2025年浙江省中考科学一轮复习考点突破课件空气氧气二氧化碳(一)

第4课时空气、氧气、二氧化碳(1)1.知道空气主要成分的体积分数,认识空气对人类的重要作用。2.认识氧气的主要性质,学会氧气的实验室制法。3.了解氧化反应及燃烧,知道剧烈氧化和缓慢氧化的过程;具有安全意识,了解火灾自救的一般方法。焦点1空气组成的测定

例1空气成分的确认经历了漫长的过程。首先是法国科学家拉瓦锡最早通过实验测定出空气中氧气的体积分数,其过程如下:

(1)操作③中通过钟罩内水银上升的体积可用来判断______________。

根据拉瓦锡研究氧气体积分数的过程,阿青总结并构建了以下解决“测量混合气体中某种气体成分体积分数”类问题的思维模型:拉瓦锡之后,英国化学家卡文迪许也对空气成分作过一些探究:在一个密闭的容器中,①用电火花使氮气跟氧气化合,并继续加入氧气使氮气全部转化为氮的氧化物;②用碱液全部吸收氮氧化物,剩余的氧气用红热的铜除去;③打开止水夹,让水进入装置;④得出结论。氧气的体积请你利用阿青的思维模型进行分析,并回答下列问题:(2)在卡文迪许的实验中,属于“转化或吸收待测气体,减小体系内压强”这一思维模型环节的步骤是________(填序号)。

(3)卡文迪许在实验中每次都能观察到装置内还有不到1%的残余气体不能清除,但他没能判断出是什么气体。请你利用所学知识判断该气体最有可能是______________。

②

稀有气体【解析】

(1)曲颈甑与钟罩内的空气中的氧气与汞反应了,装置内气压减小,在大气压的作用下,汞槽内的汞被压入钟罩内,这样就实现了将减小的空气体积转换成钟罩内液面上升的体积。(2)根据题给的信息可知,用碱液全部吸收氮氧化物,剩余的氧气用红热的铜除去,在卡文迪许的实验中属于“转化或吸收待测气体,减小体系内压强”这一思维模型。(3)根据卡文迪许的实验我们知道他已经将空气中的氧气与氮气都除去了,而且在除去氮氧化物中是用碱液吸收的,那么附带将原来空气中的二氧化碳吸收了,由课堂学习可知残余的1%气体就是稀有气体。【对点训练】1.如图甲和乙为某兴趣小组分别用红磷和铁粉除氧剂来测定空气中氧气体积分数的探究实验。其中红磷需要用酒精灯点燃后,再伸入集气瓶中。铁粉除氧剂直接涂抹在集气瓶壁,铁粉除氧剂中的其他成分不干扰实验。(1)写出检查图甲所示装置气密性的具体操作:__________________________________________________________________________________。

(2)图甲中红磷熄灭后,集气瓶冷却至室温,打开止水夹K,水能倒吸入集气瓶的原因是_______________________________________________。

(3)实验结束后发现,两个集气瓶中的水量不同,于是借助数字传感器,测得图甲实验、图乙实验中氧气的体积分数随时间变化的关系分别如图丙、丁所示。

请结合数据,从实验结果的精确度,说明选择哪种实验药品更为合理:___________________________________________________________________________________。

双手捂住集气瓶,观察导管口是否有气泡冒出。松手后,导管口是否形成一段稳定的水柱氧气被消耗,集气瓶内气体压强小于外界大气压铁粉除氧剂;由图丙、丁可知铁粉反应后集气瓶中的氧气几乎耗尽,而红磷中还有8.6%

红磷点燃伸入集气瓶的过程中时,部分空气受热膨胀逸出,最终导致瓶内气压减小更多,吸入的液体量增加(其他合理答案也可)

焦点2催化剂的概念

例2学习了“过氧化氢制氧气使用二氧化锰作催化剂”,科学兴趣小组在“寻找新的催化剂”的活动中,对“硫酸铜能否作过氧化氢分解的催化剂”进行了以下探究:[实验探究]甲同学按如下方案进行实验。实验步骤:实验现象:步骤①木条不复燃;步骤②产生气泡,溶液变蓝色;步骤③木条复燃。实验结论:硫酸铜能作过氧化氢分解的催化剂。[评价改进]大家认为甲同学的实验结论不严谨。若要确定该实验结论正确,还需证明硫酸铜的____________________在反应前后都没有发生改变。

