2025版沪教版九年级化学上册2.1 空气的组成（八大题型）（教师版）习题

第二章第1节空气的组成【题型1空气的捕获装置气密性的检查方法】【题型2燃磷法测定空气氧气含量的原理】【题型3燃磷法测定空气氧气含量误差分析】【题型4空气中氧气含量测定实验的改进】【题型5空气的成分】【题型6氮气及用途】【题型7稀有气体及用途】【题型8纯净物混合物】【知识梳理1空气的捕获装置气密性的检查方法】1.利用下图所示的实脸仪器，组装成图中所示的实验装置，请你利用该实验装置把一个集气瓶中的部分空气“捕获”到另一个集气瓶中。简要说明其原理。2.检查装置气密性方法：装置方法先把导管放入水中，用手紧握试管，若烧杯中导管口有气泡冒出，松开手后，导管内形成一段水柱，说明装置气密性良好关闭弹簧夹，往长颈漏斗中注入水，使漏斗中液面高于容器中液面，漏斗内形成稳定的液面差，说明装置气密性良好【题型1空气的捕获装置气密性的检查方法】【例1】思维模型的构建能促进深度学习，如图甲是小金同学对解决“装置气密性检查”类问题构建的思维模型：（1）检查图乙装置气密性：①按图连接好装置；②关闭弹簧夹；③向长颈漏斗中注入一定量的水至浸没长颈漏斗末端；④继续注入少量水，如果观察到，就证明装置气密性好。（2）上述实验操作③属于图甲思维模型中的环节。（3）如图丙、丁装置，对应操作及现象能说明装置漏气的是___________（填字母）。A．用手紧贴丙装置的试管外壁，烧杯中导管口有气泡冒出B．将丙装置的试管浸入冰水里，烧杯中导管内上升一段水柱C．向外拉丁装置的注射器活塞，长颈漏斗下端有气泡冒出D．向里推丁装置的注射器活塞，长颈漏斗内无明显变化【答案】（1）长颈漏斗下端形成一段稳定的水柱（2）构建封闭体系（3）D【详解】（1）向长颈漏斗注水至浸没长颈漏斗末端，继续加水，若观察到长颈漏斗形成一段稳定的水柱，则气密性良好，故填：长颈漏斗下端形成一段稳定的水柱；（2）③向长颈漏斗中注入一定量的水至浸没长颈漏斗末端，形成密闭空间，属于思维模型中的构建封闭体系，故填：构建封闭体系；（3）A、用手紧贴丙装置的试管外壁，试管中空气遇热膨胀，若观察到烧杯中导管口有气泡冒出，则证明装置气密性良好，故A不符合题意；B、将丙装置的试管浸入冰水里，试管中空气遇冷收缩，若观察到烧杯中导管内上升一段水柱，则证明装置气密性良好，故B不符合题意；C、向外拉丁装置的注射器活塞，若观察到长颈漏斗下端冒出气泡，证明装置内外存在气压差，装置气密性良好，故C不符合题意；D、向里推丁装置的注射器活塞，若观察到长颈漏斗内无明显变化，说明装置内外没有气压差，则装置漏气，故D符合题意。故选：D。【变式1-1】下列实验操作正确的A．蒸发溶液

B．液体的倾倒

C．检查装置气密性

D．液体的滴加

【答案】A【详解】A、蒸发时，应用玻璃棒不断搅拌，防止局部温度过高，造成液滴飞溅，图中操作正确，符合题意；B、倾倒液体时，瓶塞应倒放，瓶口应紧挨，标签应朝向手心处，图中瓶塞未倒放，标签未朝向手心处，不符合题意；C、该装置通过长颈漏斗与外界相通，无法检查装置的气密性，不符合题意；D、胶头滴管加液时，既不能伸入容器，更不能接触容器，应垂直悬空于容器上方，不符合题意。故选A。【变式1-2】检查装置气密性

