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专题四：空气的组成
一、拉瓦锡测定空气中氧气含量的实验
1．实验方法和原理
在曲颈甑（盛空气）里加热汞。
拉瓦锡测定空气的组成的原理：汞+氧气氧化汞，氧化汞汞+氧气。
实验装置：
2．实验现象及分析
（1）银白色的液态汞变成红色粉末(氧化汞）。生成气体的体积和所消耗气体的体积恰好相等，且将生成的气体加入到前一容器中剩余的气体里，所得气体跟空气的性质完全一样。
（2）容器里空气
①体积减小约1/5（氧气）
②剩余气体约4/5（氮气）
（3）实验结论
空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积的1/5。
3．汞的优缺点粉分析
（1）使用汞的优点
①汞在加热的条件下，只与氧气反应。
②汞为液态，在汞槽中起到液封的作用，并能直接用来测量反应器内空间体积的变化。
③生成的氧化汞分解又能得到汞和氧气，把得到的氧气加到剩下的体积的气体中，结果所得气体跟空气的性质完全一样。
④汞的沸点较低，汞蒸气与氧气反应比较充分，能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽。
⑤氧化汞的密度小于汞的且不溶于汞，因此易与汞分离
（2）使用汞的缺点
汞有毒，汞蒸气易挥发，会造成环境污染，甚至危害人体健康。
【典例精析】拉瓦锡的实验
【典例1】下列关于化学家和化学史叙述不正确的是（ ）
A．张青莲教授为相对原子质量的测定做出了卓越贡献
B．拉瓦锡得出空气是由氧气、氮气、稀有气体、二氧化碳等气体组成的结论
C．门捷列夫发现了元素周期律并编制出元素周期表
D．原子论和分子学说的创立，奠定了近代化学的基础
【答案】B
【详解】A、我国科学家张青莲教授为相对原子质量的测定做出了卓越贡献，故选项说法正确;B.拉瓦锡得出了空气是由氧气、氮气组成的结论，没有得出空气中有稀有气体的结论，故选项说法错误;C、门捷列夫发现了元素周期律，并编制出元素周期表，故选项说法正确;D、原子论和分子学说的创立，奠定了近代化学的基础，故选项说法正确;故选:B。
【举一反三】
【变1-1】下列化学家与其做出的贡献对应一致的是（ ）
①道尔顿和阿伏加德罗等科学家创立原子论和分子学说，奠定了近代化学的基础；
②1869年，门捷列夫编制出元素周期表，使化学学习和研究变得有规律可循；
③拉瓦锡用定量的方法研究空气成分，而且通过实验发现质量守恒定律；
④张青莲主持测定了铟、铱、锑、铕、铈、铒、锗、锌、镝几种元素相对原子质量的新值；
A．②③④ B．①②④ C．①②③ D．①②③④
【答案】
【详解】①道尔顿和和阿伏加德罗等科学家创立原子论和分子学说，奠定了近代化学的基础，正确;②门捷列夫发现了元素周期律，并编制了元素周期表，从而使化学学习和研究变得有规律可循，正确;③拉瓦锡用定量的方法研究空气成分，而且通过实验发现质量守恒定律，正确;④张青莲主持测定了铟、铱、锑、铕、铈、铒、锗、锌、镝几种元素相对原子质量的新值，正确。故选D。
二、实验室测定空气中氧气含量的实验
1．原理
利用红磷在空气中燃烧，将瓶内氧气消耗掉，生成五氧化二磷固体，使集气瓶内压强减少，在大气压作用下，进入容器内水的体积即为减少的氧气的体积。
2．实验装置
3．实验中的注意事项：
（1）测定空气中氧气的体积分数时，所用物质应满足的条件：
①此物质能够在空气中燃烧，不能用铁丝代替红磷，铁丝在空气中不能燃烧。
②此物质在空气中燃烧时只能消耗氧气，不能消耗其他气体。不能选用镁代替红磷，因为镁不仅与空气中的氧气反应，还和二氧化碳、氮气反应。
