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中小学教育资源及组卷应用平台
第04讲 我们周围的空气
知识点1 空气的组成
1．拉瓦锡研究空气成分
实验一：汞与氧气反应 实验二：氧化汞受热分解
实验原理 汞 + 氧气 氧化汞 氧化汞 汞 + 氧气
实验步骤 将少量汞放在密闭容器里连续加热12天 将汞表面上所生成的红色粉末收集起来，放在另一个较小的容器里再加强热
实验现象 部分银白色的液态汞变成红色粉末，容器里空气的体积约减少了1/5 红色粉末又变成了银白色物质，得到的气体的体积恰好等于密闭容器里所减少的体积
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
实验装置
2．测定空气里氧气的含量
实验装置
实验原理 利用红磷燃烧消耗密闭容器内空气中的氧气，使密闭容器内压强减小，在大气压的作用下，进入容器内水的体积即为消耗氧气的体积。
实验现象 ①红磷燃烧，发出黄色火焰，有大量白烟生成，放出热量；②冷却后，打开弹簧夹，水沿导管进入集气瓶，进入集气瓶内水的体积约占集气瓶内空气总体积的1/5
实验结论 空气中氧气约占空气总体积的1/5
文字表达式 红磷 + 氧气五氧化二磷
实验分析 若实验结果小于1/5，原因可能是：①装置漏气；②红磷量不足；③未冷却到室温就打开止水夹。若实验结果大于1/5，原因可能是：①止水夹没有夹紧，红磷燃烧时集气瓶内部分气体受热膨胀沿导管逸出；②燃烧匙伸入集气瓶过慢，使装置内气体受热逸出。
其他测量装置
3．测定空气中氧气含量的数字化实验
实验装置 实验步骤
将氧气传感器与数据采集器、计算机连接；把氧气传感器插入盛有空气的容器，采集数据；通过相关软件处理数据，并在计算机屏幕上显示空气中氧气的含量。
数字化实验优点：直观、可视，能够将化学实验过程中肉眼观察不到的一些微观事物如分子、离子、压强、浓度等，通过传感器转化为电信号，然后通过数据采集器进入电脑，将实验过程中的各种变化量，用数据图像等直观形式表现出来。
4．混合物与纯净物
混合物 纯净物
组成 由多种物质组成，组成不固定 由一种物质组成，组成固定
性质 无固定的熔、沸点，各物质都保持各自化学性质 有固定的物理性质和化学性质
举例 空气、海水等 氧气、二氧化碳
5．空气的组成
空气成分 氮气N2 氧气O2 稀有气体 二氧化碳CO2 其他气体和杂质
体积分数 78% 21% 0.94% 0.03% 0.03%
知识点2 空气是一种宝贵的资源
氧气 氮气 稀有气体
主要性质 无色、无味气体，不易溶于水，不可燃，能支持燃烧，能供给呼吸。 无色、无味气体，难溶于水，不燃烧也不支持燃烧，不供给呼吸，化学性质不活泼。 无色、无味气体，通电时能发出不同颜色的光（物理性质），化学性质很不活泼（不易和别的物质反应）。
用途 ①动植物呼吸②医疗急救③金属切割④炼钢⑤宇宙航行 ①作保护气②食品充氮作防腐剂等③用于制造低温环境或医疗上冷冻麻醉④制硝酸和氮肥 ①作保护气②制多种用途的电光源等③氦气充气球（密度比空气小且化学性质稳定）④氦气用于制造低温环境
知识点3 保护大气环境
1．空气的污染物有有害气体和烟尘。
2．空气污染的危害
（1）严重损害人体健康，影响作物生长，破坏生态平衡；
（2）全球气候变暖、臭氧层破坏和酸雨等。
3．保护空气的措施
（1）加强大气质量监测；（2）改善环境状况；（3）使用清洁能源；（4）积极植树、造林、种草等。
4．空气质量日报的主要内容包括空气质量指数、空气质量级别、首要污染物等。
5．目前计入空气质量评价的主要污染物为：一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）和臭氧等。空气质量日报中，空气质量指数的数值越大，空气质量越差。
教材习题P37-1空气中含量较多且化学性质不活泼的气体是（ ）。A．氧气 B．氮气 C．二氧化碳D．水蒸气 解题方法空气中氮气约占78%且化学性质不活泼。
教材习题P37-4下列说法中，正确的是（ ）。A．氮气的化学性质比较活泼 B．臭氧层破坏与空气污染无关 C．空气中含有氧气，因此空气可直接用于医疗急救D．空气中的稀有气体所占比例虽小，但用途广泛 解题方法A．氮气的化学性质不活泼； B．臭氧层破坏是人类向空气中排放大量的氟氯烃类（如氟利昂）等造成的，与空气污染有关； C．空气中含有氧气，但含量较少，不可直接用于医疗急救；D．空气中的稀有气体所占比例虽小，但用途广泛
教材习题P37-5现有下列物质：①氧气、②人体呼出的气体、③液氧、④空气中的稀有气体、⑤二氧化碳、⑥洁净的空气，其中属于纯净物的是 （填序号）。请从中选出一种混合物并说明其中的成分： 。 解题方法混合物和纯净物的区别在于是否由一种物质组成。人体呼出的气体含氮气、二氧化碳和水蒸气等，稀有气体包括氦、氖、氩、氪、氙和氡，洁净的空气中含氮气和氧气等。
考点一 拉瓦锡测定空气组成的实验
1．200多年前，法国化学家拉瓦锡通过定量研究的方法测定了空气的成分。拉瓦锡选择作为实验材料的物质是
A．红磷 B．硫粉 C．铁丝 D．汞
2．关于拉瓦锡研究空气成分实验的表述，存在科学性错误的是
A．实验中汞需要足量 B．曲颈甑中的汞可以换成硫粉
C．曲颈甑中汞的作用是消耗氧气 D．钟罩内液面上升推测钟罩内气体压强减小
3．某兴趣小组对“测定空气里氧气的含量”实验展开了学习和探究。
(1)经典回顾：二百多年前，法国化学家拉瓦锡用图1装置研究了空气的成分。拉瓦锡得出了空气是由氮气和氧气组成的结论，由此可知，从物质类别角度分析，空气属于混合物或纯净物中的 。

(2)原理分析：该实验利用氧气和空气中其他气体性质的差异，借助化学反应，将空气中的 除去，从而达到物质分离。再利用密闭体系中压强的变化，借助进入容器内液体的体积，将间接量转化为可视的数据，进而通过分析得出结论。
(3)反思交流：拉瓦锡实验中选择使用汞进行实验，其原因不包括___________。
A．汞蒸气有毒 B．反应生成的氧化汞是固态 C．加热时汞只与空气中的氧气反应
考点二 测定空气中氧气的含量
1．如图装置可用于测定空气中氧气的含量，下列说法不正确的是
A．实验时红磷一定要过量
B．该实验证明氧气约占空气总体积的五分之一
C．燃烧匙伸入集气瓶太慢，瓶内空气受热逸出，使测定结果偏小
D．通过该实验还可以了解氮气的一些性质
2．用如图所示的装置进行空气中氧气体积分数的测定实验（两支玻璃管内径相同，为液面起始高度）。实验前均已关闭。左管燃烧匙中盛有足量白磷，右管盛有水。光照引燃白磷；待白磷熄灭，冷却至室温后打开，至液面不再变化，读出右管中液体的高度为。下列说法错误的是
A．实验前要检查装置的气密性 B．实验可观察到左管产生白烟
C．打开，右管中液面会下降 D．空气中氧气体积分数可表达为
3．为测定空气中氧气的含量，某同学将教材实验进行改进，改进后的实验装置(部分夹持装置已忽略)如图所示：容积为40毫升的试管中放入足量的白磷，用橡皮塞塞紧试管口，通过导管(导管容积忽略不计)与润滑性很好的注射器相连，注射器的活塞起始位置在20毫升处，实验时引燃白磷后便熄灭酒精灯。下列有关改进实验的说法不正确的是
A．在装入白磷前，需要先检查装置的气密性是否良好
B．待白磷熄灭并冷却至室温后打开弹簧夹，注射器的活塞最终停在12毫升处
C．此实验如果不使用弹簧夹，待白磷熄灭并冷却至室温后，注射器的活塞依然停在12毫升处
D．改进后实验的优点是密闭容器中进行，结果更准确，污染小
4．下列实验设计不能用来测定空气中氧气含量的是
A． B．
C． D．
考点三 空气各成分及用途
1．空气成分中，含量最多且可用作保护气的是
A．稀有气体 B．二氧化碳 C．氧气 D．氮气
2．空气是宝贵的自然资源，下列关于空气及其成分的说法正确的是
A．空气中氧气的质量分数约为21%
B．是一种空气污染物
C．洁净的空气属于纯净物
D．空气中各成分的含量相对稳定
3．空气是一种宝贵的资源，有关叙述正确的是
A．氧气具有可燃性，可以作燃料
B．稀有气体可制成多种用途的电光源
C．氮气的化学性质比较活泼
D．新鲜空气中不含二氧化碳
4．周末，同学们在洋湖国家湿地公园，开启一场与自然共舞、寻回本真的悠然行程。下列有关空气的说法错误的是
