空气的成分试题及答案

空气的成分试题及答案一、单项选择题（每题4分，共40分）1.下列关于空气组成的叙述，正确的是A.空气中氧气的体积分数约为78%B.氮气的化学性质活泼，易与金属反应C.二氧化碳的体积分数约为0.93%D.稀有气体在放电条件下可发出有色光答案：D解析：A项氧气约占21%；B项氮气化学性质稳定；C项二氧化碳仅约0.04%；D项稀有气体如氖、氩等在霓虹灯中放电发光，正确。2.若将1.00L干燥空气（25°C，1.01×10⁵Pa）通过灼热铜网，充分反应后剩余气体体积为0.79L，则原空气中氧气的体积分数为A.21%B.19%C.17%D.15%答案：A解析：铜与氧气反应生成CuO，体积减少量即为氧气体积：1.00L−0.79L=0.21L，分数为0.21L/1.00L=21%。3.下列实验能直接证明空气是混合物的是A.镁条在空气中燃烧生成白色固体B.液化空气升温时分馏出氮气和氧气C.红磷在密闭瓶中燃烧消耗氧气D.氢气在空气中点燃发出爆鸣声答案：B解析：分馏利用各组分沸点不同，说明空气由多种物质混合而成，直接证明其为混合物。4.标准状况下，5.6L空气中氧气的物质的量约为A.0.10molB.0.21molC.0.25molD.0.50mol答案：A解析：标准状况下气体摩尔体积22.4L·mol⁻¹，氧气占21%，则n(O₂)=5.6L×0.21/22.4L·mol⁻¹≈0.0525mol，最接近0.10mol（选项最小值），故选A。5.下列气体中，既能用排水法又能用向上排空气法收集的是A.NH₃B.O₂C.CO₂D.H₂答案：B解析：O₂不易溶于水且密度略大于空气，两种方法均可；NH₃极易溶于水且密度小于空气；CO₂能溶于水；H₂密度远小于空气。6.某混合气体中N₂与O₂的物质的量之比为4:1，则其平均摩尔质量为A.28.0g·mol⁻¹B.29.6g·mol⁻¹C.30.4g·mol⁻¹D.32.0g·mol⁻¹答案：B解析：M最接近29.6g·mol⁻¹（选项B）。7.下列变化中，属于物理变化的是A.铁在潮湿空气中生锈B.木炭在空气中燃烧C.干冰在空气中升华D.白磷在空气中自燃答案：C解析：升华仅状态改变，无新物质生成，属物理变化。8.若将空气近似看作理想气体，则其密度ρ与平均摩尔质量M―A.ρB.ρC.ρD.ρ答案：C解析：由理想气体状态方程pV=nRT9.下列关于二氧化碳在空气中作用的描述，错误的是A.参与光合作用B.导致温室效应C.是酸雨的主要成分D.可用作植物气体肥料答案：C解析：酸雨主要成分为H₂SO₄和HNO₃，CO₂溶于水形成碳酸，酸性弱，非酸雨主因。10.在测定空气中氧气含量的实验中，若燃烧匙伸入瓶内过慢，测定结果将A.偏高B.偏低C.无影响D.无法判断答案：B解析：伸入过慢导致瓶内部分气体受热膨胀逸出，冷却后进入的水量偏少，氧气体积分数偏低。二、不定项选择题（每题5分，共30分，每题有1~2个正确答案，漏选得2分，错选0分）11.下列各组气体中，均属于空气主要成分的是A.N₂、O₂、ArB.CO₂、Ne、HeC.H₂、NH₃、CH₄D.O₂、H₂O(g)、CO₂答案：A、D解析：A项三者均为主成分；D项中O₂、水蒸气、CO₂虽含量不同，但均属空气常见组分；B项CO₂含量低，Ne、He为稀有气体但总量极少；C项非主成分。12.下列实验操作会导致“测定空气中氧气含量”结果偏高的有A.红磷量不足B.装置气密性不好C.燃烧后未冷却至室温就读数D.燃烧前未夹紧止水夹答案：C、D解析：C项气体膨胀未完全回缩，读数体积偏大；D项燃烧时气体外逸，冷却后进入水量偏多；A、B均导致偏低。13.下列事实能说明氮气化学性质稳定的是A.常温下N₂与H₂需高温高压催化剂才合成NH₃B.镁在氮气中燃烧生成Mg₃N₂C.闪电时N₂与O₂生成NOD.食品包装充N₂防腐答案：A、D解析：A、D体现常温惰性；B、C为高温或放电反应，不能说明稳定。14.关于稀有气体的叙述，正确的是A.原子最外层电子数均为8B.均不能形成化合物C.通电时发出特征颜色光D.沸点随相对原子质量增大而升高答案：C、D解析：A项He为2；B项Xe等可形成化合物；C、D正确。15.下列各组数据中能近似反映干燥空气体积分数的是A.N₂78%，O₂21%，Ar0.9%B.N₂75%，O₂23%，CO₂2%C.N₂80%，O₂18%，Ne2%D.N₂78%，O₂20%，其他2%答案：A、D解析：A项经典数据；D项“其他”含Ar、CO₂等，近似合理；B、C偏离实际。16.若将空气压缩至原体积1/5，温度不变，则下列量变为原来5倍的是A.压强B.密度C.平均摩尔质量D.氧气的体积分数答案：A、B解析：由玻意耳定律p∝1/V，密度ρ=m/V，V减为1/5，ρ增为5倍；平均摩尔质量与体积分数不变。三、填空题（每空3分，共45分）17.标准状况下，干燥空气的平均摩尔质量约为________g·mol⁻¹，密度约为________g·L⁻¹。（保留两位小数）答案：28.97；1.29解析：Mρ18.将足量红磷放入容积为500mL的集气瓶中燃烧，冷却至室温后打开止水夹，水进入瓶内体积为105mL，则该处空气中氧气的体积分数为________%。若实验前瓶内空气温度为27°C，压强为1.00×10⁵Pa，则消耗氧气的物质的量为________mol。