第一单元身边的化学物质第1讲空气氧气考试说明1.说出空气的主要成分；认识空气对人类生活的重要作用。2．了解典型的大气污染物的来源及危害；认识化学在环境监测与环境保护中的重要作用。3．知道氧气能跟许多物质发生反应；能结合实例说明氧气的主要性质和用途。4．初步学习氧气的实验室制取方法；了解自然界中的氧循环；知道催化剂对化学反应的重要作用。5．完成学生基础实验：氧气的实验室制取与性质。考点1空气的成分和用途成分含量用途氮气78%1.制______和______的原料2.常用作______，用于食品防腐和延长灯泡寿命3.液氮作制冷剂，用于超导材料氧气21%1.______，如潜水、医疗急救2.______，如燃烧、炼钢、气焊等二氧化碳0.03%1.是______作用的原料2.固态CO2(俗称干冰)作制冷剂3.工业上用于制碱、尿素、汽水等稀有气体0.94%1.包括______、______、______、______、______等2.性质很稳定，常作保护气，如焊接金属时来隔绝空气3.稀有气体在通电时发出不同颜色的光，可制成多种用途的电光源【温馨提示】(1)空气中各成分含量表示的都是体积分数，而不是质量分数。(2)空气中各成分是相对稳定的。考点2空气的污染及防治空气中的污染物排放到空气中的有害气体(一氧化碳、______、二氧化氮等)和______污染物的来源化石燃料的燃烧、工厂排放的废气、植被破坏引起的沙尘等空气污染造成的危害严重损害人体健康，影响农作物生长，破坏生态环境。全球气候变暖、臭氧层破坏和______等都与空气污染有关防治污染的措施加强大气质量的监测，使用，积极植树、造林、种草等，以保护空气【温馨提示】目前计入空气污染指数的项目暂为：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入颗粒物(粒径在10微米以下的颗粒物，称PM10，又称飘尘)和臭氧等。考点3氧气的性质和用途1.氧气的物理性质：在通常状况下氧气是一种______、______的气体，______溶于水，密度比空气______。液态氧是淡蓝色的液体，固态氧是淡蓝色的雪花状的固体。2.氧气的化学性质物质(颜色状态)反应现象化学方程式11\n红热的木炭①在空气中红热，②在氧气中______，③放出______，④生成使澄清石灰水变______的气体硫(______色固体)①在空气中燃烧发出微弱的______火焰，②在氧气中燃烧发出______火焰，③放热，④有______气味的气体生成细铁丝(银白色固体)①在空气中加热成红热、离火变冷，②在氧气中______，生成______固体结论氧气是一种化学性质______的气体。在一定条件下与许多物质发生化学反应，放热3.缓慢氧化：进行得很缓慢，甚至不容易被察觉的氧化反应，其特点是放热但不发光，如_________、________等。4.氧气的用途：____________和__________。考点4氧气的制取1.氧气的实验室制法药品化学方程式高锰酸钾氯酸钾过氧化氢2.氧气的工业制法工业上利用液氮和液氧的沸点不同，采用蒸发的方法，分离液态空气制得液氧，它属于______变化。3.催化剂与催化作用催化剂是指在化学反应里能______其他物质的反应速率，而本身的______和______性质在化学反应前后不发生改变的物质(又叫触媒)。催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。命题点1 空气的成分和用途 (2022·株洲)空气是一种宝贵的自然资源。下列对空气的说法中正确的是( )A．空气中含量最多的是氧气，氧气可支持燃烧B．臭氧(O3)属于稀有气体，主要分布在距地面10～50km的高空C．SO2约占空气体积的0.03%，能产生温室效应D．随着工业的发展，排放到空气中的有害气体和烟尘对空气造成了污染思路点拨：空气中含量最多的是氮气；稀有气体是指氦气、氖气、氩气、氪气等气体，臭氧并不属于稀有气体；二氧化碳约占空气体积的0.03%，能产生温室效应，而不是二氧化硫。 