专题2.1 空气（七大题型）-2023-2024学年九年级化学上册同步举一反三系列（人教版）（原卷版）

题型梳理专题2.1空气题型梳理【题型1】拉瓦锡实验【题型2】空气中氧气含量测定实验及误差分析【题型3】空气中氧气含量测定实验的改进【题型4】空气的成分及体积分数【题型5】纯净物和混合物【题型6】空气中各成分的用途【题型7】空气污染与防治举一反三举一反三【知识点1】空气中氧气含量的测定1.实验原理：红磷在密闭空间中燃烧消耗氧气，使得密闭空间中压强减小，打开弹簧夹后，大气压将烧杯中的水压入集气瓶中。（压入的水的体积=被消耗的氧气的体积）2.实验现象：①红磷燃烧，放出热量，产生大量白烟②装置冷却到室温后打开弹簧夹，烧杯内的水倒流入集气瓶，约占集气瓶内气体体积的1/5。点燃点燃3.实验结论：氧气约占空气总体积的1/5。点燃点燃4.反应原理:文字表达式：磷+氧气五氧化二磷符号表达式：P+O2P2O55.注意事项：①所用的红磷必须过量。（若红磷过少则氧气没有充分消耗,测量结果偏小）②要等集气瓶（装置）冷却到室温后才能打开弹簧夹。（瓶内剩余气体仍然膨胀，剩余气体体积偏大，使得进入集气瓶内的水偏少，测量结果偏小）③装置的气密性要好。（漏气会使外面空气漏进来，测量结果偏小）④要先夹紧橡皮管，然后再点红磷，迅速伸入集气瓶立即塞紧瓶塞。6.液面上升小于1/5原因：装置漏气，红磷量不足，未冷却完全【题型1】拉瓦锡实验【例1】在拉瓦锡的经典实验中（装置如图），不属于使用汞的优点的是

A．汞为液态，在加热的条件下只与氧气反应且生成物为固体B．时间足够长，能将密闭装置中的氧气几乎耗尽C．无法观察装置中气体体积的变化D．得到的氧化汞粉末加热生成的气体体积+剩余气体体积＝原空气体积【变式1-1】1774年10月，拉瓦锡利用如图装置研究空气中的新气体，曲颈甑和玻璃钟罩内都为汞，最终他确认了一种新气体，并正式命名为“氧气”。通过实验拉瓦锡提出了他的燃烧学说，建立了科学的氧化学说。科学史再现：如图做好实验准备，调节玻璃钟罩与汞槽中的汞液面相平，做好标记，测得玻璃钟罩内约有36体积的空气，曲颈甑内约14体积空气。精确记录装置内温度和气压，点燃炉火加热装置，约12天判断已经完全反应熄灭火炉，让器皿冷却至初始温度，移动钟罩使罩内汞液面再次和汞槽中液面相平，测得装置总剩余气体为43体积。反应的化学方程式为：2Hg+O22HgO，汞为银白色液体，氧化汞(HgO)为红色固体。(1)判断拉瓦锡实验中汞和氧气已完全反应的依据是。(2)在拉瓦锡实验中，汞的作用有(写出两点)。(3)拉瓦锡实验测得的空气中氧气的体积分数约为。【变式1-2】人类的生存离不开氧气，但人类认识氧气却经历了漫长的过程。1774年，法国化学家(填“拉瓦锡”或“门捷列夫”)把少量的汞放入如图所示的曲颈瓶中，连续加热12天后，发现银白色的液态汞变成了红色的粉末，容器中空气的体积大约减少。随后他又将产生的红色粉末收集于另一容器中并加强热，发现又生成了汞和另一种气体，这种气体的体积恰好等于之前曲颈瓶中空气减小的体积。1777年，他将这种气体正式命名为“氧气”。已知：红色粉末是HgO，请写出曲颈瓶中反应的符号表达式。该实验能够粗测空气中氧气的体积分数，得益于以下哪些原因(填序号)。A汞能和氧气发生反应而不与空气中其他气体反应B生成氧化汞常温下是固态C汞受热易变成汞蒸气与氧气反应更充分D汞与氧化汞的颜色、状态有差别，易于判断反应物是否过量【变式1-3】200多年前，法国一位科学家用下图所示装置研究了空气的组成。他把少量汞放在密闭的容器中连续加热十二天之久，得到了红色的氧化汞粉末，同时容器里的空气的体积差不多减少了五分之一、请回答下列问题。(1)这位科学家的名字是，他是从(填“定性”或“定量”)的角度研究空气的组成。(2)写出汞与氧气反应的文字表达式，基本反应类型为(3)请根据所得信息，写出本实验使用汞的一个优点：(4)通过实验，这位科学家得出了空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积1/5的结论。请根据现在的认识，对此结论予以补充。【题型2】空气中氧气含量测定实验及误差分析【例2】如图所示装置可用于测定空气中氧气的含量，实验前在集气瓶内加入少量水，并做上记号。下列有关该实验的说法中，正确的是A．红磷熄灭后应立刻打开弹簧夹B．装置不漏气是实验成功的重要因素之一C．最终瓶中剩余的气体是纯净的氮气D．实验时，只取用极少量红磷，可减少污染且不影响实验结果【变式2-1】在用红磷燃烧法测定空气中的氧气含量的实验中，化学小组的同学发现进入集气瓶中水小于五分之一，小组同学提出以下猜想，其中猜想有错误的是①装置的气密性差②所用药品红磷的量不足③红磷燃烧后伸入集气瓶内过慢④红磷燃烧时弹簧夹未夹紧⑤未等装置冷却至室温就提前打开了弹簧夹A．①② B．②④ C．③⑤ D．③④【变式2-2】如图是测定空气中氧气含量的装置图，回答下列问题：(1)红磷在集气瓶中与空气中的氧气反应，写出反应的符号表达式：。(2)该实验中红磷稍过量的原因：。(3)红磷燃烧的现象：色固体燃烧，发光放热，产生大量。(4)冷却后打开弹簧夹后，水进入集气瓶内的体积小于1/5的原因（答一点）：。【变式2-3】在空气中氧气含量的测定实验中，兴趣小组同学组装如图装置，并展开实验：

