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专题02 空气、氧气 碳和碳的氧化物（寒假复习讲义）
1．了解空气的主要成分及用途，
2．了解空气里氧气含量的测定。
3．知道自然界的碳循环和氧循环。
4．能通过实验探究认识氧气的主要性质并能用化学方程式表示。
5．认识氧气的性质与用途的关系。
6．初步学习氧气的实验室制取；了解催化剂和催化作用。
7．会区别纯净物和混合物；
8．知道化合反应、氧化反应和缓慢氧化；
9．了解常见单质碳的物理性质与用途，认识单质碳的化学性质。
10．通过实验探究认识二氧化碳的主要性质，了解二氧化碳对生活和环境的影响。
11．初步学习二氧化碳的实验室制法。归纳实验室制取气体的一般思路和方法。
12．了解一氧化碳的性质和用途。
一、空气
1．空气的成分：氮气 ，氧气 ，稀有气体 ，二氧化碳 ，其它气体和杂质0.03%
2．空气各成分的用途
氮气：工业生产硝酸和氮肥，食品防腐，液态氮气用作 ；
O2：供给 ，支持燃烧， 冶炼，金属焊接；
稀有气体：用作 ，制作多用途电光源；
3．空气中氧气含量的测定
（1）装置图
（2）实验原理
红磷在 空间中燃烧 ，使得密闭空间中 ，打开弹簧夹后，大气压将烧杯中的水压入集气瓶中，压入的水的体积等于 。
（3）实验现象
①红磷燃烧，放出热量，产生 （不能说成白雾）
②装置冷却到室温后打开弹簧夹， 。
（4）实验结论： 。
（5）化学方程式:
（6）注意事项：
①所用的红磷必须 。（若红磷过少则氧气没有充分消耗,测量结果偏小）
②要等集气瓶（装置） 后才能打开弹簧夹。
（瓶内剩余气体未冷却时体积偏大，使得进入集气瓶内的水偏少，测量结果偏小）
③装置的气密性要 。（漏气会使外面空气漏进来，测量结果偏小）
④要先 ，然后再点红磷， 伸入集气瓶立即 。
（伸入过慢，瓶内气体受热膨胀逸出或未夹紧弹簧夹，导致燃烧时气体受热膨胀逸出，测量结果偏大）
（7）集气瓶内剩余气体（N2）的性质：
①物理性质：无色无味的气体，难溶于水；
4．空气的污染与防治
（1）目前计入空气污染指数的项目：
气体：SO2、NO2、CO、O3，其中 会导致酸雨（pH< ）
固体：可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）→形成雾霾
（2）空气污染：
危害：严重损害人体健康，影响作物生长，破坏生态平衡。全球气候 ， 破坏和 等。
保护：加强大气质量监测，改善环境状况，使用 能源，工厂的废气经处理过后才能排放，积极植树、造林、种草等。
二、氧气的性质
1.氧气的物理性质
标准状况下，氧气是无色无味的气体；密度 （可用向上排空气法收集）； 溶于水（可用排水法收集）。降温后，氧气可以变为淡蓝色的液体，甚至淡蓝色雪花状固体。
2.氧气的化学性质
（1）氧气的化学性质 ，氧气具有 。
（2）物质与氧气的反应
物质 实验现象 化学方程式
木炭 在空气中持续红热，在氧气中剧烈燃烧，放热，发 ，生成
硫粉 在空气中燃烧发出 色火焰，在氧气中燃烧发出 火焰，放热，生成一种有 的气体
铁丝 在空气中不能燃烧，在氧气中 ， ，放出大量的热，生成 固体
注意点 （1）硫燃烧集气瓶底放水目的是 ；细铁丝燃烧集气瓶底 ，目的是防止 。（2）铁丝盘成螺旋状的目的是增大受热面积。细铁丝下端系火柴目的是 。火柴 时插入集气瓶，防止火柴燃烧消耗过多的氧气。（3）物质燃烧剧烈程度与氧气的浓度大小（即氧气含量）有关，氧气浓度越大，燃烧越 。
三、碳的单质
1．金刚石、石墨和C60
(1)碳单质的物理性质有很大差异的原因是： 。
(2)金刚石：硬度大，可用于裁玻璃、切割大理石、作钻机的钻头等；折光性好，可用于制钻石。金刚石薄膜透光性好、硬度大、导热性好，可用作光学仪器的涂层，用于集成电路基板散热，提高芯片性能。
(3)石墨：灰黑色，很软，有滑腻感，熔点高，导电性好。可用于制铅笔芯、干电池的电极、高铁列车的受电弓滑板等。
2．碳的化学性质：
（1） 下碳的化学性质 。
（2）可燃性：
O2充足： ； O2不充足：
（3）还原性：
实验探究木炭还原氧化铜：
实验现象：黑色粉末变成 ，澄清石灰水变浑浊 。化学方程式： 。
注意点：①在酒精灯上加网罩的目的： 。
②反应结束时，要先撤出导管，再停止加热的目的：防止 。
③用弹簧夹夹紧乳胶管后，要待试管冷却后再将粉末倒出：防止 。
碳与二氧化碳反应： （吸热反应）。
四、二氧化碳的性质
1．物理性质：无色，无味的气体，密度比空气 ， 溶于水，固态二氧化碳叫 。
2．CO2的化学性质：
（1）二氧化碳不能燃烧，也不能支持燃烧；
（2）二氧化碳不供给呼吸（进地窖和枯井前要做灯火实验）
（3）二氧化碳能与水反应生成碳酸
化学方程式：
碳酸不稳定，易分解：
（4）二氧化碳与澄清石灰水反应
现象：澄清的石灰水 。 化学方程式：
（5）二氧化碳能与炽热的碳反应：
3．二氧化碳的用途：是光合作用、化工产品的原料，可用于灭火，做温室气肥。干冰可用作制冷剂和人工降雨。
4．二氧化碳对生活和环境的影响
（1）二氧化碳 ，但不能供给呼吸。
（2）温室效应：因为有了温室效应，地球表层温度才能适合人类生存。能产生温室效应的气体除二氧化碳外，还有 、 、 (N2O)、氟氯代烷等。
（3）自然界中的碳循环： ， 等化石燃料的燃烧消耗氧气，产生二氧化碳；而绿色植物等的 吸收二氧化碳，释放氧气。
五、一氧化碳的性质