用手握紧反应器，观察水中的导管口。若有气泡，说明装置；若无气泡，要仔细找原因，检查是否塞紧，或更换橡胶塞等方式直至有气泡冒出才能进行实验。【答案】有没有气泡冒出不漏气【详解】连接仪器装置后，要检查装置的气密性，用手紧握试管，更观察水中的导管口有没有气泡冒出；若有气泡，说明装置不漏气；如果无气泡冒出，要仔细检查原因，如塞紧橡胶塞或换橡皮塞，直至装置不漏气才能进行实验。【变式1-3】在实验室制取某气体，要进行如图所示的装置的气密性检查，若装置的气密性良好，则会看到的相关现象是：连接装置，把导管放入水中，手握试管，利用体温对试管加热，导管口出现；松开手，等试管冷却至常温，导管内出现；若同时出现以上现象，则证明装置气密性良好。【答案】气泡水柱【详解】连接装置，把导管放入水中，手握试管，利用体温对试管加热，导管口出现气泡；松开手，等试管冷却至常温，导管内出现水柱；若同时出现以上现象，则证明装置气密性良好。故填：气泡；水柱。【知识梳理2燃磷法测定空气氧气含量的原理】（1）装置图（2）实验原理：红磷燃烧消耗氧气，使得集气瓶中压强减小，打开弹簧夹，大气压将烧杯中的水压入集气瓶中，压入水的体积等于被消耗的氧气的体积。（3）实验现象：红磷燃烧，放出热量，产生大量白烟（烟：固体的小颗粒），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。（4）实验结论：氧气约占空气总体积的1/5。（5）药品选择①可否换用木炭、蜡烛、硫等物质？答：不能用木炭、蜡烛或硫代替红磷燃烧测空气中氧气含量（因为木炭、蜡烛或硫燃烧会产生气体，造成瓶内气体体积变化偏小）。②可否换用铁丝？答：不能，铁丝在空气中不燃烧。小结：物质能在空气中燃烧且只与氧气反应，燃烧后的生成物为固体或液体（占的体积忽略不计）。（6）集气瓶中水的作用：吸收有毒的五氧化二磷（固体）。（7）瓶中剩余的主要气体是：氮气化学性质：不可燃、不助燃；物理性质：难溶于水。【题型2燃磷法测定空气氧气含量的原理】【例2】通过数字化仪器进行空气中氧气含量的测定，密闭容器内的氧气含量和压强变化曲线如图所示，下列说法错误的是A．数字化能为探究提供更为直观的证据B．瓶内压强先升高是因为反应放热导致C．容器内氧气浓度未发生变化D．该实验中容器的气密性必须良好【答案】C【详解】A、数字化设备能通过数字观察压强及氧气浓度的变化，能为探究提供更为直观的证据，不符合题意；B、瓶内压强先升高是因为红磷燃烧放热，装置内气体受热膨胀，不符合题意；C、红磷燃烧消耗氧气，且由图可知，容器内氧气浓度下降，符合题意；D、该实验中，气体参与了反应，容器的气密性必须良好，否则，会导致实验结果偏小，不符合题意。故选C。【变式2-1】某化学小组用下图装置测定空气中氧气的含量：点燃燃烧匙内的红磷（足量），立即伸入集气瓶中并塞紧瓶塞；待燃烧停止并冷却至室温，打开止水夹，发现烧杯内的水被吸入集气瓶中，吸入水的体积约为集气瓶总容积的1/5，得出结论：氧气约占空气总体积的1/5。下列关于该实验的说法中，不合理的是A．反应后集气瓶内剩余气体主要为氮气B．用木炭代替红磷实验，也能得到相同结论C．实验前，应检验装置的气密性D．实验过程中打开止水夹前集气瓶内压强变化情况为先增大后减小【答案】B【详解】A、氮气约占空气体积的78%，氧气约占空气体积的21%，实验中氧气被消耗，则反应后集气瓶内剩余气体主要为氮气，选项正确；B、木炭与氧气燃烧后生成二氧化碳气体，则实验后装置中的气体的体积变化不大或无变化，则用木炭代替红磷实验不能测出空气中氧气的含量，选项错误；C、实验前，应检验装置的气密性，避免实验中装置内外气体交流导致实验结果不准确，选项正确；D、实验过程中打开止水夹前，红磷与氧气发生燃烧放出热量，装置中的气体受热膨胀，瓶内气体的压强增大，实验中气体减少，燃烧停止后装置的温度逐渐降低，瓶中的气体的体积收缩，瓶内的压强逐渐减小，即实验过程中打开止水夹前集气瓶内压强变化情况为先增大后减小，选项正确；故选B。