课题1 我们周围的空气（9大题型专项精练）初中化学人教版（2024）九年级上册 第二单元 空气和氧气（原卷版）

/课题1我们周围的空气题型01空气成分发现史题型02空气中氧气含量的测定题型03测定空气中氧气含量的数字化实验题型04空气的成分题型05混合物与纯净物题型06空气成分的用途题型07空气质量指数题型08空气污染的危害与空气保护题型01空气成分发现史法国化学家拉瓦锡最早用定量的方法研究了空气的成分。拉瓦锡利用该装置进行实验，研究并得出空气由氧气和氮气组成。实验一：汞与氧气反应实验二：氧化汞受热分解实验步骤把少量汞放在密闭的容器里连续加热12天将汞表面所生成的红色粉末收集起来,放在另一个较小的容器里加强热实验现象部分银白色的液态汞变成红色粉末，同时容器里空气的体积约减少1红色粉末变成银白色液体和无色气体,所得气体的体积恰好等于密闭容器里所减少的体积反应原理汞+氧气氧化汞氧化汞汞+氧气实验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【典例1】英国科学家波义耳和法国化学家拉瓦锡曾做过貌似相同的两个实验，实验如下图，关于这两个实验的说法正确的是A．两个实验均可用于测定空气中氧气的含量B．两个实验中，曲颈甑内汞的表面都有黑色物质生成C．拉瓦锡的实验中，玻璃钟罩内汞的液面逐渐上升，达到一定高度后不再变化D．两个实验中，汞的用量多少对实验没有影响【变式1-1】二百多年前，通过实验初步得出空气是由氮气和氧气组成的化学家是A．门捷列夫 B．拉瓦锡 C．道尔顿 D．阿伏加德罗【变式1-2】200多年前，法国化学家拉瓦锡通过定量研究的方法测定了空气的成分。拉瓦锡选择作为实验材料的物质是A．红磷 B．硫粉 C．铁丝 D．汞【变式1-3】某兴趣小组对“测定空气里氧气的含量”实验展开了学习和探究。（1）经典回顾：二百多年前，法国化学家拉瓦锡用图1装置研究了空气的成分。拉瓦锡得出了空气是由氮气和氧气组成的结论，由此可知，从物质类别角度分析，空气属于混合物或纯净物中的。（2）原理分析：该实验利用氧气和空气中其他气体性质的差异，借助化学反应，将空气中的除去，从而达到物质分离。再利用密闭体系中压强的变化，借助进入容器内液体的体积，将间接量转化为可视的数据，进而通过分析得出结论。（3）反思交流：拉瓦锡实验中选择使用汞进行实验，其原因不包括_____。A．汞蒸气有毒B．反应生成的氧化汞是固态C．加热时汞只与空气中的氧气反应题型02空气中氧气含量的测定实验装置①仪器：集气瓶、燃烧匙、玻璃导管、烧杯、弹簧夹、胶皮管;②药品：红磷、水。实验原理利用红磷燃烧消耗密闭容器中的氧气，使密闭容器内压强减小，在大气压的作用下，进入容器内水的体积即为减少的氧气的体积。反应的文字表达式红磷+氧气五氧化二磷PO2P2O5实验步骤①连接装置，检查装置的气密性;②在集气瓶内加入少量水后，将水面上方空间分为5等份;③用弹簧夹夹紧胶皮管;④点燃红磷后，立即伸入集气瓶内并把塞子塞紧;⑤燃烧结束装置冷却至室温后，打开弹簧夹。实验现象①红磷燃烧，产生大量白烟，并放出热量;②冷却至室温后，打开弹簧夹，烧杯中的水经导管流入集气瓶，且流入水的体积约占集气瓶内原有空气体积的。实验分析红磷在空气中燃烧是红磷与空气中的氧气反应，生成一种叫做五氧化二磷的新物质。生成的五氧化二磷为固体，溶于水且几乎不占有体积，燃烧消耗了集气瓶内的氧气，使瓶内气体减少，压强减小。冷却至室温后，外界大气压把烧杯内的水压进集气瓶，压入的水的体积约等于集气瓶内消耗的氧气的体积实验结论①氧气约占空气体积的；②剩余气体主要为氮气，氮气不燃烧也不支持燃烧，不易溶于水，且不与水反应。