专题01 空气和氧气（考点详解）-广东备战2024年中考化学考点微专题（解析版）

专题01空气和氧气一、空气的成分和用途二、空气中氧气含量的测定三、空气的污染及防治四、氧气的性质五、催化剂及催化作用空气的成分和用途本考点常在选择题或填空题中以新信息或图片形成命题，考查的知识点有:①空气中氮气、氧气所占的体积分数；②空气中各成分的性质及用途等。1、法国化学家拉瓦锡用氧化汞研究空气成分，得出结论：空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积的1/5，这个实验的不足之处是反应时间太长且汞有毒会污染空气。2、空气的成分及其用途空气的成分体积分数用途主要成分氮气78%常用作保护气（焊接金属的保护气、灯泡中充氮气以延长使用寿命、食品包装中充氮气以防腐——化学性质不活泼；制化肥和硝酸——含氮元素医疗上可在液氮冷冻麻醉条件下做手术，超导材料在液氮的低温环境下能显示超导性能（氮气可用于磁悬浮列车）氧气21%动植物呼吸、潜水、登山、医疗急救等——供给呼吸；炼钢、气焊、航空航天、化工生产等——助燃性稀有气体0.94%通电时能发出不同颜色的光可制成电光源（霓虹灯、闪光灯、航标灯）；可用作保护气（其中氦还因为密度远小于空气而用于飞艇）——化学性质不活泼；二氧化碳0.03%光合作用的原料、灭火、人工降雨（固体二氧化碳）其他气体（如水蒸气）和杂质0.03%【典例精讲】1．空气是人类生产活动的重要资源。下列有关空气成分的说法错误的是（）A.氧气可以支持可燃物燃烧B.氮气不与任何物质发生化学反应C.二氧化碳在蔬菜大棚中作气体肥料D.稀有气体可制成多种用途的电光源【答案】B【解析】A、氧气具有助燃性，可以支持可燃物燃烧，选项正确，不符合题意；B、氮气化学性质不活泼，通常情况下与大多数物质不发生化学反应，但不是不与任何物质发生化学反应，如氮气和镁在点燃的条件下可以生成氮化镁，选项错误，符合题意；C、植物光合作用过程中，可以将二氧化碳和水转化氧气和有机物，故二氧化碳可以在蔬菜大棚中作气体肥料，选项正确，不符合题意；D、稀有气体在通电的条件下可以发出不同颜色的光，故稀有气体可以制成多种用途的电光源，选项正确，不符合题意；故选B。2.【2023天津真题】下列有关空气的说法正确的是（）A.空气是由空气分子组成的B.空气中氧气的体积分数最大C.空气中氧气的化学性质不活泼D.空气中氮气、氧气等分子均匀地混合在一起【答案】D【解析】A、空气是由氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳等多种物质组成的，说法错误；B、空气中氮气的体积分数最大，说法错误；C、空气中的氧气在一定条件下能与许多物质发生反应，化学性质比较活泼，说法错误；D、空气中氮气、氧气等分子各自保持自己的性质，均匀地混合在一起，说法正确。故选D。3.（2023•永州模拟）“天宫课堂”中，航天员在水球光学实验中打入的“人造空气”与我们身边的空气成分含量基本相同，“人造空气”不可能含有的成分是（）A．氮气 B．氧气 C．氢气 D．二氧化碳【答案】C【解析】空气中含有氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳、等多种成分，但不含氢气。由题干信息可知，“人造空气”与我们身边的空气成分含量基本相同，所以“人造空气”不可能含有的成分是氢气。故选：C。[方法指导]解答此类问题首先要掌握空气的组成及按体积分数计算各成分的含量，如氮气78%、氧气21%、稀有气体0.94%、二氧化碳0.03%、其他气体和杂质0.03%；其次要知道氮气、氧气、稀有气体和二氧化碳等气体的性质及其对应的用途。空气中氧气含量的测定本考点主要考查实验的现象、错误操作的分析、实验的改进等，通常以文字叙述和图示相结合的形式出现在选择题中。（1）实验原理：物质在密闭容器中与空气中的氧气发生反应,使密闭容器中压强减小,水被压入容器,进入容器中水的体积约等于消耗密闭容器内O2的体积。（2）实验装置(如图所示)（3）反应原理:红磷燃烧的化学方程式为4P+5O22P2O5（4）实验现象①红磷燃烧产生大量的白烟,放出热量；②装置冷却至室温,打开弹簧夹,水沿导管进入集气瓶中的体积约占集气瓶中气体体积的1/5。

