空气与氧气 学案

第1节 空气与氧气
自主复习
常考类型一：空气的成分及氧气含量测定
1、空气的成分按体积分数计算，大致是 占21%、 占78%、稀有气体占 、CO2占 、水蒸气和其它气体占0.03%。空气的成分以 和 为主的 物。
2、测定空气中氧气含量的实验中，红磷燃烧产生大量 ，装置冷却后，打开弹簧夹，集气瓶内有水进入，进入水的体积约为瓶子容积的 。说明氧气约占空气体积的 。
【注意】（1）空气中的成分指的是气体的体积分数，不是质量分数。（2）一般来说，空气的成分比较固定。这是因为动植物的呼吸和腐烂、物质的燃烧、钢铁的锈蚀等都需要消耗大量的氧气，但是绿色植物在日光下进行光合作用，会放出大量的氧气，使氧气量保持相对平衡。（3）测量空气中氧气的体积必需是易和氧气反应且没有气体生成的物质；一般不用铁、木炭、硫作测定氧气的反应物；测量用的反应物一定要足量，容器必须密封。
【例1】 2006年7月1日，青藏铁路正式通车。许多旅客乘车穿越青藏高原时，会发生高原反应，感到呼吸困难，这是因为高原地区空气里（ ）
A、氧气体积分数大大低于21% 。
B、氮气体积分数大大超过78% 。
C、氧气体积分数仍约为21%，但空气稀薄。
D、二氧化碳气体含量大大增加。
【解析】海拔越高的地方，空气稀薄，但空气中的成分按体积分数计算不变，所以选C
【答案】 C
【变式拓展】
1、空气中含量较多且化学性质比较活泼的气体是（ ）
A、氧气 B、氮气 C、二氧化碳 D、稀有气体
常考类型二：空气的污染与防治
1、排放到空气中的有害物质大致分为 和 两大类。其中对空气污染的气体主要是 、 和
等，这些气体主要来自 的燃烧和 的废气等。
2、防治空气污染可以从多方面考虑：
①减少矿物燃料的燃烧，开发新能源；
②工厂的废气处理以后再排放；
③大量植树造林禁止滥砍滥伐等。
【提示】检测空气环境的空气质量日报主要包含三项内容：首要污染物、空气污染指数和空气质量级别。污染指数在0~500之间，是一个相对数值，数值越小表示污染物的含量越少，空气质量越好。
【例2】空气是一种宝贵资源。下列有关空气的说法正确的
是（ ）
A、空气中含量最多的是氧元素。
B、空气由氧气和氮气组成，其中氧气的质量约占空气质量
的1/5。
C、空气中分离出的氮气化学性质不活泼，可作食品保鲜的保护气。
D、空气质量报告中所列的空气质量级别数目越大，空气质量越好。
【解析】空气中含量最多的是氮元素；空气中的成分指的是气体的体积分数，不是质量分数。空气质量级别数目越大，空气质量越差。
【答案】 C
【变式拓展】
2、金属陶瓷是一种应用于高科技的复合材料，合成方法是将陶瓷（主要成份Al2O3，ZrO2等耐高温材料）和粘结金属（主要是Cr、Mo、W、Ti等高熔点金属）研磨混匀成型后，高温烧结使金属仍然以单质的形式存在于金属陶瓷之中。已知Cr、Ti的金属活动性比Fe强，和Zn接近。据此判断，在高温烧结时可以使用的保护气是（ ）
A、氧气 B、氮气或稀有气体 C、空气 D、HCl和水蒸汽
常考类型三：氧气的性质和用途
1、物理性质：通常状况下，氧气是一种 色、 味的气体；密度比空气略 ， 溶于水，液态或固态时颜色变为 色。
2、化学性质：氧气是一种化学性质 的气体，在一定条件下能和许多物质发生化学反应，同时放出热量。氧气具有氧化性。
反应物（颜色状态） 在氧气中的反应现象 化学方程式 注意事项
木炭（灰黑色固体） ①燃烧发出 光②生成的气体能使澄清石灰水变 ③放出热量 _____________ 夹木炭的坩埚钳应从上而下慢慢伸入瓶中
硫（淡黄色固体） ①燃烧发出 火焰②生成 气体③放出热量 _____________ 硫在空气中燃烧发出淡蓝色火焰，硫的用量不宜过多，防止对空气造成污染