【变式2-2】化学学习小组为探究空气中氧气的含量，进行了如图1所示实验。实验装置如图1所示，实验步骤：①将数显设备、三种感应器（气体压强、温度、氧气浓度）和装置连接，装置气密性良好；②实验开始，打开并调试好传感器和数显设备；③电热棒通电，点燃燃烧匙内红磷，观察现象；④待装置冷却后，打开弹簧夹，观察现象及水面变化情况。各传感器测得的数据如图2所示（横坐标为时间，纵坐标表示该段时间内气体压强：温度、氧气浓度对应的变化情况）。（1）实验中加入足量红磷的目的是。（2）曲线x表示的是（选填“温度”或“氧气浓度”）变化情况。（3）t1时刻的实验操作是，实验现象是。【答案】（1）尽量将氧气消耗完全（合理即可）（2）温度（3）打开弹簧夹烧杯中的水进入瓶中，水面约上升至刻度1处（合理即可）【详解】（1）该实验的目的是探究空气中氧气的含量，则实验中需要加入足量红磷，目的是将装置内的氧气消耗完全；（2）曲线x先升高后下降，最后趋于平稳，符合温度变化趋势，因为红磷燃烧放出大量的热，温度逐渐升高，待完全反应后，逐渐恢复至室温，若为氧气浓度则应该是一直减小，不会出现升高，故曲线x表示温度变化情况，曲线y表示氧气浓度的变化趋势；（3）t1时刻，压强突然增大，而氧气浓度不变，则应该进行的实验操作是打开弹簧夹；由于红磷燃烧消耗了氧气，氧气约占空气体积的五分之一，装置内压强减小，则可观察到烧杯中的水进入集气瓶中，水面约上升至刻度1处（合理即可）。【变式2-3】有关物质组成及化学规律的发现对化学的发展做出了重要贡献。

（1）拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分（如图1）。该实验中选择使用汞的优点有______。A．只与空气中氧气发生反应B．汞俗称水银，常温下为液态，安全无毒C．反应速度快，几分钟可完成D．反应生成的氧化汞为固体，基本不影响压强变化（2）实验室常用图2所示的方法测定空气中氧气的含量。I.红磷燃烧的化学方程式。Ⅱ.若实验中没有夹紧弹簧夹，测定的空气中氧气的含量将（选填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。（3）按照图3进行实验，关闭弹簧夹，取足量白磷于气密性良好的集气瓶中燃烧（集气瓶体积为250mL），火焰熄灭后冷却至室温。实验前量筒内水实验后量筒内剩余水80.0mL29.5mLI.根据表中数据计算空气中氧气的体积分数，列式为，该列式是否合理？若不合理，请说明原因。Ⅱ.若用木炭替代白磷完成本实验，则集气瓶中液体应具有的性质是。（4）按照图4连接压强传感器，测得压强曲线如图5，请分析BC段压强变化的原因。【答案】（1）AD（2）偏大（3）不合理，实验前集气瓶中含有少量水，空气的体积应为集气瓶体积减去实验前水的体积能与二氧化碳气体反应（4）白磷燃烧放热导致气压增大幅度大于氧气消耗导致气压减小幅度，集气瓶中压强增大【详解】（1）A、汞只与空气中氧气发生反应，实验结果较准确，符合题意；B、汞俗称水银，常温下为液态，有毒，不符合题意；C、汞只与空气中氧气反应速度较慢，不符合题意；D、反应生成的氧化汞为固体，基本不影响压强变化，符合题意。故选AD；（2）I.红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的化学方程式：；Ⅱ.若实验中没有夹紧弹簧夹，磷燃烧过程中气压增大，集气瓶内的空气可能逸出，测定的空气中氧气的含量将偏大；（3）I.