第二单元 空气和氧气（培优竞赛训练）-2024人教版九年级化学上册（解析版）

第二单元空气和氧气

内容概览

01竞赛技巧通关核心策喀精讲，高效解题通法提炼

技巧1空气中氧气含量的测定

技巧2氧气的化学性质

技巧3氧气的工业制法

技巧4氧气的实验室制法

02综合培优精练高阶思维拓展，综合问题融合演练

03竞赛真题精练公战命涯解密，赛场节奏模拟特训

01竞赛技巧通关

技巧1空气中氧气含量的测定

一、核心原理理解错误

忽略压强差原理

实验通过消耗氧气使瓶内气压降低，水倒吸入瓶的体积4消耗的氧气体积。

易错题示例：

能否用硫粉、木炭及原因？一一否，原因是瓶内压强不变，无法测量。

能否用铁丝替代红磷及原因？一一否，原因是铁丝空气中不燃烧。

能否用镁替代及原因？__否，原因是镁与氮气、二氧化碳均反应。

二、操作类错误导致误差

1.纭果偏小（＜1/5）的原因：红磷量不足、装置漏气、未冷却读数、导管未注满水，残留空气占据体积。

2.结果偏大（＞1/5）的原因：点燃红磷后插入过慢、弹簧夹未夹紧、未立即塞紧瓶塞。

三、装置类错误

1.气密性检查缺失：实验前未检杳装置气密性。

2.导管设计问题：若导管过长，残留水影响体积测量。

3.改进装置（如注射器、气压传感器）可减少误差。

4.未预先划分体积：集气瓶内未做五等份标记，难以精确读数。

四、现象与结论混淆

1.误判白烟为白雾：红磷燃烧产生自理（固体pq藏粒），非白雾。

2.氧气体枳六质量分数：结论是“氧气体枳约占空气1/5”，非质量分数。

3.剩余气体性质：氮气不溶于水、不支持燃烧。

五、题型陷阱

1.改进装置分析：

注射器+铜粉：通过推拉注射器确保氧气充分反应，气球缓冲气玉。

电热丝引燃白磷：避免打开瓶塞造成的误差。

2.传感器图像题：

若压强曲线未降至最低（如DE段倒吸不足），可能原因是装置漏气或未冷却到室温就打开止水夹。

【总结归纳】关键记忆口诀

“足量红磷密封好，点燃迅速要塞牢。冷却再开止水夹，五分之一记得牢。”

（注：强调操作顺序与核心要点）

1.（24-25九年级上•福建福州•期中）拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分（实验装置如图1）,实验室

常用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量（实验装置如图2）。下列有关这两个实验的说法正确的是

A.图1曲颈甑中和汞槽中的汞作用相同，图2中广II瓶和烧杯中的水作用相同

B.图1曲颈甑中的现象是有氧化汞生成”图2广口瓶中的现象是有五氧化二磷生成

C.图2中的红磷换成铁丝也能测定空气中氯气含量

D.图1和图2两个装置都要检查装置气密性

【答案】D

【详解】A、在拉瓦锡的实验（图1）中，曲颈甑中加热汞生成氧化汞，而汞槽中的汞用于观察并测量气体体

积变化：在红磷测氧实验（图2）中,广口瓶与烧杯中的水也并非同•功能，一个是加速冷却，吸收生成的白

烟，一个用于显示体积变化，选项说法不正确；

B、图1曲颈甑中的现象是红色粉末生成，有氧化汞生成是结论，图2广口瓶中的现象是产生大量白烟，有

五氧化二磷生成是结论，选项说法不正确；

C、铁丝在空气中不能燃烧，无法像红磷一样可靠地测定空气中氧气含量，选项说法不正确；

D、两套装置都需测定体积变化，故都必须检查装置的气密性，选项说法正确；

故选Do

2.（2025・山东济南•一模）实验是科学探究的重要方法。用如图装置测定空气中氧气含量，实验时点燃酒

精灯，并反复推拉注射器和挤压气球。下列对该实验的认识中，不•正•确•的是

B.实验时玻璃管中红色固体逐渐变为黑色

C.将铜粉改为炭粉，也能达到实验目的

D.保证装置气密性良好是该实验能否成功的关键之一

【答案】C

【详解】A、若铜粉不足，氧气不能完全消耗，则会使实验结果比实际值小，该选项正确；

B、铜加热生成氧化铜，则可观察到红色固体变黑色，该选项正确；

C、炭燃烧生成二氧化碳气体，装置中的压强几乎不变，则不能达到实验目的，该选项不正确;

D、该装置必须密闭性良好，否则会有误差，该选项正确。

故选Co

3.（24-25九年级上•广东惠州•阶段练习）下列实验设计不能用来测定空气中氧气含量的是

无底的

集气瓶

足量

红磷

水

【答案】B

【详解】A、红磷燃烧消耗集气瓶内氧气，生成五氧化二磷固体，装置冷却至室温后，打开止水夹，由于瓶

内压强减小，烧杯中的水会进入集气瓶，进入水的体积就是瓶内空气中氧气的体积，可用于测定空气中氧

气含量;

B、蜡烛燃烧消耗氧气的同时生成二氧化碳气体，瓶内压强变化不大，冷却后打开止水夹，水不能进入集气

瓶或进入水的体积远小于瓶内空气中氧气的实际体枳，所以不能用来测定空气中氧气含量；

C、红磷在密闭装置中燃烧消耗氧气，装置冷却后，注射器活塞会向左移动，通过注射器刻度变化可测定消

耗氧气的体积，能用于测定空气中氧气含量；

D、红磷燃烧消耗氧气，装置冷却至室温后，由于瓶内压强减小，水会进入无底集气瓶，进入水的体积即为

瓶内空气中氧气的体积，可用于测定空气中氧气含量。

故选Bo

4.（24-25九年级上•四川德阳・期末）用数字化仪器对空气中氧气含量进行测定，实验装置及密闭容器内的

氧气含鼠和压强变化曲线如图所示，下列说法错误的是

数

显

设

备

A.实验中，广口瓶内红磷燃烧，产生大量白烟，放出大量的热

B.瓶内压强先后两次增大分别是因为"反应放热''和"打开活塞后水被倒吸并进入广口瓶"

