专题04 空气 氧气（讲义）（解析版）

主题二物质的性质与应用专题04空气氧气01考情透视·目标导航02知识导图·思维引航03考点突破·考法探究考点一物质的多样性考点二空气实验空气中氧气含量的测定考点三氧气实验氧气的实验室制取04题型精研·考向洞悉题型一物质的多样性考向01纯净物、混合物等概念的判断考向02对物质分类的微观理解考向03物质分类的综合考查题型二空气考向01空气组成的判断考向02空气中成分用途的判断考向03空气中成分用途与性质的对应关系考向04空气中氧气含量的测定考向05空气的污染与防治题型三氧气的性质考向01氧气性质的判断考向02物质在氧气（或氧气）中燃烧的相关判断考向03氧气性质的综合考查题型四氧气的制取考向01氧气的工业制法考向02实验室制取氧气的药品、装置和操作判断考向03制取氧气的实验探究跨学科实践活动微型空气质量“检测站”的组装与使用跨学科实践活动基于特定需求设计和制作简易供氧器考点要求课标要求命题预测物质的多样性认识依据物质的组成和性质可以对物质进行分类，知道物质可以分为纯净物和混合物、单质和化合物等1.物质的多样性常以选择题的形式进行考查，考查的命题点有：混合物、纯净物、氧化物等物质种类的判断。结合物质分类的综合考查，常以文字的形式呈现，从微观角度考查物质的分类，常以图示的形式呈现。2.空气常以选择题的形式考查，少数穿插于填空，考查命题点有空气各成分的体积分数、用途的判断；提高空气质量的措施；空气污染物的判断等，常以文字的形式出现。空气中氧气含量的测定常以选择题和填空题的形式考查，考查命题点有实验药品的判断；实验现象和结论的判断；实验误差的分析等。3.氧气的性质主要以选择题和填空题的形式考查，考查命题点有常见物质如：硫、木炭、铁丝、镁条等与氧气发生反应的实验现象和对氧气的认识的判断等。4.实验室制取氧气实验与探究题的形式考查，偶尔也以选择题考查，并且常与二氧化碳的制取及气体的检验与净化结合在一起考查，考查命题点有药品的选择及反应原理，仪器的名称及装置的选择，实验步骤及注意事项，气体的检验与验满，气体的除杂净化，万能瓶的使用等。空气了解空气的主要成分；生态环境的保护，分析空气质量的信息，探讨空气质量变化原因氧气通过实验探究认识氧气的主要性质，认识物质的性质与用途的关系；初步学习氧气的实验室制法，归纳实验室制取气体的一般思路与方法；以自然界中的氧循环和碳循环为例，认识物质在自然界中可以相互转化及其对维持人类生活与生态平衡的意义。考点一物质的多样性一、物质分类金属单质单质根据所含单质混合物元素种类非金属单质物质根据所含物质纯净物物质种类根据所含稀有气体单质纯净物元素种类有机物根据氧化物化合物有无C酸无机物碱盐二、基本概念物质混合物（宏观：由两种或两种以上物质组成；微观：由两种或两种以上分子构成）（注：同种元素组成的物质，可能为混合物（O2+O3）；举例：空气、溶液和合金等）纯净物（宏观：由一种物质组成；微观：由一种分子构成）单质（由一种元素组成的纯净物）举例：金、金刚石、氢气和氧气等化合物（由两种或两种以上元素组成的纯净物）无机物氧化物（由两种元素组成的化合物，其中一种元素是氧）举例：CO2、H2O2等）酸（电离时形成的阳离子全部是氢离子的化合物）举例：HCl、H2SO4和H2CO3等碱（电离时形成的阴离子全部是是氢氧根离子的化合物）举例：NaOH、Ca（OH）2和Ba（OH）2等盐（由金属阳离子或铵根离子和酸根离子构成的化合物）举例：NH4NO3、CaCO3和BaSO4等有机物（含有碳元素的化合物叫做有机化合物）举例：甲烷、乙醇和醋酸等（CO、CO2、H2CO3和碳酸盐除外）1.氧气和臭氧混合而成的物质是混合物，红磷和白磷混合也是混合物。纯净物、混合物与组成元素的种类无关。即一种元素组成的物质可能是纯净物也可能是混合物，多种元素组成的物质可能是纯净物或混合物。2．明明冰和水混合了，偏说它是纯净物；冰和水的“混合物”，虽然看上去是两种物质，但是水和冰之间的变化是物理变化，不是化学变化。因此在化学上，冰水混合物还是纯净物。3．含碳元素的化合物叫做有机物。但是CO、CO2、碳酸盐等具有无机物的特点，通常把它们看做无机物。4.氧化物一定含有氧元素，但是含有氧元素的物质不一定是氧化物，如Na2CO3、H2SO4。5.单质只含有一种元素，但含有同种元素的物质不一定是单质，也可能是混合物，如O2和O3。6.纯碱不是碱，它是碳酸钠的俗名，从化学结构上讲，由金属离子和酸根组成的是盐。1．（2024·山东青岛）物质具有多样性。下列物质属于纯净物的是A．加碘盐 B．纯金首饰C．果汁 D．苏打水【答案】B【解析】A、加碘盐含有盐、碘，不属于纯净物，A选项错误；B、纯金首饰只含金这一种物质，属于纯净物，B选项正确；C、果汁含有水、维生素、糖类等物质，不属于纯净物，C选项错误；D、苏打水含有水、碳酸钠，不属于纯净物，D选项错误。故选：B。考点二空气一、空气的成分与用途1．法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究空气成分，得出结论：空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积的1/5。