专题04 空气 氧气（讲义）

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_____________________组成；微观：由_____________________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__________组成；微观：由____________构成）单质（由______________组成的纯净物）举例：金、金刚石、氢气和氧气等化合物（由_______组成的纯净物）无机物氧化物（由_______元素组成的化合物，其中一种元素是_______）举例：CO2、H2O2等）酸（电离时形成的_______全部是_______的化合物）举例：HCl、H2SO4和H2CO3等碱（电离时形成的_______全部是是_______的化合物）举例：NaOH、Ca（OH）2和Ba（OH）2等盐（由_______或铵根离子和_______构成的化合物）举例：NH4NO3、CaCO3和BaSO4等有机物（含有_______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_______，红磷和白磷混合也是_______。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_______变化，不是_______变化。因此在化学上，冰水混合物还是_______。3．含碳元素的化合物叫做_______。但是CO、CO2、碳酸盐等具有无机物的特点，通常把它们看做_______。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_______，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_______。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．苏打水考点二空气一、空气的成分与用途1．法国化学家_______用定量的方法研究空气成分，得出结论：空气由_______和_______组成，其中氧气约占空气总体积的_______。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____________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_______；O2供给_______，支持燃烧，_______冶炼，金属焊接；稀有气体用作_______，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______________会导致酸雨（pH<_______）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_______，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_______，_______破坏和_______等。保护：加强大气质量监测，改善环境状况，使用_______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、_______、_______、烧杯、弹簧夹、橡胶塞和导管；_______、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_______的体积或质量的变化。实验原理_____________________。药品选择①一是该物质在空气中能够燃烧且_______反应；②二是该物质燃烧的生成物为_______，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______________，并放出_______；②待红磷熄灭并冷却至室温，打开弹簧夹，可以观察到_____________________，瓶内液面上升至刻度_______附近。实验结论氧气约占空气总体积的_______。误差分析结果明显偏小①红磷用量_______；②装置气密性_______；③未等集气瓶冷却至室温，就______________；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：_____________________；=2\*GB3②化学性质：_____________________。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_______，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___________________________________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_______，而不是质量分数。2.二氧化碳会引起______________，但不是______________，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_______，如果红磷量_______，会导致氧气不能被耗尽，导致空气中氧气的含量_______。4.烟与雾的区分：_______是固体小颗粒；_______是小液滴。例如：红磷（白磷）燃烧生成_______，而不是_______。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）_______色、_______味、_______体密度（标准状况下）比空气略_______溶解性（通常状况下）_______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_______性质，氧气可以使带火星的木条_______。（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_______，放热，生成使澄清石灰水_______的气体氧气中：发_____，放热，生成使澄清石灰水_______的气体_________________木炭伸入瓶中时，要自上而下，缓慢伸入（目的使木炭与氧气_______）硫燃烧，发出微弱的_______色火焰，放热，生成有____________的气体燃烧得更旺，发出明亮的_______色火焰，放出热量，生成有_______的气体______________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_______，防止_____________________红磷发出_______色火焰，放出热量、产生大量_______同空气______________氢气产生_______色火焰，放出热量同空气______________点燃氢气之前必须_______铁变_______，不燃烧剧烈燃烧，，放热，生产。______________铁丝用砂纸打磨（除去表面的_______）；在铁丝一端系一根火柴棒（_______）；铁丝绕成_______（预热未燃烧的的铁丝）；在瓶底加_______或铺一层_______（防止高温生成物使_______）；燃着的铁丝不能接触瓶壁（防止炸裂瓶壁）镁剧烈燃烧，发出____________，放出热量，生成_______色固体燃烧更剧烈______________二、氧气的制取1．氧气的工业制法（______________）（1）原料：空气。（2）原理：利用液态氧气和液态氮气的______________。——是_______变化。利用液态氮的_______比液态氧的沸点低的原理。先将空气在_______条件下_______变为液态，再将液态空气缓缓_______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_______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_______中，手紧握容器外壁，观察导管口有_______冒出，松手后_______，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_______，若长颈漏斗下端形成_______，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_______产生，则气密性良好当缓缓拉活塞时，观察到_______，则气密性良好；当缓缓推活塞时，观察到_________，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，______________，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______________________________________________________________________依据：反应物状态及反应条件发生装置______________型______________型依据：气体的溶解性及密度收集装置排水法依据：氧气_______溶于水，且不与水反应（何时开始收集？导管口有______________气泡冒出时开始收集。）向上排空气法依据：氧气密度比空气_______，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？__________________________________________。2.用高锰酸钾制取氧气时，试管口为什么塞一团棉花?__________________________________________。验满方法排水法：当集气瓶口______________冒出时，说明已收集满，否则未满；向上排空气法：将______________靠近集气瓶瓶口，若______________，说明已收集满，否则未满。检验方法将______________伸入集气瓶内，若______________，则为氧气；否则不是氧气。1.实验现象与实验结论的区分：_______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_______，则该描述是______________，而不是实验现象。例如：镁燃烧时发出耀眼的白光（______________），生成氧化镁（通过分析产物得出的______________）。2.氧气可支持燃烧（具有_______），但是不具有_______，不可用作_______。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_______的。4.制取氧气选药品时，必须含有_______。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_______装置和_______装置），还是发生装置或收集装置。发生装置的选取依据_______和_______；收集装置的选取依据_______和在水中的_______。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____________________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_______（目的：_____________________）。8.氧气的检验是把______________伸入集气瓶_______，木条复燃。一定要与验满分开，验满是_______伸入集气瓶_______，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______________，该过程是_______变化，没有新物质生成不要误认为是_______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．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►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．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．►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►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►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。►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）。►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．PM2.519．（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►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►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。►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O229．（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►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。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。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。ⅱ．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