初中九年级化学 空气和氧气 知识清单

初中九年级化学空气和氧气知识清单一、课标要求与考情分析（一）内容要求与学业要求▲【重要】本单元复习内容紧密围绕《义务教育化学课程标准（2022年版）》中“学习主题2：物质的性质与应用”展开。具体要求如下：1.能通过实验探究认识空气中氧气的体积分数，了解空气组成成分，初步形成定量的概念。2.知道氧气的主要物理性质和化学性质，能通过实验观察、描述和解释氧气的性质，并能书写相应的化学方程式。3.初步学习实验室制取氧气的方法，能根据反应物的状态和反应条件选择发生装置，根据气体的性质选择收集方法，并能独立完成气体制取的基本操作。4.能结合实例说明氧气在生产、生活中的应用，并了解自然界中的氧循环。5.认识空气是宝贵的自然资源，形成保护和节约资源的可持续发展意识，了解防治空气污染的重要性。（二）天津中考考情预测★【高频考点】纵观近五年天津中考化学真题，本单元属于必考内容，分值占比稳定在812分左右。考查方式灵活多样，既有选择题、填空题对基础知识的考查，也有实验探究题对综合能力的考查。1.【高频考点】空气中各成分的体积分数及用途：以选择题或填空题形式出现，考查学生对空气组成和常见气体（如氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳）用途的识记。2.【必考点】空气中氧气含量的测定：是实验探究题的命题热点。考查实验原理（红磷燃烧）、药品选择、现象描述、误差分析、装置改进等。3.【核心考点】氧气的化学性质：以物质（如木炭、硫、铁丝、镁条等）在空气或氧气中燃烧的现象和化学方程式的书写为核心，常出现在选择题和填空题中。4.【重点+难点】实验室制取氧气：是气体制备的基础，也是中考实验题的重点。考查发生装置（固固加热型、固液不加热型）和收集装置（排水法、向上排空气法）的选择依据、操作步骤、检验及验满方法。高锰酸钾制氧气的步骤（查、装、定、点、收、离、熄）及注意事项是必考内容。5.【热点】空气污染与防治：常结合社会热点（如PM2.5、空气质量日报）考查空气污染物的来源及防治措施，体现化学与生活的紧密联系。二、核心知识梳理（一）空气1.空气的成分和组成（按体积分数计算）▲【基础+必记】空气中各组分含量是定值，且是体积分数，不是质量分数。氮气（N₂）：约占78%氧气（O₂）：约占21%稀有气体（He、Ne、Ar等）：约占0.94%二氧化碳（CO₂）：约占0.03%其他气体和杂质：约占0.03%2.空气中氧气含量的测定（1）实验原理：利用红磷燃烧消耗密闭容器内的氧气，生成五氧化二磷固体，使容器内压强减小，在大气压作用下，烧杯中的水被压入集气瓶，进入水的体积即为消耗的氧气的体积。（2）实验装置：集气瓶、燃烧匙、导管、止水夹、烧杯。（3）实验药品：红磷（过量）、水。（4）实验现象：[1]红磷燃烧，产生大量白烟，放出热量。[2]冷却至室温，打开止水夹，烧杯中的水沿导管进入集气瓶，最终进入水的体积约占集气瓶内空气总体积的1/5。（5）化学方程式：4P+5O₂点燃2P₂O₅（6）★【难点+易错点】实验成败的关键与误差分析：[1]实验结果小于1/5的原因：a.红磷量不足，氧气未完全消耗。b.装置气密性不好，冷却过程中外界空气进入。c.未冷却至室温就打开止水夹，气体受热膨胀，占据一定体积。[2]实验结果大于1/5的原因：a.点燃红磷后伸入集气瓶过慢，导致瓶内空气受热逸出。b.实验前未夹紧止水夹，红磷燃烧时瓶内气体受热膨胀从导管逸出。（7）药品选择原则：所选物质必须在空气中能燃烧，且只能与氧气反应，生成物不能是气体（或能将生成的气体完全吸收）。[1]不能选用木炭、硫的原因：燃烧后生成CO₂、SO₂气体，虽消耗氧气，但生成气体补偿了压强，导致内外压强差变化不明显，水不能充分进入。