初中化学人教版九年级上册分层综合练：2.1 空气（教师版）

2.1空气知识点1空气的组成1.下列关于空气的说法错误的是（）A.空气是由多种物质组成的纯净物B.空气中各种气体的混合是均匀的 C.空气中含量最多的是氮气 D.空气有流动性，但各地空气组成不相同【答案】A【解析】空气是由氮气、氧气、二氧化碳、稀有气体等组成的混合物，故A选项错误。2.下列关于空气成分的认识不正确的是（）A.氧气约占空气体积的21% B.空气中氧气和氮气的体积比约为1：4C.氮气约占空气质量的4/5 D.空气主要由氧气和氮气组成【答案】C【解析】氮气的体积约占空气体积的4/5，而不是质量，故C不正确。【易错总结】空气中氮气占78%、氧气占21%等，各成分的含量是指体积分数，而不是质量分数。知识点2空气中氧气含量的测定3.右图是“测定空气中氧气含量”的实验，下列说法错误的是（）A.铜丝在此实验中起到导热的作用 B.若白磷量不足，实验测得结果会偏小C.实验后左边玻璃管中的一部分水会被压到右边玻璃管中 D.此实验可以测得氧气的体积约占空气体积的1/5【答案】C【解析】A.铜丝在此实验中起到导热的作用，正确；B.若白磷量不足，不能把氧气耗尽，会导致实验测得的结果偏小，正确；C.实验后右边玻璃管中的一部分水会被压到左边玻璃管中，不正确；D.此实验中，最终左边液面会上升至刻度1处，可以测得氧气的体积约占空气体积的五分之一，正确。4.如图所示是一个具有刻度和活塞可滑动的玻璃容器（活塞起始时位于刻度10处），其中有空气和足量的白磷，将它放在盛有沸水的烧杯上方，进行空气中氧气含量的测定实验（注：白磷在40℃时可燃烧）。下列说法不正确的是 （）A.活塞先右移、后左移，最后停在刻度约为8的位置上 B.沸水的作用是吸收生成的有害物质C.白磷的用量对实验结果有影响 D.白磷燃烧时，可看到容器内产生大量白烟【答案】B【解析】A.活塞先右移，是因为白磷燃烧放热，气体体积膨胀，后左移，是因为完全反应后温度降低，反应过程中消耗了装置内的氧气，最后活塞停在刻度约为8的位置上，是因为氧气约占空气总体积的1/5，正确；B.沸水的作用是使温度达到白磷的着火点，不正确；C.白磷的用量对实验结果有影响，即白磷不足时，实验结果偏小，正确；D.白磷燃烧时，可看到容器内产生大量白烟，是因为生成了白色固体五氧化二磷，正确。5.某同学设计了测定空气中氧气含量的实验，实验装置如图所示。该同学的实验步骤如下：①将图中的集气瓶内水面上方体积分为5等份，并做好标记；②在带橡皮塞和导管的燃烧匙内装入足量的红磷，将导管上的止水夹夹紧，在酒精灯上点燃红磷，并立即伸入集气瓶内，塞紧橡皮塞；③充分反应后，待集气瓶冷却至室水温，打开止水夹。请回答下列问题：（1）该实验中红磷需稍过量，目的是________________________。（2）步骤②集气瓶中的现象是________________，其反应的文字表达式为________________；步骤③中打开止水夹后观察到的现象是________________________，由此可得出空气中氧气的体积约为空气总体积的________。（3）由该实验可推出氮气________（填“易”或“难”）溶于水和其化学性质________（填“活泼”或“不活泼”）的结论。（4）若将红磷换成炭粉，该实验________（填“能”或“不能”）成功，原因是________________________【答案】（1）将集气瓶内的氧气消耗尽（2）红磷燃烧，产生大量的白烟红磷+氧气eq\o(\s\up5(点燃),\s\do3(→))五氧化二磷烧杯中的水倒流入集气瓶，液面上升到刻度1处1/5（3）难不活泼（4）不能因为炭粉燃烧消耗掉氧气的同时又生成了二氧化碳气体，瓶内压强基本不变，水不倒流【解析】（1）该实验中红磷需稍过量，目的是将集气瓶内的氧气消耗尽。（2）红磷燃烧产生大量的白烟，生成了五氧化二磷，反应的文字点燃表达式为红磷+氧气eq\o(\s\up5(点燃),\s\do3(→))五氧化二磷；由于红磷与氧气反应生成五氧化二磷固体，消耗了瓶内的氧气，使瓶内压强减小，所以打开止水夹后观察到的现象是烧杯中的水倒流入集气瓶，液面上升到刻度1处，由此可得出空气中氧气的体积约为空气总体积的五分之一。