根据表中数据计算空气中氧气的体积分数，列式为，该列式不合理，原因是实验前集气瓶中含有少量水，空气的体积应为集气瓶体积减去实验前水的体积；Ⅱ.若用木炭替代白磷完成本实验，则集气瓶中液体应具有的性质是能与二氧化碳气体反应，使得瓶内的气压降低；（4）BC段压强变化的原因白磷燃烧放热导致气压增大幅度大于氧气消耗导致气压减小幅度，集气瓶中压强增大。【知识梳理3燃磷法测定空气氧气含量误差分析】实验注意事项：①所用的红磷必须过量。如果红磷过少则氧气没有全部消耗完，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。否则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。红磷伸入过慢，瓶内气体受热膨胀逸出，或未夹紧弹簧夹，导致燃烧时气体受热膨胀逸出，测量结果偏大。具体误差分析：误差原因测量结果偏低红磷不足，氧气未耗尽装置漏气，使装置外的空气进入集气瓶中未冷却至室温就打开弹簧夹，使进入集气瓶中的水的体积偏小测量结果偏高胶皮管未夹紧，红磷燃烧时集气瓶内气体因受热顺着导管逸出燃烧匙伸入过慢，使装置内的气体受热逸出，导致进入集气瓶中的水的体积偏大【题型3燃磷法测定空气氧气含量误差分析】【例3】实验是科学探究的重要方法。仿照拉瓦锡测定空气中氧气的含量原理，我们也进行了相关的实验探究。（1）【实验回顾】实验室常用图1所示的方法测定空气中氧气的含量，小黄同学发现利用图1装置进行实验时，在集气瓶外点燃红磷，一方面会造成，另一方面伸进集气瓶速度慢了会使测定结果（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。（2）【实验探究】查阅资料得知：铜粉在加热条件下只与空气中的氧气发生反应，生成黑色的氧化铜固体。小陈同学又设计了如图2的装置测定空气中氧气含量，以下为实验数据硬质玻璃管中空气的体积反应前注射器中空气体积充分反应后注射器中气体体积25mL15mL9mL实验测得空气中氧气的体积分数为。（3）【实验反思】实验结果有误差，小陈同学对实验过程进行反思，其中解释合理的是（填序号）。①可能是使用的铜粉少了②可能是没有冷却至室温就读数③可能是装置气密性不好你认为导致误差还有可能的原因是（任写一条即可）。【答案】（1）空气污染偏大（2）15%（3）①②③实验过程中没有反复推拉注射器活塞，铜和氧气没有充分反应【详解】（1）利用图1装置进行实验时，在集气瓶外点燃红磷，红磷燃烧生成五氧化二磷，五氧化二磷有毒，一方面会造成空气污染；另一方面伸进集气瓶速度慢了，装置内气体受热膨胀逸出，会使测定结果偏大；（2）铜粉和氧气在加热的条件下反应生成氧化铜，待完全反应后，逐渐冷却至室温，由于消耗了氧气，装置内压强减小，注射器活塞右移，注射器中减少的体积就是消耗氧气的体积，故实验测得空气中氧气的体积分数为：，实验结果偏小；（3）①可能是使用的铜粉少了，不能将装置内氧气耗尽，故导致实验结果偏小，符合题意；②可能是没有冷却至室温就读数，气体受热膨胀，占据了一定的体积，导致实验结果偏小，符合题意；③可能是装置气密性不好，在冷却至室温的过程中，外界空气进入，占据了一定的体积，导致测定结果偏小，符合题意。故选①②③；如果实验过程中没有反复推拉注射器活塞，铜和氧气没有充分反应，也会导致实验结果偏小。【变式3-1】空气中氧气含量的再认识。【实验回顾】（1）如图1是实验室用红磷燃烧来粗略测定空气中氧气含量的装置，写出红磷燃烧的文字表达式。