③此物质在空气中燃烧时只能生成固体，而不能生成气体，一般不用木炭、硫代替红磷；若生成的气体能完全溶于集气瓶内的液体中也可以。
（2）实验失败与成功的原因：
①装置不漏气是本实验成功的关键，所以实验前应检查装置的气密性。如果气密性不好，外界空气会进入容器，使测定结果低于1/5。
②实验中红磷要过量，以消耗容器内全部氧气，否则会使测定结果低于1/5。
③实验完毕，待容器冷却至室温后，再打开止水夹，观察进水的体积，避免因温度高，气体膨胀，使测定结果低于1/5。
【典例精析】空气中氧气含量的测定实验
【典例1】在利用红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验中，用传感器记录集气瓶中温度、压强随时间变化的情况如图所示。其中c点打开了止水夹。下列说法不合理的是（ ）
A．由温度变化曲线可知，整个反应过程放出热量
B．b点压强最大，说明红磷燃烧结束
C．c点的温度已经接近室温
D．c点后压强增大是因为水倒吸入集气瓶中
【答案】B
【详解】A、由温度变化曲线可知，反应过程中温度升高，整个反应过程放出热量，说法合理，不符合题意;B、ab段压强增大是由于红磷燃烧放热导致压强增大的趋势大于氧气消耗导致压强减小的趋势，b点压强最大，不能确定红磷燃烧结束，温度最高才能说明红磷燃烧结束，说法不合理，符合题意;C、由温度变化曲线可知，c点的温度已经接近室温，说法合理，不符合题意;D、c点后打开止水夹后，水倒吸入集气瓶中，气体的体积变小，导致集气瓶内气体压强增大，说法合理，不符合题意。故选B。
【举一反三】
【变1-1】利用如图所示装置测定空气中氧气的含量（装置气密性良好）。下列操作不正确的是（ ）
A．实验前用弹簧夹夹紧胶皮管
B．将集气瓶内水面上方空间分为5等份
C．点燃红磷后，立即将燃烧匙伸入瓶中并塞紧胶塞
D．红磷熄灭后，立即打开弹簧夹，观察现象
【答案】D
【详解】
A、实验前应用弹簧夹夹紧胶皮管，防止瓶外空气进入瓶中，操作正确，选项不符合题意；
B、将集气瓶内水面上方空间分成5等份是为了对后续进入集气瓶中的水的体积进行大致测量，操作正确，选项不符合题意；
C、点燃红磷后立即深入集气瓶并塞紧胶塞是为了尽量减少瓶内空气的受热溢出，操作正确，选项不符合题意；
D、红磷熄灭后，应待装置冷却至室温后再打开弹簧夹，操作错误，选项符合题意。
故选D。
【变1-2】如图装置常用来测定空气中氧气的含量。下列对该实验的认识正确的是
A．红磷燃烧产生大量白色烟雾 B．燃烧匙中的红磷可以换成蜡烛
C．该实验可说明氮气难溶于水 D．红磷的量不足不影响进入集气瓶中水的体积
【答案】C
【详解】A、红磷燃烧产生大量白烟，而不是白色烟雾，故A说法错误;B、蜡烛燃烧生成水和二氧化碳，导致瓶中压强几乎不变，不能用于测定空气中氧气含量，所以燃烧匙中的红磷不可以换成蜡烛，故B说法错误;C、打开弹簧夹，烧杯中的水进入集气瓶，且进入的水约占集气瓶体积的五分之一，水不再继续进入，说明氮气难溶于水，故C说法正确;D、红磷不足，会导致氧气不能完全反应，最终导致进入集气瓶中水的体积偏小，故D说法错误;故选:C。
三、空气的组成
在19世纪末以前，人们深信空气中仅含有氧气和氮气。后来人们陆续发现了氮、氛、氩、氮、氙、氡气78%等稀有气体，才认识到空气中除了氧气和氮气外，还有其他成分。目前，人们已能用实验方法精确地测定空气的成分。
通过实验测定，空气的成分按体积计算，大约是：氮气78%、氧气21%、稀有气体0．94%、二氧化碳0．03%、其他气体和杂质0．03%。
【典例精析】空气的组成
【典例1】人类离不开空气，空气中含量最多且化学性质不活泼的气体是（ ）