2．空气的成分及其体积分数（大约）空气成分氮气氧气稀有气体二氧化碳水蒸气和其它成分体积分数78%21%0.934%0.034%0.02%3．空气各成分的用途氮气工业生产硝酸和氮肥，食品防腐，液态氮气用作制冷剂；O2供给呼吸，支持燃烧，钢铁冶炼，金属焊接；稀有气体用作保护气，制作多用途电光源；二、空气的污染与防治1．目前计入空气污染指数的项目气体：SO2、NO2、CO、O3，其中SO2、NO2会导致酸雨（pH<5.6）固体：可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）→形成雾霾2．空气污染指数越高，污染越严重。3．空气污染的危害、保护危害：严重损害人体健康，影响作物生长，破坏生态平衡。全球气候变暖，臭氧层破坏和酸雨等。保护：加强大气质量监测，改善环境状况，使用清洁能源，工厂的废气经处理过后才能排放，积极植树、造林、种草等。三、实验：空气中氧气含量的测定仪器、试剂大集气瓶、酒精灯、燃烧匙、烧杯、弹簧夹、橡胶塞和导管；红磷、蒸馏水基本思路通过化学反应，除去混合物中的一种成分，再测定混合物在反应前后的体积或质量的变化。实验原理4P+5O2

2P2O5。药品选择①一是该物质在空气中能够燃烧且只与氧气反应；②二是该物质燃烧的生成物为固体或液体，不能是气体；实验装置实验步骤a.在集气瓶内加入少量水，并将水面上方空间分为5等份；b.用弹簧夹夹紧橡皮管；c.在燃烧匙内放入过量的红磷；d.点燃燃烧匙内的红磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧；e.待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹。实验现象①红磷燃烧，产生大量白烟，并放出热量；②待红磷熄灭并冷却至室温，打开弹簧夹，可以观察到烧杯中的水被吸入集气瓶，瓶内液面上升至刻度1附近。实验结论氧气约占空气总体积的1/5。误差分析结果明显偏小①红磷用量不足；②装置气密性不好；③未等集气瓶冷却至室温，就打开弹簧夹；结果明显偏大入集气瓶速度未使用问题讨论集气瓶内剩余气体的性质？=1\*GB3①物理性质：无色无味的气体，难溶于水；=2\*GB3②化学性质：不能燃烧也不支持燃烧。实验拓展改变点燃方式实验过程中不打开装置，使装置始终保持密闭，如图改变测量方式利用量筒或注射器等测量仪器，减小实验误差，使测定结果更加精确，如图改变反应原理如图，利用加热铜丝消耗装置中的氧气，实验过程中反复推拉两端注射器活塞的目的是使铜丝与空气中的氧气充分反应，玻璃管内发生反应的化学方程为2Cu+O22CuO数字化实验图1装置可用于测定空气中氧气的含量。图2是实验过程中集气瓶内气压与时间的关系(该装置气密性良好，P0是集气瓶内初始气压)。（1）P0时红磷没有点燃，气压没有变化；（2）P0~a段，点燃红磷后，气压增大的原因是红磷燃烧放热；（3）a~d段，红磷燃烧消耗集气瓶中的氧气，且反应结束后温度恢复至室温，但气压P小于P0的原因是氧气被消耗。1.空气的各成分划分是按照体积分数，而不是质量分数。2.二氧化碳会引起温室效应，但不是空气污染物，二氧化碳是空气的成分，是光合作用的原料。3.用红磷测定空气中氧气的含量，红磷要过量，如果红磷量不足，会导致氧气不能被耗尽，导致空气中氧气的含量偏小。4.烟与雾的区分：烟是固体小颗粒；雾是小液滴。例如：红磷（白磷）燃烧生成白烟，而不是白雾。1．（2024·湖南）空气、水是人类重要的自然资源，更是人类得以生存繁衍的物质基础。下列有关空气的说法正确的是A．空气是混合物 B．空气是由空气分子构成C．空气中氮气极易溶于水 D．空气中稀有气体的体积分数最大【答案】A【解析】A、空气是由氮气、氧气等多种物质组成的，属于混合物，故A说法正确；B、空气是由氮气、氧气等多种物质组成的，属于混合物，空气中含氮分子、氧分子等，不存在空气分子，故B说法错误；C、空气中氮气难溶于水，故C说法错误；D、空气中各成分的体积分数：氮气约占78%、氧气约占21%、稀有气体约占0.94%、二氧化碳约占0.03%、水蒸气和和杂质约占0.03%，则空气中氮气的体积分数最大，故D说法错误；故选：A。2．（2024·湖南邵阳·二模）如图所示装置可用来测定空气中氧气的体积分数。下列说法正确的是A．红磷量不足会导致测定结果偏大B．装置漏气会导致测定结果偏小C．将红磷改为硫黄也能得到正确的实验结论D．红磷熄灭后立即打开弹簧夹【答案】B【解析】A、红磷量不足，不能完全消耗装置中的氧气，则反应结束后冷却至室温打开弹簧夹，进入集气瓶中的水的体积会偏小，导致测定结果偏小，说法错误，不符合题意；B、装置漏气，在冷却过程中有外界空气进入集气瓶内，则冷却至室温后打开弹簧夹，进入集气瓶中的水的体积会偏小，导致测定结果偏小，说法正确，符合题意；C、硫黄在空气中燃烧生成二氧化硫气体，会使装置内压强差变化不明显，因此将红磷改为硫黄不能得到正确的实验结论，说法错误，不符合题意；D、红磷熄灭后不能立即打开弹簧夹，因为此时剩余的气体在受热状态下处于膨胀状态，若打开弹簧夹，则进入集气瓶中的水的体积会偏小，导致测定结果偏小，说法错误，不符合题意。