A．空气的成分按体积计算，氧气占0.03% B．食品包装袋中充入氮气以防腐
C．通过使用清洁能源、积极植树等，可以保护空气 D．空气是人类生产生活的重要资源
5．请填写下列空白。
(1)如图所示，a代表空气中的 （填名称），b代表空气中的 （填名称）；
(2)a化学性质不活泼，因此常用于 （填字母），因为b能支持燃烧，因此常用于 （填字母）。
A．焊接金属的保护气 B．充食品包装防腐 C．制造硝酸和氮肥 D．医疗急救 E.气割
(3)稀有气体在通电时发出不同颜色光，所以常用作 。
考点四 纯净物和混合物的判断
1．生活中有各种各样的“水”，下列属于纯净物的是
A．自来水 B．蒸馏水 C．雨水 D．矿泉水
2．下列各组物质中，前者属于纯净物，后者属于混合物的是
A．氮气 蒸馏水 B．铜 河水
C．金刚石 冰水共存物 D．稀有气体 二氧化碳
3．下列各组物质中，前者属于纯净物，后者属于混合物的是
A．洁净的空气 液氮 B．五氧化二磷 河水
C．冰水混合物 高锰酸钾 D．稀有气体 二氧化碳
考点五 空气污染及其保护
1．校园微型空气质量“检测站”的组装和使用，可以提高同学们保护环境的意识。下列相关说法不正确的是
A．二氧化硫是引起空气污染的物质之一 B．的含量越高空气质量越好
C．积极植树造林有助于提升空气质量 D．加强空气质量检测有利于调控工业布局、减少空气污染
2．校园微型空气质量“检测站”的组装和使用可提高学生保护环境的意识。下列说法错误的是
A．空气质量指数越高，空气质量越好
B．加强空气质量检测有利于调控工业布局、减少环境污染
C．SO2、NO2、CO、臭氧、可吸入颗粒物、细颗粒物等是计入空气质量评价的主要污染物
D．建筑工地使用喷淋系统，能降低空气中可吸入颗粒物的含量
3．2024年乐陵市空气优良天数比例居德州首位，精准治理效果显著。下列关于空气及其成分的说法，正确的是
A．二氧化硫、PM2.5的减少可有效提升空气质量水平
B．空气各成分中体积分数最大的是氧气
C．氮气化学性质不活泼，可用来制造氮肥
D．二氧化碳属于空气的污染物，会导致酸雨
4．如图为厦门地区某日的空气质量情况，其中AQI指数0~50对人体健康无影响。下列分析不正确的是
A．首要污染物是臭氧 B．二氧化硫能导致酸雨
C．污染物X可能是CO2 D．当天适合户外运动
考点六 测定空气中氧气含量的数字化实验
1．利用图1装置测定空气中氧气的含量，用压强传感器测定的压强随时间的变化情况如图2所示。下列分析不正确的是
A．图1瓶中红磷燃烧时会产生大量白烟
B．图1中表明氧气含量的现象是瓶中水面上升约至1刻度处
C．图2中a点到 b点是由于反应放热使瓶内压强增大
D．图2中c点前可以打开弹簧夹不影响实验结果
2．图1是利用气体压强传感器测定红磷燃烧时集气瓶内气压变化并测定空气中氧气的含量的实验装置。点燃红磷，待红磷熄灭并冷却至室温后，打开止水夹，瓶内气压的变化如图2。下列说法错误的是
A．实验中红磷要足量
B．ac段气压增大是因为红磷燃烧放出热量，使气体膨胀
C．如图2所示，其中表示红磷熄灭的是点
D．若d点时就打开弹簧夹，集气瓶中的上升水位会低于理论的水位高度
3．图1所示装置用于测定空气中氧气的含量，图2是用该装置测得实验过程中集气瓶内气压与时间的关系图（该装置气密性良好，是集气瓶内初始气压）。下列说法正确的是
A．本实验的红磷要过量
B．点集气瓶内的气体是氮气
C．曲线下降是温度降低造成的
D．集气瓶中气压瞬间变大是迅速消耗造成的
知识导图记忆
知识目标复核
【学习目标】
1．了解空气的组成，掌握空气中各成分的用途。
2．掌握测定空气中氧气含量的实验。
3．理解混合物和纯净物的概念。
4．了解数字化实验在化学学习中的应用。
5．知道空气污染的危，了解保护大气环境的措施。
【学习重难点】
1．了解空气的组成，掌握空气中各成分的用途。
2．掌握测定空气中氧气含量实验。
3．区分混合物和纯净物。
一、选择题
1．空气成分中，含量最多且可用作保护气的是
A．稀有气体 B．二氧化碳 C．氧气 D．氮气
2．空气质量指数日报可以及时准确地反映空气质量状况，下列不属于空气质量日报内容的是
A．NO2 B．PM2.5 C．稀有气体 D．臭氧
3．下列各组物质中，前者属于混合物，后者属于纯净物的是
A．清新的空气 液氧 B．澄清石灰水 清澈的泉水
C．氮气 二氧化碳 D．冰水混合物 稀有气体
4．空气是一种宝贵的资源，下列关于空气成分的性质和用途说法不合理的是
选项 用途 性质
A 氧气用于气割，气焊 氧气具有助燃性
B 液氮用于冷冻麻醉手术 液氮汽化吸热
C 稀有气体制作霓虹灯 不同的稀有气体颜色不同
D 氦气可以用于填充汽艇 密度小，化学性质稳定
A．A B．B C．C D．D
5．2024年10月30日，我国神舟十九号载人飞船发射圆满成功，飞船内的气体成分要尽量模拟地球上空气的成分。下列有关空气的说法正确的是
A．氧气约占空气体积的21% B．空气中含有大量的稀有气体
C．洁净的空气是纯净物 D．空气中的氮气极易溶于水
6．下表是福建某地某日的空气质量指数及主要污染物浓度（单位：），有关说法不正确的是
AQI（空气质量指数）33优
主要污染物
浓度 4 11 33 13 70
A．和的过量排放会形成酸雨
B．的粒径比的粒径小
C．空气中浓度过高会对人体造成伤害
D．该日当地适宜户外运动
7．某市某日的空气质量报告如图，下列说法错误的是
A．当日的首要污染物为可吸入颗粒物（PM10）
B．“污染指数”越小表示空气质量越好
C．报告中的NO2与酸雨的形成无关
D．当日CO未对城区空气造成污染
8．如图是足量红磷燃烧来测定空气中氧气体积分数的实验，下列说法正确的是
A．为防止红磷洒落，红磷点燃后应缓慢放入集气瓶 B．该实验可以将红磷换成铁丝
C．在红磷燃烧过程中，应该打开弹簧夹 D．根据实验现象还可推测氮气不与红磷反应
9．二百多年前，法国化学家拉瓦锡把少量汞放在密闭的容器里连续加热12天(装置如图)，发现有一部分银白色的液态汞变成红色粉末，同时容器里空气的体积减小了。他研究了容器里的剩余气体，发现这部分气体既不能供给呼吸，也不能支持燃烧。下列说法不正确的是
A．银白色的液态物质属于金属单质
B．生成的红色粉末为氧化物
C．容器中减少的气体与汞发生了反应
D．容器中剩余气体中只有氮气(N2)
10．用如图所示装置测定空气中氧气的含量，下列有关该实验的说法错误的是
A．红磷燃烧产生大量白烟 B．U形管左侧液面会上升
C．该装置实验结果更准确、更环保 D．红磷的量不足会导致测定结果偏大
11．为测定空气中氧气含量的实验装置，兴趣小组的同学设计以下实验装置完成实验（装置气密性良好，药品充足，部分装置省略）。已知：实验前注射器活塞位于40mL处，玻璃管容积为80mL，气球中没有空气。下列说法不合理的是
A．实验过程中，观察到红色铜粉变为黑色
B．加热时要多次缓慢推拉注射器，使铜粉与氧气充分反应
C．充分反应后，冷却至室温，使气球恢复原状，此时注射器活塞应停在约24mL刻度处
D．停止加热，玻璃管冷却后，若气球内气体没有挤出就读数，则测得氧气的含量结果偏大
12．用红磷燃烧测定空气中氧气含量的装置如图1所示，测定过程中三颈瓶内压强、温度随时间变化的曲线如图2所示（电火花点燃装置工作时对环境温度基本无影响）。下列说法不正确的是
A．实验结束后，量筒中约剩余水，证明氧气约占空气总体积的
B．时对应的实验操作是启动电火花点燃装置
C．过程中压强减小主要是因为瓶内不断被消耗
D．时三颈瓶内氮气的含量大于空气中氮气含量
二、实验题
13．空气中的氧气摸不着、看不见，但可以利用红磷在密闭容器中燃烧，测定空气中氧气含量的方法，请回答下列问题。
(1)把燃着的红磷伸入广口瓶中，可以看到 等装置完全冷却，打开弹簧夹看到 广口瓶内液面 ， 。由此证明了 。
(2)该反应的文字表达式 。
(3)若实验中测得的实验结果偏小可能原因： 、 。
(4)用图B代替图A的优点是： 。
(5)图A广口瓶中要预先放少量的水，其作用是： 。
14．小科查阅资料发现有毒，在教材实验（如图1）的启发下设计了如图2的实验，用于测定空气中的含量。回答下列问题：
(1)图1、图2实验前均需检查装置的 。
(2)图1中红磷燃烧反应的文字或化学符号表达式为 ；打开弹簧夹K的最佳时机是 。