【典例2】如图A所示是用红磷在空气中燃烧的方法测定空气中氧气含量(在集气瓶中装入少许水，会使生成的五氧化二磷烟状物迅速溶解)。(一)实验原理：（1）红磷在空气中燃烧反应的文字表达式为。密闭的装置内，由于氧气被消耗，生成固体物质，该装置内气体压强减小。(二)实验探究：第一步：集气瓶装入少许水，然后将集气瓶空的容积划分为五等份，并做好标记。第二步：点燃燃烧匙内的红磷，伸入集气瓶中并把塞子塞紧。第三步：待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，发现水被吸入集气瓶中，进入集气瓶中水的体积约为集气瓶总容积的。(三)实验结论：（2）空气中氧气约占空气总体积的。（3）该实验也证明了氧气有的性质，同时也证明了氮气有哪些性质(写一点即可)。(四)反思与评价：（4）实验完毕，若进入集气瓶中水的体积不到总容积的，你认为导致这一结果的原因可能是(写一点)。（5）某同学对实验进行反思后，提出了改进方法(如图B所示)，你认为改进后的优点是。(五)拓展迁移：（6）镁在氧气中燃烧生成氧化镁，也能和氮气反应生成氮化镁(固体)，若用镁条代替红磷测定空气中氧气的体积分数，则进入集气瓶的水一定(填“大于、小于或等于”)。【变式2-1】如图是一个具有刻度和活塞可滑动的玻璃容器，其中有空气和足量的白磷(燃烧所需的最低温度是40℃)，将它放在盛有沸水的烧杯上方。下列说法错误的是A．该装置可用于测定空气中氧气的含量B．实验前要先检查装置的气密性C．实验过程中活塞会先向右移动，后向左移动，大约停在刻度8处D．实验过程中可观察到白磷燃烧产生大量的白色烟雾【变式2-2】某化学兴趣小组的同学们设计了测定空气中氧气含量的实验，实验装置如图1所示。实验步骤如下：①检查装置气密性。②在图1中集气瓶内加入少量水，并将水面上方空间分为5等份。③在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，塞紧橡胶塞。④充分反应后，待集气瓶冷却至室温，打开止水夹。请回答下列问题。（1）该实验中红磷须稍过量，目的是。（2）步骤③中点燃红磷观察到的现象是。（3）实验结束，瓶内剩余气体的化学性质(填“活泼”或“不活泼”)。（4）已知：镁+氧气氧化镁，镁+氮气氮化镁(固体)。你认为(填“能”或“不能”)用镁条代替红磷测定空气中氧气的含量，理由是。（5）小明将图1实验中的点火方式改为图2所示的点火方式，改进后装置的优点是(写出一点即可)。【变式2-3】以下四个实验装置，可用于“测定空气中氧气的含量”。请认真分析，回答下列问题。（资料：铜在加热的条件下能与氧气反应，生成黑色固体氧化铜）（1）拉瓦锡用装置（填字母）定量研究了空气的成分，在密闭容器中，空气中的氧气与反应，生成固态物质。人们沿着科学家的足迹，对反应物进行了优化，分别用铜粉、红磷等进行实验，其原理都是采用（填“物理”或“化学”）方法，从混合气体中除去某种气体，从而达到物质的分离。（2）装置B实验过程中，需要不断推拉注射器活塞的目的是，利用此装置进行实验，可能造成实验误差的因素是（答一条即可）。（3）写出装置C中反应的文字表达式：。（4）利用装置D进行实验，白磷在热水加热的条件下会着火燃烧，实验开始时，活塞会向移，充分冷却后活塞应停留在刻度处，若不充分冷却，活塞停留的刻度可能在之间。题型03测定空气中氧气含量的数字化实验（1）数字化实验：利用传感器和信息处理终端进行实验数据的采集与分析。实验时一般将传感器、数据采集器和计算机依次相连，采集实验过程中各种物理量(如温度、压强、浓度等)的数据，通过软件对数据进行记录、呈现和分析。