（5）实验结论:空气中的氧气约占空气体积的1/5,该实验还可以说明氮气难溶于水,既不支持燃烧也不能燃烧。。

（6）实验误差测定结果偏大:①弹簧夹没有夹紧,红磷燃烧时集气瓶内气体因受热沿导管逸出;②燃烧匙伸入集气瓶过慢,使装置内气体受热逸出,导致进入瓶中的水体积偏大。测定结果偏小:①红磷量过少,氧气不能耗尽;②装置漏气,使装置外的空气进入;③没有冷却到室温就打开弹簧夹,装置内气体温度偏高,压强偏大,导致进入瓶中的水体积偏小;④燃烧过程中当氧气体积分数小于一定量时,红磷无法继续燃烧。药品的选择——红磷替代品药品能否代替红磷原因满足的条件铁丝不能铁丝在空气中不能燃烧只能与空气中的氧气反应，且生成物不能为气体（或者气体易溶于水）镁条不能与氧气、二氧化碳、氮气均能发生反应木炭不能不能形成气压差硫磺能生成的二氧化硫能用氢氧化钠溶液吸收实验装置的改进与原来的实验装置相比,图示装置的优点是实验结果更精确;有利于环境保护。【典例精讲】4.（2023•漳州模拟）利用红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验中，用传感器记录集气瓶中压强、温度随时间变化如图所示。下列对实验记录的分析不正确的是（）A．b点压强最大，说明红磷燃烧结束 B．a→b段压强增大是因为红磷燃烧放热 C．t1—t2时段，压强降低的主要原因是氧气大量被消耗 D．若在t3前打开止水夹，则测定的氧气体积分数偏小【答案】A【解析】A、红磷燃烧放热，温度升高，随着反应的进行，氧气被消耗，压强逐渐减小，至t2时，放出的热量最多；b点压强最大，不能说明红磷燃烧结束，故选项说法错误。B、a→b段压强增大是因为红磷燃烧放热，故选项说法正确。C、t1—t2时段，压强降低的主要原因是氧气大量被消耗，故选项说法正确。D、若在t3前打开止水夹，此时剩余的气体在受热状态下，处于膨胀状态，占据了部分水的体积，则测定的氧气体积分数偏小，故选项说法正确。故选：A。5．（2023•昌邑市校级一模）用如图装置测定空气中氧气的含量，下列关于该实验的说法错误的是（）A．实验时白磷量不足会导致测定结果偏小 B．实验结束后1中液面上升，2中液面下降 C．用木炭代替白磷实验，也能得到相同的结论 D．引燃白磷利用了金属导热性【答案】C【解析】A、实验时白磷量不足会导致氧气未完全消耗，从而导致测定结果偏小，故选项说法正确。B、实验结束后1中氧气被消耗，压强减小，液面上升，2中液面下降，故选项说法正确。C、木炭在空气中燃烧生成二氧化碳气体，虽除去氧气，但增加了新的气体，没有形成压强差，不能用来测定空气中氧气含量，不能得到相同的结论，故选项说法错误。D、通过加热粗铜丝使温度达到白磷的着火点，引燃白磷，利用了铜的导热性，故选项说法正确。故选：C。6．8．（2023•巴中）如图是利用压力传感器测定空气中氧气含量的装置及压强变化曲线。（1）红磷燃烧的化学方程式为。（2）分析图2，CD段压强发生变化的原因，。【答案】（1）4P+5O22P2O5。（2）氧气消耗；温度降低。【解析】（1）红磷燃烧的化学方程式为4P+5O22P2O5。故答案为：4P+5O22P2O5。（2）图2，CD段压强发生变化的原因是氧气消耗、温度降低。故答案为：氧气消耗；温度降低。