1．物理性质：无色无味的气体，密度略小于空气。
2．化学性质：
（1）可燃性：2CO + O2 2CO2
（2）还原性：CuO + CO Cu + CO2
（3）毒性：与血液中的血红蛋白结合，使人体缺氧。
六、氧气和二氧化碳的制取
1．工业制取
（1）工业制取氧气： 。利用液态氧气和液态氮气的沸点不同，是 变化。
（2）工业制取二氧化碳：高温煅烧 。方程式：
2．实验室制取
气体 氧气 二氧化碳
试剂 高锰酸钾
发生装置 固体加热型 固液常温型
收集方法 排水法、向上排空气法 向上排空气法
收集装置 、
一、空气中氧气含量测定实验探究
1.药品选择依据：物质能与空气中的氧气反应且只与氧气反应，燃烧后的生成物为固体或液体（体积忽略不计）。
（1）不能用木炭、硫：因为木炭或硫燃烧会产生气体，造成瓶内气体体积变化不明显。
（2）不能用铁丝：因为铁丝在空气中不燃烧。
（3）不能用镁：因为镁能与氧气、氮气、二氧化碳都发生反应。
2.误差分析
小于1/5的可能原因：A红磷量不足；B装置气密性不好；C未冷却至室温就打开弹簧夹
大于1/5的可能原因：A弹簧夹未夹或未夹紧；B点燃红磷伸入过慢
3.常用改进装置：
装置改进的目的：污染更小，数据误差更小，操作更简便，现象更明显，更环保，更节约试剂等。
4.数字化实验：
（1）P0时红磷没有点燃，气压没有变化；
（2）P0~a段，点燃红磷后，气压增大的原因是红磷燃烧放热；
（3）a~d段，红磷燃烧消耗集气瓶中的氧气，且反应结束后温度恢复至室温，但气压P小于P0的原因是氧气被消耗。
二、物质性质和用途的对应关系
空气成分 性质 对应的用途
氧气 供给呼吸 动植物呼吸、医疗急救、登山、潜水等
支持燃烧 炼钢、航天、气割、气焊等
氮气 化学性质不活泼 用作保护气：灯泡、食品、金属焊接等
液氮沸点低 制造低温环境：医疗、超导材料等
可转化为氨气等 用于化工生产，制造硝酸、化肥
稀有气体 通电发光 作电光源：霓虹灯、航标灯、闪光灯等
化学性质不活泼 用作保护气：灯泡、金属焊接等
氦气密度小 用于填充探空气球、热气球等
金刚石 加工后璀璨夺目 作装饰品
硬度大 裁玻璃、切割大理石、作钻机的钻头等
金刚石薄膜透光性好、硬度大 作透镜等光学仪器的涂层
金刚石薄膜导热性好 用于集成电路基板散热，提高芯片性能
石墨 很软、有滑腻感，且为灰黑色 制铅笔芯
导电性好 作电极
导电性好、有滑腻感、熔点高 制高铁列车的受电弓滑板
基础巩固
1．用墨写的福字和春联成为春节的传统，福字和春联在次年更换时墨迹依然清晰，体现出碳单质具有的性质是
A．常温下，碳的化学性质稳定 B．氧化性
C．可燃性 D．还原性
2．空气是地球上宝贵的自然资源，下列关于空气的说法正确的是
A．空气中氧气质量分数为21%
B．二氧化碳、二氧化硫等都属于空气污染物
C．氮气常温下化学性质活泼，可用作保护气
D．稀有气体用于霓虹灯、激光技术等，利用了物理性质
3．跨学科实践学校的跨学科综合实践活动微型空气质量“检测站”的组装与使用，要能检测空气中的主要污染物。下列不需要列入监测项目的是
A．二氧化碳 B． C．二氧化硫 D．二氧化氮
4．下列有关实验现象的描述正确的是
A．石蜡在空气中燃烧，发出白光，生成二氧化碳和水
B．木炭在氧气中燃烧，发出白光，生成黑色固体
C．硫在空气中燃烧，火焰呈淡蓝色放出热量，生成刺激性气味的气体
D．铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射生成白色固体放出热量
5．在浙江大学实验室里诞生了世界上最轻的材料——“碳海绵”“碳海绵”具备高弹性和疏松多孔的结构，主要成分是石墨烯和碳纳米管(两者都是碳单质)。下列关于“碳海绵”的说法中，错误的是
A．具有吸附性 B．常温下化学性质比较活泼
C．在一定条件下可还原氧化铜 D．在氧气中不完全燃烧可能产生CO
6．下列用高锰酸钾固体制取氧气的系列操作中正确的是
A．取用药品 B．加热药品
C．收集氧气 D．氧气验满
7．如图装置常用来测定空气中氧气含量，下列对该实验的认识错误的是
A．该实验证明空气中氧气的体积约占1/5
B．红磷燃烧产生大量的白色烟雾，火焰熄灭后立刻打开弹簧夹
C．实验前要检查装置的气密性
D．实验时红磷一定要足量，耗尽氧气
8．下图所示是有关二氧化碳性质的实验，其中说法正确的是
A．此实验只能证明二氧化碳不支持燃烧
B．此实验试管中液面上升，澄清石灰水变浑浊
C．此实验可证明二氧化碳能使紫色石蕊变红色
D．此实验既可证明二氧化碳能溶于水，也可证明二氧化碳能与水反应
9．如图是实验室制取气体的部分装置示意图，下列说法正确的是
A．用过氧化氢溶液制取 O2，可选用装置②④组合
B．用装置①制取 CO2，分液漏斗中应装稀硫酸
C．用装置③收集 CO2，气体应从管口 c 通入
D．要做铁丝燃烧实验，用④收集 O2时建议留部分水
10．下列有关碳和碳的氧化物说法不正确的是
A．CO和CO2均可通过C和O2反应得到
B．CO可作燃料，CO2可作气体肥料
C．CO有毒，煤炉上放一壶水能防止煤气中毒
D．金刚石薄膜可用于集成电路基板散热
11．实验是科学探究的重要途径，下面是有关氧气化学性质的探究实验。
【探究】探究氧气的化学性质
(1)实验一：铁丝在氧气中剧烈燃烧。实验时，铁丝下端系火柴的目的是 。
(2)实验二：木炭在氧气中燃烧后，验证产物的方法是 。
(3)实验三的实验结论是 。正确选择试剂是实验成功的关键，该实验中对试剂的选择合理的是 。（填字母）。
