专题02 空气和氧气（原卷版）

专题02空气和氧气专题02空气和氧气目录01理·思维导图：呈现教材知识结构，构建学科知识体系。 02盘·基础知识：甄选核心知识逐项分解，基础不丢分。03究·考点命题：对中考考点命题进行细致研析和讲解，全面提升。04辨·易混易错：点拨易混易错关键点，冲刺高分。◆知识点一空气的成分及用途一、空气的成分及体积分数1．空气是混合物，主要成分（______________）：氮气（N2）_______，氧气（O2）_______（氮气与氧气体积比约为4比1），稀有气体_______，二氧化碳（CO2）_______，其它气体和杂质_______。空气成分口诀：氮78，氧21，0.94是稀气，两个0.03分别是CO2和杂气。二、各成分的用途1．氧气性质对应的用途氧气能供给呼吸供______________、______________、_______、_______等能支持燃烧_______、_______、气割、航空航天2．氮气性质对应的用途氮气与某些物质反应制硝酸和_______化学性质_______作_______：=1\*GB3①食品充氮防_______=2\*GB3②灯泡充氮防_______=3\*GB3③在氮气氛围中焊接金属防止______________液氮温度_______用于制造_______环境：=1\*GB3①医疗上_______=2\*GB3②超导材料在低温环境下显示超导性能3．稀有气体性质对应的用途稀有气体物理性质无色、无味气体通电时______________________________________如：航标灯、照明灯、闪光灯和霓虹灯化学性质______________作_______氦气=1\*GB3①氦气充气球（密度比空气小且______________）=2\*GB3②氦气用于制造低温环境◆知识点二空气的污染与防治1．空气污染物：①烟尘：可吸入颗粒物；②有毒气体：一氧化碳、二氧化氮和二氧化硫等，这三种气体都是有毒气体。③臭氧O3.2．目前计入空气质量评价的主要污染物有：___________、___________、___________、_________________、___________________、___________。3．空气污染物来源：化石燃料的燃烧，工厂排放的废气，汽车排放的尾气。4．空气污染造成的危害：损害___________、影响作物生长、破坏___________。5．存在的环境问题：___________（___________含量过多引起，其他如甲烷等也能造成）、___________（飞机的尾气、制冷剂氟里昂的排放）、___________（由___________、___________引起）。6．防止空气污染的措施：使用___________，加强___________________，积极___________、___________。注意：二氧化碳能造成温室效应加剧，但不是空气污染物和有害气体。◆知识点三空气中氧气含量的测定一．拉瓦锡用定量的方法研究空气的成分实验装置实验现象实验结论一部分银白色的液态汞变成_________色粉末，容器里空气的体积大约减少了________……空气由______和_______组成，其中氧气约占空气总体积的___________。二、空气中氧气含量的测定1．红磷燃烧法测定空气中氧气的含量实验装置实验原理红磷燃烧消耗集气瓶内的氧气，瓶内气体___________，压强___________，冷却后打开弹簧夹，烧杯内的水会被压入集气瓶，进入水的体积即为瓶内消耗___________的体积。实验现象=1\*GB3①红磷燃烧，产生___________，并放出热量；=2\*GB3②冷却后打开弹簧夹，烧杯中的水_______________，瓶内液面上升约___________。实验结论氧气约占空气总体积的___________。化学方程式______________________误差分析进入水的体积小于集气瓶总体积的1/5的原因①红磷的量不足②装置漏气，塞子没塞紧③红磷熄灭后未冷却至室温④有部分水留在导管中未进入集气瓶⑤燃烧到一定程度时，瓶内氧气含量小，红磷不能继续燃烧进入水的体积大于集气瓶总体积的1/5的原因①红磷点燃后伸入瓶内过慢，使装置内气体受热逸出，导致进入瓶内的水的体积偏大②弹簧夹未夹紧，红磷燃烧时集气瓶内气体受热从导管逸出药品选择选择原则①能在空气中燃烧②只与空气中的氧气反应③生成物最好为固体或液体(如果有气体，该气体要能被水或某溶液完全吸收)红磷替代品的选择①若装置不变，判断下列药品能否代替红磷进行实验，并说明原因：铁丝：不能，因为铁丝在空气中不能燃烧镁条：不能，因为镁能与空气中的氮气、二氧化碳反应木炭：不能，因为木炭在空气中燃烧生成二氧化碳和一氧化碳气体，装置内压强变化不明显②若将集气瓶中的水换为氢氧化钠溶液，则硫粉可以替代红磷进行实验2．