专题一空气 氧气

1、专题一 空气 氧气【学习目标】1、记住空气的主要成分以及各成分的体积分数2、记住测定空气中氧气的体积分数的实验原理及方法3、记住氧气的主要性质和用途4、记住实验室制取氧气的方法【知识点1、2】1.空气的主要成分以及各成分的体积分数空气的成分一般来说是比较固定的，按体积分数计算，大约是氮气占78%，氧气占21%，稀有气体占0. 94%，二氧化碳占0. 03%，其它气体和杂质占0. 03%。 注意：空气成分是指体积分数而不是质量分数。2.测定空气中氧气的体积分数的实验原理及方法（1）红磷与氧气反应实验步骤：1.检查装置的气密性2.连接好装置 3.向集气瓶中加少量的水，并做记号4.向瓶中加入水，并在

2、燃烧匙上加入红磷迅速加入集气瓶中并塞紧 5.燃烧完后，等集气瓶冷却后打开止水夹实验现象：红磷剧烈燃烧，发出黄光，放出大量热，产生大量的白烟；冷却至室温后，打开弹簧夹，烧杯中的水沿导气管进入集气瓶中，至约占集气瓶内空间的1/5。实验结论：空气中氧气的体积约占1/5。实验原理：红磷燃烧后生成固体五氧化二磷，使集气瓶中空气的压强变小，小于外界大气压。在外界大气压的作用下，烧杯中的水进入集气瓶。实验推论：氮气不能燃烧也不支持燃烧；集气瓶内水面上升一定高度后，不能继续上升，可以说明氮气不易溶于水。注意事项：红磷伸入集气瓶内的速度要快，而且红磷过量，足以使钟罩中密封的氧气反应完，使测得氧气的体积更接近空气

3、中氧气的实际体积；一定在冷却到室温后打开止水夹。误差分析：通过实验得出的结论是氧气约占空气总体积的1/5，而在这个实验中，为什么有时气体减少的体积小于1/5呢？导致结果偏低的原因可能有： （1）红磷的量不足；（2）未冷却至室温就打开弹簧夹，使进入瓶内的水的体积减少；（3）装置漏气（如塞子未塞紧、燃烧匙与橡皮塞之间有缝隙等），使外界空气进入瓶内。 该实验中有时气体减少的体积大于1/5，又是为什么呢？原因可能是（1）点燃红磷后，插入燃烧匙时，瓶塞子塞得太慢，使得瓶中空气受热膨胀，部分空气溢出。（2）实验开始时，没有夹或没夹紧止水夹。（2）铜与氧气【例题】实验前在一侧针管内留20ml空气，

4、然后给装有铜丝的硬质玻璃管加热，同时缓慢交替推拉两个注射器的活塞，玻璃管内的铜丝变黑，且装置内气体的量不再进一步变化。停止加热后，带冷却至室温，将气体全部推至一个注射器中，记录下注射器内剩余气体的体积。根据你对上述试验的理解和做试验的经验回答问题：1.实验结束后，注射器内的气体体积理论上应该减少_4毫升_ml ，这是因为：_因为铜在加热的情况下与氧气反应生成氧化铜，因为空气中氧气含量约为20%，所以理论上应减少约4毫升_。2.试验的加热过程中，多次缓慢交替推动两个注射器活塞的目的：_为了使铜能把氧气充分反应掉，把注射器内部的氧气推出来反应掉_。3.如果该小组测得的空气中氧气的含量大于理论值，请

5、你帮助该小组的同学分析出现的误差的原因：装置的气密性不好，在把气体推至另一注射器时部分气体流失；或注射器活塞摩擦力过大，不能被气体压至实际位置。4如果该小组测得的空气中氧气的含量小于理论值，请你帮助该小组的同学分析出现的误差的原因。因为没有使氧气充分反应完（铜丝不足）；因为装置气密性不好空气中氧气混入。这两个实验有什么相似之处？都是选用一种与只与空气中的氧气反应，不与空气中的其它成分反应，消耗掉氧气而且生成物是一种固体，对容器内的气压无影响，使容器内的气压小于外界大气压。【例题】1. 如右图所示，甲、乙两个气密性良好的干燥集气瓶中都充满了空气。甲、乙瓶中的燃烧匙内分别放有足量的红磷和炭粉，a、

