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4.1空气的组成
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．空气是一种宝贵的自然资源。下列有关空气及其成分的说法中，正确的是
A．洁净的空气是纯净物
B．氮气化学性质不活泼，不与任何物质发生反应
C．稀有气体含量少，没有利用价值
D．氮气是空气中含量最多的气体
2．用数轴表示某些化学知识直观、简明、易记。下列数轴表示不正确的是
A．图甲：氯元素的化合价从低到高
B．图乙：空气中部分物质的体积分数由小到大
C．图丙：净水程度由低到高
D．图丁：等量固体溶于等量蒸馏水所得溶液的温度由低到高
3．我国空间站里的“人造空气”帮助宇航员实现了“太空漫步”的梦想。人造空气中含有70%的氮气、20%以上的氧气以及少量的二氧化碳，下列说法正确的是
A．为了宇航员呼吸，“人造空气”中氧气的体积分数越大越好
B．该“人造空气”的主要成分都不是空气污染物
C．“人造空气”与空气成分完全相同
D．燃着的木条在“人造空气”中会立即熄灭
4．如图为测定空气中氧气的含量的实验，下列认识正确的是
A．反应结束后消耗氧气的体积约为反应前注射器内空气总体积的1/5
B．没有冷却至室温就读数会使测定值偏小
C．实验中的铜粉可以换成炭粉
D．铜粉用量的多少不会影响实验结果
5．下列说法正确的是
A．氮气和氧气混合后，其化学性质都发生了改变
B．很多物质在空气中可以燃烧，因为空气中的氧气具有可燃性
C．稀有气体通电后能发出不同颜色的光，可用于制造多种用途的电光源
D．二氧化碳过量排放会引起温室效应，所以二氧化碳属于空气污染物
6．某实验小组为探究能否用木炭代替红磷测定空气中氧气的含量，设计如图1实验，传感器分别测得气体浓度变化情况如图2和图3所示。下列对于实验的分析，错误的是
A．图2中表示的气体a为氧气
B．50s时，木炭熄灭
C．该实验能够得出氧气约占空气体积的
D．推测试剂X能够吸收二氧化碳
7．模型认知是化学核心素养的重要组成部分，下列建立的模型正确的是
A．空气中物质的含量模型 B．四个氧原子模型
C．镁离子模型 D．地壳中元素含量模型
8．校园空气质量“检测站”的组装和使用，能够有效地提高同学们的环境保护意识。检测的下列物质中，不属于空气污染物的是
A．二氧化硫 B．一氧化碳 C． D．二氧化碳
9．空气是一种宝贵的资源。下列关于空气的说法中，正确的是
A．按质量分数计，空气中约含有氮气78％、氧气21％、其他气体和杂质1％
B．氧气能助燃，可以作燃料
C．稀有气体化学性质不活泼，但在一定条件下也能和其他物质发生反应
D．空气质量报告中所列的空气质量级别越大，空气质量越好
10．兴趣小组制作微型空气质量“监测站”监测学校的空气质量。下列物质不在监测范围的是
A．二氧化硫 B．二氧化碳 C．二氧化氮 D．
11．空气是一种宝贵的自然资源。下列有关空气及其成分的说法中，正确的是
A．二氧化碳是植物进行光合作用必需的物质
B．氧气是空气中含量最多的气体
C．稀有气体含量少，没有利用价值
D．氮气化学性质不活泼，不与任何物质发生反应
12．如图所示是干燥洁净的空气成分示意图(按体积计算)，其中“b”代表的是
A．氧气 B．氮气 C．二氧化碳 D．稀有气体
二、填空题
13．某实践活动小组在老师的带领下，开展了一系列项目式学习。
活动一：
(1)小明提出“用澄清石灰水区分氧气和二氧化碳”。这一过程属于科学探究中的________。
a.形成假设 b.设计实验 c.获取证据 d.形成结论
(2)猜谜活动：“说是宝，真是宝，动物植物离不了；看不见，摸不着，越往高处越稀少。”谜底是________（填化学符号），“动物植物离不了”是因为该气体能________。
(3)实验探究：探究空气中氧气含量的实验中，燃着的红磷熄灭了，说明氮气________（填“能”或“不能”）支持燃烧；集气瓶内液面上升至一定高度后不再上升，说明氮气________。
活动二：
(4)如图是某日的空气质量情况，该日的空气质量为________。
(5)根据如图回答，当日污染物指数最高的是________。
(6)空气中二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）所引起的环境问题是________。
活动三：