[2]不能选用铁丝的原因：铁丝在空气中不能燃烧。[3]不能选用镁条的原因：镁条不仅与氧气反应，还能与氮气、二氧化碳反应，导致消耗气体过多，进入水量大于1/5。（8）装置改进：为减少实验误差，现代实验常采用“暖宝宝”（主要成分为铁粉、活性炭、食盐等）替代红磷进行测定，因为铁粉在潮湿空气中发生缓慢氧化（铁生锈），过程更平稳，且生成的铁锈固体不会影响压强。3.空气中各成分的性质与用途（1）氮气（N₂）：[1]性质：无色、无味的气体，难溶于水，化学性质不活泼（稳定）。[2]用途：【重要】a.食品包装中充氮气防腐（利用其化学性质稳定）；b.制造氮肥、硝酸的重要原料；c.液氮用于医疗冷冻麻醉、超导材料等（利用其低温的物理性质）。（2）稀有气体（He、Ne、Ar）：[1]性质：无色、无味，化学性质极不活泼（曾被称为“惰性气体”）。[2]用途：【重要】a.用作保护气（如焊接金属时隔绝空气）；b.制成多种用途的电光源，通电时发出不同颜色的光（如Ne发出红光，Ar与Hg的混合物发出蓝光）；c.He可用于填充探空气球（密度小、化学性质稳定、安全）。（3）二氧化碳（CO₂）：[1]性质：能溶于水，能与水反应，能使澄清石灰水变浑浊。[2]用途：a.植物光合作用的原料；b.固态CO₂（干冰）用于人工降雨、制冷剂；c.灭火。4.★【热点】空气污染与防治（1）空气污染物：主要分为有害气体和颗粒物（可吸入颗粒物PM10、细颗粒物PM2.5）。[1]有害气体：二氧化硫（SO₂）、一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO₂）、臭氧（O₃）等。[2]★【注意】二氧化碳（CO₂）虽然会造成温室效应，但未被列入空气污染物。（2）空气污染的危害：严重损害人体健康，影响作物生长，破坏生态平衡，导致全球气候变暖、臭氧层破坏和酸雨等。其中，酸雨主要由SO₂和NO₂排放引起。（3）防治措施：[1]加强空气质量监测，实时发布空气质量日报。[2]工业废气经处理达标后再排放。[3]使用清洁能源，如太阳能、风能、氢能等，减少化石燃料的使用。[4]积极植树造林、种草，净化空气。[5]提倡绿色出行，减少机动车尾气排放。（二）氧气1.氧气的物理性质▲【基础】通常情况下，氧气是一种无色、无味的气体。密度略大于空气（可用向上排空气法收集）。不易溶于水（可用排水法收集）。在一定条件下，氧气可液化为淡蓝色的液体，或固化为淡蓝色的雪花状固体。2.氧气的化学性质★【核心+高频考点】氧气是一种化学性质比较活泼的气体，具有氧化性（助燃性），能支持燃烧，在氧化反应中提供氧。（1）与金属（铁、镁等）的反应：[1]铁丝（Fe）在氧气中燃烧：a.实验现象：剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体。b.化学方程式：3Fe+2O₂点燃Fe₃O₄（四氧化三铁）c.★【易错点】集气瓶底部要预先放少量水或铺一层细沙，目的是防止高温熔化物溅落炸裂瓶底。实验前铁丝需打磨除去表面的氧化物，并绕成螺旋状以增大受热面积，下端系一根火柴梗引燃。[2]镁条（Mg）在空气中燃烧：a.实验现象：发出耀眼的白光，放出大量热，生成白色固体。b.化学方程式：2Mg+O₂点燃2MgO（氧化镁）（2）与非金属（木炭、硫、红磷等）的反应：[1]木炭（C）在氧气中燃烧：a.实验现象：剧烈燃烧，发出白光，放出热量，生成一种能使澄清石灰水变浑浊的气体。b.化学方程式：C+O₂点燃CO₂（二氧化碳）c.★【对比】木炭在空气中燃烧，只能持续红热，无烟无焰。[2]硫（S）在氧气中燃烧：a.实验现象：发出明亮的蓝紫色火焰（在空气中燃烧发出微弱的淡蓝色火焰），放出热量，生成一种有刺激性气味的气体。b.