6、b为止水夹。分别点燃红磷和炭粉，充分燃烧后，恢复至室温，同时打开a、b，则烧杯中的水先可能进入 ( A )A甲瓶 B乙瓶 C同时进入甲、乙瓶 D无法判断细沙水红热木炭2（宜昌） 小军根据燃烧红磷测定空气中氧气含量的实验原理，认为可用木条燃烧产生的木炭代替红磷测定空气中氧气的含量，并按右图装置进行实验。依据的实验原理是 C+O2点燃CO2 。小军检查装置气密性后，将盛有足量红热木炭的燃烧匙迅速伸入集气瓶中，并把塞子塞紧，待红热的木炭熄灭并冷却至室温后，打开弹簧夹，并未发现倒吸现象。经过认真分析，小军发现实验失败的原因是（答一条） 集气瓶中的压强没有变化。 小军将集气瓶中的细沙改为一种溶液，重复上

7、述实验，有倒吸现象，写出能体现该溶液作用的化学方程式：2NaOH+ CO2= Na2CO3+2 H2O 。小军还发现倒吸的水量未达到集气瓶内原剩余容积的1/5。原因可能是（答一条） NaOH的量不足 。 小军反思上述实验的探究过程后认为：用燃烧法测定空气中氧气含量的实验时，在药品的选择或生成物的要求上应考虑的是（答一条）要能消耗氧气，又不会跟空气中的其它成分反应，而且生成物为固体。 【练习1】1.早期化学家为了认识空气的本质，将一些物质放在密闭容器中进行实验，结果发现：每次都有约15的空气不知去向。当时化学家把这15的空气称为“有用空气”，这种有用空气指（ B  

8、 ）A.氮气      B.氧气     C.二氧化碳       D.稀有气体2.电工师傅使用的“验电笔”中常充入一种气体，此气体通电时会发光，它是（  C   ）A.氧气           B.氮气       C.氖气 &

9、#160;         D.空气太阳光cdba绿色植物动物水和土壤大气3. （柳州）右图为生态系统结构示意图的一部分， 图中a、b、c、d分别代表氧气和二氧化碳循环。请用字母填空：代表生成氧气的是 （b）代表放出氧气的是 （d）4.（06兰州）人们对空气污染程度的关注不断加强，我市也是空气污染较严重的城市之一。下列气体中可造成空气污染的有：NO2、NO、CO、CO2、SO2 （A）A B C D5.（06江苏省泰州）人类需要洁净的空气。目前我国城市空气质量日报中的污染物不包括（B）A、可吸入颗粒物 B、二氧化碳

10、 C、二氧化氮 D、二氧化硫6. 北京奥运会若用大型遥控飞艇作广告。为了安全，艇内充入的气体最好是   (   C   )A.氢气       B.氧气      C.氦气          D.二氧化碳7.小明和小红对市场上销售的一种真空充气包装的形如小枕头“蛋黄派”发生了兴趣，如下图所示。他们查阅资料获知

11、：这种真空充气包装技术，即将食品装入包装袋，抽出包装袋内空气，再充入某种气体，然后封口。它能使食品保持原有的色、香、味及营养价值，防止食品受压而破碎变形。那么，这是什么气体呢？小红猜想是氮气，小明猜想是二氧化碳。（1）请你帮助他们设计一个简单的实验方案，来判断小明的猜想是否正确，简要写出操作步骤（方法、现象和结论）：将气体通入澄清的石灰水中，若有白色沉淀生成，则小明的猜想是正确的，反之，则不正确 。（2）你认为食品充气包装，对所充气体的要求是：对人体安全 卫生 不改变食品特性 没有异味 对环境没有污染【练习2】1. 要在一充满空气的瓶子中，将其中的氧气除去，又不增加其他气体的成分。下列物质在瓶