(7)洁净的空气对人类非常重要。下列做法有利于保护大气的是________。（多选，填序号）
a.使用新能源共享汽车
b.将工厂烟囱造高减少大气污染
c.植树造林，防止扬尘污染
d.加强大气监测，改善环境状况
14．A、B、C、D、E、F六种物质，有如图所示关系（图中“—”表示两种物质能发生反应，“→”表示一种物质能直接转化为另一种物质。部分反应物、生成物及反应条件已略去）。其中F为红色粉末，C、D、E均为单质，构成E的原子质子数为15。C与D反应生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。请回答问题：
(1)E为_____，F为_______。
(2)写出C与E反应的文字（或符号）表达式_______。
(3)图中涉及到的化合反应有____个。
15．空气是我们赖以生存的宝贵资源，如图是以空气等为原料合成农业上一种重要的化肥——尿素的工艺流程。请按要求回答相关问题：
(1)空气分离出X气体和氧气的变化属于______(填“物理”或“化学”)变化。
(2)食品包装中常充入X气体以防腐，利用了其化学性质______。
(3)上述流程图中甲烷燃烧的化学方程式为______。
16．阅读下面的短文，回答有关问题。
新型灭菌消毒剂ClO2
“含氯消毒剂”被广泛使用，其中包含一种新型灭菌消毒剂：ClO2.常温下，ClO2是有刺激性气味黄绿色气体，1L水中大约能溶解2.9g，其熔点59℃，沸点11℃。ClO2受热或者见光易分解，具有强氧化性和很强的腐蚀性。含有2%的ClO2和0.085%Na2CO3的水溶液无色、无臭、无腐蚀性，常温下稳定，不易分解；该溶液用于杀菌、消毒的同时，还有除臭、防霉、保鲜等作用，是特性优良，高效安全消毒剂。我国从2000年起就逐渐用ClO2取代氯气(Cl2)对饮用水进行消毒。
(1)“含氯消毒剂”属于___________(填“纯净物”或“混合物”)。
(2)ClO2的物理性质有___________。(写一条即可)
(3)下列有关ClO2的说法正确的是___________。
A．0℃时ClO2为黄绿色气体
B．用棕色试剂瓶盛装ClO2并置于阴冷暗处保存
C．常温下，100g水中大约能溶解2.9gClO2
D．ClO2的浓度越大杀菌效果越好，安全性越高
17．下列物质中含有氧分子的是________
A．过氧化氢 B．二氧化碳 C．空气 D．________
三、实验题
18．两百多年前，法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分，仿照这个历史上著名实验的原理，我们可以利用如图所示装置来测定空气中氧气的含量。
(1)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，将水面上方空间划分成5等份
(2)实验结束，集气瓶中剩余气体的主要成分是_______。
(3)图中实验水面未达到刻度“1”，原因是_______。
(4)红磷燃烧生成五氧化二磷的文字表达式为_______。
(5)如果将燃烧匙中红磷换成硫粉，实验_______(填“能”或“不能”)成功，原因是_______。
(6)已知金属镁会与空气中的氧气和氮气反应，如果用镁条代替红磷进行实验，则进入集气瓶中的水会_______瓶内空气总体积的五分之一。(填“＞”“=”或“＜”)。
四、综合应用题
19．(一)氢能发展，能减少碳排放，助力碳中和。以下是氢能的新运用，如图1所示。
(1)电解水制氢气：写出该过程的符号表达式___________，反应前后，氧元素的化合价___________(填“升高”、“降低”或“不变”)。 反应器1所需的H2由该装置的___________(填“a”或“b”)端生成。
(2)反应器1：一定的H2环境及较低温度下，CaCO3可与H2反应生成CaO、CO和H2O。上述反应过程，涉及___________种氧化物。同时，反应器1会有副产物CO2生成。
(3)研究发现，CO2含量越高，甲醇产率越低。反应器1中CO、CO2的含量随反应温度的变化如图2所示，___________℃时，甲醇产率最好。
(4)反应器2：一定条件下，CO与H2发生反应生成甲醇(CH3OH)，该反应属于___________反应(填基本反应类型)。
(二)如图是氮元素的价类图，A~D均为初中化学常见物质。
