第二单元 空气和氧气（知识清单）初中化学人教版（2024）九年级上册（解析版）

②缓慢氧化：进行得很慢，甚至不易被察觉的氧化反应。如动植物的呼吸、食物的腐烂、酒和醋的酿造、农家肥料的腐熟、铁的生锈等。共同点反应都会放热联系氧化反应和化合反应是交叉关系：氧化反应不一定是化合反应，化合反应不一定是氧化反应。（石蜡的燃烧生成了水和二氧化碳，是氧化反应，但不是化合反应）区别化合反应是基本反应类型，氧化反应不是基本反应类型。课题3制取氧气一、工业制取氧气1.方法：分离液态空气法2．原理：利用液态氧和液态氮的沸点不同，是物理变化。3．过程：低温条件下加压，使空气转变为液态，然后升温。由于液态氮的沸点比液态氧的沸点低，所以氮气首先从液态空气中分离出来，剩下的主要是液态氧。4．流程：二、实验室制取氧气实验室常采用分解高锰酸钾或过氧化氢的方法制取氧气。1．加热高锰酸钾制取氧气文字表达式高锰酸钾锰酸钾＋二氧化锰＋氧气符号表达式KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑发生装置选择依据反应物为固体，反应需要加热实验步骤查：连接仪器，检查装置气密性装：装药品定：固定装置点：点燃酒精灯加热收：收集气体移：将导管移出水面熄：熄灭酒精灯实验注意点（1）试管口要略向下倾斜：防止冷凝水回流，炸裂试管。（2）导管微露出橡皮塞：有利于气体排出。（3）试管口塞一团棉花：防止固体粉末进入导气管。（4）气泡连续均匀冒出时开始收集（防止收集的氧气不纯）（5）在水下用玻璃片盖住瓶口，移出水槽，集气瓶正放在桌面上。（6）实验结束时先将导气管移出水面，然后熄灭酒精灯：防止水槽中的水倒流，炸裂试管。氧气的收集方法排水法：收集的气体较纯净，但不干燥向上排空气法：收集的气体较干燥，但不纯净向上排空气法收集氧气时，导管要伸至集气瓶底：有利于瓶内空气排出，使收集的气体更纯。2．分解过氧化氢制取氧气文字表达式过氧化氢水＋氧气符号表达式H2O2H2O+O2↑发生装置选择依据反应物为液体，反应不需要加热，条件为常温实验步骤连接仪器，检查装置气密性；先装固体药品，再装液体药品；收集气体；检验将带火星的木条伸入集气瓶内，如果带火星的木条复燃，说明是氧气验满将带火星的木条放在集气瓶口，如果带火星的木条复燃，说明氧气已集满3．催化剂概念在化学反应中能改变其他物质的反应速率，但本身的化学性质和质量在反应前后不变的物质。特点一变（改变反应速率）；两不变（质量、化学性质不变）概念解读①催化剂不能改变生成物的质量；②催化剂作为反应的条件；=3\*GB3③种催化剂只针对某一类或某一个反应，某一反应的催化剂可能不只一种证明某物质是某反应的催化剂①证明是否改变其他物质化学反应速率：相同条件下，控制变量做对比实验；②证明质量是否改变：实验前称量质量，实验后分离出来再称量，比较两次质量是否相等；③证明化学性质是否改变：将分离出来的物质再重复进行实验，观察是否还能改变反应速率。以上①②③同时满足，即为催化剂。4．分解反应与化合反应比较化合反应分解反应概念由两种或两种以上的物质生成另一种物质的反应由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应特点多变一一变多通式A+B+……→CA→B+C+……两者联系都是化学反应的基本类型之一，二者是并列关系易错点01：误以为分离液态空气制取氧气是化学变化分离液态空气制取氧气利用的是氮气和氧气的沸点不同，是物理变化。易错点02：误以为二氧化碳是空气污染物空气污染物包括有害气体和烟尘，有害气体有一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫等。二氧化碳是空气的成分之一，含量过高时会引起温室效应，但不是空气污染物。