12、中燃烧可达到目的的是     ( D   )   A.木炭       B.硫磺   C.铁丝            D.红磷2. 小红同学利用如图所示装置测定空气中氧气的体积分数，实验后发现测定氧气的体积分数低于1/5，针对这一事实，你认为下列做法或想法不可取的是 （D ）A、查看实验装置是否漏气 B、实验中可能红磷的量不足C、实验中可

13、能未冷却至室温就打开止水夹 D、将红磷改为木炭再重做实验3.（06厦门）小明用右图装置来测定空气中氧气的含量，对该实验认识正确的是（C）A使用红磷的量多或少，都不会影响实验结果B燃烧足够的红磷可使进入容器的水占容器的45C红磷燃烧消耗空气中的氧气，使容器内压强下降，水面上升D红磷一燃烧完，就要立即观察，并记录水进入容器的刻度4.（南京）某班同学用右图装置测定空气里氧气的含量。先用弹簧夹夹住乳胶管。点燃红磷，伸入瓶中并塞上瓶塞。待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察广口瓶内水面变化情况。实验完毕，甲同学的广口瓶内水面上升明显小于瓶内空气体积的1/5，乙同学的广口瓶内水面上升明显大于瓶内空气体积的1

14、/5。下列对这两种现象解释合理的是（ D ） 甲同学可能使用红磷的量不足，瓶内氧气没有消耗完 甲同学可能未塞紧瓶塞，红磷熄灭冷却时外界空气进入瓶内 乙同学可能没夹紧弹簧夹，红磷燃烧时瓶内部分空气受热从导管逸出 乙同学可能插入燃烧匙太慢，塞紧瓶塞之前，瓶内部分空气受热逸出 A、只有 B、只有 C、只有 D、只有5.小红同学利用如图所示装置测定空气中氧气的体积分数。硬质玻璃管内装有细铜丝，且两个注射器组成的密闭系统内留有30mL室温下的空气。回答下列问题：（1）小红在实验中出现的现象是：细铜丝由_红_色变为_黑_色；冷却后，密闭容器内气体的体积约为_24_mL（2）小红在实验过程中，交替推动两注射

15、器的目的是_使铜与氧氧充分反应_。（3）最后小红发现自己测出的氧气的体积分数偏小，请你帮他分析一下原因_铜丝量不足；气密性不好_。（4）小明用B装置测定空气中氧气的含量，反应原理是_4P+5O22P2O5_，实验前在集气瓶内加入少量的水，并做上记号。下列说法中，不正确的是_C_。A.实验时红磷一定过量B.点燃红磷前先用弹簧夹夹紧乳胶管C.红磷熄灭后立刻打开弹簧夹D.最终进入瓶中水的体积约为氧气的体积（5）集气瓶中剩余的气体主要是哪种气体？该实验说明这种气体具有哪些性质？主要是氮气，说明氮气不燃烧好不支持燃烧，化学性质比较稳定。【知识点3】氧气的主要性质和用途1. 氧气的物理性质：通常情况下，氧

16、气是一种无色、无味的气体。不易溶于水，比空气略重，可液化和固化。2. 氧气的化学性质：碳、硫、磷、铝、蜡烛等物质在氧气中燃烧比空气中更旺。铝不能在空气中燃烧，却能在氧气中燃烧，说明氧气是一种化学性质比较活泼的气体，能与许多物质发生化学反应，在反应中提供氧，具有氧化性，是常用的氧化剂。 氧气能使带火星的木条复燃。 碳跟氧气反应：碳在空气或氧气里燃烧，生成的气体能使澄清的石灰水变浑浊和放出热量。 硫跟氧气反应：硫在空气中燃烧发出淡蓝色的火焰；硫在氧气中燃烧发出蓝紫色的火焰，放出热量，生成物都是有剌激性气味的二氧化硫气体。 铝跟氧气反应：铝不能在空气中燃烧，却能在氧气中燃烧。现象：剧烈燃烧，放出大量