C.实验开始和结束时间点，广口瓶内氧元素的质量保持恒定不变

D.在广口瓶上标识刻度（容积），方便读出减少气体的体积

【答案】C

【详解】A、红磷燃烧，产生大量白烟，放出大量的热，选项正确；

B、瓶内压强先后两次增大分别是因为反应放热造成瓶内气体膨胀，压强增大和打开活塞后水被倒吸并进入

广口瓶造成压强增大,选项正确：

C、根据质量守恒定律，反应前后元素质量不变，在打开活塞前，广口瓶内氧元素的质量保持恒定不变，打

开止水夹有水进入广口瓶中，造成氧元素质量发生改变，选项错误；

D、在广口瓶上标识刻度（容积），方便读出减少气体的体积，选项正确：

故选C。

5.（24-25八年级下•山东德州•期中）实验小组用下图装置测定空气中氧气的含量。

（1）该实验中红磷燃烧的现象为—，符号表达式为—。

⑵能说明空气中氧气含量的现象是，打开弹簧夹后水上升至一刻度。

⑶下列操作可能导致测定结果偏低的是O（填字母序号，下同）

A.红磷的量不足

B.点燃红磷，慢慢伸入瓶中

C.未冷却至室温就打开了弹簧夹

⑷若用硫粉来替红磷测空气中氧气含量是否可以？若不可，请说明原因一。

⑸反应完后集气瓶中剩余主要气体是—，该气体的物理性质是—，化学性质是一C.（均写一条即可）

卢燃

【答案】⑴产生大量白烟，发出大量的热p+o2—P2O5

（2）1

⑶AC

⑷不可以，硫在空气中燃烧生成二氧化硫气体，化学反应前后，装置内压强变化不大，无法测定空气中的

氧气含量

（5）氮气小2难溶于水（合理即可）不燃烧也不支持火燃烧（合理即可）

【详解】（1）红磷在空气中燃烧，与氧气发生反应，会剧烈燃烧，生成五氧化二磷固体小颗粒，现象是:

产生大量白烟，发出大量的热；

占燃

红磷燃烧是磷（P）和氧气（02）在点燃条件下反应生成五氧化二磷（P2O5）,符号表达式为。

（2）空气中氧气的体积分数约为该实验中红磷燃烧消耗集气瓶内的氧气，使瓶内压强减小。冷却至室

温后，打开弹簧夹，在外界大气E作用下，烧杯中的水进入集勺瓶，进入水的体积约占集气瓶内空气体积

的g,则水上升至1刻度处。

（3）A、红磷的量不足，不能将集气瓶内的氧气完全消耗，导致进入集气瓶的水的体积偏小，测定结果偏

低，该选项符合题意；

B、点燃红磷，慢慢伸入瓶中，会使瓶内空气受热逸出，导致瓶内压强减小更多，进入集气瓶的水的体枳偏

大，测定结果偏高，该选项不符合题意；

C、未冷却至室温就打开了弹簧夹，此时瓶内气体温度较高，压强较大，进入集气瓶的水的体积偏小，测定

结果偏低，该选项符合题意。

故选AC。

（4）硫在空气中燃烧生成的二氧化硫是气体，填补了消耗氧气的空间，集气瓶内压强几乎不变，所以打开

弹簧夹后，水不能进入集气瓶，无法测定空气中氧气的含量。

（5）空气主要由氮气和氧气组成，红磷燃烧消耗了氧气，所以反应完后集气瓶中剩余主要气体是氮气（刈）；

氮气在常温常压下是无色、无味的气体，难溶于水，写出其中一条物理性质即可；

在该实验中，红磷燃烧一段时间后熄灭，说明剩余的氮气不能燃烧也不支持燃烧，化学性质柱对稳定、不

活泼，写出其中一条化学性质即可。

技巧2探究氧气的化学性质

一、现象描述类易错题

1.铁丝燃烧实验

错误描述：生成"四氧化三铁”（现象应描述为生成黑色固体,不能直接写物质名称）。

操作要点：瓶底需铺细沙或水，防止高温熔融物炸裂集气瓶;若瓶底有水仍炸裂，可能是燃着的铁丝触

碰瓶壁。

2.硫燃烧实验

易错点：混淆空气与氧气中的火焰颜色（空气中为谴色，制气中为蓝紫色）：忽略瓶底放水目的是吸

收SO2，防止污染空气。

3.木炭燃烧实验

常见错误：未区分空气与氧气中的现象（空气中红光，氧气口亘光）；未指出生成气体使澄清石灰水变

浑浊。

二、概念理解类易错题

1.氧气性质辨析

错误说法：

”氧气具有可燃性”（正解：助燃性，不可燃）。

”氧气约占空气质量的21%”（正解：体积分数）。

2.催化剂与氧气制取

易错点：

催化剂仅改变反应速率，不增加产量；

高锌酸钾制氧气时，试管口棉花作用是防止高钵酸钾粉末进入导管。

3.氧化反应与化合反应

混淆点：误认为所有化合反应都是氧化反应（如CaO+HQ-Ca（OH）退化合非氧化）。

三、实验操作类易错题

1.氧气收集时机

排水法：刚冒气泡时不收集原因是此时为空气，应等到气泡连续均匀放出再收集。

排空气法验满：带火星木条需放在瓶口,复燃说明已满。

2.燃烧条件与氧气浓度

典型错误：认为物质在空气和氧气中燃烧现象相同（实际氧■浓度越高，燃烧越剧烈）；

铁丝在空气中仅红热，在氧气中方能剧烈燃烧。

【归纳总结】

现象描述：严格区分“烟“（固体）、“雾”（液体）、火焰颜色差异。

操作细节：牢记铁丝燃烧瓶底防护、排水法收集时机、验满方法。

概念辨析：氧气助燃不可燃、催化剂"一变两不变”、工业制氧为物理变化。

1.（2025•山东滨州•二模）下列化学现象的描述正确的是

A.硫在氧气中燃烧，火焰呈淡蓝色，生成一种刺激性气味的气体

B.红磷在氧气中燃烧，产生大量白烟，生成五氧化二磷

C.木炭在氧气中燃烧更旺，产生黄色火焰，放出热量

D.铁丝在氧气中燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体

【答案】D

【详解】A、硫在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，放出热量，生成具有刺激性气味的气体，不符合题