1．(2022·六盘水模拟)空气成分中，体积分数约占21%的是( )A．氮气B．氧气C．稀有气体D．二氧化碳2．(2022·菏泽)空气是人类宝贵的自然资源，下列有关空气的说法正确的是( )A．洁净的空气是纯净物B．空气中的氧气可以供给呼吸、燃烧、炼钢、用于化工生产等C．分离液态空气得到氧气和氮气的过程中发生了化学反应D．新鲜空气中不含二氧化碳命题点2 空气的污染与防治 (2022·六盘水模拟)由于森林过度砍伐，草场大面积开垦，土地出现沙漠化，导致最近我国北方频繁出现沙尘暴天气。沙尘暴使空气中增加了大量的( )A．二氧化硫B．二氧化碳C．一氧化碳D．粉尘11\n思路点拨：二氧化硫、一氧化碳属于气体污染物，二氧化碳虽然能造成温室效应，但不是气体污染物，它们都不是沙尘暴形成的；而沙尘暴会使空气中直接增加的是粉尘。 3．(2022·贵阳)中国环境监测总站发布了2022年全国主要城市空气质量报告，贵阳空气质量排名全国前十。优质的空气资源需要大家的保护，下列物质不会对空气造成污染的是( )A．O2B．SO2C．COD．可吸入颗粒物4．(2022·宜宾)空气是一种宝贵的自然资源。下列措施中，不利于提高空气质量的是( )A．开发新能源代替化石燃料B．改进汽车尾气的净化技术C．节假日燃放烟花爆竹D．控制PM2.5的排放以减少雾霾天气命题点3 氧气的性质和用途 (2022·遵义)下列反应有刺激性气味气体生成的是( )A．铁丝在氧气中燃烧B．硫粉在氧气中燃烧C．红磷在空气中燃烧D．甲烷在空气中燃烧思路点拨：根据四种物质在氧气或空气中燃烧的现象分析。5．(2022·鄂州)有一位同学暑假去西藏发生了严重的高原反应，医生让他吸氧后症状缓解。吸氧可以帮助人克服高原反应的原因是( )A．氧气是无色无味的无毒气体B．氧气可以燃烧C．吸氧为人体呼吸提供了适量的氧气D．氧气可以支持燃烧6．(2022·滨州)下列关于氧气的说法正确的是( )A．氧气能支持燃烧，可作燃料B．水生生物能依靠溶于水中的氧气而生存C．氧气能跟所有物质发生氧化反应D．氧气约占空气总体积的78%实验一空气中氧气含量的测定实验原理红磷在集气瓶内燃烧，消耗空气中的氧气，生成五氧化二磷固体，使得集气瓶内气体减少，压强降低。大气压将烧杯里的水压入集气瓶中。集气瓶内被消耗的氧气的体积就是进入集气瓶内水的体积。化学方程式为：______________________________实验装置实验步骤(1)检查；______(2)在集气瓶中装少量的水，再把水以上的部分分成五等份做上记号；(3)点燃燃烧匙中的红磷，立即伸入瓶内并塞紧瓶塞；(4)待红磷燃烧停止，温度降低到室温后打开弹簧夹实验现象红磷燃烧放出热量、产生大量______，冷却至室温，打开止水夹，烧杯中的水进入集气瓶内，约占瓶内液面以上容积的______实验结论空气中氧气的体积约占空气体积的______误差进入集气瓶的水小于1/5的原因：①装置漏气；②红磷的量不足；③11\n分析没有冷却到室温就打开止水夹读数等进入集气瓶的水大于1/5的原因:①止水夹没有夹紧或没有夹止水夹；②燃烧匙伸入集气瓶速度过慢，没有快速塞紧橡皮塞注意事项不能用硫、木炭、铁、镁条等代替红磷，因为硫、木炭燃烧生成气体。铁不能在空气中燃烧，镁在空气中燃烧能与氧气、氮气、二氧化碳反应。若用木炭、硫代替红磷，可把水换成NaOH溶液，实验也能成功 (2022·遵义)某化学实验小组用两种方法验证空气中的氧气含量。方法一：如图A所示进行。(1)写出图A中二氧化碳与氢氧化钠溶液反应的化学方程式________________________________________；(2)小星同学对该实验提出质疑：木炭在燃烧过程中，氧气浓度降低，参加反应的木炭[m(C)]与氧气[m(O2)]的质量之比在________________________范围内，生成的CO对实验结果产生误差。方法二：如图B所示进行。