（3）进人瓶内的水的体积约占空气体积的五分之一，不再继续进入，说明氮气不能与红磷反应，也不易溶于水，不能与水反应，化学性质不活泼（4）若将红磷换成炭粉，该实验不能获得成功，是因为炭粉燃烧消耗掉氧气的同时又生成了二氧化碳气体，使瓶内压强基本不变，水不倒流。知识点3保护空气6.下列做法不符合“共享水城碧水蓝天”理念的是（）A.禁止燃放烟花爆竹 B.工业废水经处理达标后排放C.增大绿化面积，美化居住环境 D.生活垃圾集中后露天焚烧【答案】D【解析】禁止燃放烟花爆竹可以保护空气工业废水经处理达标后排放能防止水体污染；增大绿化面积，能美化居住环境保护环境；生活垃圾集中后露天焚烧会造成环境污染。7.在我国的许多城市里，空气质量监测的指标主要包括（）①悬浮颗粒（粉尘） ②氧气 ③二氧化碳 ④一氧化碳 ⑤氮气 ⑥二氧化硫 ⑦稀有气体 ⑧氮的氧化物（二氧化氮）A.①④⑥⑧ B.②④⑦ C.③④⑥ D.①②③④【答案】A【解析】空气质量日报中的“首要污染物”包括二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入颗粒物和臭氧等。知识点4空气是一种宝贵的资8.空气是一种宝贵的资，下列生产生活中用到的气体不是来自空气的是（）A.作为燃料电池燃料的氢气 B.用于生产氮肥的氮气 C.用于医疗急救的氧气 D.用于飞艇的氦气【答案】A【解析】空气的主要成分有氮气、氧气、二氧化碳、稀有气体等。氢气不是空气的成分.故选A9.郑州市2019年某日空气质量报告：空气质量指数（AQI）为77，空气质量级别为Ⅱ级（良），首要污染物为可吸入颗粒物。下列有关空气各成分的说法正确的是（）A.液氧可用作火箭的燃料B.氮气的化学性质不活泼，可用于食品防腐C.空气质量报告中所列的空气质量级别越大，空气质量越好D.CO2浓度属于我国《环境空气质量标准》的基本监测项目【答案】B【解析】A.氧气能支持燃烧，液氧可用作火箭的助燃剂，而不是燃料，错误；B.氮气的化学性质不活泼，可用于食品防腐，正确；C.空气质量报告中所列的空气质量级别越大，空气质量越差，错误；D.CO2是空气的成分之一，CO2浓度不属于我国《环境空气质量标准》的基本监测项目，错误。10.下列各组物质中，前者是纯净物，后者是混合物的是（）A.自来水、稀硫酸 B.冰水共存物、澄清石灰水C.清新的空气、海水 D.生理盐水、红磷【答案】B【解析】A.自来水中含有杂质，稀硫酸中含有硫酸和水，两者均为混合物，错误；B.冰水共存物为纯净物，澄清石灰水属于混合物，正确；C.空气和海水中均含有多种成分，均为混合物，错误；D.生理盐水中含有氯化钠和水两种物质，为混合物，红磷是纯净物，错误。1.下列物质不是空气成分的是（）A.用于食品防腐的氮气 B.用于医疗急救的氧气 C.用于生产氮肥的氨气 D.参与光合作用的二氧化碳【答案】C【解析】氮气、氧气与二氧化碳都是空气的成分，氨气不是空气的成分。2.关于测定空气中氧气含量的实验，下列说法正确的是（）A.实验前止水夹没有夹紧 B.将红磷换成木炭进行实验C.待装置冷却至室温后，再打开止水夹 D.点燃红磷缓慢伸入集气瓶中后，再塞紧瓶塞【答案】C【解析】实验前止水夹没有夹紧，会漏气，导致测量不准确；木炭燃烧生成二氧化碳气体，不能将红磷换成木炭；点燃红磷后若缓慢将燃烧匙插入集气瓶中，会导致集气瓶中部分气体受热膨胀逸出，影响测量结果。3.下列各组物质中，前者属于混合物，后者属于纯净物的是（）A.医用酒精、稀有气体 B.清新的空气液氧 C.氮气、二氧化碳 D.高锰酸钾、清澈的泉水【答案】B【解析】A项，医用酒精、稀有气体都是由多种物质组成的混合物。B项，清新的空气中含有氮气、氧气等多种物质，属于混合物；液氧只由一种物质组成，属于纯净物。C项，氮气、二氧化碳都只由一种物质组成，均属于纯净物。D项，高锰酸钾只由一种物质组成，属于纯净物；清澈的泉水中含有多种物质，属于混合物。4.2021年世界地球日的主题是“修复我们的地球”，这一主题旨在强调：关注地球健康，保护生态环境。