资源简介

我们周围的空气
【知识梳理】
考点一、空气
空气：
①主成分按照体积分数计算，氧气约占21％ 、氮气约占78％ 、稀有气体约占0.94％、二氧化碳约占0.03％、 其他气体和杂质约占0.03％
②污染物：主要是有害气体（CO、SO2、NO2等）和烟尘
③防治：加强大气质量监测，改善能源结构，工厂的废气经处理后才能排放，植树造林等
考点二、氧气的性质和用途
一、氧气的物理性质
氧气通常情况下是一种无色无味的气体，密度比空气大，不易溶于水；氧气是一种化学性质比较活泼的气体，具有氧化性；氧气能供给呼吸和支持燃烧，具有可燃性。
氧气的化学性质
物质 （颜色、状态） 反应现象 化学方程式 注意事项
在空气中 在氧气中
木炭（炭黑色固体） 持续红热，发出红光，生成一种能使澄清石灰水变浑浊的气体，放出热量 剧烈燃烧，发出白光，生成一种能使澄清石灰水变浑浊的气体，放出热量 C + O2 点燃 CO2 ①燃烧匙应由上到下缓慢伸入集气瓶中
硫（淡黄色固体） 微弱的淡蓝色火焰，生成无色具有刺激性气味的气体，放出热量 明亮的蓝紫色火焰，生成无色具有刺激性气味的气体，放出热量 S + O2 点燃 SO2 ①燃烧匙应由上到下缓慢伸入集气瓶中 ②集气瓶底部需放少量的水
铁（银白色固体） 不能燃烧，但是铁丝红热 剧烈燃烧，火星四射，生成一种黑色固体，并放出大量的热 3Fe + 2O2 点燃 Fe3O4 ①细铁丝需绕成罗旋状 ②使用前需用砂纸进行除锈 ③集气瓶底部需要放入少量的水或细沙
红磷（暗红色固体） 黄色火焰，产生大量白烟，放出热量 4P + 5O2 点燃 2P2O5 ①集气瓶底部需放少量的水
镁（银白色固体） 剧烈燃烧，发出耀眼的白光，产生白色固体，放出大量的热 2Mg + O2 点燃 2MgO ①因为镁的性质活泼，可与空气中的氧气、二氧化碳以及氮气反应，所以产物不是纯净物
注：
物质 水的作用 能否用细沙替换
硫 吸收硫燃烧时产生的二氧化硫，防止污染空气 不能
红磷 吸收红磷燃烧时产生的五氧化二磷，防止污染空气 不能
铁 防止高温熔融物溅落炸裂集气瓶瓶底 能
考点三、氧气的制取
工业制法
①工业上采用分离液态空气的方法进行制取氧气（沸点不同），属于物理变化
实验室制法
实验原理
发生装置
收集方法 向上排空气法、排水法
检验方法 将带火星的木条插入集气瓶中，若木条复燃，即证明是氧气
验满方法 ①用向上排空气法收集时，将带火星的木条放在集气瓶口，如果木条复燃，证明氧气已收集满； ②用排水法收集时，当有气泡从集气瓶口冒出时，表明已收集满
注意事项 ①试管口要略向下倾斜（防止凝结的小水珠倒流使试管炸裂） ②加热时应先使试管均匀受热，再集中在药品部位加热 ③排水法收集完氧气后，先撤导管后撤酒精灯（防止水槽中的水倒流，使试管炸裂） ④用 KMnO4制取O2时，试管口应放置棉花，防止加热时 KMnO4小颗粒随气流进入导管从而堵塞导管（KClO3制O2则不需要棉花） ⑤长颈漏斗末端要伸入液面下，防止气体从长颈漏斗口逸出（若采用分液漏斗则不需要进行液封）
考点四、空气中氧气含量的测定
实验原理
利用物质在密闭容器中燃烧，消耗容器中的氧气，使密闭容器内压强减小；在大气压的作用下，烧杯中的水被压入 密闭容器中，进入容器中水的体积即为减少的氧气的体积
二、反应原理
三、实验现象
红磷燃烧，产生大量白烟；将装置冷却至室温后，打开弹簧夹，烧杯中的水沿导管进入集气瓶内，约占集气瓶水面上面体积的五分之一
四、实验结论
空气中氧气的体积约占空气总体积的五分之一
实验延伸
①瓶中剩余气体的性质：不能燃烧且不支持燃烧，不溶于水
②药品的选择：a药品在空气中易燃烧；b药品只与空气中的氧气反应，不与其他成分反应，c药品燃烧后不生成气体
误差原因（注意事项）
（1）若集气瓶中的水不足五分之一
①红磷的量不足
②装置漏气
③温度没有冷却到室温就打开止水夹
（2）若集气瓶中的水超过五分之一
①止水夹未夹紧
②燃烧匙伸入集气瓶内的动作太慢
考点五、气密性检验
1、微热法
这是化学检验装置气密性最常用的方法之一，也是最基本的装置气密性检验方法。这种检验方法的原理是利用气体受热膨胀之后从装置中逸出来，看到气泡冒出。
具体的操作方法：将导气管的末端插入水槽中，用手握住（也可用酒精灯进行加热）试管（此时温度上升，试管中的气体受热膨胀），在导气管末端会有气泡产生。在松开手后，导气管末端有一段水柱上升，则证明该装置的气密性良好，不漏气。
2、液差法
液差法是利用装置内外的压强差产生的“托力”将一段水柱托起，不再下降。对于不同的实验装置，利用液差法进行气密性检验的时候，所采取的实验操作方法是有所不同的。下面介绍两种常见的液差法检验装置气密性的操作方法。
（1）如图连接好仪器，夹紧弹簧夹，从长颈漏斗中注入适量水，使长颈漏斗中的液面高于锥形瓶中的液面，静置，若液面位置保持不变，证明装置不漏气。
（2）如图连接好仪器，向管中注入适量的水，夹紧弹簧夹后，上下移动左侧玻璃管，如果两侧玻璃管液面仍保持水平，说明装置漏气；静置片刻后，只有当移动左侧玻璃管后，左右两边液面出现一定的高度差，若液面高度差保持不变则证明该装置的气密性良好。
3.滴液法
如图向分液漏斗中注入适量水，关闭弹簧夹，打开分液漏斗活塞，若分液漏斗中的水不能顺利滴下，证明装置不漏气。
4、抽（注）气法
我们可以采用推拉注射器活塞的方法，检查图中装置的气密性。当缓慢拉活塞时，如果装置气密性良好，可观察到长颈漏斗下端口产生气泡左图）。当缓慢推活塞时，如果装置气密性良好，可观察到长颈漏斗内有液面上升，形成一段水柱（右图）。
【练习】
1.空气是一种重要的资源。下列有关空气的说法正确的是 (　　)
A.食品包装袋中充入氧气可延长食品的保质期
B.空气污染指数越高,空气质量越好
C.氧循环对维持自然界中物质、能量及生态的平衡有重要意义
D.分离液态空气得到氧气和氮气的过程中发生了化学变化
2.用红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验装置如图所示。实验过程中,下列做法会使实验结果产生明显误差的是 (　　)
A.使用过量的红磷
B.把红磷改为蜡烛
C.恢复到实验开始前的温度才进行测量
D.不打开橡胶塞,用放大镜聚焦太阳光点燃红磷
3.下列可供人呼吸的气体是 (　　)
A.氧气　　B.氢气 C.氮气　　D.二氧化碳
4.说法中正确的是 (　　)
A.红磷在空气中不能燃烧 B.木炭燃烧后生成黑色固体
C.硫燃烧后生成有刺激性气味的气体 D.铁丝伸入盛有氧气的集气瓶中剧烈燃烧
5.下列方法能区分氧气和二氧化碳两瓶气体的是 (　　)
A.闻气味 B.观察颜色
C.倒入适量氢氧化钠溶液 D.将燃着的木条伸入集气瓶中
6.空气是人类生产活动的重要资源。下列生活生产中用到的气体不是来自空气的是 (　　)
A.炼钢过程用到的氧气 B.磁悬浮列车用到的氮气
C.用于生产氮肥的氨气 D.制作电光源的稀有气体
7.利用如图装置验证了空气中氧气的含量。下列叙述不正确的是 (　　)