A．可以用铁代替红磷进行实验 B．红磷需要足量 C．只与氧气反应
(4)在“实验一”“实验三”中，可以把水换成细沙的实验是 。
(5)根据上述实验，说明氧气的化学性质 （填“比较活泼”或“不活泼”）。
12．实验课上，同学们利用下列装置进行气体制备的学习。
请你用已学的化学知识回答下列问题：
(1)仪器b的名称是 。
(2)用高锰酸钾制取氧气可选用的发生装置为 ，反应的化学方程式为 ，若用排水法收集氧气，收集完毕后停止实验的先后操作顺序是 。
(3))在实验室里用装置A、B和C都能制取二氧化碳气体，但与前两者相比较，装置C的优点是 。收集二氧化碳气体时应选用 装置，验证二氧化碳已收集满的方法是 。检验该气体是否为二氧化碳的方法是将该气体通入澄清的石灰水中，看是否变浑浊，反应的化学方程式是 。
提升专练
13．关于和的说法中，正确的是
A．组成元素相同 B．都能溶于水
C．都能与氧气反应 D．都能作气体肥料
14．按如图进行实验，有关说法及分析不正确的是
A．可观察到澄清石灰水变浑浊
B．网罩的作用是集中火焰，提高温度
C．实验结束后，先停止加热，再将导气管从澄清石灰水中
D．烘干的木炭粉末与粉末要混合均匀
15．某实验小组用如图装置探究CO2的性质，下列说法错误的是
A．该装置不涉及到CO2的物理性质
B．c处澄清石灰水变浑浊
C．比较a、b处现象，可得二氧化碳能与水反应
D．该装置具有一次性完成多个性质实验的优点
16．欲除去二氧化碳中少量的一氧化碳，最好的方法是
A．使混合气体在空气中点燃
B．使混合气体通过足量的、灼热的氧化铜
C．使混合气体通过澄清石灰水
D．使混合气通过紫色石蕊试液
17．探究小组用图1装置测定空气中氧气的含量，压强变化如图2，氧气体积分数变化如图3，下列说法不正确的是
A．图1中水的作用是吸收五氧化二磷和降温
B．图2压强减小，说明红磷燃烧消耗氧气
C．图3说明红磷或白磷熄灭后反应立即停止
D．该实验说明白磷代替红磷，测定结果更接近真实值
18．科学家们不断寻找利用月球样品制造氧气的新方案，为未来建立永久性月球基地扫除最大的障碍。某小组以“氧气的制备”为主题开展项目式学习，请你根据所学知识回答下列问题：
Ⅰ．氧气的实验室制法
(1)仪器a的名称是 ，反应时液面不低于 (填“m”或“n”)，是因为 。
(2)实验室制取气体可以根据 和 来选择发生装置。上图中既可以用来制取氧气，又可以用来制取二氧化碳的发生装置是 ，其中制取氧气的化学方程式为： 。若用排水法收集氧气，待观察到 现象时时候说明已经集浦，集满后对集气瓶应进行的操作及顺序是 (填序号)。
A．取出集气瓶　B．盖上毛玻璃片　C．将集气瓶正放在桌上　D．将集气瓶倒放在桌上
(3)实验室可选用装置B、D或B、E组合制取甲烷气体，据此推断下列说法正确的是
A．制取甲烷的药品只有固体　B．甲烷的密度小于空气
C．制取甲烷可在常温下进行　D．甲烷不与水反应
(4)A装置也可用于制取CO2，需要的试剂名称为 。将产生的CO2依次通入，如图1所示的装置中，可观察到F中 。是因为 (写化学方程式)。G中观察到 ，说明CO2密度比空气大。
Ⅱ．自制简易制氧机
(5)利用过氧化氢分解产生氧气的原理，小玲自制了如图2所示的家庭简易制氧机。
①左瓶中；小玲设计的装置使用了可上下抽拉的线绳，这样设计的优点是
②石瓶中：若想监测产生氧气的气流速度，可将 (填“a”或“b”)端导管伸入水面下。
答案和解析
1．了解空气的主要成分及用途，
2．了解空气里氧气含量的测定。
3．知道自然界的碳循环和氧循环。
4．能通过实验探究认识氧气的主要性质并能用化学方程式表示。
5．认识氧气的性质与用途的关系。
6．初步学习氧气的实验室制取；了解催化剂和催化作用。
7．会区别纯净物和混合物；
8．知道化合反应、氧化反应和缓慢氧化；
9．了解常见单质碳的物理性质与用途，认识单质碳的化学性质。
10．通过实验探究认识二氧化碳的主要性质，了解二氧化碳对生活和环境的影响。
11．初步学习二氧化碳的实验室制法。归纳实验室制取气体的一般思路和方法。
12．了解一氧化碳的性质和用途。
一、空气
1．空气的成分：氮气78% ，氧气21%，稀有气体0.94%，二氧化碳0.03%，其它气体和杂质0.03%
2．空气各成分的用途
氮气：工业生产硝酸和氮肥，食品防腐，液态氮气用作制冷剂；
O2：供给呼吸，支持燃烧，钢铁冶炼，金属焊接；
稀有气体：用作保护气，制作多用途电光源；
3．空气中氧气含量的测定
（1）装置图
（2）实验原理
红磷在密闭空间中燃烧消耗氧气，使得密闭空间中压强减小，打开弹簧夹后，大气压将烧杯中的水压入集气瓶中，压入的水的体积等于被消耗的氧气的体积。
（3）实验现象
①红磷燃烧，放出热量，产生大量白烟（不能说成白雾）
②装置冷却到室温后打开弹簧夹，烧杯内的水倒流入集气瓶，约占集气瓶内气体体积的1/5。
（4）实验结论：氧气约占空气总体积的1/5。
（5）化学方程式: 4P+5O2 2P2O5
（6）注意事项：
①所用的红磷必须过量。（若红磷过少则氧气没有充分消耗,测量结果偏小）
②要等集气瓶（装置）冷却到室温后才能打开弹簧夹。
（瓶内剩余气体未冷却时体积偏大，使得进入集气瓶内的水偏少，测量结果偏小）
③装置的气密性要好。（漏气会使外面空气漏进来，测量结果偏小）
④要先夹紧橡皮管，然后再点红磷，迅速伸入集气瓶立即塞紧瓶塞。