故选：B。考点三氧气一、氧气的性质1．物理性质物理性质氧气色、味、态（通常状况下）无色、无味、气体密度（标准状况下）比空气略大溶解性（通常状况下）不易溶于水在压强为1.01×105Pa时，氧气在-183℃时变为淡蓝色的液体，在-218℃时变为淡蓝色的雪花状固体。2．化学性质（1）具有助燃性质，氧气可以使带火星的木条复燃。（2）氧气与常见物质的反应物质反应现象化学方程式操作注意在空气中在氧气中碳发红光，放热，生成使澄清石灰水变浑浊的气体氧气中：发白光，放热，生成使澄清石灰水变浑浊的气体C+O2CO2木炭伸入瓶中时，要自上而下，缓慢伸入（目的使木炭与氧气充分反应）硫燃烧，发出微弱的淡蓝色火焰，放热，生成有刺激性气味的气体燃烧得更旺，发出明亮的蓝紫色火焰，放出热量，生成有刺激性气味的气体S+O2SO2硫在氧气里燃烧，在集气瓶底要留少量水，目的：溶解吸收生成的二氧化硫，防止二氧化硫逸出污染环境红磷发出黄色火焰，放出热量、产生大量白烟同空气4P+5O22P2O5氢气产生淡蓝色火焰，放出热量同空气2H2＋O22H2O点燃氢气之前必须验纯铁变红热，不燃烧剧烈燃烧，火星四射，放热，生产黑色物质。3Fe+2O2Fe3O4铁丝用砂纸打磨（除去表面的氧化物）；在铁丝一端系一根火柴棒（引燃）；铁丝绕成螺旋状（预热未燃烧的的铁丝）；在瓶底加少量水或铺一层细沙（防止高温生成物使集气瓶炸裂）；燃着的铁丝不能接触瓶壁（防止炸裂瓶壁）镁剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出热量，生成白色固体燃烧更剧烈2Mg＋O22MgO二、氧气的制取1．氧气的工业制法（分离液态空气）（1）原料：空气。（2）原理：利用液态氧气和液态氮气的沸点不同。——是物理变化。利用液态氮的沸点比液态氧的沸点低的原理。先将空气在低温条件下加压变为液态，再将液态空气缓缓升温至左右，氮气首先达到沸点从液态空气里蒸发出来，剩下的主要就是液态氧了。（3）过程：（4）贮存：氧气经加压后贮存在蓝色钢瓶中。2．实验：氧气的实验室制取（1）实验室制取气体的装置装置类型选择依据拓展装置发生装置固体加热型反应物是固体；反应条件需要加热。——固液不加热型反应物是固体和液体；反应条件不加热。分液漏斗可以控制反应速率，节约药品。收集装置排水法适合溶解性小；不与水反应的气体气体从短管进集气瓶，水从长管排出向上排空气法适合密度大于空气的气体；且不与空气各成分反应气体从长管进集气瓶，空气从短管排出向下排空气法适合密度小于空气的气体；且不与空气各成分反应气体从短管进集气瓶，空气从长管排出各种装置气密性检查将导管伸入水中，手紧握容器外壁，观察导管口有气泡冒出，松手后导管有一段液柱，则装置不漏气，反之漏气用弹簧夹夹住乳胶管，往长颈漏斗内注入水，若长颈漏斗下端形成一段稳定液柱，则装置不漏气向长颈漏斗中加水使其下端浸入水中，用手捂容器外壁，伸入水中的导管口有气泡产生，则气密性良好当缓缓拉活塞时，观察到有气泡产生，则气密性良好；当缓缓推活塞时，观察到长颈漏斗中形成一段液柱，则气密性良好关闭分液漏斗活塞，缓缓拉注射器活塞，松手后，活塞回到原处，说明装置气密性良好（2）实验室制取氧气制取方法高锰酸钾制取氧气过氧化氢制取氧气反应原理2KMnO4eq\o(=,\s\up7(△))K2MnO4＋MnO2＋O2↑2H2O2eq\o(=,\s\up7(MnO2))2H2O＋O2↑依据：反应物状态及反应条件发生装置固体加热型固液不加热型依据：气体的溶解性及密度收集装置排水法依据：氧气不易溶于水，且不与水反应（何时开始收集？导管口有连续均匀气泡冒出时开始收集。）向上排空气法依据：氧气密度比空气大，且不与空气的成分反应操作步骤检查装置气密性→装入药品→固定在铁架台上→点燃酒精灯进行加热→收集氧气→将导管从水槽中移离→熄灭酒精灯简记为：茶(查)、装(庄)、定、点、收、利(离)、息(熄)检查装置气密性→装入药品→收集氧气实验讨论1.实验结束后，为什么先将导气管移出水面，然后熄灭酒精灯？防止水槽中的水倒流回炽热的试管中，炸裂试管。2.用高锰酸钾制取氧气时，试管口为什么塞一团棉花?防止高锰酸钾粉末进入导气管。验满方法排水法：当集气瓶口有大量气泡冒出时，说明已收集满，否则未满；向上排空气法：将带火星的木条靠近集气瓶瓶口，若木条复燃，说明已收集满，否则未满。检验方法将带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，则为氧气；否则不是氧气。1.实验现象与实验结论的区分：实验现象是能通过眼、耳、鼻、皮肤等感官直接感知的；实验结论则需要通过理性分析得出。如果在描述中出现生成物的名称，则该描述是实验结论，而不是实验现象。例如：镁燃烧时发出耀眼的白光（实验现象），生成氧化镁（通过分析产物得出的实验结论）。2.氧气可支持燃烧（具有助燃性），但是不具有可燃性，不可用作燃料。