17、的热和耀眼的白光，生成白色固体。 磷跟氧气反应：产生大量白烟和放出热量，生成白色固体。 铁跟氧气反应：铁丝在空气中红热不能燃烧，却能在氧气中燃烧。现象：剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，并放出大量的热。3. 做铁丝在氧气中燃烧实验时应注意哪些问题?（1）应将细铁丝表面的油污、锈迹擦净，并将细铁丝绕成螺旋状，以增大受热面积。(2)在细铁丝的一端系上一根火柴，让火柴燃烧，给细铁丝预热，使其温度达到着火温度。(3)集气瓶内应事先装入少量的水或铺一薄层细沙，防止溅落的熔化物炸裂瓶底。4. 氧气的用途(1)供呼吸。如高空飞行、潜水、登山等缺氧的场所，其工作人员都需要供氧；病人的急救。(2)利用氧气支持燃

18、烧并放热的性质，用于冶炼金属(吹氧炼钢)、金属的气焊和气割、作火箭发动机的助燃剂、制液氧炸药等。【练习3】1.（06广西柳州）下列物质在氧气中燃烧，能观察到白烟的是（A）A、P B、S C、H2 D、CO2.（06江苏南通）1777年舍勒在火与空气一书中指出：空气由两种性质不同的“火空气”和“浊空气”组成，其中“火空气”可以帮助燃烧，维持生命。下列物质不能与“火空气”发生反应的是（C）A木炭 B石蜡 C烧碱 D乙醇3.（06江苏南通）氧气是空气的主要成分之一，有关氧气说法错误的是（C）A用带火星的木条可以检验氧气B用加热高锰酸钾的方法可以制取氧气C鱼类能在水中生活，证明氧气易溶于水D铁丝能在氧

19、气中燃烧，火星四溅，产生黑色固体4.（06辽宁省锦州）下列实验现象描述不正确的是(B)A.红磷在空气中燃烧，产生大量白烟B.木炭在氧气中燃烧，发出白光，生成黑色固体C.细铁丝在氧气中燃烧，火星四射，生成黑色固体D.在空气中加热铜片，铜片表面有黑色固体生成5. （河南）鉴别空气、氧气、二氧化碳三瓶气体，最简单的方法是 （ D ） （A）将气体分别通入蒸馏水中（B）将气体分别通入澄清的石灰水中（C）将气体分别通入紫色石蕊溶液中（D）将燃着的木条分别伸入集气瓶中6.（扬州）如图是四位同学讨论某一个化学方程式的场景。他们所描述的化学方程式是：（ C ）A、4P+5O22P2O5B、C+O2CO2C、S

20、+O2S02 D、2H2+O22H2O7.（北京）铁丝在氧气中燃烧的主要现象是（B ） A、产生大量白烟 B、火星四射，有黑色固体生成 C、燃烧的火焰为蓝色 D、产生有刺激性气味的气体8.（苏州）氧气是空气的主要成分之一，有关氧气说法错误的是（ C ）A用带火星的木条可以检验氧气B用加热高锰酸钾的方法可以制取氧气C鱼类能在水中生活，证明氧气易溶于水D铁丝能在氧气中燃烧，火星四溅，产生黑色固体9.（南京）下列物质在空气中燃烧时，用干燥烧杯罩在火焰上方，烧杯内壁没有水珠出现的是（ A ）10 (江西)课堂上老师做了一个实验：将液态空气倒入一只烧杯中，发现立即冒出大量气泡，把一根燃着的小木条置于烧杯

21、口，小木条火焰熄灭；过一会而再把燃着的小木条置于烧杯口，此时小木条不但没有熄灭，反而燃烧更旺。据此实验现象回答下列问题：(1)由于液氮的沸点比液氧的沸点 底 （填“高”或“低”）导致 氮气 首先从液态空气中蒸发出来；(2)“过一会而，小木条不但没有熄灭，反而燃烧更旺”，其原因是 氧气蒸发出来，且可以支持燃烧 。【知识点3】实验室制取氧气的方法【例题】1.(扬州)实验室用如图装置，通过加热高锰酸钾来制备氧气。 请你回答下列问题(1)实验室用高锰酸钾制备氧气的化学方程式是_2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 +O2(2)该装置试管中蓬松的棉花团的作用是防止高锰酸钾粉末进入堵塞导管，污染气体；