下列做法不符合这一主题的是（）A.增加植树造林面积 B.实行垃圾分类和回收C.将农田中的秸秆就地焚烧 D.出行方式尽量采用步行、骑自行车，少开私家车【答案】C【解析】将农田中的秸秆就地焚烧，会产生大量的烟尘，造成空气污染。5.下列有关空气成分的说法不正确的是（）A.稀有气体可用于制作霓虹灯B.氮气充入食品包装中可以防腐C.二氧化碳是一种空气污染物D.氧气主要来于植物的光合作用【答案】C【解析】二氧化碳不是空气污染物，C错误。6.宇航员太空行走时，需要“人造空气”供给呼吸。这种“人造空气”中含有体积分数为70%的氮气、20%以上的氧气以及少量二氧化碳。（1）“人造空气”属于________（填“纯净物”或“混合物”）。（2）某同学对“人造空气”的分析如下：①氮气含量比空气中氮气含量低；②氮气没有任何作用，可不添加；③改成纯氧气更有益于宇航员呼吸；④没有污染物。其中正确的是________（填序号）。（3）氮气可以在食品包装袋中大量填充，主要原因是________________________。（4）向装有“人造空气”的集气瓶中通入一些稀有气体及其他气体以接近真正空气的组成，该过程属于________（填“物理变化”或“化学变化”）。【答案】（1）混合物（2）①④（3）氮气的化学性质稳定（4）物理变化【解析】（1）“人造空气”中含有氮气、氧气及二氧化碳，属于混合物。（2）空气中氮气的体积分数约为78%，①正确；“人造空气”中没有污染物，④正确。（3）由于氮气的化学性质稳定，可以在食品包装袋中大量填充，用作保护气。（4）向装有“人造空气”的集气瓶中通入一些稀有气体及其他气体以接近真正空气的组成，该过程只是物质的简单混合，没有新物质生成，属于物理变化。7.利用红磷燃烧测定空气中氧气体积分数的实验中，传感器记录集气瓶中气压随时间变化的情况如图所示。（1）图1中红磷燃烧的文字表达式是________________________。（2）燃烧结束，等到集气瓶冷却到室温，打开止水夹，观察到的现象是________________________，由此得出结论：空气中氧气约占空气总体积的________。该实验可推论出氮气的性质有________________________（答两点即可）。（3）该实验中红磷需足量，目的是________________。如果装置气密性不好，则测出的氧气体积分数将________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。（4）图1中实验装置始终密闭，优点是________________（答一点即可）。（5）图2中BC段气压变化的原因是________________________，CD段气压变化的主要原因是________________________________。【答案】（1）红磷+氧气eq\o(\s\up5(点燃),\s\do3(→))五氧化二磷（2）烧杯中的水沿导管进入集气瓶，水面升至“1”刻度处1/5不燃烧也不支持燃烧，不易溶于水（任写两点）（3）将集气瓶内氧气完全消耗偏小（4）实验过程无污染（或其他合理答案）（5）红磷燃烧放热，使集气瓶内气压增大红磷燃烧消耗氧气，温度降低，使集气瓶内气压减小【解析】（2）红磷燃烧消耗集气瓶内的氧气，使集气瓶内的气压减小，冷却到室温后打开止水夹，观察到烧杯中的水沿导管进入集气瓶，水面升至“1”刻度处，说明空气中氧气约占空气总体积的1/5。集气瓶内剩余气体主要为氮气，该实验能够说明氮气具有不燃烧、不支持燃烧、不易溶于水的性质。（3）如果装置气密性不好，在冷却到室温的过程中外界空气的进入使瓶内的压强变大，导致测出的氧气体积分数偏小。（4）图1中实验装置始终密闭，红磷燃烧产生的五氧化二磷不会扩散到空气中，且会使实验结果更准确。8.依据短文回答问题： 氦气氦气（He）在空气中含量甚微。通常它是一种无色无味的气体，它的密度为0.1785克/升，大约是氢气的2倍，空气的七分之一。氦气的化学性质稳定，不易燃不易爆，使用十分安全。近年来，在塑料及合成纤维工业上，诞生了一种特殊的生产工艺，将氦气的微泡掺入塑料或合成纤维，制成特别轻盈的泡沫塑料或纤维。