（保留三位有效数字）答案：21.0；4.37×10⁻³解析：分数=105/500=21.0%；消耗O₂体积0.105L，n=pV/RT=1.00×10⁵×0.105×10⁻³/(8.314×300)=4.37×10⁻³mol。19.闪电时，氮气与氧气反应生成NO，其化学方程式为________，若一次闪电有0.10molN₂反应，则理论上可生成NO________g，消耗标准状况空气________L。（空气中N₂体积分数78%，保留两位小数）答案：+；6.0；7.18解析：生成NO0.20mol，质量=0.20×30=6.0g；消耗N₂0.10mol对应空气体积=0.10×22.4/0.78=7.18L。20.实验室用铜与浓硫酸加热制备SO₂，若将生成气体通入足量H₂O₂溶液，发生反应________，若生成SO₂0.050mol，理论上可产生硫酸的质量为________g。（保留两位小数）答案：S；4.90解析：1:1反应，n(H₂SO₄)=0.050mol，质量=0.050×98=4.90g。21.把空气依次通过（1）足量NaOH溶液、（2）浓硫酸、（3）灼热的铜网，最后剩余气体主要是________，其体积分数约占原空气的________%。答案：N₂、稀有气体；78.9解析：NaOH除CO₂，浓硫酸除水，铜网除O₂，剩余N₂+稀有气体≈78%+0.9%=78.9%。22.若将空气视为理想气体，其定压摩尔热容≈29.1J·mol⁻¹·K⁻¹，定容摩尔热容≈20.8J·mol⁻¹·K⁻¹，则空气的绝热指数γ=≈________。（保留两位小数）答案：1.40解析：γ四、实验与计算题（共55分）23.（12分）某研究小组用图1装置测定空气中氧气含量。集气瓶有效容积450mL，燃烧匙内盛有足量红磷。实验前量筒内水面在120mL刻度处，燃烧冷却至室温后，量筒水面降至28mL刻度处。已知实验温度25°C，外界大气压1.01×10⁵Pa。（1）进入瓶内水的体积为________mL；（2）测得氧气的体积分数为________%；（3）若实验前红磷未烘干，含有5.0%水分，则对结果的影响是________（填“偏高”“偏低”或“无影响”），理由是________；（4）若瓶内残留氧气体积为理论值的0.80倍，则燃烧实际消耗氧气的物质的量为________mol。（保留两位有效数字）答案与解析：（1）120−28=92mL（2）92/450=20.4%（3）偏低；水分蒸发占据部分体积，冷却时水蒸气凝结，导致进入水量减少（4）理论消耗O₂体积=0.204×450=91.8mL，实际消耗=0.80×91.8=73.4mL=0.0734Ln24.（15分）工业上采用液化空气分馏法生产氧气。已知空气中各组分沸点（°C）：N₂−195.8，O₂−183.0，Ar−185.9。流程如图2所示。（1）液化空气时，温度需降至________°C以下；（2）分馏塔中首先逸出的气体是________，最后逸出的气体是________；（3）若某厂日处理空气1.00×10⁶m³（标准状况），氧气回收率95%，则日产氧气________t；（保留两位小数）（4）若将所得氧气全部用于炼钢，反应2，理论上可去除碳________t。（保留两位小数）答案与解析：（1）−195.8（2）N₂；O₂（3）空气物质的量=1.00×10⁶×10³/22.4=4.46×10⁷mol，O₂占21%，回收95%，则m（4）n(C)=2n(O₂)=2×4.46×10⁷×0.21×0.95=1.78×10⁷mol，m25.（16分）某化学兴趣小组用传感器测定不同海拔高度空气成分变化，数据如下表（体积分数，%）：海拔/kmN₂O₂CO₂Ar078.0820.950.040.93378.1020.920.040.94678.1520.850.040.96978.2520.700.041.01（1）随海拔升高，O₂体积分数________（填“升高”“降低”或“不变”），其原因是________；（2）若保持总压不变，海拔9km处氧气的分压为________kPa；（标准大气压101kPa）（3）若某登山者在海拔9km处吸入1L空气，则其吸入氧气的质量为________mg；（标准状况，保留两位小数）（4）若该登山者返回海拔0km处，吸入相同体积空气，则多吸入氧气________mg。（保留两位小数）答案与解析：（1）降低；重力作用下，高海拔分子数密度减小，质量较大的O₂下降更快（2）101×0.2070=20.91kPa（3）n(O₂)=0.2070×1/22.4=9.24×10⁻³mol，m=9.24×10⁻³×32×10³=295.68mg（4）0km处m=0.2095/22.4×32×10³=299.29mg，差值=3.61mg26.（12分）为验证“空气中二氧化碳含量对植物光合作用速率的影响”，某同学设计如下实验：步骤Ⅰ：取生长一致的菠菜叶圆片若干，用打孔器切取直径1.0cm圆片，抽去空气后沉入缓冲液；步骤Ⅱ：设置A、B、C三组，分别通入普通空气（0.04%CO₂）、高浓度CO₂（0.10%）、低浓度CO₂（0.02%），在25°C、光照强度相同条件下测定叶片上浮时间；步骤Ⅲ：记录数据并计算平均速率。（1）实验原理：叶片进行光合作用释放________，使叶