（伸入过慢，瓶内气体受热膨胀逸出或未夹紧弹簧夹，导致燃烧时气体受热膨胀逸出，测量结果偏大）
（7）集气瓶内剩余气体（N2）的性质：
①物理性质：无色无味的气体，难溶于水；
4．空气的污染与防治
（1）目前计入空气污染指数的项目：
气体：SO2、NO2、CO、O3，其中SO2、NO2会导致酸雨（pH<5.6）
固体：可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）→形成雾霾
（2）空气污染：
危害：严重损害人体健康，影响作物生长，破坏生态平衡。全球气候变暖，臭氧层破坏和酸雨等。
保护：加强大气质量监测，改善环境状况，使用清洁能源，工厂的废气经处理过后才能排放，积极植树、造林、种草等。
二、氧气的性质
1.氧气的物理性质
标准状况下，氧气是无色无味的气体；密度比空气略大（可用向上排空气法收集）；不易溶于水（可用排水法收集）。降温后，氧气可以变为淡蓝色的液体，甚至淡蓝色雪花状固体。
2.氧气的化学性质
（1）氧气的化学性质比较活泼，氧气具有氧化性。
（2）物质与氧气的反应
物质 实验现象 化学方程式
木炭 在空气中持续红热，在氧气中剧烈燃烧，放热，发白光，生成能使石灰水变浑浊的气体 C+O2CO2
硫粉 在空气中燃烧发出淡蓝色火焰，在氧气中燃烧发出明亮的蓝紫色火焰，放热，生成一种有刺激性气味的气体 S+O2SO2
铁丝 在空气中不能燃烧，在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体 3Fe+2O2Fe3O4
注意点 （1）硫燃烧集气瓶底放水目的是吸收二氧化硫以防污染空气；细铁丝燃烧集气瓶底水或细沙，目的是防止高温熔融物溅落，炸裂瓶底。（2）铁丝盘成螺旋状的目的是增大受热面积。细铁丝下端系火柴目的是引燃细铁丝。火柴快燃尽时插入集气瓶，防止火柴燃烧消耗过多的氧气。（3）物质燃烧剧烈程度与氧气的浓度大小（即氧气含量）有关，氧气浓度越大，燃烧越剧烈。
三、碳的单质
1．金刚石、石墨和C60
(1)碳单质的物理性质有很大差异的原因是：碳原子的排列方式不同。
(2)金刚石：硬度大，可用于裁玻璃、切割大理石、作钻机的钻头等；折光性好，可用于制钻石。金刚石薄膜透光性好、硬度大、导热性好，可用作光学仪器的涂层，用于集成电路基板散热，提高芯片性能。
(3)石墨：灰黑色，很软，有滑腻感，熔点高，导电性好。可用于制铅笔芯、干电池的电极、高铁列车的受电弓滑板等。
2．碳的化学性质：
（1）常温下碳的化学性质不活泼。
（2）可燃性：
O2充足：C + O2 CO2 ； O2不充足：2C + O2 2CO
（3）还原性：
实验探究木炭还原氧化铜：
实验现象：黑色粉末变成红色，澄清石灰水变浑浊 。化学方程式：2CuO + C 2Cu + CO2↑ 。
注意点：①在酒精灯上加网罩的目的：集中火焰，提高温度。
②反应结束时，要先撤出导管，再停止加热的目的：防止石灰水倒吸入热的试管中，使试管炸裂。
③用弹簧夹夹紧乳胶管后，要待试管冷却后再将粉末倒出：防止热的铜重新被氧化。
碳与二氧化碳反应： C+CO2 高温 2CO （吸热反应）。
四、二氧化碳的性质
1．物理性质：无色，无味的气体，密度比空气大，能溶于水，固态二氧化碳叫干冰。
2．CO2的化学性质：
（1）二氧化碳不能燃烧，也不能支持燃烧；
（2）二氧化碳不供给呼吸（进地窖和枯井前要做灯火实验）
（3）二氧化碳能与水反应生成碳酸
化学方程式：CO2 + H2O == H2CO3
碳酸不稳定，易分解：H2CO3 == CO2↑+ H2O
（4）二氧化碳与澄清石灰水反应
现象：澄清的石灰水变浑浊。 化学方程式：CO2 + Ca(OH)2== CaCO3↓+ H2O
（5）二氧化碳能与炽热的碳反应：CO2 + C 2CO
3．二氧化碳的用途：是光合作用、化工产品的原料，可用于灭火，做温室气肥。干冰可用作制冷剂和人工降雨。
4．二氧化碳对生活和环境的影响
（1）二氧化碳无毒，但不能供给呼吸。
（2）温室效应：因为有了温室效应，地球表层温度才能适合人类生存。能产生温室效应的气体除二氧化碳外，还有 臭氧(O3)、甲烷(CH4)、一氧化二氮(N2O)、氟氯代烷等。
（3）自然界中的碳循环：人和动植物的呼吸，煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧消耗氧气，产生二氧化碳；而绿色植物等的 光合作用 吸收二氧化碳，释放氧气。
五、一氧化碳的性质
1．物理性质：无色无味的气体，密度略小于空气。
2．化学性质：
（1）可燃性：2CO + O2 2CO2
（2）还原性：CuO + CO Cu + CO2
（3）毒性：与血液中的血红蛋白结合，使人体缺氧。
六、氧气和二氧化碳的制取
1．工业制取
（1）工业制取氧气：分离液态空气。利用液态氧气和液态氮气的沸点不同，是物理变化。
（2）工业制取二氧化碳：高温煅烧石灰石。方程式：CaCO3高温CaO+CO2↑
2．实验室制取
气体 氧气 二氧化碳
试剂 高锰酸钾 过氧化氢溶液、二氧化锰 大理石（石灰石）、稀盐酸
发生装置 固体加热型 固液常温型
收集方法 排水法、向上排空气法 向上排空气法
收集装置 、
一、空气中氧气含量测定实验探究
1.药品选择依据：物质能与空气中的氧气反应且只与氧气反应，燃烧后的生成物为固体或液体（体积忽略不计）。
（1）不能用木炭、硫：因为木炭或硫燃烧会产生气体，造成瓶内气体体积变化不明显。