(1)写出图B中红磷燃烧的化学方程式____________________________；(2)实验测定数据如下：(集气瓶的容积为100mL)组别123456进入集气瓶中水的体积/mL302119221520 分析实验数据，第2、3、4、6组验证氧气约占空气体积的__________，第5组出现较大偏差的原因可能是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。思路点拨：方法一：(1)图A中木炭燃烧消耗氧气生成二氧化碳气体，生成的二氧化碳气体与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水，所以容器内压强减小，容器内液面上升体积约占容器体积的1/5，进入容器中液体的体积就是减少的氧气的体积，即空气中氧气约占总体积的1/5。(2)根据碳完全燃烧的化学方程式：C＋O2CO2，如果碳和氧气的质量比小于或等于12∶32(即3∶8)时，燃烧只生成二氧化碳，如果碳和氧气的质量比大于12∶32(即3∶8)时，会发生不完全燃烧，有一氧化碳生成。生成气体全部为一氧化碳时，碳与氧气的质量比为3∶4。方法二：(1)红磷在空气中燃烧，实质是红磷与氧气反应，生成五氧化二磷。(2)表中2、3、4、6四组的测定结果相近，其平均值为20，即说明100mL空气中，红磷燃烧后减少了20mL，即氧气体积为20mL，所以氧气约占空气体积的20%；第5组数据明显偏小，其原因一是红磷用量不足，二是装置气密性不好，三是实验时导管中没有先充满水，四是实验时没有等集气瓶冷却到室温就打开弹簧夹等。测定空气中氧气含量实验原理都是利用物质和空气中氧气发生反应导致气体压强的减小，因此要求生成物必须为固体，若为气体则增加一种能吸收该气体的物质，如CO2用NaOH溶液吸收等。(3)该化学小组利用如图所示的实验装置测定空气中氧气的含量(部分固定装置已略去)。回答有关问题：①向烧杯中加水是为了_________，发生反应的化学方程式为_____________________________________。11\n②实验中可观察到，注射器的活塞先向右移动，后向左移动，若试管内净容积为50mL，反应后冷却至室温，活塞停止在________mL附近。③实验中若白磷的量不足，会使测定的结果________。④通过这个实验得出的结论是___________________________________________________________________。实验二氧气的实验室制取实验药品高锰酸钾(或氯酸钾和二氧化锰)过氧化氢和二氧化锰反应原理实验装置实验步骤①查：检查装置的气密性；②装：把药品装入试管内，使之平铺在试管底部；③定：把试管固定在铁架台上；④点：点燃酒精灯加热；⑤收：收集气体(用向上排空气法或排水法)；⑥离：把导气管撤离水槽；⑦熄：熄灭酒精灯。简记为：茶庄定点收利息①查②装：先放入固态药品，再放入液态药品③定④收收集方法检验气体将带火星的木条伸入集气瓶中，如果______，说明该瓶内的气体是氧气验满用向上排空气法收集时，将带火星的木条放在处______，如果木条复燃，说明该瓶内的气体已满 (2022·遵义)FeCl3溶液能对过氧化氢溶液的分解起催化作用。某小组拟在相同浓度FeCl3溶液的催化下，探究过氧化氢浓度对过氧化氢分解速率的影响。写出本实验发生反应的化学方程式______________________________。Ⅰ.分别取相同体积、不同浓度的过氧化氢溶液于锥形瓶中，注入相同体积、相同浓度的FeCl3溶液，如图观察到______________，就可以粗略判断，得出实验结果。为进一步判断上述实验结论的准确性，运用上图，小刚同学进行了如下实验方案设计。Ⅱ.[方案一]在不同过氧化氢浓度下，测定收集相同体积气体所需时间。[方案二]在不同过氧化氢浓度下，测定________________________________。