化学方程式：S+O₂点燃SO₂（二氧化硫）c.★【注意】实验时集气瓶底部也要放少量水，目的是吸收生成的SO₂，防止污染空气。[3]红磷（P）在氧气中燃烧：a.实验现象：发出黄光，产生大量白烟，放出热量。b.化学方程式：4P+5O₂点燃2P₂O₅（五氧化二磷）（3）与某些化合物（蜡烛、甲烷等）的反应：[1]蜡烛（主要成分石蜡，含C、H）在氧气中燃烧：a.实验现象：剧烈燃烧，火焰明亮，发出白光，放出热量，集气瓶内壁有水雾出现，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。b.反应的文字表达式：石蜡+氧气点燃二氧化碳+水3.氧气的用途（1）【重要】供给呼吸：如医疗急救、潜水作业、登山、动植物呼吸等。（2）【重要】支持燃烧：如炼钢（提高炉温）、气焊和气割（产生高温火焰）、航天火箭发动机的助燃剂等。（三）氧气的实验室制取1.药品及反应原理★【重点】实验室通常有三种方法制取氧气。（1）加热高锰酸钾（KMnO₄）：[1]原理：高锰酸钾加热锰酸钾+二氧化锰+氧气[2]化学方程式：2KMnO₄△K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑[3]发生装置：固固加热型[4]★【高频考点】试管口要放一团棉花，目的是防止加热时高锰酸钾粉末进入导管，堵塞导管或污染水槽。（2）加热氯酸钾（KClO₃）和二氧化锰（MnO₂）的混合物：[1]原理：氯酸钾二氧化锰/加热氯化钾+氧气[2]化学方程式：2KClO₃MnO₂/△2KCl+3O₂↑[3]发生装置：固固加热型[4]★【难点】二氧化锰在此反应中起催化作用，是该反应的催化剂。反应前后，二氧化锰的质量和化学性质保持不变。（3）分解过氧化氢（H₂O₂）溶液（俗称“双氧水”）：[1]原理：过氧化氢二氧化锰水+氧气[2]化学方程式：2H₂O₂MnO₂2H₂O+O₂↑[3]发生装置：固液不加热型[4]★【优点】a.不需要加热，节约能源且操作安全；b.反应速率快，便于控制（可通过添加过氧化氢溶液的速率来控制）；c.产物是水，对环境无污染。2.催化剂与催化作用▲【重要概念】催化剂是指在化学反应里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没有发生变化的物质。催化剂所起的作用叫催化作用。★【注意】催化剂只能改变化学反应速率，不能改变生成物的产量。对于特定的反应，催化剂具有选择性。3.发生装置的选择依据（1）固固加热型：适用于反应物是固体，且需要加热的条件。如高锰酸钾制氧气、氯酸钾与二氧化锰混合物制氧气。（2）固液不加热型：适用于反应物是固体和液体，且不需要加热的条件。如过氧化氢溶液在二氧化锰催化下制氧气。4.收集装置的选择依据（1）排水法：适用于不易溶于水或难溶于水，且不与水发生反应的气体。氧气不易溶于水，可用此法。优点是收集的气体纯净，但可能含有水蒸气。（2）向上排空气法：适用于密度比空气大，且不与空气主要成分发生反应的气体。氧气密度略大于空气，可用此法。优点是收集的气体干燥，但纯度不如排水法高。（3）向下排空气法：适用于密度比空气小的气体（如氢气、氨气）。氧气不用此法。5.★【必考点】高锰酸钾制氧气操作步骤及注意事项（谐音记忆：“茶庄定点收利息”）（1）查：检查装置的气密性。方法：将导管一端放入水中，双手紧握试管外壁，若导管口有气泡冒出，松开手后导管内形成一段水柱，则气密性良好。（2）装：装入药品（试管口塞一团棉花），并固定在铁架台上。试管口要略向下倾斜，目的是防止冷凝水回流到热的试管底部，炸裂试管。（3）定：固定试管，集气瓶中装满水（排水法收集时），盖好玻璃片。（4）点：点燃酒精灯，先预热，后集中在药品部位加热。（5）收：收集气体。