化学性质与质量[继续探究]乙同学补做以下实验,进而确认了甲同学的实验结论。根据上述实验中m1:m2=__________,证明反应前后铜离子没有发生变化;将实验方案中的氢氧化钠溶液换成氯化钡溶液,再次实验,证明反应前后硫酸根离子也没有发生变化。

80:49

[拓展延伸]比较硫酸铜和二氧化锰对过氧化氢制氧气的催化效果,实验过程中需要控制的条件有__________(填字母)。

A.溶液的起始温度B.催化剂的质量C.溶液的浓度D.反应起始时间

ABC

【解析】

[评价改进]确认一种物质在一个化学反应中是否作为催化剂,应该抓住催化剂的特征“一变二不变”,即改变了化学反应的速率,但自身的质量与化学性质在反应前后没有改变。通过实验现象已经确定了硫酸铜能加速过氧化氢的分解,所以剩下的就是要确定反应后硫酸铜的质量与化学性质是否保持不变。[继续探究]硫酸铜转化为氢氧化铜,可以通过反应的化学方程式,也可以直接根据守恒的思想CuSO4→Cu(OH)2,“分子数”之比一定是1:1,则质量比为160:98=80:49。[拓展延伸]比较硫酸铜和二氧化锰对过氧化氢制氧气的催化效果,自变量是催化剂的种类,其余凡是会影响化学反应快慢的因素如温度、浓度及催化剂的用量都必须要保持相同,而反应的起始时间对反应是没有什么影响的,故无需控制相同。故选ABC。【对点训练】2.小明查阅资料得知:除二氧化锰外,许多水果对过氧化氢分解也有催化作用。为了探究苹果质量对过氧化氢分解速度的影响,用如图甲所示装置(固定装置未画出)进行以下实验。①检查装置气密性。②称取1克苹果,切成小块放入烧瓶中,量取10毫升溶质质量分数为5%的过氧化氢溶液倒入烧瓶中,迅速塞紧塞子,当液滴移至A点时开始计时。③当观察到液滴恰好至B点时(AB间玻璃管容积为6毫升),记录所需时间。④依次用不同质量的苹果重复步骤②和③,记录并处理数据,结果如图乙。(1)小明把烧瓶放在盛有水的水槽中进行实验,目的是保持温度不变。温度升高会导致液滴移动变快,原因是_____________________________________________________________________________________。

(2)本实验可得出的结论是______________________________________________________________________________。

温度升高导致生成气体膨胀,体积变大(或温度升高苹果中所含酶对过氧化氢催化作用增强)

过氧化氢溶液用量一定时,其分解速度随苹果质量的增大而增大,但增大得越来越慢(3)若用20毫升5%的过氧化氢溶液与6克苹果重复上述实验,预测实验中步骤③记录的时间是多少秒,说明理由。

解:由图乙可知,苹果质量为6g时,产生气体的速率为0.04毫升/秒,所以其所需时间为6毫升÷0.04毫升/秒=150秒。加入反应物量变大,提高反应速率。可以把20毫升6克苹果看成2份10毫升3克苹果的组合,因此反应速率是它的两倍,为0.06毫升/秒,收集6毫升气体总时间为100秒。焦点3氧气的性质

例3

(1)某校化学兴趣小组的同学在一号实验室中进行了氧气分别与碳、硫、铁反应的实验,实验方法如图所示:其中不合理的是_______(填字母);检验A实验中反应产物的方法是________________________,C中的现象是_____________________________________________________________;B中反应的化学方程式为_____________________。

B

倒入澄清石灰水,振荡发出明亮的蓝紫色火焰,放出大量热,产生有刺激性气味的气体

3Fe+2O2

Fe3O4

(2)为了解上述实验产生的气体对空气成分造成的影响,接着设计了如图所示实验装置进行实验(图中多孔球泡的作用是增大气体与溶液的接触面积,使反应充分进行)。①该实验在没有受到污染的二号实验室中进行,需从一号实验室中取空气样品,其正确的方法是_______________________________________。

②将取得的空气样品按上图所示的装置进行实验测定,其中装置A的作用是_______________________,装置C的作用是___________________________________________。

