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1.1　空气的成分
　　一、测定空气里氧气含量的探究
　　最早是二百多年前，法国的化学家拉瓦锡用定量的方法，通过实验得出空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占其体积的的结论。目前，人们已能用实验方法精确
地测定空气里氧气大约占其体积的21％。为了准确、熟练地牢记空气的成分及各成分的体积分数，可以运用如下口诀：“氮七八，氧二一；零点九四稀有气；还有两个零零三，二氧化碳气杂唤”，来帮助记忆。
　　实验探究的原理如图所示， 即利用红磷燃烧消耗空气中的氧气后，使瓶内压强小于外界大气压，当打开弹簧夹时，在瓶内外压强差的作用下，水就会被压入瓶中，使液面大约上升至原来瓶内气体体积的。这样通过有形的水柱体的体积来表示无形的氧气在瓶内空气中的体积，从而推算出空气中氧气的体积含量。
　　1.仪器和药品的选用要注意两点
　　(1)仪器选用要恰当，填写其名称时不可有错别字；特别是燃烧匙中的“匙”经常被写错。
　　(2)药品选用时，所选的药品能够在空气中燃烧，并且还不能有气体生成。
　　2.实验操作注意事项及其原因要注意以下三点
　　(1)操作要规范、准确。例如，引燃红磷后一定要迅速地把塞子塞紧；否则，燃烧匙进入装置过程中，装置内部分空气受热逸出，会使实验结果偏大，引起实验误差；还有可能会使白烟扩散到空气中，造成空气污染等。
　　(2)顺序要正确。例如，实验前在集气瓶中先装入少量水，然后将余下部分再划分为五等份，否则会使实验结果偏大，引起实验误差；实验时一定要先检查装置的气密性，否则会引起实验误差或者造成实验失败；实验时还要先用弹簧夹夹住橡皮管，否则红磷燃烧时有部分空气从导管口逸出，引起实验误差偏大或者造成实验失败；要待红磷熄灭并冷却到室温后再打开，否则，可能使剩余气体仍然处于膨胀状态，导致实验结果偏小等。
　　(3)红磷和烧杯中的水一定要足量，否则会使实验结果偏小，引起实验误差。
　　3.实验现象及其分析需要抓住两点
　　(1)红磷燃烧的现象——发出黄白色火焰，并有大量的白烟生成，放出热量。这说明红磷能在空气中燃烧，其生成的白烟就是五氧化二磷的小颗粒。
　　(2)打开弹簧夹后，烧杯中的水就会倒吸进入集气瓶中；且液面上升至原来瓶内气体体积的。这说明氧气约占空气体积的。
　　4.实验数据处理和误差分析要弄清两点
　　(1)瓶内液面上升至原来瓶内气体体积的，也就说明了氧气约占空气体积的。
　　(2)误差偏小的原因有：①装置漏气；②红磷的量不足；③没待装置冷却就打开了弹簧夹，并进行读数判定了(因为此时剩余的气体在受热状态下，处于膨胀状态，占据了部分水的体积)；④弹簧夹右边的导管中存有的空气进入集气瓶内；⑤红磷熄灭时，集气瓶中的氧气并没有完全耗尽，只是氧气的浓度达不到红磷燃烧的要求而已；⑥烧杯中的水可能不足以注满原来瓶内气体体积的。装置漏气还有可能会使瓶内气体受热膨胀时逸出，从而引起误差偏大；集气瓶装水前，将其划分为了五等份，这样实验前装的水会增加用来表示氧气体积的水柱体的体积，从而引起误差偏大。
　　5.反推剩余气体的性质和用途
　　由空气的成分可知，集气瓶内剩余的气体主要是氮气。通过该实验可以推断归纳出氮气的性质有：氮气化学性质稳定，氮气不支持燃烧，氮气难溶于水，常温下氮气是无色气体等。进而推断出氮气的用途有：氮气常用作保护气，食品包装时充氮可以防腐等。
　　6.对空气的污染
　　由于红磷燃烧产物五氧化二磷是白色固体，扩散到空气中，会刺激人体呼吸道，还可能与空气中水蒸气反应，生成有毒的偏磷酸(HPO3)，从而造成空气污染。
　　例1　 注射器是一种普通的医疗器械，但它在化学实验装置中出现的越来越多，它对某些实验现象的观察或实验过程的改进，起到了意想不到的效果。
　　　
　　(1)图甲用50 mL试管作反应容器，红磷的燃烧在密闭容器里进行，可防止白烟污染空气。用50 mL注射器(活塞事先处在20 mL刻度处)测量红磷燃烧消耗的氧气体积。
　　操作：①检查装置的气密性；②装入药品，连好仪器；③夹紧弹簧夹，加热红磷，观察试管中所发生的现象为　 　；④燃烧结束，试管冷却后打开弹簧夹，可以看到活塞慢慢左移到约　 　mL刻度处(取整数值)。说明空气中氧气的体积分数约为　 　。
　　(2)图乙用推拉注射器活塞的方法可以检查装置的气密性，当缓缓向外拉动活塞时，如果能观察到　 　(填序号)，则说明装置气密性良好。
　　A.注射器内有液体
　　B.瓶中液面上升
　　C.长颈漏斗内液面上升
　　D.长颈漏斗下端管口产生气泡
　　(3)某学生为了测定由两种元素形成的气态化合物X的组成，做了如图丙所示的实验。他把注射器A中的气体X缓慢送入装有CuO的B装置，使之完全反应，得到如下结果：
　　①实验前B管及药品的质量为21.32 g，实验后为21.16 g；
　　②C管中收集到的物质电解后得到H2和O2，在D中收集到的是N2。
　　③X中两元素的质量比是14∶3。问：
　　ⅰ.C中收集到的液体，质量是　 　g。
　　ⅱ.在实验中看到的现象是　 　。
　　ⅲ.B中反应的文字表达式是　 　。
　
　　二、空气是重要的自然资源
　　空气是重要的自然资源，实际上是指空气中的各成分的重要作用。具体内容如下：
　　1.氧气
