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空气和氧气
知识点一 空气中氧气含量的测定
1．拉瓦锡用定量的方法研究空气的成分
实验装置 实验现象 实验结论
一部分银白色的液态汞变成 色粉末，容器里空气的体积大约减少了 …… 空气由 和 组成，其中氧气约占空气总体积的
2．测定空气中氧气的含量
实验原理 红磷燃烧消耗集气瓶内的氧气，瓶内气体 ，压强 ，冷却后打开弹簧夹，烧杯内的水会被压入集气瓶，进入水的体积即为瓶内消耗 的体积。
实验现象 ①红磷燃烧，产生 ，并放出热量；②冷却后打开弹簧夹，烧杯中的水 ，瓶内液面上升约 。
实验结论 氧气约占空气总体积的 。
文字表达式 红磷（P）燃烧消耗氧气（O2），生成了白色的五氧化二磷（P2O5）固体
符号表达式
误差分析 小于1/5原因 ① ；② ； ③
大于1/5原因 ① ；②
题型01拉瓦锡测空气中氧气的含量
【典例01】（2024·四川成都·中考真题）空气中含有多少氧气呢？学习小组开展“测定空气里氧气含量”的探究活动。
资料：1.红磷的着火点是240℃，白磷的着火点是40℃。
2.相同的温度和体积下，气体压强与分子数成正比。
3.相同的温度和压强下，气体体积与分子数成正比。
【史料研究】
二百多年前，化学家拉瓦锡利用汞能和氧气发生反应的原理，采用图1装置测出氧气约占空气体积的。
（1）加热时，曲颈甑内液态汞表面产生红色粉末，玻璃钟罩内的现象是 　 　，产生该现象的原因是 　 　。
【设计与实验】设计并利用图2装置测空气里氧气含量。
（2）主要步骤如下，正确的顺序为 　 　（填序号）。
①弹簧夹夹紧胶皮管 ②红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹
③点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧塞子 ④在集气瓶中加入少量水，将水面上方空间分成5等份
（3）实验结束，集气瓶中剩余气体的主要成分是 　 　。
【优化与实验】同学们利用图2装置多次实验，水面均未上升到刻度“1”。经讨论后，分别取足量红磷、白磷采用图3装置进行实验，记录并处理数据分别如图4、图5。
（4）图4中氧气含量从8.05%上升到9.26%，原因可能是 　 　。
（5）图5中BC段压强增大，原因是 　 。计算白磷消耗的氧气占空气体积的 　 　%（精确到0.01%）。
【反思与交流】
（6）图2实验水面未达到刻度“1”，原因是装置中的氧气未消耗完。红磷燃烧不能将氧气消耗完的主要原因是 　 　。
（7）上述实验中汞、白磷和五氧化二磷有毒，对环境“不友好”。结合实验原理和药品弊端，可选择的替代药品有 　 　（写一种）。
【变式1-1】（2025·四川成都·模拟）拉瓦锡利用如图实验研究空气成分，下列说法合理的是（　　）
A．汞槽和曲颈甑中汞的作用都是消耗氧气
B．将曲颈甑中的汞换成木炭不影响测定结果
C．结束加热后不需冷却，立即测量玻璃钟罩中汞柱上升的高度
D．实验结束后，发现曲颈甑中剩余气体不支持燃烧，说明空气为混合物
【变式1-2】（2025·山东青岛·一模）下图是拉瓦锡测定空气成分的实验。他将汞放在密闭容器里连续加热12天，得到红色粉末（HgO），他又把红色粉末放在另外容器里加强热，最终得出了空气成分的结论。
（1）若用煤块作火炉燃料，是利用该物质的 （选填“物理”或“化学”）性。
（2）连续加热12天的目的是 ，剩余气体约占原气体总体积的 。
（3）将红色粉末加强热可生成初始物质，该反应的符号表达为 。
【变式1-3】（2025·河北唐山·二模）空气中含有多少氧气呢？学习小组开展“测定空气里氧气含量”的探究活动。
【资料】
①红磷的着火点是240℃，白磷的着火点是40℃。
②相同的温度和体积下，气体压强与分子数成正比。
③相同的温度和压强下，气体体积与分子数成正比。
【史料研究】
二百多年前，化学家拉瓦锡利用汞能和氧气发生反应的原理，采用图1甲装置测出氧气约占空气体积的。
（1）加热时，曲颈甑内液态汞表面产生红色粉末，玻璃钟罩液面上升，产生该现象的原因是 　 　 。
【设计与实验】设计并利用图1乙装置测空气里氧气含量。
（2）主要步骤如下，正确的顺序为 　 　 （填序号）。
①弹簧夹夹紧胶皮管 ②红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹
③点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧塞子 ④在集气瓶中加入少量水，将水面上方空间分成5等份
（3）实验结束，集气瓶中剩余气体的主要成分是 　 　 。
【优化与实验】
同学们利用图1乙装置多次实验，水面均未上升到刻度“1”。经讨论后，分别取足量红磷、白磷采用图2甲装置进行实验，记录并处理数据分别如图2乙、图2丙。
（4）图2乙中氧气含量从8.05%上升到9.26%，原因可能是 　 。
（5）图2丙中BC段压强增大，原因是 　 　 。
【反思与交流】
（6）图1乙实验水面未达到刻度“1”，原因是装置中的氧气未消耗完。红磷燃烧不能将氧气消耗完的主要原因是 　 　 。
（7）上述实验中汞、白磷和五氧化二磷有毒，对环境“不友好”。结合实验原理和试剂弊端，可选择的替代试剂有 　 　 （写一种）。
题型02 氧气含量测定实验的误差分析
【典例02】（2025·山东滨州·中考真题）实验室可用以下两套装置测定空气中氧气的含量（铜粉在加热条件下能与氧气反应生成氧化铜；实验中忽略固体体积的影响）。对于图1、图2实验，下列说法正确的是（　　）
A．图1、图2实验中的红磷或铜粉可以用硫粉代替
B．图2实验：若铜粉量不足会使测量值偏大
C．图1实验：弹簧夹未夹紧会导致测量结果偏大
D．图2实验：连接好装置，推动注射器甲的活塞，松开手后，活塞回到原刻度，说明装置气密性良好
【变式2-1】（2025·陕西西安·模拟预测）测定空气里氧气含量的装置图如图，有关此实验的结论与分析错误的是（　　）
A．此实验证明，氧气约占空气体积的
B．此实验要求，反应后集气瓶内剩余的气体，既不易溶于水，也不支持燃烧
C．该实验中的红磷还可以用硫来代替
D．如果红磷量不足可能导致测定的数值偏低
【变式2-2】（2025·湖北黄冈·模拟）某同学设计了“空气中氧气体积分数的测定”实验改进装置，如图，Y型管的体积为V，开始注射器的内液体刻度在V1，结束时停在V2处。下列说法正确的是：（　　）
①快推与慢拉注射器都可以检查该装置的气密性
②此装置环保、便捷、节约时间，便于读数
③注射器内的液体的体积对实验的结果有影响
④滴有酚酞的氢氧化钠溶液由红色变无色，说明白磷燃烧产生了酸性物质
⑤氧气体积分数为
A．②⑤ B．②③⑤ C．②③④⑤ D．①②③④⑤
【变式2-3】（2025·山东烟台·一模）小明用如图所示装置进行实验，测定出空气中氧气的含量。
（1）加热图2中的铁丝，反应结束后，打开止水夹，最终注射器活塞移至约 　 　 刻度处。实验结束，集气瓶中剩余气体的主要成分是 　 （填化学式）。若白磷量不足，则会导致测量结果 　 　 （填“偏大”或“偏小”或“不变”）。
（2）关于上述实验，下列叙述错误的是 　 　 （填序号）。
A.图2中瓶内空气的体积约为200mL B.加热铁丝的目的是引燃铜匙中的白磷
C.白磷的作用是消耗图2中瓶内的O2 D.为保证测量的准确性，反应结束后，应立即打开止水夹
【优化与实验】同学们利用以上装置多次实验，测量结果均偏小。经讨论后，取足量白磷采用图3装置进行实验，记录并处理数据分别如图4、图5。
（3）图4中氧气含量从8.05%上升到9.26%，原因可能是 　 　 。
（4）图5中BC段压强增大，原因是 　 　 。
【反思与交流】
（5）上述实验中的白磷和五氧化二磷有毒，对环境“不友好”。结合实验原理和试剂弊端，可选择的替代试剂有 　 　 （写一种）。
题型03氧气含量测定实验的拓展
【典例03】学习完测定空气中氧气的含量后，同学们对课本实验进行了改进：
（已知：白磷和红磷都能在空气中燃烧生成五氧化二磷）
（1）如图1，红磷在瓶中燃烧产生大量 　 　，燃烧停止并冷却至室温后打开弹簧夹，可以观察到水倒流入集气瓶约占空气体积的，写出该反应的化学方程式 　 　。通过该实验现象，还能判断出剩余气体的物理性质是 　 　溶于水。
（2）图2装置中，打开止水夹之前，气球的大小变化是 　 　。
（3）图3装置中，若白磷量不足，活塞最终停在刻度线 　 　（填序号）。
A．4处 B．5处 C．4～5之间 D．3～4之间
（4）图4装置中，集气瓶中空气的体积为200mL，若装置漏气，测定结果会 　 　（填“偏大”或“偏小”或“无影响”）。改进后，实验结束时流入集气瓶的水的体积为43mL，则测得的空气中氧气的体积分数为 　 　。
（5）利用图二中的传感器可以实时监测实验过程中装置内的压强、温度和氧气浓度，得到3条曲线，变化趋势如图6所示。
X曲线表示 　 　（选填“温度”或“氧气浓度”）变化趋势。压强曲线中，BC段气压变化的原因是 　 　。
【变式3-1】（2025·吉林长春·一模）如图是某实验小组对测定空气中氧气含量实验的改进。取有刻度的管状玻璃容器，容器一端封闭，另一端有可自由滑动的活塞，容器中有空气和足量的白磷（已知白磷在40℃时即可燃烧，其燃烧现象、生成物与红磷一致），将容器放在盛有热水的烧杯上方，开始实验。下列说法错误的是（　　）
A．实验过程中活塞先向右移动，后向左移动
B．管状玻璃容器冷却至室温后，活塞将停在“8”附近
C．实验结束后装置内剩余气体只有氮气
D．改进装置具有不会污染空气、测定结果更精确的优点
【变式3-2】（2025·河北石家庄·一模）如图所示的甲、乙两个装置为实验室测定空气中氧气体积分数的改进实验，实验前甲装置内空气体积为30mL（盛装细铜丝的玻璃管中空气忽略不计，且铜只能与空气中氧气发生反应），乙装置中注射器和硬质玻璃管内空气体积分别为15mL和25mL。下列的有关说法中正确的是（　　）
①乙实验的过程中，气球的变化是先变大后变瘪