③若通入空气样品100mL,实验结束后,量筒中液体的体积为99mL(导管内液体忽略不计),说明装置_______(填字母)中吸收了1mL气体。

④写出一种减少氧气性质实验中对环境污染的做法:预先在一号实验室C装置中加入少量的___________溶液。

用注射器(针筒)抽取一号实验室的空气吸收CO2、SO2气体量取B中排出水的体积,即为剩余气体的体积

A

NaOH

【解析】

(1)铁丝在氧气中燃烧由于有灼热的溅落物,所以集气瓶底部要铺细沙或盛少量水,避免瓶底爆裂。检验木炭燃烧的产物二氧化碳,用澄清石灰水。硫在氧气中燃烧的实验现象,要描述出火焰及颜色,并与空气中进行对比性的叙述,对于产物的物理性质要进行描述。(2)从某一环境中获取气体的样本,直接用针筒抽取或塑料袋盛取都是很简便的方法,为测定所取实验室中气体所含的二氧化碳与二氧化硫的体积,可用碱性液体吸收,再用排水法测出剩余气体的体积。氧气性质实验中,二氧化硫的排放会造成环境污染,可以先在集气瓶中加碱液吸收。【对点训练】3.如图是小科学习了氧气相关知识后整理的思维导图。下列有关氧气的叙述不正确的是()A.氧原子核内有8个质子B.保持氧气的化学性质的微粒是

C.氧气不易溶于水,可用排水法收集D.氧气具有氧化性决定其能供给呼吸B焦点4燃烧与灭火,对燃烧本质的认识

例4小乐通过如图所示实验装置(夹持部分已略去)及药品,按如下实验步骤,验证了可燃物燃烧的条件,其中实验装置气密性良好。药品均足量(已知红磷的着火点为240℃,白磷的着火点为40℃)。步骤一:向大烧杯中注入足量的冷水,打开K1、关闭K2,向下压左侧注射器活塞,使生成的氧气持续通入U形管,并观察U形管中的现象;步骤二:关闭K1、打开K2,向下压右侧注射器活塞,使生成的二氧化碳将U形管内的氧气排尽,然后将烧杯中的冷水换成等量的80℃的热水,并观察U形管中的现象;步骤三:……,并观察U形管中的现象。(1)根据图示信息,写出生成氧气的化学方程式:_______________________。

(2)简述步骤二中判断U形管内氧气已经排尽的方法:______________________________________________________________________________。

(3)补充完整步骤三的操作,并写出U形管中应观察到的现象:______________________________________________________________________________________________________________________________

2H2O2

2H2O+O2↑

把燃着的木条放在U形管出气口处,如果燃着的木条熄灭,则U形管内氧气已经排尽实验操作:打开K1、关闭K2,向下压左侧注射器活塞,使生成的氧气持续通入U形管;实验现象:裹入红磷的棉花不能燃烧,裹入白磷的棉花燃烧。。【解析】

(1)根据图示信息可知,无色液体是过氧化氢溶液,黑色固体是二氧化锰,过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气,反应的化学方程式为2H2O2

2H2O+O2↑。(2)步骤二中是用生成的二氧化碳气体来排出U形管中原有气体。判断U形管内氧气已经排尽就是确定二氧化碳已经充满,所以具体的方法是把燃着的木条放在U形管出气口处,如果燃着的木条熄灭,则U形管内氧气已经排尽。(3)步骤三的操作、现象:实验操作:打开K1、关闭K2,向下压左侧注射器活塞,使生成的氧气持续通入U形管;实验现象:裹入红磷的棉花不能燃烧,裹入白磷的棉花燃烧。这个实验验证了在有可燃物存在的前提下,燃烧所需的外界条件是要有氧气,温度要达到着火点,两者缺一不可。【对点训练】4.将燃烧的蜡烛放入图甲装置中,一段时间后,蜡烛会慢慢熄灭。兴趣小组探究其原因的过程如下(气体的含量用体积分数表示)。(1)甲同学认为蜡烛熄灭是装置内的氧气被消耗完了。他设计了图乙的实验装置,待蜡烛熄灭后,用凸透镜聚焦太阳光使白磷的温度达到着火点,观察到______________现象,从而否定了自己的猜想。他重新实验,测得蜡烛燃烧过程中烛焰附近的二氧化碳含量从0.04%上升到7.4%,氧气含量从21%下降到13.8%。

白磷燃烧(2)甲同学又认为可能是二氧化碳含量过高导致蜡烛熄灭。乙同学不赞同,他改变图甲装置中的气体成分,只进行了一次实验,就否定了甲同学的观点。则乙同学进行的实验是_______(填字母)。

实验氧气含量二氧化碳含量蜡烛能否燃烧A21%8.4%能B21%3.4%能C12.8%3.4%不能

A

(3)还有一种观点:随着蜡烛的燃烧,氧气含量下降,产热速度变慢;当产热量小于散热量,烛芯的温度下降至着火点以下,蜡烛熄灭。如果该观点正确,将图甲装置置于温度更低的环境中实验,则测得烛焰附近的氧气含量最小值会如何变化?并解释原因。答:氧气含量最小值会变大。分析实验过程和数据可知,低温环境中,烛焰散热快,降温快,为了维持蜡烛燃烧,需要增加产热,所以需要浓度更高的氧气,因此氧气的含量应大于13.8%(或变大)。焦点5氧气的实验室制法