　　在过去人们曾把它叫作“养气”，这充分说明了氧气的重要性；通常状况下，人吸入空气就可以，但潜水、医疗急救等时，则需要用纯氧(或富氧空气)；还有，燃料燃烧离不开氧气，炼钢、气焊、金属切割以及化工生产和宇宙航行等都要用到氧气。
　　2.氮气
　　用途也比较广泛。它是制硝酸和化肥的重要原料；由于氮气的化学性质不活泼，因此常用作保护气，如焊接金属时常用氮作保护气，灯泡中充氮以延长使用寿命，食品包装时充氮以防腐；医疗上可在液氮冷冻麻醉条件下做手术；超导材料在液氮的低温环境下能显示超导性能。
　　3.稀有气体
　　在空气中所占比率虽然不大，但它们却是一类很重要的气体。它们在生产和科学研究中，有着广泛的用途。由于稀有气体有惰性，所以常用作保护气，如焊接金属时用稀有气体来隔绝空气，灯泡中充稀有气体以使灯泡耐用；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，如航标灯、闪光灯、霓虹灯等；氦、氖、氩、氪、氙等可用于激光技术；氦可用于制造低温环境；氙可用于医疗麻醉。
　　4.二氧化碳
　　只占空气总体积的0.03％，但是它对自然界的生命活动是非常重要的。没有二氧化碳，绿色植物就无法进行光合作用，也就无法满足人和动物所需的有机物的合成和对氧气的需求，以及空气中氧气含量的相对稳定和自然界的碳、氧的循环等。
　　例2　 下列关于空气资源叙述中，错误的是( )
　　A.空气是一种重要的自然资源，空气中的氮气是制氮肥的重要原料
　　B.空气中的氮气用途广泛，例如：食品防腐、液氮超导实验车
　　C.空气按质量分数划分，氮气占78％，氧气占21％
　　D.空气中氧气的主要用途是供给呼吸和支持燃烧
三、氧气的性质
　　1.氧气的物理性质
　　在通常状况下，氧气是一种没有颜色、没有气味的气体。在标准状况(即温度为0 ℃和压强为101.325 kPa时的情况)下，氧气的密度是1.429 g/L，比空气的密度(1.293 g/L)略大。它不易溶于水，在室温下，1 L升水中只能溶解约30 mL氧气。在压强为101 kPa(准确地说应为101.325 kPa)时，氧气在约－183 ℃时变为淡蓝色液体，在约－218 ℃时变成雪花状的淡蓝色固体。(工业上使用的氧气，一般是加压贮存在钢瓶中)
　　2.氧气的化学性质
　　氧气具有助燃性和氧化性，还能支持呼吸，即它是一种化学性质比较活泼的气体，可以与非金属、金属、化合物等多种物质发生氧化反应，反应剧烈程度因条件不同而异，可表现为缓慢氧化、燃烧或爆炸等，但在反应中都放出大量的热。具体情况如下：
　　(1)氧气与非金属反应，例如：①木炭在氧气里剧烈燃烧，发出白光，生成无色、无气味能使澄清石灰水变浑浊的气体(即二氧化碳，但是当氧气不充足时，会生成一氧化碳)；②硫在氧气里剧烈燃烧，产生明亮的蓝紫色火焰(在空气中燃烧发出微弱的淡蓝色火焰)，生成无色、有刺激性气味的气体(即二氧化硫)；③红磷在氧气里剧烈燃烧，生成大量的白烟(即五氧化二磷)，发出白光(在空气中燃烧产生黄色火焰)，而白磷可以与空气中氧气发生缓慢氧化，达到着火点(40 ℃)时，引起自燃；④氢气在氧气中燃烧，产生淡蓝色火焰，罩一干冷烧杯在火焰上会有水雾生成。
　　(2)氧气与金属反应，例如：①镁在氧气中或在空气中剧烈燃烧，发出耀眼白光，
生成白色粉末状物质(即氧化镁)；②红热的铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体物质(即四氧化三铁)；③铜在氧气中或在空气中加热，会逐渐变成黑色的固体(氧化铜)。
　　(3)氧气与化合物反应，例如：③一氧化碳在氧气中燃烧产生蓝色火焰，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体(即二氧化碳)；②甲烷(沼气)在氧气中燃烧火焰明亮呈蓝色，生成能使石灰水变浑浊的气体(即二氧化碳)，罩一干冷烧杯在火焰上还会有水雾生成；③酒精(乙醇)在氧气中或在空气中燃烧，产生淡蓝色的火焰，生成能使石灰水变浑浊的气体(即二氧化碳)，罩一干冷烧杯在火焰上还会有水雾生成；④蜡烛在氧气中燃烧发出白光，在空气中燃烧发出黄光，集气瓶的内壁有水珠出现，并生成能使澄清的石灰水变浑浊的气体(即二氧化碳)；⑤葡萄糖在酶作用下经缓慢氧化转变成二氧化碳和水，同时放出能量，供机体活动和维持恒定体温的需要。
　　(4)呼吸作用是生物从自然界里吸入氧气，而呼出二氧化碳的过程。实际上它是一种缓慢氧化。
　　3.氧化物
　　由两种元素组成的化合物中，其中一种元素是氧元素的物质。
　　例3　 对氧气的性质叙述正确的是( )
　　A.常温下氧气能与所有物质发生化学反应
　　B.鱼虾能在水中生存是因为氧气易溶于水
　　C.通常状况下，氧气是一种无色、无味的气体
　　D.很多物质能在氧气中燃烧，是因为氧气具有可燃性
　　四、氧气的制取
　　1.氧气的工业制法
　　氧气的工业制法，它是利用氧气和氮气的沸点不同来分离出氧气。具体步骤是：首先将空气净化除去杂质等，然后在高压低温的条件下，使空气液化，控制温度蒸发液态氮气，沸点较低的氮气先蒸发出来，余下的便是沸点较高的淡蓝色液态氧气，将其加压贮存在钢瓶中备用即可。
　　2.实验室制取氧气的反应原理
　　实验室制取氧气的反应原理，就是指实验室用什么物质，在什么条件下，通过什么反应来制取氧气。一般在实验室里，常采用分解过氧化氢溶液、加热氯酸钾或加热高锰酸钾来制取氧气。用文字表达式表示为：过氧化氢水＋氧气、氯酸钾氯化钾＋氧气、高锰酸钾锰酸钾＋二氧化锰＋氧气。