易错点03：误认为反应条件“点燃”可以写成“燃烧”点燃意味着使某物开始燃烧，它是一个动作，是使可燃物达到着火点的一种方法，通常需要外部热源提供热量。而燃烧则是一种过程，是指可燃物与氧气发生的一种发光放热的剧烈的化学反应。简单来说，点燃是燃烧的条件，而燃烧是化学变化本身。易错点04：误认为反应条件“点燃”与“加热”可以互换点燃是瞬时触发燃烧的条件（火柴点火），而加热是持续供热的过程（酒精灯加热）；操作方式上，点燃必须直接接触火焰（如木炭点火），加热可间接传热（水浴加热）‌‌；点燃引发燃烧反应，加热用于非燃烧反应‌。点燃像按电灯开关，加热像调温空调‌。易错点05：误以为硫燃烧时集气瓶底部的水可以换成沙子硫燃烧时集气瓶底部放少量水的目的是吸收有毒气体二氧化硫，防止污染环境；沙子不能吸收二氧化硫，故硫燃烧时集气瓶底部的水不能换成沙子。细铁丝燃烧放水是防止炸裂瓶底，集气瓶底部的水是可以换成沙子的。易错点06：误认为实验结论是实验现象实验现象是通过感官感受到的物质的变化，包括看到的、听到的、感觉到的物质的改变。实验结论是对实验现象进行分析后得出的结论，说明该反应生成了什么物质。描述实验现象时，不能出现生成物的名称；得出实验结论时，必须出现生成物的名称。不能把实验结论当成实验现象来描述。“生成能使澄清石灰水变浑浊的气体”是实验现象，“生成二氧化碳”是实验结论；“生成有刺激性气味的气体”是实验现象，“生成二氧化硫”是实验结论；“生成黑色固体”是实验现象，“生成四氧化三铁”是实验结论；易错点07：误以为氧气化学性质“不活泼”或“非常活泼”氧气化学性质“比较活泼”，在“一定条件下”能与许多物质反应，因此不能说“不活泼”或“非常活泼”。易错点08：误以为氧化反应都是化合反应化合反应与氧化反应没有必然的联系，属于交叉关系。氧化反应也不一定是化合反应，如蜡烛燃烧生成二氧化碳和水，是氧化反应，但不是化合反应。易错点09：误以为用向上排空气法收集氧气，导管不需要伸至瓶底用排空气法收集气体，导气管都要伸到集气瓶底部，便于排出空气，收集较纯净的氧气。方法01红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验探究【解题通法】这类题主要考查文字表达式或符号表达式的书写、红磷燃烧的现象、冷却到室温后打开止水夹观察到的现象、实验的注意点、实验结论等。其中反应条件“点燃”不能写成“燃烧”或“加热”，红磷燃烧产生的“白烟”不能写成“白雾”。【典型例题】下图装置可用于测定空气中氧气的含量，下列说法不正确的是A．实验时红磷一定要过量B．红磷燃烧产生大量的白烟，火焰熄灭后立刻打开弹簧夹C．该实验证明氧气约占空气总体积的1/5D．通过该实验还可以了解氮气的一些性质【答案】B【详解】A、为了充分消耗氧气，所以实验时红磷一定要过量，故说法正确，不符合题意；B、红磷燃烧产生大量的白烟，而不是白雾，火焰熄灭后待集气瓶冷却至室温后才可以打开弹簧夹，故不正确,符合题意；C、该实验中烧杯中的水进入到集气瓶中，大约占了集气瓶体积的五分之一，所以可得出氧气约占空气总体积的五分之一，故正确，不符合题意；D、该实验中烧杯中的水进入到集气瓶中，大约占了集气瓶体积的五分之一，红磷没有继续燃烧，说明剩余气体氮气不支持燃烧也不能燃烧，难溶于水的性质，故正确，不符合题意。故选B。方法02数字化实验探究空气中氧气含量【解题通法】红磷燃烧测定空气中氧气含量的数字化实验中，通过传感器测定的数据一般有三种，氧气浓度、装置内的压强或温度，都以坐标曲线图的形式呈现。解题时重点关注图像的起点、终点和变化趋势，实验开始后压强先增大再减小的原因是：红磷燃烧放热，气体膨胀，压强增大，随着氧气的消耗，气体体积变小，压强变小。最后压强陡增至开始状态，是打开了止水夹。实验结束时氧气的浓度不为零，是因为氧气浓度降低到一定值以后，不足以支持红磷燃烧。因此，该实验不能精确地测定空气中氧气含量。