3.在标准状况下，氧气是无色无味的气体，液态氧和固态氧是蓝色的。4.制取氧气选药品时，必须含有氧元素。5.气体装置：读题时一定看清问的是装置（这时要选2部分，即发生装置和收集装置），还是发生装置或收集装置。发生装置的选取依据反应物状态和反应条件；收集装置的选取依据气体的密度和在水中的溶解性。6.排水法收集气体，刚开始有气泡时，容器内还有空气，不能马上收集，要等导管口有连续均匀气泡冒出时开始收集。7.向上排空气法收集气体时，导管口要接近集气瓶底（目的：便于排净空气）。8.氧气的检验是把带火星的木条伸入集气瓶中，木条复燃。一定要与验满分开，验满是把带火星的木条伸入集气瓶口，木条复燃。9.分离液态空气制取氧气，是利用液态氮和液态氧的沸点不同，该过程是物理变化，没有新物质生成不要误认为是化学变化。1．（2024·天津）下列对实验现象的描述正确的是A．红磷在空气中燃烧，产生大量白雾B．硫在空气中燃烧，发出蓝紫色火焰C．木炭在空气中充分燃烧，生成二氧化碳D．过氧化氢溶液中加入二氧化锰，迅速产生大量气泡【答案】D【解析】A、红磷在空气中燃烧，产生大量的白烟，而不是白雾，错误；B、硫在空气中燃烧，发出淡蓝色火焰；在氧气中燃烧，发出蓝紫色火焰，错误；C、木炭在空气中充分燃烧，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体，生成二氧化碳是实验结论而不是实验现象，错误；D、过氧化氢溶液在二氧化锰的催化作用下迅速分解，产生大量气泡，正确。故选D。2．（2024·福建）实验室用于高锰酸钾制取氧气的下列装置或操作中，错误的是A． B． C． D．【答案】D【解析】A、高锰酸钾固体需要在加热的条件下分解制取氧气，属于固固加热制气体，试管口要略向下倾斜，防止冷凝水倒流，造成试管炸裂，且试管口要塞一团棉花，防止加热时粉末状物质进入导管，故A正确，不符合题意；B、氧气不易溶于水，故可用排水法来收集，故B正确，不符合题意；C、氧气密度比空气略大，可选择向上排空气法收集，故C正确，不符合题意；D、氧气密度比空气略大，可选择向上排空气法收集，故D错误，符合题意；故选：D。题型一物质的多样性►考向01纯净物、混合物等概念的判断1．（2024·江苏常州）下列物质属于纯净物的是A．海水 B．食醋 C．干冰 D．碘酒【答案】C【解析】A、海水中含有氯化钠、氯化镁等多种物质，属于混合物，故A不符合题意；B、食醋的主要成分是醋酸，属于混合物，故B不符合题意；C、干冰是固态二氧化碳，是由一种物质组成的，属于纯净物，故C符合题意；D、碘酒是碘和酒精的混合形成的溶液，属于混合物，故D不符合题意。故选C。2．（2024·山东临沂）分类法是学习和研究物质的一种重要方法。下列物质中属于单质的是A．氮气 B．干冰 C．碘酒 D．甲烷【答案】A【解析】A、氮气是由氮元素组成的纯净物，属于单质。A符合题意；B、干冰即固态二氧化碳，是由碳、氧两种元素组成的纯净物，是化合物。B不符合题意；C、碘酒是碘的酒精溶液，属于混合物。C不符合题意；D、甲烷是由碳、氢元素组成的最简单的有机物。D不符合题意。综上所述：选择A。3．（2024·江苏南通）诗句“千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲”中涉及的石灰石，其主要成分CaCO3属于A．酸 B．碱 C．盐 D．氧化物【答案】C【解析】碳酸钙是由钙离子和碳酸根离子组成的纯净物，因此碳酸钙属于盐；故选：C。►考向02对物质分类的微观理解4．（2023·湖南邵阳）下列各图中“”和“”分别表示不同元素的原子，其中表示混合物的是A． B． C． D．【答案】C【解析】A、由图示可知，由一种分子构成，属于纯净物，不符合题意；B、由图示可知，由一种分子构成，属于纯净物，不符合题意；C、由图示可知，由三种分子构成，属于混合物，符合题意；D、由图示可知，由一种分子构成，属于纯净物，不符合题意。故选C。5．下列各图中〇和●分别表示不同元素的原子，可能是氧化物的是（）A． B．C． D．【答案】B【解析】A、由同种元素组成的纯净物叫单质，图A中是一个分子由两个原子构成，属于单质；故选项错误；B、氧化物是指由两种元素组成的化合物中，其中一种元素是氧元素，图B中一个分子由两种不同原子构成，可能属于氧化物；故选项正确；C、图C属于由原子构成的单质，故选项错误；D、图D是由两种单质构成的混合物，故选项错误；故选：B。►考向03物质分类的综合考查6．（2024·甘肃临夏）分类是化学学习和研究的常用方法，下列分类正确的是A．有机合成材料：聚乙烯塑料、羊毛 B．碱：纯碱、烧碱C．有机物：碳酸、甲烷 D．化石燃料：煤、石油【答案】D【解析】A、羊毛属于天然材料，不属于有机合成材料，故错误；B、纯碱是碳酸钠的俗名，不属于碱，属于盐类，故错误；C、碳酸虽然含有碳元素，但性质和无机物类似，属于无机物，故错误；D、煤和石油都属于化石燃料，故正确；故选D。7．（2024·河南）分类法是化学学习和研究的常用方法。下列分类正确的是A．合成材料：合金、合成橡胶 B．