算)，其中"Y"代表的是

A．氧气 B．二氧化碳 C．氮气 D．稀有气体【变式41】如果空气成分按体积计算，含量最多的是A．氮气 B．氧气 C．稀有气体 D．二氧化碳【变式42】下列关于空气及其成分的说法正确的是A．氮气约占空气质量的78%B．液氧可用作燃料C．稀有气体可以作食品保护气D．可以用铁粉测量空气中氧气的含量【变式43】回答问题(1)空气是一种宝贵的资源，其中大约占0.94%，约占21%。(2)现有如下几种物质：①洁净空气，②液氧，③五氧化二磷，④干冰，⑤自来水，⑥冰水混合物，⑦二氧化碳。其中属于混合物的是，属于纯净物的是(填序号)。(3)从氧气、二氧化碳、氮气、氦气、水蒸气五种气体中，按题意选择适当的物质填空。(A)空气中含量最多的是；(B)光合作用的主要原料之一，也会产生温室效应的气体是；(C)盛大节日可以用来充灌气球的是；【知识点3】氮气和稀有气体用途氮气的性质和用途稀有气体的性质和用途【题型5】氮气和稀有气体的用途【例5】物质的性质决定用途。下列空气中各组分的性质与用途具有对应关系的是A．氧气具有助燃性，可以作燃料B．稀有气体通电时发出不同颜色的光，可用作霓虹灯C．氧气无色无味，可用于医疗急救D．氮气化学性质不活泼，可用作生产氮肥【变式51】空气是一种宝贵的自然资源，要保护空气，防止空气污染。请回答下列问题：(1)液态空气分离过程中，先被分离出来，其分离的依据是不同。(2)下列物质中属于空气污染物的有______（填字母）。A．二氧化碳 B．可吸入颗粒物 C．一氧化碳 D．稀有气体(3)请根据空气中的常见气体填空（填气体名称）：①食品包装时充入以防腐的气体是。②夏天盛放雪糕的杯子外壁附有水珠，说明空气中含有。③供给呼吸，医疗上急救病人的气体是。④参与植物光合作用的气体是。【变式52】空气是重要的自然资源。(1)如图所示，请说明利用了气体的哪些性质。

①氮气填充食品包装袋利用氮气。②液氮用于磁悬浮列车中做冷冻剂。③稀有气体作霓虹灯利用了稀有气体。④氦气作飞艇利用了氦气。(2)如表是某日我国部分地区的空气质量目报内容：序号城市污染指数首要污染物空气质量级别①北京103可吸入颗粒物Ⅲ②呼和浩特500可吸入颗粒物Ⅴ③大庆72可吸入颗粒物Ⅱ④深圳36无Ⅰ①当口空气质量状况最好的城市是（填序号），空气污染指数与空气质量级别之间的关系是。②人类需要洁净的空气的。目前我国城市空气质量日报中的污染物不包括。A．可吸入颗粒物

B．一氧化碳

C．二氧化氮

D．氧气③为改善空气质量，北京开展了“为首都多一个蓝天，我们每月少开一天车”的主题活动，下列说法正确的是。A．尾气不会对空气造成污染B．每月少开一天车不会减少汽车尾气的排放C．汽车尾气中含有的CO2是污染物D．“为首都多一个蓝天”是每个市民的职责④如图为一款新型环保车，可通过360°旋转的“大炮筒”向四周喷水，从而缓解极端恶劣天气给人带来的不适。这款环保车喷水的作用是。

【知识点4】混合物和纯净物概念：混合物是由两种或两种以上的物质组成的；纯净物只由一种物质组成。混合物中各种成分的含量可以不是固定的，但它们各自保持着自己单独存在时的化学性质，纯净物有固定的组成和性质。绝对纯净的物质是不存在的，纯净物只是纯度相对较高的一些物质。实验探究的必备知识（1）呼吸作用要消耗氧气，并产生二氧化碳。（2）木条燃烧要有氧气参与，氧气含量越多，燃烧越旺。（3）二氧化碳跟澄清的石灰水作用，使澄清的石灰水变浑浊。当参与作用的二氧化碳含量较多时，浑浊现象出现得较快，且较明显。【题型6】纯净物和混合物的判断【例6】分类是化学学习的重要方法之一。下列物质属于混合物的是A．白磷 B．氯化锌 C．大理石 D．氧化铝【变式61】下列关于纯净物与混合物的说法，正确的是A．氧气、二氧化碳和洁净的空气都是纯净物B．汽水、有冰块存在的水和水泥砂浆都是混合物C．纯净物由一种物质组成，不能分离出其他成分；混合物由不同种的物质组成，能分离出两种或多种以上成分D．纯净物没有固定的组成，混合物有固定的组成【变式62】下列物质中前者属于纯净物，后者属于混合物的是A．澄清石灰水、二氧化锰 B．二氧化碳、净化后的空气C．食盐水、雪碧 D．冰水混合物、液氧【题型7】吸入和呼出气体成分探究【例7】下列实验设计不合理的是A．证明蜡烛燃烧是否有水生成B．探究分子无规则运动C．检查装置气密性良好D．探究呼出气体与空气中O2含量不同【变式71】如图所示实验方案能达到实验目的的是A．

测定空气中氧气的含量B．

比较空气与呼出气体中二氧化碳的量C．

验证质量守恒定律D．

探究铁生锈的条件【变式72】同学们在实验室用排水法收集到了呼出气体，且通过以下实验比较了空气和呼出气体的成分差异。

探究一：比较空气与呼出气体中氧气的含量（如图1所示）。(1)图1实验中的现象为，该现象说明人呼出气体中氧气的含量比空气中（填“高”、“低”或“不变”）。探究二：如图2所示。(2)图2实验的目的是。探究三：比较空气与呼出气体中二氧化碳的含量（如图3所示）。

(3)为比较空气和呼出气体中二氧化碳的成分差异，同学按图3进行实验：人吸气时，应打开活塞A，关闭活塞B，此时观察到I瓶内的现象是。人呼气时，应打开，关闭，此时观察到Ⅱ瓶内的现象是。分析比较I与Ⅱ中实验现象的差异，结论是。【知识点5】空气污染与保护空气污染的来源空气污染大多是由人类活动造成的，如工业污染、交通污染和生活污染等，导致空气中含有过多的二氧化硫、碳氧化物、氮氧化物和可吸入颗粒物等有害物质。注：PM2.5粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大，是空气质量监测的主要对象之一。空气污染的危害空气质量日报（1）主要包括三项内容：首要污染物、空气质量指数、空气质量指数级别。（2）列入空气质量监测标准的项目定为颗粒物、细颗粒物（PM2.5）、二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳和臭氧。（3）根据监测结果确定空气质量指数，空气质量指数级别划分为6级，级别越高，空气质量越差。4.防治空气污染的措施（1）工厂废气必须经过除尘、除污处理；（2）煤炭应综合利用，减少直接以煤为燃料，改用气体燃料；（3）倡导“低碳经济”，发展水电、核电，改变能源结构；（4）植树造林等。【题型8】空气污染与防治【例8】空气污染是引起多种疾病的原因之一。下列物质中属于空气污染物的是A．氮气 B．PM10 C．氦气 D．二氧化碳【变式81】下列情况可能引起空气污染的是：①煤和石油的燃烧

②工业废气的任意排放

③燃放鞭炮

④飞机、汽车尾气的排放。A．只有①② B．只有③④ C．只有①②③ D．①②③④【变式82】下表是某地市连续两天的空气质量状况，下列说法不正确的是