22、实验结束时先将导管移出水面，再熄灭酒精灯的目的是防止_生成的水倒流回试管，使其破裂_现象的发生。(3)实验室还可以利用上述装置，以氯酸钾为原料制备氧气，反应如下：2KClO32KCl+3O2，请你简述从该反应后的固体剩余物中回收MnO2的主要操作步骤：溶解、过滤、烘干。实验室制取氧气并用排水法收集的实验步骤可概括为：查、装、定、点、收、离、熄（利用谐音巧记为：茶庄定点收利息）查：检查装置的气密性 装：装入药品 定：固定试管 点：点燃酒精灯收：用排水法收集 离：将导管移离水面 熄：熄灭酒精灯，即停止加热2.(广东)双氧水常用于消毒、漂白等，它是过氧化氢(H2O2)的水溶液。在盛有少量MnO2的容

23、器中，加入含H2O2 30的双氧水，在常温下即可迅速分解放出氧气：2H2O2 MnO2 2H2OO2 。实验室可用此方法制取氧气。试回答下列问题：(1)反应的发生装置应选用 B (A或B)装置。(2)欲分离反应后混合物中的。MnO2用到的玻璃仪器有： 烧杯 、 漏斗 、 玻璃棒 。(3)与加热氯酸钾和二氧化锰混合物制取氧气的方法相比较，实验室用双氧水制取氧气的优点是(写出一种就行) 操作简单 。固体加热 （固）液常温甲 乙3.（青岛）甲图所示的是实验室用过氧化氢溶液与二氧化锰混合制取氧气的装置。请你回答：（1）长颈漏斗的下端管口如果没有伸到液面以下造成的后果是产生的气体会从长颈漏斗中逸出 。（

24、2）可以用如甲图所示的收集方法收集氧气的原因是氧气密度大于空气。（3）乙图所示装置也可以用来制取氧气，甲图中的发生装置与之相比较具有的优点是 可以随时添加液体药品 。（4）甲图中的发生装置在实验室中还可以用来制氢气。其原因是： 反应物为固体和液体 ； 反应不需要加热 。4.（06佛山）CuSO4溶液对过氧化氢的分解具有催化作用。有同学猜想其他盐溶液也能在这个反应中起同样的作用，于是他们做了以下的探究。（1）请你帮助他们完成实验报告： 实验过程实验现象实验结论在一支试管中加入5ml5%的H2O2溶液，然后滴入适量的FeCl3溶液，把带火星的木条伸入试管。 FeCl3溶液可以催化分解H2O2（2）

25、已知FeCl3在水中可解离出Fe3+ 和Cl-，同学们提出以下猜想： 甲同学的猜想是；真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的H2O； 乙同学的猜想是；真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的Fe3+；丙同学的猜想是；真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的Cl-；你认为最不可能的是 同学的猜想， 理由是 （3）同学们对余下的两个猜想，用实验进行了探究。请你仔细分析后填表： 实验过程实验现象结论向盛有5ml5%的H2O2溶液的试管中加入少量的HCl，并把带火星的木条伸入试管。无明显现象 向盛有5ml5%的H2O2溶液的试管中加入少量的 ，并把带火星的木条伸入试管。 分析：此体通过提出猜想

26、、实验探究、得出结论等步骤，以实验形式探究FeCl3溶液对过氧化氢的分解起催化作用以及究竟是哪种粒子(Pe3+、Cl-、H2O)对过氧化氢的分解作用。问题(1)较简单，根据实验结论可知H202能迅速分解，产生气泡，带火星木条复燃。对于问题(2)，考虑到H202溶液中有水，显然水对过氧化氢的分解不起催化作用。问题(3)设计实验时需要控制变量，即Fe3+或Cl应单独存在，第一步实验加HCl(有C1无Fe3+)无明显现象，说明C1不起催化作用；第二步实验应加入一种含Fe3+但不含C1的物质，如Fe(N03)2或Fe2(SO4)3等。 答：试管中有大量气泡产生，带火星的木条复燃 实验步骤 实验现象 结