A．氧气 B．二氧化碳 C．氩气 D．氮气
【答案】D
【详解】A.氧气大约占空气体积的21%，化学性质较活泼，故不符合题意;B.二氧化碳大约占空气体积的0.03%，不是空气中含量最多的，故不符合题意;C.氩气属于稀有气体的一种，稀有气体大约占空气体积的0.94%，故不符合题意;D.氮气大约占空气体积的78%，常温下氮气的化学性质不活泼，氮气的用途是:制造氮肥、氮气充入食物包装袋内能够防腐、液态氨能够做制冷剂，故符合题意，故选D。
【典例2】下列生活中的现象与氧气有关的是（ ）
A．冰变成水 B．霓虹灯五颜六色
C．酒精燃烧 D．酥脆饼干久置变软
【答案】C
【详解】A、冰变成水，是因为温度改变，与氧气无关，该选项不符合题意;B、霓虹灯五颜六色，是因为稀有气体通电时能发出不同颜色的光，与氧气无关，该选项不符合题意;C、酒精燃烧，利用了氧气的助燃性，该选项符合题意;D、酥脆饼干久置变软，是因为与水接触，该选项不符合题意。故选C。
【举一反三】
【变1-1】下列有关空气的说法错误的是（ ）
A．空气中各种成分的含量是相对稳定的
B．可以用红磷燃烧反应测定空气中Y的含量
C．X是氮气，按质量计算，在空气中约含有78%
D．占空气1%的气体Z是混合物
【答案】C
【详解】
A、空气中各种成分的含量都是保持相对稳定的，说法正确，不符合题意；B、由图可知，在空气的成分中，Y的含量占第二位，故Y是氧气，可用红磷燃烧测定空气中氧气的含量，不符合题意；C、按体积分数计算，氮气约占空气的78%，不是质量，符合题意；D、占空气1%的气体是由二氧化碳、稀有气体等混合而成，属于混合物，不符合题意。
故选C。
【变1-2】高压氧舱在临床上主要用于厌氧菌感染、CO中毒等疾病的治疗，氧舱内氧气的浓度比正常空气当中氧气的浓度更大，则高压氧舱中氧气的体积分数可能是（ ）
A．30% B．21% C．0.94% D．0.03%
【答案】A
【详解】空气中氧气的体积分数是21%，依据题意，高压氧舱内氧气的浓度比空气中氧气浓度更大，选项中只有A项大于空气，故选A。
【点睛】空气中氧气的体积分数是21%，氮气的体积分数为78%，氮气和氧气的体积比约为4：1。
四、混合物与纯净物
像空气这样由两种或多种物质混合而成的物质叫做混合物，组成混合物的各种成分之间没有发生化学反应，它们各自保持着原来的性质。
氮气、氧气、二氧化碳等分别只由一种物质组成，它们都是纯净物。纯净物可以用化学符号来表示，如氮气可以用N2来表示，氧气、二氧化碳可分别表示为O2、CO2等。上面实验中使用的红磷(P)和生成的五氧化二磷(P2O5)也是纯净物。
【典例精析】混合物与纯净物
【典例1】含“水”的下列物质，属于纯净物的是（ ）
A．冰水 B．汽水 C．雨水 D．盐水
【答案】A
【详解】A、冰水中只含有水，属于纯净物，该选项符合题意;B、汽水中含有水和碳酸等，属于混合物，该选项不符合题意;C、雨水中含有水和杂质等，属于混合物，该选项不符合题意;D、盐水中含有水和氧化钠，属于混合物，该选项不符合题意，故选A。
【举一反三】
【变1-1】下列物质属于混合物的是（ ）
A．干冰 B．石灰水 C．冰水混合物 D．氧气
【答案】B
【详解】A、干冰是二氧化碳的固体，属于纯净物，故选项错误:B、石灰水中有氢氧化钙和水，属于混合物，故选项正确;C、冰水混合物中只有水分子，属于纯净物，故选项错误;D、氧气中只有氧分子，属于纯净物，故选项错误。故选B。
1.通过实验测定空气中氧气含量的科学家是（ ）
A．门捷列夫 B． 达尔文
C．拉瓦锡 D．牛顿
【答案】C