意；

B、红磷在氧气中燃烧，产生大量自烟，生成五氧化二磷属于实验结论，不是实验现象，不符合题意；

C、木炭在氧气中燃烧，发出白光，放出热量，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体，不符合题意；

D、铁丝在氧气中剧烈燃烧、火星四射，生成黑色固体，放出大量的热，符合题意。

故选

Do

2.如图是铁丝在氧气中燃烧的实验示意图，下列有关该实验叙述正确的是

A.点燃系在细铁丝卜端的火柴，立即插入盛有氧气的集气瓶中

B.观察到铁丝剧烈燃烧、火星四射、生成黑色固体

C.该反应的文字表达式：铁+氧气上—三氧化二铁

D.集气瓶底部的水不能用少量细沙代替

【答案】B

【详解】A、铁的着火点较高，不易引燃，实验时，点燃系在螺旋状细铁丝底端的火柴，待火柴将要燃尽时,

插入盛有氧气的集气瓶中，故选项说法错误;

B、铁丝在氧气中燃烧观察到铁丝剧烈燃烧、火星四射、生成黑色固体，故选项说法正确；

占燃

C、铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，反应文字表达式为快+氧气A四氧化三铁，故选项说法错误；

D、集气瓶底部的水是为了防止熔融状态的生成物温度过高炸裂瓶底，所以可以用细沙代替，故选项说法错

误。

故选B«

3.（24-25八年级下•山东德州•期中）用如图分别为硫、木炭、铁丝燃烧实验。

⑵甲和丙中的水哪一个可以用细沙来代替—（“甲〃或"内〃），乙中燃烧之后往里面倒入澄清石灰水观察到_

现象，证明生成了—（写化学式|。

⑶丙中做细铁丝在盛有氧气的集气瓶中燃烧的实验时需要：①预先在集气瓶底部留有少量水或铺一层细沙,

作用是：②将细铁丝下端系一根火柴，作用是:③细铁丝在氧气中燃烧的现象是—;④反应

的基本类型是一。

【答案】（1）硫+氧气*二氧化硫产生明亮的蓝紫色火焰，放出热量，生成有刺激性气味的气

体

（2）丙澄清石灰水变浑浊C02

（3）防止高温熔化物溅落炸裂瓶底引燃铁丝剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色固体

化合反应

【详解】（1）甲中是硫在氧气中燃烧生成二氧化硫，文字表达式为硫+氧气固燃二氧化硫：

硫在氧气中燃烧比在空气中燃烧更剧烈，现象是：产生明亮的蓝紫色火焰，放出热量，生成有刺激性气味

的气体。

（2）甲中集气瓶底部的水是为了吸收有毒的二氧化硫，防止污染空气，细沙不能吸收二氧化硫，不能替代；

丙中集气瓶底部留少量水或铺细沙是为了防止高温熔融物溅落炸裂瓶底，所以丙中的水可以用细沙代替；

乙中木炭在氧气中燃烧生成二氧亿碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊；

木炭燃烧生成二氧化碳，其化学式为C02。

(3)细铁丝在氧气中燃烧剧烈，火星四射，生成的高温熔融物溅落易使集气瓶底炸裂，所以预留少量水或

铺细沙起防护作用；

火柴燃烧放热，能使细铁丝达到着火点，从而引燃细铁丝；

细铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色固体；

占燃

细铁丝在氧气中燃烧的文字表达式为：铁+氧气u四氧化三铁，是由两种物质生成一种物质的反应，符

合化合反应"多变一”的特征，属于化合反应。

4.(24-25八年级上•黑龙江大庆•期中)小丽同学学习了氧气的化学性质后，整理了如图所示关系图:

区I

Hl

⑴写出反应①的实验现象：：写出反应①的文字表达式;进行①实验时，要预先在

集气瓶中装少量水的目的是;

⑵反应②的基本反应类型为;

⑶写出反应③的文字表达式;进行③实验时，有如下注意事项：要预先在集气瓶中装少量的

水或细沙的目的：铁丝要拧成螺旋状的目的是;铁丝末端绑一根火柴目的是

【父】(1)燃烧，放热，产生蓝紫色火焰，生成无色有刺激性气味的气体硫+氧气二22二氧化硫

吸收二氧化硫，防止二氧化硫污染空气

(2)化合反应

(3)铁+氧气超四氧化三铁防止高温熔融物降落，使集气瓶底部炸裂增大铁丝受热面积，

使燃烧更充分引燃铁丝

【详解】(1)反应①是硫在氧气中燃烧，其实验现象：燃烧,放热，产牛.蓝紫色火焰，生成元色有刺激性

气味的气体。

反应①是硫与氧气中点燃时生成二氧化硫，反应的文字表达式为：硫+氧气工燃二氧化硫。

进行①实验时，要预先在集气瓶中装少量水的FI的吸收二氧化硫，防止二氧化硫污染空气。

(2)反应②是木炭与氧气点燃时反应生成二氧化碳，该反应由两种物质生成•种物质，属于化合反应。

铁+氧气邈四氧化三铁。

（3）反应③铁与氧气点燃时生成四氧化三铁，反应的文字表达式是:

进行③实验时要预先在集气瓶中装少量的水或细沙的目的是防止高温熔融物降落，使集气瓶底部炸裂。

铁丝要拧成螺旋状的目的是增大铁丝受热面积，使燃烧更充分。

铁丝末端绑一根火柴目的是引燃铁丝。

5.氧气是•种化学性质比较活泼的气体，它可以和许多物质发生化学反应。下图是某兴趣小组同学探究木

炭、红磷、铁丝在氧气中燃烧的实验装置，做完三个实验后，小组同学对实验进行如下反思和总结：

（1）共同点：在反应条件方面，三个实验都要,在能量变化方面，三个实验都（填“吸热"或“放

热，在反应基本类型方面，二个反应都是反应，在物质的分类方面，二种生成物都属于化合物物

的o（填物质类别）

（2）不同点：三个实验的生成物和观察到的实验现象不同。乙的生成物化学式为,丙中观察到的反

应现象是，请写出丙中发生反应的文字表达式。

经过进一步试论，小组同学又提出了下列问题，请你帮忙回答：

（3）乙、丙两个实验的集气瓶底部都放有少量水。请说明丙集气瓶底部放少量水的目的是。

（4）甲瓶中木炭燃烧后，看不到有新物质生成，请你设计实验证明甲瓶中生成了新物质（写出操作

和现象）。

【答案】

（1）点燃放热化合反应氧化物

（2）P20s剧烈燃烧，火星四射，放热，生成黑色固体铁+氧气誓四氧化三铁

（3）反应放出大量的热，防止生成的高温熔融物坠落炸裂集气瓶

（4）可以向集气瓶中倒入少量澄清石灰水振荡，若石灰水变混浊，则证明有二氧化碳生成

【详解】（1）在反应条件方面，三个实验都需要点燃；在能量变化方面，三个反应都是放热反应；木炭燃

烧生成二氧化碳，红磷燃烧生成五氧化二磷，铁丝燃烧生成四氧化三铁，在反应基本类型方面，三个反应

都是多变•类型属于化合反应，而生成的产物从物质分类角度看都属于氧化物，故填点燃、放热、化合、

氧化物：

（2）红磷燃烧生成五氧化二磷，其化学式为P2O5;铁丝在氧气中燃烧现象为：剧烈燃烧，火星四射，放热，

生成黑色固体，反应的文字表达式为：铁+氧气空四氧化三铁：

（3）丙集气瓶底部放少量水的目的是：反应放出大量的热，防止生成的高温熔融物坠落炸裂集气瓶;

（4）木炭和氧气反应生成二氧化碳，二氧化碳是无色无味的气体，故计实验证明甲瓶中生成了新物质，可

以向集气瓶中倒入少量澄清石灰水振荡，若石灰水变混浊，则证明有二氧化碳生成。

技巧3氧气的工业制法

1.分离液态空气法（物理变化）

原理：利用液氮（沸点・196℃）与液氧（沸点・183℃）的沸点不同,通过低温加压使空气液化,再升温蒸发

分离。

关键步骤：压缩空气并降温至液态一升温蒸发一氮气先逸出（沸点更低），剩余液态氧。

★易错点：误认为此过程是化学变化（实际为物理变化，无新物质生成）。

混淆氮气与氧气的沸点顺序（氮气沸点更低,先蒸发）。

2.膜分离技术（物理变化）

原理：利用特殊薄膜对氧气分子的选择性透过性，使空气通过薄膜后富集氧气。

★易错点：以认为需要高温或催化剂（实际依赖分子大小差异，无需化学反应）.

【易错归纳】避开易错的核心要点

变化本质：工业制氧均为物理变化（无新物质生成）。

方法选择：分离液态空气法（大规模）、膜分离技术（中小规模）。

拒踩坑：

催化剂（工业法无需）

化学方程式（无反应发生）

电解水（非工业方法）。

1.（24-25八年级下•山东德州•期中）如下是工业制取氧气的流程图，请回答下面问题。

升温分离

⑴工业制取氧气，方法是—，属于—变化。

（2）用可以来区分空气、氧气加氮气。

⑶从步骤②中可以看出氮气先分离出来，说明氮气的沸点比氧气的沸点—（“低"或"高"）。

⑷氮气出去之后剩余的液体为____（"纯净物〃或“混合物〃）

【答案】（1）分离液态空气法物理

（2）燃着的木条

⑶低

⑷混合物

【详解】（1）工业上制取氧气，先将空气加压变成液态空气，再利用液氮和液氧沸点不同，升温分离出氮

气，从而得到液僦，这种方法是分离液态空气法；

分离液态空气法制取氧气过程中，只是利用各成分沸点不同进行分离，没有新物质生成，属于物理变化。

（2）氧气具有助燃性，空气中氧气浓度较低，而氮气不能燃烧也不支持燃烧。把燃着的木条分别伸入空气、

氧气和氮气中，木条在空气中正常燃烧；在氧气中燃烧更旺；在氮气中会熄灭，所以可用燃着的木条区分

这三种气体。

（3）步骤②中氮气先分离出来，是因为氮气沸点比氧气低，升温时氮气先达到沸点汽化分离出去。

（4）除去氮气后，剩余液体中还含有液氯、稀有气体等多种物质，属于混合物。

2.（24-25九年级上•江西抚州•阶段练习）空气是一种宝贵的自然资源。请回答下列问题:

⑴科学家研制的人造空气可供航天员呼吸。人造空气中氮气的体积分数约为70%,比空气中氮气的体积分

数（选填"大"或"小

⑵工业上常用分离液态空气的方法制取氧气。

蒸发液态空气可分离出氧气和氮气，其原理是利用液氮和液氧的（选填"密度〃或"沸点”）不同，该

变化属于（选填“物理”或"化学〃）变化。

⑶部分冰箱用"气调保鲜〃的方式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

示意图。在空气分离后，进入冰箱保鲜室内的气体是（选填“富氧空气''或"富氮空气这一保鲜

原理主要是O

富氧空气

⑷空气质量与人体健康密切相关，请写出一条有利于保护空气的措施

【答案】⑴小

⑵沸点物理

（3）富氮空气氧气具有氧化性，而氮气化学性质稳定，可做保护气

⑷减少化石燃料的使用

【详解】（1）空气中氮气的体积分数约为79%,故人造空气中氮气的体积分数约为70%,比空气中氮气的

体积分数小；

（2）蒸发液态空气可分离出氧气和氮气，其原理是利用液氮和液氧的沸点不同，该变化属于物理变化；

（3）根据流程示意图可知，在空气分离后，进入冰箱保鲜室内的气体是富氮空气，这一保鲜原理主要是氟

气具有氧化性，氮气化学性质稳定，可做保护气；

（4）减少化石燃料的使用有利于保护空气。

3.（24-25八年级上•上海•期末）生产、生活中有多种获取氧气的方法。

（1）"分离液态空气法"制氧气

I.经步骤1处理后的空气属于一（填“纯净物”或“混合物〃），经步骤2得到液态空气，此过程属于一（填

“物理”或"化学”）变化。

II根据表中数据：控制温度T2的范围为,可分离获得氧气。

物质H:Oco2o2

沸点/团100-56.6-196-183

III.此方法是利用氮气和氧气的—不同将其汽化分离。

（2）〃膜分离法”制氧

膜分离法的原理：在一定压力下，让空气通过薄膜，氧气能透过薄膜，而其余气体不能透过，以得到含氧

量较高的富氧空气。据此推测氧分子比氮分子体积一（填“大”或"小〃），薄膜具有的性质（一条即

可）

【答案】⑴混合物物理-183^T2<-56.6沸点

（2）小化学性质比较稳定，不与氧气反应（合理即可）

【详解】（1）团、经步骤1处理后的空气中仍含有多种物质，属于混合物，经步骤2得到液态空气，此过

程没有新物质生成，属于物理变化；

回、要想将表中液态空气中的氧气分离出来，温度应大于（或等于）氧气的沸点，但是小于二氧化碳的沸点，

故温度范围为：-183父2<-56.6；

团、此方法是利用氮气和氧气的沸点不同将其汽化分离；

（2）在一定压力下，让空气通过薄膜，氧气能透过薄膜，而其余气体不能透过，以得到含氧量较高的富氧

空气。据此推测氧分子比氮分子体积小，薄膜具有的性质是化学性质比较稳定，不与氧气反应等。

技巧4氧气的实验室制法

一、实验装置错误

1.试管口未略向下倾斜

后果：冷凝水倒流使试管炸裂。

2.试管口未放棉花团

后果：高果酸钾粉末堵塞导管或进入水槽.

3.酒精灯未用外焰加热

后果：内焰温度低，加热不均致试管破裂.