方案二的实验测量结果：物理量30%H2O2溶液的体积(mL)2%FeCl3溶液的体积(mL)加入H2O的体积(mL)反应的时间(min)生成O2的体积(mL)15x205V1210315yV211\n 表中x＝________，y＝________；实验结论：通过测量，若V1________V2(填“＞”“＝”或“＜”)，说明________________________________________________________________________。思路点拨：本实验的反应原理是过氧化氢在氯化铁的催化下分解生成水和氧气，根据反应生成氧气的速率比较反应速率；由于过氧化氢分解产生氧气，所以反应中有气泡产生，粗略的比较时可通过比较产生气泡的快慢进行判断，如果要较精确的比较，可利用图示装置，比较相同时间内产生气体的体积，或收集相同体积气体所需时间进行比较；本实验的目的是探究不同浓度过氧化氢在相同浓度氯化铁催化下分解的快慢，所以实验中需控制的变量有氯化铁溶液的浓度，收集气体所用时间，为控制实验时氯化铁溶液的浓度，采取过氧化氢溶液的体积相等，加入等体积等浓度的氯化铁溶液，所以表中x为3，y为5，根据浓度对反应速率的影响，相同条件下，反应物浓度越大，反应越剧烈，所以本实验中，如果V2大于V1，则说明在相同氯化铁溶液催化下，过氧化氢浓度越大，分解速率越快。在研究一种条件对研究对象的影响时，除了这种条件不同外，其他条件都应该相同，这就是科学探究设计中控制变量的基本思想。Ⅲ.请设计实验探究氯化铁的浓度对过氧化氢分解速率的影响。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。Ⅳ.在探究有关物质反应速率影响因素的实验时，应注意________法的应用。一、选择题1．(2022·遵义)空气是一种宝贵的自然资源，其中可引起温室效应的是( )A．稀有气体B．氮气C．氧气D．二氧化碳2．(2022·贵阳)实验室用如图所示装置制取氧气，下列有关说法不正确的是( )A．试管中加入的药品是MnO2和H2O2B．实验前应检查装置的气密性C．待导管口产生连续均匀的气泡时才开始收集氧气D．实验结束时，应先从水槽中取出导管，再停止加热3．(2022·遵义汇川模拟)据探测卫星发回的数据分析，火星大气中95%是二氧化碳，其余为少量的氮气、氢气，还找到了有液态水存在的证据。根据以上信息。某同学作出如下推断：①火星大气是混合物；②火星大气与地球大气成分相似；③火星上钢铁不易生锈；④火星上气体遇火将发生爆炸；⑤火星上温室效应显著。你认为正确的是( )A．①③⑤B．②③⑤C．②③④D．①④⑤4．(2022·铜仁)下列说法正确的是( )A．凡是含氧元素的化合物都是氧化物B．二氧化锰可以作为所有化学反应的催化剂C．物质发生化学反应的同时伴随着能量的变化D．空气中的氮气、氧气经混合，它们的化学性质都已改变5．(2022·莱芜)下列关于空气的说法中，正确的是( )A．“富氧空气”中氧气含量高于普通空气，其中氧气与其他气体体积比为21∶79B．从空气中分离出的氮气可用作食品防腐剂C．莱芜香肠采用真空包装的主要目的是为了隔绝水蒸气11\nD．铁丝在空气中能剧烈燃烧，火星四射，生成四氧化三铁6．(2022·南宁)向一定溶质质量分数的过氧化氢溶液加入少量二氧化锰，立即有大量的氧气产生，下列说法正确的是( )A．过氧化氢中含有水和氧气B．过氧化氢能使二氧化锰分解放出氧气C．二氧化锰能加快过氧化氢分解生成水和氧气D．该反应中有过氧化氢和二氧化锰两种反应物，不属于分解反应7．(2022·宜昌)保护空气，使天空更蓝。下列做法不合理的是( )A．随意大量燃放鞭炮B．使用绿色公共交通出行C．开发和利用各种清洁能源D．将工业废气处理后再排放8．(2022·烟台改编)用如图所示装置来测定空气中氧气的含量，对该实验认识错误的是( )A．铜粉用量的多少，会影响实验结果B．实验结束后冷却到室温才能读数C．