初中八年级化学（沪科版·上海五四学制）上学期空气氧气二氧化碳知识清单

初中八年级化学（沪科版·上海五四学制）上学期空气氧气二氧化碳知识清单一、空气与氧气专题（一）空气的组成与成分探究【基础】▲空气是一种复杂的混合物，其组成相对固定。按体积分数计算，氮气（N₂）约占78%，氧气（O₂）约占21%，稀有气体（主要为氩气）约占0.94%，二氧化碳（CO₂）约占0.03%，其他气体和杂质（如水蒸气、尘埃等）约占0.03%。这是必须熟记的基础数据。法国化学家拉瓦锡通过著名的钟罩实验，最早用定量方法研究了空气的组成，得出了空气由氮气和氧气组成的结论。该实验的原理是汞与氧气反应生成红色固体氧化汞，消耗了密闭装置中的氧气，使气体总体积减少约五分之一。【高频考点】空气中各成分的体积分数是选择题和填空题的必考内容，尤其要注意是“体积分数”而非“质量分数”。拉瓦锡实验的原理、现象和结论也常以实验探究题形式出现。（二）空气中氧气含量的测定实验【重点】【难点】★这是本专题的核心实验，通常采用红磷燃烧法。实验原理是利用红磷在密闭容器中与空气中的氧气反应，生成五氧化二磷（P₂O₅）固体，使容器内气体减少，压强降低，打开止水夹后，水被压入容器，进入容器内水的体积即代表消耗的氧气体积，从而测得空气中氧气的含量。【实验要点】1.药品选择：必须选择在空气中只能与氧气反应且不生成新气体的物质。红磷是最佳选择，其燃烧产物为固体。不能用木炭、硫磺（生成二氧化碳或二氧化硫气体）、铁丝（空气中不燃烧）。2.装置要求：装置必须气密性良好。3.操作关键：红磷需过量，以确保集气瓶内氧气被充分消耗。待装置冷却至室温后再打开止水夹，若未冷却，气体膨胀，进入的水体积会偏小。4.现象描述：红磷燃烧产生大量白烟（不是白雾，烟是固体小颗粒，雾是小液滴），放出大量热；冷却后打开止水夹，水沿导管进入集气瓶，进入水的体积约占原瓶内空气体积的1/5。【易错点与分析】实验结果往往出现偏差。导致测定结果小于1/5的原因可能有：红磷量不足（氧气未被耗尽）、装置漏气（冷却时有空气进入）、未冷却至室温就打开止水夹（瓶内气体受热膨胀，压强差小）。导致测定结果大于1/5的原因可能有：点燃红磷后伸入集气瓶过慢（使瓶内空气受热逸出）、实验前未夹紧弹簧夹（红磷燃烧时瓶内气体受热膨胀沿导管逸出）。解题时需根据具体操作推断可能产生的误差。（三）氧气的性质【重要】氧气是一种化学性质比较活泼的气体，具有氧化性，能支持燃烧（助燃性），能供给呼吸。1.物理性质：标准状况下，氧气是一种无色、无味、不易溶于水的气体（1L水约溶解30mL氧气），密度比空气略大（1.429g/L），三态变化明显，在一定条件下可变为淡蓝色液体或淡蓝色雪花状固体。2.化学性质——与常见物质的反应【高频考点】（1）与非金属单质的反应：木炭（主要成分碳）在氧气中燃烧比在空气中更旺，发出白光（在空气中仅发出红光），生成能使澄清石灰水变浑浊的气体（二氧化碳）。硫在空气中燃烧发出微弱的淡蓝色火焰，在氧气中燃烧发出明亮的蓝紫色火焰，生成有刺激性气味的气体（二氧化硫）。实验时集气瓶底部需预先放少量水，用于吸收二氧化硫，防止污染空气。红磷燃烧现象已述，生成大量白烟。（2）与金属单质的反应：铁丝在空气中只能烧至红热，不能燃烧。在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体（四氧化三铁，Fe₃O₄）。