[方法指导]在装有空气的密闭容器中，用燃烧法测定空气中氧气含量时，一般要注意以下几点:①装置的气密性良好；②所用药品必须是足量；③一定要等冷却到原温度后再读数；④红磷的替代品（除氧气的物质）要具备以下条件:本身只能与空气中氧气反应；本身的状态为非气体；生成的物质为非气态，若生成物为气体则水要换成氢氧化钠溶液。空气的污染的原因和防治措施本考点考查内容包括:①空气污染的来源及危害；②防治空气污染的措施等。常以选择题或填空题的形式命题。（1）空气污染物空气污染物主要有一氧化碳、二氧化硫、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，它们可用来表示空气污染指数API。【特别提醒】①我国修订的《环境空气质量标准》增加了PM2.5浓度监测指标。PM2.5是指大气中粒径在2.5微米以下的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。②二氧化碳含量过高会引起温室效应，但不是空气污染物。（2）空气污染的危害：严重影响人体健康，影响农作物生长，破坏生态环境，其中全球气候变暖、臭氧层破坏和酸雨等也都与空气污染有关。（3）防治空气污染：加强大气质量监测，改善环境状况；减少使用化石燃料，使用清洁能源；积极植树造林种草；禁止露天焚烧垃圾等。【特别提醒】空气污染指数越_高___，污染越严重。【典例精讲】7.【2023甘肃金昌真题】今年春天，我省大部分地区出现了严重的沙尘天气。沙尘天气主要的空气污染物是（）A.二氧化碳 B.稀有气体 C.氮气 D.可吸入颗粒物【答案】D【解析】依据空气质量日报表可知：目前记入大气主要污染物：二氧化氮、一氧化碳、一氧化氮、可吸入固体颗粒和臭氧；答案：D。8.【2023广东广州真题】生机勃勃的地球离不开空气，下列关于空气的说法不正确的是（）A.稀有气体可用于霓虹灯的制作B.CO2是植物光合作用的重要原料C.SO2排放是导致酸雨的原因之一D.PM2.5的含量越高空气质量越好【答案】D【解析】A、稀有气体通电可以发出不同颜色的光，可用于霓虹灯的制作，正确；B、光合作用可将二氧化碳和水转化为有机物和氧气，二氧化碳是植物光合作用的原料，正确；C、二氧化硫和水、氧气反应可生成硫酸，随降水落下形成酸雨，二氧化硫排放是导致酸雨的原因之一，正确；D、PM2.5是空气污染物，含量越高空气质量越差，错误；故选D。[方法指导]空气污染物包括有害气体和烟尘，有害气体是指SO2、CO、NO2和臭氧等。CO2不属于有害气体，不是空气污染物，但空气中CO2含量过高会导致温室效应增强。防治空气污染的措施：一方面要减少污染物的排放，如减少化石燃料的燃烧，多使用清洁能源等；另一方面要加强污染物的吸收，如植树造林等。氧气的性质本考点主要考查的知识点有:①氧气的性质及其用途的判断；②物质在氧气(或空气)中燃烧现象的描述；③燃烧实验的操作及注意事项；④物质燃烧的化学方程式等。一般在选择题中出现，考查难度较低。1.（1）物理性质：无色、无味的气体，不易溶于水（故可以用排水法收集）；密度比空气大（故收集的一瓶氧气，要正放在桌面上）。2.化学性质：（1）物质在空气和氧气中燃烧的现象的区别物质（颜色、状态）反应现象化学方程式在空气中在氧气中空气氧气木炭（灰黑色固体）红热比在空气中燃烧更旺，发出白光，放出热量，生成一种无色、无味的气体，该气体能使澄清的石灰水变浑浊C+O2点燃CO2硫磺（淡黄色固体）燃烧放热，发出微弱的淡蓝色火焰，生成一种无色、有刺激性气味的气体燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，放出热量，生成一种无色、有刺激性气味的气体S+O2点燃SO2红磷（暗红色固体）放出热量，生成大量白烟发出白光，放出热量，生成大量白烟4P+5O2点燃2P2O5铁（银白色固体）灼烧至红热，离火后变冷，不燃烧剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