人体必需微量元素：氧、锌C．混合物：空气、冰水共存物 D．复合肥料：硝酸钾、磷酸二氢铵【答案】D【解析】A、合金合金金属材料，合成橡胶属于合成材料，故A分类错误；B、氧属于常量元素，锌属于人体必需微量元素，故B分类错误；C、空气是由氮气、氧气等多种物质组成的，属于混合物，冰是固态的水，冰水共存物是由水一种物质组成的，属于纯净物，故C分类错误；D、硝酸钾含有氮、磷、钾三种元素中的钾元素和氮元素，属于复合肥，磷酸二氢铵含有氮、磷、钾三种元素中的磷元素和氮元素，属于复合肥，故D分类正确；故选：D。8．（2024·黑龙江大庆）下列分类正确的是选项酸碱盐混合物A醋酸纯碱小苏打福尔马林B碳酸熟石灰磷酸氢二铵石油C柠檬酸NH3·H2O高锰酸钾冰水混合物D磷酸KOH粗盐石灰浆【答案】B【解析】A、醋酸属于酸，碳酸钠俗称纯碱属于盐，碳酸氢钠俗称小苏打属于盐，福尔马林是甲醛溶液属于混合物，选项错误；B、碳酸属于酸，氢氧化钙俗称熟石灰属于碱，磷酸二氢铵属于盐，石油是由多种物质组成的属于混合物，选项正确；C、柠檬酸属于酸，NH3·H2O能解离出铵根离子和氢氧根离子属于碱，高锰酸钾属于盐，冰水混合物中只含有一种物质属于纯净物，选项错误；D、磷酸属于酸，氢氧化钾属于碱，粗盐是由多种物质组成的属于混合物，石灰浆中含有氢氧化钙和水属于混合物，选项错误；故选B。题型二空气►考向01空气组成的判断9．（2024·辽宁）空气的成分按体积计算，含量最高的是A．氧气 B．氮气 C．二氧化碳 D．稀有气体【答案】B【解析】空气的成分按体积计算，大约是：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%；空气的成分按体积计算，含量最高的是氮气。故选B。10．图为空气成分示意图(按体积分数计算)，其中“R”代表的是（）A.氮气B.氧气C.稀有气体D.二氧化碳【答案】B【解析】空气中各种气体的体积分数：氮气78%，最大；氧气21%，第二；剩余气体物质为1%；则R表示氧气；故选：B。►考向02空气中成分用途的判断11．【新素材】（2024·海南）“蛟龙”号载人潜水器在深海工作时，携带的气体中能供给呼吸的是A．氧气 B．氮气 C．水蒸气 D．二氧化碳【答案】A【解析】A、氧气能供给呼吸和支持燃烧等，故选项正确；B、氮气做保护气、冷冻麻醉剂等，不能供给呼吸，故选项错误；C、水蒸气不能供给呼吸，故选项错误；D、二氧化碳可以灭火、做化工原料等，不能供给呼吸，故选项错误。故选A。12．（2024·山东东营）载人飞艇的气囊内填充的气体是A．甲烷 B．二氧化碳 C．氦气 D．氮气【答案】C【解析】A、甲烷密度比空气小，但具有可燃性，存在安全隐患，不能用于填充载人飞艇的气囊；B、二氧化碳密度比空气大，不能用于填充载人飞艇的气囊；C、氦气的密度小、化学性质稳定，可用于填充载人飞艇的气囊；D、氮气密度与空气的密度相差较小，不能用于填充载人飞艇的气囊；故选：C。►考向03空气中成分用途与性质的对应关系13．（2024·西藏）空气由多种物质组成，是一种宝贵的资源。空气中物质的性质与用途对应关系正确的是A．氧气能支持燃烧，可用来灭火B．稀有气体具有稳定性，可作电光源C．氮气的化学性质不活泼，可作保护气D．二氧化碳气体密度比空气大，可用于人工降雨【答案】C【解析】A、氧气能支持燃烧，可作助燃剂，故A错误；B、稀有气体通电会发出不同颜色的光，可制成多种用途的电光源，故B错误；C、氮气的化学性质不活泼，可作保护气，故C正确；D、固体二氧化碳升华吸热，可用于人工降雨，故D错误。故选C。14．（2024·江苏徐州节选）徐州是汉文化历史名城。博物馆用氮气作保护气保存珍贵文物，因为氮气的化学性质。【答案】不活泼【解析】（1）肉串富含的营养成分是蛋白质。（2）“铜牛灯”是由合金制作而成的，合金属于金属材料。灯油燃烧产生的烟雾能被灯体内的水吸收，减少对室内空气的污染，起到净化空气的作用。（3）氮气化学性质不活泼，因此可以用作保护气，保存文物。►考向04空气中氧气含量的测定15．（2024·北京）用如图所示装置进行实验，测定出空气中约占（按体积计算）。下列叙述不正确的是A．②中瓶内空气的体积约为200mL B．可加热铁丝引燃铜匙中的白磷C．白磷的作用是消耗②中瓶内的 D．最终注射器活塞移至约40mL刻度线处【答案】D【解析】A、根据题意打开胶塞，取出200mL水，②中瓶内空气的体积约为200mL，说法正确，不符合题意；B、铁具有良好的导热性，可加热铁丝引燃铜匙中的白磷，说法正确，不符合题意；C、白磷燃烧是与空气中氧气反应，能消耗瓶内的氧气，使容器内压强减小，打开弹簧夹，注射器活塞向左移动，移动的体积为消耗的氧气，说法正确，不符合题意；D、氧气约占空气体积的五分之一，瓶内空气体积约为200mL，消耗的氧气约为40mL，注射器活塞向左移动40mL，最终注射器活塞会移至约100mL-40mL=60mL刻度线处，说法错误，符合题意。故选D。16．【新情境】（2024·吉林）为探究铜的化学性质，某同学借助氧气传感器在密闭装置中进行下图所示实验，观察实验现象并分析氧气含量随时间变化的曲线图。