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2.1空气组成的探究
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．保护环境，净化空气。下列物质属于空气污染物的是
A．氢气 B．氮气 C．二氧化碳 D．二氧化硫
2．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
3．下列物质属于纯净物的是
A．硬水 B．稀有气体 C．干冰 D．盐酸
4．空气污染是引起多种疾病的原因之一。下列物质中属于空气污染物的是
A．二氧化碳 B．水蒸气 C．氩气 D．二氧化氮
5．下列物质中，属于纯净物的一组是
A．水泥砂浆、汽水、稀有气体 B．过氧化氢溶液、水蒸气、空气
C．澄清的石灰水、矿泉水、氧气 D．液氮、冰水混合后的共存物、铁粉
6．真空充氮杀虫柜是的一款高效、安全的杀虫灭菌设备。采用真空充氮技术，将档案文献等藏品放入柜中，通过真空泵将柜内空气抽出，再充入高纯度氮气，缺氧状况下有效地抑制了害虫和菌类的生长和繁殖，最终达到杀灭效果。下列有关氮气说法错误的是
A．通常状况下氮气易溶于水
B．氮气不能供给呼吸
C．通常情况下氮气的化学性质不活泼
D．高浓度氮气可抑制菌类的生长
7．空气是一种宝贵的资源。下列足空气中各成分的自述，你认为不合理的是
A．液氮：我的温度较低，可用于冷冻治疗
B．稀有气体：我通电时能发出不同颜色的光，可用作航标灯
C．氧气：我能支持燃烧，可以作燃料
D．氦气：我化学性质不活泼，可用作保护气
8．如图所示是测定空气中氧气的含量的实验装置，下列说法正确的是
A．实验前不需要检查装置的气密性
B．观察到曲颈甑中有红色粉末生成时即可以停止加热
C．充分反应后，汞槽中有 体积的汞进入曲颈甑
D．曲颈甑中发生反应的文字表达式为：汞+氧气氧化汞
9．下列物质属于混合物的是
A．五氧化二磷 B．澄清石灰水 C．冰水混合物 D．液氧
10．下列物质属于纯净物的是
A．大理石 B．金刚石 C．金红石 D．软锰矿
11．某兴趣小组利用氧气传感器探究不同物质在空气中燃烧的耗氧量情况，足量蜡烛和红磷分别在相同的密闭容器中燃烧，测定的氧气含量变化如图所示，下列判断正确的是

A．蜡烛燃烧过程中，a点时容器内氮气体积分数为84%
B．红磷燃烧过程中，b点和c点时容器内物质总质量不相等
C．燃烧后，两容器中氧气均未耗尽，红磷耗氧量较多
D．若将足量蜡烛和红磷放在同一密闭容器中燃烧，氧气的体积分数可降至3%
12．如图是测定空气中氧气含量的实验。对该实验的认识不正确的是
A．要等到装置冷却至室温后再读数，否则测定结果偏小
B．该实验中气球的作用是平衡气压
C．实验过程反复推拉注射器活塞，可使测得数据更加准确
D．正确操作情况下，反应消耗氧气的体积应该是反应前玻璃管内空气体积的五分之一
二、填空题
13．生产、生活中蕴含许多化学知识。
(1)校园的饮水间贴有图1所示图标，该图标是国家_______标志。
(2)图2中，为提高净水效果，入水口应选择_______(填“a”或“b”)。
(3)图3中的防毒面具中装有活性炭，这是利用了活性炭的_______性。
(4)图4中食品袋中常充入氮气用于食品防腐，是因为氮气的化学性质_______。
14．空气是一种宝贵的自然资源，人类在利用空气的同时还应保护空气。
(1)空气中氧气的体积分数约为______。氧气的用途十分广泛，请写出氧气的一种用途：______。
(2)空气中的稀有气体通电时能发出不同颜色的光，常用于制作不同用途的电光源，这是利用了稀有气体的______（填“物理性质”或“化学性质”）。
(3)冰箱中常用“气调保鲜”来达到对食物保鲜的效果。下图所示的是工业上用膜分离技术实现“气调保鲜”的流程。
在空气分离后，进入冰箱保鲜室的是______（填“富氧空气”或“富氮空气”）。这种保鲜措施的原理主要是______。