4.导管伸入试管过长

后果：气体导出受阻，固体颗粒易堵塞。

5.铁夹位置错误

正确操作：夹在距试管口约血处，避免夹持点过近导致试管破裂。

二、操作步骤易错点

1.气密性检查遗漏

未检查直接装药品，导致气体泄漏无法收集。

2.收集时机错误

刚冒气泡就收集（混有空气），应等气泡连续均匀冒出时收集。

3.停止加热顺序错误

先熄酒精灯后移导管：水倒吸炸裂试管。

正确顺序：先将导管移出水面,再熄灭酒精灯。

4.排水集气法操作不当

集气瓶未装满水或未倒置水槽中，残留空气使氧气不纯。

导管未伸入集气瓶底部，气体从瓶口逸出。

三、原理与现象误解

1.催化剂混淆

二氧化镭在氯酸钾分解中作催化剂，但在高镭酸钾分解中是生成物。

催化剂仅改变反应速率，不增加氧气产量。

2.梢花团的作用

防止高锌酸钾粉末进入导管。

3.氧气收集方法选择

排水法：氧气纯净但含少量水蒸气（因氧气不易溶于水）。

向上排空气法：氧气干燥但可能混空气（因密度略大于空气）。

要求高纯度时优选排水法。

四、其他高频易错题

1.验满方法错误

向上排空气法：带火星木条置于瓶口（非伸入瓶内）。

2.反应表达式混淆

A

2KMnO4=K,Mn04+MnO,+OJ

高镒酸钾加热：

MnO,

2KC1O.^^2KC1+3O,T

氯酸钾加热：△

分清催化剂与反应物。

3.工业制氧气与比验室制法混淆

工业用分离液态空气法（物理变化），实验室用化学分解反应。

【归纳总结】

试管下倾加棉花，外焰加热导管短；

连续气泡才收集，先移导管再熄火；

排水纯、向上干，验满瓶口木条燃。

1.（2025•江苏常州•三模）某兴趣小组用30%的过氧化氢溶液完成以下实验。下列说法不正确的是

带有火星

的木条

-

乳

O%二

曝

镒

r化

末

粉

反应剧烈

图1图2佟13图4

A.图2中冰水混合物的作用是将水蒸气冷凝

B.图3、4对比可知，温度会影响化学反应速率

C.图1、4对比可知，是否加入催化剂会影响化学反应速度

D.图1、2对比可知，1中未复燃是因为加热后产生大量的水蒸气，冲淡了氧气浓度

【答案】D

【详解】A、图2中冰水混合物用于冷凝氧气中的水蒸气，故A不符合题意；

B、图3和图4的对比（温度不同）可直接反映温度对反应速率的影响，故B不符合题意；

C、图1（无催化剂）和图4（有催化剂）的对比能证明催化剂的作用，加入催化剂会影响化学反应速度，

故（:不符合题意；

D、图1未复燃的主要原因是未使用催化剂，导致氧气产生速率慢，而非水蒸气冲淡氧气浓度：故D符合

题意。

故选Do

2.（2025・福建泉州•模拟预测）实验室用高钵酸钾制取氧气时，下列实验操作正确的是

A.检查气密性时，先紧握试管，然后将导管的一端放入水中

B.组装仪器时，将导管口伸入盛满水的集气瓶，然后加热试管

C.收集满气体时，将集气瓶移出水槽，然后用玻璃片盖住瓶口

D.实验结束时，将导管移出水槽，然后熄灭酒精灯

【答案】D

【详解】A、检查气密性时，应先将导管一端放入水中，再紧握试管，若先紧握试管，内部气体受热膨胀提

前逸出，再放入水中无法准确检验气密性，A错误。

B、组装仪器后，应先检查气密性，再装药品、加热，且不能一开始就将导管伸入盛满水的集气瓶，要等气

泡连续均匀冒出时再收集，B错误。

C、收集满气体时，应在水下用玻璃片盖住瓶口，再将集气瓶移出水槽，否则空气易进入，C错误。

D、实验结束时，先将导管移出水槽，再熄灭酒精灯，防止水倒吸使试管炸裂，D正确。

故选Do

3.（2025九年级•安徽•专题练习）某学习小组完成“实验活动：氧气的实验室制取与性质”进行了研讨，请

⑴实验室利用高钵酸钾制取氧气，选用装置A进行该实验时。需要进行的改进是。若用E装置装满

水后收集氧气，气体应从端进入（填"a"或"b〃）°

（2）化学兴趣小组进行制取氧气的实验研究。他们加热高锦酸钾，先后用两种方法各收集三瓶军:气，分别测

定了收集到的氧气浓度。数据如表。

收集方法向上排空气法排水集气法

氧气浓度％79.679.779.990.089.889.3

氧气平均浓度％79.789.7

①用排水法收集氧气时，以观察到为氧气集满的标准。

A.集气瓶中无水B.集气瓶口有气泡胃出C.集气瓶中有气泡冒出

②以上两种方法中，用法收集到的氧气更纯。

③不考虑操作因素，排水集气法获得的氧气体积分数不能达到100%的主要原因是。

⑶二氧化碳是一种无色无味味的气体，密度比空气大，可溶于水。实验室常用块状石灰石和稀盐酸液体混

合物来制得。实验室制取二氧化碳应选用上图中（填序号）装置作为发生装置。

【答案】⑴试管口放一团棉花b

（2）B排水氧气中混有少量水蒸气

（3）B

【详解】（1）实验室利用高钵酸钾制取氧气，选用装置A进行该实验时，需要进行的改进是试管口应放一

团棉花，防止加热时试管中的粉末状物质进入导管，故填试管口放一团棉花；

氧气的密度小于水，且氧气不易溶于水，用E装置装满水后收集氧气，气体应从短管，即b端进入，故填b。

（2）①用排水集气法收集氧气时，以观察到集气瓶口有气泡冒出时为氧气集满的标准，故填B。

②根据表中数据对比，排水集气法收集到的氧气纯度更高，故填排水。

③不考虑操作因素时，排水集气法得到的氧气体积分数无法达到100%的主要原因是氧气中混有少量的水

蒸气，故填氧气中混有少量水蒸气。

（3）实验室用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳，是固液常温反应，应选用固液常温发生装置，即B装置，故

填Bo

4.（24-25八年级下•山东德州•阶段练习）化学实验是进行科学探究的重要手段。

任务一利用如图所示的实验装置制备常见气体，请回答有关问题：

⑴写出图中仪器①的名称:

⑵实验室用高钵酸钾制取氧气，在加入药品前的操作是,选用的发生装置是（填字母）。该反应

的文字表达式为—;收集较纯净的氯气宜选用一（填字母）。

⑶实验室用双氧水和二氧化镭制取氧气时应选用的发生装置一（填字母标号，下同）写出该反应的文字

表达式一;用装置.C来收集气体的验满方法是。

⑷如F图是一个正放的多功能瓶，可用于收集气体、洗涤气体、干燥气体、贮存气体等。在实验室里，用

锌和稀硫酸溶液反应来制取氢气，应选用的发生装置是—（填字母），氢气的密度比空气小，且难溶于

水，若用排空气法收集氢气时，氢气从（填"a”或"b〃）端通入。

⑸为了探究“铁可以在纯净的氧气中燃烧"，化学小组的同学做了如下实验：在一段螺旋状铁丝末端系一根

火柴，用用烟钳夹住铁丝，然后相火柴在酒精灯上点燃，将铁丝由集气瓶口向下慢慢伸入，如图3所示（夹

持装置已略去）。

•氧气

各-铁丝

①小雪同学发现铁丝只红热，没有观察到具他现象，她分析，除了可能是铁丝太粗或铁丝表面和铁锈外,

还可能的一个原因是。

②小童同学重新做了实验，观察到明显的实验现象是,证明铁丝可以在纯净的氧气中燃烧。因此，

做铁丝燃烧实验更适合用—法收集氧气。

③做实验时，集气瓶中要预先加少量水或铺一层细沙，其原因是一。

【答案】（1）锥形瓶

⑵检杳装置气密性A高镒酸钾加加些执1钵酸钾+二氧化镒+氧气E

(3)B过氧化氢一氧化1水+氧气将带火星的小木条放在集气瓶口，若木条复燃，则证明已

经收集满

(4)Bb

(5)氧气纯度不够剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色固体排水防止高温生成

物溅落炸裂瓶底

【详解】(1)由图可知，图中仪器①的名称为锥形瓶，故填：锥形瓶；

(2)实验室用高镭酸钾制取氧气，在加入药品前的操作是检查装置气密性，防止装置漏气造成药品浪费;