【典型例题】通过数字化仪器测定空气中氧气的含量。实验装置及密闭容器内的氧气含量和压强变化曲线如图1、图2所示，下列说法不正确的是A．实验所用红磷须足量B．由瓶内压强增大可知反应放热C．该实验的关键是装置的气密性良好D．红磷熄灭的原因是瓶内氧气全部耗完【答案】D【详解】A、该实验是测定空气中氧气的含量，实验所用红磷须足量，以确保瓶内氧气能完全反应，故A正确；B、红磷与装置中空气中的氧气燃烧时放出热量，装置中的气体受热膨胀，压强增大，故B正确；C、该实验是测定空气中氧气的含量，该实验的关键是装置的气密性良好，以防止外界空气进入或内部空气逸出影响实验结果，故C正确；D、红磷熄灭的后，氧气浓度并没有降低到0，说明红磷熄灭的原因是氧气浓度降低，不足以支持红磷燃烧，故D错误；故选：D。方法03空气污染与防治【解题通法】此类题是小型的综合考察，一般四个选项考查的内容都不相同，知识点通常包括空气的成分及体积分数、空气中各成分的用途、纯净物和混合物、空气的污染和防治、计入空气质量评价的污染物。解题时，需要依据相关知识点进行逐个判断。【典型例题】广东某中学初三年级学生开展微型空气质量“检测站”的组装与使用的跨学科实践活动，完成下面小题。1．校园微型空气质量监测站的组装和使用，可以提高同学们保护环境的意识。下列相关说法不正确的是A．空气质量指数越高，空气质量越好B．加强空气质量监测有利于调控工业布局、减少环境污染C．臭氧层的破坏与空气污染有关D．积极植树造林有助于提升空气质量2．如图是学生使用组装的微型空气质量“检测站”对当地空气进行检测的结果图，图中X可能是2025年2月28日我省某市空气质量检测A．氮气 B．氧气 C．二氧化氮 D．二氧化碳【答案】1．A2．C【解析】1．A、空气质量指数越高，空气质量越差，故选项错误；B、加强空气质量检测，有利于调控工业布局、减少空气污染，保护环境，故选项正确；C、臭氧层的破坏与空气污染有关，故选项正确；D、积极植树造林有助于减少扬尘，提升空气质量，故选项正确，故选：A；2．空气的主要污染物有一氧化碳、二氧化氮、臭氧、PM10、二氧化硫、PM2.5，氮气、氧气和二氧化碳属于空气的成分，不属于空气污染物，故选：C。方法04空气中各成分含量及对应的用途判断【解题通法】解题时需要根据相关知识点进行判断。空气中的成分含量是按体积计算的不是按质量计算的，大约是：氮气78%，氧气21%，稀有气体0.94%，二氧化碳0.03%。氮气化学性质稳定，可用作保护气，沸点很低，可提供低温环境，用于冷冻麻醉。氧气能支持燃烧，用于气焊气割、炼钢等，能供给呼吸，用医疗急救、潜水、余杭等。稀有气体化学性质很稳定，可做保护气，通电时发出不同颜色的光，可做各种电光源。【典型例题】空气是一种混合物。洁净的空气中含量较高且化学性质不活泼的是A．氮气 B．氧气 C．二氧化碳 D．水蒸气【答案】A【详解】A、氮气在空气中的体积分数约为78%，含量较高。氮气的化学性质不活泼，一般不易与其他物质发生化学反应，A选项正确；B、氧气在空气中的体积分数约为21%，虽然含量较高，但氧气的化学性质比较活泼，能与许多物质发生氧化反应，B选项错误；C、二氧化碳在空气中的体积分数约为0.03%，含量较低，C选项错误；D、水蒸气在空气中的含量相对较少，D选项错误。故选A。方法05判断纯净物和混合物【解题通法】判断纯净物和混合物的依据：是否由一种物质组成，解题时需要根据概念进行判断。混合物没有固定的组成，不能用化学符号表示，纯净物有固定的组成，能用化学符号表示，因此，凡事能用化学符号表示的都是纯净物。常见的纯净物有：氧气、氮气、二氧化碳、水、五氧化二磷、四氧化三铁等；常见的混合物有：空气、海水、矿泉水、溶液、合金、5%的食盐水等。【典型例题】分类法是学习和研究物质的一种重要方法。下列物质属于纯净物的是A．澄清的石灰水 B．加碘盐 C．