15．阅读分析，解决问题：
世界之最2021年1月13日，全球第一辆高温超导磁悬浮列车问世，它运用磁铁“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”的原理。运行时速可达620公里每小时，这一发明，再次向世界证明了中国速度。
高温超导的“高温”是-196℃左右的温度，是相对于-270℃至-240℃之间的温度而言的，不是我们传统认知里的“高温”。而超导就是超级导电。科学研究发现，当把超导体温度降到一定程度时，电阻会神奇消失，从而具有超级导电性。
液氮在磁悬浮列车中发挥着重要的作用，它可在-196℃时通过分离液态空气的方法获得。高温超导磁悬浮列车在运行时产生大量的热量，由于液氮具有制冷作用，经过一定的技术手段，向轨道上喷射液氮后，可以降低轨道和车轮的温度，既能保持轨道的超导性。同时也能在列车底部形成气垫，使列车与轨道隔离，减少摩擦和空气产生的气动阻力，大大提高了运行速度。
高温超导磁悬浮列车的运行不需要燃油，液氮的来源也比较丰富，有效地降低了运营成本。
(1)高温超导的“高温”，所指的温度是________。
(2)液氮在磁悬浮列车系统中的作用是________，液氮来源丰富的原因是________。
(3)高温超导磁悬浮列车上磁铁的“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”这种物质不需要发生化学变化就能表现出来的性质叫做________。
(4)高温超导磁悬浮列车利用了氮气的化学稳定性，但在一定条件下氮气能与氧气发生反应生成一氧化氮，用文字表达式可表示为________。
16．下列关于空气成分的认识，正确的是___________。
A．氧气约占空气体积的21%
B．空气由氧气和氮气组成
C．空气中氧气与氮气的体积比为
D．二氧化碳约占空气体积的___________
三、简答题
17．某实验小组用如图所示装置测定空气里氧气的含量。已知装置气密性良好，试管容积为45 mL，红磷足量，起始时注射器的活塞在10 mL 刻度处。夹紧弹簧夹，用酒精灯加热红磷使其燃烧，反应结束后，待装置冷却至室温，松开弹簧夹。
(1)红磷足量的目的是什么
(2)待装置冷却至室温，松开弹簧夹后，理论上可观察到什么现象
18．化学是以实验为基础的科学，通过实验可探究物质的组成，如图所示实验可测定空气中氧气的含量：
(1)红磷燃烧消耗氧气，该反应的文字表达式为___________。
(2)实验时，需检查装置的气密性，其方法是：连接装置，打开乳胶管上的弹簧夹，将导管一端伸入水中，___________，观察到___________(填现象)，说明装置气密性良好。
(3)实验时，将燃着的红磷伸入集气瓶中后应该迅速塞紧橡胶塞，否则会产生较大的实验误差，其原因是___________。
(4)红磷燃烧停止后，待集气瓶冷却至室温，打开弹簧夹、观察到烧杯中的水沿导管进入集气瓶中，集气瓶中液面在刻度1附近，由此可得出的结论为___________。
19．完成下列问题
(1)空气中氧气含量的测定实验，测定结果偏小的原因有哪些？(写出两点)
(2)测定结果偏大的原因有哪些？(写出一点)
四、实验题
20．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。
【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，研究了空气的成分（如图1）。
(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)部分步骤如下，正确的顺序为______（填序号）。
①用弹簧夹夹紧乳胶管