实验前，需在集气瓶底部铺一层细沙或放少量水，防止高温熔化物溅落炸裂瓶底。铁丝需打磨去除表面铁锈，并绕成螺旋状以增大受热面积，下端系一根火柴引燃。镁条在空气中剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成白色固体（氧化镁，MgO），同时放出大量热，该反应用于制造照明弹。（3）与化合物的反应：蜡烛（主要含碳、氢元素）在氧气中燃烧更旺，火焰明亮，发出白光，放出热量，集气瓶内壁有水珠生成（证明有水），倒入澄清石灰水变浑浊（证明有二氧化碳）。甲烷（CH₄）燃烧也生成水和二氧化碳。【解题步骤与考向】描述实验现象时，要区分“光”和“火焰”，“烟”和“雾”。现象的描述应包含“在哪里、发生了什么、产生了什么”，不能直接说生成物的名称（那是结论）。例如，描述硫燃烧，应说“生成一种有刺激性气味的气体”，而非直接说“生成二氧化硫”。常见考向包括：不同物质在氧气中燃烧的现象辨析、根据现象推断物质、实验注意事项的原因分析。（四）氧气的制法【核心】【热点】氧气的实验室制法是化学学习的重点，主要分为加热高锰酸钾法、加热氯酸钾与二氧化锰混合物法、分解过氧化氢（双氧水）法。1.加热高锰酸钾法：反应原理为高锰酸钾（KMnO₄）加热生成锰酸钾（K₂MnO₄）、二氧化锰（MnO₂）和氧气（O₂）。实验步骤可概括为“查、装、定、点、收、离、熄”（茶庄定点收利息）。检查装置气密性；装入药品（试管口要塞一团棉花，防止加热时高锰酸钾粉末进入导管）；固定在铁架台上；点燃酒精灯加热；收集气体；实验结束时先将导管移出水面；再熄灭酒精灯（防止水槽中的水倒吸炸裂试管）。收集方法：氧气不易溶于水，可用排水法（收集的气体较纯净）；氧气密度比空气略大，可用向上排空气法（收集的气体较干燥）。2.加热氯酸钾与二氧化锰混合物法：反应原理为氯酸钾（KClO₃）在二氧化锰（MnO₂）催化下加热生成氯化钾（KCl）和氧气。二氧化锰在此反应中作为催化剂，起改变（通常是加快）反应速率的作用，其自身的质量和化学性质在反应前后保持不变。该反应也需加热。3.分解过氧化氢法：反应原理为过氧化氢（H₂O₂）在二氧化锰催化下分解生成水和氧气。此反应无需加热，操作安全、简便、节能，是实验室制取氧气的最佳选择。工业上制取氧气则采用分离液态空气法，利用氮气和氧气沸点不同，属于物理变化。【重要】▲催化剂（触媒）：能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都不变的物质。催化剂具有“一变二不变”的特点：改变反应速率（可加快也可减慢），反应前后质量和化学性质不变。注意，催化剂不能改变生成物的质量，不能使本来不反应的物质发生反应。【高频考点与易错点】气体制取装置的连接与选择：根据反应物状态和反应条件选择发生装置（固固加热型、固液不加热型）。根据气体性质选择收集装置（排水法、排空气法）。常考题目有：识别不同制取方法的优缺点、判断发生和收集装置、解释操作步骤的原因（如试管口略向下倾斜、棉花团的作用等）、催化剂概念的辨析、根据图像判断反应进程。实验探究题中常出现对催化剂种类和作用的探究。（五）燃烧与缓慢氧化【基础】燃烧是可燃物与氧气发生的一种发光、放热的剧烈的氧化反应。燃烧必须同时具备三个条件：可燃物、氧气（或助燃物）、达到燃烧所需的最低温度（着火点）。三者缺一不可。