　　3.氧气的制取装置
　　氧气的制取装置，主要是指氧气的实验室制取装置。它包括发生装置和收集装置两部分。其中，发生装置又分为“固体加热型”和“固液常温型”两种装置；收集装置分为“排水法”和“向上排空气法”两种装置。具体如图所示：
　　另外，还需要注意的有：
　　①在“固体加热型”的装置中，管口应略向下倾斜，铁夹应夹在试管的中上部，应用酒精灯的外焰加热；为了便于氧气的导出，试管内的导管不能伸得太长，刚露出橡皮塞即可；
　　②在“固液常温型”的装置中，长颈漏斗的下端管口应浸在液面下；同理可知，瓶内的导管不能伸得太长，刚露出橡皮塞即可。
　　4.氧气的收集方法
　　氧气的收集方法，主要有“排水法”和“向上排空气法”两种。选取的原因(即理论依据)分别是根据氧气不易溶于水且不与水发生反应和密度比空气的大且不与空气的成分发生反应。具体操作如图所示。
　　其中，还需要注意的有：
　　①用排水法收集氧气时，要先将集气瓶装满水，倒立于水槽中，瓶底不能有气泡；当气泡连续、均匀冒出时，再把导管口放在瓶口内开始收集；导管口一开始冒气泡时，不宜立即收集，因为此时的氧气中混有空气。当瓶内收集满氧气(瓶内的水全部排净)时，要在水下用毛玻璃片盖好后取出；将集气瓶正放在桌面上备用即可；
　　②用向上排空气法收集氧气时，一定要将导管伸到集气瓶的底部，并且收集的时间要稍微延长一点(以防瓶内的空气排不干净)，还要注意用毛玻璃片盖住一半瓶口(以防密度更大的气体进入瓶内)，否则会使收集的氧气的纯度不高。这样收集的氧气的纯度不如用排水法收集的高，但比较干燥。
　　5.氧气的检验和验满
　　氧气的检验方法如图所示，用带火星的木条伸入瓶内(或试管内)来检验，如果它能使带火星的木条复燃，则证明该气体是氧气。而氧气的验满方法是把带火星的木条放在瓶口，如果带火星的木条在瓶口能复燃，则证明该瓶氧气已经收集满了。
　　例4　 某班科学兴趣小组同学在对氧气性质进行研究时，设计了如下实验：
　　(1)用排水法将集满氧气的两个集气瓶如图所示放置，并分别同时迅速插入一根带火星的木条，发现木条均复燃，且甲中燃烧比乙中更旺，该实验说明氧气具有的性质是①　 　，②　 　。
　　(2)带火星的木条在氧气中可以复燃。那么是不是只有纯净的氧气才能使带火星的木条复燃呢？为此，同学们开展了相关探究实验。实验主要步骤如下：先制取一定量的氧气备用，再测得集气瓶实际容积为317毫升，然后采用某种方法得到5瓶含氧量不同的空气，最后用带火星的木条来实验，观察是否复燃。相关的数据见下表：
集气瓶 编号 瓶内预 装水体 积/mL 充入氧 气体积 /mL 瓶内空 气体积 /mL 瓶内空气 里氧气体 积的百分比 木条能 否复燃
1 120 120 197 50.9％ 能
2 97 97 220 　　　　％ 能
3 90 90 227 43.4％ 能
4 84 84 233 41.9％ 能
5 81 81 236 41.2％ 不能
　　①请指出得到5瓶含氧量不同的空气的具体方法　 　；
　　②试将上表空白处补充完整(保留1位小数)；
　　③由该实验可得到的结论是　 　。
　
　　6.制取氧气的操作步骤和注意点
　　由于制取氧气的原理和方法不同，所以其操作步骤和注意点也稍有不同。
　　①采用分解过氧化氢溶液的方法制取氧气时，操作步骤和注意点分别是连(连接仪器、组装实验装置：要小心，不可用力太大，切不可将反应器按在桌子上用力塞橡皮塞，并且导管稍微露出橡皮塞即可)→查(检查装置的气密性)→加(加入固体药品)→倒(倒入液体药品：液体药品的取用，要注意长颈漏斗的下端要浸在液面下)→定(用铁架台固定仪器装置：固定时从试管的底部插入，夹在其中上部，先捏住铁夹，再旋动铁夹上的螺丝，但不可用力过猛；当用锥形瓶做反应器时，此步可省去)→收集。
　　②采用加热氯酸钾或加热高锰酸钾分解制取氧气时，操作步骤和注意点分别是连(连接仪器、组装实验装置：要小心，不可用力太大，切不可将反应器按在桌子上用力塞橡皮塞，并且导管稍微露出橡皮塞即可)→查(检查装置的气密性)→装(向试管里装入固体药品：注意用高锰酸钾时，在试管口放一团棉花)→定(用铁架台固定仪器装置：固定时从试管的底部插入，夹在其中上部，先捏住铁夹，再旋动铁夹上的螺丝，但不可用力过猛)→点(用火柴点燃酒精灯，给试管加热：注意要用外焰，先预热，再固定在有药品的部位加热)→收(氧气的收集方法)→移(把导管移出水面)→熄(熄灭酒精灯)。
　　例5　 有一批混有MnO2的KMnO4样品。一位同学设计如下实验装置去检验其纯度。取4.00 g样品放入图A中充分加热，直到反应完全，并用图中的装置测量出生成氧气的体积。氧气的密度为1.41 g/L，溶于水的气体体积忽略不计。(浓硫酸具有吸水性，在此作干燥剂)
　　请回答：(1)写出a仪器名称：　 　。
　　(2)指出A装置中的一处错误是　 　，该错误可能造成的后果是　 　。
　　(3)撤去B装置对实验结果有没有影响，　 　(填“有”或“无”)，原因是　 　。
　　(4)改正A的错误后，A的装置还可用作下列哪一种气体制取：　 　(填字母)。
　　A.加热氯化铵固体和熟石灰的混合物制NH3
　　B.加热浓盐酸和二氧化锰的混合物制Cl2
　　C.加热浓硫酸和酒精混合物制C2H4(乙烯)
　　(5)反应结束，量筒内液面处于227 mL刻度处(量筒内外液面高度一致)，则气体质量为　 　g。
　　7.催化剂的特点和催化作用
　　催化剂的特点概括起来说有三个：