②若甲、乙实验操作均无误，结束后甲、乙注射器内读数分别约为24mL和8mL
③若甲、乙装置中停止加热后立即读数，则测得装置内剩余气体体积将偏小
④若实验前乙装置注射器内空气为5mL，则乙实验很难得出准确的结论
⑤装置的气密性良好、铜足量是两个实验获得成功的共同要求
⑥若实验非常成功，两个实验均能证明氧气约占空气质量的
⑦甲、乙两个实验中都可以通过反复推拉注射器使装置内的氧气尽可能充分反应
A．①④⑤⑦ B．②③⑤⑥ C．①②③⑤ D．①②④⑤
【变式3-3】（2025·北京朝阳区·模拟）建构合理的思维模型，既能促进深度学习，又能提高思维品质。小科建构了“两组分混合物含量测定”的思维模型。
运用该模型对教材中“测定空气中氧气含量”的实验进行了再探究：忽略含量很低的其它物质，空气可以看成由氮气和氧气组成的两组分混合物。
【探究一】根据沸点低的组分先汽化的性质，测定混合物中某组分的含量。
（1）将空气转变为液态空气，液氮先汽化。从建模角度分析，该操作属于上述思维模型中的 　 　 。
【探究二】根据混合物中某组分发生化学反应，测定混合物中某组分的含量。
（2）按如图甲装置测定空气中氧气含量。
【实验步骤】
实验1：按图1所示装置，用白磷燃烧的方法测定空气中氧气的体积分数。
实验2：按图2所示装置，在集气瓶内壁用水均匀涂附铁粉除氧剂（其中辅助成分不干扰实验），利用铁生铁锈（铁能与氧气反应生成铁锈）的原理测定空气中氧气的体积分数。
①实验1中，白磷要足量的目的是 　 　 。
②图2装置要测定的数据有 　 　 。
③连接数字传感器，测得实验1、实验2中氧气的体积分数随时间变化的关系分别如图3、图4所示。依据图中信息，实验2的测定方法更准确，判断依据是 　 　 。
【继续探究】
运用上述思维模型，同学们又设计了图乙的实验装置。
①请根据某小组提供的实验数据，完成表格：
硬质玻璃管中空气的体积 反应前注射器中空气的体积 反应后注射器中气体体积 实验测得空气中氧气的体积分数（结果精确到1%）
50mL 20mL 7mL 　 　
②不同实验小组做上述实验时结果差别较大，其中有些小组测定出空气中氧气的体积分数低于实际数值，请分析导致测定数值偏低的原因是 　 　 （答出1点即可）。
知识点二 空气的成分和用途
1.空气成分
气体 氮气（N2） 氧气（O2） 稀有气体 二氧化碳（CO2） 其他气体
体积分数 0.94% 0.03% 0.03%
2．氮气
物理性质：无色、无味的气体， 溶于水，熔沸点低，密度比空气略 。
化学性质：氮气化学性质很稳定，常温下 跟其他物质发生反应，但在高温、高能量条件下可与某些物质发生反应。
用途：作制造硝酸氮肥的化工原料、做 （化学性质稳定）、 液氮做 （ 性质）。
3．稀有气体
化学性质及用途：
（1）化学性质很 ，一般不跟其他物质发生反应。（用作 ）
（2）在通电时发出不同颜色的光。（用作 ）
（3）氦气的密度小、化学性质很稳定。（用作填充 ）
题型01空气中主要成分
【典例01】（2025·湖南长沙·中考真题）空气是一种混合物。洁净的空气中含量较高且化学性质不活泼的是（　　）
A．氮气 B．氧气 C．二氧化碳 D．水蒸气
【变式1-1】（2025·江西模拟·模拟）天舟八号将果蝇带上天展开实验，标志着我国空间生命科学的新进展。下列能供给果蝇呼吸的气体是（　　）
A．氮气 B．水蒸气 C．氧气 D．稀有气体
【变式1-2】（2025·湖北荆州·模拟）空气是宝贵的自然资源。下列关于空气的说法中，正确的是（　　）
A．空气的成分按质量计算：N2约占78%，O2约占21%
B．食品采用真空包装的主要目的是为了隔绝水蒸气
C．空气是混合物，组成空气的各成分保持着它们各自的性质
D．大自然有自净能力，大量有害物质进入空气中，空气的成分仍能保持不变
【变式1-3】（2025·湖南长沙岳麓区·模拟）（2025 岳麓区校级开学）空气是人类生产活动的重要资源。下列有关空气成分的说法正确的是（　　）
A．氧气占空气的质量分数约为21% B．氮气不与任何物质发生化学反应
C．二氧化碳是空气污染物 D．稀有气体可制成多种用途的电光源
题型02 空气中的各主要成分的用途
【典例02】（2025·天津·中考真题）空气是一种宝贵的自然资源，其中能供给人类呼吸的气体是（　　）
A．氮气 B．氧气 C．氖气 D．二氧化碳
【变式2-1】（2025·四川自贡·一模）（2025·福建泉州·模拟预测）神舟二十号载人飞船搭载了6条雄性斑马鱼进入空间站再次进行“太空养鱼”实验。斑马鱼呼吸所需的气体为（　　）
A．N2 B．O2 C．CO2 D．H2O
【变式2-2】（2025·辽宁沈阳·三模）下列气体在空气中大量存在，且可充入食品袋中防止食品运输过程中被压碎和变质的是（　　）
A．氧气 B．二氧化碳 C．氦气 D．氮气
【变式2-3】（2025·河北石家庄·模拟）下列有关物质的性质及相关用途的叙述，正确的是（　　）
①氧气易溶于水，使得鱼能在水中生存；
②氮气的化学性质不活泼，可用作粮食和食品仓库的保护气；
③氧气能支持燃烧，所以可用作火箭的高能燃料；
④由于稀有气体有惰性，所以常用作保护气。
A．①②③ B．①②④ C．①③ D．②④
知识点三 空气的污染及防治
1.空气污染
（1）空气中的主要污染物：①可 ； ②有害气体： 、碳氧化物、氮氧化物等。
（2）空气污染的主要危害：①严重损害人体的健康；②影响作物的生长；③损坏地面设施，破坏文物古迹；④导致地球生态平衡失调等。
2.保护大气环境
（1）空气污染的防治：加强 ；积极 等。
（2）空气质量日报：空气质量日报的主要内容： ；空气污染指数；空气质量指数级别。
题型01空气的污染
【典例01】（2025·四川德阳·中考真题）防治空气污染是一项意义重大的课题。下列气体属于空气污染物的是（　　）
A．氮气 B．氧气 C．二氧化硫 D．水蒸气
【变式1-1】（2025·江西南昌 ·模拟）洁净的空气对人类非常重要。下列气体不会污染空气的是（　　）
A．氮气 B．一氧化碳 C．二氧化硫 D．二氧化氮
【变式1-2】（2025·河南新乡·三模）某化学小组通过微型空气质量“检测站”对空气污染情况进行监测。下列不属于其监测项目的是（　　）
A．CO2 B．CO C．SO2 D．细颗粒物
【变式1-3】（2025·河北张家口·一模）空气是人类生产活动的重要资源。下列关于空气的说法正确的是（　　）
A．空气质量指数级别越高，代表空气质量越好
B．空气中含有氧气，因此空气可直接用于医疗急救
C．目前计入空气质量评价的主要污染物有SO2、CO2、NO2、O3等
D．超导材料在液氮的低温环境下能显示超导性能
题型02 大气环境保护
【典例02】（2025·山东滨州·中考真题）利用微型空气质量“检测站”(如图)可以监测空气质量状况。下列有关说法错误的是（　　）
A．太阳能板可以将光能转化为电能
B．污染物传感器主要用于测定CO2的含量
C．气象参数传感器能够测定空气的温度、湿度等
D．利用该种设备可实时监测不同地方的空气质量状况
【变式2-1】（2025·河南郑州·模拟）建设美丽家园需要天蓝、地绿、水清。下列做法不利于保护环境的是（　　）
A．开发和利用新能源 B．积极植树、造林、种草
C．露天焚烧树叶、塑料袋 D．将垃圾分类、回收、利用
【变式2-2】（2025·陕西西安·模拟）党的二十大报告提出深入推进环境污染防治。为了达到此目的，以下措施中不正确的是（　　）
A．少开私家车一定程度上能减少PM2.5的排放
B．推广新能源汽车的使用，能减少汽车尾气对大气的污染
C．节日期间大量燃放烟花爆竹
D．大力提倡绿化、增加居民区绿化带
【变式2-3】（2025·河北衡水·模拟预测）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。下列相关说法错误的是（　　）
A．二氧化碳含量增多会引起酸雨
B．PM2.5的含量越高，空气质量越差
C．积极植树造林有助于提升空气质量
D．加强空气质量监测有利于调控工业布局、减少环境污染
知识点四 氧气的性质和用途
1.氧气的物理性质
（1）通常情况下，氧气是一种 色 味的气体，密度为1.429g/L比空气略 ，（因此盛满氧气的集气瓶 放在桌子上）氧气 溶于水。
（2）三态变化：氧气在-183℃时变为 色液体，在—218℃变为 固体。
1.氧气的化学性质
（1）氧气的特性是能使 复燃。
（2）与氧气的反应
反应现象 文字表达式 注意事项
在空气中 在氧气中
硫磺 产生 发出 火焰 硫＋氧气二氧化硫S O2 SO2 集气瓶底部预先放些
，生成 的气体
木炭 发 光 剧烈燃烧，发 光 碳＋氧气二氧化碳C O2 CO2 燃烧匙应由 而 缓慢伸入集气瓶底
，生成的气体能使澄清的石灰水变
放出热量，生成 和使石灰水 的气体
铁丝 剧烈 ， ，生成 铁＋氧气四氧化三铁Fe O2 Fe3O4 集气瓶的底部要预先放
题型01氧气的性质
【典例01】（2024·广西·中考真题）潜水员水下作业时需要携带氧气瓶，这是因为氧气（　　）
A．无色无味 B．密度比空气大
C．能支持燃烧 D．能供给呼吸
【变式1-1】（2025·江苏扬州·三模）氧气是空气的主要成分之一、下列说法不正确的是（　　）
A．通常状况下，O2是无色气体
B．相同条件下，O2的密度大于CO2的
C．分离液态空气可获得O2
D．焊接或切割金属时使用纯氧代替空气以获得更高的温度
【变式1-2】（2025·山东济南·一模）下列有关氧气的说法中，正确的是（　　）
A．鱼类能在水中生存，说明氧气易溶于水
B．焊接或切割金属时使用纯氧代替空气以获得更高的温度
C．植物的光合作用是减少空气中二氧化碳气体含量的唯一方法
D．研究表明纯氧会使人中毒，所以医疗急救中使用的氧气不是纯氧
【变式1-3】（2025·河南·模拟）纳米铁粉在空气中不易自燃，但稍加热即可剧烈燃烧，如图是纳米铁粉在锥形瓶中燃烧的实验。下列说法不正确的是（　　）
A．水可防止生成物溅落炸裂瓶底
B．气球的现象是膨胀起来
C．纳米铁粉燃烧反应的化学方程式为：
D．激光手电的作用是引燃纳米铁粉
题型02 与氧气反应的现象