其他的测量装置装置改进的目的：污染更小，数据误差更小，操作更简便，现象更明显，更环保，更节约药品材料等。3．测定空气中氧气含量的数字化实验实验装置实验步骤将氧气传感器与数据采集器、计算机连接；把氧气传感器插入盛有空气的容器，采集数据；通过相关软件处理数据，并在计算机屏幕上显示空气中氧气的含量。数字化实验的优点：直观、可视。能够将压强、浓度等，通过传感器转化为电信号，然后通过数据采集器进入电脑，将实验过程中的各种变化量，用数据图像等直观形式表现出来。◆知识点四氧气的性质一、氧气的物理性质标准状况下，氧气是________________的气体；密度比空气___________（可用向上排空气法收集）；_________溶于水（可用排水法收集）。降温后，氧气可以变为_________色的液体，甚至___________。二、氧气的化学性质氧气的化学性质___________，氧气具有___________。1．氧气能支持燃烧（1）操作：把带有火星的木条伸到盛有氧气的集气瓶中。（2）现象及结论：___________，说明氧气能___________。（3）应用：用于检验氧气：将_________________________________，若复燃则是氧气。【名师拓展】（1）在空气中，带火星的木条不能复燃，并渐渐熄灭；在氧气中，带火星的木条复燃，并剧烈燃烧。（2）若带火星的木条不复燃，有两种可能：气体中不含氧气或含有的氧气量较少。（3）鉴别两种气体（其中有一种是氧气）：用带火星的木条；鉴别三种气体（其中有一种是氧气）：用燃着的木条。2．氧气与非金属（碳、硫、磷）的反应（1）木炭（黑色固体）燃烧现象：空气中发出红光，放出热量，生成____________________________________________。氧气中发出____，放出热量，生成____________________________________________。化学方程式：_________________________________（2）硫粉（淡黄色）燃烧现象：空气中______________________，放出热量，_________________________________。氧气中______________________，放出热量，_________________________________。化学方程式：_________________________________注意事项：实验时，要在______________________（_________________________________）。（3）红磷（暗红色固体）燃烧现象：氧气中剧烈燃烧，放出热量，__________________化学方程式：_________________________________注意：五氧化二磷（P2O5）是固体，不是气体3．氧气与金属（铁）的反应（1）铁丝（银白色固体）燃烧现象：空气中：______________________；氧气中：___________，___________，___________，___________。化学方程式：_________________________________【注意事项】①用砂纸把细铁丝磨成光亮的银白色，是为了_________________________________。②将细铁丝盘成螺旋状，是为了_________________________________。③把细铁丝绕在火柴上，是为了_________________________________。④待火柴快燃尽时才缓慢插入盛有氧气的集气瓶中，是为了______________________________________。⑤由上向下缓慢伸进盛有氧气的集气瓶中，是为了____________________________________________。⑥集气瓶里要预先装少量水或在瓶底铺上一薄层细沙，是为了_________________________________。4．缓慢氧化某些物质在一些条件下，与_________发生缓慢的氧化反应，称为缓慢氧化。缓慢氧化也_________热。如：___________，___________，___________，___________，___________等。5．总结（1）氧气是一种化学性质比较活泼的气体，在一定的条件下，能与许多物质发生反应并放出大量的热。在这些反应中，氧气提供氧，具有氧化性。（2）物质在氧气中燃烧程度比空气中剧烈，说明____________________________________________。（3）物质燃烧时的现象一般气体燃烧会产生火焰；固体直接燃烧产生光或者火星；生成物有固体时，一般都会产生烟。