【详解】A、门捷列夫在化学上的主要贡献是发现了元素周期律，并编制出元素周期表，故选项错误；B、达尔文提出了进化论，故选项错误；C、拉瓦锡首先通过实验得出空气是由氮气和氧气组成的结论，故选项正确；D、牛顿发现了力学定律，故选项错误。故选：C。
2.下面哪个气体是稀有气体
A．氦气 B．氮气 C．氯气 D．氧气
【答案】A
【详解】
稀有气体指的是空气中含量比较稀少的一些气体，氮气、氯气 、氧气不属于稀有气体，稀有气体包括氦气、氖气、氩气等，故选：A。
3.臭氧（O3）主要分布在距地面10~50km的高空，它能吸收大部分紫外线，保护地球生物。臭氧属于（ ）
A．纯净物 B．混合物 C．氧气 D．稀有气体
【答案】A
【解析】
臭氧由一种物质组成，属于纯净物，臭氧又由一种元素组成，所以臭氧属于单质，观察选项。故选A。
4.空气是地球上宝贵的自然资源，人类对空气的认识经历了漫长的研究和探索过程。完成下面小题。
（1）18世纪70年代，拉瓦锡通过定量实验证明了空气是混合物，其中约占空气体积的气体是（ ）
A．N2 B．O2 C．CO2 D．H2O
（2）随着科技的发展，空气中各成分的应用越来越广泛。下列用途主要利用物理性质的是
A．氮气——充氮包装 B．氧气——医疗急救
C．稀有气体——激光技术 D．二氧化碳——气体肥料
（ ）如图是测定空气中氧气含量的改进实验装置（夹持装置已省略），对该实验认识正确的是（ ）
A．现象：实验过程中，红磷燃烧，产生大量白雾
B．推论：实验后，玻璃管中剩余气体具有可燃性
C．分析：红磷的量多或少，都不会影响实验结果
D．评价：用改进装置实验，能减少对空气的污染
【答案】【小题1】B
【小题2】C
【小题3】D
【解析】【小题1】N,约占空气体积的78%，C0,约占空气体积的0.03%，0,约占空气体积的21%(约为之)，H0在空气中含量非常少，选:B。
【小题2】A、氮气化学性质不活泼，可用于填充包装，该性质属于化学性质，A错误;
B、氧气可供给呼吸，呼吸作用消耗糖类和氧气，产生二氧化碳和水，利用的是氧气的化学性质，B错误;C、稀有气体通电能发出不同颜色的光，可用于制造电光源，此过程不产生新物质，该性质属于物理性质，C正确;D、二氧化碳是光合作用的原料，二氧化碳和水经光合作用转化为糖类和氧气，利用的是二氧化碳的化学性质，D错误。故选:C。
【小题3】A、实验过程中，红磷燃烧，产生大量白烟，A错误;B、实验后，红磷有剩余，且不再燃烧，说明玻璃管中剩余气体不具有可燃性，B错误;C、红磷必须过量，确保试管中的氧气被完全消耗，红磷不足会导致试管中有氧气剩余，测量结果偏小，C错误;D、红磷燃烧产生的五氧化二磷是有毒物质，该装置在密封装置内引燃红磷，能减少五氧化二磷对空气的污染，D正确。故选:D。
5.用如图甲所示装置测定空气中氧气含量，借助数字传感器对密闭装置内的压强、温度、氧气浓度进行实时监测，得到了它们随时间的变化曲线如图乙，下列分析正确的是
A．X曲线代表氧气浓度，Y曲线代表温度
B．C点压强最高，表明红磷完全反应
C．实验结束后，X、Y曲线代表的量都会恢复到原状态
D．DE段压强迅速回升，此时可观察到烧杯中的水倒流入集气瓶
【答案】D
【详解】A、红磷燃烧消耗氧气，放出大量的热，随着反应的进行，氧气浓度逐渐减小，当氧气浓度小到一定程度时，不能再支持燃烧，冷却至室温，打开止水夹，水进入，氧气的浓度又逐渐增大到一定量，所以反应Y曲线表示的是氧气浓度变化的情况，X曲线先升高后
降低至原刻度，表示的是温度变化，此选项错误;B、C点压强最高，表明红磷燃烧放热，温度升高所增加的气压大于氧气消耗所减小的气压，不能表示红磷完全反应，此选项错误;C、由A可知，X代表温度变化，会恢复至原状态，Y代表氧气浓度，红磷燃烧消耗氧气，氧气的浓度不会恢复至原状态，此选项错误;D、DE段压强迅速回升，是打开弹簹夹，杯中的水倒流入集气瓶，随着水的进入，瓶内气压增大，此选场正确:故选:D。