红磷（红色固体） ①产生大量______②放出热量 _____________ 产生的白烟是五氧化二磷固体，而不是白雾（小液滴）
铁丝 ①剧烈燃烧， ②生成_________③放出大量的热 _____________ ①集气瓶内应预先装入少量的水或细沙，防止溅落的熔化物炸裂瓶底；②铁在空气中不能燃烧。
【易混点】光与火焰
光：用于固体物质在氧气中燃烧时现象的描述，例如：木炭在氧气中燃烧发出白光。
火焰：用于气体物质在氧气中燃烧时现象的描述，例如：氢气在氧气中燃烧产生淡蓝色火焰。硫虽然是固体，但在受热熔化时变成硫蒸气，硫蒸气在氧气中燃烧会产生蓝紫色火焰。
3、氧气的用途：氧气用来支持 和供给______。
【例3】 下列关于氧气的说法正确的是（ ）
A、氧气能支持燃烧，可作燃料。
B、氧气能跟所有物质发生氧化反应。
C、水中的生物能依靠微溶于水中的氧气而生存。
D、带火星的术条一定能在含有氧气的集气瓶中复燃。
【解析】 氧气能支持燃烧，可做助燃剂；氧气能跟一些物质发生氧化反应；带火星的术条复燃要求在浓度较高的氧气中才行。
【答案】 C
【变式拓展】3、氧气跟世间万物如影随形。下列关于氧气说法正确的是（ ）
A、氧气从淡蓝色液体变成无色气体发生了化学变化
B、硫在氧气中燃烧产生淡蓝色火焰，并有无色刺激性气味气体产生
C、氧气可用于动植物呼吸、医疗急救、作燃料切割金属等
D、用带火星的木条可以检验氧气
常考类型四：氧气的制法
1、工业上大量制取氧气，常采用分离__________的方法。
2、实验室里，常采用分解__________溶液，加热__________或__________的方法制取氧气。其化学反应原理（用化学方程式表示）分别是____________________；____________________；____________________。
3、氧气可用__________法收集，因为__________；也可用__________法收集，因为__________。
4、检验一瓶气体是否是氧气，可用 来检验。检验氧气是否收集满，可用 来检验。
【例4】 通过一年的化学学习，应该知道有多种途径可以制以氧气。如：
A、电解水 B、分离空气 C、加热高锰酸钾 D、分解过氧化氢 E、__________
（1）相信你在E处还可以写出另一种制取氧气的方法；
（2）若用右图装置加热高锰酸钾制取氧气：
写出标号仪器的名称①__________②__________；
实验结束，停止加热时要先把导管移出水面，其理由是 ，此时发现水槽中的水变成了浅紫红色，你认为产生该现象的原因可能是 ；
（3）若分解过氧化氢制取氧气，供选用的装置如下：
要得到平稳的氧气流，应选用的发生装置是__________（选填“甲”或“乙”）；
若用丙装置干燥生成的氧气，丙中盛放的液体试剂是__________，气体应从__________（选填“a”或“b”）端导入。
【解析】根据实验室制取氧气的操作步骤和注意事项回答问题即可。注意丙装置是个洗气装置，它的用途很多。如可以收集、贮存、除杂等。但在洗气中要注意进气管要插入液面下，导气管要短，有利于气体导出。
【答案】（1）加热氯酸钾（加热氯酸钾和二氧化锰混合物）等；
（2）①试管②集气瓶；以防止水倒吸进入热的试管中，造成试管破裂；试管口没有放一小团棉花，造成高锰酸钾粉末进入水槽（或导管）。
（3）甲；浓硫酸；a
【变式拓展】
4、潜水艇里需要配备氧气的发生装置，以保证长时间潜航。下列反应都能产生氧气，其中最适宜在潜水艇里供给氧气的反应是（ ）
A、高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气