体不反应3Fe+2O2点燃Fe3O4铝（银白色固体）灼烧至红热，离火后变冷，表面失去银白色金属光泽，生成白色固体剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出大量的热，生成白色固体4Al+3O2点燃2Al2O3镁（银白色固体）剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出大量的热，生成白色固体在氧气中比在空气中燃烧更剧烈2Mg+O2点燃2MgO蜡烛（主要成分是石蜡）燃烧，发出黄色火焰，火焰分层，放出热量，稍有黑烟，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体燃烧，发出白光，放出热量，瓶壁上有水雾出现，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体2C22H46+67O2点燃44CO2+46H2O2C28H58+85O2点燃56CO2+58H2O氢气（气体）燃烧，发出淡蓝色火焰在氧气中比在空气中燃烧更剧烈2H2+O2点燃2H2O（2）燃烧实验中集气瓶内水的作用①硫燃烧实验：吸收二氧化硫气体，防止生成的二氧化硫对空气造成污染，此时不能用细沙代替水。②铁丝燃烧实验：防止高温熔融物四氧化三铁炸裂集气瓶底，此时可以用细沙代替水。③红磷燃烧实验：吸收生成的五氧化二磷，防止污染空气，同时可降低瓶内温度，此时不能用细沙代替水。（3）描述实验现象时的用词区别①注意“烟”与“雾”的区别“烟”是固体小颗粒悬浮于空气中形成的现象，如红磷在氧气中燃烧产生的是“白烟”。“雾”是小液滴悬浮于空气中形成的现象，如打开盛浓盐酸的瓶盖时看到的是“白雾”。②不能把结论当成现象来描述描述实验现象时，对生成物的描述不能直接说出生成什么物质，只能说生成物的颜色、状态、气味或一些特殊的性质等。注意事项①把红热的木炭插入盛有氧气的集气瓶时，要由瓶口向下缓慢插入，是为了防止因燃烧放热使集气瓶中的氧气逸出，导致瓶中氧气的含量迅速降低，影响实验。②铁丝要绕成螺旋状，是为了增大受热面积，有利于铁丝持续燃烧；铁丝下端系一根火柴起引燃铁丝作用；要待火柴快燃尽时再插入瓶中，防止火柴燃烧消耗过多的氧气，使现象不明显。【典例精讲】9.【2022黑龙江佳木斯】人类的生存离不开氧气。下列关于氧气说法错误的是（）A．硫在氧气中燃烧，产生淡蓝色火焰 B．保持氧气化学性质的最小粒子是氧分子 C．氧气有助燃性，可用于航天 D．氧气能供给呼吸，与体内的物质反应释放能量，维持生命活动【答案】A【解答】解：A、硫在氧气中燃烧，产生蓝紫色火焰，故选项说法错误。B、氧气是由氧分子构成的，保持氧气化学性质的最小粒子是氧分子，故选项说法正确。C、氧气能支持燃烧，可用于航天，故选项说法正确。D、氧气能供给呼吸，与体内的物质反应释放能量，维持生命活动，故选项说法正确。故选：A。10.（2022·揭阳实验中学一模）下列现象描述不正确的是（）A.硫在空气中燃烧发出微弱的淡蓝色火焰B.铁在氧气中燃烧生成一种黑色固体C.红磷在空气中燃烧产生大量白雾D.木炭在氧气中燃烧发出白光【答案】C【详解】A．硫在空气中燃烧发出微弱的淡蓝色火焰，故选项A描述正确；B．铁在氧气中燃烧生成黑色固体，故选项B描述正确；C．红磷在空气中燃烧产生大量的白烟，不是白雾，故选项C描述错误；D．木炭在氧气中燃烧发出白光，故选项D描述正确。故选C。11.（2022·广东江门第二中学一模）下列实验现象的描述中，不正确的是（）A.红磷在氧气中燃烧：产生大量白烟 B.镁带在空气中燃烧：发出耀眼白光，生成白色粉末C.硫在空气中燃烧：产生明亮的蓝紫色火焰 D.