【实验过程1】甲组同学使用如图1进行实验，步骤如下：①连接仪器，检查装置气密性；②加入药品，用止水夹夹紧橡皮管；③点燃燃烧匙内的红磷，立即伸入瓶中并塞紧塞子；④燃烧结束，等装置时，打开止水夹；⑤观察并记录水面的变化情况。【问题提出】（2）请将上述实验步骤填充完整。（3）有资料表明，燃烧过程中当氧气体积分数小于7%时，红磷就无法燃烧，因此通过上述实验测量结果与理论值相比（填“偏高”或“偏低”）。【实验改进1】【查阅资料】①铁生锈原理：铁和氧气、水反应生成铁锈（固体）。②装置中的食盐水和活性炭的作用是加速铁生锈Ⅰ、乙小组同学根据铁在空气中生锈的原理设计如图2实验装置，再次测定空气中氧气的含量。Ⅱ、8分钟后测得的实验数据如表：测量项目实验前实验后烧杯中水的体积集气瓶（扣除内容物）和导管的容积烧杯中剩余水的体积体积/mL80.0126.054.5【交流表达】（4）根据表中数据计算，改进实验后测得的空气中氧气的体积分数是。（消耗的水的体积忽略不计，计算结果保留一位小数）。【实验反思】（5）从实验原理角度分析，改进后的实验结果比前者（用红磷燃烧来测定空气中氧气含量）准确度更髙的原因是：。【实验改进2】（6）丙组同学利用图3装置测定空气中氧气含量，实验步骤如下：步骤1：拔下活塞，从注射器右侧加入装有足量铁粉、活性炭粉的浸有食盐水的纸袋，封闭活塞；步骤2：打开弹簧夹，将活塞向右拉至一定距离，关闭弹簧夹；步骤3：不断轻轻晃动注射器（目的是：），当注射器活塞静止时读数，计算得出氧气约占空气总体积的1/5。【实验再反思】（7）丙小组的方案与乙组方案相比，优点是。（任写一点）【答案】（1）（2）冷却至室温（3）偏低（4）20.2%（5）铁生锈消耗氧气更完全（6）与氧气充分反应（7）操作更简单，读数更准确【详解】（1）红磷燃烧生成五氧化二磷，故文字表达式为：（2）燃烧结束，等装置冷却至室温时，打开止水夹，打开止水夹过早，瓶中气体未恢复到原体积，会使记录的值偏小；（3）红磷燃烧不能将氧气全部耗尽，造成实验测量结果与理论值相比偏低；（4）烧杯中水的体积80.0mL减烧杯中剩余水的体积54.5mL，等于消耗氧气的体积为：25.5mL，集气瓶（扣除内容物）和导管的容积为：126.0mL，故氧气的体积分数为：；（5）燃烧过程中当氧气体积分数小于7%时，红磷就无法燃烧，铁生锈消耗氧气更完全，准确度更髙；（6）不断轻轻晃动注射器目的是：增强气体的流动性，使氧气充分反应；（7）丙小组的方案与乙组方案相比，优点是：操作更简单，读数更准确。【变式3-2】某校九年级化学兴趣小组的学生测定空气中氧气的含量，完成了以下实验探究。实验一：利用图甲所示装置和红磷进行实验；实验二：利用图乙所示装置和白磷进行实验；实验三：利用图丙所示装置并分别使用红磷、白磷和食品脱氧剂来测量空气中氧气的体积分数（图丙实验采集数据如图丁所示）。

【集体讨论】（1）同学们认为实验开始前都必须检查装置的气密性且药品的用量应保证。（2）甲装置中反应的文字表达式为。【分组实验】在讨论的基础上，他们分组进行了实验。组别12345进入集气瓶中水的体积/ml2527262428【数据分析】实验结束后，整理数据如下表所示（装置中集气瓶容积均为150ml，并且在瓶中预先装入20mL水）。（3）大多数同学都验证出氧气约占空气体积的。实验时装置甲量筒内要装入水的体积应至少26mL（填“>”、“=”或“<”）。【反思讨论】（4）图乙实验相对于图甲实验，其优点有（写出一条即可，下同）（5）根据图丙实验采集数据如图丁所示，同学们分析实验结果，认为用甲装置实验药品最好选用“食品脱氧剂”，其优点是；但指导老师认为如果在课堂上进行演示实验时，选择“食品脱氧剂”不是最佳的选择，应当选择“白磷”比较妥当，你认为老师的理由是。