(3)图2实验中需要提供足量的 （填“铜粉”或“空气”）；在实验中反复推拉注射器是为了尽可能消耗装置中的 。
(4)室温下，图2实验测定的数据如下表（在气球完全干瘪的状态下测量注射器内气体的体积）：
硬质玻璃管的体积 反应前注射器中空气的体积 反应后注射器中气体的体积
50.0mL 20.0mL 6.5mL
①反应消耗的的体积为 mL；（结果保留到小数点后一位）。
②实验测得空气中的体积分数为 （结果保留到小数点后一位）。
(5)图2实验的优点是 （答一点）。
15．如图A所示是用红磷在空气中燃烧的方法测定空气中氧气含量(在集气瓶中装入少许水，会使生成的五氧化二磷烟状物迅速溶解)。
(一)实验原理：
(1)红磷在空气中燃烧反应的文字表达式为 。
密闭的装置内，由于氧气被消耗，生成固体物质，该装置内气体压强减小。
(二)实验探究：
第一步：集气瓶装入少许水，然后将集气瓶空的容积划分为五等份，并做好标记。
第二步：点燃燃烧匙内的红磷，伸入集气瓶中并把塞子塞紧。
第三步：待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，发现水被吸入集气瓶中，进入集气瓶中水的体积约为集气瓶总容积的。
(三)实验结论：
(2)空气中氧气约占空气总体积的 。
(3)该实验也证明了氧气有 的性质，同时也证明了氮气有哪些性质(写一点即可) 。
(四)反思与评价：
(4)实验完毕，若进入集气瓶中水的体积不到总容积的，你认为导致这一结果的原因可能是 (写一点)。
(5)某同学对实验进行反思后，提出了改进方法(如图B所示)，你认为改进后的优点是 。
(五)拓展迁移：
(6)镁在氧气中燃烧生成氧化镁，也能和氮气反应生成氮化镁(固体)，若用镁条代替红磷测定空气中氧气的体积分数，则进入集气瓶的水一定 (填“大于、小于或等于”) 。
三、探究题
16．空气是生命赖以存在的物质基础，也是人类生产活动的重要资源。
【空气中氧气含量的测定】实验小组的同学用下图装置测定空气中氧气含量。
(1)如图1所示，用红磷在空气中燃烧来测定空气中氧气含量，发生反应的文字表达式为 。实验中测出的氧气含量常常远低于1/5，其原因可能是 （任写一点）。
【实验改进】
改进一：点火方式改进。
(2)如图2所示，利用电热丝通电放出热量引燃红磷，其优点是 （写一点）。
改进二：测量方式改进。
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，老师用气压传感器测定了图1装置内的压强变化，其变化情况如图3所示。
(3)用木炭代替红磷完成此实验，集气瓶内气压变化趋势与图3 （填“相同”或“不同”）。写出你认为的原因 。
改进三：反应原理的创新。
小明利用测定空气中氧气含量，已知发热剂的主要成分为铁粉、炭粉、水和食盐等，反应原理可简化为铁生锈消耗集气瓶中的氧气。得数据如表：
实验前的体积 实验后的体积
集气瓶内空气 量筒内水 量筒内剩余水
(4)根据表中数据计算得出空气中氧气的体积分数约为 。
【空气的污染和防治】
以下是国家关于空气污染指数与质量级别、质量状况的对应关系表：
污染指数 51-100 101-200 201-250 251-300 300以上
质量级别 II III IV（1） IV（2） V
质量状况 良好 轻度污染 中度污染 中度重污染 重度污染
(5)上海市2024年10月8日的空气污染指数为66~76，根据上表的信息判断我市当天的空气质量级别和空气质量状况分别为 、 。
(6)计入空气污染指数的项目中除了可吸入颗粒物外，还包括 （填序号）
①一氧化碳 ②稀有气体 ③二氧化硫 ④二氧化碳 ⑤二氧化氮
(7)为了提高上海市的空气质量，你认为应该采取的措施有： （写一点）。
四、综合题
17．某实践活动小组在老师带领下，对空气质量检测开展了一系列项目式学习活动。
活动一：了解空气质量指数所表示的含义
【思考分析】
(1)图1是该小组所在地区某日的空气质量情况，其空气质量状况为 (填“优”“良”或“轻度污染”)
空气质量分级标准
空气质量指数 0~50 51~100 101~150 151~200 201~300 >300
空气质量级别 一级 二级 三级 四级 五级 六级
空气质量状况及表示颜色 优 良 轻度污染 中度污染 重度污染 严重污染
绿色 黄色 橙色 红色 紫色 褐红色
【查询网络】微型空气质量检测系统可实时、准确检测室外空气污染物、其结构如图2所示。
活动二：认识微型空气质量“检测站”并记录某段时间显示的数据如下表
二氧化氮 臭氧 一氧化碳
22 158 1.3
(2)除显示器显示的内容外，还需要检测的空气污染物有 (写一种)。
活动三：进行实践的同学们对工厂附近的空气质量感到好奇，调研发现该工厂为了获得充足的能量，长期采用燃煤技术。于是同学们猜测该工厂排放的废气中含有二氧化硫。
【查阅资料】二氧化硫是有刺激性气味的气体，能使澄清石灰水变浑浊，也能使品红溶液褪色。
(3)设计并进行实验
实验操作 实验现象 实验结论
收集一瓶该工厂的废气，加入品红溶液，振荡 废气中含有二氧化硫
活动五 提出空气质量改进方案
(4)树立环保意识，践行环境友好生活方式，下列做法中，有利于环境保护的是___________ 。
A．植树造林扩大绿化面积 B．减少自驾燃油汽车出行
C．开发利用氢能等新能源 D．进一步扩大燃煤发电
答案和解析
知识点1 空气的组成
1．拉瓦锡研究空气成分
实验一：汞与氧气反应 实验二：氧化汞受热分解
实验原理 汞 + 氧气 氧化汞 氧化汞 汞 + 氧气
实验步骤 将少量汞放在密闭容器里连续加热12天 将汞表面上所生成的红色粉末收集起来，放在另一个较小的容器里再加强热
实验现象 部分银白色的液态汞变成红色粉末，容器里空气的体积约减少了1/5 红色粉末又变成了银白色物质，得到的气体的体积恰好等于密闭容器里所减少的体积
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
实验装置
2．测定空气里氧气的含量
实验装置
实验原理 利用红磷燃烧消耗密闭容器内空气中的氧气，使密闭容器内压强减小，在大气压的作用下，进入容器内水的体积即为消耗氧气的体积。
实验现象 ①红磷燃烧，发出黄色火焰，有大量白烟生成，放出热量；②冷却后，打开弹簧夹，水沿导管进入集气瓶，进入集气瓶内水的体积约占集气瓶内空气总体积的1/5
实验结论 空气中氧气约占空气总体积的1/5
文字表达式 红磷 + 氧气五氧化二磷
实验分析 若实验结果小于1/5，原因可能是：①装置漏气；②红磷量不足；③未冷却到室温就打开止水夹。若实验结果大于1/5，原因可能是：①止水夹没有夹紧，红磷燃烧时集气瓶内部分气体受热膨胀沿导管逸出；②燃烧匙伸入集气瓶过慢，使装置内气体受热逸出。
其他测量装置
3．测定空气中氧气含量的数字化实验
实验装置 实验步骤
将氧气传感器与数据采集器、计算机连接；把氧气传感器插入盛有空气的容器，采集数据；通过相关软件处理数据，并在计算机屏幕上显示空气中氧气的含量。
数字化实验优点：直观、可视，能够将化学实验过程中肉眼观察不到的一些微观事物如分子、离子、压强、浓度等，通过传感器转化为电信号，然后通过数据采集器进入电脑，将实验过程中的各种变化量，用数据图像等直观形式表现出来。
4．混合物与纯净物
混合物 纯净物
组成 由多种物质组成，组成不固定 由一种物质组成，组成固定
性质 无固定的熔、沸点，各物质都保持各自化学性质 有固定的物理性质和化学性质
举例 空气、海水等 氧气、二氧化碳
5．空气的组成
空气成分 氮气N2 氧气O2 稀有气体 二氧化碳CO2 其他气体和杂质
体积分数 78% 21% 0.94% 0.03% 0.03%
知识点2 空气是一种宝贵的资源
氧气 氮气 稀有气体
主要性质 无色、无味气体，不易溶于水，不可燃，能支持燃烧，能供给呼吸。 无色、无味气体，难溶于水，不燃烧也不支持燃烧，不供给呼吸，化学性质不活泼。 无色、无味气体，通电时能发出不同颜色的光（物理性质），化学性质很不活泼（不易和别的物质反应）。
用途 ①动植物呼吸②医疗急救③金属切割④炼钢⑤宇宙航行 ①作保护气②食品充氮作防腐剂等③用于制造低温环境或医疗上冷冻麻醉④制硝酸和氮肥 ①作保护气②制多种用途的电光源等③氦气充气球（密度比空气小且化学性质稳定）④氦气用于制造低温环境