铁丝在氧气中燃烧：火星四射，生成黑色固体【答案】C【详解】A、红磷在氧气中能够剧烈地燃烧，放出大量的热，产生大量白烟，此选项正确；B、镁带在空气中燃烧时发出耀眼白光，生成白色固体粉末，此选项正确；C、硫在空气中燃烧能够发出淡蓝色火焰，硫在氧气中燃烧产生明亮的蓝紫色火焰，此选项错误；D、铁丝在氧气中燃烧时火星四射，生成黑色固体，放出大量的热，此选项正确。故选C。[方法指导]1.描述现象时不能出现该现象所对应的生成物的名称，即不能把实验现象与结论混淆。2.注意区分“白烟”与“白雾”，“光”与“火焰”等。“烟”为固体小颗粒，“雾”为液态小液滴；气体、液体、低沸点固体燃烧产生火焰，高沸点固体燃烧发光，如硫在氧气中燃烧产生蓝紫色火焰，木炭在氧气中燃烧发白光。催化剂及催化作用此知识点一般考查对催化剂及催化作用的概念的理解，以及对催化剂种类的选择。常以选择题或实验探究题的形式展现，在实验探究中常采用对比或控制变量的方法对催化剂进行探究。1．概念在化学反应里能改变其他物质的反应速率，而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂(又叫触媒)。2．特点（1）催化剂只能改变反应速率，可增大反应速率，也可减缓反应速率，不能改变生成物的质量。（2）催化剂的质量、化学性质在化学反应前后不变。3．催化作用催化剂在化学反应中所起的作用叫做催化作用。4.探究某物质是否为某反应的催化剂实验的设计思路：（1）改变反应速率：设计对比实验，观察加入该物质前后化学反应速率是否改变。（2）反应前后质量不变：称量该物质在反应前后的质量是否发生变化。（3）化学性质不变：一般进行重复实验，观察重新加入反应物的现象和原来的现象是否相同。易错提醒（1）“一变两不变”：“一变”是指改变其他物质的反应速率，包括加快和减慢，不能只理解为加快；“两不变”是指催化剂本身的质量和化学性质在反应前后不发生改变。（2）催化剂只能改变化学反应速率，不影响反应能否进行以及反应后生成物的质量。（3）同一个化学反应，可能有不同的催化剂。【典例精讲】12.（2023•北京二模）下列关于催化剂的说法正确的是（）A．一种催化剂只能催化一个化学反应 B．催化剂在化学反应前后质量和性质都不变 C．催化剂能加快化学反应速率，也能减慢化学反应速率 D．如果没有二氧化锰作催化剂，双氧水不会分解【答案】C【分析】在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂（又叫触媒），催化剂的特点可以概括为“一变二不变”，一变是能够改变化学反应速率，二不变是指质量和化学性质在化学反应前后保持不变，催化剂只能改变化学反应速率，对生成物的质量无影响。【解析】A、一种催化剂可以催化多个化学反应，如二氧化锰在过氧化氢和氯酸钾制取氧气的实验中都可以做催化剂，故A错误；B、催化剂在化学反应前后质量和化学性质都不变，故B错误；C、催化剂能够改变化学反应速率，既可加快反应速率，也可以减慢反应速率，故C正确；D、不使用催化剂物质也能发生化学反应，双氧水也能缓慢分解放出氧气，故D错误。故选：C。.（2023•泰山区校级一模）下列关于催化剂的说法中，正确的是（）A．化学反应前后，催化剂的质量和性质都不改变 B．同一个反应不能有不同的催化剂 C．在过氧化氢分解过程中加入二氧化锰可以加快反应（二氧化锰无变化），所以二氧化锰是此反应的催化剂 D．催化剂一定加快物质的化学反应的速率【答案】C【分析】在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂（又叫触媒）。催化剂的特点可以概括为“一变二不变”，一变是能够改变化学反应速率，二不变是指质量和化学性质在化学反应前后保持不变。【解析】A、催化剂能改变化学反应速率，而本身的质量和化学性质不变