　　①“一变，两不变”，即能改变化学反应的速率，而本身的质量和化学性质不变。
　　②“针对性”，即催化剂针对某个化学反应来说，才有意义。例如，不能笼统地说：二氧化锰是催化剂，或者催化剂是二氧化锰等；而应该表达为：二氧化锰是过氧化氢(或氯酸钾)分解的催化剂。
　　③“多样性”，即某个化学反应的催化剂可能有多种。例如，在过氧化氢分解的反应中，二氧化锰、红砖粉末、土豆片、沸石、硫酸铜溶液等都可作催化剂。而催化作用是指催化剂在化学反应中所起作用(即能改变化学反应的速率)。它包括加快和减慢化学反应的速率两种情况。
　　五、化合反应和分解反应
　　1.化合反应
　　是指由两种或两种以上的物质生成另一种物质的反应。它是四大基本反应类型之一，可以用通式简明地表示为：A＋B→AB。其特点是多种物质生成一种物质，可以简记为：“多变一”。
　　2.分解反应
　　是指由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应。它是四大基本反应类型之一，可以用通式简明地表示为：AB→A
＋B。其特点是一种物质生成多种物质，可以简记为：“一变多”。
　　例6　 下列各组关系中，前者a，后者b符合如图关系的是( )
　　A.物理变化、化学变化
　　B.化合反应、分解反应
　　C.化学反应、分解反应
　　D.分解反应、物理变化
　　
　　六、绝招课堂：集气瓶的多种用途
用途 装置图 进出情况 适用范围 对应方法或装置
集气瓶 长进短出 收集密度大于空气的气体，如：二氧化碳 向上排空气法
短进长出 收集密度小于空气的气体，如：氢气 向下排空气法
短进长出 收集难溶于水(液体)的气体，如：氧气 排水集气法
量气瓶 短进长出 定量收集量取气体体积的实验装置，量筒内液体体积即气体体积 定量集气装置
续表
用途 装置图 进出情况 适用范围 对应方法或装置
洗气瓶 长进短出 瓶内放适量液体试剂(约)用于气体的干燥(除去水蒸气)、净化(吸收杂质)或性质实验(检验某气体存在或验证某气体性质) 干燥装置，净化装置，验气装置 (具体看瓶内药品)
储气瓶 长进短出 先排水集气后，使用气体时，用高位水(或接水龙头)将瓶内气体压出，水从长管进，气体从短管出 水压储气瓶
　　例7　 学习氧气制法之后，小科对氧气的两种收集方法进行比较。假如你是小科，在下表填出合适的文字。
装置图 优缺点 由氧气的哪些性质决定
排水法 (1)　 　 (2)　 　
向上排 空气法 (3)　 　 (4)　 　
　
　　例8　 许多玻璃仪器的某些部位要经过磨砂处理，如集气瓶的磨砂面在瓶口处(如图所示)，毛玻璃片的其中一面也是磨砂的。集满气体的集气瓶通常用玻璃片的毛面朝下盖住瓶口，而不用光面。解释其中的原因。
　1.1　空气的成分
　　一、测定空气里氧气含量的探究
　　最早是二百多年前，法国的化学家拉瓦锡用定量的方法，通过实验得出空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占其体积的的结论。目前，人们已能用实验方法精确
地测定空气里氧气大约占其体积的21％。为了准确、熟练地牢记空气的成分及各成分的体积分数，可以运用如下口诀：“氮七八，氧二一；零点九四稀有气；还有两个零零三，二氧化碳气杂唤”，来帮助记忆。
　　实验探究的原理如图所示， 即利用红磷燃烧消耗空气中的氧气后，使瓶内压强小于外界大气压，当打开弹簧夹时，在瓶内外压强差的作用下，水就会被压入瓶中，使液面大约上升至原来瓶内气体体积的。这样通过有形的水柱体的体积来表示无形的氧气在瓶内空气中的体积，从而推算出空气中氧气的体积含量。
　　1.仪器和药品的选用要注意两点
　　(1)仪器选用要恰当，填写其名称时不可有错别字；特别是燃烧匙中的“匙”经常被写错。
　　(2)药品选用时，所选的药品能够在空气中燃烧，并且还不能有气体生成。
　　2.实验操作注意事项及其原因要注意以下三点
　　(1)操作要规范、准确。例如，引燃红磷后一定要迅速地把塞子塞紧；否则，燃烧匙进入装置过程中，装置内部分空气受热逸出，会使实验结果偏大，引起实验误差；还有可能会使白烟扩散到空气中，造成空气污染等。
　　(2)顺序要正确。例如，实验前在集气瓶中先装入少量水，然后将余下部分再划分为五等份，否则会使实验结果偏大，引起实验误差；实验时一定要先检查装置的气密性，否则会引起实验误差或者造成实验失败；实验时还要先用弹簧夹夹住橡皮管，否则红磷燃烧时有部分空气从导管口逸出，引起实验误差偏大或者造成实验失败；要待红磷熄灭并冷却到室温后再打开，否则，可能使剩余气体仍然处于膨胀状态，导致实验结果偏小等。
　　(3)红磷和烧杯中的水一定要足量，否则会使实验结果偏小，引起实验误差。
　　3.实验现象及其分析需要抓住两点
　　(1)红磷燃烧的现象——发出黄白色火焰，并有大量的白烟生成，放出热量。这说明红磷能在空气中燃烧，其生成的白烟就是五氧化二磷的小颗粒。
　　(2)打开弹簧夹后，烧杯中的水就会倒吸进入集气瓶中；且液面上升至原来瓶内气体体积的。这说明氧气约占空气体积的。
　　4.实验数据处理和误差分析要弄清两点
　　(1)瓶内液面上升至原来瓶内气体体积的，也就说明了氧气约占空气体积的。