例如，风靡一时的“太空服”轻巧、保暖性好，就是因为它的纤维中含有氦气微泡。氦气也可作为焊接金属和冶炼金属时的保护气。在标准大气压下，液氦的沸点是－268.9℃，固态氨的熔点为－272.3℃，它与“绝对零度”（－273.15℃）仅一步之遥。因此，液氦可称得上是“世界上最冷的液体”了，液氨的这种超低温特性，在生产与科学研究上有很多重要的应用。（1）氦气代替氢气灌充飞艇，利用氦气的物理性质是________________________，化学性质是________________________。（2）通过阅读你已经了解了氦气的一些用途，除此之外，请再举一例氦气的可能用途：______________________________________________________________________________________________。【答案】（1）氦气的密度小于空气稳定，不易燃不易爆（2）用于制作电光（答案合理即可）【解析】（1）考查气体的性质，可从文中第一段直接找到答案。（2）考查物质的用途，可结合稀有气体的性质得出答案。9.空气中氧气含量测定的再认识。【经典赏析】教材中介绍了拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分（装置如图1），通过该实验拉瓦锡得出了空气中氧气约占空气总体积________的结论。【实验回顾】（1）实验室常用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量（装置如图2），某兴趣小组用该方法测出的氧气含量低于1/5，造成该实验误差的原因可能是________________________________（写两点）。（2）红磷在空气中点燃后才放入集气瓶内造成的实验缺陷有：①测定结果不准确；②________________________________________。【提出问题】能否设计一套实验装置以解决上述缺陷？【实验改进】兴趣小组的同学设计了如图3所示装置。【查阅资料】温度达到40℃白磷就能在空气中燃烧。【实验准备】锥形瓶内空气体积为230mL，注射器中水的体积为50mL，该装置气密性良好。【实验探究】装入药品，按图3所示连接好仪器，夹紧弹簧夹，先将锥形瓶底部放入热水中，白磷很快被引燃，然后将锥形瓶从热水中取出。【现象分析】（1）锥形瓶底部放入热水中，白磷被引燃。（2）整个实验过程中气球的作用是________________________________________。（3）待白磷熄灭，锥形瓶冷却到室温后，打开弹簧夹，可观察到的现象一是：注射器中的水自动喷射出来，原因是________________________________________。现象二是：当注射器中的水还剩约________mL时停止流下。【答案】【经典赏析】1/5【实验回顾】（1）没有冷却至室温就打开止水夹，装置漏气（或其他合理答案）（2）污染环境【现象分析】（2）缓冲作用（3）白磷燃烧消耗锥形瓶中的氧气，使锥形瓶中气压减小4【解析】【实验回顾】（1）测定结果低于1/5，其原因可能是装置漏气、红磷量不足或没有冷却至室温就打开止水夹等。（2）红磷在空气中点燃后才放入集气瓶内，燃烧匙伸入集气瓶过程中会导致部分气体受热膨胀逸出，使实验结果不准确；同时使反应生成的五氧化二磷扩散到空气中，污染环境。【现象分析】（3）由于氧气约占空气总体积的五分之一，因此进入锥形瓶中的水的体积约为230mL×1/5=46mL，当注射器中的水还剩约50mL－46mL=4mL时停止流下。1.为了帮助同学们更好地理解用红磷测定空气中氧气含量的原理，老师利用传感器技术实时测定了实验装置（如图1所示）内的压强、温度和氧气浓度，三条曲线变化如图2所示。（1）X曲线表示的是________________（填“温度”或“氧气的浓度”）。（2）结合X、Y两条曲线，解释图2中BC段气压变化的原因：________________________________________________________________________________________________。