【典例02】（2025·河南·中考真题）氧气性质活泼，能支持燃烧。下列物质在氧气中燃烧，能生成无色、无味气体的是（　　）
A．铁丝 B．硫粉 C．红磷 D．木炭
【变式2-1】（2025·湖南湘潭·一模）氧气的化学性质活泼，能支持燃烧。下列物质在空气中燃烧时能产生大量白烟的是（　　）
A．铁丝 B．硫粉 C．红磷 D．木炭
【变式2-2】（2025·河南周口·三模）下列对实验现象的描述正确的是（　　）
A．红磷在空气中燃烧，产生大量白雾 B．硫在空气中燃烧，发出蓝紫色火焰
C．木炭在空气中充分燃烧，生成二氧化碳 D．铁在纯氧中燃烧，火星四射
【变式2-3】（2025·江苏常州·模拟）利用如图所示装置进行“硫燃烧”实验：步骤Ⅰ．向弯形具支试管中鼓入空气，同时用酒精灯给硫粉加热至硫粉开始燃烧；步骤Ⅱ．停止鼓入空气，用酒精灯给高锰酸钾加热。下列关于该实验的说法不正确的是（　　）
A．硫粉在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰
B．气球的作用是缓冲气压，收集二氧化硫，防止污染空气
C．弯形具支试管口的棉花是防止粉末状物质堵塞导管
D．此实验可以证明影响硫燃烧剧烈程度的因素是温度
题型03氧气的用途
【典例03】（2025·云南·中考真题）空气中能供给呼吸的气体是（　　）
A．氮气 B．氧气 C．稀有气体 D．二氧化碳
【变式3-1】（2025·湖南长沙·一模）神舟十八号“太空养鱼”项目进展顺利。下列能供给斑马鱼和宇航员呼吸的气体是（　　）
A．O2 B．N2 C．CO2 D．H2O
【变式3-2】（2025·重庆江津区·模拟）下列有关物质的性质与用途对应关系错误的是（　　）
A．氧气能供给呼吸——用于医疗急救
B．氧气能助燃——作燃料
C．氮气化学性质稳定——作保护气
D．稀有气体通电时发出不同颜色光——作霓虹灯
【变式3-3】（2025·湖南长沙岳麓区·三模）空气是人类生产活动的重要资源。空气中的各种成分广泛应用于工农业生产、医疗和科研等领域。下列说法正确的是（　　）
A．氧气能支持燃烧，可以作燃料
B．氮气化学性质不活泼，可以作保护气
C．空气中稀有气体含量少，没有利用价值
D．CO2会造成温室效应，属于空气污染物
知识点五 实验室制取氧气
一、加热高锰酸钾制取氧气
（1）药品及仪器：酒精灯、试管、铁架台、水槽、集气瓶、玻璃导管、棉花、胶塞、高锰酸钾
（2）反应原理：或 。
（3）发生装置： 收集装置
（固固加热型） （排水法）
（4）实验步骤：
① 查：检查装置 ；
② 装：将高锰酸钾装入干燥的试管，并在试管口 ，并用带导管的橡皮塞塞紧试管；
③ 定：将试管固定在铁架台上；
④ 点：点燃酒精灯，试管 后，就使酒精灯固定在试管底部加热；
⑤ 收：根据所选的收集装置来确定气体的收集方法；
⑥ 移：把导管移出水槽；
⑦ 灭：熄灭酒精灯。
（5）气体验满：（用排水法收集）如果集气瓶口有 出现，说明气体收集满了；（用向上排空气法收集）将带火星的木条放在集气瓶口，如果带火星的 ，说明氧气收集满了。
二、过氧化氢制氧气
（1）药品：双氧水和 。
（2）反应原理：或 。
（3）步骤：①检查装置的 。
②向锥形瓶中加入二氧化锰固体。
③塞好带有长颈漏斗（或分液漏斗）和导管的双孔塞。
④向长颈漏斗（或分液漏斗）中加入过氧化氢溶液。
⑤用 集气法收集。
三、催化剂
（1）概念：在化学反应中能改变其他物质的化学反应速率，但本身的 和 在反应前后没有发生 的物质。
（2）特点：一变两不变。
（3）注意事项：
①催化剂只能改变 ，不能改变化学反应的 ；
②催化剂的 和 在化学反应前后不改变，其反应过程中有可能改变；
③不同的化学反应有不同的催化剂，同一化学反应也可能有几种催化剂。
（氧化铁、硫酸铜、红砖粉末等也可以作催化剂）
题型01实验室高锰酸钾制氧气
【典例01】（2025·四川成都·中考真题）高锰酸钾制取氧气的实验如图，下列操作符合安全规范的是（　　）
A．连接仪器——将试管抵住实验台，用力塞紧胶塞
B．加热试管——先预热，再对准试剂所在部位加热
C．结束实验——熄灭酒精灯后，将导管移出水面
D．整理复位——加热后的试管，立即用冷水清洗
【变式1-1】（2025·辽宁锦州·一模）实验室用高锰酸钾为原料制取氧气，并采用排水法收集。下列实验操作正确的是（　　）
A．先把试剂装入试管中，再检查装置的气密性
B．待气体集满后，先在水中盖好玻璃片，再取出集气瓶
C．收集满的氧气倒放在实验台上
D．实验结束时，先熄灭酒精灯，再将导管移出水面
【变式1-2】（2025·四川眉山·模拟）实验室制取氧气的过程，大致可以分以下几步，其中正确的是（　　）
①点燃酒精灯给试管加热 ②熄灭酒精灯 ③检验装置的气密性
④将药品装入试管并固定装置 ⑤用排水法收集气体 ⑥将导气管从水槽中移出．
A．③④①⑤②⑥ B．③④①⑤⑥②
C．④①③⑤②⑥ D．④①③⑤⑥②
【变式1-3】（2025·四川广元·模拟）如图所示是初中常见的实验室制取并收集气体的装置图，回答下列问题。
（1）标号为①的仪器名称是 　 　 。
（2）用高锰酸钾制取氧气时，试管口放一些棉花的原因是 　 　 。
（3）收集氧气可选用C装置，是推测氧气的物理性质是 　 　 。
（4）实验室需少量甲烷气体，可用加热无水醋酸钠与碱石灰两种固体混合物制得。制甲烷气体的发生装置应选用 　 　 （填字母）装置；若用如图F装置收集甲烷，气体由 　 　 端通入（填“a”或“b”）。
题型02 实验室过氧化氢制氧气
【典例02】（2025·广西·中考真题）实验是化学研究的重要手段。某同学在实验室制取氧气并进行氧气性质的探究。
（1）该同学用双氧水和二氧化锰制取氧气，发生反应的化学方程式是 　 　 ，选用的发生装置是 　 　 （填字母序号）。
（2）实验室现有的双氧水浓度过大，使用前需要稀释。稀释双氧水时用到的玻璃仪器有胶头滴管、量筒、烧杯和 　 　 。
（3）用排空气法收集氧气应选装置 　 　 （填字母序号），还可以用 　 　 法收集氧气。
（4）用带火星的木条放在集气瓶口，观察到木条 　 　 ，说明氧气已集满。将红热的铁丝伸入集满氧气的集气瓶中，铁丝剧烈燃烧，火星四射，生成 　 　 色固体。
【变式2-1】（2025·四川成都·模拟）如图是实验室制取气体常用的实验装置图，请回答下列问题：
(1)写出装置图A中①的仪器名称 。
(2)实验室常用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气，选择的发生装置是 （填序号）。
(3)用E收集气体、导管口开始产生气泡不宜立即收集，当 时，再把导管口伸入集气瓶。
(4)用装置C收集氧气，如何进行验满： 。
【变式2-2】（2025·湖南长沙·一模）以下是常见的实验室制取气体装置，根据给出的装置回答下列问题。
（1）写出仪器a的名称：　 　。
（2）实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，与装置B相比，选用装置C的优点是 　 　。
（3）小麓同学认为装置G也可以用来收集氧气，如果用该装置收集氧气，检验收集满的方法是 　 　。
（4）实验室可以用加热无水醋酸钠固体和氢氧化钠固体的方法来制取甲烷，甲烷通常情况下是一种无色、无味的气体，密度比空气小，难溶于水，请从以上装置中选择在实验室制取较纯净甲烷的发生装置和收集装置的组合： 　（填字母）。
【变式2-3】（2025·吉林长春·中考真题）回答“氧气的实验室制取”实验中的相关问题。
（1）仪器a的名称是 　 　 。
（2）实验室用加热高锰酸钾的方法制取O2。
①该反应的化学方程式为 　 　 ；
②用该方法制取O2的发生装置应选择图1中的装置 　 　 （填序号）。
（3）将图2中的仪器组装成收集装置，与选择的发生装置相连，制取氧气。实验完成后，老师对“组装收集装置”和“收集气体”的过程进行点评，上述两个过程中的一些错误操作，可能会影响收集到氧气的浓度，例如“未验满就停止收集”。请再写出两点可能导致收集到氧气的浓度偏低的错误操作：　 　 。
题型03催化剂
【典例03】（2025·江西·中考真题）兴趣小组为了解调控化学反应的方法，进行了下列实验。
(1)实验一：在空气中点燃木炭，再伸入充满氧气的集气瓶中，木炭燃烧更剧烈，说明 会影响化学反应速率。
(2)实验二：图1木条不复燃，图3中的现象为 ，由此可知MnO2可加快H2O2分解的速率。若反应前后MnO2的 和化学性质不变，则MnO2是H2O2分解的催化剂。为寻找该反应的新催化剂，兴趣小组分别用5mL10%H2O2溶液和不同催化剂进行实验，数据如表。分析表中数据，催化效果最好的物质是 。
实验编号 催化剂 收集气体体积 收集气体所用时间
① 2g氧化铁 7.0mL 560s
② 2g土豆 7.0mL 180s
③ 2g生姜 5.1mL 180s
(3)调控化学反应的方法还有很多，下列事例中调控方法相同的是______(填序号)。
A．食品在冰箱中保存不易变质
B．燃煤发电时，把煤块粉碎
C．汽车发动机把汽油喷成雾状进行燃烧
【变式3-1】（2025·江西南昌·模拟）两份等浓度的过氧化氢溶液，一份加入二氧化锰，另一份加入相同质量的氧化铁，产生氧气的质量随反应时间的变化关系如图所示，已知氧化铁也可以作为过氧化氢分解的催化剂。下列说法中正确的是（　　）
A．氧化铁的催化效果比二氧化锰好 B．两份过氧化氢溶液的质量相等
C．反应后氧化铁和二氧化锰的质量都减少 D．使用催化剂，不能增加或减少生成物的质量
【变式3-2】（2025·四川成都金牛区·一模）利用图1装置研究过氧化氢的分解反应，所得结果如图2所示。下列说法错误的是（　　）
A．图2中的a点对应的操作是推动注射器活塞
B．该实验不能证明MnO2对H2O2的分解起催化作用
C．对比b点和e点不能验证反应速率与H2O2的浓度有关
D．对比b点和d点可以验证反应速率与H2O2的浓度有关
【变式3-3】（2025·湖北宜昌·模拟）学习了MnO2对过氧化氢有催化作用的知识后。小鑫同学想：氧化铜（CuO）能否起到类似MnO2的催化作用呢？于是进行了如下探究。