【归纳总结】氧气与常见物质发生的反应物质反应现象化学方程式（表达式）磷产生大量白烟、放热4P+5O22P2O5木炭①木炭在空气中燃烧时持续红热，无烟无焰；木炭在氧气中剧烈燃烧，并发出白光②放热、生成能使澄清石灰水变浑浊的气体C+O2CO2硫②放热、生成有刺激性气味的气体S+O2SO2氢气能使无水硫酸铜变蓝的液体2H2+O22H2O铁铁在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放热，生成黑色固体3Fe+2O2Fe3O4铝铝在氧气中燃烧，发出耀眼的白光，放热，生成白色固体4Al+3O22Al2O3铝在空气中与氧气反应，表面形成致密的氧化膜4Al+3O2=2Al2O3镁镁在空气中燃烧，发出耀眼的白光、放热、生成白色粉末2Mg+O22MgO铜红色的固体逐渐变成黑色2Cu+O22CuO汞银白色液体逐渐变成红色2Hg+O22HgO产生蓝色火焰，放热，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体2CO+O22CO2甲烷产生明亮的蓝色火焰，放热，产生能使无水硫酸铜变蓝的液体，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体CH4+2O2CO2+2H2O蜡烛火焰发出白光，放热，产生能使无水硫酸铜变蓝的液体，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体石蜡＋氧气水＋二氧化碳◆知识点五氧气的实验室制法一、氧气的工业制法1.方法：______________________2.原理：利用_________________________________不同。3.具体过程：在低温下加压，使空气___________，然后___________，液态氮的沸点比液态氧的沸点___________，___________先蒸发出来，剩下主要是___________。二、氧气的实验室制法在实验室中，常采用___________或___________分解等方法制氧气。【名师拓展】实验室制氧气选择药品和反应时需考虑的因素：1.制氧气的原料须是含氧的物质；2.利用比较简单的实验条件就能较快得到氧气；3.生成的气体成分单一，便于收集。三、加热高锰酸钾制氧气1．药品：高锰酸钾（___________色固体）2．原理：____________________________________________3．装置：（1）发生装置：加热固体制气体（___________型装置）（2）收集装置：=1\*GB3①排水法收集：依据氧气___________溶于水且不与水反应。=2\*GB3②向上排空气法收集：依据氧气的______________________。4．主要实验步骤：（1）查：组装仪器，检查______________________；（2）装：把药品装入试管内，平铺在试管底部，管口塞______________________，用带导管的单孔橡皮塞塞紧试管口；（3）定：用铁夹夹持试管，并固定在铁架台上；（4）点：点燃酒精灯加热（记得先___________，防止试管受热不均破裂）；（5）收：用排水法收集氧气；（6）移：实验完毕，先把导气管从水槽中移出水面（防止_________________________________）；（7）熄：熄灭酒精灯。可简记为：“茶庄定点收利息”（每个字代表一个步骤：①查②装③定④点⑤收⑥移⑦熄）。四、过氧化氢分解制取氧气1．药品：过氧化氢（H2O2）溶液和二氧化锰（MnO2）过氧化氢溶液俗名“___________”，是一种________色溶液，过氧化氢在___________下可以分解放出氧气；二氧化锰是一种___________色粉末。2．原理：_________________________________3．实验装置：发生装置：_________________装置（固体与液体反应类型，不需加热）收集装置：排水法、向上排空气法4．实验步骤（1）检查装置的气密性。（2）向锥形瓶中加入___________固体。（3）塞好带有分液漏斗(或长颈漏斗)和导管的双孔橡胶塞。（4）向分液漏斗(或长颈漏斗)中加入过氧化氢溶液。（5）用_________(或________排空气法)收集气体。【名师拓展】固液不加热型不同装置的优点：（1）装置A简单，所用仪器少（2）装置B方便添加液体药品ABC（3）装置C可以控制液体药品的滴加速度，从而产生平稳的气流；其中分液漏斗可以用注射器代替。5．验满方法（1）用排水法收集：当观察到集气瓶中的水排完，集气瓶口有大量气泡冒出时，证明已收集满。（2）用向上排空气法收集：将___________木条放在___________，若木条复燃，证明已收集满。6．放置方法：___________在桌子上，并盖上___________。◆知识点六催化剂1．概念：在化学反应中能___________其他物质的___________，但___________和___________在反应前后___________的物质。2．