其中终点D（203，6.15%）表示时间为203秒时，装置中氧气含量为6.15%。结合图示判断下列说法错误的是A．加热前的空气样品中氧气含量为20.99%B．铜在加热条件下能与氧气发生化学反应C．拐点C至终点D所对应的时间范围内，装置内物质的总质量逐渐减少D．通过现象证据和数据证据，可以从定性和定量的视角分析得出合理解释【答案】C【解析】A、根据图示可知，加热前的空气样品中氧气含量为20.99%，说法正确，不符合题意；B、加热过程中氧气含量减少，说明铜在加热条件下能与氧气发生化学反应，说法正确，不符合题意；C、在密闭装置中进行实验，化学反应遵循质量守恒定律。拐点C至终点D所对应的时间范围内，铜与氧气发生反应生成氧化铜，但装置内物质的总质量不变，说法错误，符合题意；D、通过铜表面变黑的现象证据（定性）和氧气含量变化的数据证据（定量），可以从定性和定量的视角分析得出合理解释，说法正确，不符合题意。故选C。17．（2024·江苏宿迁）以下是利用铜、铁等物质进行的实验，请回答下列问题。（1）图1是“测定空气中氧气含量”的实验。①该实验原理的化学方程式是。②注射器在该实验中的作用是（写出一点即可）。【答案】（1）便于推动注射器活塞，使铜丝与氧气充分反应或可以通过注射器活塞的移动直观地显示出装置内压强的变化等（合理即可）【解析】（1）①铜在加热条件下与氧气反应生成氧化铜，容器内压强减小，注射器的活塞在大气压的作用下，向右移动，容器内气体减少的体积为空气中氧气的体积，化学方程式为：；②注射器在该实验中的作用有：便于推动注射器活塞，使铜丝与氧气充分反应；可以通过注射器活塞的移动直观地显示出装置内压强的变化等。►考向05空气的污染与防治18．（2024·海南）小冰参加学校科学实践活动，设计并组装一个微型空气质量“检测站”来监测校园里的空气质量。下列不属于空气质量监测污染物的是A．CO2 B．SO2 C．NO2 D．PM2.5【答案】A【解析】空气污染物包括：一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、臭氧、可吸入颗粒物、细颗粒物，PM2.5属于细颗粒物，而CO2是空气的成分之一，不属于空气质量监测污染物，故选：A。19．（2024·北京）为防治大气污染，下列做法不可行的是A．加强扬尘管控 B．使用清洁能源C．直接排放工业废气 D．加强大气质量监测【答案】C【解析】A、加强扬尘管控，可以减少空气污染，保护环境，不符合题意；B、使用清洁能源，可以减少化石燃料的使用，减少污染物的排放，保护环境，不符合题意；C、直接排放工业废气，会污染空气，符合题意；D、加强大气质量监测，可以减少空气污染，保护环境，不符合题意。故选C。题型三氧气的性质►考向01氧气性质的判断20．（2024·广西）潜水员水下作业时需要携带氧气瓶，这是因为氧气A．无色无味 B．密度比空气大 C．能支持燃烧 D．能供给呼吸【答案】D【解析】潜水员水下作业时需要携带氧气瓶，这是因为氧气能供给呼吸，与氧气无色、无味、密度比空气大、能支持燃烧无关，故选：D。21．航天员在空间站工作生活离不开氧气。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【解析】A、氧气的化学性质比较活泼，常温下就容易与其他物质发生反应，此选项错误；

B、氧气不易溶于水，此选项错误；C、空气中氮气的分数为78%，是空气中含量最多的气体，此选项错误；D、氧气能供给呼吸，此选项正确。故选D。►考向02物质在氧气（或氧气）中燃烧的相关判断22．（2024·北京）下列关于Fe在O2中燃烧的反应叙述不正确的是A．放出热量 B．生成黑色固体C．反应前后固体质量相等 D．参加反应的Fe与生成物中铁元素质量相等【答案】C【解析】A、铁在氧气中燃烧放出大量的热，故叙述正确；B、铁在氧气中燃烧生成黑色固体四氧化三铁，故叙述正确；C、铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，根据质量守恒定律，反应后生成四氧化三铁的质量等于参加反应的铁丝和氧气的质量之和，故反应后固体质量增加，故叙述错误；D、根据质量守恒定律，反应前后元素的质量不变，所以参加反应的Fe与生成物中铁元素质量相等，故叙述正确。故选C。23．（2024·山东枣庄）关于氧气性质的实验，下列现象与化学方程式均正确的是选项实验现象化学方程式A木炭在氧气中燃烧发出红光，生成黑色固体B铁丝在氧气中燃烧火星四射，生成黑色固体C镁带在空气中燃烧发出耀眼的白光，生成白色固体D红磷在空气中燃烧产生黄色火焰，生成黄烟【答案】B【解析】A、木炭在氧气中燃烧，发出白光，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体，现象不正确；碳燃烧生成二氧化碳，方程式正确，该选项不符合题意。B、铁丝在氧气中，剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，现象正确；铁丝燃烧生成四氧化三铁，方程式正确，该选项符合题意。