当导管口有连续均匀的气泡冒出时，再开始收集（因为刚开始排出的是装置内的空气，若立即收集会导致氧气不纯）。（6）离：收集完毕后，先将导管移出水面。（7）熄：再熄灭酒精灯。★【易错点】最后两步“离”和“熄”的顺序绝对不能颠倒。如果先熄灭酒精灯，试管内温度降低，压强减小，水槽中的水会倒吸入试管，使试管因骤冷而炸裂。6.氧气的检验与验满（1）检验：将带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，则证明该气体是氧气。（2）验满：[1]用向上排空气法收集时：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，则证明氧气已满。[2]用排水法收集时：当集气瓶口有大气泡向外冒出时，说明氧气已收集满。三、核心实验探究与拓展（一）空气中氧气含量测定的改进实验1.【难点】传统实验误差较大，近年来天津中考倾向于考查改进装置。例如，利用放大镜聚焦太阳光点燃红磷（避免伸入过快导致的误差），或使用注射器、量筒等仪器进行数字化、定量化的测定。2.典型改进思路：（1）封闭体系：整个反应在一个完全密闭的体系中进行，避免了外界空气进入或内部气体逸出带来的误差。（2）药品创新：使用铜粉加热消耗氧气（铜+氧气加热氧化铜），通过测定反应前后气体体积变化计算氧气含量。（3）测量方式创新：利用压强传感器或注射器活塞移动，直观、精确地读取气体体积变化。（二）物质燃烧现象的深度辨析1.【重要】“烟”与“雾”的区别：“烟”是固体小颗粒悬浮在空气中形成的，如红磷燃烧产生的五氧化二磷固体小颗粒；“雾”是小液滴悬浮在空气中形成的，如打开浓盐酸瓶盖看到的白雾。2.“光”与“火焰”的区别：“光”一般是沸点高的固体燃烧产生的现象（如铁丝、木炭）；“火焰”是气体或沸点低的固体、液体的蒸气燃烧产生的现象（如硫、氢气、酒精）。（三）跨学科视角：氧循环与碳中和1.自然界中的氧循环：主要通过植物的光合作用和生物的呼吸作用实现。光合作用吸收二氧化碳，释放氧气；呼吸作用则相反。这维持了空气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定。2.【拓展】结合生物、地理学科，理解“碳中和”的含义：通过植树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的二氧化碳排放，实现二氧化碳的“零排放”。这与我们学习空气中二氧化碳的来源（化石燃料燃烧、动植物呼吸）和吸收（光合作用）紧密相连。四、解题方法与思维建模（一）气体制备综合题解题模型1.第一步：定原理。根据题目信息或所学知识，确定制取氧气的化学方程式。2.第二步：选装置。（1）发生装置：根据反应物状态和反应条件选择。[1]固固加热型（如KMnO₄、KClO₃与MnO₂）→A类装置（试管、酒精灯等）。[2]固液不加热型（如H₂O₂与MnO₂）→B类装置（锥形瓶、长颈漏斗/分液漏斗等）。使用长颈漏斗时，末端必须液封，防止气体逸出。（2）收集装置：根据气体的密度和水溶性选择。[1]排水法：适用于不易溶于水或不溶于水的气体。[2]排空气法：密度大于空气用向上排空气法，密度小于空气用向下排空气法。3.第三步：查操作。重点检查实验步骤的规范性，特别是注意事项和易错点（如棉花团、试管口倾斜、气密性检查、验满方法等）。4.第四步：会检验。明确检验和验满所用试剂、操作及现象的区别。（二）性质与用途关系分析模型1.性质决定用途，用途反映性质。（1）例如：氧气能供给呼吸（用途）→体现了其支持呼吸的性质；氧气能用于炼钢（用途）→体现了其支持燃烧（氧化性）的性质。（2）氮气用作食品填充气（用途）→体现了其化学性质稳定（性质）。（三）实验误差分析方法1.