特点：一变（改变反应速率，___________）；两不变（质量、化学性质不变）3．理解：①催化剂不能改变生成物的质量。②催化剂不是反应物也不是生成物（写在反应条件上）。③一种催化剂只针对某一反应，不同的反应，催化剂可能相同，某一反应的催化剂可能不只一种。4．证明某物质是催化剂：①______________________：相同条件下，加或者不加药品对比实验；同时满足即为催化剂②______________________：实验前称量一次，实验后分离出来再称量一次；同时满足即为催化剂③______________________：将分离出来的物质再进行实验①的操作，观察是否还能改变反应速率。5．拓展：影响某反应的反应速率的因素___________、___________、___________、___________、___________、___________等等。◆知识点一空气的成分及用途【典例1】（2024·重庆A·中考真题）空气成分中含量多且可用作保护气的是（）A．N2 B．O2 C．稀有气体 D．CO2【典例2】（2024·湖南·中考真题）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◆知识点二空气的污染与防治【典例3】（2024·海南·中考真题）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【典例4】（2024·河南·中考真题）建设美丽家园需要天蓝、地绿、水清。下列做法不利于保护环境的是（）A．开发和利用新能源B．积极植树、造林、种草C．露天焚烧树叶、塑料袋D．将垃圾分类、回收、利用◆考点三空气中氧气含量的测定【典例5】（2024·北京·中考真题）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【典例6】（2024·内蒙古赤峰）如图是测定空气中氧气含量的改进实验装置（夹持装置已省略），对该实验认识正确的是A．现象：实验过程中，红磷燃烧，产生大量白雾 B．推论：实验后，玻璃管中剩余气体具有可燃性C．分析：红磷的量多或少，都不会影响实验结果 D．评价：用改进装置实验，能减少对空气的污染【典例7】（2024·四川成都·中考真题）空气中含有多少氧气呢？学习小组开展“测定空气里氧气含量”的探究活动。资料：1．红磷的着火点是240℃，白磷的着火点是40℃。2．相同的温度和体积下，气体压强与分子数成正比。3．相同的温度和压强下，气体体积与分子数成正比。【史料研究】二百多年前，化学家拉瓦锡利用汞能和氧气发生反应的原理，采用图1装置测出氧气约占空气体积的1/5。（1）加热时，曲颈甑内液态汞表面产生红色粉末，玻璃钟罩内的现象是，产生该现象的原因是。【设计与实验】设计并利用图2装置测空气里氧气含量。（2）主要步骤如下，正确的顺序为（填序号）。①弹簧夹夹紧胶皮管②红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹③点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧塞子④在集气瓶中加入少量水，将水面上方空间分成5等份（3）实验结束，集气瓶中剩余气体的主要成分是。【优化与实验】同学们利用图2装置多次实验，水面均未上升到刻度“1”。经讨论后，分别取足量红磷、白磷采用图3装置进行实验，记录并处理数据分别如图4、图5。（4）图4中氧气含量从8.05%上升到9.26%，原因可能是。（5）图5中BC段压强增大，原因是。计算白磷消耗的氧气占空气体积的%（精确到0.01%）。【反思与交流】（6）图2实验水面未达到刻度“1”，原因是装置中的氧气未消耗完。红磷燃烧不能将氧气消耗完的主要原因是。（7）上述实验中汞、白磷和五氧化二磷有毒，对环境“不友好”。结合实验原理和药品弊端，可选择的替代药品有（写一种）。◆知识点四氧气的性质【典例8】（2024·广西·中考真题）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【典例9】（2024·河南·中考真题）氧气性质活泼，能支持燃烧。下列物质在氧气中燃烧，能生成无色、无味气体的是（）A．铁丝 B．硫粉C．红磷 D．木炭【典例10】（2024·吉林省吉林市）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◆知识点五氧气的实验室制法【典例11】（2024·江苏南通·中考真题）“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O2 C．干燥O2 D．收集O2【典例12】（2024·湖南长沙·中考真题）小张同学在实验室里用高锰酸钾固体制取氧气，请回答下列问题：（1）写出仪器①的名称；（2）收集氧气，可选择的收集装置是（填字母）；（3）为了防止加热时试管内的粉末状物质进入导管，应在试管口放一团；（4）验满时，将带火星的木条放在集气瓶口，发现木条，说明氧气已经集满。