（2）不能用铁丝：因为铁丝在空气中不燃烧。
（3）不能用镁：因为镁能与氧气、氮气、二氧化碳都发生反应。
2.误差分析
小于1/5的可能原因：A红磷量不足；B装置气密性不好；C未冷却至室温就打开弹簧夹
大于1/5的可能原因：A弹簧夹未夹或未夹紧；B点燃红磷伸入过慢
3.常用改进装置：
装置改进的目的：污染更小，数据误差更小，操作更简便，现象更明显，更环保，更节约试剂等。
4.数字化实验：
（1）P0时红磷没有点燃，气压没有变化；
（2）P0~a段，点燃红磷后，气压增大的原因是红磷燃烧放热；
（3）a~d段，红磷燃烧消耗集气瓶中的氧气，且反应结束后温度恢复至室温，但气压P小于P0的原因是氧气被消耗。
二、物质性质和用途的对应关系
空气成分 性质 对应的用途
氧气 供给呼吸 动植物呼吸、医疗急救、登山、潜水等
支持燃烧 炼钢、航天、气割、气焊等
氮气 化学性质不活泼 用作保护气：灯泡、食品、金属焊接等
液氮沸点低 制造低温环境：医疗、超导材料等
可转化为氨气等 用于化工生产，制造硝酸、化肥
稀有气体 通电发光 作电光源：霓虹灯、航标灯、闪光灯等
化学性质不活泼 用作保护气：灯泡、金属焊接等
氦气密度小 用于填充探空气球、热气球等
金刚石 加工后璀璨夺目 作装饰品
硬度大 裁玻璃、切割大理石、作钻机的钻头等
金刚石薄膜透光性好、硬度大 作透镜等光学仪器的涂层
金刚石薄膜导热性好 用于集成电路基板散热，提高芯片性能
石墨 很软、有滑腻感，且为灰黑色 制铅笔芯
导电性好 作电极
导电性好、有滑腻感、熔点高 制高铁列车的受电弓滑板
基础巩固
1．用墨写的福字和春联成为春节的传统，福字和春联在次年更换时墨迹依然清晰，体现出碳单质具有的性质是
A．常温下，碳的化学性质稳定 B．氧化性
C．可燃性 D．还原性
【答案】A
【详解】墨汁主要成分是碳单质，碳在常温下化学性质稳定，不易与其他物质反应，故墨迹能持久清晰。故选A。
2．空气是地球上宝贵的自然资源，下列关于空气的说法正确的是
A．空气中氧气质量分数为21%
B．二氧化碳、二氧化硫等都属于空气污染物
C．氮气常温下化学性质活泼，可用作保护气
D．稀有气体用于霓虹灯、激光技术等，利用了物理性质
【答案】D
【详解】A、空气中氧气的体积分数为21%，并非质量分数，该说法错误。
B、二氧化碳是空气的成分，不属于空气污染物；二氧化硫属于空气污染物，该说法错误。
C、氮气常温下化学性质稳定，因此可用作保护气（如食品防腐），该说法错误。
D、稀有气体用于霓虹灯（通电发光）、激光技术等，是利用了稀有气体通电能发出不同颜色的光，该性质不需要发生化学变化就能表现出来，属于物理性质，该说法正确。
故选D。
3．跨学科实践学校的跨学科综合实践活动微型空气质量“检测站”的组装与使用，要能检测空气中的主要污染物。下列不需要列入监测项目的是
A．二氧化碳 B． C．二氧化硫 D．二氧化氮
【答案】A
【详解】A、二氧化碳是空气的成分之一，不属于空气污染物，不需要列入监测项目，故A符合题意；
B、PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，能进入人体呼吸道甚至肺部，对人体健康有危害，需要列入监测项目，故B不符合题意；
C、二氧化硫是有毒气体，溶于雨水会形成酸雨，属于空气污染物，需要列入监测项目，故C不符合题意；
D、二氧化氮是有毒气体，溶于雨水会形成酸雨，属于空气污染物，需要列入监测项目，故D不符合题意。
故选A。
4．下列有关实验现象的描述正确的是
A．石蜡在空气中燃烧，发出白光，生成二氧化碳和水
B．木炭在氧气中燃烧，发出白光，生成黑色固体
C．硫在空气中燃烧，火焰呈淡蓝色放出热量，生成刺激性气味的气体
D．铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射生成白色固体放出热量
【答案】C
【详解】A、石蜡在空气中燃烧产生黄白色火焰，放热。“石蜡燃烧生成二氧化碳和水”，不是现象是结论，选项错误；
B、木炭在氧气中燃烧，发白光，生成无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体，选项错误；
C、硫在空气中燃烧，火焰呈淡蓝色放出热量，生成刺激性气味的气体，选项正确；
D、铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，错误。
故选C。
5．在浙江大学实验室里诞生了世界上最轻的材料——“碳海绵”“碳海绵”具备高弹性和疏松多孔的结构，主要成分是石墨烯和碳纳米管(两者都是碳单质)。下列关于“碳海绵”的说法中，错误的是
A．具有吸附性 B．常温下化学性质比较活泼
C．在一定条件下可还原氧化铜 D．在氧气中不完全燃烧可能产生CO
【答案】B
【详解】A. “碳海绵”具备高弹性和疏松多孔的结构，因此“碳海绵”具有吸附性，故正确。
B. 碳单质常温下化学性质稳定（如金刚石、石墨不易反应），“碳海绵”主要成分是石墨烯和碳纳米管(两者都是碳单质)，因此“碳海绵”常温下化学性质不活泼，故错误。
C. 碳在高温下可还原氧化铜（如木炭与氧化铜共热生成铜和二氧化碳），“碳海绵”主要成分是石墨烯和碳纳米管(两者都是碳单质)，因此“碳海绵”在一定条件下可还原氧化铜，故正确。
D. 碳不完全燃烧生成CO（氧气不足时），“碳海绵”主要成分是石墨烯和碳纳米管(两者都是碳单质)，因此“碳海绵”在氧气中不完全燃烧可能产生CO，故正确。