【作出猜想】
猜想Ⅰ.CuO不是催化剂，也不参与反应，反应前后质量和化学性质不变；
猜想Ⅱ.CuO参与反应产生O2，反应前后质量和化学性质发生了改变；
猜想Ⅲ.CuO是反应的催化剂，反应前后质量和化学性质 　 　。
【进行实验】用天平称量0.2gCuO，取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，进行如下实验：
（1）填写如表：
步骤③现象 步骤⑥结果 步骤⑦现象 结论
　 　，带火星的木条复燃 　 猜想溶液中有气泡冒出　 　 猜想Ⅰ、Ⅱ不成立，猜想Ⅲ成立
（2）步骤 　 　（填序号）的对比能证明CuO能加快过氧化氢溶液分解的速率。
（3）步骤⑦的目的是 　 　。
（4）过氧化氢能被CuO催化分解生成氧气的符号表达式为 　 　。
【拓展】过氧化氢溶液完全分解后得到的液体是 　 　（填“纯净物”或“混合物”）。
题型04氧气的性质与制取的综合探究
【典例03】（2025·湖南·中考真题）根据氧气的制取和性质实验，回答下列问题。
（1）若用装置A加热KMnO4制取O2，图中a处需补充仪器的名称是 　 　 。
（2）若实验室用装置B制取O2，反应的化学方程式是 　 。
（3）上图中仪器b既有燃烧匙的作用，又有 　 　 的作用。
（4）点燃石英玻璃燃烧匙中的硫粉立即伸入装置C中，产生淡蓝色火焰，然后通入O2，产生明亮的蓝紫色火焰。对比通入O2前后的现象，可得出硫燃烧的剧烈程度与 　 　 有关。
（5）装置C中气球的作用是 　 　 。
【变式3-1】（2025·广东深圳·一模）小雅同学想在实验课利用下列仪器来完成高锰酸钾制取氧气以及氧气的性质实验，请回答下列问题：
（1）仪器①的名称是 　 　 。
（2）用装置C来收集氧气说明氧气具有 　 　 的物理性质。
（3）用装置D排空气法收集氧气，进气口为 　 　 （填“m”或“n”）端。
（4）做细铁丝在氧气中燃烧的实验时，集气瓶中留少量水的目的是：　 　 。
【变式3-2】（2025·安徽合肥·模拟）根据如图装置完成制取氧气及其性质实验
（1）利用A装置制取氧气的化学方程式为 　 　，该装置具备的优点是 　 。
（2）为收集较纯的氧气，需先排尽装置A内的空气，应对弹簧夹的操作是 　 　（填“打开a，关闭b”或“关闭a，打开b”或“关闭a，关闭b”）；再次调节弹簧夹，用装置B收集氧气。
（3）待装置B集满氧气后，将燃烧着的硫迅速放入装置B中，塞紧胶塞。此时，装置B的现象是 　 　。
（4）装置C的作用是 　 　。
【变式3-3】（2025·江西南昌·一模）Ⅰ.氧气的实验室制取与性质
（1）A中用于固定和支持的仪器是 　 　 。
（2）以过氧化氢溶液制备并收集纯度高的氧气，要求氧气的流速稳定，选择的装置组合为 　 　 。化学方程式为 　 　 。
（3）通过实验一对比可以得出的实验结论是 　 　 。关于实验一说法正确的是 　 　 （填字母）。
A.硫在空气中燃烧产生蓝紫色火焰 B.实验过程中液体的pH变小 C.实验应在通风橱中进行
Ⅱ.气割枪结构研究
查阅资料：乙炔（C2H2）是一种可燃性气体，充分燃烧时产生蓝色火焰。
（4）乙炔充分燃烧的化学方程式为 　 　 。
（5）点燃气割枪，火焰颜色为红色并产生黑烟，黑烟的主要成分为 　 　 。分析上图，调节气割枪为蓝色火焰的方法是 　 。
（时间：60分钟 满分：90分）
一、选择题：本题共20小题，每小题3分，共60分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1．（2024 江苏苏州·中考真题）空气中含有多种气体，其中体积分数最大的是（　　）
A．O2 B．N2 C．CO2 D．稀有气体
2．（2025·重庆中考真题）氮气常用作文物保护气，主要是利用了氮气（　　）
A．性质稳定 B．难溶于水 C．无色无味 D．沸点低
3．（2025·江苏无锡·模拟）为预防大气污染，需要对陶瓷厂周围的空气进行监测。下列不属于污染物的是（　　）
A．二氧化碳 B．一氧化碳 C．二氧化氮 D．可吸入颗粒物
4．（2025 河南郑州模拟）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
5．（2025 湖南长沙三模）蛇年春晚开场秀《迎福》运用了多种灯光效果来营造节日氛围，不同颜色的光线交相辉映，给人以强烈的视觉冲击。这些灯饰中填充的气体是（　　）
A．氮气 B．氧气 C．二氧化碳 D．稀有气体
6．（2025 河北邯郸一模）空气是一种宝贵的资源。下列关于空气的说法中，错误的是（　　）
A．空气是混合物 B．空气的成分按体积计算，氧气约占21%
C．臭氧层破坏与空气污染无关 D．空气中的稀有气体所占比例虽小，但用途广泛
7．（2025·广东·中考真题）下列关于的制取、验满及性质实验操作错误的是（　　）
A．制备 B．收集
C．验满 D．助燃性
8．（2024 江苏扬州中考）实验室用KMnO4制取并用排水集气法收集较纯净的O2。下列实验操作的先后顺序合理的是（　　）
A．检查装置气密性时，先用手握住试管，再将导管的一端伸入水中
B．先向试管中加入KMnO4固体，再检查装置气密性
C．实验时，先将导管伸入集气瓶中，再点燃酒精灯
D．气体收集完毕后，先将导管移出水面，再熄灭酒精灯
9．（2025 广东深圳模拟）活动小组在进行跨学科实践活动时，了解了微型空气质量“检测站”的检测结果如图，下列说法正确的是（　　）
A．风速的大小对空气质量的变化无影响
B．PM2.5是指粒径为0.25毫米的细颗粒物
C．空气质量指数数值越大，空气质量越好
D．若检测到二氧化硫超标，可能会导致酸雨
10．小科的爸爸给患病的奶奶购买了一台“便携式制氧器”，其原理图如图所示。小科通过阅读说明书，了解它的工作原理。下列说法错误的是（　　）
A．加湿过滤仓利用氧气不易溶于水的原理，使氧气湿润
B．输出的氧气可作为高能燃料
C．根据加湿过滤仓中气泡的多少，可以判断氧气排出的快慢
D．夏天鱼缸中溶解氧下降，可用该仪器给鱼缸中的鱼供氧
11．（2025 重庆沙坪坝区一模）《天工开物》中有一段话：“淡气者，淡然无用……力不足以烧火，其取之之法，以玻璃樽贮水少许，浮之以杯，烧片纸于杯中，则养气为火所化，樽中只剩淡气而已。”根据所学知识判断，下列表述不准确的是（　　）
A．“淡气”即为N2 B．“养气”质量约占空气的21%
C．“只剩淡气”中含一定量CO2 D．“淡气”比“养气”更不活泼
12．现有甲、乙两种质量相等的固体，其中甲是纯净的氯酸钾，乙是氯酸钾和少量二氧化锰的混合物。将甲、乙固体分别放入试管中，并在两个相同规格的酒精灯上同时加热制取氧气。当甲、乙均完全反应后，下列图像能正确反映得到氧气的质量m与所用时间t的关系的是（　　）
A． B． C． D．
13．（2025 天津南开区三模）认真观察、准确记录和仔细分析实验现象是学习化学的重要方法。下列有关实验现象和结论的描述中，不正确的是（　　）
A．石蜡浮于水面，其密度比水的小
B．细铁丝在氧气中燃烧，火星四射，生成四氧化三铁
C．硫在空气中燃烧产生大量白烟，生成二氧化硫
D．蜡烛燃烧时发光、放热，生成水和二氧化碳
14．（2025 湖南岳阳楼二模）下列有关氧气的说法正确的是（　　）
A．在空气中氧气的体积分数最大
B．氧气常温下能与所有金属反应
C．氧气可用作食品包装袋中的保护气
D．植物的光合作用能生成氧气
15．（2025 陕西西安二模）下列有关实验室制取氧气的说法正确的是（　　）
A．检查装置气密性时，先用手捂住试管，再将导管伸入水中
B．加热后导管口有气泡连续均匀逸出时，开始收集
C．高锰酸钾加热制取氧气，实验结束先熄灭酒精灯
D．用排水法收集氧气，验满时用带火星的木条放在瓶口
16．（2025 贵州贵阳三模）下列收集装置，可以用来收集氧气的是（　　）
A．①③⑥ B．①③④⑤ C．①②③⑥ D．①②③④
17．（2025 江苏苏州模拟）实验小组用如图所示装置进行实验．已知：2NaOH+SO2═Na2SO3+H2O
①关闭K，打开甲的胶塞，点燃硫粉后迅速塞紧胶塞．
②冷却至常温，将胶头滴管中的足量NaOH溶液挤入瓶中，振荡，使反应充分．
③打开K，观察乙中的现象．
下列说法不正确的是（　　）
A．①中，硫燃烧呈淡蓝色火焰
B．②中，甲装置内的气压减小，最终与大气压相等
C．③中，乙中的长导管口处冒气泡
D．甲装置中硫粉换做碳粉，则乙中长导管口可能冒出气泡很少
18．（2025 河南郑州模拟）兴趣小组探究氧气浓度对燃烧的影响，实验结果如图。下列说法正确的是（　　）
A．带火星木条在氧气浓度为35%时能复燃
B．用排空气法收集氧气，验满时带火星木条复燃，则氧气已集满
C．0.5mm细铁丝燃烧所需氧气的最低浓度为86%
D．氧气浓度和铁丝直径会影响铁丝燃烧剧烈程度
19．（2025 深圳模拟）用图甲所示装置测定空气中氧气的含量，其中燃烧匙内的白磷用电加热装置点燃，瓶内气压用气体压强传感器测定，其变化如图乙所示，则下列分析合理的是（　　）
A．该反应中的白磷要足量，目的是消耗尽集气瓶内的O2，避免实验误差
B．在t1时刻后，集气瓶内气压显著增加，其原因是白磷燃烧的产物所致
C．在t1﹣t2这段时间内，集气瓶内温度始终保持不变
D．t3时刻打开止水夹，瓶内气体体积变大
20．（2025 安徽马鞍山三模）兴趣小组用图甲所示装置探究不同催化剂对过氧化氢分解的催化效果。取大小相同的新鲜土豆块和新鲜猪肝块作催化剂，分别加入10mL相同浓度的过氧化氢稀溶液后，用传感器测量装置中气压的变化，如图乙中曲线a、b所示。下列说法错误的是（　　）
A．两种催化剂中催化效率更高的是猪肝块
B．从曲线a、b的变化可以看出，过氧化氢分解的反应是放热反应
C．加猪肝块催化的过氧化氢完全反应所用的时间大约是120s
D．曲线a、b最终达到相同的压强，说明催化剂不能改变产物的质量
二、非选择题，共4题，每空1分，化学方程式每个2分，共30分。