【实验拓展】（6）小组的同学做完实验后又尝试用木炭重新做了上述实验，认为不能选用木炭进行实验，其原因可能是。【答案】（1）过量（2）磷+氧气五氧化二磷（3）五分之一大于（4）实验误差小（5）消耗氧气更完全短时间内能获得数据（6）木炭燃烧消耗氧气的同时生成二氧化碳气体，压强变化不明显【详解】（1）红磷应过量，才能完全消耗集气瓶中的氧气，故填：过量；（2）红磷在点燃的条件下与氧气反应生成五氧化二磷，文字表达式为：磷+氧气五氧化二磷，故填：磷+氧气五氧化二磷；（3）通过表中数据分析，平均各小组的数值为26mL，即氧气的体积为26mL，空气体积为130mL，则量筒内要装入水的体积应至少大于26mL，氧气的体积约占空气体积：=，故填：五分之一、大于；（4）上图装置中利用了通电的电热棒，此装置相比于甲的实验装置，装置是密闭的，不和外界进行气体交换，误差小，故填：实验误差小；（5）根据图丁可知，使用食品脱氧剂可以耗尽密闭容器内的氧气，但使用食品脱氧剂的实验时间更长，白磷的实验时间较短，故指导老师认为如果在课堂上进行演示实验时，选择“食品脱氧剂”不是最佳的选择，应当选择“白磷”比较妥当，故填：消耗氧气更完全、短时间内能获得数据；（6）木炭燃烧消耗氧气的同时生成二氧化碳气体，压强变化不明显，因此不能选用木炭进行实验，故填：木炭燃烧消耗氧气的同时生成二氧化碳气体，压强变化不明显。【题型4空气中氧气含量测定实验的改进】【例4】使用智能手机APP采集环境中的压强数据可用于“测定空气中氧气的含量”。实验装置如图1所示，使用激光笔引燃烧杯内的红磷，红磷燃烧前后测得压强曲线如图2所示。下列说法不正确的是A．实验前需检查装置气密性B．通过图2数据可分析出红磷燃烧不能耗尽瓶内氧气C．曲线a→b说明红磷燃烧放出气体D．装置内温度，c点和a点相同【答案】C【详解】A、该实验气体参与了反应，故实验前需检查装置气密性，否则会导致测定结果偏小，不符合题意；B、通过图2数据可知，测得空气中氧气的体积分数=，结果偏小，说明红磷燃烧不能耗尽瓶内氧气，不符合题意；C、曲线a→b压强增大，是因为红磷燃烧放出热量，装置内气体受热膨胀，压强增大，符合题意；D、装置内温度，c点和a点相同，均是室温，不符合题意。故选C。【变式4-1】用如图装置验证空气中氧气的含量。下列说法不正确的是A．实验前应检查装置的气密性B．实验所用红磷应过量C．实验过程中，活塞先向左，后向右移动D．若实验成功，最终活塞停在10mL刻度处【答案】C【详解】A、测定空气中氧气含量时，要保证装置气密性良好，则实验前要先检查装置的气密性，该选项说法正确；B、该实验中，红磷要足量，才能将氧气完全耗尽，保证结果准确，该选项说法正确；C、红磷燃烧放热，装置中的温度升高，压强增大，则活塞先向右移动，但随着氧气的消耗，且最终装置冷却后，试管中的压强减小，则活塞向左移动，该选项说法不正确；D、由于氧气约占空气体积的五分之一，则消耗氧气的体积为，则活塞向左移动30mL，最终活塞停在40mL-30mL=10mL处，该选项说法正确。故选C。【变式4-2】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的试管中，用橡皮塞塞紧试管口，通过导管与润滑性很好的注射器组成如图所示的实验装置，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．实验前打开弹簧夹推动注射器活塞，如松手后活塞能返回原刻度处，证明装置气密性良好D．