6.拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。某兴趣小组利用氧气传感器来检测足量红磷燃烧过程中氧气的含量、如下图所示，下列判断正确的是（ ）
A．a点时容器内氮气体积分数为85%
B．由图可知，物质燃烧结束时氧气浓度为0
C．此实验测得空气中氧气的质量分数为18%
D．密闭容器内水的作用是降温、吸收有害的五氧化二磷
【答案】D
【详解】A、a点时氧气的体积分数为15%，则剩余气体的体积分数为85%，剩余气体中含有氮气、稀有气体等，则氮气含量应小于85%，故选项说法错误;B、由图可知，物质燃烧结束时氧气浓度为3%，故选项说法错误;C、消耗的氧气的体积分数为21%-3%=18%，则该实验测得空气中氧气的体积分数为18%，而不是质量分数，故选项说法错误;D、红磷燃烧放热，生成五氧化二磷固体，则密闭容器内水的作用是降温、吸收有害的五氧化二磷，故选项说法正确;故选:D。
7.已知空气的主要成分是氮气和氧气，某课外活动小组设计测定空气中氧气含量的实验，实验装置如图所示：
（1）A实验中红磷燃烧的文字表达式为______，实验说明氧气的体积约占空气体积的______，该实验成功的关键是______（填序号）。
①装置气密性好　　　　　　　　　　②红磷过量或足量
③冷却到室温后才打开止水夹　　　　④要选用教室内的空气
（2）某兴趣小组将A实验改进为如图2所示，改进实验后的优点是______。
【答案】 ①②③ 气密性更好，测定结果更准确
【详解】
（1）红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的文字表达式为：；根据烧杯中的水进入集气瓶，瓶内水约占集气瓶容积的 ，可知氧气约占空气体积的；
①若装置气密性不好，冷却过程中外界空气进入，会使测定结果偏小；
②若红磷不足量，不能将集气瓶中氧气完全消耗，会使测定结果偏小；
③若没有冷却到室温就打开止水夹，集气瓶内温度高，压强大，进入的水偏少；
④此实验不能选用教室内的空气，人的呼吸消耗氧气，产生二氧化碳，教室内的空气氧气含量偏少，二氧化碳含量偏多；
符合题意的选项为①②③。
（2）将A实验改进为如图2所示，用太阳光聚焦引燃白磷，与A实验相比，避免点燃红磷后再塞橡皮塞可能引起的误差，实验结果更准确。故填：气密性更好，测定结果更准确。
【点睛】
在装有空气的密闭容器中，欲用燃烧法测定空气中氧气含量，该实验一般要注意以下几点：①装置的气密性好；②所用药品必须是足量；③读数时一定要冷却到原温度；④所选除氧剂要具备以下特征：本身能够在空气中燃烧；本身的状态为非气体；生成的物质为非气态。
8.200多年前，法国一位科学家用下图所示装置研究了空气的组成。他把少量汞放在密闭的容器中连续加热十二天之久，得到了红色的氧化汞粉末，同时容器里的空气的体积差不多减少了五分之一、请回答下列问题。
(1)这位科学家的名字是_______，他是从_______(填“定性”或“定量”)的角度研究空气的组成。
(2)写出汞与氧气反应的文字表达式_______，基本反应类型为_______
(3)请根据所得信息，写出本实验使用汞的一个优点：_______
(4)通过实验，这位科学家得出了空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积1/5的结论。请根据现在的认识，对此结论予以补充。_______