　　(2)误差偏小的原因有：①装置漏气；②红磷的量不足；③没待装置冷却就打开了弹簧夹，并进行读数判定了(因为此时剩余的气体在受热状态下，处于膨胀状态，占据了部分水的体积)；④弹簧夹右边的导管中存有的空气进入集气瓶内；⑤红磷熄灭时，集气瓶中的氧气并没有完全耗尽，只是氧气的浓度达不到红磷燃烧的要求而已；⑥烧杯中的水可能不足以注满原来瓶内气体体积的。装置漏气还有可能会使瓶内气体受热膨胀时逸出，从而引起误差偏大；集气瓶装水前，将其划分为了五等份，这样实验前装的水会增加用来表示氧气体积的水柱体的体积，从而引起误差偏大。
　　5.反推剩余气体的性质和用途
　　由空气的成分可知，集气瓶内剩余的气体主要是氮气。通过该实验可以推断归纳出氮气的性质有：氮气化学性质稳定，氮气不支持燃烧，氮气难溶于水，常温下氮气是无色气体等。进而推断出氮气的用途有：氮气常用作保护气，食品包装时充氮可以防腐等。
　　6.对空气的污染
　　由于红磷燃烧产物五氧化二磷是白色固体，扩散到空气中，会刺激人体呼吸道，还可能与空气中水蒸气反应，生成有毒的偏磷酸(HPO3)，从而造成空气污染。
　　例1　 注射器是一种普通的医疗器械，但它在化学实验装置中出现的越来越多，它对某些实验现象的观察或实验过程的改进，起到了意想不到的效果。
　　　
　　(1)图甲用50 mL试管作反应容器，红磷的燃烧在密闭容器里进行，可防止白烟污染空气。用50 mL注射器(活塞事先处在20 mL刻度处)测量红磷燃烧消耗的氧气体积。
　　操作：①检查装置的气密性；②装入药品，连好仪器；③夹紧弹簧夹，加热红磷，观察试管中所发生的现象为　红磷燃烧，发出黄光，放出热量，产生大量白烟　；④燃烧结束，试管冷却后打开弹簧夹，可以看到活塞慢慢左移到约　10　mL刻度处(取整数值)。说明空气中氧气的体积分数约为　20％　。
　　(2)图乙用推拉注射器活塞的方法可以检查装置的气密性，当缓缓向外拉动活塞时，如果能观察到　BD　(填序号)，则说明装置气密性良好。
　　A.注射器内有液体
　　B.瓶中液面上升
　　C.长颈漏斗内液面上升
　　D.长颈漏斗下端管口产生气泡
　　(3)某学生为了测定由两种元素形成的气态化合物X的组成，做了如图丙所示的实验。他把注射器A中的气体X缓慢送入装有CuO的B装置，使之完全反应，得到如下结果：
　　①实验前B管及药品的质量为21.32 g，实验后为21.16 g；
　　②C管中收集到的物质电解后得到H2和O2，在D中收集到的是N2。
　　③X中两元素的质量比是14∶3。问：
　　ⅰ.C中收集到的液体，质量是　0.18　g。
　　ⅱ.在实验中看到的现象是　B中黑色粉末逐渐变成红色，C中有无色液体生成　。
　　ⅲ.B中反应的文字表达式是　氧化铜＋氨气水＋铜＋氮气　。
　　解题思路(1)加热时温度达到红磷的着火点，红磷燃烧，燃烧时产生大量的白烟；由于弹簧夹夹住了连接注射器和试管的导管，因此，红磷燃烧只能消耗试管内空气中的氧气，所以消耗氧气的体积为试管体积的即10 mL；打开弹簧夹时，注射器内气体进入试管，活塞慢慢左移到10 mL处。
　　(2)注射器慢慢向外拉时，瓶内空气减少，压强减小，装置气密性良好时，外界空气从长颈漏斗进入瓶中，长颈漏斗下端管口处出现气泡；此时，长颈漏斗下端管内液面下降，瓶中液面上升。
　　(3)ⅰ.由题意可得X中含有氮、氢两种元素，又知X中两元素的质量比是14∶3。所以可得氮、氢两种元素的原子个数比为1∶3，所以化学式为NH3。C中收集到的水的质量为：(21.32 g－21.16 g)÷×100％＝0.18 g。
　　ⅱ.氧化铜与氨气反应生成铜、水和氮气。所以现象为黑色固体逐渐变为红色，C中有无色液体生成。
　　ⅲ.B中的化学反应是氧化铜和氨气在加热的条件下生成水、铜和氮气。
　　故答案为：(1)红磷燃烧，发出黄光，放出热量，产生大量白烟　10　20％　(2)BD　(3)0.18　B中黑色粉末逐渐变成红色，C中有无色液体生成　氧化铜＋氨气水＋铜＋氮气
　　点评本考点属于实验方法和过程的探究。这类探究实验要具体问题具体分析，根据设计的步骤中不同的现象去思考、去探究，从而回答题目给出的问题。有关的计算要准确，本考点主要出现在实验题中。
　　二、空气是重要的自然资源
　　空气是重要的自然资源，实际上是指空气中的各成分的重要作用。具体内容如下：
　　1.氧气
　　在过去人们曾把它叫作“养气”，这充分说明了氧气的重要性；通常状况下，人吸入空气就可以，但潜水、医疗急救等时，则需要用纯氧(或富氧空气)；还有，燃料燃烧离不开氧气，炼钢、气焊、金属切割以及化工生产和宇宙航行等都要用到氧气。
　　2.氮气
　　用途也比较广泛。它是制硝酸和化肥的重要原料；由于氮气的化学性质不活泼，因此常用作保护气，如焊接金属时常用氮作保护气，灯泡中充氮以延长使用寿命，食品包装时充氮以防腐；医疗上可在液氮冷冻麻醉条件下做手术；超导材料在液氮的低温环境下能显示超导性能。
　　3.稀有气体
　　在空气中所占比率虽然不大，但它们却是一类很重要的气体。它们在生产和科学研究中，有着广泛的用途。由于稀有气体有惰性，所以常用作保护气，如焊接金属时用稀有气体来隔绝空气，灯泡中充稀有气体以使灯泡耐用；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，如航标灯、闪光灯、霓虹灯等；氦、氖、氩、氪、氙等可用于激光技术；氦可用于制造低温环境；氙可用于医疗麻醉。
　　4.二氧化碳
　　只占空气总体积的0.03％，但是它对自然界的生命活动是非常重要的。没有二氧化碳，绿色植物就无法进行光合作用，也就无法满足人和动物所需的有机物的合成和对氧气的需求，以及空气中氧气含量的相对稳定和自然界的碳、氧的循环等。