知识点3 保护大气环境
1．空气的污染物有有害气体和烟尘。
2．空气污染的危害
（1）严重损害人体健康，影响作物生长，破坏生态平衡；
（2）全球气候变暖、臭氧层破坏和酸雨等。
3．保护空气的措施
（1）加强大气质量监测；（2）改善环境状况；（3）使用清洁能源；（4）积极植树、造林、种草等。
4．空气质量日报的主要内容包括空气质量指数、空气质量级别、首要污染物等。
5．目前计入空气质量评价的主要污染物为：一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）和臭氧等。空气质量日报中，空气质量指数的数值越大，空气质量越差。
教材习题P37-1空气中含量较多且化学性质不活泼的气体是（ ）。A．氧气 B．氮气 C．二氧化碳D．水蒸气 解题方法空气中氮气约占78%且化学性质不活泼。
【答案】B
教材习题P37-4下列说法中，正确的是（ ）。A．氮气的化学性质比较活泼 B．臭氧层破坏与空气污染无关 C．空气中含有氧气，因此空气可直接用于医疗急救D．空气中的稀有气体所占比例虽小，但用途广泛 解题方法A．氮气的化学性质不活泼； B．臭氧层破坏是人类向空气中排放大量的氟氯烃类（如氟利昂）等造成的，与空气污染有关； C．空气中含有氧气，但含量较少，不可直接用于医疗急救；D．空气中的稀有气体所占比例虽小，但用途广泛
【答案】D
教材习题P37-5现有下列物质：①氧气、②人体呼出的气体、③液氧、④空气中的稀有气体、⑤二氧化碳、⑥洁净的空气，其中属于纯净物的是 （填序号）。请从中选出一种混合物并说明其中的成分： 。 解题方法混合物和纯净物的区别在于是否由一种物质组成。人体呼出的气体含氮气、二氧化碳和水蒸气等，稀有气体包括氦、氖、氩、氪、氙和氡，洁净的空气中含氮气和氧气等。
【答案】①③⑤；②④⑥ 稀有气体包括氦、氖、氩、氪、氙和氡
考点一 拉瓦锡测定空气组成的实验
1．200多年前，法国化学家拉瓦锡通过定量研究的方法测定了空气的成分。拉瓦锡选择作为实验材料的物质是
A．红磷 B．硫粉 C．铁丝 D．汞
【答案】D
【详解】拉瓦锡选用汞，因其在加热时能与氧气反应生成氧化汞（HgO），且汞是液态金属便于密闭操作。
故选D。
2．关于拉瓦锡研究空气成分实验的表述，存在科学性错误的是
A．实验中汞需要足量 B．曲颈甑中的汞可以换成硫粉
C．曲颈甑中汞的作用是消耗氧气 D．钟罩内液面上升推测钟罩内气体压强减小
【答案】B
【详解】A、实验中汞需要足量，这样才能将曲颈甑和钟罩内空气中的氧气完全消耗掉，从而准确测定空气成分，该表述正确；
B、曲颈甑中的汞不能换成硫粉，硫粉在空气中燃烧生成二氧化硫气体，装置内气体压强变化不明显，无法准确测定空气中氧气的含量，该表述错误；
C、曲颈甑中汞在加热条件下与氧气反应生成氧化汞，其作用是消耗氧气，该表述正确；
D、钟罩内液面上升，是因为氧气被消耗，钟罩内气体减少，压强减小，在外界大气压作用下，液面上升，该表述正确。
故选B。
3．某兴趣小组对“测定空气里氧气的含量”实验展开了学习和探究。
(1)经典回顾：二百多年前，法国化学家拉瓦锡用图1装置研究了空气的成分。拉瓦锡得出了空气是由氮气和氧气组成的结论，由此可知，从物质类别角度分析，空气属于混合物或纯净物中的 。

(2)原理分析：该实验利用氧气和空气中其他气体性质的差异，借助化学反应，将空气中的 除去，从而达到物质分离。再利用密闭体系中压强的变化，借助进入容器内液体的体积，将间接量转化为可视的数据，进而通过分析得出结论。
(3)反思交流：拉瓦锡实验中选择使用汞进行实验，其原因不包括___________。
A．汞蒸气有毒 B．反应生成的氧化汞是固态 C．加热时汞只与空气中的氧气反应
【答案】(1)混合物
(2)氧气/O2
(3)A
【详解】（1）空气由氮气和氧气等多种气体组成，因此从物质类别角度来看，空气属于混合物。
（2）拉瓦锡的实验通过化学反应将空气中的氧气除去，因为氧气与其他气体在性质上存在差异，从而实现了物质的分离。随后，他利用密闭体系中压强的变化，通过测量进入容器内液体的体积，间接地将不可视的气体体积变化转化为了可视的数据，进而分析并得出了空气组成的结论。
（3）拉瓦锡实验中选择使用汞进行实验的原因不包括汞蒸气有毒。实际上，汞蒸气确实有毒，但这不是选择汞进行实验的原因。选择汞是因为它在加热时只与空气中的氧气反应，生成的氧化汞是固态，这些性质有利于实验的进行，故选A。
考点二 测定空气中氧气的含量
1．如图装置可用于测定空气中氧气的含量，下列说法不正确的是
A．实验时红磷一定要过量
B．该实验证明氧气约占空气总体积的五分之一
C．燃烧匙伸入集气瓶太慢，瓶内空气受热逸出，使测定结果偏小
D．通过该实验还可以了解氮气的一些性质
【答案】C
【详解】A、实验时红磷一定要过量，确保将氧气全部消耗。不符合题意；
B、该实验进入集气瓶中水的体积为消耗氧气的体积，进入水的体积约占集气瓶中空气体积的五分之一，说明氧气约占空气总体积的五分之一。不符合题意；
C、燃烧匙伸入集气瓶太慢，瓶内空气受热逸出，导致瓶内气体减少过多（消耗的氧气及逸出的空气），则进入的水偏多，测定结果偏大。符合题意；
D、空气主要含有氮气和氧气，消耗完氧气后红磷熄灭，说明剩余的氮气不可燃、不支持燃烧，水进入五分之一后不再进入，说明氮气难溶于水，所以通过该实验还可以了解氮气的一些性质。不符合题意；
故选C。
2．用如图所示的装置进行空气中氧气体积分数的测定实验（两支玻璃管内径相同，为液面起始高度）。实验前均已关闭。左管燃烧匙中盛有足量白磷，右管盛有水。光照引燃白磷；待白磷熄灭，冷却至室温后打开，至液面不再变化，读出右管中液体的高度为。下列说法错误的是
A．实验前要检查装置的气密性 B．实验可观察到左管产生白烟
C．打开，右管中液面会下降 D．空气中氧气体积分数可表达为
【答案】D
【详解】A、测定空气中氧气的含量实验中应检查装置的气密性，故选项说法正确；
B、白磷燃烧生成白烟，实验可观察到左管产生白烟，故选项说法正确；
C、左管中白磷燃烧消耗了氧气，左管中气压减小，大气压将水压入左管，右管中液面会下降，故选项说法正确；
D、由于进入的水的体积即为氧气的体积，则空气中氧气体积分数的表达式为：，故选项说法错误。
故选D。
3．为测定空气中氧气的含量，某同学将教材实验进行改进，改进后的实验装置(部分夹持装置已忽略)如图所示：容积为40毫升的试管中放入足量的白磷，用橡皮塞塞紧试管口，通过导管(导管容积忽略不计)与润滑性很好的注射器相连，注射器的活塞起始位置在20毫升处，实验时引燃白磷后便熄灭酒精灯。下列有关改进实验的说法不正确的是
A．在装入白磷前，需要先检查装置的气密性是否良好
B．待白磷熄灭并冷却至室温后打开弹簧夹，注射器的活塞最终停在12毫升处
C．此实验如果不使用弹簧夹，待白磷熄灭并冷却至室温后，注射器的活塞依然停在12毫升处
D．改进后实验的优点是密闭容器中进行，结果更准确，污染小
【答案】C
【详解】A、在装入药品前，应先检查装置气密性，确保实验结果的准确性，故说法正确；
B、完全反应后，试管内被消耗掉的氧气的体积为：40mL×= 8mL，故冷却至室温后打开弹簧夹，注射器的活塞大约停留在20mL-8mL=12mL处，故说法正确；
C、此实验如果不使用弹簧夹，完全反应后，试管内被消耗掉的氧气的体积为：60mL×= 10mL，故冷却至室温后打开弹簧夹，注射器的活塞大约停留在20mL-10mL=10mL处，故说法错误；
D、改进后的装置在密闭环境中进行，反应生成的五氧化二磷不会扩散出去，比较环保，且避免了盛有点燃红磷的燃烧匙伸入集气瓶时，气体的受热膨胀逸出，能减少测量误差，故说法正确。
故选C。
4．下列实验设计不能用来测定空气中氧气含量的是
A． B．
C． D．
【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积，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B。
考点三 空气各成分及用途
1．空气成分中，含量最多且可用作保护气的是