(5)18世纪，法国化学家拉瓦锡对空气成分进行研究，得出A是空气的成分，其物质类别是___________。
(6)1793年荷兰化学家加热硝酸铵得到B，这种气体能让人发笑，它的化学名称是___________。
(7)1772年英国化学家将铜与硝酸(HNO3)作用，得到一种无色气体C，C的化学式为___________，该反应中氮元素的化合价___________(填“升高”或“降低”)。
(8)D是一种常见的空气污染物，下列气体也能导致空气污染的是___________(填字母)。
a．CO2 b．CO c．SO2 d．N2
《4.1空气的组成》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D B B B C C C D C B
题号 11 12
答案 A A
1．D
【详解】A、空气中含有氮气、氧气等多种气体，属于混合物，故选项说法错误；
B、氮气化学性质不活泼，一般情况下不易与其它物质反应，但不是不与任何物质发生反应，故选项说法错误；
C、虽然稀有气体含量少，但也有利用价值，如稀有气体通电时能发出不同颜色的光，则可作电光源，故选项说法错误；
D、空气中含量最多的气体为氮气，氮气约占空气体积的78%，故选项说法正确；
故选：D。
2．B
【详解】A、中为-1价，中为0价，中为+1价，中为+5价，化合价从低到高顺序正确。
B、空气中各成分体积分数：约0.03%，稀有气体约0.94%，约21%，约78%，正确从小到大顺序为<稀有气体<<，图示顺序错误。
C、静置沉淀仅除去大颗粒不溶物，过滤除去全部不溶物，蒸馏得到纯水，净水程度逐渐升高，顺序正确。
D、溶于水吸热，溶液温度降低；溶于水温度几乎不变；溶于水放热，溶液温度升高，温度由低到高顺序正确。
3．B
【详解】A、氧气浓度过高会增加火灾风险，且可能引发氧中毒，并非越大越好，错误；
B、氮气、氧气、二氧化碳都是空气的成分，均不属于空气污染物，正确；
C、人造空气的氮气（70%）和氧气（20%以上）比例与正常空气（氮气78%、氧气21%）不同，错误；
D、人造空气中氧气含量与正常空气相近，燃着的木条不会立即熄灭，错误。
故选B。
4．B
【详解】A、正常操作情况下，反应结束后消耗氧气的总体积应该是反应前注射器内空气体积和玻璃管中空气总体积的五分之一，选项错误，不符合题意；
B、气体的体积会受温度的影响，读数时必须等到装置冷却至室温再读数，若装置未冷却至室温就读数，读数会偏小，选项正确，符合题意；
C、碳粉在点燃的条件下会与空气中的氧气反应生成二氧化碳等气体，若将实验中的铜粉换成碳粉，会导致玻璃管中的气压无明显变化，不能测定氧气含量，选项错误，不符合题意。
D、要准确测定空气中氧气的体积分数，必须使用足量的铜粉，才能全部消耗掉密闭注射器里空气中的氧气，选项错误，不符合题意；
故选B。
5．C
【详解】A、氮气和氧气混合后，由于没有发生化学变化，因此分子不变，分子是保持物质化学性质的最小微粒，因此二者的化学性质也不变，选项错误；
B、很多物质在空气中可以燃烧，因为空气中的氧气具有助燃性，选项错误；
C、稀有气体通电能发出有色光，可以用于制造多种用途的电光源，选项正确；
D、二氧化碳是空气成分之一，无毒，不是空气污染物，选项错误。
故选：C。
6．C
【详解】A、木炭燃烧消耗氧气，由图2可知，气体a浓度减小，则为氧气，故说法正确；
B、由图2可知，50s时，氧气不再减少，是因为木炭已熄灭，故说法正确；
C、由于木炭不能将氧气完全耗尽，则不能用木炭代替红磷测定空气中氧气的含量，所以该实验不能够得出氧气约占空气体积的，故说法错误；
D、木炭燃烧生成二氧化碳，由图2可知，气体b先增加，说明为二氧化碳，但后来又减小，说明试剂X的作用为吸收二氧化碳，故说法正确。
故选C。
7．C
【详解】A、按体积分数计算，空气中氮气占78%，氧气占21%，二氧化碳气体成分占0.03%，故错误；
B、该模型是2个氧气分子模型，故错误；
C、镁离子是由镁原子失去最外层2个电子得到，故正确；
D、地壳中元素含量在前五位由多到少的顺序是：氧、硅、铝、铁、钙，故错误。
故选C。
8．D
【详解】目前计入空气质量评价的主要污染物为：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入颗粒物（粒径小于等于10微米的颗粒物，称PM10）、细颗粒物（粒径小于等于2.5微米的颗粒物，称PM2.5）和臭氧等，二氧化碳是空气的成分，不属于空气污染物。