故选B。
6．下列用高锰酸钾固体制取氧气的系列操作中正确的是
A．取用药品 B．加热药品
C．收集氧气 D．氧气验满
【答案】C
【详解】A、取用粉末状药品时，试管倾斜，用药匙或纸槽把药品送到试管底部，然后使试管直立起来，故选项错误；
B、给试管中的固体加热时，试管口应略向下倾斜，防止冷凝水倒流，炸裂试管，故选项错误；
C、氧气的密度比空气大，可用向上排空气法收集氧气，故选项正确；
D、氧气具有助燃性，氧气验满：将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃，说明已经集满，不能伸入集气瓶内，故选项错误；
故选：C。
7．如图装置常用来测定空气中氧气含量，下列对该实验的认识错误的是
A．该实验证明空气中氧气的体积约占1/5
B．红磷燃烧产生大量的白色烟雾，火焰熄灭后立刻打开弹簧夹
C．实验前要检查装置的气密性
D．实验时红磷一定要足量，耗尽氧气
【答案】B
【详解】A、实验结束，装置冷却至室温后，打开弹簧夹能够观察到进入集气瓶中的水约占集气瓶容积的五分之一，说明氧气约占空气总体积的五分之一，故选项说法正确；
B、红磷燃烧产生大量的白烟（不是烟雾），火焰熄灭后，待装置冷却到室温时再打开弹簧夹。如果火焰熄灭后立刻打开弹簧夹，由于集气瓶内的温度较高，水不能进入集气瓶或进入集气瓶中的水不到集气瓶容积的五分之一，得不出正确的结论，故选项说法错误；
C、为防止装置漏气，影响实验结果，实验前一定要检查装置的气密性，这是实验取得成功的保证，故选项说法正确；
D、实验时红磷一定要过量，否则就不能完全消耗掉集气瓶中的氧气，也就得不出正确的结论，故选项说法正确。
故选B。
8．下图所示是有关二氧化碳性质的实验，其中说法正确的是
A．此实验只能证明二氧化碳不支持燃烧
B．此实验试管中液面上升，澄清石灰水变浑浊
C．此实验可证明二氧化碳能使紫色石蕊变红色
D．此实验既可证明二氧化碳能溶于水，也可证明二氧化碳能与水反应
【答案】B
【详解】A、此实验证明二氧化碳不燃烧也不支持燃烧，密度比空气大。A不正确；
B、澄清石灰水变浑浊是因为二氧化碳与澄清石灰水反应生成碳酸钙沉淀和水，二氧化碳被消耗，所以试管中液面上升。B正确；
C、实验中观察到紫色石蕊变红色，是因为二氧化碳与水反应生成碳酸，不能证明二氧化碳能使紫色石蕊变红色。C不正确；
D、此实验只能证明二氧化碳能溶于水，不能证明二氧化碳能与水反应。D不正确。
综上所述：选择B。
9．如图是实验室制取气体的部分装置示意图，下列说法正确的是
A．用过氧化氢溶液制取 O2，可选用装置②④组合
B．用装置①制取 CO2，分液漏斗中应装稀硫酸
C．用装置③收集 CO2，气体应从管口 c 通入
D．要做铁丝燃烧实验，用④收集 O2时建议留部分水
【答案】D
【详解】A、用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，属于固液不加热反应，发生装置应选①，氧气不易溶于水，收集装置可选④，不符合题意；
B、大理石的主要成分碳酸钙能与稀硫酸反应生成硫酸钙、二氧化碳和水，硫酸钙微溶于水，会覆盖在水的表面，阻碍反应的进一步进行，故分液漏斗中应装稀盐酸，不能装稀硫酸，不符合题意；
C、用装置③收集二氧化碳，二氧化碳的密度比空气大，气体应从b端进入，不符合题意；
D、铁丝在氧气中燃烧，放出大量的热，故用④收集 O2时建议留部分水，防止高温熔融物溅落，炸裂瓶底，符合题意。
故选D。
10．下列有关碳和碳的氧化物说法不正确的是
A．CO和CO2均可通过C和O2反应得到
B．CO可作燃料，CO2可作气体肥料
C．CO有毒，煤炉上放一壶水能防止煤气中毒
D．金刚石薄膜可用于集成电路基板散热
【答案】C
【详解】A. 碳（C）与氧气（O2）反应时，若氧气充足生成CO2，氧气不足则生成CO。因此，CO和CO2均可通过C和O2反应得到，故选项说法正确；
B. CO具有可燃性，可用作燃料；CO2参与光合作用，可作气体肥料，故选项说法正确；
C. CO难溶于水，煤炉上放水无法有效吸收CO，不能防止煤气中毒。正确方法是保持通风，故选项说法错误；
D. 金刚石导热性优异，可用于集成电路基板散热，故选项说法正确；
故选：C。
11．实验是科学探究的重要途径，下面是有关氧气化学性质的探究实验。
【探究】探究氧气的化学性质
(1)实验一：铁丝在氧气中剧烈燃烧。实验时，铁丝下端系火柴的目的是 。
(2)实验二：木炭在氧气中燃烧后，验证产物的方法是 。
(3)实验三的实验结论是 。正确选择试剂是实验成功的关键，该实验中对试剂的选择合理的是 。（填字母）。
A．可以用铁代替红磷进行实验 B．红磷需要足量 C．只与氧气反应
(4)在“实验一”“实验三”中，可以把水换成细沙的实验是 。
(5)根据上述实验，说明氧气的化学性质 （填“比较活泼”或“不活泼”）。
【答案】(1)引燃铁丝
(2)向集气瓶中加入少量澄清石灰水，振荡，观察澄清石灰水是否变浑浊
(3) 氧气约占空气总体积的五分之一 BC
(4)实验一
(5)比较活泼
【详解】（1）铁丝在氧气中剧烈燃烧，实验时，铁丝下端系火柴的目的是：通过火柴燃烧放热，使铁丝温度达到着火点，从而引燃铁丝。故填：引燃铁丝。
（2）木炭在氧气中燃烧生成二氧化碳，验证产物的方法是：向反应后的集气瓶中加入少量澄清石灰水，振荡，若石灰水变浑浊，则证明生成了二氧化碳，因为二氧化碳能与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水。故填：向集气瓶中加入少量澄清石灰水，振荡，观察澄清石灰水是否变浑浊。