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，小组同学分别取足量红磷、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中氧气的体积分数从8.05%上升到9.26%，原因可能是______。
(5)图5中段压强增大的原因是______。计算：白磷消耗的氧气占空气体积的______（结果精确到0.01%）。
《2.1空气组成的探究》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D A C D D A C D B B
题号 11 12
答案 C D
1．D
【详解】A、氢气不属于空气污染物，故A错误；
B、氮气是空气的组成成分之一，不属于空气污染物，故B错误；
C、二氧化碳是空气的组成成分之一，不属于空气污染物，故C错误；
D、二氧化硫能导致酸雨的发生，属于空气污染物，故D正确。
故选D。
2．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。
3．C
【详解】A、硬水是含有较多可溶性钙、镁化合物的水，属于混合物，不符合题意；
B、稀有气体包括氦、氖、氩、氪、氙、氡，属于混合物，不符合题意；
C、干冰是固态二氧化碳，只由一种物质组成，属于纯净物，符合题意；
D、盐酸是氯化氢的水溶液，属于混合物，不符合题意。
故选：C。
4．D
【详解】A、二氧化碳虽然能引起温室效应，但二氧化碳也是大气成分之一，不属于空气污染物，故A选项不符合题意；
B、水蒸气不属于空气污染物，故B选项不符合题意；
C、氩气是稀有气体的一种，稀有气体不属于空气污染物，故C选项不符合题意；
D、二氧化氮是引起酸雨的气体之一，属于空气污染物，故D选项符合题意。
故选D。
5．D
【详解】A、水泥砂浆中含有水泥、沙子等物质，属于混合物；汽水中含有二氧化碳、水等物质，属于混合物；稀有气体中含有氦气、氖气、氩气等物质，属于混合物，不符合题意；
B、过氧化氢溶液中含有过氧化氢和水，属于混合物；水蒸气由一种物质组成，属于纯净物；空气中含有氧气、氮气、二氧化碳等物质，属于混合物，不符合题意；
C、澄清石灰水中含有氢氧化钙和水，属于混合物、矿泉水中含有多种矿物质，属于混合物、氧气由一种物质组成，属于纯净物，不符合题意；
D、液氮是液态氮气，由一种物质组成，属于纯净物；冰水混合物后的共存物中只有水，由一种物质组成，属于纯净物；铁粉由一种物质组成，属于纯净物，符合题意。
故选D。
6．A
【详解】A、通常状况下氮气难溶于水，该选项说法错误；
B、氮气不能供给呼吸，该选项说法正确；
C、通常情况下氮气的化学性质不活泼，该选项说法正确；
D、充入高纯度氮气，缺氧状况下有效地抑制了害虫和菌类的生长和繁殖，最终达到杀灭效果，该选项说法正确。
故选A。
7．C
【详解】A、液氮温度较低，可用于冷冻治疗，A选项正确；
B、稀有气体通电时能发出不同颜色的光，可用作航标灯，B选项正确；
C、氧气能支持燃烧，可以作助燃剂，但氧气没有可燃性，不能作燃料，C选项错误；
D、氦气是稀有气体，化学性质不活泼，可用作保护气，D选项正确。
故选：C。
8．D
【详解】A、该实验是探究空气中氧气的含量，所以该实验在密闭体系中进行，因此实验前要检查装置的气密性，说法错误，不符合题意；
B、实验过程中，汞与氧气在加热条件下反应生成氧化汞，曲颈甑中会出现红色粉末，为了确保装置内氧气完全反应，需要等到反应结束后再停止加热，不能在观察到曲颈甑中有红色粉末生成时就停止加热，说法错误，不符合题意；
C、曲颈甑中汞与氧气在加热条件下反应生成氧化汞，氧气被消耗，气体减少，压强减小，汞槽中的汞被吸入曲颈甑，吸入的汞体积等于消耗的氧气体积，而不是汞槽中体积的汞进入曲颈甑，说法错误，不符合题意；
D、曲颈甑中汞与氧气在加热条件下反应生成氧化汞，文字表达式为，说法正确，符合题意。
故选：D。
9．B