灭火的原理就是破坏其中任何一个条件：清除或隔离可燃物、隔绝氧气、使温度降到着火点以下。缓慢氧化是指反应进行得很慢，甚至不易察觉的氧化反应。如铁生锈、食物腐烂、动植物呼吸等。燃烧和缓慢氧化的共同点是都属于氧化反应，都放出热量。【重要】▲着火点是可燃物固有的属性，一般不随外界条件改变，不能人为“降低”或“升高”可燃物的着火点。我们通常说“降低温度至着火点以下”来灭火。【考查方式】选择题常考燃烧条件的辨析，简答题常考生活灭火实例的原理分析（如油锅着火用锅盖盖灭是隔绝氧气，森林着火开辟隔离带是清除可燃物）。二、二氧化碳专题（一）二氧化碳的性质【重要】★二氧化碳是空气中常见的化合物，对生活和环境有重要影响。1.物理性质：通常状况下，二氧化碳是一种无色、无味的气体。密度比空气大（在标准状况下为1.977g/L，约是空气的1.5倍）。能溶于水（1体积水约溶解1体积二氧化碳，加压可溶解更多，即制汽水的原理）。固态二氧化碳俗称“干冰”，易升华吸热。2.化学性质：（1）不燃烧也不支持燃烧：一般情况下，二氧化碳不能燃烧，也不能支持燃烧（注意：镁等活泼金属可在二氧化碳中燃烧生成氧化镁和碳）。这是其用于灭火的主要原理。（2）与水反应生成碳酸：二氧化碳通入紫色石蕊试液中，试液变红，因为CO₂+H₂O=H₂CO₃，碳酸能使紫色石蕊变红。碳酸不稳定，受热易分解，H₂CO₃=CO₂↑+H₂O，因此加热变红的溶液，又会变回紫色。（3）与澄清石灰水反应：二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，这是因为生成不溶于水的白色沉淀碳酸钙（CaCO₃），反应式为CO₂+Ca(OH)₂=CaCO₃↓+H₂O。此反应用于检验二氧化碳气体。（二）二氧化碳的制法【核心】【热点】▲实验室制取二氧化碳，通常选用石灰石（或大理石，主要成分CaCO₃）和稀盐酸反应。反应原理为CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑。【实验要点】1.药品选择依据：不用纯碳酸钙或碳酸钠粉末，因为反应速率过快，不易控制；不用浓盐酸，因其挥发性强，会使制得的二氧化碳中混有氯化氢气体；不用硫酸，因为硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在固体表面阻止反应进一步发生。2.发生装置：通常采用固液不加热型装置，如锥形瓶（或试管、广口瓶）搭配长颈漏斗或分液漏斗。使用长颈漏斗时，漏斗下端管口必须液封（插入液面以下），防止生成的二氧化碳气体逸散。3.收集方法：二氧化碳密度比空气大且能溶于水，只能用向上排空气法收集。验满方法：将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，证明已满。检验方法：将气体通入澄清石灰水，若变浑浊，则是二氧化碳。【高频考点与易错点】常以实验综合题形式出现，比较氧气和二氧化碳制取装置的异同。重点考查发生装置和收集装置的选择依据、长颈漏斗的作用与液封原理、药品选择的原因、检验与验满方法的区别（检验是证明气体是什么，验满是证明气体是否收集满）。对反应原理的化学方程式书写要求必须熟练、准确。（三）二氧化碳对生活和环境的影响二氧化碳本身没有毒性，但空气中含量过高时，会使人窒息。这主要发生在不通风的菜窖、久未开启的深井或地窖中，因为这些地方有机物腐烂会产生大量二氧化碳。