生锈的铁钉 D．淡蓝色的液氧【答案】D【详解】A、澄清的石灰水是氢氧化钙的水溶液，含水和氢氧化钙，属于混合物，错误；B、加碘盐含氯化钠和碘酸钾等成分，属于混合物，错误；C、生锈的铁钉含铁和氧化铁（铁锈的主要成分）等，属于混合物，错误；D、液氧是液态氧气，淡蓝色的液氧是由一种物质组成的，属于纯净物，正确；故选D。方法06判断工业制取氧气的原理和变化类型【解题通法】工业制取氧气采用分离液态空气法，将空气液化后升温，利用氮气的沸点比氧气低，让氮气先蒸发出来，剩下的主要是液氧。此变化过程中没有生成新物质，属于物理变化。【典型例题】空气是一种宝贵的自然资源，人类在利用空气的同时还必须要保护空气。冰箱中常用“气调保鲜”来达到对食物保鲜的效果。下图是工业上用膜分离技术实现“气调保鲜”的流程：(1)在将空气分离后，进入冰箱保鲜室内的气体是（填“富氧空气”或“富氮空气”），原因主要是。(2)空气质量指数越小说明空气质量越好。以下几种气体中，不属于空气污染物的是______（填字母）。A．二氧化硫 B．二氧化碳 C．二氧化氮 D．臭氧【答案】(1)富氮空气氮气化学性质比较稳定(2)B【详解】（1）氮气化学性质比较稳定，所以在将空气分离后，进入冰箱保鲜室内的气体是富氧空气，避免了食物因氧化而发生变质。故填：富氮空气；氮气化学性质比较稳定。（2）目前计入空气污染物的物质有：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入颗粒物和臭氧等，二氧化碳属于空气中的成分，是植物光合作用的原料，所以二氧化碳不属于空气污染物。故填：B。方法07物质在氧气中的燃烧的实验现象【解题通法】解题时需熟悉红磷、硫、木炭、细铁丝在空气和氧气中燃烧的实验现象，并注意不能用实验结论代替实验现象，即描述现象时不能出现生成物的名称。【典型例题】下列有关实验现象的描述中，正确的是A．硫在空气中燃烧产生明亮的蓝紫色火焰B．木炭在空气中燃烧生成黑色固体C．细铁丝在氧气中燃烧时，火星四射，生成黑色固体D．红磷在空气中燃烧时，产生大量白色烟雾【答案】C【详解】A、硫在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰；在氧气中燃烧才产生明亮的蓝紫色火焰，该选项错误；B、木炭在空气中燃烧，发出红光，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体，不是黑色固体，该选项错误；C、细铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成一种黑色固体，该选项正确；D、红磷在空气中燃烧，产生大量的白烟，而不是白色烟雾。烟是固体小颗粒，雾是小液滴，红磷燃烧生成的五氧化二磷是固体，所以是白烟，该选项错误。故选C。方法08实验室制取氧气的规范操作【解题通法】解题时需仔细观察实验操作的装置图，联系实验注意点进行判断。高锰酸钾加热制取氧气试管口一定要略向下倾斜，；向上排空气法收集氧气时，导管要伸至集气瓶底部；验满时带火星的木条只能放在集气瓶口；【典型例题】下列关于氧气的制取、验满及性质实验操作错误的是A．制备B．收集C．验满D．助燃性【答案】C【详解】A、高锰酸钾在加热条件下分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，该反应中反应物为固体，反应条件为加热，应选择固体加热型发生装置，为防止试管口冷凝水倒流使试管炸裂，试管口应略向下倾斜，为防止加热时固体粉末进入导管，堵塞导管，试管口应放一团棉花，图示操作正确，不符合题意；B、氧气不易溶于水且不与水反应，可采用排水法收集，图示操作正确，不符合题意；C、氧气的验满：将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃，说明氧气已收集满，图示操作错误，符合题意；D、做木炭在氧气中燃烧的实验时，集气瓶底部不需要放少量水，图示操作正确，不符合题意。