A．稀有气体 B．二氧化碳 C．氧气 D．氮气
【答案】D
【详解】A、稀有气体占空气体积0.94%，含量较少，在常温下化学性质很不活泼，可用作保护气，故A错误；
B、二氧化碳占空气体积0.03%，含量较少，故B错误；
C、氧气占空气体积21%，氧气化学性质比较活泼，不能用作保护气，故C错误；
D、氮气占空气体积78%，空气含量中最多，且氮气在常温下化学性质不活泼，可用作保护气，故D正确；
故选：D。
2．空气是宝贵的自然资源，下列关于空气及其成分的说法正确的是
A．空气中氧气的质量分数约为21%
B．是一种空气污染物
C．洁净的空气属于纯净物
D．空气中各成分的含量相对稳定
【答案】D
【详解】A、空气中氧气的体积分数约为21%，而不是质量分数， 错误；
B、二氧化碳是空气的组成成分之一，虽然二氧化碳会导致温室效应，但它不属于空气污染物，错误；
C、洁净的空气中含有氮气、氧气、二氧化碳等多种物质，属于混合物，而不是纯净物，错误；
D、通常情况下，空气中各成分的含量相对稳定，但在不同的地域、环境等条件下，可能会略有不同，正确。
故选D。
3．空气是一种宝贵的资源，有关叙述正确的是
A．氧气具有可燃性，可以作燃料
B．稀有气体可制成多种用途的电光源
C．氮气的化学性质比较活泼
D．新鲜空气中不含二氧化碳
【答案】B
【详解】A、氧气具有助燃性，能支持燃烧，但本身不具有可燃性，不能作燃料，该选项叙述错误；
B、稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，可制成多种用途的电光源，如霓虹灯等，该选项叙述正确；
C、氮气的化学性质不活泼，常用作保护气，该选项叙述错误；
D、新鲜空气中含有氮气、氧气、二氧化碳、稀有气体等多种成分，该选项叙述错误。
故选B。
4．周末，同学们在洋湖国家湿地公园，开启一场与自然共舞、寻回本真的悠然行程。下列有关空气的说法错误的是
A．空气的成分按体积计算，氧气占0.03% B．食品包装袋中充入氮气以防腐
C．通过使用清洁能源、积极植树等，可以保护空气 D．空气是人类生产生活的重要资源
【答案】A
【详解】A、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%，其它气体0.03%，故选项说法不正确；
B、常温下氮气的化学性质不活泼，一般不与其它物质反应，食品包装袋中充入氮气以防腐，故选项说法正确；
C、使用清洁能源，如太阳能、风能等，能减少化石燃料燃烧产生的污染物，积极植树造林，树木可以吸附灰尘、吸收有害气体等，有利于环境保护，故选项说法正确；
D、人类的呼吸离不开空气中的氧气，工业上合成氨等需要用到空气中的氮气等，所以空气是人类生产生活的重要资源，故选项说法正确。
故选A。
5．请填写下列空白。
(1)如图所示，a代表空气中的 （填名称），b代表空气中的 （填名称）；
(2)a化学性质不活泼，因此常用于 （填字母），因为b能支持燃烧，因此常用于 （填字母）。
A．焊接金属的保护气 B．充食品包装防腐 C．制造硝酸和氮肥 D．医疗急救 E.气割
(3)稀有气体在通电时发出不同颜色光，所以常用作 。
【答案】(1) 氮气 氧气
(2) AB E
(3)电光源
【详解】（1）空气中氮气的体积分数约为 78%，氧气约为 21%，其他气体和杂质约为 1%。图中 a 占比最大，所以 a 是氮气；b 其次，所以 b 是氧气。
（2）a 是氮气，其化学性质不活泼，可作保护气，焊接金属时用氮气作保护气可防止金属在高温下与氧气反应；充入食品包装中可防止食品被氧化变质，故选AB ；
b 是氧气，能支持燃烧，气割是利用可燃气体与氧气混合燃烧产生的高温来切割金属，故选E。
（3）稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，如氖气发红光、氩气发蓝光等，所以常用于制作电光源，像霓虹灯等。
考点四 纯净物和混合物的判断
1．生活中有各种各样的“水”，下列属于纯净物的是
A．自来水 B．蒸馏水 C．雨水 D．矿泉水
【答案】B
【详解】A、自来水由水、可溶性杂质等混合而成，属于混合物，不符合题意；
B、蒸馏水由水一种物质组成，属于纯净物，符合题意；
C、雨水由水、可溶性杂质等混合而成，属于混合物，不符合题意；
D、矿泉水是由水、可溶性矿物质等混合而成，属于混合物，不符合题意。
故选B。
2．下列各组物质中，前者属于纯净物，后者属于混合物的是
A．氮气 蒸馏水 B．铜 河水
C．金刚石 冰水共存物 D．稀有气体 二氧化碳
【答案】B
【详解】A、氮气是由氮元素组成的单质，只含有一种物质，属于纯净物；蒸馏水是由水分子构成的，只含有一种物质，属于纯净物，不符合题意；
B、铜是由铜原子构成的金属单质，只含有一种物质，属于纯净物；河水含有水、泥沙、微生物以及各种可溶性杂质等多种物质，属于混合物，符合题意；
C、金刚石是由碳元素组成的单质，只含有一种物质，属于纯净物；冰水共存物中冰是固态的水，水是液态的水，它们是同一种物质的不同状态，只含有水分子，属于纯净物，不符合题意；
D、稀有气体包括氦气、氖气、氩气等多种气体，属于混合物；二氧化碳是由二氧化碳分子构成的，只含有一种物质，属于纯净物，不符合题意。
故选B。
3．下列各组物质中，前者属于纯净物，后者属于混合物的是
A．洁净的空气 液氮 B．五氧化二磷 河水
C．冰水混合物 高锰酸钾 D．稀有气体 二氧化碳
【答案】B
【详解】A、洁净的空气中含有氧气和氮气等气体，属于混合物，液氧属于纯净物，A不符合题意；
B、五氧化二磷属于纯净物，河水中含有多种物质属于混合物，B符合题意；
C、冰水混合物中只含有水，属于纯净物，高锰酸钾属于纯净物，C不符合题意；
D、稀有气体中含有多种气体属于混合物，二氧化碳属于纯净物，D不符合题意。
故选B。
考点五 空气污染及其保护
1．校园微型空气质量“检测站”的组装和使用，可以提高同学们保护环境的意识。下列相关说法不正确的是
A．二氧化硫是引起空气污染的物质之一 B．的含量越高空气质量越好
C．积极植树造林有助于提升空气质量 D．加强空气质量检测有利于调控工业布局、减少空气污染
【答案】B
【详解】A、二氧化硫气体有毒，属于空气污染物，选项说法正确；
B、PM2.5属于可吸入颗粒物，其含量越高，空气质量越差，选项说法错误；
C、 积极植树造林有助于减少扬尘，提升空气质量 ，选项说法正确；
D、加强空气质量检测，有利于调控工业布局、减少空气污染，选项说法正确。
故选：B。
2．校园微型空气质量“检测站”的组装和使用可提高学生保护环境的意识。下列说法错误的是
A．空气质量指数越高，空气质量越好
B．加强空气质量检测有利于调控工业布局、减少环境污染
C．SO2、NO2、CO、臭氧、可吸入颗粒物、细颗粒物等是计入空气质量评价的主要污染物
D．建筑工地使用喷淋系统，能降低空气中可吸入颗粒物的含量
【答案】A
【详解】A、空气质量指数越小，空气质量越好；空气质量指数越高，空气质量越差，选项说法错误，符合题意；
B、加强空气质量检测，可以准确了解空气质量状况及污染物来源等信息，从而为调控工业布局提供依据，减少工业生产对环境的污染，选项说法正确，不符合题意；
C、SO2、NO2、CO、臭氧、可吸入颗粒物、细颗粒物等是计入空气质量评价的主要污染物，这些污染物会对空气质量和人体健康产生不良影响，选项说法正确，不符合题意；
D、建筑工地使用喷淋系统，水可以吸附和沉降空气中的可吸入颗粒物，从而降低空气中可吸入颗粒物的含量，选项说法正确，不符合题意。
故选A。
3．2024年乐陵市空气优良天数比例居德州首位，精准治理效果显著。下列关于空气及其成分的说法，正确的
A．二氧化硫、PM2.5的减少可有效提升空气质量水平
B．空气各成分中体积分数最大的是氧气
C．氮气化学性质不活泼，可用来制造氮肥
D．二氧化碳属于空气的污染物，会导致酸雨
【答案】A
【详解】A、二氧化硫属于有害气体，PM2.5是有害颗粒物，它们的减少可有效提升空气质量水平，正确；
B、空气各成分中体积分数最大的是氮气，错误；
C、氮气化学性质不活泼，可用来作保护气，错误；
D、二氧化碳不属于空气的污染物，不会导致酸雨，错误。
故选：A。
4．如图为厦门地区某日的空气质量情况，其中AQI指数0~50对人体健康无影响。下列分析不正确的是