（2）将测定空气中氧气的含量设计成数字化实验：【典例3】兴趣小组开展以下两组“测定密闭容器中某种气体的体积分数”的探究实验。（1）用如图1所示装置来测定空气中氧气的含量。为了让氧气充分反应，应采取的操作有，实验测定了以下实验数据：硬质玻璃管的容积反应前注射器中气体的体积反应后注射器中气体的体积54mL24mL8mL根据该实验数据，测得空气中氧气的体积分数为(精确到0.1%)。（2）图2所示装置，用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的体积分数，该反应的文字表达式为，实验现象是。实验过程中，连接数字传感器，测得实验中氧气的体积分数随时间变化的关系如图3所示，结合数据可知用红磷燃烧的方法不能准确测定空气中氧气的含量，是因为。【变式3-1】数字化实验是利用传感器和信息处理终端进行实验数据的采集与分析。某校“我与化学”研究小组正在开展空气中氧气含量测定的数字化实验，实验装置如图a所示。在组装好装置后，使用微光笔引燃反应容器内的红磷，信息终端记录的红磷燃烧前后反应容器内压强变化曲线见图b。下列说法不正确的是A．红磷燃烧时产生大量白烟 B．加入足量的红磷是为了充分消耗容器内氧气C．曲线a→b说明红磷燃烧放出热量 D．装置内温度，c点远低于a点【变式3-2】（多选）图甲所示装置可用于测定空气中氧气的含量，图乙是用该装置测得实验过程中集气瓶内气压与时间的关系图（该装置气密性良好，是集气瓶内初始气压）下列说法正确的是A．红磷点燃后要迅速放入瓶中B．开始时集气瓶中气压瞬间变大是氧气被迅速消耗造成的C．b、c、d点集气瓶中所含物质相同D．d点时集气瓶冷却到初始温度【变式3-3】科学思维利用红磷燃烧测定空气中氧气体积分数的实验中，压强传感器记录的集气瓶中压强随时间变化的情况如图2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，打开弹簧夹，观察到的现象是。根据该实验可推出氮气的性质有（写出两种即可）。（3）该实验中红磷需足量，目的是。如果装置气密性不好，那么测出的氧气体积分数将（填“偏大”或“偏小”）。（4）图1实验装置在反应过程中始终密闭，优点是（写出一点即可）。（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。题型04空气的成分空气中各气体成分的含量如表所示∶成分氮气氧气稀有气体二氧化碳其他气体和杂质体积分数78%21%0.94%0.03%0.03%（1）空气中各气体成分的含量用体积分数（体积占比）表示，而不是质量分数（质量占比）。（2）空气中各气体成分的含量一般来说是比较固定的，但不是一成不变的。在不同地区或同一地区的不同时间，空气中各成分的含量也可能有所不同。（3）空气是混合物，主要由氧气与氮气组成，二者体积比约为21%:78%(1:4)。【典例4】空气的成分中体积分数第二大的是A．氧气 B．氮气 C．二氧化碳 D．稀有气体【变式4-1】下列不属于空气成分的是A．氮气 B．二氧化碳 C．稀有气体 D．氢气【变式4-2】空气的成分中，按体积计算约为78%的是A．氮气 B．氧气 C．稀有气体 D．二氧化碳【变式4-3】“人造空气”能保证航天员正常呼吸，它的组成可能是A．70%的氧气、20%以上的氮气 B．70%的氮气、20%以上的氧气C．70%的二氧化碳、20%以上的氮气 D．