27、论起催化作用的不是Cl Fe(NO3)2溶液(或Fe2(SO4)3溶液)试管中有大量气泡产生，带火星的木条复燃起催化作用的是Fe3+ 甲 因过氧化氢溶液中自身有水，可见水不是催化剂5.由于氧气的密度比空气_,收集氧气时可用_法,又因为氧气_ 溶于水,收集它时可用_法。欲得到较纯净的氧气(尽可能不含空气)最好选用_法收集。收集到气体的集气瓶要_放在桌上。氧气的验满方法是_，氧气的检验方法是_。【练习3】1. 工业上用分离_的方法制取大量的氧气.为了便于贮存,运输和使用,通常将氧气加压后贮存在_色的_中.2(江西)下表是研究性学习小组研究影响过氧化氢（H2O2）分解速率的因素时采集的一组数据： 用

28、10mL H2O2制取150mL所需的时间（秒）反应条件 浓度30% H2O215% H2O210% H2O25% H2O2无催化剂、不加热几乎不反应几乎不反应几乎不反应几乎不反应无催化剂、加热360480540720MnO2催化剂、加热102560120请你分析回答：(1)该研究小组在设计方案时。考虑了浓度、温度 、 催化剂 等因素对过氧化氢分解速率的影响。(2)从上述影响过氧化氢分解速率的因素中任选一个，说明该因素对分解速率有何影响？ 浓度越高，过氧化氢的分解速率越快（或温度越高，过氧化氢的分解速率越快；使用催化剂，过氧化氢的分解速率越快） 。3. (2008年揭阳市)研究性学习小组选择“

29、H2O2 生成O2 的快慢与什么因素有关”的课题进行探究，以下是他们探究的主要过程：【假 设】H2O2 生成O2 的快慢与催化剂种类有关【 实验方案】常温下，在两瓶同质量、同浓度的H2O2 溶液中，分别加入相同质量的MnO2 和水泥块，测量各生成一瓶(相同体积)O2 所需的时间。【 进行实验】右图是他们进行实验的装置图，气体发生装置中A仪器名称是 锥形瓶 ， 此实验中B处宜采用的气体收集方法是 排水集气法 。AB 【 实验记录】实验编号12反应物5%H2O25%H2O2催化剂1g水泥块1gMnO2时间165秒46秒【 结 论】该探究过程得出的结论是 在相同条件下，H2O2 生成O2 的快慢与催

30、化剂种类有关 。【 反 思】H2O2在常温下分解缓慢，加入MnO2 或水泥块后反应明显加快，则证明MnO2 和水泥块是该反应的催化剂，你认为此结论正确吗？不对，H2O2在常温下分解缓慢，加入MnO2 或水泥块后反应明显加快，若要证明MnO2 和水泥块是该反应的催化剂，还需要增加实验来验证它们在化学反应前后的质量和化学性质，是否改变。H2O2 生成O2 的快慢与哪些因素有关？请你帮助他们继续探究。(只要求提出一种影响H2O2 生成O2 的快慢的因素以及相关假设和实验方案)【假 设】 浓度或质量分数或温度等 。【实验方案】在同温下，取二份质量相等的不同浓度的H2O2 溶液，分别加入质量相等的同种催化剂，测量各收集一瓶气体所需的时间。4.（北京）小明参观某养鱼池时，好奇的发现农民向养鱼池中撒一种叫过氧化钙的淡黄色固体，用来增加鱼池中的含氧量。小明刚学完氧气的实验室制法，于是他想可否用过氧化钙来制取氧气。提出问题过氧化钙可否用于制取氧气？查阅资料部分内容如下：过氧化钙（CaO2）室温下稳定，在300时分解生成氧气，可作增氧剂、杀菌剂等。猜想与验证 （1）小明依据过氧化钙（CaO2）室温下稳定，在300时分解生成氧气，提出猜想。猜