A．首要污染物是臭氧 B．二氧化硫能导致酸雨
C．污染物X可能是CO2 D．当天适合户外运动
【答案】C
【详解】A、从图中可以看出，在各项污染物指标中，臭氧（O3）的空气质量分指数（IAQI）最高，所以首要污染物是臭氧，该分析正确，不符合题意；
B、二氧化硫（SO2）排放到空气中，会与氧气、水等发生一系列反应，形成硫酸型酸雨。二氧化硫能导致酸雨，该分析正确，不符合题意；
C、二氧化碳（CO2）虽然会参与自然界的碳循环等过程，但它不属于空气污染物。所以污染物X不可能是CO2，该分析不正确，符合题意；
D、已知 AQI 指数 0 - 50 对人体健康无影响，从图中可知当天 AQI 指数为 18，在此范围内，说明空气质量较好，当天适合户外运动，该分析正确，不符合题意。
故选C。
考点六 测定空气中氧气含量的数字化实验
1．利用图1装置测定空气中氧气的含量，用压强传感器测定的压强随时间的变化情况如图2所示。下列分析不正确的是
A．图1瓶中红磷燃烧时会产生大量白烟
B．图1中表明氧气含量的现象是瓶中水面上升约至1刻度处
C．图2中a点到 b点是由于反应放热使瓶内压强增大
D．图2中c点前可以打开弹簧夹不影响实验结果
【答案】D
【详解】A、图1瓶中红磷燃烧时会产生大量白烟，放出热量，故A说法正确；
B、红磷燃烧消耗氧气，生成五氧化二磷固体，装置内压强减小，待冷却至室温，打开弹簧夹，烧杯中的水进入集气瓶中，进入瓶中水的体积即为消耗氧气的体积，氧气约占空气体积的五分之一，则图1中表明氧气含量的现象是瓶中水面上升至1处，故B说法正确；
C、图2中a点到b点压强增大，是由于红磷燃烧放热，温度升高，使瓶内压强增大，故C说法正确；
D、bc段压强降低，是因为红磷燃烧消耗了装置内的氧气，且温度降至常温，造成压强减小，c点时压强最低，说明已经恢复到了室温，这时打开弹簧夹，瓶内气压小于外界气压，水被倒吸入集气瓶中，瓶内压强逐渐上升与外界压强趋于平衡，若c点前打开弹簧夹，装置内温度没有恢复至室温，装置内剩余气体受热膨胀，水倒流入集气瓶的体积不足五分之一，导致实验结果过偏小，故D说法错误；
故选：D。
2．图1是利用气体压强传感器测定红磷燃烧时集气瓶内气压变化并测定空气中氧气的含量的实验装置。点燃红磷，待红磷熄灭并冷却至室温后，打开止水夹，瓶内气压的变化如图2。下列说法错误的是
A．实验中红磷要足量
B．ac段气压增大是因为红磷燃烧放出热量，使气体膨胀
C．如图2所示，其中表示红磷熄灭的是点
D．若d点时就打开弹簧夹，集气瓶中的上升水位会低于理论的水位高度
【答案】C
【详解】A、实验时，红磷足量，使红磷与空气中氧气充分反应，减小实验误差，选项正确；
B、红磷在氧气中燃烧放出热量，瓶内温度升高，气体受热膨胀，使集气瓶中压强变大，选项正确；
C、图2中c点压强最大，此时温度最高，表示红磷刚好熄灭，选项错误；
D、若d点时就打开弹簧夹，此时还没有恢复到室温，气体处于膨胀状态，集气瓶中的上升水位会低于理论的水位高度，选项正确。
故选C。
3．图1所示装置用于测定空气中氧气的含量，图2是用该装置测得实验过程中集气瓶内气压与时间的关系图（该装置气密性良好，是集气瓶内初始气压）。下列说法正确的是
A．本实验的红磷要过量
B．点集气瓶内的气体是氮气
C．曲线下降是温度降低造成的
D．集气瓶中气压瞬间变大是迅速消耗造成的
【答案】A
【详解】A、本实验的红磷要过量保证氧气被消耗完全，A正确；
B、d点是氮气、二氧化碳和稀有气体等气体的混合物，B错误；
C、红磷燃烧放热，温度升高气体受热膨胀，压强增大，当温度降低时，集气瓶内压强减小，但是反应消耗氧气，使得最终压强小于初始压强，故曲线下降是温度降低和氧气被消耗共同造成的，C错误；
D、集气瓶中气压瞬间变大是红磷燃烧放热，温度升高气体受热膨胀造成的，D错误。
故选A。
知识导图记忆
知识目标复核
【学习目标】
1．了解空气的组成，掌握空气中各成分的用途。
2．掌握测定空气中氧气含量的实验。
3．理解混合物和纯净物的概念。
4．了解数字化实验在化学学习中的应用。
5．知道空气污染的危，了解保护大气环境的措施。
【学习重难点】
1．了解空气的组成，掌握空气中各成分的用途。
2．掌握测定空气中氧气含量实验。
3．区分混合物和纯净物。
一、选择题
1．空气成分中，含量最多且可用作保护气的是
A．稀有气体 B．二氧化碳 C．氧气 D．氮气
【答案】D
【详解】A、稀有气体占空气体积0.94%，含量较少，在常温下化学性质很不活泼，可用作保护气，故A错误；
B、二氧化碳占空气体积0.03%，含量较少，故B错误；
C、氧气占空气体积21%，氧气化学性质比较活泼，不能用作保护气，故C错误；
D、氮气占空气体积78%，空气含量中最多，且氮气在常温下化学性质不活泼，可用作保护气，故D正确；
故选：D。
2．空气质量指数日报可以及时准确地反映空气质量状况，下列不属于空气质量日报内容的是
A．NO2 B．PM2.5 C．稀有气体 D．臭氧
【答案】C
【详解】A、二氧化氮能与水反应生成酸性物质，导致酸雨的发生，属于空气污染物，不符合题意；
B、PM2.5能导致雾霾等的发生，属于空气污染物，不符合题意；
C、稀有气体是空气的组成成分之一，不属于空气污染物，符合题意；
D、臭氧具有强氧化性，属于空气污染物，不符合题意。
故选C。
3．下列各组物质中，前者属于混合物，后者属于纯净物的是
A．清新的空气 液氧 B．澄清石灰水 清澈的泉水
C．氮气 二氧化碳 D．冰水混合物 稀有气体
【答案】A
【详解】A、清新的空气中有氮气、氧气等属于混合物，液态氧气是由一种物质组成的属于纯净物，符合题意；
B、澄清的石灰水中有水、氢氧化钙，属于混合物，清澈的泉水的中溶有一些物质，属于混合物，不符合题意．
C、氮气、二氧化碳都是由一种物质组成的，都属于纯净物，不符合题意；
D、冰水混合物是由一种物质组成的，属于纯净物，稀有气体包括氦、氖、氩、氪、氙，属于混合物，不符合题意。
故选A。
4．空气是一种宝贵的资源，下列关于空气成分的性质和用途说法不合理的是
选项 用途 性质
A 氧气用于气割，气焊 氧气具有助燃性
B 液氮用于冷冻麻醉手术 液氮汽化吸热
C 稀有气体制作霓虹灯 不同的稀有气体颜色不同
D 氦气可以用于填充汽艇 密度小，化学性质稳定
A．A B．B C．C D．D
【答案】C
【详解】A、氧气用于气割、气焊，是因为氧气具有助燃性，能支持燃料剧烈燃烧，放出大量热，使金属熔化，该选项说法合理；
B、液氮汽化时会吸收大量的热，能使周围温度降低，可用于冷冻麻醉手术，该选项说法合理；
C、稀有气体制作霓虹灯，是因为稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，而不是稀有气体本身颜色不同，该选项说法不合理；
D、氦气密度小，化学性质稳定，不易与其他物质发生反应，所以可以用于填充汽艇，该选项说法合理。
故选C。
5．2024年10月30日，我国神舟十九号载人飞船发射圆满成功，飞船内的气体成分要尽量模拟地球上空气的成分。下列有关空气的说法正确的是
A．氧气约占空气体积的21% B．空气中含有大量的稀有气体
C．洁净的空气是纯净物 D．空气中的氮气极易溶于水
【答案】A
【详解】A、空气中的氧气约占空气体积的21%，故A正确；
B、空气中的稀有气体所占比例很小，约占空气体积的0.94%，故B错误；
C、洁净的空气中也有多种物质，是混合物，故C错误；
D、氮气难溶于水，故D错误。
故选A。
6．下表是福建某地某日的空气质量指数及主要污染物浓度（单位：），有关说法不正确的是
AQI（空气质量指数）33优
主要污染物
浓度 4 11 33 13 70
A．和的过量排放会形成酸雨
B．的粒径比的粒径小
C．空气中浓度过高会对人体造成伤害
D．该日当地适宜户外运动
【答案】B
【详解】A、和的过量排放会形成酸雨，说法正确，不符合题意；
B、是粒径小于等于10微米的颗粒物，是粒径小于等于2.5微米的颗粒物，故的粒径比的粒径大，说法错误，符合题意；
C、空气中浓度过高会对人体造成伤害，说法正确，不符合题意；
D、由表格数据可知，当地该日的空气质量状况为优，适宜户外运动，说法正确，不符合题意。
故选：B。