　　例2　 下列关于空气资源叙述中，错误的是(　C　)
　　A.空气是一种重要的自然资源，空气中的氮气是制氮肥的重要原料
　　B.空气中的氮气用途广泛，例如：食品防腐、液氮超导实验车
　　C.空气按质量分数划分，氮气占78％，氧气占21％
　　D.空气中氧气的主要用途是供给呼吸和支持燃烧
　　 解题思路空气是一种重要的自然资源，空气中的氮气是制硝酸和化肥的重要原料，故A正确；空气中氮气化学性质稳定，氮气用于防腐、液氮超导实验车，故B正确；空气中各成分的数值是体积分数，不是质量分数，故C错误；氧气的主要用途是供给呼吸和支持燃烧，故D正确；故答案为C。
三、氧气的性质
　　1.氧气的物理性质
　　在通常状况下，氧气是一种没有颜色、没有气味的气体。在标准状况(即温度为0 ℃和压强为101.325 kPa时的情况)下，氧气的密度是1.429 g/L，比空气的密度(1.293 g/L)略大。它不易溶于水，在室温下，1 L升水中只能溶解约30 mL氧气。在压强为101 kPa(准确地说应为101.325 kPa)时，氧气在约－183 ℃时变为淡蓝色液体，在约－218 ℃时变成雪花状的淡蓝色固体。(工业上使用的氧气，一般是加压贮存在钢瓶中)
　　2.氧气的化学性质
　　氧气具有助燃性和氧化性，还能支持呼吸，即它是一种化学性质比较活泼的气体，可以与非金属、金属、化合物等多种物质发生氧化反应，反应剧烈程度因条件不同而异，可表现为缓慢氧化、燃烧或爆炸等，但在反应中都放出大量的热。具体情况如下：
　　(1)氧气与非金属反应，例如：①木炭在氧气里剧烈燃烧，发出白光，生成无色、无气味能使澄清石灰水变浑浊的气体(即二氧化碳，但是当氧气不充足时，会生成一氧化碳)；②硫在氧气里剧烈燃烧，产生明亮的蓝紫色火焰(在空气中燃烧发出微弱的淡蓝色火焰)，生成无色、有刺激性气味的气体(即二氧化硫)；③红磷在氧气里剧烈燃烧，生成大量的白烟(即五氧化二磷)，发出白光(在空气中燃烧产生黄色火焰)，而白磷可以与空气中氧气发生缓慢氧化，达到着火点(40 ℃)时，引起自燃；④氢气在氧气中燃烧，产生淡蓝色火焰，罩一干冷烧杯在火焰上会有水雾生成。
　　(2)氧气与金属反应，例如：①镁在氧气中或在空气中剧烈燃烧，发出耀眼白光，
生成白色粉末状物质(即氧化镁)；②红热的铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体物质(即四氧化三铁)；③铜在氧气中或在空气中加热，会逐渐变成黑色的固体(氧化铜)。
　　(3)氧气与化合物反应，例如：③一氧化碳在氧气中燃烧产生蓝色火焰，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体(即二氧化碳)；②甲烷(沼气)在氧气中燃烧火焰明亮呈蓝色，生成能使石灰水变浑浊的气体(即二氧化碳)，罩一干冷烧杯在火焰上还会有水雾生成；③酒精(乙醇)在氧气中或在空气中燃烧，产生淡蓝色的火焰，生成能使石灰水变浑浊的气体(即二氧化碳)，罩一干冷烧杯在火焰上还会有水雾生成；④蜡烛在氧气中燃烧发出白光，在空气中燃烧发出黄光，集气瓶的内壁有水珠出现，并生成能使澄清的石灰水变浑浊的气体(即二氧化碳)；⑤葡萄糖在酶作用下经缓慢氧化转变成二氧化碳和水，同时放出能量，供机体活动和维持恒定体温的需要。
　　(4)呼吸作用是生物从自然界里吸入氧气，而呼出二氧化碳的过程。实际上它是一种缓慢氧化。
　　3.氧化物
　　由两种元素组成的化合物中，其中一种元素是氧元素的物质。
　　例3　 对氧气的性质叙述正确的是(　C　)
　　A.常温下氧气能与所有物质发生化学反应
　　B.鱼虾能在水中生存是因为氧气易溶于水
　　C.通常状况下，氧气是一种无色、无味的气体
　　D.很多物质能在氧气中燃烧，是因为氧气具有可燃性
　　解题思路A.氧气在常温下不能与所有物质反应，如不能和金反应，此选项错误；B.氧气不易溶于水，并非易溶，此选项错误；C.通常状况下氧气无色无味，此选项正确；D.氧气具有助燃性，而非可燃性，此选项错误；故答案为C。
　　四、氧气的制取
　　1.氧气的工业制法
　　氧气的工业制法，它是利用氧气和氮气的沸点不同来分离出氧气。具体步骤是：首先将空气净化除去杂质等，然后在高压低温的条件下，使空气液化，控制温度蒸发液态氮气，沸点较低的氮气先蒸发出来，余下的便是沸点较高的淡蓝色液态氧气，将其加压贮存在钢瓶中备用即可。
　　2.实验室制取氧气的反应原理
　　实验室制取氧气的反应原理，就是指实验室用什么物质，在什么条件下，通过什么反应来制取氧气。一般在实验室里，常采用分解过氧化氢溶液、加热氯酸钾或加热高锰酸钾来制取氧气。用文字表达式表示为：过氧化氢水＋氧气、氯酸钾氯化钾＋氧气、高锰酸钾锰酸钾＋二氧化锰＋氧气。
　　3.氧气的制取装置
　　氧气的制取装置，主要是指氧气的实验室制取装置。它包括发生装置和收集装置两部分。其中，发生装置又分为“固体加热型”和“固液常温型”两种装置；收集装置分为“排水法”和“向上排空气法”两种装置。具体如图所示：
　　另外，还需要注意的有：
　　①在“固体加热型”的装置中，管口应略向下倾斜，铁夹应夹在试管的中上部，应用酒精灯的外焰加热；为了便于氧气的导出，试管内的导管不能伸得太长，刚露出橡皮塞即可；
　　②在“固液常温型”的装置中，长颈漏斗的下端管口应浸在液面下；同理可知，瓶内的导管不能伸得太长，刚露出橡皮塞即可。
　　4.氧气的收集方法