先夹紧弹簧夹，实验结束后再松开弹簧夹，观察到活塞前沿移动到刻度处【答案】D【详解】A、实验过程中观察到白磷燃烧产生大量白烟，此选项正确；B、白磷燃烧消耗氧气，则冷却后打开弹簧夹，试管中的气体减少，压强减小，注射器中的空气会进入试管中，进入的空气的体积即为氧气的体积，若未冷却至室温，燃烧会使温度升高，则气体受热膨胀，进入的空气体积会小，所以必须等实验结束装置冷却到室温之后再读数，此选项正确；C、如果装置气密性良好，最终内外压强一致，所以实验前打开弹簧夹推动注射器活塞，如松手后活塞能返回原刻度处，证明装置气密性良好，此选项正确；D、氧气约占空气体积的五分之一，所以消耗氧气的体积为，则活塞的位置为，此选项错误。故选：D。【变式4-3】实验是科学探究的重要方法，如图是测定空气中氧气的含量实验的装置图（装置气密性很好），对该实验认识正确的是A．实验时铜粉用量的多少，不会影响实验结果B．该实验的原理是通过采用“化学方法”消耗氧气，从而测定出空气中氧气的含量C．若硬质玻璃管的体积是40mL，反应前注射器内气体体积是20mL，反应后注射器内气体体积是12mL，则测得氧气的体积分数是20%D．实验完毕，待装置冷却至室温后，应先将气球内的气体全部挤出，再读数，否则会使测得的实验结果偏小【答案】B【详解】A、为了测定空气中氧气的含量，必须将装置内的氧气完全耗尽，所以铜粉必需过量，错误；B、该实验是利用铜在加热的条件下与氧气反应来测定氧气的含量，属于化学方法，正确。C、空气体积应该是密闭容器内所有的空间体积，所以空气总体积为40mL+20mL=60mL，消耗氧气体积为20mL-12mL=8mL，则测得的氧气的体积分数=，错误；D、气球内含有气体时会导致反应后读取的注射器数值偏小，测得消耗氧气体积偏大，从而导致实验结果偏大，错误。故选B。【知识梳理5空气的成分】（1）发现史：法国化学家拉瓦锡第一次明确提出空气由氧气和氮气组成的。（2）空气的成分：空气是混合物，主要成分（按体积分数）：氮气（N2）78%，氧气（O2）21%（氮气与氧气体积比约为4比1），稀有气体0.94%，还含有二氧化碳（CO2）、其它气体和杂质。【题型5空气的成分】【例5】空气是人类生产活动的重要资源。下列关于空气的说法不正确的是A．空气是工业制取氧气的廉价、易得的原料B．人呼吸空气时呼出的气体中只含有二氧化碳C．将氮气充入食品包装袋中可起到防腐作用D．倡导“低碳”生活有利于减少温室气体的排放【答案】B【详解】A、工业制取氧气其原理是利用液氮和液氧的沸点不同，首先从液化空气中分离出氮气，然后再得到纯度较高的氧气，故空气是工业制取氧气的廉价、易得的原料，正确；B、人体呼出的气体中大部分是氮气，除了水、二氧化碳、氧气外，还有稀有气体，错误；C、常温下，氮气的化学性质不活泼，可用作保护气，故将氮气充入食品包装袋中可起到防腐作用，正确；D、二氧化碳的过量排放会导致温室效应加剧，故倡导“低碳”生活有利于减少温室气体的排放，正确；故选B。【变式5-1】下列变化与空气中的氧气无关的是A．水果腐烂 B．饼干久置变软 C．木炭燃烧 D．动植物呼吸【答案】B【详解】A、水果腐烂是因为水果与空气中的氧气发生了缓慢氧化，与氧气有关，不符合题意；B、饼干久置变软，是因为饼干吸收了空气中的水蒸气，与氧气无关，符合题意；C、木炭燃烧是木炭与氧气发生了氧化反应，与氧气有关，不符合题意；D、动植物呼吸是因为发生了缓慢氧化，与氧气有关，不符合题意。故选B。【变式5-2】空气是一种宝贵的自然资源。下列有关空气成分的说法正确的是A．空气中氧气的质量分数为21% B．