高镉酸钾在加热的条件下生成镭酸钾、二氧化锌和氧气，反应的文字表达式为

力口执

高镉酸钾y锌酸钾+二氧化钵+氧气，该反应适用了固体加热型，发生装置.选A；氧气的密度比空气大，

不易溶于水，则可采用向上排空气法或排水法进行收集，其中排水法收集的气体较为纯净，即收集装置选E,

.加热

故填：检查装置气密性：A：身钵酸钾也^钵酸钾+二氧化钵+氧气：E；

二氯伊镉

(3)过氧化氢在二氧化钵的催化作用下生成水和氧气，反应的文字表达式为过氧化氢=——水+氧气，

该反应适用于固-液常温型，发生装置选B；氧气具有可燃性，则用装置C来收集气体的验满方法是将带火

星的小木条放在集气瓶I」，若木条复燃，则证明已经收集满，故填：B：过氧化氢一一氧伊镭一水+氧气;将带

火星的小木条放在集气瓶II,若木条狂燃，则证明已经收集满；

(4)在实验室里，用锌和稀硫酸溶液反应来制取氢气，该反应适用广固-液常温型，生成装置选B；氢气的

密度比空气小，若用排空气法收集氢气时，氢气从b端通入，故填：B；b；

(5)①铁丝在空气中不能燃烧，在氧气中能燃烧，说明当氧气的浓度达到■定值时，才能支持铁丝燃烧。

小雪同学发现铁丝只红热，没有观察到其他现象，她分析，除了可能是铁丝太粗或铁丝表面有铁锈外，还

可能的一个原因是氧气的纯度不够，故填：氧气纯度不够；

②小童同学重新做了实验，观察到明显的实验现象是铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放巴热量，生成

黑色固体：铁丝可以在纯净的氧气中燃烧，因此，做铁丝燃烧实验更适合用排水法收集氧气，排水法收集

的氧气较为纯净，故填：剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色固体；排水；

③铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色固体，则在做实验时，集气瓶中要预先加少量

水或铺一层细沙，其原因是防止高温生成物溅落炸裂瓶底，故填：防止高温生成物溅落炸裂瓶底。

02综合培优精练

1.（2025•江苏徐州•三模）为探究铜的化学性质，某化学兴趣小组的同学借助氧气传感器在密闭装置中进

行如图所示实验，观察实验现象并分析氧气含量随时间变化的曲线图。其中终点D（200,6.15%）表示时间

为200秒时，装置中氧气含量为6.15%。结合图示判断下列说法错误的是

A.加热前的空气样品中氧气含量为20.99%

A

B.铜在加热条件下能与氧气发生化学反应：2CU+O2=2CUO

C.拐点C至终点D所对应的时间范围内，装置内物质的总质量逐渐减少

D.通过现象证据和数据证据，可以从定性和定量的视角分析得出合理解释

【答案】C

【详解】A、根据图示可知，加热前的空气样品中氧气含量为20.99%,故选项说法正确；

B、加热过程中氧气含量减少，说明铜在加热条件下能与氧气发生化学反应，方程式为：2CU+O2=2CUO;

故选项说法正确；

C、在密闭装置中进行实验，化学反应遵循质量守恒定律，拐点C至终点D所对应的时间范围内，铜与

氧气发生反应生成氧化铜，但装置内物质的总质量不变，故选项说法错误；

D、通过铜表面变黑的现象证据（定性）和氧气含量变化的数据证据（定量），可以从定性和定量的视角分

析得出合理解释，故选项说法正确；

故选Co

2.（2025•安徽滁州•三模）利用如图装置测定空气中氧气含量。集气瓶中除内容物外空气体积为235mL,

显筒内水的体积为l（X）mL,用酒精灯加热燃烧匙柄点燃白磷（足量）o等白磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，

