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11633200123317002021届中考化学一轮微专题复习学案：　空气　氧气

1.了解空气的主要成分,认识空气对人类生活的重要作用。
2.知道氧气能跟许多物质发生氧化反应。
3.能结合实例说明氧气、二氧化碳的主要性质和用途。
4.初步学习氧气的实验室制取方法。

-5715040005名师考点精讲




考点1　空气
1.空气的主要成分及用途
空气的成分
体积分数
主要用途
氮气(N2)
78%
①制造硝酸和氮肥;②用作保护气,如食品包装袋中充氮气以防腐,灯泡中充氮气以延长使用寿命;③液氮作制冷剂
氧气(O2)
21%
①用于金属切割、炼钢等;②供给动植物呼吸,如用于医疗急救、潜水等
稀有气体
0.94%
①制成多种用途的电光源,如霓虹灯、航标灯等;②用作保护气;③用于激光技术;④氦可用于制造低温环境
二氧化碳
(CO2)
0.03%
①植物光合作用;②固态二氧化碳——“干冰”可用于人工降雨;③灭火
其他气体
和杂质
0.03%
—
2.造成空气污染的主要污染物是有害气体和烟尘。其中,有害气体主要指　一氧化碳　、　二氧化氮　和　二氧化硫　等。?


二氧化碳能引起温室效应,但其不是空气污染物。正是因为有了温室效应,全球平均地表温度才提高到目前适合人类生存的15 ℃。
3.随着工业的发展,空气污染日益严重。空气污染的主要来源包括　化石燃料的燃烧　、工厂排放的废气、汽车排放的尾气和秸秆焚烧等,空气污染的主要危害有损害人体健康、　影响作物生长　、破坏生态平衡等。为了使天空更蓝,人类正在积极行动,保护空气的措施主要有　加强大气质量监测　,改善环境状况,使用　清洁能源　,积极植树、造林、种草等。?

-1905107315典例1　下列有关空气组成的说法正确的是(　　)
A.氧气约占空气体积的45
B.空气是一种重要的资源
C.氮气的化学性质不活泼,不能与任何物质发生反应
D.化石燃料的大量使用不会引起空气质量的改变
【解析】氧气约占空气体积的15;氮气虽然化学性质稳定,但在一定条件下也能与其他物质发生化学反应;化石燃料的大量使用会产生大量二氧化碳、二氧化硫等物质,会对空气质量产生影响。综上所述,B项正确。
【答案】 B

针对训练
1.下列关于空气的说法错误的是(B)
A.氮气和氧气约占空气体积的78%和21%
B.目前计入空气污染指数的有害气体包括SO2、CO2、NO2等
C.工业上利用分离液态空气制取氧气,这一过程属于物理变化
D.为改善空气质量,提倡“绿色出行”,以公共交通工具为主
【解析】二氧化碳是空气的成分之一,不属于空气污染物,B项错误。
考点2　空气中氧气含量的测定
1.实验原理
红磷在密闭容器中燃烧,消耗氧气生成　五氧化二磷(P2O5)　固体,使密闭容器中的压强　减小　,在外界大气压的作用下,烧杯中的水进入集气瓶中,进入集气瓶中的水的体积即为消耗氧气的体积。?
2.实验结论
空气中氧气的体积约占空气总体积的15。
考点3　氧气的性质
1.氧气的物理性质
物理性质
结论或推论
①无色、无味的气体;
②密度比空气　略大　;
③　不易　溶于水
①呼吸的空气中含有氧气;
②登山运动员在攀登高山时带氧气袋,说明高山地区氧气稀薄;
③水生动物能在水中生活
氧气的三态变化:气态氧为无色,液态氧呈淡蓝色,固态氧为淡蓝色雪花状
2.氧气的化学性质
(1)氧气的助燃性
带火星的木条在氧气中能够复燃,说明氧气能　支持燃烧　。?