B、水氢气+氧气
C、过氧化钠+二氧化碳碳酸钠+氧气
D、过氧化氢水+氧气
自主探究
探究空气中氧气含量的测定
【例5】 某化学兴趣小组对教材中“测定空气里氧气含量”的实验（见图I）进行了大胆改进，设计图（II）（选用容积为45mL的18×180mm的试管作反应容器）实验方案进行，收到了良好的效果。请你对比分析下面图I、图II实验，回答下列有关问题：
（1）指出实验中A、B仪器的名称：A__________，B__________。
（2）图I实验中发生反应的化学方程式为__________。
（3）图II实验的操作步骤如下：
①点燃酒精灯；
②撤去酒精灯，待试管冷却后松开弹簧原单位；
③将少量红磷平装入试管中，将20mL的注射器活塞置于10mL刻度处，并按图II中所示的连接方式固定好，再将弹簧夹紧橡皮管；
④读取注射器活塞的数据。
你认为正确的实验操作顺序是 （填序号）。
（4）图II实验中，注射器活塞将从10mL刻度处慢慢前移到约为__________mL刻度处才停止。
（5）对照图II实验，你认为图I实验有何不足之处？
_______________________________________（回答一点即可）。
【解析】 本题图II与图I的实验原理相同，都是利用红磷燃烧消耗装置中的氧气，使装置内外产生压强差，导致烧杯中水倒流或注射器活塞移动来测定空气中氧气的含量。根据题意试管内空气的体积是45mL，反应后消耗了氧气即9mL，还剩余36mL，试管冷却后打开弹簧夹，试管中的45mL体积不变，注射器内还应有1mL的气体。
【答案】
（1）集气瓶 烧杯 （2）4P+5O22P2O5
（3）③①②④ （4）1（5）易造成实验误差（或污染环境）
探究带火星木条复燃与氧气体积分数的关系
【例6】 某学校科学兴趣小组在研究“带火星木条复燃与氧气体积分数的关系”的课题中，采取了以下实验步骤：
先用分解过氧化氢（H2O2）制取一定量的氧气，然后采用某种方法得到5只集气瓶（规格：250mL）中氧气的体积分数依次编号为1、2、3、4、5；最后将带火星的木条依次插入1~5号瓶中，把观察到的现象和计算数据，填入下表。
集气瓶标号 1 2 3 4 5
集气瓶中氧气的体积分数 28.9% 36.8% 44.7% 52.6% 60.5%
带火星木条的状况 微亮 亮 很亮 复燃 复燃
试回答下列问题：
（1）实验室中采用分解过氧化氢（H2O2）的方法制取氧气，其反应的化学方程式是_____________________。
（2）请指出得到5瓶含氧气体积分数不同的空气的具体方法______________________________ ；
根据以上实验事实，下列说法中正确的是 （填写字母）。
A、只有在纯氧中才能使带火星的木条复燃
B、集气瓶中氧气的体积分数≥52.6%时，带火星的木条就能复燃
C、只要有氧气存在就可使带火星的木条复燃。
（3）上述实验表明：物质燃烧的程度与氧气的浓度有关，氧气浓度越大，燃烧越剧烈。请你再举一例，将实验内容和实验现象填写在下表中：
实验内容 实验现象 实验结论
氧气浓度越大，燃烧越剧烈
【解析】 本题考查科学的探究方法。一般常采用对比、控制变化量的实验手段进行探究。培养同学们提取数据信息、加工处理、分析住处的能力。
【答案】 （1）2H2O22H2O+O2↑ （2）在5只集气瓶中分别装入一定量（25mL、50mL、75mL、100mL、125mL）的水，用排水法收集氧气，并用毛玻璃片盖住，B （3）硫分别在氧气中和空气中燃烧，明亮的蓝紫色火焰，微弱的淡蓝色火焰（答案合理即可）。
活塞在10ml刻度处
注射器
水
红磷
红磷
弹簧夹