气球的作用是调节气压，使氧气完全反应D．在正常操作情况下，反应结束后消耗氧气的总体积应该是反应前注射器内气体体积的1/5二、填空及简答题9．(2022·南京)空气是一种宝贵的资源。(1)洁净的空气属于________(填“混合物”或“纯净物”)。(2)据报道，今年1～4月南京空气中PM2.5与去年同期相比下降22.3%，下列行为不会增加空气中PM2.5的是________。A．燃煤火力发电B．治理工地扬尘C．露天焚烧垃圾D．使用氢能源汽车(3)氮气具有广泛用途，它是制造硝酸和氮肥的重要原料。写出含有氮元素的常见氧化物、酸、碱、盐的化学式各一个，并标出所写化学式中氮元素的化合价：氧化物________、酸________、碱________、盐________。10．(2022·临沂)下图是初中化学中常见的实验，请根据下图回答下列问题。(1)A实验完毕，进入集气瓶中的水不到总容积的1/5，你认为导致这一结果的原因可能是____________________________________________(答出其中一种原因)。(2)硫燃烧的化学方程式是________________，B实验中集气瓶内放入少量水的目的是__________________________________________。11．(2022·杭州)甲图所示为测定空气中氧气含量的装置及药品。(1)为获得较为准确的实验数据，下列做法不正确的是( )A．检查装置的气密性11\nB．燃烧匙中的红磷足量C．点燃红磷后缓慢将燃烧匙插入瓶中，塞紧瓶塞D．红磷熄灭，广口瓶冷却后打开弹簧夹(2)小明同学用足量的木炭代替红磷、氢氧化钠溶液代替水来做此实验。小明操作正确，但是测得的数据小于用红磷测得的数据，其原因是木炭燃烧除生成二氧化碳外还可能生成________。(3)市售“暖宝宝”中发热剂主要成分是铁粉、炭粉、水和食盐等，反应原理可简化为铁生锈。小明用配置的发热剂按图乙装置实验。他不是将足量的发热剂堆在瓶底，而是将其涂抹在广口瓶内壁的四周，这样做的目的是____________________________________。(4)在上述三个实验操作都正确的情况下，与另两个实验的测量结果相比，第三个实验的测量结果与空气中的氧气含量更接近。推测其主要原因，最合理的是________________________________________________________________________。三、实验探究题12．(2022·安顺)下图是实验室制取气体的一些装置，据图回答有关问题。(1)写出指定仪器的名称：①________；②________；(2)写出一个实验室用装置B制取气体的反应化学方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________；(3)实验室在常温下用块状电石与水反应制取乙炔气体，该反应必须严格控制加水速度，以免剧烈反应放热引起发生装置炸裂。你认为上图中最适合制取乙炔气体的发生装置是________(填装置序号)；如果用E图所示装置收集乙炔，气体应从________(填“a”或“b”)端管口通入。13．(2022·台州)利用图甲装置探究“MnO2的用量对H2O2分解反应的影响”，实验中H2O2的溶质质量分数为3%，装置中产生氧气的量可以用压强传感器测出(在等温条件下，产生氧气体积与装置内压强成正比，反应放热忽略不计)。(1)写出装置中发生反应的化学方程式：____________________________，MnO2在此反应中起________作用。(2)图乙是“0.1克MnO2与不同体积的3%H2O2溶液混合”的实验结果，从图中可以看出________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)当用“3%H2O2溶液8毫升与不同质量的MnO2混合”时，得到如图丙所示的曲线。