因此，进入前需做灯火试验，若灯火熄灭或变暗，说明二氧化碳含量过高，不能进入。【热点】▲温室效应：大气中的二氧化碳等温室气体（如甲烷、氟氯烃等）能吸收地面辐射的红外线，使热量保留在地球表面，这种现象称为温室效应。适度的温室效应对维持地球生命至关重要，但过强则会导致全球变暖，引发冰川融化、海平面上升、气候异常等问题。控制温室效应的措施包括：减少化石燃料的使用、开发利用新能源、大量植树造林等。【考查方式】通常以选择题或简答题出现，考查二氧化碳浓度过高对人体的危害，以及温室效应的成因、危害和防治措施。需要区分二氧化碳浓度过高导致人窒息（直接危害）与温室效应（长期环境影响）的不同。（四）碳酸钙与含钙化合物的转化【基础】碳酸钙（CaCO₃）是重要的含钙化合物，是大理石、石灰石、白垩、贝壳的主要成分。它不溶于水，但能与酸反应（如与盐酸生成二氧化碳），也能在高温下分解：CaCO₃=高温=CaO+CO₂↑。生成氧化钙（CaO，俗称生石灰），生石灰能与水反应生成氢氧化钙（Ca(OH)₂，俗称熟石灰或消石灰），反应放出大量热，化学方程式为CaO+H₂O=Ca(OH)₂。氢氧化钙吸收空气中的二氧化碳又变回坚硬的碳酸钙。这构成了钙元素在自然界中的循环，也是工业生产石灰、建筑上砌砖抹墙的原理。【重要】这三个含钙化合物（碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙）之间的相互转化关系是推断题和流程题的常见考点。要熟练掌握它们的俗名、性质和相互转化的化学方程式。三、综合应用与思维拓展（一）气体的制取、净化与干燥【难点】★在中档及以上难度的题目中，往往会将氧气的制取与二氧化碳的制取进行对比，或设计综合性实验。例如，用大理石和稀盐酸制得的二氧化碳中常混有氯化氢气体和水蒸气。若要得到纯净、干燥的二氧化碳，需要进行除杂和干燥。通常先让气体通过饱和碳酸氢钠溶液（吸收氯化氢气体，同时生成二氧化碳，不引入新杂质），再通过浓硫酸（干燥剂，吸收水蒸气）。连接装置时，要注意洗气瓶的导管长进短出（长管进气体，短管出气体）。同理，用双氧水制氧气也可能带出水蒸气，若需干燥氧气，可通过浓硫酸干燥。（二）空气中氧气含量测定实验的变形与创新【热点】传统红磷实验在教材基础上有很多变形。例如，用凸透镜聚焦阳光引燃、用电热丝引燃；或用其他药品如铜粉（在加热条件下与氧气反应）代替红磷；或用其他测量方式如注射器、量筒等。在分析这些创新实验时，核心原理不变：必须消耗密闭体系内的氧气，且不产生新气体，通过体积变化来测量。解题关键是分析装置是否始终保持密闭、如何准确读取反应前后气体的体积、如何确保氧气被完全消耗等。（三）控制变量法与燃烧条件探究【重要】探究燃烧条件的实验是典型的“控制变量法”应用。例如，教材实验通过对比水中的白磷（不燃烧，隔绝氧气）和铜片上的白磷（燃烧，与氧气接触且温度达到着火点），得出燃烧需要氧气；对比铜片上的白磷（燃烧）和红磷（不燃烧，温度未达到着火点），得出燃烧需要温度达到着火点。在设计实验时，必须明确控制了什么变量，改变了什么变量，通过现象差异来推断变量对结果的影响。（四）学科交叉与STS（科学·技术·社会）教育本专题知识点与生活、环境、生产紧密相连。