(2)常见物质在空气或氧气中的燃烧
①木炭的燃烧

a.现象不同点在空气中:木炭红热,无烟、无焰在氧气中:剧烈燃烧、发出　白　光相同点:放热,都生成能使澄清石灰水变浑浊的气体
b.化学方程式:　C+O2CO2　(完全燃烧);　2C+O22CO　(不完全燃烧)。?
②硫的燃烧

a.现象不同点在空气中:发出微弱的　淡蓝　色火焰在氧气中:燃烧得更旺,发出　蓝紫　色火焰相同点:放热,都能生成一种具有刺激性气味的气体
b.化学方程式:　S+O2SO2　。?
注意:在集气瓶瓶底放少量水或　氢氧化钠　溶液,吸收生成的二氧化硫气体,防止污染空气。?
③磷的燃烧

a.现象:在空气中剧烈燃烧,放出大量的热,产生大量的　白烟　;在氧气中燃烧得更剧烈。?
b.化学方程式:　4P+5O22P2O5　。?
注意:在集气瓶瓶底放少量水,目的是吸收生成的五氧化二磷,防止污染空气。
④铁丝的燃烧

a.现象在空气中:　铁丝红热,不能燃烧　在氧气中:　剧烈燃烧,火星四射,放出热量,生成黑色固体　
b.化学方程式:　3Fe+2O2Fe3O4　(氧气中)。?
注意:在集气瓶瓶底放少量水或铺一层　细沙　,防止高温熔融物溅落而使集气瓶瓶底炸裂。?
⑤镁的燃烧

a.现象:在空气中,　剧烈　燃烧,发出耀眼的　白　光,放出热量,生成白色固体;在氧气中,燃烧得更剧烈。?
b.化学方程式:　2Mg+O22MgO　。?

描述实验现象时的注意事项
(1)不能把生成物的名称当作现象来描述,如描述铁丝在氧气中的燃烧现象时不能描述为有黑色固体四氧化三铁生成。(2)描述要全面。(3)注意“烟”和“雾”的区别。“烟”是固体小颗粒在空气中扩散产生的现象,如红磷燃烧产生白烟;“雾”是小液滴在空气中扩散产生的现象,如打开盛有浓盐酸的试剂瓶的瓶塞,产生白雾。
-1905107315典例2　下列有关氧气的说法中,不正确的是(　　)
A.氧气可供给呼吸
B.鱼类能在水中生存,说明氧气易溶于水
C.植物的光合作用是空气中氧气的主要来源
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
【解析】氧气不易溶于水,但溶解在水中的氧气足以供给鱼类在水中呼吸,B项错误。
【答案】 B

针对训练
2.下列关于氧气的性质和用途的说法正确的是(　D　)
A.氧气能助燃,可作燃料
B.红磷能在空气中燃烧产生大量的白色烟雾
C.细铁丝在空气中可剧烈燃烧,火星四射
D.氧气是一种化学性质比较活泼的气体,在一定条件下可与多种物质发生化学反应
【解析】氧气具有助燃性,可作助燃剂,A项错误;红磷在空气中燃烧产生大量白烟,B项错误;细铁丝在空气中不燃烧,C项错误。
考点4　氧气的制取
1.氧气的工业制法
以空气为原料,根据液态氧和液态氮的　沸点　不同,分离液态空气制取氧气,该过程发生的是　物理　变化。?
2.氧气的实验室制取(详见实验突破栏目)
(1)分解过氧化氢法:2H2O22H2O+O2↑
(2)加热高锰酸钾法:2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
(3)加热氯酸钾法:2KClO32KCl+3O2↑
3.催化剂
(1)在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率,而本身的　质量　和　化学性质　在反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂(又叫触媒)。催化剂在化学反应中所起的作用叫做催化作用。?


催化剂的特点
(1)“一变两不变”:“一变”是指改变其他物质的反应速率,包括加快和减慢,不能只理解为加快;“两不变”是指催化剂本身的质量和化学性质在反应前后不发生改变。(2)催化剂只能改变化学反应速率,不影响反应能否进行以及反应后生成物的质量。(3)同一个化学反应,可能有不同的催化剂。
(2)影响过氧化氢分解速率的因素
因素
影响规律
温度
温度越高,反应速率越快
反应物浓度
反应物浓度越大,反应速率越快
反应物间的
接触面积
反应物间的接触面积越大,反应速率越快
催化剂
不同的催化剂,对反应速率的影响不同;一般来说,催化剂的用量越多,反应速率越快

针对训练
3.某兴趣小组对KClO3分解反应的催化剂进行研究,在相同的加热条件下,用如图装置完成表中实验:
编号
KClO3
质量/g
催化剂
催化剂
质量/g
收集50 mL
O2所需时间/s
实验1
5
—
—
171
实验2
5
MnO2
0.5
49
实验3
5
Fe2O3
0.5
58
实验4
5
KCl
0.5
154

(1)设置实验1的目的是　对照实验　。?
(2)表中所列3种催化剂中催化效果最佳的是　MnO2　。?
(3)写出KClO3分解的化学方程式:　2KClO32KCl+3O2↑(合理即可)　。?
(4)由实验1和实验4可知,KCl　有　(填“有”或“无”)催化作用。维持加热条件不变,用实验1继续收集50 mL O2,所需时间明显少于171 s,解释原因:　随着反应的进行,生成的催化剂KCl越来越多(合理即可)　。?
(5)要比较KClO3分解反应中不同催化剂的催化效果,除了测量收集50 mL O2所需时间外,还可以测量相同时间内　收集的氧气体积(合理即可)　。?