21．（5分）法国化学家拉瓦锡曾采用下图装置测定空气成分，他将汞放在下图密闭容器里连续加热12天，得到红色粉末氧化汞（HgO）；接着，又把红色粉末放在另外容器里加热，最终搞清了空气的主要成分。
（1）拉瓦锡连续加热汞12天，其目的是 　 　 ；曲颈瓶及玻璃钟罩中剩余气体约占原气体总体积的 。
（2）将红色粉末加强热可生成初始物质，其化学方程式为 　 　 。
（3）实验室用燃磷法测量空气中氧气含量的化学方程式是 　 。
22．（8分）（2025 四川达州中考真题）气体的制取和性质是初中化学核心知识之一，请结合以下实验装置回答问题：
（1）仪器甲的名称是 　 　 。
（2）实验室用高锰酸钾制取并收集较纯净的氧气，应选择的装置组合是 　 　 （从图1的A～E中选择，填字母序号），该反应的化学方程式为 　 　 。
（3）选用F装置收集氧气，气体应从 　 　 （填“a”或“b”）端进入集气瓶。
（4）实验室用过氧化氢溶液制取氧气，选用B装置做发生装置的优点为 　 　 。
（5）水、过氧化氢溶液和高锰酸钾都能用来制取氧气，是因为物质中都含有 　 　 元素。
（6）白炽灯泡内玻璃柱上有一点红色物质，那是红磷。只要看到使用过的灯泡内有这点红色物质存在，就可基本判定，该灯泡没有漏气，判断依据是 　 　 （用化学方程式表示）。
23．（8分）（2025 四川泸州模拟）催化剂的相关研究是一项重要的课题，某小组以“探究催化剂的奥秘”为题展开了项目式学习。
【任务一】认识催化剂
（1）催化剂在化工生产中具有重要作用。在化学反应里，催化剂能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和 　 　 在反应前后都没有发生变化。
【任务二】探究催化剂
（2）小组同学查阅资料发现氧化铜（CuO）也可作过氧化氢分解的催化剂，于是设计了如图实验进行验证，请填写表格：
步骤①现象 步骤③现象 步骤⑥结果 实验结论
无明显现象 试管中有气泡产生，带有火星的木条复燃 氧化铜的质量为 　 　 g 氧化铜可作为过氧化氢分解的催化剂
（3）步骤 　 　 （填序号）对比可以证明氧化铜能够加快过氧化氢的分解速率。
（4）步骤②中反应的化学方程式为 　 　 。
【任务三】探究不同催化剂的催化效果
（5）兴趣小组查阅资料得知：铁锈、硫酸铜、土豆、猪肝等也可以做过氧化氢溶液分解的催化剂。
于是他们用图甲所示装置探究不同催化剂对过氧化氢分解的催化效果。取大小相同的新鲜土豆块和新鲜猪肝块作催化剂，分别加入10mL相同浓度的过氧化氢稀溶液后，用传感器测量装置中气压的变化，如图乙中曲线a、b所示。
①结合实验和曲线a、b分析，两种催化剂中催化效率更高的是 　 。
②从曲线a、b的变化可以看出，过氧化氢分解的反应是 　 　 （填“放热”或“吸热”）反应，加猪肝块催化的过氧化氢完全反应所用的时间大约是 s（填“30”“65”或“120”）。
24．（9分）（2025 沈阳模拟）某兴趣小组对高锰酸钾制取氧气及高锰酸钾性质研究如下：
Ⅰ.氧气的制备：
（1）写出图中标号②仪器的名称：　 　。
（2）写出用高锰酸钾KMnO4制取氧气O2的化学反应方程式 　 　，图中一处明显的错误是 　 　。
Ⅱ.氧气的收集：
实验1：用向上排空气法收集氧气，当放置在集气瓶口带火星木条复燃时停止收集，测定瓶中氧气的含量，重复实验3次，收集到氧气的平均体积分数为79.7%。
实验2：用向上排空气法收集氧气，当放置在集气瓶口带火星木条复燃后，继续收集40秒，测定瓶中氧气的含量，重复实验3次。收集到氧气的平均体积分数为88.4%。
实验3：用排水法收集氧气，测定瓶中氧气的含量，重复实验3次。收集到氧气的平均体积分数为89.7%。
（3）由实验1、2可知，用向上排空气法收集氧气时，为提高获得的氧气体积分数，可采取的措施是 　 。
（4）在其他操作正确的情况下，实验3获得的氧气体积分数达不到100%的原因是 　 　。
Ⅲ.铁丝在氧气中燃烧
（5）铁丝燃烧时火星四射，经研究表明产生火星四射现象的原因可能是生铁在燃烧时生成了某种气体，推测该气体是 　 　（填化学式），将燃烧后的黑色固体粉碎后，滴加稀硫酸，　 　（填实验现象），则黑色固体中还含有铁。
Ⅳ、高锰酸钾分解产物的再利用
小明想回收产物中的二氧化锰，将剩余物放入烧杯中加水溶解，到墨绿色溶液，烧杯壁上有紫红色液体，过滤后得到的固体呈深棕色。
查阅资料：二氧化锰不溶于水，锰酸钾则是一种不稳定的物质，在深色溶液中能全部转化成高锰酸钾和二氧化锰。
（6）根据现象可知溶液中含有高锰酸钾。小明认为高锰酸钾是锰酸钾通过反应生成的，小红认为高锰酸钾还可能是 　 　。小明为了验证自己的猜想正确，取 　 　加入水中，观察现象。
答案和解析
知识点一 空气中氧气含量的测定
1．拉瓦锡用定量的方法研究空气的成分
实验装置 实验现象 实验结论
一部分银白色的液态汞变成红色粉末，容器里空气的体积大约减少了1/5…… 空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积的1/5
2．测定空气中氧气的含量
实验原理 红磷燃烧消耗集气瓶内的氧气，瓶内气体减少，压强减小，冷却后打开弹簧夹，烧杯内的水会被压入集气瓶，进入水的体积即为瓶内消耗氧气的体积。
实验现象 ①红磷燃烧，产生大量白烟，并放出热量；②冷却后打开弹簧夹，烧杯中的水被吸入集气瓶，瓶内液面上升约1/5。
实验结论 氧气约占空气总体积的1/5。
文字表达式 红磷（P）燃烧消耗氧气（O2），生成了白色的五氧化二磷（P2O5）固体 磷+ 氧气 五氧化二磷
符号表达式 P + O2 P2O5
误差分析 小于1/5原因 ①装置漏气；②红磷量不足； ③未冷却到室温就打开弹簧夹
大于1/5原因 ①弹簧没有夹紧；②插入燃烧匙太慢
题型01 拉瓦锡测空气中氧气的含量
【典例01】（2024·四川成都·中考真题）空气中含有多少氧气呢？学习小组开展“测定空气里氧气含量”的探究活动。
资料：1.红磷的着火点是240℃，白磷的着火点是40℃。
2.相同的温度和体积下，气体压强与分子数成正比。
3.相同的温度和压强下，气体体积与分子数成正比。
【史料研究】
二百多年前，化学家拉瓦锡利用汞能和氧气发生反应的原理，采用图1装置测出氧气约占空气体积的。
（1）加热时，曲颈甑内液态汞表面产生红色粉末，玻璃钟罩内的现象是 　 　，产生该现象的原因是 　 　。
【设计与实验】设计并利用图2装置测空气里氧气含量。
（2）主要步骤如下，正确的顺序为 　 　（填序号）。
①弹簧夹夹紧胶皮管 ②红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹
③点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧塞子 ④在集气瓶中加入少量水，将水面上方空间分成5等份
（3）实验结束，集气瓶中剩余气体的主要成分是 　 　。
【优化与实验】同学们利用图2装置多次实验，水面均未上升到刻度“1”。经讨论后，分别取足量红磷、白磷采用图3装置进行实验，记录并处理数据分别如图4、图5。
（4）图4中氧气含量从8.05%上升到9.26%，原因可能是 　 　。
（5）图5中BC段压强增大，原因是 　 。计算白磷消耗的氧气占空气体积的 　 　%（精确到0.01%）。
【反思与交流】
（6）图2实验水面未达到刻度“1”，原因是装置中的氧气未消耗完。红磷燃烧不能将氧气消耗完的主要原因是 　 　。
（7）上述实验中汞、白磷和五氧化二磷有毒，对环境“不友好”。结合实验原理和药品弊端，可选择的替代药品有 　 　（写一种）。
【答案】（1）汞液面上升；汞与氧气反应，钟罩内气体减少，气压减小；
（2）④①③②；（3）氮气；
（4）反应结束后，温度下降，气体逐渐混合均匀；
（5）反应刚开始，温度升高对压强的影响比气体减少对压强的影响大；19.37；
（6）反应一段时间后，氧气浓度下降到一定程度，燃烧放出的热量减少，温度降低到红磷着火点以下，红磷熄灭，所以氧气消耗不完；
（7）铜粉。
【解析】（1）汞和氧气反应生成氧化汞固体，导致钟罩内气体减少，气压减小，则玻璃钟罩内的现象是汞液面上升，产生该现象的原因是汞与氧气反应，钟罩内气体减少，气压减小；
（2）该实验的正确的顺序是检查装置气密性，在集气瓶中加入少量水，将水面上方空间分成5等份，用弹簧夹夹紧胶皮管，点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧塞子，红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，则正确的顺序为④①③②；
（3）空气主要由氮气和氧气组成，红磷燃烧消耗了氧气，则实验结束，集气瓶中剩余气体的主要成分是氮气；
（4）白磷燃烧消耗氧气并放出热量，而其他气体不变，氧气的含量逐渐减小，反应结束后，温度下降，气体逐渐混合均匀，导致氧气的含量增大；
（5）红磷燃烧放热，温度升高，装置内压强增大，同时红磷燃烧消耗氧气，装置内压强减小，但反应刚开始，温度升高对压强的影响比气体减少对压强的影响大，所以图5中BC段压强增大；
（6）红磷燃烧放热，但反应一段时间后，氧气浓度下降到一定程度，燃烧放出的热量减少，温度降低到红磷着火点以下，红磷熄灭，导致不能将氧气消耗完；
（7）铜粉在空气中加热生成氧化铜固体，不会造成空气污染，可选择的替代药品有铜粉。
【变式1-1】（2025·四川成都·模拟）拉瓦锡利用如图实验研究空气成分，下列说法合理的是（　　）
A．汞槽和曲颈甑中汞的作用都是消耗氧气
B．将曲颈甑中的汞换成木炭不影响测定结果
C．结束加热后不需冷却，立即测量玻璃钟罩中汞柱上升的高度
D．实验结束后，发现曲颈甑中剩余气体不支持燃烧，说明空气为混合物
【答案】D
【解析】A、曲颈甑中汞在加热的条件下，与氧气反应，且生成物为固体；汞槽中汞隔绝氧气，形成液封，不会消耗氧气，错误；
B、木炭在空气中燃烧生成二氧化碳，二氧化碳是气体，化学反应前后，压强的变化不大，无法测定空气中氧气的含量，错误；
C、结束加热后，应等冷却至室温后，测量玻璃钟罩中汞柱上升的高度，否则气体受热膨胀，占据了一定的体积，会导致测定结果偏小，错误；