曲线的斜率显示，当MnO2的用量增加到0.08克时，分解速度达到实验要求。在此实验条件下，若MnO2的质量有4克(一药匙)，就能使下图________(选填字母)烧杯中所装的3%H2O2溶液的分解速度最接近实验要求。11\n四、计算题14．(2022·重庆B卷)取氯酸钾和二氧化锰的混合物26g，加热至混合物固体质量不再减少为止，冷却后称得剩余固体质量为16.4g，将剩余固体加入一定量的水中，充分搅拌后过滤，滤液是10%的氯化钾溶液(假设溶液无损失)。计算：(1)生成氧气的质量。(2)二氧化锰的质量。(3)氯化钾溶液中水的质量。11\n参考答案考点解读考点1 硝酸 氮肥 保护气 供给呼吸 支持燃烧 光合 氦 氖 氩 氪 氙考点2 二氧化硫 烟尘 酸雨 清洁能源考点3 1.无色 无味 不易 大 2.发出白光 热量 浑浊 C＋O2CO2 黄 淡蓝色 蓝紫色 刺激性 S＋O2SO2 剧烈燃烧、火星四射 黑色 3Fe＋2O2Fe3O4 比较活泼 3.动植物呼吸 钢铁生锈 4.供给呼吸 支持燃烧考点4 1.2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑ 2KClO32KCl＋3O2↑ 2H2O22H2O＋O2↑ 2.物理 3.改变 质量 化学各个击破例1 D 例2 D 例3 B题组训练 1.B 2.B 3.A 4.C 5.C 6.B实验突破实验一 4P＋5O22P2O5 装置的气密性 白烟 1/5 1/5例4 方法一：(1)2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O (2)大于3∶8而小于或等于3∶4 方法二：(1)4P＋5O22P2O5 (2)20% 红磷用量不足(或没等集气瓶冷却至室温就打开弹簧夹，红磷一停止燃烧就打开弹簧夹，装置气密性不好，实验时导管内未先充满水等)拓展训练 (3)①提高烧杯内的温度 CaO＋H2O===Ca(OH)2 ②40 ③偏小 ④空气中氧气的体积约占空气体积的1/5实验二 2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑ 2H2O22H2O＋O2↑ 排水法或向上排空气法 木条复燃 集气瓶口例5 2H2O22H2O＋O2↑ 产生气泡的快慢 相同时间内收集到气体的体积 3 5 ＜ 在相同氯化铁溶液催化下，过氧化氢浓度越大，分解速率越快拓展训练 取相同体积、相同浓度的过氧化氢溶液于2支试管中，分别加入等体积，质量分数分别为5%和10%的FeCl3溶液，观察产生气泡的快慢 控制变量整合集训1．D 2.A 3.A 4.C 5.B 6.C 7.A 8.D 9.(1)混合物 (2)BD (3)O2 3 H3·H2O 3 10.(1)红磷量不足或没有冷却到室温就打开弹簧夹等 (2)S＋O2SO2 使二氧化硫溶解在水中，防止污染空气 11.(1)C (2)CO (3)增大发热剂与氧气的接触面积 (4)广口瓶内氧气消耗更充分 12.(1)试管 集气瓶 (2)2H2O22H2O＋O2↑(或CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑) (3)A b 13.(1)2H2O22H2O＋O2↑ 催化 (2)H2O2的用量越多，产生的氧气越多 (3)C14．(1)生成氧气的质量为26g－16.4g＝9.6g(2)设原混合物中氯酸钾的质量为x，生成氯化钾的质量为y。2KClO32KCl＋3O2↑24514996xy9.6g＝ x＝24.5g11\n＝ y＝14.9g所以二氧化锰的质量为26g－24.5g＝1.5g(3)根据题意知氯酸钾已全部分解，生成氯化钾的质量为14.9g，所以氯化钾溶液质量为＝149g氯化钾溶液中水的质量为149g－14.9g＝134.1g答：(1)生成氧气质量为9.6g。(2)二氧化锰的质量为1.5g。(3)氯化钾溶液中水的质量为134.1g。11