故选：C。方法09制取氧气仪器装置的选择【解题通法】根据制取氧气的方法来选择仪器装置，高锰酸钾制取氧气用固体加热型发生装置，用排水法收集时，所需仪器有：试管、酒精灯、单孔橡皮塞、铁架台、水槽、集气瓶、毛玻璃片、药匙等。过氧化氢制取氧气用固液不加热型发生装置。【典型例题】实验室用过氧化氢溶液制取氧气，从下列装置中可选取的组合是。A．①④

B．②④

C．①③

D．【答案】B②③/③②【详解】实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰粉末制取氧气不需要加热，采用固液加热型发生装置，故发生装置选②；氧气的密度比空气大，且不易溶于水，可采用向上排空气法或排水法收集，故收集装置选③或④。故选B。方法10实验室制取氧气的综合考查【解题通法】该题型一般是图文结合考查实验室制取氧气的各个方面的知识。解题时要做到=1\*GB3①牢记反应原理、试剂状态和反应条件。=2\*GB3②学会判断反应类型，实验室制取氧气两种方法都是分解反应，可根据“多变一”的特点进行判断。=3\*GB3③熟悉实验步骤，查装定点收移熄。=4\*GB3④灵活运用催化剂：一变二不变。=5\*GB3⑤其他注意点，如高锰酸钾制取氧气试管口放棉花的作用是防止固体进入导管，排水法收集气体需等导管口连续均匀冒出气泡才可收集，实验结束要先从水中取出导管，再熄灭酒精灯，防止水倒流炸裂试管。【典型例题】下图是实验室制取气体的装置图，请回答下列问题。(1)仪器a的名称为。(2)实验室用高锰酸钾制取氧气可选用的收集装置是（填字母）。(3)用A装置来制取氧气时，装试剂前应进行的操作是；在试管口放一团棉花的目的是。(4)用向上排空气法收集一瓶氧气，将带有火星的木条放在，若观察到，证明瓶中已充满氧气。(5)用F装置收集到的氧气不纯，可能的原因是。【答案】(1)水槽(2)E/F(3)检查装置的气密性防止加热时试管内的粉末状物质进入导管(4)集气瓶口木条复燃(5)集气瓶中未装满水/未等到气泡连续均匀冒出便开始收集【详解】（1）由图可知，仪器a的名称为水槽，故填：水槽；（2）氧气的密度比空气大，不易溶于水，可采用向上排空气法或排水法收集，选择的收集装置为E或F，故填：E##F；（3）用A装置来制取氧气时，装试剂前应进行的操作是检查装置的气密性，防止装置气密不好更换部分仪器时，浪费药品；在试管口放一团棉花的目的是防止加热时试管内粉末状的物质进入导管，故填：检查装置的气密性；防止加热时试管内的粉末状物质进入导管；（4）氧气具有助燃性，用向上排空气法收集一瓶氧气，将带有火星的木条放在集气瓶口，若观察到木条复燃，证明瓶中已充满氧气，故填：集气瓶口；木条复燃；（5）用F装置收集到的氧气不纯，可能的原因是集气瓶中未装满水，留有气泡，也可能是未等到气泡连续均匀冒出便开始收集，故填：集气瓶中未装满水或未等到气泡连续均匀冒出便开始收集。方法11探究某物质是否可以作为某个反应的催化剂【解题通法】根据制取氧气的方法来选择仪器装置，高锰酸钾制取氧气用固体加热型发生装置，用排水法收集时，所需仪器有：试管、酒精灯、单孔橡皮塞、铁架台、水槽、集气瓶、毛玻璃片、药匙等。过氧化氢制取氧气用固液不加热型发生装置。【典型例题】【问题一】铁锈的主要成分是氧化铁，氧化铁能做过氧化氢分解的催化剂吗？【作出猜想】氧化铁能做过氧化氢分解的催化剂。【设计实验】实验步骤：I.如图实验，向A、B两支试管中分别加入5mL5%的过氧化氢溶液，B试管中加入ag氧化铁，再把带火星的木条分别伸入A、B两支试管，观察实验现象；Ⅱ.当B试管中无明显现象后，向B试管中重新加入适量5%的过氧化氢溶液，并把带