70%的氧气、20%以上的二氧化碳题型05混合物与纯净物分类混合物纯净物概念由两种或两种以上的物质混合而成，组成不固定只由一种物质组成，组成固定表示方法没有固定组成，不能用化学符号表示可用化学符号表示，如氮气可用N2表示性质有固定的物理性质和化学性质组成混合物的各种成分保持它们各自的性质举例空气，自然界的水，如河水、湖水、海水、雨水等氮气、氧气、二氧化碳、蒸馏水等关系纯净物混合物说明纯净物是相对而言的，自然界不存在绝对纯净的物质，我们所说的纯净物是指含杂质很少的高纯度物质【典例5】下列各组物质中，前者属于纯净物，后者属于混合物的是A．冰水混合物，五氧化二磷 B．矿泉水，河水C．二氧化碳，澄清石灰水 D．净化后的空气，受污染的空气【变式5-1】下列物质中，属于纯净物的是A．空气 B．二氧化碳 C．海水 D．矿泉水【变式5-2】下列物质中，属于混合物的是A．液态氧气 B．冰水混合物C．澄清石灰水 D．红磷燃烧后生成的白烟【变式5-3】下列物质属于纯净物的是A．石灰石 B．稀盐酸 C．液氧 D．洁净空气题型06空气成分的用途1.氧气的用途2.氮气的用途3.稀有气体概述稀有气体包括氦、氖、氩、氪、氙、氡等气体物理性质无色无味的气体，通电时能发出不同颜色的光化学性质很不活泼（有些稀有气体在一定条件下也能与某些物质发生化学反应）用途①用作保护气，如焊接金属时用稀有气体来隔绝空气；②制成多种用途的电光源，如航标灯、照明灯、闪光灯、霓虹灯等；③液态氦可用于制造低温环境，氦气可用来填充氮气球等【典例6】空气是一种复杂的混合物。下列关于空气成分的说法，错误的是（

）A．氧气可用于化工生产、航空航天等领域 B．医疗上可在液氮冷冻麻醉条件下做手术C．空气中二氧化碳的量很少，不具备任何价值 D．美丽的霓虹灯与稀有气体的应用有关【变式6-1】长沙岳麓山森林公园空气清新，徒步其中心旷神怡。下列能供给登山者呼吸的是A．氧气 B．二氧化碳 C．氮气 D．氦气【变式6-2】空气的成分中，能制作硝酸和氮肥的是A．稀有气体 B．氧气 C．氮气 D．二氧化碳【变式6-3】飞艇气囊内填充的是密度小于空气、化学性质稳定的一种稀有气体，则该气体是A．氮气 B．氢气 C．氦气 D．氧气题型07空气质量指数空气质量指数日报（1）内容：空气质量指数、首要污染物、空气质量指数类别等。（2）目前计入空气质量评价的主要污染物：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸人颗粒物(粒径小于等于10μm的颗粒物，PM10)、细颗粒物(粒径小于等于2.5μm的颗粒物，PM2.5)和臭氧等。（3）空气质量分级标准空气质量指数0~5051~100101~150151~200201~300300以上空气质量指数级别一级二级三级四级五级六级空气质量指数类别优良轻度污染中度污染重度污染严重污染空气质量级别划分为六级，级别越高，指数越大，空气质量越差。【典例6】关于空气有下列表述：①空气中氧气的体积分数；②首要污染物；③空气中氮气的体积分数；④空气质量指数；⑤空气质量级别。其中属于空气质量指数日报主要内容的是（

）A．①③⑤ B．②④⑤ C．①②③ D．③④⑤【变式6-1】2020年重庆空气中主要污染物浓度较去年全面下降，下列不属于空气污染物的是A．二氧化硫 B．PM2.5 C．一氧化碳 D．二氧化碳【变式6-2】下列空气污染物中属于可吸入颗粒物的是A． B．臭氧 C． D．【变式6-3】活动小组在进行跨学科实践活动时，了解了微型空气质量“检测站”的检测结果如图，下列说法正确的是A．风速的大小对空气质量的变化无影响B．PM2.5是指粒径为0.25毫米的细颗粒物C．空气质量指数数值越大，空气质量越好D．若检测到二氧化硫超标，可能会导致酸雨题型08空气污染的危害与空气保护污染物有害气体主要有二氧化硫(SO2)、一