161988539370实验突破


实验一　空气中氧气含量的测定

1.实验装置

2.实验原理
红磷在密闭容器中燃烧,消耗空气中的氧气生成固体五氧化二磷,使密闭容器中的压强减小,在外界大气压的作用下,烧杯中的水被压入集气瓶,进入集气瓶内的水的体积约等于消耗氧气的体积。反应的化学方程式:4P+5O22P2O5。
3.实验步骤
(1)在集气瓶内加入少量水,并将水面上方空间分为5等份。
(2)用弹簧夹夹紧胶皮管,点燃燃烧匙内的红磷后,立即伸入集气瓶中并塞紧橡胶塞,观察红磷燃烧的现象。
(3)待红磷熄灭且装置冷却至室温后,打开弹簧夹,观察现象。
4.实验现象
(1)红磷燃烧,产生大量白烟。
(2)装置冷却至室温后,打开弹簧夹,烧杯中的水倒流入集气瓶中,集气瓶内水面上升的体积约占原容器中空气体积的15。
5.实验结论
空气中氧气的体积约占空气体积的15。
6.误差分析
误差
原因
注意事项
测量结
果偏低
红磷不足,氧气未耗尽
红磷要足量

装置漏气,使装置外的空气进入集气瓶中
装置气密性要好

过早打开弹簧夹,使进入集气瓶中的水的体积偏小
待集气瓶冷却至室温后再打开弹簧夹
测量结
果偏高
胶皮管未夹紧,红磷燃烧时集气瓶内气体因受热顺着导管逸出
胶皮管要夹紧

燃烧匙伸入过慢,使装置内的气体受热逸出,导致进入集气瓶中的水的体积偏大
点燃红磷后迅速将燃烧匙伸入集气瓶中
7.实验反思
用其他药品代替红磷时应该满足什么条件?
(1)能与空气中的氧气反应而不能与空气中的其他物质反应。
分析:若选用的物质能与空气中的其他物质反应(如镁能与O2、N2、CO2反应),则集气瓶内减少的气体体积不只是O2的体积,会使测量结果偏高。
(2)物质与氧气反应的生成物不是气体,或生成的气体能被集气瓶中的液体吸收。
分析:若选用的物质与氧气反应生成气体,如木炭、硫粉等,则会导致反应后集气瓶内压强无明显变化,使测得的结果偏差较大。改进实验:用NaOH溶液代替集气瓶中的水。
8.改进装置


针对训练
1.利用如图装置验证空气中氧气的含量。下列叙述不正确的是(　D　)

A.实验前需检查装置气密性
B.白磷的作用是消耗试管中的氧气
C.白磷熄灭、试管冷却后再打开止水夹
D.最终量筒中液面约降至40 mL刻度线处
【解析】实验前需检查装置气密性,以防装置漏气造成结果不准确,A项正确;白磷在氧气中燃烧生成五氧化二磷,其作用是消耗试管中的氧气,B项正确;白磷熄灭、试管冷却后再打开止水夹,以防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,造成结果偏小,C项正确;氧气约占空气总体积的15,130 mL空气中氧气的体积约为130 mL×15=26 mL,最终量筒中液面约降至50 mL-26 mL=24 mL刻度线处,D项错误。
2.某兴趣小组开展“测定密闭容器中某种气体的体积分数”的探究实验。

【实验探究】实验1:按图1所示装置,用红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抹铁粉除氧剂(其中辅助成分不干扰实验),利用铁锈蚀原理测定空气中氧气的体积分数。
【实验现象】实验1中,红磷燃烧的主要现象是　产生大量白烟,放热　;红磷熄灭后,集气瓶冷却至室温,打开K,水能倒吸入集气瓶的原因是　氧气被消耗,集气瓶内气压小于大气压　。若发现进入装置中的水少于五分之一,可能的原因是　红磷的量不足(或装置漏气或未冷却至室温就打开K)　(写出一点即可)。?
【分析实验】(1)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3、图4信息,　实验2　(填“实验1”或“实验2”)的测定方法更准确,判断依据是　反应结束后,实验1的集气瓶内剩余氧气的体积分数是8.6%,而实验2的集气瓶内氧气几乎耗尽　。?