7．某市某日的空气质量报告如图，下列说法错误的是
A．当日的首要污染物为可吸入颗粒物（PM10）
B．“污染指数”越小表示空气质量越好
C．报告中的NO2与酸雨的形成无关
D．当日CO未对城区空气造成污染
【答案】C
【详解】A、如图的空气质量报告可知：可吸入颗粒物（PM10）的指数最大，故当日的首要污染物为可吸入颗粒物（PM10），说法正确；
B、“污染指数”越大，空气污染越严重，空气质量越差，“污染指数”越小表示空气质量越好，说法正确；
C、SO2和NO2在大气中与水结合都能生成酸，是形成酸雨的主要气体，报告中的NO2与酸雨的形成有关，说法错误；
D、如图的空气质量报告可知：CO指数为0，所以当日CO未对城区空气造成污染，说法正确；
故选：C。
8．如图是足量红磷燃烧来测定空气中氧气体积分数的实验，下列说法正确的是
A．为防止红磷洒落，红磷点燃后应缓慢放入集气瓶 B．该实验可以将红磷换成铁丝
C．在红磷燃烧过程中，应该打开弹簧夹 D．根据实验现象还可推测氮气不与红磷反应
【答案】D
【详解】A、点燃后的红磷必须迅速伸入集气瓶中，塞紧瓶塞，否则瓶内气体受热逸出，造成实验误差，故A说法错误；
B、铁丝不能在空气中燃烧，不能将红磷换成铁丝，来测定空气中氧气体积分数，故B说法错误；
C、在红磷燃烧过程中，不能打开弹簧夹，以防红磷燃烧放热造成瓶内压强变大，瓶内部分气体逸出，导致测定结果偏大，故C说法错误；
D、空气中主要含有氧气和氮气，红磷燃烧消耗氧气，氧气消耗完后，红磷不再燃烧，此时装置中剩余气体主要为氮气，可推测氮气不与红磷反应，故D说法正确；
故选：D。
9．二百多年前，法国化学家拉瓦锡把少量汞放在密闭的容器里连续加热12天(装置如图)，发现有一部分银白色的液态汞变成红色粉末，同时容器里空气的体积减小了。他研究了容器里的剩余气体，发现这部分气体既不能供给呼吸，也不能支持燃烧。下列说法不正确的是
A．银白色的液态物质属于金属单质
B．生成的红色粉末为氧化物
C．容器中减少的气体与汞发生了反应
D．容器中剩余气体中只有氮气(N2)
【答案】D
【详解】A、银白色的液态物质是汞，属于金属单质，故正确；
B、生成的红色粉末为氧化汞，由两种元素组成，其中一种是氧元素，属于氧化物，故正确；
C、容器中减少的气体氧气与汞发生了反应，故正确；
D、有空气成分可知，空气中除了氧气、氮气之外，还有二氧化碳、稀有气体、水蒸气，故错误。
故选D。
10．用如图所示装置测定空气中氧气的含量，下列有关该实验的说法错误的是
A．红磷燃烧产生大量白烟 B．U形管左侧液面会上升
C．该装置实验结果更准确、更环保 D．红磷的量不足会导致测定结果偏大
【答案】D
【详解】A、红磷燃烧产生大量白色烟，故选项说法正确；
B、红磷燃烧需要氧气，U形管左边压强增减小，U形管左侧液面会上升，故选项说法正确；
C、用激光笔点燃红磷，确保实验过程中气体不会泄漏，能使实验结果更准确、更环保，故选项说法正确；
D．红磷的量不足，不能将装置内的氧气完全消耗掉，会导致测定结果偏小，故选项说法错误。
故选：D。
11．为测定空气中氧气含量的实验装置，兴趣小组的同学设计以下实验装置完成实验（装置气密性良好，药品充足，部分装置省略）。已知：实验前注射器活塞位于40mL处，玻璃管容积为80mL，气球中没有空气。下列说法不合理的是
A．实验过程中，观察到红色铜粉变为黑色
B．加热时要多次缓慢推拉注射器，使铜粉与氧气充分反应
C．充分反应后，冷却至室温，使气球恢复原状，此时注射器活塞应停在约24mL刻度处
D．停止加热，玻璃管冷却后，若气球内气体没有挤出就读数，则测得氧气的含量结果偏大
【答案】C
【详解】A、实验过程中，铜和氧气加热生成氧化铜，可观察到红色铜粉变为黑色，故选项说法合理；
B、加热时要多次缓慢推拉注射器，可使铜粉与氧气充分接触，从而完全反应，故选项说法合理；
C、铜和氧气加热生成氧化铜，消耗氧气的质量约占空气体积的五分之一，消耗氧气的体积为，充分反应后，冷却至室温，使气球恢复原状，此时注射器活塞应停在约40mL-24mL=16mL刻度处，故选项说法不合理；
D、实验前气球中没有空气，停止加热，玻璃管冷却后，若气球内气体没有挤出就读数，气球内的气体占据一定体积，则会导致测得氧气的含量结果偏大，故选项说法合理；
故选C。
12．用红磷燃烧测定空气中氧气含量的装置如图1所示，测定过程中三颈瓶内压强、温度随时间变化的曲线如图2所示（电火花点燃装置工作时对环境温度基本无影响）。下列说法不正确的是
A．实验结束后，量筒中约剩余水，证明氧气约占空气总体积的
B．时对应的实验操作是启动电火花点燃装置
C．过程中压强减小主要是因为瓶内不断被消耗
D．时三颈瓶内氮气的含量大于空气中氮气含量
【答案】B
【详解】A、实验结束后，量筒中约剩余50mL水，则进入烧瓶中水的体积为100mL-50mL=50mL，由此可知，该烧瓶中氧气体积为50mL，则氧气在空气的占比为，故选项说法正确；
B、温度开始升高时说明装置已被启动，所以t1时刻前装置已启动，故选项说法错误；
C、由图2可知，t1~t2过程中，温度在升高，但压强在减小，说明瓶内O2不断被消耗，故选项说法正确；
D、t4时，恢复到原来的压强，此时水已经倒入烧瓶中，气体的总体积变小，氮气不参与反应，体积不变，所以三颈瓶内氮气的含量大于空气中氮气含量，故选项说法正确；
故选：B。
二、实验题
13．空气中的氧气摸不着、看不见，但可以利用红磷在密闭容器中燃烧，测定空气中氧气含量的方法，请回答下列问题。
(1)把燃着的红磷伸入广口瓶中，可以看到 等装置完全冷却，打开弹簧夹看到 广口瓶内液面 ， 。由此证明了 。
(2)该反应的文字表达式 。
(3)若实验中测得的实验结果偏小可能原因： 、 。
(4)用图B代替图A的优点是： 。
(5)图A广口瓶中要预先放少量的水，其作用是： 。
【答案】(1) 红磷继续燃烧，产生大量白烟 烧杯中的水进入广口瓶 上升 进入广口瓶中的水约占广口瓶中原有空气体积的 氧气约占空气总体积的
(2)
(3) 装置漏气 红磷的量不足
(4)实验准确性更高或更加环保
(5)吸热、吸收白烟、防止空气污染
【详解】（1）红磷燃烧生成五氧化二磷，所以把燃着的红磷伸入广口瓶中，可以看到红磷继续燃烧，产生大量白烟；等装置完全冷却，打开弹簧夹，烧杯中的水进入广口瓶，广口瓶内液面上升，进入广口瓶中的水约占广口瓶中原有空气体积的，由此证明氧气约占空气总体积的；
（2）红磷和氧气在点燃的条件下生成五氧化二磷，反应的文字表达式为：；
（3）若实验中测得的实验结果偏小可能原因为：装置漏气、红磷的量不足；
（4）图B装置密闭，用图B代替图A的优点是：实验准确性更高或更加环保；
（5）图A广口瓶中要预先放少量的水，其作用是：吸热、吸收白烟、防止空气污染。
14．小科查阅资料发现有毒，在教材实验（如图1）的启发下设计了如图2的实验，用于测定空气中的含量。回答下列问题：
(1)图1、图2实验前均需检查装置的 。
(2)图1中红磷燃烧反应的文字或化学符号表达式为 ；打开弹簧夹K的最佳时机是 。
(3)图2实验中需要提供足量的 （填“铜粉”或“空气”）；在实验中反复推拉注射器是为了尽可能消耗装置中的 。
(4)室温下，图2实验测定的数据如下表（在气球完全干瘪的状态下测量注射器内气体的体积）：
硬质玻璃管的体积 反应前注射器中空气的体积 反应后注射器中气体的体积
50.0mL 20.0mL 6.5mL
①反应消耗的的体积为 mL；（结果保留到小数点后一位）。
②实验测得空气中的体积分数为 （结果保留到小数点后一位）。
(5)图2实验的优点是 （答一点）。
【答案】(1)气密性
(2) / 火焰熄灭并冷却至室温后
(3) 铜粉 氧气
(4) 13.5 19.3%
(5)装置始终密闭，实验更环保，实验结果更准确等
【详解】（1）为防止装置漏气，图1、图2实验前均需检查装置的气密性。故填：气密性。
（2）图1中红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的文字表达式为，符号表达式。为减小实验误差，打开弹簧夹K的最佳时机是火焰熄灭并冷却至室温后。故填；或；火焰熄灭并冷却至室温后。
（3）加热时铜粉能够消耗空气中的氧气，所以图2实验中需要提供足量的铜粉；为了尽可能消耗装置中的氧气，在实验中反复推拉注射器。故填：铜粉；氧气。