A.实验前需检查装置气密性 B.白磷的作用是消耗试管中的氧气
C.白磷熄灭、试管冷却后再打开止水夹 D.最终量筒中液面约降至40 mL刻度线处
8.6月5日是“世界环境日”。造成酸雨的主要物质是 (　　)
A.二氧化氮和一氧化碳 B.二氧化硫和一氧化碳
C.二氧化碳和一氧化碳 D.二氧化硫和二氧化氮
9.下列有关空气的说法中,不正确的是 (　　)
A.空气的成分按体积计算,含量最高的是氮气 B.稀有气体可制成多种用途的电光源
C.二氧化碳是一种空气污染物 D.植树造林有利于保护空气
10中国对大深度载人潜水器“蛟龙号”的研制取得了世界瞩目的成绩,实现了我国挺进深蓝的宏伟目标。乘蛟龙号下潜的科研人员,他们的呼吸环境必须注意调节的是 (　　)
A.O2和H2O的含量　　B.O2和N2的含量
C.O2和H2的含量　　D.O2和CO2的含量
11.用过氧化氢溶液制取氧气时,加入二氧化锰的作用是 (　　)
A.使反应能发生　　 B.产生更多氧气
C.加快产生氧气的速率　　D.作为反应物参加反应
12.用下图所示装置(气密性良好)测定空气中氧气的含量,加热粗铜丝一段时间后,白磷燃烧。下列说法正确的是(　　)
A.白磷燃烧产生大量白色烟雾
B.该实验过程中只发生一个化学变化
C.玻璃管中液面从实验开始持续上升至约“刻度1”处
D.氮气不与磷反应且难溶于水是设计该实验的依据之一
13.为了帮助同学们更好地理解空气中氧气含量测定的实验原理,老师利用传感器技术实时测定了实验装置(如图1)内的压强、温度和氧气浓度,三条曲线变化趋势如图2所示。