最终量筒内水面停留在52mL,关于该实验的说法错误的是

A.用酒精灯加热时，应用外焰B.加热的目的是使温度达到白磷的着火点

C.白磷量不足会导致最终量筒内水的体积小于52mLD,本次实验测定空气中氧气体积分数约为20.4%

【答案】C

【详解】A、酒精灯的灯焰分焰心、内焰、外焰三部分，外焰温度最高，用酒精灯加热时，应用外焰部分进

行加热，A正确；

B、燃烧匙通常由铁丝和铜质小勺钾合而成，利用金属的导热性，加热燃烧匙柄可以使温度达到白磷的着火

点，从而引燃白磷，B正确；

C、白磷量不足，氧气不能被完全消耗，水被吸入集气瓶的体积偏小，水位下降小，量筒内剩余水的体积大

于52mL.C错误；

D、量筒内水面停留在52mL,集气瓶内消耗氧气的体积为100mL-52mL=48mL,故本次实验测定空气

中氧气体积分数为黑咚xl00%e20.4%,D正确。

235niL

故选Co

3.（2025•吉林长春•三模）利用下图1装置研究过氧化氢的反应，所得结果如下图2所示，下列说法不正

确的是

①3%溶液

②1.5%地€>2溶液

A.图2中的a点对应的操作是推动注射器活塞

B.对比c点利e点可以验证反应速率与过氧化氢溶液的浓度有关

C.对比b点和e点不能验证反应速率与过氧化氢溶液的浓度有关

D.该实验不能证明二氧化锦对过氧化氢的分解起催化作用

【答案】C

【详解】A、由图2可知，a点时氧气浓度开始逐渐增大，说明a点对应的操作是推动注射器活塞，过氧化

氢溶液进入锥形瓶中，过氧化氢在二氧化锌的催化下分解生成水和氧气，氧气浓度增大，说法正确，不符

合题意；

B、由图2可知，c、。点是相同时间内收集氧气的体积分数①大于②，①②的溶液浓度不同，贝恸比c

点和e点能验证反应速率与的浓度有关，说法正确，不符合题意；

C、由图2可知，b、e点是收集相同体枳分数氧气所需的时间①小于②，①②的溶液浓度不同，则对•比b

点和e点能验证反应速率与的浓度有关，说法错误，符合题意；

D、该实验的变量是过氧化氢溶液的浓度，两组实验均有二氧,化镒，故该实验不能证明二氧化镒对过氧化氢

的分解起催化作用，说法正确，不符合题意。

故选J

4.（24-25九年级上•江苏苏州•阶段练习）气体的实验室制取是学生必备的基本实验技能，请杈据下列装置

图回答问题。

⑴写出留中标号的仪器名称：①,②

⑵实验空用高镭酸钾制取氧气时，①应选择的发生装置是（填字母），②反应的符号表达式为

④该套装置有一处不足的地方，请写出改进的操作

⑶用装置B制取氧气，①反应的符号表达式为：,②分液漏斗的作用是,③若用D装置排空

气法收集氧气，气体应从（填％"或"b〃）端通入，验证氧气已集满的方法是o④若D装置内装

满水排水法收集氧气，气体应从（填匕〃成"b”）端通入。

⑷用氯酸钾和二氧化钵混合制氧气，①反应的文字表达式为。②其中二氧化钵的作用是

③若要收集一瓶氧气来验证蜡烛燃烧的产物收集装置可选仪器（仪器填编号）进行组合。

⑸若直接用30%的H2O2溶液制取氧气，反应速率太快。为获得平稳的气流，如图所示发生装置能达到最佳

效果的是（填字母）。该反应属于（填"吸热"或"放热〃）反应。

【答案】（1）锥形瓶集气瓶

加执

（2）AKMnO4K2MnO4+MnO2+O2在试管口放一团棉花

MnO,

（3）H2O2---------H2O+O2控制反应的速率a将带火星的木条放到b端管口，若木条复燃,

则已集满b

二氧化锌

（4）氯酸钾一二油・氯化伊+氧气催化作用C/D

⑸C放热

【详解】（1）图中标号的仪器名称：①锥形瓶；②集气瓶。

（2）高锯酸钾加热分解生成锦酸钾、二氧化钵和氧气，该反应的反应物是固体，反应条件是加热，属于固

体加热型，应选择的发生装置是A；反应的符号表达式为：KMnO4-K2MnO4+MnO2+O2：该套装置有一

处不足的地方，是试管口缺少一团棉花，加热时，试管内的固体粉末会进入导管，改进的操作：在试管口

放一团棉花;

（3）装置B是固体与液体混合不需加热的发生装置，制氧气所用药品是过氧化氢和二氧化钵，过氧化氢在

MnO,

二氧化锦催化作用下分解生成水和氧气，反应的符号表达式为：H2O2——=-H2O+O2：分液漏斗能控制液体

的滴加速率，其作用是控制反应的速率；氧气的密度大于空气，若用D装置排空气法收集氧气，气体应从a

端通入，空气从b端排出，当b管处有氧气逸出时，说明氧气集满，氧气具有助燃性，能使带火星的木条

复燃，用装置D收集氧气时，其验满的方法是将带火星的木条放到b端管口，若木条复燃，则已集满;氧

气的密度小于水，若D装置内装满水排水法收集氧气，气体应从b端通入;

（4）氯酸钾在二氧化钵催化作用下受热分解生成氯化钾和氧气，反应的文字表达式为:氯酸钾-氯

化钾+氧气；其中二氧化镭的作用是催化作用：蜡烛燃烧生成水和二氧化碳，若想证明蜡烛燃烧的产物,则

应选用干燥的氧气，氧气密度比空气大，收集装置选向上排空勺法，则仪器选C或D。

（5）若想捽制反应速率.则应捽制分液漏斗的双氧水的滴加速率.故选装置c：该反应属于放热反应.

5.（2025・江西•中考真题）兴趣小组为了解调控化学反应的方法，进行了下列实验。

⑴实验一：在空气中点燃木炭，再伸入充满氧气的集气瓶中，木炭燃烧更剧烈，说明会影响化学反应

速率。

（2）实验二：图1木条不复燃，图3中的现象为,由此可知MnCh可加快出。2分解的速率°若反应前后

MnCh的和化学性质不变，则MnCh是H2O2分解的催化剂。为寻找该反应的新催化剂，兴趣小组分别

用5mLi0%或。2溶液和不同催化剂进行实验，数据如表。分析表中数据，催化效果最好的物质是

带火星

的木条

实验编号催化剂收集气体体积收集气体所用时间

①2g氧化铁7.0mL560s

②2g土豆7.0mL180s

③2g生姜5.1mL180s

⑶调控化学反应的方法还有很多，卜.列事例中调控方法相同的是.,（填序号）。

A.食品在冰箱中保存不易变质

B.燃煤发电时，把煤块粉碎

C.汽车发动机把汽油喷成雾状进行燃烧

【答案】⑴反应物的浓度（或氧气的浓度）

（2）木条复燃质量土豆

⑶BC

【详解】（1）在空气中点燃木炭，再伸入充满氧气的集气瓶中，木炭燃烧更剧烈。空气中氧气体积分数约

为21%,集气瓶中是纯氧，氧气浓度不同，说明反应物浓度会影响化学反应速率，故填：反应物的浓度（或

氧气的浓度）。

（2）MnCh可加快H2O2分解速率，产生更多氧气，所以图3中的现象为带火星的木条复燃。

催化剂的特点是“一变两不变〃，即能改变反应速率，本身的质量和化学性质在反应前后不变；所以若反应

前后MnCh的质量和化学性质不变，则MnCh是山。2分解的催化剂。

分析表中数据，收集相同体积（7.0mL）气体时，土豆作催化剂所用时间（180s）比氧化铁（560s）短;

收集气体时土豆和生姜所用时间树同，但土豆收集气体体积更大，所以催化效果最好的物质是土豆。

（3）A、食品在冰箱中保存不易变质，是利用低温减慢化学反应速率，调控方法是改变温度。

B、燃燥发电时把煤块粉碎，增大了煤与氧气的接触面积，加快反应速率，调控方法是增大反应物接触面积.

C,汽车发动机把汽油喷成雾状进行燃烧，增大了汽油与氧气的接触面积，加快反应速率，调控方法是增大

反应物接触面积。

所以调控方法相同的是BCo

6.空气中各组分的沸点如下表所示：

组分氮气氧气二氧化碳敏气发气氨气

沸点（°C）-195.8-183.0-78.4-185.7-245.9-268.9

根据以上数据，通过分析可以得出：

⑴工业上可通过加压、降温的方法将净化后的空气变成液态，然后利用液氮和液氧的