D、空气中氧气与汞反应，剩余气体不支持燃烧，说明存在两类物质，至少由两种物质组成，空气为混合物，正确。故选D。
【变式1-2】（2025·山东青岛·一模）下图是拉瓦锡测定空气成分的实验。他将汞放在密闭容器里连续加热12天，得到红色粉末（HgO），他又把红色粉末放在另外容器里加强热，最终得出了空气成分的结论。
（1）若用煤块作火炉燃料，是利用该物质的 （选填“物理”或“化学”）性。
（2）连续加热12天的目的是 ，剩余气体约占原气体总体积的 。
（3）将红色粉末加强热可生成初始物质，该反应的符号表达为 。
【答案】（1）化学
（2）加热时间足够长，将密闭装置中的氧气几乎耗尽 五分之四
（3）
【解析】（1）煤块作火炉燃料，生成别的物质，释放热量，是一个化学过程，是利用了物质的化学性。
（2）连续加热12天的目的是加热时间足够长，能将密闭装置中的氧气几乎耗尽，容器内气体体积减少了约五分之一，剩余气体约占原气体总体积的五分之四。
（3）将红色粉末加强热可生成初始物质，其反应为氧化汞受热分解为汞和氧气，符号表达式为。
【变式1-3】（2025·河北唐山·二模）空气中含有多少氧气呢？学习小组开展“测定空气里氧气含量”的探究活动。
【资料】
①红磷的着火点是240℃，白磷的着火点是40℃。
②相同的温度和体积下，气体压强与分子数成正比。
③相同的温度和压强下，气体体积与分子数成正比。
【史料研究】
二百多年前，化学家拉瓦锡利用汞能和氧气发生反应的原理，采用图1甲装置测出氧气约占空气体积的。
（1）加热时，曲颈甑内液态汞表面产生红色粉末，玻璃钟罩液面上升，产生该现象的原因是 　 　 。
【设计与实验】设计并利用图1乙装置测空气里氧气含量。
（2）主要步骤如下，正确的顺序为 　 　 （填序号）。
①弹簧夹夹紧胶皮管 ②红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹
③点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧塞子 ④在集气瓶中加入少量水，将水面上方空间分成5等份
（3）实验结束，集气瓶中剩余气体的主要成分是 　 　 。
【优化与实验】
同学们利用图1乙装置多次实验，水面均未上升到刻度“1”。经讨论后，分别取足量红磷、白磷采用图2甲装置进行实验，记录并处理数据分别如图2乙、图2丙。
（4）图2乙中氧气含量从8.05%上升到9.26%，原因可能是 　 。
（5）图2丙中BC段压强增大，原因是 　 　 。
【反思与交流】
（6）图1乙实验水面未达到刻度“1”，原因是装置中的氧气未消耗完。红磷燃烧不能将氧气消耗完的主要原因是 　 　 。
（7）上述实验中汞、白磷和五氧化二磷有毒，对环境“不友好”。结合实验原理和试剂弊端，可选择的替代试剂有 　 　 （写一种）。
【答案】（1）汞与氧气反应，钟罩内气体减少，气压减小。
（2）④①③②。
（3）氮气。
（4）反应结束后，温度下降气体逐渐混合均匀/温度下降水蒸气变成液态，氧气含量增大。
（5）反应刚开始，温度升高对压强的影响比气体减少对压强的影响大。
（6）反应一段时间后，氧气浓度下降到一定程度，燃烧放出的热量减少，温度降低到红磷着火点以下，红磷熄灭，所以氧气消耗不完。
（7）铜粉。
【解析】（1）汞与氧气反应生成氧化汞，导致钟罩内气体减少，气压减小，玻璃钟罩内汞液面上升；
（2）该实验操作的正确顺序是：检验装置的气密性。在集气瓶中加入少量水，并将水面上方空间分成5等份；用弹簧夹夹紧胶皮管；点燃红磷，立即伸入瓶中并把塞子塞紧；待红磷熄灭并冷却至室温后，打开弹簧夹；
（3）由于空气中各气体体积分数氮气占78%，氧气占21%，红磷燃烧消耗了氧气，实验结束，集气瓶中剩余气体的主要成分是氮气（或N2）；
（4）白磷燃烧消耗氧气并放出热量，而其他气体不变，氧气的含量逐渐减小，但反应结束后，温度下降，气体逐渐混合均匀或温度下降水蒸气变成液态，导致氧气的含量逐渐增大；
（5）红磷燃烧放热，温度升高，装置内压强增大，消耗氧气，装置内压强减小，温度升高所增加的气压大于氧气消耗所减小的气压，所以BC段压强增大；
（6）红磷燃烧放热，但反应一段时间后，氧气浓度下降到一定程度，燃烧放出的热量减少，温度降低到红磷着火点以下，红磷熄灭，导致氧气消耗不完；
（7）铜粉在空气中加热生成氧化铜固体，不会造成污染。可以选择铜粉替代。
题型02 氧气含量测定实验的误差分析
【典例02】（2025·山东滨州·中考真题）实验室可用以下两套装置测定空气中氧气的含量（铜粉在加热条件下能与氧气反应生成氧化铜；实验中忽略固体体积的影响）。对于图1、图2实验，下列说法正确的是（　　）
A．图1、图2实验中的红磷或铜粉可以用硫粉代替
B．图2实验：若铜粉量不足会使测量值偏大
C．图1实验：弹簧夹未夹紧会导致测量结果偏大
D．图2实验：连接好装置，推动注射器甲的活塞，松开手后，活塞回到原刻度，说明装置气密性良好
【答案】C
【解析】A、硫粉在空气中燃烧生成二氧化硫气体，虽除去了氧气，但增加了新的气体，没有形成压强差，不能用来测定空气中氧气含量，故选项说法错误。
B、铜粉量不足，不能完全消耗装置中的氧气，测定结果偏小，故选项说法错误。
C、弹簧夹未夹紧，反应放出大量的热，装置内压强大，有空气逸出，因此进入的水多，使测定结果偏大，故选项说法正确。
D、连接好装置，推动注射器甲的活塞，会将注射器乙的活塞排出，松开手后，注射器甲的活塞不会回到原刻度，也可说明装置气密性良好，故选项说法错误。故选：C。
【变式2-1】（2025·陕西西安·模拟预测）测定空气里氧气含量的装置图如图，有关此实验的结论与分析错误的是（　　）
A．此实验证明，氧气约占空气体积的
B．此实验要求，反应后集气瓶内剩余的气体，既不易溶于水，也不支持燃烧
C．该实验中的红磷还可以用硫来代替
D．如果红磷量不足可能导致测定的数值偏低
【答案】C
【解析】A、最终水进入集气瓶至1刻度处，说明氧气约占空气总体积的五分之一，该选项正确。
B、此实验要求，反应后集气瓶内剩余的气体，既不易溶于水，也不支持燃烧，该选项正确。
C、硫燃烧生成二氧化硫，瓶内气压无明显变化，不能测定氧气含量，该选项不正确。
D、红磷不足，导致氧气不能完全反应，进一步导致实验结果偏小，该选项正确。故选：C。
【变式2-2】（2025·湖北黄冈·模拟）某同学设计了“空气中氧气体积分数的测定”实验改进装置，如图，Y型管的体积为V，开始注射器的内液体刻度在V1，结束时停在V2处。下列说法正确的是：（　　）
①快推与慢拉注射器都可以检查该装置的气密性
②此装置环保、便捷、节约时间，便于读数
③注射器内的液体的体积对实验的结果有影响
④滴有酚酞的氢氧化钠溶液由红色变无色，说明白磷燃烧产生了酸性物质
⑤氧气体积分数为
A．②⑤ B．②③⑤ C．②③④⑤ D．①②③④⑤
【答案】B
【解析】①开始不装入任何药品，如快推注射器，注射器中的空气进入装置，装置内的压强快速变大，容易导致胶塞弹开等，该说法错误；②生成的五氧化二磷不会进入空气，而是被氢氧化钠溶液吸收，较为环保。该装置组装简单，较为便捷，使用注射器，注射器有刻度，便于读数，使用白磷较少，则反应及冷却时间较短，可以节约时间，该说法正确；③注射器内的液体的体积对实验的结果有影响，如注射器内的液体体积较小，小于消耗氧气的体积，则液体全部注入后无液体可以注入，会导致结果不准确，该说法正确；④氢氧化钠溶液为碱性，能使酚酞变红，而氢氧化钠溶液由红色变为无色，说明有物质与氢氧化钠反应，使溶液变为了中性或酸性。但不能说明白磷燃烧产生了酸性物质，该说法错误；
⑤注射器反应前后的液体体积差值为消耗氧气的体积，是V1﹣V2，则Y型管内氧气的体积分数为，该说法正确；即②③⑤正确。故选：B。
【变式2-3】（2025·山东烟台·一模）小明用如图所示装置进行实验，测定出空气中氧气的含量。
（1）加热图2中的铁丝，反应结束后，打开止水夹，最终注射器活塞移至约 　 　 刻度处。实验结束，集气瓶中剩余气体的主要成分是 　 （填化学式）。若白磷量不足，则会导致测量结果 　 　 （填“偏大”或“偏小”或“不变”）。
（2）关于上述实验，下列叙述错误的是 　 　 （填序号）。
A.图2中瓶内空气的体积约为200mL B.加热铁丝的目的是引燃铜匙中的白磷
C.白磷的作用是消耗图2中瓶内的O2 D.为保证测量的准确性，反应结束后，应立即打开止水夹
【优化与实验】同学们利用以上装置多次实验，测量结果均偏小。经讨论后，取足量白磷采用图3装置进行实验，记录并处理数据分别如图4、图5。
（3）图4中氧气含量从8.05%上升到9.26%，原因可能是 　 　 。
（4）图5中BC段压强增大，原因是 　 　 。
【反思与交流】
（5）上述实验中的白磷和五氧化二磷有毒，对环境“不友好”。结合实验原理和试剂弊端，可选择的替代试剂有 　 　 （写一种）。
【答案】（1）60mL；N2；偏小；（2）D；
（3）白磷燃烧放出热量，使瓶内部分气体受热膨胀逸出，冷却后，气体混合均匀，导致氧气含量上升；
（4）白磷燃烧放出大量的热，使瓶内气体受热膨胀，压强增大；
（5）铜粉。
【解析】（1）空气中氧气约占总体积的，图2中瓶内空气体积为200mL，则氧气的体积为200mL40mL。反应结束后，消耗了氧气，装置内压强减小，水会进入装置，最终注射器活塞移至100mL 40mL＝60mL刻度处。空气中氮气约占78%，氧气约占21%，白磷燃烧消耗氧气，实验结束，集气瓶中剩余气体的主要成分是氮气。若白磷量不足，氧气不能被完全消耗，则会导致测量结果偏小。（2）A、图2中瓶内水的体积为200mL，所以瓶内空气的体积约为200mL，故正确。
B、加热铁丝的目的是引燃铜匙中的白磷，故正确。
C、白磷燃烧消耗氧气，其作用是消耗图2中瓶内的O2，故正确。
D、反应结束后，应冷却至室温再打开止水夹，否则由于装置内温度较高，压强较大，会导致测量结果偏小，故错误。故选：D。
（3）图4中氧气含量从8.05%上升到9.26%，原因可能是白磷燃烧放出热量，使瓶内部分气体受热膨胀逸出，冷却后，气体混合均匀，所以氧气含量有小幅度上升。