故选D。
9．C
【详解】A、按体积分数计，空气中约含有氮气78%、氧气21%、其他气体和杂质1%，而不是质量分数，故A不正确；
B、氧气的主要作用是助燃，但氧气本身不可燃，不能用作燃料，故B不正确；
C、稀有气体（如氦、氖、氩、氪、氙等）一般化学性质非常稳定，但在特定条件下（如高温、高压或使用强氧化剂）特别是氙和氪能与氟等反应生成化合物，故C正确；
D、空气质量报告中，空气质量级别越大，空气质量越差，故D不正确。
故选C。
10．B
【详解】空气污染物包括可吸入颗粒物、细颗粒物（PM2.5）、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧。二氧化碳无毒，不是污染物。
故选B。
11．A
【详解】A、二氧化碳是植物进行光合作用必需的物质，故A正确；
B、氮气是空气中含量最多的气体，故B错误；
C、虽然稀有气体含量少，但也有利用价值，如稀有气体通电时能发出不同颜色的光，则可作电光源，故C错误；
D、氮气化学性质不活泼，一般情况下不易与其它物质反应，但不是不与任何物质发生反应，故D错误。
故选A。
12．A
【详解】空气按体积计算的成分占比：氮气约占78%，氧气约占21%，稀有气体约占0.94%，二氧化碳约占0.03%，其余为少量其他气体和杂质，b占比第二，约为总体积的1/5，对应氧气，故选A。
13．(1)b
(2) O2 供给呼吸
(3) 不能 难溶于水
(4)优
(5)PM10
(6)酸雨
(7)acd
【详解】（1）“用澄清石灰水区分氧气和二氧化碳”属于设计实验，故选b。
（2）氧气无色无味，且能供给呼吸，则谜底为O2；
“动物植物离不了”是因为该气体能供给呼吸。
（3）测定空气中氧气含量时，剩余的气体主要为氮气，燃着的红磷在剩余气体中熄灭，说明氮气不能支持燃烧；
集气瓶内液面上升至一定高度后不再上升，说明氮气难溶于水。
（4）由图可知，空气质量指数42，等级判定为“优”。
（5）由图可知，当日PM10的指数最高，则其为首要污染物。
（6）二氧化硫、二氧化氮排放到空气中会形成酸雨。
（7）a、使用新能源共享汽车，能减少化石燃料的使用，有利于保护环境；
b、将工厂烟囱造高，污染物仍会排放到空气中，会污染空气；
c、植树造林，防止扬尘污染，有利于保护环境；
d、加强大气监测，有利于增强人们的环保意思，从而有利于保护环境。
故选acd。
14．(1) P HgO
(2)/
(3)4
【分析】E为单质，构成E的原子质子数为15，在原子中，原子序数=质子数，则E是由磷原子构成的磷；C、D均为单质，C与D反应生成能使澄清石灰水变浑浊的气体，碳在氧气中燃烧生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，则C、D为碳或氧气中的一种；A与二氧化锰反应生成B和C，B与C能互相转化，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，水在通电条件下分解生成氢气和氧气，氢气在氧气中燃烧生成水，则A为过氧化氢、B为水、C为氧气、D为碳；C（氧气）能与F互相转化，F为红色粉末，汞与氧气在加热条件下反应生成氧化汞，氧化汞受热分解生成汞和氧气，氧化汞为红色粉末，则F为氧化汞。
【详解】（1）由分析可知，E为磷，其化学式为P；F为氧化汞，其化学式为HgO；
（2）由分析可知，C为氧气、E为磷，则C与E反应是磷在氧气中燃烧生成五氧化二磷，文字或符号表达式为或；
（3）由分析可知，A为过氧化氢、B为水、C为氧气、D为碳、E为磷、F为氧化汞，则是过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，该反应符合“一变多”的特点，属于分解反应；是水在通电条件下分解生成氢气和氧气，该反应符合“一变多”的特点，属于分解反应；是氢气在氧气中燃烧生成水，该反应符合“多变一”的特点，属于化合反应；是碳在氧气中燃烧生成二氧化碳，该反应符合“多变一”的特点，属于化合反应；是磷在氧气中燃烧生成五氧化二磷，该反应符合“多变一”的特点，属于化合反应；是汞与氧气在加热条件下反应生成氧化汞，该反应符合“多变一”的特点，属于化合反应；是氧化汞受热分解生成汞和氧气，该反应符合“一变多”的特点，属于分解反应；综上可知，图中涉及到的化合反应有4个。
15．(1)物理
(2)稳定
(3)CH4+2O2CO2+2H2O