（3）实验三是测定空气中氧气含量的实验，其实验结论是：氧气约占空气总体积的五分之一。故填：氧气约占空气总体积的五分之一。
该实验中对试剂的选择合理的是分析如下：
A.不可以用铁代替红磷进行实验，因为铁在空气中不燃烧，无法消耗氧气来测定氧气含量，故A错误；
B.红磷需要足量，这样才能将集气瓶中的氧气完全消耗，使实验结果更准确，故B正确；
C.所选试剂只与氧气反应，且反应后不能生成气体，否则会影响对氧气含量的测定，故C正确。
故选：BC。
（4）在“实验一”“实验三”中，可以把水换成细沙的实验是“实验一”。因为在实验一中，集气瓶底部放少量水或细沙是为了防止高温熔融物溅落炸裂瓶底，而实验三，测定空气中氧气含量的实验中，水的作用是吸收五氧化二磷并显示氧气约占空气体积的五分之一，不能用细沙代替。故填：实验一。
（5）根据上述实验，铁丝能在氧气中剧烈燃烧，木炭能在氧气中燃烧，说明氧气能支持多种物质燃烧，说明氧气的化学性质比较活泼。故填：比较活泼。
12．实验课上，同学们利用下列装置进行气体制备的学习。
请你用已学的化学知识回答下列问题：
(1)仪器b的名称是 。
(2)用高锰酸钾制取氧气可选用的发生装置为 ，反应的化学方程式为 ，若用排水法收集氧气，收集完毕后停止实验的先后操作顺序是 。
(3))在实验室里用装置A、B和C都能制取二氧化碳气体，但与前两者相比较，装置C的优点是 。收集二氧化碳气体时应选用 装置，验证二氧化碳已收集满的方法是 。检验该气体是否为二氧化碳的方法是将该气体通入澄清的石灰水中，看是否变浑浊，反应的化学方程式是 。
【答案】(1)铁架台
(2) D 先将导管从水中取出，后撤出酒精灯（合理即可）
(3) 能控制反应的开始与停止 E 将燃着的木条平放在集气瓶口，若木条熄灭，则证明已满 Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O
【详解】（1）据图可知，仪器b的名称是：铁架台；
（2）实验室用高锰酸钾制取氧气，发生装置属于“固体加热型”制气体，发生装置应选D；
高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的化学方程式为：；
收集完毕后，停止加热时的操作顺序是先 撤出导气管，然后停止加热，以防止水倒吸进入热的试管中，造成试管破裂；
（3）发生装置C可将块状放在多孔隔板上，反应进行时，关闭弹簧夹，产生的气体无法排出，则装置中的压强变大，液体被压入长颈漏斗中，固液分离，反应停止，则C装置的优点是能控制反应的开始与停止；
二氧化碳能溶于水且密度比空气大，只能用向上排空气法收集，故选收集装置E；
二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧，所以验满的方法是：把燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭则集满；
实验室常用澄清石灰水检验二氧化碳，氢氧化钙和二氧化碳反应生成碳酸钙和水，反应的化学方程式为：CO2+Ca（OH）2=H2O+CaCO3↓。
提升专练
13．关于和的说法中，正确的是
A．组成元素相同 B．都能溶于水
C．都能与氧气反应 D．都能作气体肥料
【答案】A
【详解】A、由化学式可知，二氧化碳和一氧化碳均是由碳元素和氧元素组成，符合题意；
B、二氧化碳能溶于水，但是一氧化碳难溶于水，不符合题意；
C、一氧化碳能与氧气在点燃的条件下反应生成二氧化碳，二氧化碳与氧气不反应，不符合题意；
D、二氧化碳是植物光合作用的原料，可用作气体肥料，一氧化碳不能用作气体肥料，不符合题意。
故选A。
14．按如图进行实验，有关说法及分析不正确的是
A．可观察到澄清石灰水变浑浊
B．网罩的作用是集中火焰，提高温度
C．实验结束后，先停止加热，再将导气管从澄清石灰水中
D．烘干的木炭粉末与粉末要混合均匀
【答案】C
【详解】A、碳能与氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，故可观察到澄清石灰水变浑浊，故A不符合题意；
B、网罩的作用是集中火焰，提高温度，故B不符合题意；
C、实验结束后，先将导管取出，再停止加热，防止澄清石灰水倒流将试管炸裂，故C符合题意；
D、烘干的木炭粉与CuO粉末混合均匀，才能充分反应，提高反应速率，故D不符合题意。
故选C。
15．某实验小组用如图装置探究CO2的性质，下列说法错误的是
A．该装置不涉及到CO2的物理性质
B．c处澄清石灰水变浑浊
C．比较a、b处现象，可得二氧化碳能与水反应
D．该装置具有一次性完成多个性质实验的优点
【答案】A
【详解】A、d中蜡烛自下而上依次熄灭，说明二氧化碳密度比空气大（物理性质），且不能燃烧也不支持燃烧（化学性质），该装置涉及到CO2的物理性质，说法错误；
B、二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，能使澄清石灰水变浑浊，故c处澄清石灰水变浑浊，说法正确；
C、二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊变红，实验中a处紫色石蕊小花不变色，b中紫色石蕊小花变红，可得二氧化碳能与水反应，说法正确；