C、镁燃烧时发出耀眼的白光，生成白色固体，现象正确；镁燃烧生成氧化镁，氧化镁的化学式为MgO，正确的方程式为，该选项不符合题意。D、红磷燃烧，产生黄色火焰，产生大量白烟，现象不正确；红磷燃烧生成五氧化二磷，正确的方程式为，该选项不符合题意。故选B。►考向03氧气性质的综合考查24．（2024·江苏淮安·一模）下列有关氧气的说法中，正确的是A．氧气具有助燃性，可用作燃料B．空气中氧气的体积分数最大C．空气中氧气主要来源于光合作用D．工业上制氧气利用氮气的沸点比氧气高【答案】C【解析】A、氧气具有助燃性，不具有可燃性，不能用作燃料，不符合题意；B、空气中氮气的体积分数最大，约占空气体积的78%，氧气约占空气体积的21%，是空气中含量第二多的气体，不符合题意；C、空气中氧气主要来源于光合作用，光合作用吸收二氧化碳，放出氧气，符合题意；D、工业上制氧气是利用液氮和液氧沸点的不同将其分离，液氮的沸点比液氧低，故加热过程中，氮气先分离出来，不符合题意。故选C。25．科学家认为，提出一个问题比解决一个问题更重要。结合下图，提出的问题不合理的是A．能使带火星木条复燃氧气最低浓度是多少B．不同材质的可燃物复燃，氧气最低浓度是否相同C．除了氧气外，有没有其他气体也可以使得带火星木条复燃D．集气瓶中氧气为什么无色无味【答案】D【解析】A、本题以实验为情境考查科学探究的一般步骤话题，提出“能使带火星木条复燃氧气最低浓度是多少”与实验情境相符合，正确；B、不同材质的可燃物，可能复燃氧气浓度不同，正确；C、有没有其他气体也可以像氧气一样，使得带火星木条复燃，正确；D、氧气在通常情况下就是无色无味，不需要再去探究，错误；故选D。题型四氧气的制取►考向01氧气的工业制法26．工业制取氧气主要有下列步骤，将经过除尘、除二氧化碳、除水的空气进行下列操作：下列有关说法不正确的是A．以上步骤①②③涉及有化学变化B．氮气的沸点比氧气的沸点高C．上述变化中，气体分子结构没变D．蓝色钢瓶里的“工业液氧”是纯净物【答案】C【解析】A、以上步骤①②③均没有新物质生成，没有发生化学变化，说法错误；B、由图示信息可知，氮气首先从液态空气中汽化分离出来，因此氮气的沸点比氧气的沸点低，说法错误；C、上述变化均为物理变化，分子种类没有改变，即气体分子结构没变，说法正确；D、蓝色钢瓶里的“工业液氧”的主要成分是液氧，还含有少量液态的稀有气体等，属于混合物，说法错误。故选：C。27．【新情境】（2024·四川乐山）氨气是生产氮肥的重要原料，合成氨工业的发展很大程度上解决了全球粮食不足的问题．一种以水煤气和空气为主要原料，生产和物质X的工艺流程如图所示（部分反应条件已略去）。回答下列问题：（1）工业上利用氧气和氮气的不同，分离液态空气获得氮气。（2）根据信息，写出“步骤①”水煤气中的和水蒸气在催化剂条件下发生反应的化学方程式。（3）“物质X”为。（4）氨的催化氧化是硝酸工业的基础，该反应的化学方程式为：，则R的化学式为。【答案】（1）沸点（2）（3）碳酸氢钾溶液/（4）【分析】水煤气中的一氧化碳和水蒸气在催化剂条件下反应生成二氧化碳和氢气，二氧化碳与碳酸钾溶液反应生成碳酸氢钾，则物质X是碳酸氢钾，氢气和氮气在一定条件下反应生成氨气。【解析】（1）工业上利用氧气和氮气的沸点不同，分离液态空气获得氮气。（2）步骤①”水煤气中的和水蒸气在催化剂条件下发生反应生成二氧化碳和氢气，该反应化学方程式：。（3）二氧化碳与碳酸钾溶液反应生成碳酸氢钾，则物质X是碳酸氢钾。（4）依据化学变化前后原子的个数和种类不变可知：，反应前：4个氮原子、12个氢原子、10个氧原子；反应后：12个氢原子、6个氧原子，则4R中含有4个氮原子、4个氧原子，R的化学式：NO。►考向02实验室制取氧气的药品、装置和操作判断28．（2024·江苏南通）“实验室用H2O2、MnO2制取O2”涉及的实验装置及操作不正确的是A．装入MnO2 B．制备O2C．干燥O2 D．收集O2【答案】B【解析】A、取用粉末状药品，试管倾斜（或平放），用药匙或纸槽把药品送到试管底部，然后使试管直立起来，图中所示操作正确。B、用图示装置制取氧气时，长颈漏斗的下端要伸入液面以下，以防生成的氧气由长颈漏斗逸出，图中所示操作错误。C、用浓硫酸干燥氧气时，氧气应从长管通入，经浓硫酸干燥后由短管排出，图中所示操作正确。D、氧气的密度比空气大，且与空气中的其他成分不反应，因此可采用向上排空气法来收集氧气，图中所示操作正确。故选：B。29．（2024·江苏常州）下列用高锰酸钾固体制取氧气的系列操作中正确的是A．取用药品 B．加热药品C．收集氧气 D．氧气验满【答案】C【解析】A、取用粉末状药品时，试管倾斜，用药匙或纸槽把药品送到试管底部，然后使试管直立起来，故选项错误；B、给试管中的固体加热时，试管口应略向下倾斜，防止冷凝水倒流，炸裂试管，故选项错误；C、氧气的密度比空气大，可用向上排空气法收集氧气，故选项正确；D、氧气具有助燃性，氧气验满：将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃，说明已经集满，不能伸入集气瓶内，故选项错误；故选：C。