　　氧气的收集方法，主要有“排水法”和“向上排空气法”两种。选取的原因(即理论依据)分别是根据氧气不易溶于水且不与水发生反应和密度比空气的大且不与空气的成分发生反应。具体操作如图所示。
　　其中，还需要注意的有：
　　①用排水法收集氧气时，要先将集气瓶装满水，倒立于水槽中，瓶底不能有气泡；当气泡连续、均匀冒出时，再把导管口放在瓶口内开始收集；导管口一开始冒气泡时，不宜立即收集，因为此时的氧气中混有空气。当瓶内收集满氧气(瓶内的水全部排净)时，要在水下用毛玻璃片盖好后取出；将集气瓶正放在桌面上备用即可；
　　②用向上排空气法收集氧气时，一定要将导管伸到集气瓶的底部，并且收集的时间要稍微延长一点(以防瓶内的空气排不干净)，还要注意用毛玻璃片盖住一半瓶口(以防密度更大的气体进入瓶内)，否则会使收集的氧气的纯度不高。这样收集的氧气的纯度不如用排水法收集的高，但比较干燥。
　　5.氧气的检验和验满
　　氧气的检验方法如图所示，用带火星的木条伸入瓶内(或试管内)来检验，如果它能使带火星的木条复燃，则证明该气体是氧气。而氧气的验满方法是把带火星的木条放在瓶口，如果带火星的木条在瓶口能复燃，则证明该瓶氧气已经收集满了。
　　例4　 某班科学兴趣小组同学在对氧气性质进行研究时，设计了如下实验：
　　(1)用排水法将集满氧气的两个集气瓶如图所示放置，并分别同时迅速插入一根带火星的木条，发现木条均复燃，且甲中燃烧比乙中更旺，该实验说明氧气具有的性质是①　氧气的密度比空气大　，②　氧气具有助燃性　。
　　(2)带火星的木条在氧气中可以复燃。那么是不是只有纯净的氧气才能使带火星的木条复燃呢？为此，同学们开展了相关探究实验。实验主要步骤如下：先制取一定量的氧气备用，再测得集气瓶实际容积为317毫升，然后采用某种方法得到5瓶含氧量不同的空气，最后用带火星的木条来实验，观察是否复燃。相关的数据见下表：
集气瓶 编号 瓶内预 装水体 积/mL 充入氧 气体积 /mL 瓶内空 气体积 /mL 瓶内空气 里氧气体 积的百分比 木条能 否复燃
1 120 120 197 50.9％ 能
2 97 97 220 　　　　％ 能
3 90 90 227 43.4％ 能
4 84 84 233 41.9％ 能
5 81 81 236 41.2％ 不能
　　①请指出得到5瓶含氧量不同的空气的具体方法　在集气瓶里预先加入一定体积的水，再用排水法收集氧气　；
　　②试将上表空白处补充完整(保留1位小数)；
45.2(氧气体积分数若按计算，答案应为44.5，同样可以)
　　③由该实验可得到的结论是　当空气中氧气所占体积比达到41.9％(或42％)以上时，能使带火星的木条复燃　。
　　 解题思路(1)两瓶气体均使带火星的木条复燃，说明两瓶中都集有氧气。甲瓶内木条燃烧更旺，说明甲瓶内氧气含量更大。同样收集的两瓶氧气为何会出现这种差异呢？我们会关注到两瓶一正放一倒放，而倒放的瓶内氧气含量较小，这就说明有部分氧气逸散，可以总结为密度大于空气。
　　(2)①得到5瓶含氧量不同的空气的具体方法是：在集气瓶里预先加入一定体积的水，再用排水法收集氧气，具体数据由表内数据提供；
　　②计算317 mL的集气瓶内充入氧气后，瓶内空气里氧气的体积分数的方法是：表格2的计算方法是：(97 mL＋220 mL×21％)÷317 mL×100％≈45.2％；
　　③由该实验可得到的结论是：当空气中氧气体积分数大于或等于41.9％时，能使带火星的木条复燃。
　　故答案为：(1)氧气的密度比空气大　氧气具有助燃性　(2)①在集气瓶里预先加入一定体积的水，再用排水法收集氧气　②45.2(氧气体积分数若按计算，答案应为44.5，同样可以)　③当空气中氧气所占体积比达到41.9％(或42％)以上时，能使带火星的木条复燃
　　6.制取氧气的操作步骤和注意点
　　由于制取氧气的原理和方法不同，所以其操作步骤和注意点也稍有不同。
　　①采用分解过氧化氢溶液的方法制取氧气时，操作步骤和注意点分别是连(连接仪器、组装实验装置：要小心，不可用力太大，切不可将反应器按在桌子上用力塞橡皮塞，并且导管稍微露出橡皮塞即可)→查(检查装置的气密性)→加(加入固体药品)→倒(倒入液体药品：液体药品的取用，要注意长颈漏斗的下端要浸在液面下)→定(用铁架台固定仪器装置：固定时从试管的底部插入，夹在其中上部，先捏住铁夹，再旋动铁夹上的螺丝，但不可用力过猛；当用锥形瓶做反应器时，此步可省去)→收集。
　　②采用加热氯酸钾或加热高锰酸钾分解制取氧气时，操作步骤和注意点分别是连(连接仪器、组装实验装置：要小心，不可用力太大，切不可将反应器按在桌子上用力塞橡皮塞，并且导管稍微露出橡皮塞即可)→查(检查装置的气密性)→装(向试管里装入固体药品：注意用高锰酸钾时，在试管口放一团棉花)→定(用铁架台固定仪器装置：固定时从试管的底部插入，夹在其中上部，先捏住铁夹，再旋动铁夹上的螺丝，但不可用力过猛)→点(用火柴点燃酒精灯，给试管加热：注意要用外焰，先预热，再固定在有药品的部位加热)→收(氧气的收集方法)→移(把导管移出水面)→熄(熄灭酒精灯)。
　　例5　 有一批混有MnO2的KMnO4样品。一位同学设计如下实验装置去检验其纯度。取4.00 g样品放入图A中充分加热，直到反应完全，并用图中的装置测量出生成氧气的体积。氧气的密度为1.41 g/L，溶于水的气体体积忽略不计。(浓硫酸具有吸水性，在此作干燥剂)
　　请回答：(1)写出a仪器名称：　试管　。