【答案】拉瓦锡 定量 汞+氧气氧化汞 化合反应 汞的沸点较低，汞蒸气与氧气反应比较充分，能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽。氧化汞的密度小于汞，且不溶于汞，因此易与汞分离。 空气的成分按体积计大约是：氧气21%、氮气78%、稀有气体等其他成分1%。
【分析】
本题探究空气中氧气体积分数的测定。
【详解】
（1）法国化学家拉瓦锡用图1所示装置，定量测定了空气中氧气的含量。所以填拉瓦锡；定量。
（2）汞与氧气在加热的条件下反应生成氧化汞；方程式为：汞+氧气氧化汞；该反应是化合反应。
（3）根据资料卡片信息可知，用金属汞来测定空气中氧气的含量的优点是：汞的沸点较低，汞蒸气与氧气反应比较充分，能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽。氧化汞的密度小于汞，且不溶于汞，因此易与汞分离。
（4）空气中不但含有氮气与氧气，还含有稀有气体等其他气体与杂质，故填空气的成分按体积计大约是：氧气21%、氮气78%、稀有气体等其他成分1%。
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专题四：空气的组成
一、拉瓦锡测定空气中氧气含量的实验
1．实验方法和原理
在曲颈甑（盛空气）里加热汞。
拉瓦锡测定空气的组成的原理：汞+氧气氧化汞，氧化汞汞+氧气。
实验装置：
2．实验现象及分析
（1）银白色的液态汞变成红色粉末(氧化汞）。生成气体的体积和所消耗气体的体积恰好相等，且将生成的气体加入到前一容器中剩余的气体里，所得气体跟空气的性质完全一样。
（2）容器里空气
①体积减小约1/5（氧气）
②剩余气体约4/5（氮气）
（3）实验结论
空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积的1/5。
3．汞的优缺点粉分析
（1）使用汞的优点
①汞在加热的条件下，只与氧气反应。
②汞为液态，在汞槽中起到液封的作用，并能直接用来测量反应器内空间体积的变化。
③生成的氧化汞分解又能得到汞和氧气，把得到的氧气加到剩下的体积的气体中，结果所得气体跟空气的性质完全一样。
④汞的沸点较低，汞蒸气与氧气反应比较充分，能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽。
⑤氧化汞的密度小于汞的且不溶于汞，因此易与汞分离
（2）使用汞的缺点
汞有毒，汞蒸气易挥发，会造成环境污染，甚至危害人体健康。
【典例精析】拉瓦锡的实验
【典例1】下列关于化学家和化学史叙述不正确的是（ ）
A．张青莲教授为相对原子质量的测定做出了卓越贡献
B．拉瓦锡得出空气是由氧气、氮气、稀有气体、二氧化碳等气体组成的结论
C．门捷列夫发现了元素周期律并编制出元素周期表
D．原子论和分子学说的创立，奠定了近代化学的基础
【举一反三】
【变1-1】下列化学家与其做出的贡献对应一致的是（ ）
①道尔顿和阿伏加德罗等科学家创立原子论和分子学说，奠定了近代化学的基础；
②1869年，门捷列夫编制出元素周期表，使化学学习和研究变得有规律可循；
③拉瓦锡用定量的方法研究空气成分，而且通过实验发现质量守恒定律；
④张青莲主持测定了铟、铱、锑、铕、铈、铒、锗、锌、镝几种元素相对原子质量的新值；
A．②③④ B．①②④ C．①②③ D．①②③④
二、实验室测定空气中氧气含量的实验
1．原理
利用红磷在空气中燃烧，将瓶内氧气消耗掉，生成五氧化二磷固体，使集气瓶内压强减少，在大气压作用下，进入容器内水的体积即为减少的氧气的体积。
2．实验装置