【详解】A、五氧化二磷只有一种物质故属于纯净物，故选项错误；
B、澄清石灰水中含有水和氢氧化钙两种物质，故属于混合物，故选项正确；
C、冰水混合物中只有一种物质水，故属于纯净物，故选项错误；
D、液氧属于纯净物中的单质，故选项错误。
故选B。
10．B
【详解】A、大理石主要成分是碳酸钙，属于混合物，不符合题意；
B、金刚石只由一种物质组成，属于纯净物，符合题意；
C、金红石主要成分是二氧化钛，属于混合物，不符合题意；
D、软锰矿主要成分是二氧化锰，属于混合物，不符合题意。
故选：B。
11．C
【详解】A、蜡烛燃烧过程中消耗氧气生成二氧化碳和水，空气中氮气体积不变，a点时容器内氧气体积分数为16%，氮气的体积分数仍约为78%，故A错误；
B、因实验在密闭容器中进行，则b点和c点时容器内物质总质量相等，故B错误；
C、燃烧后，两容器中氧气均有剩余，其中红磷燃烧后剩余氧气的体积分数低于蜡烛，说明红磷耗氧量较多，故C正确；
D、若将足量蜡烛和红磷放在同一密闭容器中燃烧，蜡烛会在氧气体积分数为14%时熄灭，红磷在氧气体积分数为10%时熄灭，氧气体积分数不可能降至3%，故D错误。
故选C。
12．D
【详解】A、装置未冷却时，内部气体受热膨胀，此时读数会导致测定结果偏小，需冷却至室温后读数，说法正确。
B、实验中气球可平衡装置内的气压，防止橡胶塞弹出或装置损坏，说法正确。
C、反复推拉注射器活塞，能使铜粉与氧气充分反应，让测得的数据更准确，说法正确。
D、正确操作时，反应消耗氧气的体积是反应前装置内（玻璃管和注射器内）空气总体积的五分之一，而非玻璃管内空气体积的五分之一，说法错误。
故选D。
13．(1)节约用水
(2)b
(3)吸附
(4)不活泼
【详解】（1）该图标是国家节约用水标志。
（2）根据图2，若水从a口进入，则水中的杂质在重力作用下有可能向下穿过活性炭层来到出水口，导致净化效果不好；若水从b口进入，则水中的杂质在重力作用下很难向上穿过活性炭层来到出水口，净化效果较好，因此入水口应选择b。
（3）活性炭疏松多孔，具有吸附性，可以吸附各种有毒有颜色有气味的物质。图3中的防毒面具中装有活性炭，这是利用了活性炭的吸附性。
（4）图4中食品袋中常充入氮气用于食品防腐，是因为氮气的化学性质不活泼。
14．(1) 21% 医疗急救
(2)物理性质
(3) 富氮空气 氮气化学性质不活泼，可作保护气
【详解】（1）空气中氧气的体积分数约为21%；
氧气能供给呼吸，可用于医疗急救；
（2）空气中的稀有气体通电时能发出不同颜色的光，常用于制作不同用途的电光源，该性质不需要发生化学变化就能表现出来，属于物理性质；
（3）氮气化学性质不活泼，可作保护气，则进入冰箱保鲜室的是富氮空气；这种保鲜措施的原理主要是氮气化学性质不活泼，可作保护气。
15．(1)-196℃左右的温度
(2) 降低轨道和车轮的温度，保持轨道的超导性；同时在列车底部形成气垫，使列车与轨道隔离，减少摩擦和空气产生的气动阻力，大大提高了运行速度 氮气约占空气体积的78%
(3)物理性质
(4)
【详解】（1）由题干信息可知， 高温超导的“高温”是-196℃左右的温度，是相对于-270℃至-240℃之间的温度而言的，不是我们传统认知里的“高温”，故高温超导体的“高温”是指-196℃左右的温度；
（2）由题干信息可知，向轨道上喷射液氮后，可以降低轨道和车轮的温度，既能保持轨道的超导性，同时也能在列车底部形成气垫，使列车与轨道隔离，减少摩擦和空气产生的气动阻力，大大提高了运行速度，则液氮在磁悬浮列车系统中的作用是：降低轨道和车轮的温度，保持轨道的超导性；同时在列车底部形成气垫，使列车与轨道隔离，减少摩擦和空气产生的气动阻力，大大提高了运行速度；
氮气约占空气体积的78%，所以液氮来源丰富；
（3）物质不需要发生化学变化就能表现出来的性质叫做物理性质；
（4）氮气与氧气在一定条件下反应生成一氧化氮，文字表达式为。
16． A 0.03%