例5在实验室里可以用加热氯酸钾与二氧化锰的混合物来制取氧气。(1)请从下列各图中选择合适的实验装置(部分夹持装置未画出)________(填序号)。

③

(2)二氧化锰、氧化铁和氧化铝都可以作为氯酸钾加热分解的催化剂。为了比较这三种金属氧化物对氯酸钾分解快慢的影响,某兴趣小组利用下列器材和药品进行实验。实验器材:秒表、电子秤、上图中合适的装置。实验药品:氯酸钾、颗粒大小相同的二氧化锰、氧化铁、氧化铝。实验步骤:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

①连接装置,检查装置气密性。②用电子秤称取a克氯酸钾和b克二氧化锰,充分混合后装入试管,连接好装置并固定。③加热,用排水法收集一定体积的气体,记录所用的时间。④分别用等质量的氧化铁、氧化铝替换二氧化锰,收集相同体积的气体,记录所用的时间。⑤重复上述实验,对于同一组别几次实验时间取平均值,然后进行比较。⑥改变催化剂质量,重复实验【解析】

(1)气体发生装置的选择依据是反应物的状态和反应条件,氯酸钾和二氧化锰为固态,且需要加热,因此发生装置选择“固态加热型”。收集方法的选择依据是气体的溶解性与密度以及是否与水反应,氧气不易溶于水且不与水反应,密度比空气大,因此收集氧气选择排水法或向上排空气法,故选③。(2)实验设计中的几个关键点:①合理转换:比较金属氧化物对氯酸钾分解快慢的影响,需要转换成收集相同体积的氧气需要的时间或相同时间内收集氧气的体积。②气体制取:化学实验中凡是涉及气体制取,必须要遵循一个基本的操作程序,即先检查装置气密性再装入药品,这一点应明确指出。③减小误差:在同一条件下,通过多次测量取平均值的方法。④避免偶然性:通过改变实验条件,如本实验中改变催化剂质量,进行多次实验。【对点训练】5.某款市售制氧杯具有供氧快、便携带、易操作、成本低的特点。图1为制氧杯实物图,图2为制氧杯内部结构剖面示意图,图3为制氧剂的相关信息。利用该制氧杯制氧,产生的氧气可以在剧烈运动后即时补氧,也可以供老人、孕妇等在家中和户外急救补氧。【制氧剂】相关信息

制氧剂A的成分:2Na2CO3·3H2O2

制氧剂A放入水中后发生反应的化学方程式:

2Na2CO3·3H2O2===2Na2CO3+3H2O2

制氧剂B的成分:MnO2图3【使用步骤】ⅠⅠ.取下杯盖,在甲杯中加入A、B两种制氧剂,再加入清水至相应水位;ⅡⅡ.取下与杯盖相连的乙杯,在乙杯中加入适量清水,将乙杯装回杯盖的中央正下方;ⅢⅢ.将带有乙杯的杯盖和甲杯旋紧,形成一个如图1所示的整体;ⅣⅣ.待出气孔②处有氧气逸出时,通过医用导气管供人呼吸补氧。回答下列问题:(1)在乙杯中加入清水的作用是__________________________________。

(2)在甲杯中加入清水至相应水位,清水除了溶解制氧剂A并使制氧反应发生以外,还具有的作用是____________________________________________________。(3)请运用所学知识,并结合以上信息,解释该制氧杯能快速产生氧气并能从出气孔②快速逸出的原因。解:制氧剂A放入水中反应产生过氧化氢,过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解产生氧气,氧气不易溶于水,杯内气压增大,则能从出气孔②中快速地逸出。观察氧气产生的速率、湿润氧气使二氧化锰与水形成悬浊液,增大反应物之间的接触面积焦点6氧气的制取与计算

例6某项目化学小组开展主题为“自制简易家庭制氧机”的活动,设计如图甲所示的制氧机模型。制氧原理是在水环境中,利用过碳酸钠分解制得氧气:2Na2CO4

2Na2CO3+O2↑。该制氧机出氧流量(每分钟产生氧气的体积)平稳,其中吸氧浓度=[21%+4%×出氧流量(升/分钟)],适用情况如表所示。适用情况吸氧浓度供氧时间(分