下表为该小组几位同学的实验数据（集气瓶内液面上方的空气体积为，根据数据进行分析：组别123456进入集气瓶中水的体积/mL152119223020(1)第1组和第5组数据明显有错误，出现第1组数据的原因可能是什么（答一点即可）？(2)根据第2、3、4、6组数据可得出的结论是什么？【题型3】空气中氧气含量测定实验的改进【例3】下图所列实验装置不能够用来测定空气中氧气含量的是A．B．C． D．【变式3-1】为测定空气中氧气的含量，某化学兴趣小组的同学将过量的白磷放入容积为40mL的试管中，用橡皮塞塞紧试管口，通过导管与容积为60mL且润滑性很好的注射器组成如图的实验装置，则下列说法不正确的是A．实验过程中观察到白磷燃烧产生大量白烟B．必须等实验结束装置冷却到室温之后再读数C．实验的白磷可以用木炭代替D．若不使用弹簧夹，实验最后活塞前沿向左移动停在8mL刻度处【变式3-2】如图所示的甲、乙两个装置为实验室测定空气中氧气体积分数的改进实验，实验前甲装置内空气体积为30L(盛装细铜丝的玻璃管中空气忽略不计，且铜只能与空气中氧气发生反应)，乙装置中注射器和硬质玻璃管内空气体积分别为15mL和25mL。下列有关说法中正确的是A．甲、乙两个实验中都可以通过反复推拉注射器使装置内的氧气尽可能充分反应B．若甲、乙装置中停止加热后立即读数，则测得装置内剩余气体体积将偏小C．若实验前乙装置注射器内空气为5mL，则乙实验也能得出准确的结论D．乙实验的过程中，气球的主要作用是收集尾气，防止空气污染【变式3-3】利用图甲所示装置可以测定空气中氧气的体积分数，其中燃烧匙内的白磷用电加热装置点燃，瓶内气压用气体压强传感器测定，其变化如图乙所示。则下列分析合理的是

A．t1s-t2s压强迅速升高到最高点，容器中温度保持不变B．t2s-t3s压强迅速下降，只是瓶内氧气被消耗的过程C．根据t4s时瓶内的气压值，能计算出氧气约占空气质量的五分之一D．t5s后的实验操作是打开弹簧夹使水进入瓶内的过程【知识点2】空气的成分空气成分氧气O2氮气N2二氧化碳CO2稀有气体其它气体和杂质体积分数21%78%0.03%0.94%0.03%【题型4】空气的成分及体积分数【例4】“天宫课堂”第三课2022年10月12日下午正式开讲神舟十四号乘组航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲在“新教室”问天实验舱带来了一场精彩的太空科普课。实验舱里的“人造空气”与我们身边的空气成分含量基本相同，“人造空气”中氧气含量约为A．78% B．21% C．0.94% D．0.03%【变式4-1】某同学深呼吸时，他吸入的空气中含量最多的是A．氧气 B．稀有气体 C．氮气 D．二氧化碳【变式4-2】如图是空气成分体积含量示意图，下列有关说法错误的是