【分析】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%，其它气体和杂质0.03%。
【详解】A、由分析可知，氧气约占空气体积的21%，故A正确；
B、空气中氮气约占78%，氧气约占21%，可得出空气主要由氮气和氧气组成，故B错误；
C、由分析可知，空气中氧气约占，氮气约占，所以空气中氧气和氮气的体积比约为1:4，故C错误；
D、由分析可知，二氧化碳约占空气体积的0.03%。
故填：A；0.03%。
17．(1)尽可能使氧气完全反应
(2)注射器活塞向左移，最终停留在刻度1mL处
【详解】（1）试管中加入足量红磷的目的是尽可能使氧气完全反应；
（2）红磷燃烧消耗氧气，气体减少，压强减小，则反应结束冷却至室温后，松开弹簧夹，会观察注射器活塞向左移，氧气约占空气总体积的，故注射器活塞最终停留在刻度处，故填：注射器活塞向左移，最终停留在刻度1mL处。
18．(1)
(2) 用热毛巾捂住集气瓶 导管口有气泡冒出
(3)燃着的红磷伸入集气瓶，由于燃烧放热，气体膨胀，会导致瓶内气体外溢
(4)氧气约占空气体积的五分之一
【详解】（1）红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的文字表达式为，故填：；
（2）连接装置，打开乳胶管上的弹簧夹，将导管一端伸入水中，用热毛巾捂住集气瓶，观察到导管口有气泡冒出，说明装置气密性良好，故填：用热毛巾捂住集气瓶；导管口有气泡冒出；
（3）燃着的红磷伸入集气瓶，由于燃烧放热，气体膨胀，会导致瓶内气体外溢，所以应该迅速塞紧橡胶塞，故填：燃着的红磷伸入集气瓶，由于燃烧放热，气体膨胀，会导致瓶内气体外溢；
（4）红磷燃烧停止后，待集气瓶冷却至室温，打开弹簧夹，观察到烧杯中的水沿导管进入集气瓶中，集气瓶中液面在刻度1附近，由此可得出的结论为氧气约占空气体积的五分之一，故填：氧气约占空气体积的五分之一。
19．(1)红磷少量、装置漏气等
(2)弹簧夹没有夹紧（合理即可）
【详解】（1）测定空气中氧气含量时，红磷少量，氧气不能完全消耗，会使结果偏小；若装置漏气，会有气体进入，也会使结果偏小；若未冷却就打开弹簧夹，进入的水的体积偏少，结果也会偏小等。
（2）点燃红磷后伸入过慢，装置中的气体受热逸出，会使结果偏大；弹簧夹没有夹紧，装置中的气体受热会从导管中逸出，也会使结果偏大等。
20．(1) 汞液面上升 汞与氧气反应，消耗了氧气，使玻璃钟罩内气体减少，气压减小
(2)④①③②
(3)氮气
(4)反应结束后，温度下降，水蒸气变成液态水，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 19.37%
【详解】（1）汞与氧气反应生成氧化汞，消耗了氧气，导致玻璃钟罩内气体减小，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等份用弹簧夹夹紧乳胶管；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，故顺序为：④①③②；
（3）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；
（4）红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，水蒸气变成液态水，导致氧气的含量增大；
（5）白磷燃烧放热，温度升高，装置内压强增大；氧气被消耗，装置内压强减小，温度升高所增加的气压大于氧气被消耗所减小的气压，所以段压强增大；
该方法测得的空气中氧气的体积分数是。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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