　　(2)指出A装置中的一处错误是　试管口朝上　，该错误可能造成的后果是　产生的冷凝水倒流入试管的底部使试管炸裂　。
　　(3)撤去B装置对实验结果有没有影响，　无　(填“有”或“无”)，原因是　该装置为排水法收集氧气，故不需要干燥　。
　　(4)改正A的错误后，A的装置还可用作下列哪一种气体制取：　A　(填字母)。
　　A.加热氯化铵固体和熟石灰的混合物制NH3
　　B.加热浓盐酸和二氧化锰的混合物制Cl2
　　C.加热浓硫酸和酒精混合物制C2H4(乙烯)
　　(5)反应结束，量筒内液面处于227 mL刻度处(量筒内外液面高度一致)，则气体质量为　0.32　g。
　　 解题思路(1)图中a是反应容器试管。(2)实验室用高锰酸钾制取氧气时，为防止冷凝液倒流回试管，使试管炸裂，试管口应向下倾斜。(3)B装置中浓硫酸的作用是吸收水分，而此装置是排水法收集氧气，无须干燥。(4)A装置适于“固固加热反应”，所以只有A适合。(5)根据公式m＝ρ V可知，氧气的质量＝1.41 g/L×0.227 L≈0.32 g。
　　故答案为：(1)试管　(2)试管口朝上　产生的冷凝水倒流入试管的底部使试管炸裂
(3)无　该装置为排水法收集氧气，故不需要干燥　(4)A　(5)0.32
　　7.催化剂的特点和催化作用
　　催化剂的特点概括起来说有三个：
　　①“一变，两不变”，即能改变化学反应的速率，而本身的质量和化学性质不变。
　　②“针对性”，即催化剂针对某个化学反应来说，才有意义。例如，不能笼统地说：二氧化锰是催化剂，或者催化剂是二氧化锰等；而应该表达为：二氧化锰是过氧化氢(或氯酸钾)分解的催化剂。
　　③“多样性”，即某个化学反应的催化剂可能有多种。例如，在过氧化氢分解的反应中，二氧化锰、红砖粉末、土豆片、沸石、硫酸铜溶液等都可作催化剂。而催化作用是指催化剂在化学反应中所起作用(即能改变化学反应的速率)。它包括加快和减慢化学反应的速率两种情况。
　　五、化合反应和分解反应
　　1.化合反应
　　是指由两种或两种以上的物质生成另一种物质的反应。它是四大基本反应类型之一，可以用通式简明地表示为：A＋B→AB。其特点是多种物质生成一种物质，可以简记为：“多变一”。
　　2.分解反应
　　是指由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应。它是四大基本反应类型之一，可以用通式简明地表示为：AB→A
＋B。其特点是一种物质生成多种物质，可以简记为：“一变多”。
　　例6　 下列各组关系中，前者a，后者b符合如图关系的是(　C　)
　　A.物理变化、化学变化
　　B.化合反应、分解反应
　　C.化学反应、分解反应
　　D.分解反应、物理变化
　　 解题思路A.物理变化是指没有新物质生成的变化，化学变化是指有新物质生成的变化，两者属于并列关系，故选项错误。B.化合反应是由两种或两种以上物质生成一种物质的反应；分解反应是由一种物质生成两种或两种以上物质的反应；两者属于并列关系，故选项错误。C.化学反应又叫化学变化，是指有新物质生成的变化；分解反应是由一种物质生成两种或两种以上物质的反应；分解反应是化学反应中的一种，前者一定包含后者，故选项正确。D.分解反应是由一种物质生成两种或两种以上物质的反应；物理变化是指没有新物质生成的变化，两者属于并列关系，故选项错误。故答案为C。
　　六、绝招课堂：集气瓶的多种用途
用途 装置图 进出情况 适用范围 对应方法或装置
集气瓶 长进短出 收集密度大于空气的气体，如：二氧化碳 向上排空气法
短进长出 收集密度小于空气的气体，如：氢气 向下排空气法
短进长出 收集难溶于水(液体)的气体，如：氧气 排水集气法
量气瓶 短进长出 定量收集量取气体体积的实验装置，量筒内液体体积即气体体积 定量集气装置
续表
用途 装置图 进出情况 适用范围 对应方法或装置
洗气瓶 长进短出 瓶内放适量液体试剂(约)用于气体的干燥(除去水蒸气)、净化(吸收杂质)或性质实验(检验某气体存在或验证某气体性质) 干燥装置，净化装置，验气装置 (具体看瓶内药品)
储气瓶 长进短出 先排水集气后，使用气体时，用高位水(或接水龙头)将瓶内气体压出，水从长管进，气体从短管出 水压储气瓶
　　例7　 学习氧气制法之后，小科对氧气的两种收集方法进行比较。假如你是小科，在下表填出合适的文字。
装置图 优缺点 由氧气的哪些性质决定
排水法 (1)　收集气体较纯净，但不干燥　 (2)　不易溶于水　
向上排 空气法 (3)　收集气体干燥，但较不纯净　 (4)　密度比空气大　
　　解题思路氧气是无色无味、不易溶于水的气体，所以可用排水法收集。由于氧气的密度比空气大，所以可以用向上排气法收集。另外排水法收集气体较纯净，但不干燥；向上排空气法收集气体干燥，但较不纯净。
　　故答案为：(1)收集气体较纯净，但不干燥
(2)不易溶于水　(3)收集气体干燥，但较不纯净　(4)密度比空气大
　　例8　 许多玻璃仪器的某些部位要经过磨砂处理，如集气瓶的磨砂面在瓶口处(如图所示)，毛玻璃片的其中一面也是磨砂的。集满气体的集气瓶通常用玻璃片的毛面朝下盖住瓶口，而不用光面。解释其中的原因。
　　解题思路磨砂处理是让器具之间的接触面接合更紧的一种方法，密封效果更好。
　　故答案为：为了使密封效果更好。

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