3．实验中的注意事项：
（1）测定空气中氧气的体积分数时，所用物质应满足的条件：
①此物质能够在空气中燃烧，不能用铁丝代替红磷，铁丝在空气中不能燃烧。
②此物质在空气中燃烧时只能消耗氧气，不能消耗其他气体。不能选用镁代替红磷，因为镁不仅与空气中的氧气反应，还和二氧化碳、氮气反应。
③此物质在空气中燃烧时只能生成固体，而不能生成气体，一般不用木炭、硫代替红磷；若生成的气体能完全溶于集气瓶内的液体中也可以。
（2）实验失败与成功的原因：
①装置不漏气是本实验成功的关键，所以实验前应检查装置的气密性。如果气密性不好，外界空气会进入容器，使测定结果低于1/5。
②实验中红磷要过量，以消耗容器内全部氧气，否则会使测定结果低于1/5。
③实验完毕，待容器冷却至室温后，再打开止水夹，观察进水的体积，避免因温度高，气体膨胀，使测定结果低于1/5。
【典例精析】空气中氧气含量的测定实验
【典例1】在利用红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验中，用传感器记录集气瓶中温度、压强随时间变化的情况如图所示。其中c点打开了止水夹。下列说法不合理的是（ ）
A．由温度变化曲线可知，整个反应过程放出热量
B．b点压强最大，说明红磷燃烧结束
C．c点的温度已经接近室温
D．c点后压强增大是因为水倒吸入集气瓶中
【举一反三】
【变1-1】利用如图所示装置测定空气中氧气的含量（装置气密性良好）。下列操作不正确的是（ ）
A．实验前用弹簧夹夹紧胶皮管
B．将集气瓶内水面上方空间分为5等份
C．点燃红磷后，立即将燃烧匙伸入瓶中并塞紧胶塞
D．红磷熄灭后，立即打开弹簧夹，观察现象
【变1-2】如图装置常用来测定空气中氧气的含量。下列对该实验的认识正确的是
A．红磷燃烧产生大量白色烟雾 B．燃烧匙中的红磷可以换成蜡烛
C．该实验可说明氮气难溶于水 D．红磷的量不足不影响进入集气瓶中水的体积
三、空气的组成
在19世纪末以前，人们深信空气中仅含有氧气和氮气。后来人们陆续发现了氮、氛、氩、氮、氙、氡气78%等稀有气体，才认识到空气中除了氧气和氮气外，还有其他成分。目前，人们已能用实验方法精确地测定空气的成分。
通过实验测定，空气的成分按体积计算，大约是：氮气78%、氧气21%、稀有气体0．94%、二氧化碳0．03%、其他气体和杂质0．03%。
【典例精析】空气的组成
【典例1】人类离不开空气，空气中含量最多且化学性质不活泼的气体是（ ）
A．氧气 B．二氧化碳 C．氩气 D．氮气
【典例2】下列生活中的现象与氧气有关的是（ ）
A．冰变成水 B．霓虹灯五颜六色
C．酒精燃烧 D．酥脆饼干久置变软
【举一反三】
【变1-1】下列有关空气的说法错误的是（ ）
A．空气中各种成分的含量是相对稳定的
B．可以用红磷燃烧反应测定空气中Y的含量
C．X是氮气，按质量计算，在空气中约含有78%
D．占空气1%的气体Z是混合物
【变1-2】高压氧舱在临床上主要用于厌氧菌感染、CO中毒等疾病的治疗，氧舱内氧气的浓度比正常空气当中氧气的浓度更大，则高压氧舱中氧气的体积分数可能是（ ）
A．30% B．21% C．0.94% D．0.03%
四、混合物与纯净物
像空气这样由两种或多种物质混合而成的物质叫做混合物，组成混合物的各种成分之间没有发生化学反应，它们各自保持着原来的性质。
氮气、氧气、二氧化碳等分别只由一种物质组成，它们都是纯净物。纯净物可以用化学符号来表示，如氮气可以用N2来表示，氧气、二氧化碳可分别表示为O2、CO2等。上面实验中使用的红磷(P)和生成的五氧化二磷(P2O5)也是纯净物。
【典例精析】混合物与纯净物