30．（2024·江苏扬州）实验室用制取并用排水集气法收集较纯净的。下列实验操作的先后顺序合理的是A．检查装置气密性时，先用手握住试管，再将导管的一端伸入水中B．先向试管中加入固体，再检查装置气密性C．实验时，先将导管伸入集气瓶中，再点燃酒精灯D．气体收集完毕后，先将导管移出水面，再熄灭酒精灯【答案】D【解析】A、检查装置的气密性时，应先将导管的一端伸入水中，然后用手紧握试管，观察导管口是否有气泡冒出，有气泡冒出，说明装置气密性良好，不符合题意；B、应先检查装置的气密性，然后向试管中加入高锰酸钾固体，防止装置漏气，浪费药品，不符合题意；C、实验时，先点燃酒精灯，待导管口气泡连续均匀冒出时，再将导管伸入集气瓶中开始收集氧气，因为一开始排出的是空气，不符合题意；D、气体收集完毕后，先将导管移出水面，再熄灭酒精灯，防止水倒流，炸裂试管，符合题意。故选D。►考向03制取氧气的实验探究31．（2024·北京）选用如图装置进行的制取实验。（1）用制取的化学方程式为，发生装置是（填序号）。（2）用向上排空气法收集的原因是。（3）用带火星的木条检验已收集满，现象是。【答案】（1）2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑A（2）氧气密度大于空气（3）将带火星的木条放于集气瓶口，若木条复燃，则氧气集满【解析】（1）高锰酸钾加热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的化学方程式是2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑，该反应的反应物是固体，反应条件是加热，属于固体加热型，发生装置是A；（2）氧气密度大于空气，可用用向上排空气法收集；（3）氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，检验其收集满的方法是将带火星的木条放于集气瓶口，若木条复燃，则氧气集满。32．（2024·内蒙古呼和浩特）下图是实验室制取气体的常用装置，请回答相关问题。（1）实验室用高锰酸钾制取氧气，根据图1选择发生和收集装置（填字母），在加入药品前应进行的操作是。（2）小柯自制了如图2的简易供氧器，反应的化学方程式为。图2中甲的设计优点是。【答案】（1）AC/AE检查装置气密性（2）可以控制反应的发生和停止【解析】（1）实验室用加热高锰酸钾的方法制取氧气是固体加热型反应，发生装置选A，氧气密度比空气略大，可用C向上排空气法收集，氧气不易溶于水，可用E排水法收集，则选择的发生装置和收集装置组合是AC或AE；为了防止装置漏气，在加入药品前应进行的操作是检查装置气密性；（2）过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成水和氧气，反应的化学方程式为：；利用可以抽拉的线绳，可以实现二氧化锰与过氧化氢溶液的接触与分离，这样设计的优点是可以控制反应的发生和停止。跨学科实践活动微型空气质量“检测站”的组装与使用1．学习小组建立微型空气质量“监测站”。下列物质不需要列入监测项目的是A．PM10 B．臭氧 C．二氧化氮 D．二氧化碳【答案】D【解析】目前计入空气质量评价的主要污染物为：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入颗粒物（粒径小于等于10微米的颗粒物，称PM10）、细颗粒物（粒径小于等于2.5微米的颗粒物，称PM2.5）和臭氧等。二氧化碳是空气的成分之一，不属于空气污染物，不需要列入监测项目，故选D。2．微型空气质量“检测站”。i．上图是“检测站”测到顺德区4月4日的空气质量情况，当天（填“非常适合”、“不适合”）户外运动，其首要污染物是。ⅱ．若要获得天气的其他情况，“检测站”还需选择（答一种）等气象传感器。【答案】i．非常适合ⅱ．温度、（风速、湿度等合理即可）【解析】i．上图是“检测站”测到顺德区4月4日的空气质量情况，当天空气质量为优，非常适合户外运动；由图可知，户外运动，其首要污染物是臭氧（O3）；ⅱ．若要获得天气的其他情况，“检测站”还需选择温度、风速、湿度等气象传感器（合理即可）。3．空气质量与人类的健康息息相关。某校化学社团开展了微型空气质量“检测站”的组装与使用、并进行了检测某小区地下车库的空气质量、分析某化工厂附近降雨类型、调查空气污染的原因等项目化学习。任务一：微型空气质量“检测站”的组装【组装步骤】①阅读安装说明书。②将空气质量检测站组件—采样系统(检测站)、分析系统和数据传输系统连接起来(如图)。③联网调试。任务二：检测某小区地下车库中的有害气体【测定实验】利用微型空气质量“检测站”能检验多种空气污染物。用该“检测站”测得某小区地下车库中一氧化碳在不同时间段内的浓度如图。(已知：50ppm为一氧化碳准许成年人置身其中的最大量)（1）【交流分析】一氧化碳浓度最大的时间