(2)结合你的学习经验,若要寻找红磷或铁粉除氧剂的替代物,用图1或图2装置测定空气中氧气的体积分数,该替代物应满足的条件是　能够和氧气反应;生成物不影响测定结果　(写出两点即可)。?
[附加题]
【拓展延伸】分别用红磷(曲线①)和白磷(曲线②)燃烧测定密闭容器中氧气的含量,实验过程中用氧气传感器测得密闭容器内氧气浓度如图5所示:

(3)根据曲线分析,红磷与白磷,哪个消耗氧气的能力更强,并说明原因:　白磷,在密闭容器中白磷燃烧结束后剩余氧气浓度小于红磷燃烧后剩余氧气浓度　。?
(4)实验结束后,小明得出结论,只要有氧气参加,红磷和白磷就能继续燃烧,请分析该结论是否正确,并说明原因:　不正确,在氧气含量低于5.1%时,白磷和红磷都不能继续燃烧　。?
实验二　氧气的实验室制取

1.氧气的实验室制取
药品
过氧化氢溶液
和二氧化锰
高锰酸钾
氯酸钾和
二氧化锰
反应
原理
2H2O2
2H2O+O2↑
2KMnO4
K2MnO4+
MnO2+O2↑
2KClO3
2KCl+3O2↑
药品
状态
固体+液体
固体
固体+固体
反应
条件
常温
加热
加热
发生
装置



收集
装置

操作
步骤
查、装、定、点、收、离、熄(针对固体加热法制氧气)
检验
方法
将带火星的木条伸入集气瓶中,若木条复燃,则为氧气
验满
方法
向上排空气法:将带火星的木条放在集气瓶口,若木条复燃,说明已收集满,否则未满;排水法:集气瓶口有大量气泡冒出

(1)氯酸钾和二氧化锰制取氧气、过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气的过程中,二氧化锰均起催化作用。(2)分解过氧化氢制取氧气的优点:①操作简便;②反应无须加热,节约能源且安全;③产物是水和氧气,对环境无污染等。
2.实验过程中的注意事项
(1)用KMnO4或KClO3制取O2时应注意:
①试管口要略向下倾斜,以防冷凝水回流使热的试管炸裂。
②用KMnO4制取O2时,试管口要塞一团棉花,以防加热时高锰酸钾粉末进入导管。
③实验结束时要先将导管移出水面,再熄灭酒精灯,以防水倒吸造成试管炸裂。
(2)用H2O2溶液制取O2时应注意:使用长颈漏斗时,长颈漏斗下端必须伸入液面以下形成“液封”,以防生成的氧气从长颈漏斗口逸出。

针对训练
1.关于“加热高锰酸钾制得氧气并用排水法收集”的实验,下列说法正确的是(　D　)
A.制取气体时,先装药品,然后检验装置的气密性
B.反应结束时,先停止加热,然后将导管移出水面
C.导管口开始产生气泡时,立即用装满水的集气瓶收集气体
D.装有高锰酸钾的试管口要放一小团棉花,目的是防止反应时药品进入导管
【解析】制取气体时,应先检验装置的气密性,然后再装入药品,A项错误;反应结束时,应先把导管移出水面,再熄灭酒精灯,B项错误;用排水法收集气体时,应等到导管口的气泡连续、均匀冒出时才开始收集,C项错误。
2.在实验室中,利用下列装置制取氧气并对氧气的性质进行探究,请回答下列问题。

(1)写出仪器①的名称:　铁架台　。?
(2)向发生装置内加入药品前,应该进行的操作是　检查装置气密性　。?
(3)实验室若用双氧水制取氧气,二氧化锰的作用是　催化作用　;若要收集一瓶干燥的O2,相关仪器导管口连接的顺序是a→　e　→f→　C　。B装置除可制取氧气外,还可用来制取其他气体,请写出能用该装置制取一种其他气体的化学方程式:　CaCO3+2HClCaCl2+CO2↑+H2O(或Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑,合理即可)　。?
(4)G中,实验成功时观察到的现象是　剧烈燃烧,火星四射,放热,生成一种黑色固体　。

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