【典例1】含“水”的下列物质，属于纯净物的是（ ）
A．冰水 B．汽水 C．雨水 D．盐水
【举一反三】
【变1-1】下列物质属于混合物的是（ ）
A．干冰 B．石灰水 C．冰水混合物 D．氧气
1.通过实验测定空气中氧气含量的科学家是（ ）
A．门捷列夫 B． 达尔文
C．拉瓦锡 D．牛顿
2.下面哪个气体是稀有气体
A．氦气 B．氮气 C．氯气 D．氧气
3.臭氧（O3）主要分布在距地面10~50km的高空，它能吸收大部分紫外线，保护地球生物。臭氧属于（ ）
A．纯净物 B．混合物 C．氧气 D．稀有气体
4.空气是地球上宝贵的自然资源，人类对空气的认识经历了漫长的研究和探索过程。完成下面小题。
（1）18世纪70年代，拉瓦锡通过定量实验证明了空气是混合物，其中约占空气体积的气体是（ ）
A．N2 B．O2 C．CO2 D．H2O
（2）随着科技的发展，空气中各成分的应用越来越广泛。下列用途主要利用物理性质的是
A．氮气——充氮包装 B．氧气——医疗急救
C．稀有气体——激光技术 D．二氧化碳——气体肥料
（ ）如图是测定空气中氧气含量的改进实验装置（夹持装置已省略），对该实验认识正确的是（ ）
A．现象：实验过程中，红磷燃烧，产生大量白雾
B．推论：实验后，玻璃管中剩余气体具有可燃性
C．分析：红磷的量多或少，都不会影响实验结果
D．评价：用改进装置实验，能减少对空气的污染
5.用如图甲所示装置测定空气中氧气含量，借助数字传感器对密闭装置内的压强、温度、氧气浓度进行实时监测，得到了它们随时间的变化曲线如图乙，下列分析正确的是
A．X曲线代表氧气浓度，Y曲线代表温度
B．C点压强最高，表明红磷完全反应
C．实验结束后，X、Y曲线代表的量都会恢复到原状态
D．DE段压强迅速回升，此时可观察到烧杯中的水倒流入集气瓶
6.拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。某兴趣小组利用氧气传感器来检测足量红磷燃烧过程中氧气的含量、如下图所示，下列判断正确的是（ ）
A．a点时容器内氮气体积分数为85%
B．由图可知，物质燃烧结束时氧气浓度为0
C．此实验测得空气中氧气的质量分数为18%
D．密闭容器内水的作用是降温、吸收有害的五氧化二磷
7.已知空气的主要成分是氮气和氧气，某课外活动小组设计测定空气中氧气含量的实验，实验装置如图所示：
（1）A实验中红磷燃烧的文字表达式为______，实验说明氧气的体积约占空气体积的______，该实验成功的关键是______（填序号）。
①装置气密性好　　　　　　　　　　②红磷过量或足量
③冷却到室温后才打开止水夹　　　　④要选用教室内的空气
（2）某兴趣小组将A实验改进为如图2所示，改进实验后的优点是______。
8.200多年前，法国一位科学家用下图所示装置研究了空气的组成。他把少量汞放在密闭的容器中连续加热十二天之久，得到了红色的氧化汞粉末，同时容器里的空气的体积差不多减少了五分之一、请回答下列问题。
(1)这位科学家的名字是_______，他是从_______(填“定性”或“定量”)的角度研究空气的组成。
(2)写出汞与氧气反应的文字表达式_______，基本反应类型为_______
(3)请根据所得信息，写出本实验使用汞的一个优点：_______
(4)通过实验，这位科学家得出了空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积1/5的结论。请根据现在的认识，对此结论予以补充。_______
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