【详解】（1）空气分离出 X 气体（氮气）和氧气，是利用各成分沸点不同进行分离，没有新物质生成，属于物理变化。
（2）X 气体是氮气，食品包装充氮气防腐，是利用氮气化学性质稳定（不易与其他物质发生反应）的特性，能防止食品氧化变质。
（3）甲烷（）在氧气中燃烧，生成二氧化碳和水，反应条件是 “点燃”，配平后化学方程式为。
16．(1)混合物
(2)常温下，有刺激性气味黄绿色气体，1L水中大约能溶解2.9g，其熔点59℃，沸点11℃
(3)B
【详解】（1）“含氯消毒剂”是由多种物质组成，属于混合物；
（2）化学性质不需要化学变化表现出来。ClO2的物理性质有常温下，有刺激性气味黄绿色气体，1L水中大约能溶解2.9g，其熔点59℃，沸点11℃；
（3） A、在通常情况下，ClO2的沸点11℃，所以在0℃时，ClO2为液体，选项说法错误；
B、ClO2受热或者见光易分解，所以用棕色试剂瓶盛装ClO2并置于冷暗处保存，选项说法正确；
C、因为在常温下，1L水（1000g）中大约能溶解2.9g ClO2，所以常温下，100g水中大约能溶解0.29g ClO2，选项说法错误；
D、由题干信息可知，通常用含2%二氧化氯和0.085%碳酸钠的溶液进行消毒，故并不是二氧化氯的浓度越大，杀菌效果越好，安全性越高，选项说法错误，故选：B。
17． C 氧气/O2
【详解】A、过氧化氢由过氧化氢分子构成，不含氧分子，不符合题意；
B、二氧化碳由二氧化碳分子构成，不含氧分子，不符合题意；
C、空气中含氮气、氧气等，含氮分子、氧分子等，符合题意；
D、氧气是由氧分子构成的，氧气含有氧分子；
故选：C；氧气。
18．(1)④①③②
(2)氮气/N2
(3)装置气密性差；未冷却到室温打开止水夹等
(4)磷+氧气五氧化二磷
(5) 不能 燃烧消耗氧气又生成二氧化硫，体积基本没有变化
(6)＞
【详解】（1）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；故答案为：④①③②。
（2）由于氧气约占空气体积的五分之一、氮气约占空气体积的五分之四，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。
（3）图中水面刻度未到“1”，原因是装置气密性差，进入水的同时进入空气；未冷却到室温打开止水夹气体膨胀进入的水偏少等。
（4）磷在氧气中点燃生成五氧化二磷，文字表达式为：磷+氧气五氧化二磷。
（5）硫粉在氧气中点燃生成二氧化硫气体，实验不能成功。硫燃烧时，消耗氧气同时又生成气体，无法产生体积差。
（6）金属镁和空气中的氧气和氮气发生反应，生产两种不同的固体，消耗的气体体积比单纯消耗氧气体积大，进入集气瓶中的水会大于瓶内总体积的五分之一。
19．(1) 升高 a
(2)3/三
(3)750
(4)化合
(5)单质
(6)一氧化二氮
(7) NO 降低
(8)bc
【详解】（1）电解水生成氢气和氧气，符号表达式为；
反应前水中氧元素化合价为 2，反应后氧气中氧元素化合价为0，所以氧元素化合价升高；
电解水时，负极产生氢气，a端连接电源负极，所以H2由a端生成。
（2）氧化物是由两种元素组成且其中一种是氧元素的化合物。反应涉及的氧化物有CaO、CO、H2O，共3种。
（3）CO2含量越高，甲醇产率越低，所以选择CO2含量最低的温度，即750℃时甲醇产率最好。
（4）CO与H2反应生成CH3OH，是两种物质生成一种物质的反应，属于基本反应类型中的化合反应。
（5）A中氮元素化合价为0，且是空气成分，所以A是氮气，属于单质。
（6）B属于氧化物，其中氮元素化合价为+1、氧元素化合价为-2，化合物中元素正负化合价之和为0，设其化学式为NxOy，则，解得x∶y=2∶1，可知B是N2O，名称为一氧化二氮。
（7）C属于氧化物，其中氮元素化合价为+2、氧元素化合价为-2，且是无色气体，则化学式为NO；
硝酸（HNO3）中显-1价，中氧元素显-2价，设其中氮元素的化合价为x，则，解得x=+5，NO中氮元素化合价为+2，所以氮元素化合价降低。
（8）CO、SO2是空气污染物，CO2、N2都是空气的成分，不是污染物，所以选bc。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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