【典例13】（2024·吉林省吉林市）结合下列实验装置示意图，请回答问题。（1）写出仪器a的名称。（2）实验室制取并检验时，气体应从C装置的（填字母）端管口通入。（3）实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气，发生反应的化学方程式为，用此原理制取的氧气中含有水蒸气，若要制备并收集干燥的氧气，需要的实验装置组合是（填字母）。◆知识点六催化剂【典例14】（2024·江苏苏州·中考真题）某实验小组设计如图实验对过氧化氢分解进行探究。下列相关说法不正确的是（）A．对比实验甲和乙，探究H2O2浓度对H2O2分解速率的影响B．对比实验乙和丁，探究MnO2对H2O2分解速率的影响C．对比实验甲和丙，探究温度对H2O2分解速率的影响D．对比实验甲、丙和丁，探究MnO2和温度对H2O2分解速率影响的程度【典例15】（2024·福建泉州·预测模拟）兴趣小组用图甲所示装置探究不同质量的平菇作催化剂时对过氧化氢分解的催化效果。用传感器测量装置中气压的变化，数据如图乙所示。结合曲线分析，下列说法错误的是（）A．反应最终生成氧气的质量相等B．过氧化氢分解的反应是放热反应C．实验前后，平菇质量均不变D．不同质量的平菇使过氧化氢完全分解所用时间相同【典例16】（2024·广西来宾·一模）关于催化剂的研究是一项重要的课题，某小组开展了“探究催化剂的奥秘”项目化学习。任务一

认识催化剂【小组讨论】（1）催化剂在化工生产中起着重要作用，下列说法正确的是_____（填字母）。A．不加入催化剂化学反应就不能发生B．同一个化学反应可能有多种催化剂C．用作催化剂的物质不可能是其他反应的反应物或生成物任务二

探究催化剂【查阅资料】氧化铜也可以作为过氧化氢分解的催化剂。【进行实验】称量氧化铜，取的过氧化氢溶液于试管中，进行如图所示实验。【分析交流】（2）步骤①现象步骤⑥结果步骤⑦现象实验结论试管中有极少量气泡产生，带火星的木条没有复燃称得氧化铜的质量为氧化铜是过氧化氢分解反应的催化剂任务三

探究催化剂的催化效果【进行实验】在两支试管中分别加入的过氧化氢溶液，一支加入二氧化锰另一支加入氧化铜按图1所示装置分别进行实验、实验时倾斜锥形瓶使过氧化氢溶液与催化剂完全接触，测得相同条件下瓶内气压随时间的变化如图2所示。【反思评价】（3）实验中的化学方程式；该反应的基本类型是。（4）对比分析图2中的（填字母）点，可知化学反应速率与催化剂的种类有关。（5）请从催化剂的角度解释在实验过程中，上述两个反应虽化学反应速率不同，但完全反应后两个装置内压强相同的原因是2H2O2eq\o(=,\s\up7(MnO2))2H2O＋O2↑【易错题1】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。下列说法不正确的是（）A．该实验证明氧气体积约占空气总体积的B．实验时红磷一定要足量C．点燃红磷缓慢伸入集气瓶中后，再塞紧瓶塞D．这个实验能证明氮气难溶于水，不支持燃烧的性质【易错题2】某化学兴趣小组的同学利用如图1、图2装置开展“空气中氧气含量的测定”的实验活动，图3为压力传感器显示的数据变化。有关说法不正确的是（）A．红磷和白磷燃烧时的现象相同B．相比于图1实验，图2实验具有误差小、污染小的特点C．图3中段变化的原因是白磷燃烧放出大量热D．图3中段变化的原因是装置温度逐渐恢复至室温◆易混易错点1在空气中氧气含量的测定实验中：（1）装置的气密性要好（否则测量结果偏小）（2）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（3）要等集气瓶（装置）冷却后才能打开弹簧夹（否则测量结果偏小）（4）要先夹住橡皮管，然后再点红磷（否则测量结果偏大）。（5）该实验中的红磷不能换成木炭或蜡烛，因为木炭和蜡烛燃烧生成的二氧化碳是气体，导致瓶内压强无明显变化，烧杯中的水无法进入集气瓶。【易错题3】下列实验指定容器中的水，其解释没有体现水的主要作用的是（）ABCD实验装置

解释集气瓶中的水：吸收放出的热量量筒中的水：通过水体积的变化得出氧气的体积集气瓶中的水：冷却溅落融熔物，防止集气瓶炸裂集气瓶中的水：水先将集气瓶内的空气排净，后便于观察氢气何时收集满◆易混易错点2硫在氧气中燃烧和细铁丝在氧气中燃烧的实验中，集气瓶底部放少量水的目的不同：硫燃烧放水是吸收有毒气体二氧化硫，防止污染环境；细铁丝燃烧放水是防止炸裂瓶底。故硫燃烧时集气瓶底部的水不能换成沙子，而细铁丝燃烧时，集气瓶底部的水可以换成沙子。【易错题4】空气是一种宝贵的自然资源，下列有关说法中正确的是（）A．空气中的的质量分数最大B．造成酸雨的主要污染物是二氧化硫和二氧化氮C．空气污染指数越高，空气质量状况越好D．稀有气体用于制电光源，利用了其通电发光的化学性质【易错题5】对大气都有严重污染的一组有害气体是（）A．一氧化碳、二氧化碳、