D、该装置验证了二氧化碳能与水、氢氧化钙反应，不能燃烧也不支持、密度比空气大等性质，具有一次性完成多个性质实验的优点，说法正确。
故选：A。
16．欲除去二氧化碳中少量的一氧化碳，最好的方法是
A．使混合气体在空气中点燃
B．使混合气体通过足量的、灼热的氧化铜
C．使混合气体通过澄清石灰水
D．使混合气通过紫色石蕊试液
【答案】B
【详解】A、二氧化碳不燃烧、不支持燃烧，二氧化碳中混有少量一氧化碳，可能无法被点燃，不符合题意；
B、使混合气体通过足量的、灼热的氧化铜，一氧化碳能与氧化铜在加热的条件下反应生成铜和二氧化碳，可除去杂质，符合题意；
C、使混合气体通过澄清石灰水，二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，一氧化碳和氢氧化钙不反应，无法除去杂质，不符合题意；
D、使混合气通过紫色石蕊试液，二氧化碳能溶于水，且能与水反应生成碳酸，一氧化碳难溶于水，无法除去杂质，不符合题意。
故选B。
17．探究小组用图1装置测定空气中氧气的含量，压强变化如图2，氧气体积分数变化如图3，下列说法不正确的是
A．图1中水的作用是吸收五氧化二磷和降温
B．图2压强减小，说明红磷燃烧消耗氧气
C．图3说明红磷或白磷熄灭后反应立即停止
D．该实验说明白磷代替红磷，测定结果更接近真实值
【答案】C
【详解】A、红磷（或白磷）燃烧生成五氧化二磷，且反应放热，图1中水的作用是吸收五氧化二磷和降温，故选项说法正确；
B、由图2可知，反应后装置内的压强减小，装置内气体含量减小，因此说明红磷燃烧消耗氧气，故选项说法正确；
C、由图3可知，在火焰熄灭后，装置内氧气的体积分数还在减小，说明反应没有立即停止，故选项说法错误；
D、由图3可知，白磷消耗的氧气更多，该实验说明白磷代替红磷，测定结果更接近真实值，故选项说法正确。
故选C。
18．科学家们不断寻找利用月球样品制造氧气的新方案，为未来建立永久性月球基地扫除最大的障碍。某小组以“氧气的制备”为主题开展项目式学习，请你根据所学知识回答下列问题：
Ⅰ．氧气的实验室制法
(1)仪器a的名称是 ，反应时液面不低于 (填“m”或“n”)，是因为 。
(2)实验室制取气体可以根据 和 来选择发生装置。上图中既可以用来制取氧气，又可以用来制取二氧化碳的发生装置是 ，其中制取氧气的化学方程式为： 。若用排水法收集氧气，待观察到 现象时时候说明已经集浦，集满后对集气瓶应进行的操作及顺序是 (填序号)。
A．取出集气瓶　B．盖上毛玻璃片　C．将集气瓶正放在桌上　D．将集气瓶倒放在桌上
(3)实验室可选用装置B、D或B、E组合制取甲烷气体，据此推断下列说法正确的是
A．制取甲烷的药品只有固体　B．甲烷的密度小于空气
C．制取甲烷可在常温下进行　D．甲烷不与水反应
(4)A装置也可用于制取CO2，需要的试剂名称为 。将产生的CO2依次通入，如图1所示的装置中，可观察到F中 。是因为 (写化学方程式)。G中观察到 ，说明CO2密度比空气大。
Ⅱ．自制简易制氧机
(5)利用过氧化氢分解产生氧气的原理，小玲自制了如图2所示的家庭简易制氧机。
①左瓶中；小玲设计的装置使用了可上下抽拉的线绳，这样设计的优点是
②石瓶中：若想监测产生氧气的气流速度，可将 (填“a”或“b”)端导管伸入水面下。
【答案】(1) 长颈漏斗 m 防止气体从长颈漏斗中逸出
(2) 反应物的状态 反应条件 A 集气瓶口有大气泡冒出 BAC
(3)ABD
(4) 大理石和稀盐酸/石灰石和稀盐酸 紫色石蕊溶液变红色 气球飘起来
(5) 能随时控制反应的开始与停止 a
【详解】（1）由图可知，仪器a为长颈漏斗；
为了防止液体从长颈漏斗中逸出，则长颈漏斗下端应伸入液面以下，即反应时液面不低于m。
（2）选择发生装置时，要考虑反应物的状态和反应条件；
实验室用大理石和稀盐酸制取二氧化碳，该反应为固液常温反应，发生装置选A，且该装置也适用于过氧化氢制取氧气；
过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成水和氧气，反应的化学方程式为：；
用排水法收集气体时，当集气瓶口有大气泡冒出时，则说明已收集满；
集满后，先在水下盖上玻璃片，然后取出集气瓶，由于氧气密度比空气大，则集气瓶应正放在桌面上，故顺序为：BAC。
（3）装置B为加热固体装置，说明反应物为固体，反应条件为加热，装置D为向下排空气法，适用于收集密度比空气小的气体，且装置E为排水法收集装置，适用于收集不易溶于水，且不和水反应的气体，甲烷可用装置B、D或装置B、E组合制取，说明制取甲烷的药品只有固体，条件为加热，且甲烷的密度小于空气，且不和水反应，故选ABD。
（4）实验室用大理石或石灰石和稀盐酸制取二氧化碳；
二氧化碳能和水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊变红色，则可观察到F中紫色石蕊溶液变红色，反应的化学方程式为：；
二氧化碳密度比空气大，则可观察到充满空气的气球向上飘。
（5）①上下抽动拉绳，能控制固体和液体的接触与分离，则能控制反应的发生与停止；
②若想监测产生氧气的气流速度，可将氧气通入水中，通过产生气泡的快慢观察产生氧气的速率，即将a端导管伸入水面下。
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