（4）图5中BC段压强增大，原因是白磷燃烧放出大量的热，使瓶内气体受热膨胀，压强增大。
（5）上述实验中的白磷和五氧化二磷有毒，对环境“不友好”。结合实验原理（利用物质燃烧消耗氧气）和试剂弊端，可选择的替代试剂有铜粉（铜粉在加热条件下能与氧气反应且产物无毒）。
题型03氧气含量测定实验的拓展
【典例03】学习完测定空气中氧气的含量后，同学们对课本实验进行了改进：
（已知：白磷和红磷都能在空气中燃烧生成五氧化二磷）
（1）如图1，红磷在瓶中燃烧产生大量 　 　，燃烧停止并冷却至室温后打开弹簧夹，可以观察到水倒流入集气瓶约占空气体积的，写出该反应的化学方程式 　 　。通过该实验现象，还能判断出剩余气体的物理性质是 　 　溶于水。
（2）图2装置中，打开止水夹之前，气球的大小变化是 　 　。
（3）图3装置中，若白磷量不足，活塞最终停在刻度线 　 　（填序号）。
A．4处 B．5处 C．4～5之间 D．3～4之间
（4）图4装置中，集气瓶中空气的体积为200mL，若装置漏气，测定结果会 　 　（填“偏大”或“偏小”或“无影响”）。改进后，实验结束时流入集气瓶的水的体积为43mL，则测得的空气中氧气的体积分数为 　 　。
（5）利用图二中的传感器可以实时监测实验过程中装置内的压强、温度和氧气浓度，得到3条曲线，变化趋势如图6所示。
X曲线表示 　 　（选填“温度”或“氧气浓度”）变化趋势。压强曲线中，BC段气压变化的原因是 　 　。
【答案】（1）白烟；4P+5O22P2O5；难；（2）先变大后变小；
（3）C；
（4）偏小；21.5%；
（5）温度；红磷燃烧放热，装置中的温度升高
【解析】（1）红磷燃烧，产生大量白烟，放热；红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的化学方程式为：4P+5O22P2O5；由于集气瓶中的液面上升一定高度后就不再变化，说明氮气难溶于水。
（2）红磷燃烧放热，装置中的温度升高，压强增大，气球变大，后来随着氧气的消耗，气球又慢慢变小。
（3）氧气约占空气体积的五分之一，活塞移动的体积即为氧气的体积，若白磷不足，氧气不能完全消耗，则活塞最终停在刻度线4～5之间，故选C。
（4）若装置漏气，由于会有气体进入集气瓶中，则结果会偏小；
由于进入的水的体积即为氧气的体积，则测得的空气中氧气的体积分数为。
（5）由图可知，X先变大后变小，则X曲线表示温度；由于红磷燃烧放热，则装置中的温度瞬间升高，压强增大。
【变式3-1】（2025·吉林长春·一模）如图是某实验小组对测定空气中氧气含量实验的改进。取有刻度的管状玻璃容器，容器一端封闭，另一端有可自由滑动的活塞，容器中有空气和足量的白磷（已知白磷在40℃时即可燃烧，其燃烧现象、生成物与红磷一致），将容器放在盛有热水的烧杯上方，开始实验。下列说法错误的是（　　）
A．实验过程中活塞先向右移动，后向左移动
B．管状玻璃容器冷却至室温后，活塞将停在“8”附近
C．实验结束后装置内剩余气体只有氮气
D．改进装置具有不会污染空气、测定结果更精确的优点
【答案】C
【解析】A、白磷燃烧放出大量的热，玻璃容器中的气体受热膨胀，活塞先向右移；由于白磷燃烧消耗了该容器中的氧气，气体体积减小，装置冷却后活塞会再向左移，则实验过程中活塞先向右移动，后向左移动，故选项说法正确。
B、实验开始前玻璃管至活塞处的容积刻度为10，氧气约占空气总体积的五分之一，白磷燃烧将氧气完全反应并冷却至室温后，最后活塞停在刻度“8”附近，故选项说法正确。
C、实验结束后装置内剩余气体主要是氮气，还含有稀有气体、二氧化碳等，故选项说法错误。
D、该改进装置的反应始终在密闭的装置内进行，不污染空气、测定结果更精确，说法正确。故选：C。
【变式3-2】（2025·河北石家庄·一模）如图所示的甲、乙两个装置为实验室测定空气中氧气体积分数的改进实验，实验前甲装置内空气体积为30mL（盛装细铜丝的玻璃管中空气忽略不计，且铜只能与空气中氧气发生反应），乙装置中注射器和硬质玻璃管内空气体积分别为15mL和25mL。下列的有关说法中正确的是（　　）
①乙实验的过程中，气球的变化是先变大后变瘪
②若甲、乙实验操作均无误，结束后甲、乙注射器内读数分别约为24mL和8mL
③若甲、乙装置中停止加热后立即读数，则测得装置内剩余气体体积将偏小
④若实验前乙装置注射器内空气为5mL，则乙实验很难得出准确的结论
⑤装置的气密性良好、铜足量是两个实验获得成功的共同要求
⑥若实验非常成功，两个实验均能证明氧气约占空气质量的
⑦甲、乙两个实验中都可以通过反复推拉注射器使装置内的氧气尽可能充分反应
A．①④⑤⑦ B．②③⑤⑥ C．①②③⑤ D．①②④⑤
【答案】A
【解析】①乙实验的过程中，气球的变化是先变大后变瘪，是因为加热时气体膨胀，导致气球变大，完全反应后温度降低，氧气消耗，气球变小，该选项正确；
②若甲、乙实验操作均无误，结束后甲、乙注射器内读数分别约为：30mL﹣30mL×＝24mL和15mL﹣（15mL+25mL）×＝7mL，该选项不正确；
③若甲、乙装置中停止加热后立即读数，则测得装置内剩余气体体积将偏大，该选项不正确；
④若实验前乙装置注射器内空气为5mL，则乙实验很难得出准确的结论，是因为30mL空气中的氧气体积是6mL，注射器刻度应该减小6mL，而注射器内空气为5mL，该选项正确；
⑤装置的气密性良好、铜足量是两个实验获得成功的共同要求，该选项正确；
⑥若实验非常成功，两个实验均能证明氧气约占空气体积的，该选项不正确；
⑦甲、乙两实验中都可以通过反复推拉注射器使装置内的氧气尽可能充分反应，该选项正确。故选：A。
【变式3-3】（2025·北京朝阳区·模拟）建构合理的思维模型，既能促进深度学习，又能提高思维品质。小科建构了“两组分混合物含量测定”的思维模型。
运用该模型对教材中“测定空气中氧气含量”的实验进行了再探究：忽略含量很低的其它物质，空气可以看成由氮气和氧气组成的两组分混合物。
【探究一】根据沸点低的组分先汽化的性质，测定混合物中某组分的含量。
（1）将空气转变为液态空气，液氮先汽化。从建模角度分析，该操作属于上述思维模型中的 　 　 。
【探究二】根据混合物中某组分发生化学反应，测定混合物中某组分的含量。
（2）按如图甲装置测定空气中氧气含量。
【实验步骤】
实验1：按图1所示装置，用白磷燃烧的方法测定空气中氧气的体积分数。
实验2：按图2所示装置，在集气瓶内壁用水均匀涂附铁粉除氧剂（其中辅助成分不干扰实验），利用铁生铁锈（铁能与氧气反应生成铁锈）的原理测定空气中氧气的体积分数。
①实验1中，白磷要足量的目的是 　 　 。
②图2装置要测定的数据有 　 　 。
③连接数字传感器，测得实验1、实验2中氧气的体积分数随时间变化的关系分别如图3、图4所示。依据图中信息，实验2的测定方法更准确，判断依据是 　 　 。
【继续探究】
运用上述思维模型，同学们又设计了图乙的实验装置。
①请根据某小组提供的实验数据，完成表格：
硬质玻璃管中空气的体积 反应前注射器中空气的体积 反应后注射器中气体体积 实验测得空气中氧气的体积分数（结果精确到1%）
50mL 20mL 7mL 　 　
②不同实验小组做上述实验时结果差别较大，其中有些小组测定出空气中氧气的体积分数低于实际数值，请分析导致测定数值偏低的原因是 　 　 （答出1点即可）。
【答案】（1）分离转移。
（2）①把瓶中氧气耗尽。
②瓶中空气体积、进入瓶中水的体积。
③实验2中消耗氧气更彻底。
【继续探究】①19%。②装置漏气等。
【解析】（1）将空气转变为液态空气，液氮先汽化。从建模角度分析，该操作属于上述思维模型中的分离转移。
（2）①实验1中，白磷要足量的目的是把瓶中氧气耗尽。
②图2装置要测定的数据有瓶中空气体积、进入瓶中水的体积。
③依据图中信息，实验2的测定方法更准确，判断依据是实验2中消耗氧气更彻底。
【继续探究】
①实验测得空气中氧气的体积分数：100%≈19%。
②不同实验小组做上述实验时结果差别较大，其中有些小组测定出空气中氧气的体积分数低于实际数值，导致测定数值偏低的原因是装置漏气等。
知识点二 空气的成分和用途
1.空气成分
气体 氮气（N2） 氧气（O2） 稀有气体 二氧化碳（CO2） 其他气体
体积分数 78% 21% 0.94% 0.03% 0.03%
2．氮气
物理性质：无色、无味的气体， 难 溶于水，熔沸点低，密度比空气略 小 。
化学性质：氮气化学性质很稳定，常温下 难 跟其他物质发生反应，但在高温、高能量条件下可与某些物质发生反应。
用途：作制造硝酸氮肥的化工原料、做 保护气 （化学性质稳定）、 液氮做 制冷剂 （ 物理 性质）。
3．稀有气体
化学性质及用途：
（1）化学性质很 稳定 ，一般不跟其他物质发生反应。（用作 焊接保护气 ）
（2）在通电时发出不同颜色的光。（用作 霓虹灯 ）
（3）氦气的密度小、化学性质很稳定。（用作填充 探空气球 ）
题型01空气中主要成分
【典例01】（2025·湖南长沙·中考真题）空气是一种混合物。洁净的空气中含量较高且化学性质不活泼的是（　　）
A．氮气 B．氧气 C．二氧化碳 D．水蒸气
【答案】A
【解析】A、氮气在空气中的体积分数约为 78%，含量较高。氮气的化学性质不活泼，一般不易与其他物质发生化学反应，A 选项正确；
B、氧气在空气中的体积分数约为 21%，虽然含量较高，但氧气的化学性质比较活泼，能与许多物质发生氧化反应，B 选项错误；
C、二氧化碳在空气中的体积分数约为 0.03%，含量较低，C 选项错误；
D、水蒸气在空气中的含量相对较少，D 选项错误。故选A。
【变式1-1】（2025·江西模拟·模拟）天舟八号将果蝇带上天展开实验，标志着我国空间生命科学的新进展。下列能供给果蝇呼吸的气体是（　　）
A．氮气 B．水蒸气 C．氧气 D．稀有气体
【答案】C
【解析】A.氮气化学性质比较稳定，一般情况下不能供给呼吸，故A选项错误；
B.水蒸气不能供给生物呼吸，故B选项错误；
C.氧气能供给生物呼吸，满足果蝇呼吸需求，故C选项正确；