（4）①反应消耗的O2的体积为20.0mL﹣6.5mL＝13.5mL；故填：13.5。
②实验测得空气中O2的体积分数=，故填：19.3%。
（5）据图可知，图2实验的优点有，装置始终密闭，实验更环保，实验结果更准确等。故填：装置始终密闭，实验更环保，实验结果更准确等。
15．如图A所示是用红磷在空气中燃烧的方法测定空气中氧气含量(在集气瓶中装入少许水，会使生成的五氧化二磷烟状物迅速溶解)。
(一)实验原理：
(1)红磷在空气中燃烧反应的文字表达式为 。
密闭的装置内，由于氧气被消耗，生成固体物质，该装置内气体压强减小。
(二)实验探究：
第一步：集气瓶装入少许水，然后将集气瓶空的容积划分为五等份，并做好标记。
第二步：点燃燃烧匙内的红磷，伸入集气瓶中并把塞子塞紧。
第三步：待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，发现水被吸入集气瓶中，进入集气瓶中水的体积约为集气瓶总容积的。
(三)实验结论：
(2)空气中氧气约占空气总体积的 。
(3)该实验也证明了氧气有 的性质，同时也证明了氮气有哪些性质(写一点即可) 。
(四)反思与评价：
(4)实验完毕，若进入集气瓶中水的体积不到总容积的，你认为导致这一结果的原因可能是 (写一点)。
(5)某同学对实验进行反思后，提出了改进方法(如图B所示)，你认为改进后的优点是 。
(五)拓展迁移：
(6)镁在氧气中燃烧生成氧化镁，也能和氮气反应生成氮化镁(固体)，若用镁条代替红磷测定空气中氧气的体积分数，则进入集气瓶的水一定 (填“大于、小于或等于”) 。
【答案】(1)
(2)
(3) 支持燃烧 氮气不支持燃烧也不能燃烧
(4)红磷不足
(5)使测量结果更准确
(6)大于
【详解】（1）红磷在空气中燃烧生成五氧化二磷，反应的文字表达式为
（2）进入集气瓶中水的体积约为集气瓶总容积的，故空气中氧气约占空气总体积的；
（3）该实验也证明了氧气有的性质，同时也证明了氮气不支持燃烧也不能燃烧的性质；
（4）若进入集气瓶中水的体积不到总容积的，可能原因是红磷不足；
（5）改进方法不需要点燃红磷后再放入集气瓶中，使测量结果更准确；
（6）镁燃烧会消耗空气中的氧气和氮气，故若用镁条代替红磷测定空气中氧气的体积分数，则进入集气瓶的水一定大于。
三、探究题
16．空气是生命赖以存在的物质基础，也是人类生产活动的重要资源。
【空气中氧气含量的测定】实验小组的同学用下图装置测定空气中氧气含量。
(1)如图1所示，用红磷在空气中燃烧来测定空气中氧气含量，发生反应的文字表达式为 。实验中测出的氧气含量常常远低于1/5，其原因可能是 （任写一点）。
【实验改进】
改进一：点火方式改进。
(2)如图2所示，利用电热丝通电放出热量引燃红磷，其优点是 （写一点）。
改进二：测量方式改进。
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，老师用气压传感器测定了图1装置内的压强变化，其变化情况如图3所示。
(3)用木炭代替红磷完成此实验，集气瓶内气压变化趋势与图3 （填“相同”或“不同”）。写出你认为的原因 。
改进三：反应原理的创新。
小明利用测定空气中氧气含量，已知发热剂的主要成分为铁粉、炭粉、水和食盐等，反应原理可简化为铁生锈消耗集气瓶中的氧气。得数据如表：
实验前的体积 实验后的体积
集气瓶内空气 量筒内水 量筒内剩余水
(4)根据表中数据计算得出空气中氧气的体积分数约为 。
【空气的污染和防治】
以下是国家关于空气污染指数与质量级别、质量状况的对应关系表：
污染指数 51-100 101-200 201-250 251-300 300以上
质量级别 II III IV（1） IV（2） V
质量状况 良好 轻度污染 中度污染 中度重污染 重度污染
(5)上海市2024年10月8日的空气污染指数为66~76，根据上表的信息判断我市当天的空气质量级别和空气质量状况分别为 、 。
(6)计入空气污染指数的项目中除了可吸入颗粒物外，还包括 （填序号）
①一氧化碳 ②稀有气体 ③二氧化硫 ④二氧化碳 ⑤二氧化氮
(7)为了提高上海市的空气质量，你认为应该采取的措施有： （写一点）。
【答案】(1) 红磷不足
(2)使实验结果更准确
(3) 不同 木炭燃烧生成二氧化碳气体，使装置中压强变化不大
(4)20.4%
(5) II 良好
(6)①③⑤
(7)减少化石燃料的使用
【详解】（1）红磷燃烧生成五氧化二磷，发生反应的文字表达式为；实验中测出的氧气含量常常远低于1/5，其原因可能是红磷不足，装置气密性差等；
（2）利用电热丝通电放出热量引燃红磷，其优点是避免点燃红磷后插入集气瓶中过程中引起的实验误差，从而使实验结果更准确；
（3）木炭燃烧生成二氧化碳气体，使装置中压强变化不大，故集气瓶内气压变化趋势与图3不同；
（4）根据表中数据计算得出空气中氧气的体积分数约为；
（5）上海市2024年10月8日的空气污染指数为66~76，根据上表的信息可知，当天的空气质量级别和空气质量状况分别为II和良好；
（6）计入空气污染指数的项目中除了可吸入颗粒物外还包括污染空气的气体，一氧化碳、二氧化硫和二氧化氮是空气污染物，故选①③⑤；
（7）为了提高上海市的空气质量，可减少化石燃料的使用。
四、综合题
17．某实践活动小组在老师带领下，对空气质量检测开展了一系列项目式学习活动。
活动一：了解空气质量指数所表示的含义
【思考分析】
(1)图1是该小组所在地区某日的空气质量情况，其空气质量状况为 (填“优”“良”或“轻度污染”)
空气质量分级标准
空气质量指数 0~50 51~100 101~150 151~200 201~300 >300
空气质量级别 一级 二级 三级 四级 五级 六级
空气质量状况及表示颜色 优 良 轻度污染 中度污染 重度污染 严重污染
绿色 黄色 橙色 红色 紫色 褐红色
【查询网络】微型空气质量检测系统可实时、准确检测室外空气污染物、其结构如图2所示。
活动二：认识微型空气质量“检测站”并记录某段时间显示的数据如下表
二氧化氮 臭氧 一氧化碳
22 158 1.3
(2)除显示器显示的内容外，还需要检测的空气污染物有 (写一种)。
活动三：进行实践的同学们对工厂附近的空气质量感到好奇，调研发现该工厂为了获得充足的能量，长期采用燃煤技术。于是同学们猜测该工厂排放的废气中含有二氧化硫。
【查阅资料】二氧化硫是有刺激性气味的气体，能使澄清石灰水变浑浊，也能使品红溶液褪色。
(3)设计并进行实验
实验操作 实验现象 实验结论
收集一瓶该工厂的废气，加入品红溶液，振荡 废气中含有二氧化硫
活动五 提出空气质量改进方案
(4)树立环保意识，践行环境友好生活方式，下列做法中，有利于环境保护的是___________ 。
A．植树造林扩大绿化面积 B．减少自驾燃油汽车出行
C．开发利用氢能等新能源 D．进一步扩大燃煤发电
【答案】(1)轻度污染
(2)二氧化硫
(3)红色褪去
(4)ABC
【详解】（1）由图可知，该小组所在地区某日的空气质量情况为轻度污染；
（2） 目前计入空气污染指数的项目有二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入颗粒物（PM10）、臭氧、PM2.5。除显示器显示的内容外，还需要检测的空气污染物有二氧化硫、可吸入颗粒物等；
（3）二氧化硫能使品红溶液褪色，故设计实验为：收集一瓶该工厂的废气，加入品红溶液，振荡，红色褪去，说明废气中含有二氧化硫；
（4）A、植树造林扩大绿化面积，能改善空气质量，有利于环境保护，故选项符合题意；
B、减少自驾燃油汽车出行，能减少空气污染，有利于环境保护，故选项符合题意；
C、开发利用氢能等新能源，能减少空气污染，有利于环境保护，故选项符合题意；
D、进一步扩大燃煤发电，燃煤会产生大量的空气污染物，不利于环境保护，故选项不符合题意；
故选：ABC。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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