常考题型包括：结合“碳中和”、“碳达峰”等时事热点，考查二氧化碳的排放、吸收及防治措施；结合空气质量日报，考查空气污染物的来源（如二氧化硫、氮氧化物、可吸入颗粒物）及防治；结合灭火器原理，考查不同灭火器的适用场景（如泡沫灭火器、干粉灭火器、液态二氧化碳灭火器）；结合光合作用和呼吸作用，考查氧气和二氧化碳在自然界中的循环；结合环保理念，考查绿色化学思想（如过氧化氢制氧气优于高锰酸钾法的原因）。【解题思路点拨】1.对于物质性质类题目：要牢牢抓住“性质决定用途，用途反映性质”这一主线。记忆氧气的助燃性、二氧化碳的不燃烧也不支持燃烧且密度比空气大的性质，就能理解它们为什么能用于灭火。2.对于气体制取类题目：要建立“发生装置看反应物状态和反应条件，收集装置看气体的溶解性和密度”的思维模型。无论遇到何种气体（如氢气、氨气等），均可依据此模型选择或设计装置。3.对于实验探究类题目：要具备“猜想与假设、设计方案、进行实验、分析现象、得出结论”的完整逻辑链。尤其要注意对异常现象的分析，要从原理和操作两方面去寻找可能的原因。4.对于化学方程式书写：这是化学学习的基石。必须做到会写、写对、配平、标条件、标箭头（↑或↓）。对于氧气和二氧化碳的制法、性质（如碳、硫、磷、铁、镁的燃烧，二氧化碳与水的反应，与石灰水的反应，碳酸分解等）的核心方程式，要做到100%准确无误，这是解决所有计算题和推断题的基础。【易错点清单】▲（1）概念混淆：误将实验现象“白烟”当作“白雾”；误将“燃烧”定义为“有氧气参加的反应”（广义燃烧不一定需要氧气）；误将催化剂理解为“只能加快反应速率”。（2）操作失当：用排空气法收集气体时，导管未伸到集气瓶底部；进行气密性检查时，未形成密闭系统就进行操作。（3）审题不清：题目要求“描述实验现象”，却回答实验结论；要求分析“测定结果小于1/5的原因”，却回答大于1/5的原因。（4）思维定式：认为所有金属与氧气反应都生成金属氧化物（如铁与氧气反应生成的是四氧化三铁，不是三氧化二铁）；认为所有不支持燃烧的气体都是二氧化碳（如氮气也不支持燃烧）。（5）方程式错误：漏写反应条件（如加热符号）、气体符号或沉淀符号使用不当（反应物中有气体，生成物中的气体不加气体符号；溶液中的反应，生成沉淀要加沉淀符号）。【典型题型归纳】[1]选择题：通常考查基础概念、物质分类、性质辨析、基本实验操作的正误判断。（1）考查空气成分：空气中体积分数最大的气体是？（2）考查性质用途：下列用途中，主要利用物质物理性质的是？A.氧气用于炼钢B.氮气用作保护气C.干冰用于人工降雨D.二氧化碳用于灭火（3）考查实验现象：下列有关实验现象描述正确的是？A.硫在氧气中燃烧产生微弱的淡蓝色火焰B.红磷在空气中燃烧产生大量白雾C.木炭在氧气中燃烧发出白光D.铁丝在空气中剧烈燃烧，火星四射（4）考查实验操作：下列有关实验室制取氧气的操作，先后顺序正确的是？A.先检查气密性，后装入药品B.先加热，后固定试管C.先熄灭酒精灯，后移出导管D.先装入药品，后检查气密性（2）填空题：侧重考查化学用语的书写（化学式、化学方程式）、简单实验的分析、物质推断。（1）默写化学方程式：加热高锰酸钾制氧气、二氧化碳使澄清石灰水变浑浊。（2）推断题：有A、B、C、D四种物质，A是无色无味的气体，B在A中燃烧发出明亮的蓝紫色火焰，生成刺激性气味的气体C，D是一种无色液体，通入二氧化碳后变红。请推断A、B、C、D的化学式。（3）简答题：为什么用红磷而不用木炭测定空气中氧气含量？（3）实验与探究题：占据较大分值，考查综合实验能力。（1）基础实验题：给出制取氧气或二氧化碳的装置图