D.稀有气体化学性质很不活泼，不能供给呼吸，故D选项错误；故选：C。
【变式1-2】（2025·湖北荆州·模拟）空气是宝贵的自然资源。下列关于空气的说法中，正确的是（　　）
A．空气的成分按质量计算：N2约占78%，O2约占21%
B．食品采用真空包装的主要目的是为了隔绝水蒸气
C．空气是混合物，组成空气的各成分保持着它们各自的性质
D．大自然有自净能力，大量有害物质进入空气中，空气的成分仍能保持不变
【答案】C
【解析】A、按体积计算，空气中氮气约占78%，氧气约占21%，故A错；
B、食品采用真空包装的主要目的是为了隔绝氧气，故B错；
C、空气是一种混合物，各组成成分保持着它们各自的性质，故C正确；
D、大自然的自净能力是有一定限度的，若大量有害物质进入空气中，仅靠大自然的自净能力，大气不能保持洁净，故D错。故选：C。
【变式1-3】（2025·湖南长沙岳麓区·模拟）空气是人类生产活动的重要资源。下列有关空气成分的说法正确的是（　　）
A．氧气占空气的质量分数约为21% B．氮气不与任何物质发生化学反应
C．二氧化碳是空气污染物 D．稀有气体可制成多种用途的电光源
【答案】D
【解析】A.氧气占空气体积分数约为21%，而不是质量分数，故A错误；
B.氮气的化学性质不活泼，但在一定条件下也能与某些物质发生化学反应，比如在高温、高压和催化剂条件下，氮气能与氢气反应生成氨气，故B错误；
C.二氧化碳是空气的组成成分之一，虽然它会参与温室效应，但不属于空气污染物，空气污染物主要有二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入颗粒物和臭氧等，故C错误；
D.稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，所以可制成多种用途的电光源，如霓虹灯等，故D正确。
故选：D。
题型02 空气中的各主要成分的用途
【典例02】（2025·天津·中考真题）空气是一种宝贵的自然资源，其中能供给人类呼吸的气体是（　　）
A．氮气 B．氧气 C．氖气 D．二氧化碳
【答案】B
【解析】A.氮气空气中含量最高（约78%），但化学性质稳定，不参与呼吸作用，无法供给呼吸，A错误；
B.氧气约占空气约21%，是呼吸作用的关键气体，人体通过氧气分解有机物释放能量，故B正确；
C.氖气属于稀有气体，用于电光源，与呼吸无关，故C错误；
D.高浓度二氧化碳会抑制呼吸，不能供给呼吸，故D错误。故选：B。
【变式2-1】（2025·四川自贡·一模）神舟二十号载人飞船搭载了6条雄性斑马鱼进入空间站再次进行“太空养鱼”实验。斑马鱼呼吸所需的气体为（　　）
A．N2 B．O2 C．CO2 D．H2O
【答案】B
【详解】O2具有帮助呼吸的性质，而N2、CO2、H2O都不具有，斑马鱼呼吸所需的气体为O2。故选B。
【变式2-2】（2025·辽宁沈阳·三模）下列气体在空气中大量存在，且可充入食品袋中防止食品运输过程中被压碎和变质的是（　　）
A．氧气 B．二氧化碳 C．氦气 D．氮气
【答案】D
【解析】A、氧气约占空气体积的21%，氧气化学性质比较活泼，食品在氧气中容易被氧化变质，故A错误；
B、二氧化碳约占空气体积的0.03%，含量很低，故B错误；
C、稀有气体约占空气体积的0.94%，氦气属于稀有气体，含量很低，故C错误；
D、氮气约占空气体积的78%，且氮气化学性质不活泼，可用作保护气，充入食品袋中能防止食品运输过程中被压碎和变质，故D正确。故选：D。
【变式2-3】（2025·河北石家庄·模拟）下列有关物质的性质及相关用途的叙述，正确的是（　　）
①氧气易溶于水，使得鱼能在水中生存；
②氮气的化学性质不活泼，可用作粮食和食品仓库的保护气；
③氧气能支持燃烧，所以可用作火箭的高能燃料；
④由于稀有气体有惰性，所以常用作保护气。
A．①②③ B．①②④ C．①③ D．②④
【答案】D
【解析】①氧气不易溶于水，所以题中“易溶于水”的描述是错误的；②氮气化学性质不活泼，不能维持粮食、瓜果呼吸，常用作瓜果、粮食的保护气。此句描述是正确的；③氧气化学性质比较活泼，能支持燃烧，但氧气不能燃烧，所以题中“用途火箭的高能燃料”的描述是对氧气的错误认识；④稀有气体又称惰性气体，很难与其他物质反应，常用作金属焊接的保护气。此句描述属于正确描述。故选：D。
知识点三 空气的污染及防治
1.空气污染
（1）空气中的主要污染物：①可吸入颗粒物； ②有害气体： 二氧化硫 、碳氧化物、氮氧化物等。
（2）空气污染的主要危害：①严重损害人体的健康；②影响作物的生长；③损坏地面设施，破坏文物古迹；④导致地球生态平衡失调等。
2.保护大气环境
（1）空气污染的防治：加强 大气质量监测 ；积极 植树造林 等。
（2）空气质量日报：空气质量日报的主要内容：首要污染物；空气污染指数；空气质量指数级别。
题型01空气的污染
【典例01】（2025·四川德阳·中考真题）防治空气污染是一项意义重大的课题。下列气体属于空气污染物的是（　　）
A．氮气 B．氧气 C．二氧化硫 D．水蒸气
【答案】C
【解析】A、氮气是空气的主要成分，约占78%，属于无害气体， 不是污染物，不符合题意；
B、氧气占空气约21%，是生物呼吸必需的气体，本身无污染性， 不是污染物，不符合题意；
C、二氧化硫在空气中易形成硫酸，会形成酸雨，腐蚀建筑、破坏生态，属于典型空气污染物，符合题意；
D、水蒸气是空气中的正常成分，湿度变化可能影响舒适度，但未被列为污染物， 不是污染物，不符合题意。故选C。
【变式1-1】（2025·江西南昌 ·模拟）洁净的空气对人类非常重要。下列气体不会污染空气的是（　　）
A．氮气 B．一氧化碳 C．二氧化硫 D．二氧化氮
【答案】A
【解析】A、氮气属于空气的主要成分，不属于空气污染物，故选项正确。
B、一氧化碳是空气的污染气体，故选项错误。
C、二氧化硫是空气的污染气体，故选项错误。
D、二氧化氮是空气的污染气体，故选项错误。
故选：A。
【变式1-2】（2025·河南新乡·三模）某化学小组通过微型空气质量“检测站”对空气污染情况进行监测。下列不属于其监测项目的是（　　）
A．CO2 B．CO C．SO2 D．细颗粒物
【答案】A
【解析】A、CO2是空气成分之一，不属常规空气污染监测项目；故选项正确；
B、有害气体主要有一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、臭氧等气体；CO为有毒气体，属监测项目；故选项错误；
C、有害气体主要有一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、臭氧等气体；SO2会导致酸雨，需监测；选项错误；
D、细颗粒物（如PM2.5）是重要污染指标，属于其监测项目；故选项错误；故选：A。
【变式1-3】（2025·河北张家口·一模）空气是人类生产活动的重要资源。下列关于空气的说法正确的是（　　）
A．空气质量指数级别越高，代表空气质量越好
B．空气中含有氧气，因此空气可直接用于医疗急救
C．目前计入空气质量评价的主要污染物有SO2、CO2、NO2、O3等
D．超导材料在液氮的低温环境下能显示超导性能
【答案】D
【解析】A、空气质量指数级别越高，代表空气中污染物越多，空气质量越差，故A说法错误；
B、空气中氧气的体积分数约为21%，直接用于医疗急救时氧气浓度过低，不能满足急救需求，故B说法错误；
C、目前计入空气污染指数的有害气体主要有SO2、CO、NO2、O3等，故C说法错误；
D、超导材料需极低温环境，液氮（沸点﹣196℃）可提供所需低温，使其显示超导性能，故D说法正确；
故选：D。
题型02 大气环境保护
【典例02】（2025·山东滨州·中考真题）利用微型空气质量“检测站”(如图)可以监测空气质量状况。下列有关说法错误的是（　　）
A．太阳能板可以将光能转化为电能
B．污染物传感器主要用于测定CO2的含量
C．气象参数传感器能够测定空气的温度、湿度等
D．利用该种设备可实时监测不同地方的空气质量状况
【答案】B
【解析】A、太阳能板工作时可将光能转化为电能，说法正确；
B、污染物传感器主要监测空气污染物，空气污染物包括一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、臭氧、可吸入颗粒物、细颗粒物，CO2不是空气污染物（虽会导致温室效应，但通常不列入空气质量污染物监测范畴），该传感器不是用于测定CO2含量，说法错误；
C、气象参数传感器可测定空气温度、湿度等气象参数，说法正确；
D、微型空气质量 “检测站” 可在不同地方布置，实时监测空气质量，说法正确。故选B。
【变式2-1】（2025·河南郑州·模拟）建设美丽家园需要天蓝、地绿、水清。下列做法不利于保护环境的是（　　）
A．开发和利用新能源 B．积极植树、造林、种草
C．露天焚烧树叶、塑料袋 D．将垃圾分类、回收、利用
【答案】C
【解析】A、开发和利用新能源，减少对环境的污染，故A不符合题意；
B、积极植树、造林、种草，可以净化空气，防风固沙，故B不符合题意；
C、露天焚烧树叶、塑料袋生成有害气体和烟尘，污染环境，故C符合题意；
D、将垃圾分类、回收、利用，减少污染，节约资源，故D不符合题意。故选：C。
【变式2-2】（2025·陕西西安·模拟）党的二十大报告提出深入推进环境污染防治。为了达到此目的，以下措施中不正确的是（　　）
A．少开私家车一定程度上能减少PM2.5的排放
B．推广新能源汽车的使用，能减少汽车尾气对大气的污染
C．节日期间大量燃放烟花爆竹
D．大力提倡绿化、增加居民区绿化带
【答案】C
【解析】A、开私家车出行，有利于减少机动车产生的PM2.5，一定程度上能减少 PM2.5的排放，故A措施正确；
B、推广新能源汽车的使用，能减少汽车尾气对大气的污染，故B措施正确；
C、节日期间大量燃放烟花爆竹，会产生大量的空气污染物，故C措施不正确；
D、大力提倡绿

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