下列关于此实验叙述错误的是 (　　)
A.X曲线表示的是温度变化 B.Y曲线表示的是氧气的浓度变化
C.BC段对应的变化进程是红磷燃烧 D.CD段对应的变化进程是水倒吸进广口瓶
14.用下图所示装置测定空气中氧气的含量。在玻璃管中放入过量铜粉,管中的空气体积为50 mL,将活塞拉至30 mL刻度处的注射器和瘪的气球接在玻璃管的两端,点燃酒精灯,反复推拉注射器和挤压气球,待充分反应后,冷却至室温,将气球中的气体全部挤入玻璃管,此时注射器的活塞停在14 mL刻度处。下列说法错误的是 (　　)
A.用硫粉代替铜粉不能达到实验目的
B.铜粉过量是为了使装置内的氧气完全反应
C.实验测得空气中氧气的体积分数为17.5%
D.未冷却至室温即读取注射器读数会导致实验结果偏小
二、非选择题
1.国务院总理李克强在政府工作报告中强调:“坚决打好蓝天保卫战。”山西省积极行动,落实整改措施,省城太原首先通过以下三种方式缓解空气污染,并初见成效。

(1)为了使空气更新,天空更蓝,你作为环保小卫士,认为推广使用上述方式的好处是 (任选一项回答)。
(2)空气污染严重损害人体健康,影响作物生长,破坏生态平衡。引起空气污染的有害气体种类较多,请举一例　 (用化学式表示)。
(3)你认为改善空气质量的措施正确的是　　　 。
a.推广使用新能源
b.加强企业排污管理
c.雾霾多发天气,实行私家车限号出行
2.“富氧空气”是指氧气含量高于普通空气的气体,可用于航天、医疗炼钢等。化学兴趣小组欲混制“富氧空气”并开展相关探究,进行以下实验。
实验一:混制“富氧空气”
(1)用高锰酸钾制取氧气
①写出反应的化学方程式: ;
②仪器C的名称为　　　　　 ;
③组装发生装置所需的仪器:　　　　　　　　 (选填标号)。
④制取氧气时试管口处棉花的作用 ；
⑤实验结束后，应该先撤导管还是先移酒精灯，为什么？ 。
混制“富氧空气
如图,用纯氮气及上述实验制取的氧气,混制一瓶(集气瓶容积为250 mL)氧气体积分数为40%的“富氧空气”,气体应从装置中的管　　 (选“a”或“b”)通入,先通入氮气排出120 mL水,再通入氧气排出 mL水。
实验二:测定“富氧空气”中氧气的含量
用下图装置测定“富氧空气”中氧气的含量(集气瓶中“富氧空气”体积为100 mL,底部残留少量水,燃烧匙内有足量红磷)。操作如下:
ⅰ.往量筒内加入适量水,读出量筒内水的体积为V1 mL;
ⅱ.用电点火装置点燃红磷,充分反应;
ⅲ.打开止水夹,待右侧量筒内液面不再变化时,排出气球中的气体,调节两边液面在同一水平面上,读出
量筒内水的体积为V2 mL。
回答问题:
(3)实验前,检查装置气密性的方法: 。
(4)操作ⅱ中可观察到现象:　　　　　　　　　　　　　 。
(5)本次实验测得“富氧空气”中氧气的含量为　　　　　　　　　　　　 (用含V1、V2的式子表示)。
(6)若读取V1时仰视,读取V2时俯视,则测得实验结果　　　　　　　　　　　　 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
3.实验室制取气体的部分装置如图所示。

(1)仪器①的名称　　　　　　 。
(2)确定A或B作为气体发生装置应考虑的因素是　　　　　　　 和　　　　　　　　 ,写出一个适用B装置制取气体的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　 。
(3)用C和D装置收集气体时,导管都要伸入并接近集气瓶底的原因是　　　　　　　　　　 。
(4)用E装置收集氧气时,当观察到　　　　　　　　　 时才能开始收集,其原因是　　　　　　　 ,观察到　　　　　　　　　 时,说明氧气已收集满。
(5)在加热条件下，用醋酸钠( CH3COONa)固体与碱石灰固体中的氢氧化钠反应制取甲烷，同时生成碳酸钠，应选用的装置是 ___________ (填“A”或“B”)，反应的化学方程式为 。

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