氧气可用作燃料C．洁净的空气是纯净物 D．氮气是制作氮肥的重要原料【答案】D【详解】A、空气中氧气的体积分数为21%，故选项说法错误；B、氧气能支持燃烧，但不具有可燃性，不能用作燃料，故选项说法错误；C、洁净的空气中含有氮气、氧气、二氧化碳等多种物质，属于混合物，故选项说法错误；D、氮气中含有氮元素，是制作氮肥的重要原料，故选项说法正确；故选：D。【变式5-3】下列关于空气的说法正确的是A．空气中氮气可用做焊接金属的保护气B．空气中的稀有气体化学性质不活泼，没有价值C．按照质量计算，空气中含有氮气约为78%D．空气质量级别从一级到六级，空气质量越来越好【答案】A【详解】A、氮气的化学性质不活泼，可用做焊接金属的保护气，故选项说法正确；B、空气中的稀有气体化学性质不活泼，可做保护气、电光源灯等，故选项说法错误；C、按体积计算，空气中含有氮气约78%，氧气约21%，故选项说法错误；D、空气质量报告中所列的空气质量级别越大，含有的空气污染物越多，空气质量越差，故选项说法错误；故选：A。【知识梳理6氮气的性质及用途】主要性质无色、无味气体，难溶于水，在极低温条件下加压才能液化成无色液体，液氮通常储存于黑色钢瓶中。不燃烧也不支持燃烧，不供给呼吸，化学性质不活泼用途①将氮气充灌在白炽灯泡里，可防止钨丝氧化，延长灯泡的使用寿命。②作保护气（如使粮食休眠和缺氧）。③用于制造低温环境或医疗上冷冻麻醉④博物馆中“真空充氮杀虫灭菌消毒机”来处理和保护文物。⑤制氮肥【题型6氮气及用途】【例6】保存珍贵文物可用空气中含量最多的气体，该气体是A．氮气 B．氧气 C．二氧化碳 D．氦气【答案】A【详解】A、空气中含量最多的气体是氮气，约占空气体积的78%，故正确；B、氧气约占空气体积的21%，故错误；C、二氧化碳约占空气体积的0.03%，故错误；D、氦气是稀有气体，所有稀有气体约占空气体积的0.94%，故错误；故选A。【变式6-1】空气中含量较多且化学性质不活泼的气体是A．氮气 B．氧气 C．水蒸气 D．二氧化碳【答案】A【详解】氮气化学性质不活泼且约占空气体积的78%，故选：A。【变式6-2】空气中体积分数最大的是A．稀有气体 B．二氧化碳 C．氮气 D．氧气【答案】C【详解】空气的成分按体积计算：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%，故空气中体积分数最大的是氮气。故选C。【变式6-3】空气是一种重要的资源，其中各成分均具有非常重要的用途。氮气是空气中含量最多的气体，下列关于氮气的用途错误的是A．可用作焊接金属的保护气 B．可用于制作多种用途的电光源C．液氮用于低温超导研究 D．制造硝酸的重要原料【答案】B【详解】A、氮气的化学性质稳定，可用作焊接金属的保护气，故A正确；B、稀有气体通电会发出不同颜色的光，可用于制作多种用途的电光源，氮气不能用于制作多种用途的电光源，故B错误；C、液氮汽化吸热，可制造低温环境，可以用于低温超导研究，故C正确；D、氮气中含有氮元素，可以作为制造硝酸的重要原料，故D正确。故选：B。【知识梳理7稀有气体的种类、性质及用途】稀有气体无色、无味气体，通电时能发出不同颜色的光（物理性质），化学性质很不活泼（不易和别的物质反应）。①作保护气（氦气作焊接金属保护气，氩气作电弧焊接保护气）。②作霓虹灯的充填充气。③氦气可填充气球（密度比空气小且化学性质稳定）【题型7稀有气体及用途】【例7】在生产和科学研究中，稀有气体有广泛的用途。下列不属于稀有气体用途的是A．焊接金属时用作保护器气B．用于炼钢C．制成霓虹灯