（3）实验中测得的数据如下表：根据实验数据计算：测得的空气中氧气的体积分数为________________________（列出计算式即可）。（4）若测得的实验结果明显偏小，可能的原因是：①________________；②________________________。【答案】（1）温度（2）红磷燃烧放热，温度升高压强增大，同时消耗氧气，使气压减小，BC段是红磷燃烧放热造成的压强增大强于氧气的减少造成的压强减小（3）eq\f(80.0mL-46.4mL,80.0mL-46.4mL+126.0mL)×100%（4）①红磷的量不足②装置的气密性不好【解析】（1）X曲线表示的是温度，这是因为随着反应的进行红磷燃烧放热，导致温度升高，反应停止后，不再放热，温度逐渐降低至室温。（2）结合X、Y两条曲线可知，题图2中BC段气压变化的原因是红磷燃烧放热，导致压强增大，且大于氧气的减少导致的压强减小。（3）烧杯中减少的水的体积即为瓶内氧气的体积，进入瓶内水的体积和剩余气体体积之和即为瓶内空气的体积，因此测得空气中氧气的体积分数为eq\f(80.0mL-46.4mL,80.0mL-46.4mL+126.0mL)×100%。（4）测得空气中氧气含量与正常值相比偏小，其原因可能是：①红磷的量不足；②装置的气密性不好等。【核心素养解读】本题借助测定空气中氧气含量的实验，培养“科学探究与创新意识”的学科素养。空气中氧气的体积约占空气总体积的五分之一，物质与空气中的氧气发生反应，消耗尽氧气，导致容器内压强变小，进入容器内的水的体积即为容器内氧气的体积。利用传感器技术使测定更清晰、更准确。1.（2022·内蒙古赤峰）2022北京冬奥会期间，国家环保部门加大了对奥运场馆周边地区空气质量的监测力度。下列物质没有被列入空气质量监测项目的是（）A.二氧化硫 B.臭氧 C.细颗粒物 D.稀有气体【答案】D【解析】A.二氧化硫属于空气污染物，是列入空气质量监测的物质，故选项错误，不符合题意；B.臭氧属于空气污染物，是列入空气质量监测的物质，故选项错误，不符合题意；C.细颗粒物属于空气污染物，是列入空气质量监测的物质，故选项错误，不符合题意；D.稀有气体是空气的成分之一，不属于空气污染物，没有列入空气质量监测，故选项正确，符合题意。故选D。2.（2022·黑龙江黑龙江）下列物质中属于纯净物的是（）A.冰水 B.碘酒 C.石油 D.稀硫酸【答案】A【解析】A.冰是固态的水，冰水是由同种物质组成的，属于纯净物，符合题意；B.碘酒是由碘、酒精混合而成，属于混合物，不符合题意；C.石油是由汽油、柴油等混合而成，属于混合物，不符合题意；D.稀硫酸是由硫酸、水混合而成，属于混合物，不符合题意。故选A。3.（2022·广西广西）下列有关空气成分的叙述中，错误的是（）A.氧气具有助燃性，可用作助燃剂B.氮气化学性质不活泼，常用作保护气C.稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，可制成多种用途的电光D.二氧化碳是植物进行光合作用的基本原料，所以空气中二氧化碳越多越好【答案】D【解析】A.氧气具有助燃性，支持燃烧，可用作助燃剂，故A正确；B.氮气化学性质不活泼，充入食品包装袋内可以防腐，常用作保护气，故B正确；C.稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，可制成多种用途的电光，故C正确；D.二氧化碳是植物进行光合作用的基本原料，但空气中二氧化碳过多会造成温室效应，并不是越多越好，故D错误。故选D。4.（2022·广西贺州）2022年6月5日世界环境日中国的主题是“共建清洁美丽世界”。下列一般不会造成空气污染的是（）A.燃放烟花 B.人工降雨 C.焚烧垃圾 D.汽车尾气【答案】B【解析】A.燃放烟花会产生硫和氮的氧化物气体，污染空气，不符合题意；B.人工降雨是利用干冰升华即固体二氧化碳变为气体是吸热，形成降雨，二氧化碳不是污染物，符合题意；C.焚