A．气体a是氮气，约占空气总体积的78% B．气体a化学性质稳定，不与任何物质发生反应C．气体b是氧气，可用于供给动植物的呼吸 D．其他成分包括：稀有气体、二氧化碳、水蒸气等【变式4-3】“火星，我们来了！”。据研究发现，火星大气中95%是二氧化碳，其余为少量的氮气、氩气等，火星上温度极低。以下关于火星和地球上大气成分的对比，说法正确的是A．地球和火星的大气中都含有氮气B．火星大气中没有稀有气体，空气中有C．地球和火星的大气中二氧化碳的体积分数相同D．地球和火星的大气中氧气的体积分数相同【知识点3】物质的简单分类1.纯净物：由一种物质组成的。（可用化学符号表示）2.混合物：两种或多种物质组成的。这些物质相互间没有发生化学反应，各物质都保持各自的性质。【题型5】纯净物和混合物【例5】下列物质属于纯净物的是A．洁净的空气 B．氧气 C．清澈的河水 D．矿泉水【变式5-1】下列物质中前者属于纯净物，后者属于混合物的是A．澄清石灰水、二氧化锰 B．二氧化碳、净化后的空气C．食盐水、雪碧 D．冰水混合物、液氧【变式5-2】下列关于纯净物与混合物的说法，正确的是A．氧气、二氧化碳和洁净的空气都是纯净物B．汽水、有冰块存在的水和水泥砂浆都是混合物C．纯净物由一种物质组成，不能分离出其他成分；混合物由不同种的物质组成，能分离出两种或多种以上成分D．纯净物没有固定的组成，混合物有固定的组成【变式5-3】下列各组物质中，前者属于混合物，后者属于纯净物的是A．氮气、氧气 B．冰水共存物、四氧化三铁C．食醋、自来水 D．澄清的石灰水、五氧化二磷【知识点4】空气是一种宝贵的资源1.各成分用途（1）氧气：①供动植物呼吸②医疗急救③金属切割④炼钢⑤宇宙航行（2）氮气：①作保护气②食品充氮作防腐剂等③用于制造低温环境或医疗上冷冻麻醉④制硝酸和氮肥（3）稀有气体：①作保护气②制多种用途的电光源等③氦气充气球（密度比空气小且化学性质稳定）④氦气用于制造低温环境2.空气的污染及防治（1）主要污染物：有害气体（CO、SO2、氮的氧化物）和烟尘等。目前计入空气污染指数的项目为CO、SO2、NO2、O3和可吸入颗粒物等。（2）保护空气：加强大气质量监测，改善环境状况，使用清洁能源，工厂的废气经处理过后才能排放，积极植树、造林、种草等（3）与空气污染有关的环境问题:臭氧层破坏、温室效应、酸雨【题型6】空气中各成分的用途【例6】物质的性质决定用途。下列空气中各组分的性质与用途具有对应关系的是A．氧气具有助燃性，可以作燃料B．稀有气体通电时发出不同颜色的光，可用作霓虹灯C．氧气无色无味，可用于医疗急救D．氮气化学性质不活泼，可用作生产氮肥【变式6-1】薯片等易碎食品宜采用充气包装袋，下列气体最不适宜充入的是A．氮气 B．空气 C．氧气 D．二氧化碳【变式6-2】下列物质用途主要由物理性质决定的是A．氮气常用作保护气 B．用于制造硝酸C．液氮制造低温环境 D．在食品包装袋中充入氮气以防腐【变式6-3】性质决定用途。下列空气中各组分的性质与用途具有对应关系的是A．氧气无色无味，可用于医疗急救B．氮气化学性质不活泼，可用作生产氮肥C．二氧化碳能与水反应，可用于制干冰D．氩气化学性质稳定，可用于金属焊接保护气【题型7】空气污染与防治【例7】我国城市及周围地区的环境中，造成空气污染的主要污染物是A．二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳 B．二氧化硫、二氧化氮、二氧化碳C．二氧化硫、一氧化碳、氧气 D．二氧化氮、一氧化碳、水蒸气【变式7-1】目前不列入我国城市空气质量监测项目的物质是