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第1节 空气与氧气
考点一、空气中氧气含量的测定
(1)测定原理：在一个密闭容器中，用一种足量的易燃物质(如红磷或白磷)与容器中的氧气反应，生成一种固体，使密闭容器内压强减小。在大气压的作用下，水被压入密团容器中，被压入的水的体积，即为空气中氧气的体积。
(2)实验装置
(3)实验步骤(易燃物质以红磷为例，下同)
①先在集气瓶内加入少量水，将集气瓶内水面上的容积分成五等份并做上记号。
②连接装置，并检查装置的气密性。
③用止水夹夹紧橡皮管，点燃红磷，迅速伸入集气瓶内，塞紧橡皮塞。
④待红磷熄灭并冷却至室温后，振荡集气瓶，打开止水夹。
(4)实验现象：红磷剧烈燃烧，放出大量的热，有大量白烟产生；待集气瓶冷却后，打开止水夹，水经导管进入集气瓶，消耗的气体跟剩下的气体的体积比约为1:4。
(5)实验结论：空气中氧气的体积约占空气总体积的1/5。
(6)反应的文字表达式：磷+氧气 点燃 五氧化二磷
(7)实验注意事项
①在实验前，导管应预先注满水，否则在燃烧完毕，装置冷却后打开止水夹时，进入的水会有一部分留在导管中，使得进入集气瓶内水的体积减少，导致测量结果偏小。
②实验过程中要确保装置的气密性良好。如果气密性不好，当集气瓶内氧气耗尽时，瓶内压强减小，瓶外空气会进入集气瓶内，导致进入水的体积减少，测得氧气的体积分数偏小。
③实验过程中红磷应过量，燃烧时才能完全消耗掉瓶内空气中的氧气。如果红磷的量不足，则不能把集气瓶内空气中的氧气完全反应掉，导致测得空气中氧气的体积分数偏小。
④实验结束后 ，待装置冷却至室温后才能打开止水夹，否则会因为集气瓶内气体温度较高，气体压强较大，从烧杯进入集气瓶中的水的体积减少，导致测量结果偏小。
⑤可用来反应的物质必须是易与氧气反应而不与空气中其他气体反应，且没有气体生成的物质。不能采用硫、木炭、铁丝等物质代替红磷完成空气中氧气含量测定的实验。硫和木炭燃烧后的生成物分别为二氧化硫和二氧化碳，均为气体，这些气体的体积会弥补反应所消耗的氧气的体积，导致测量结果不准确；而铁丝在空气中难以燃烧，瓶内空气体积几乎不会变化，因而集气瓶内的水面几乎不上升。
【能力拓展】
改进教材实验的弱点，使实验结果更精确，使实验更环保：
如这些装置，图①可以通过凸透镜聚光点燃集气瓶内的白磷，避免空气污染；图②～⑥都是在装置内点燃红磷或白磷，且容器有精确的刻度，能更精确测得空气中氧气的体积。(注：图⑥中，金属梯由不活泼金属丝制成，在凸起的部分放上小块白磷，依靠凸透镜聚光加热使得白磷从下到上依次燃烧，该方法相对大块白磷的优点是缓慢燃烧，能充分消耗试管内的氧气)
实验结果 原因分析
测得氧气减少的体积小于1/5 装置漏气
红磷量不足
未冷却至室温就打开止水夹
测得氧气减少的体积大于1/5 点燃红磷后，塞紧瓶塞太慢
实验开始时，没有夹成没夹紧止水夹
典例1：（2023八下·武义期末）为了测定空气中氧气的含量，小华同学在课本实验的基础上进行了改进，设计方案如下：选用实际容积为50mL的试管作为反应容器，将过量的红磷放入试管，用橡皮塞塞紧试管，通过导管与实际容积25mL且润滑性能良好的针筒注射器组成如图的实验装置。实验按照小华的设想进行，且红磷及其燃烧产物所占体积与导管内的气体体积忽略不计，请回答下列问题
（1）实验前，打开开关，将注射器活塞前沿从15mL处推至5mL刻度处，然后松开手。若活塞返回至15mL刻度处，则说明 ；
（2）若先关闭开关，用酒精灯加热红磷，红磷燃烧，请写出相应的化学方程式： 。燃烧结束后，待试管冷却，再打开开关。请从定量角度预测：活塞前沿会停在 刻度处（假设空气中氧气含量约为20%）。为什么试管中还有红磷，酒精灯还在加热，燃烧会停止？
（3）若开关始终打开，也能完成实验而且更安全可靠，请说明其优点 （结合操作或实验原理解释一个原因即可）。
【答案】（1）气密性良好（2）；5mL；缺少氧气
（3）红磷燃烧时活塞可调节容器内气压 或 红磷燃烧时抽拉活塞使氧气更完全被反应
【解析】 装置气密性良好，装置内外会存在气压差，气压差会推动活塞运动，测定空气中氧气体积分数是利用红磷燃烧消耗完氧气产生五氧化二磷固体使装置内气压变小，外界大气压将活塞压入，根据活塞移动的距离可知氧气的体积，该装置中装置内气压减小后可能因为瓶内气体燃烧导致内外气压差过大导致试管内胶塞被弹出或试管破裂，所以可以打开开关，通过活塞向右侧移动来防止试管口的胶塞弹出或试管破裂。
【解答】（1）将注射器活塞前沿从15mL处推至5mL刻度处，装置内气体被压缩，气压变大，松开手。变大的气压将活塞推回，则说明装置不漏气；
（2）红磷与氧气反应生成五氧化二磷，化学方程式为，空气中氧气的体积含量约为20%，则活塞前沿会停在(15mL-50mLx20%)=5mL刻度处；试管中还有红磷，酒精灯还在加热，燃烧停止的原因是氧气耗尽；
(3)若开关始终打开，也能完成实验而且更安全可靠，红磷燃烧时放出热量，装置内的压强增大，注射器的活塞向右侧移动，可以防止试管口的胶塞弹出，故答案为：红磷燃烧时活塞可调节容器内气压或红磷燃烧时抽拉活塞使氧气更完全被反应
变式1：（2023八下·仙居期末）如图是验证空气中氧气含量的装置，下列叙述正确的是（ ）
A．该实验中的白磷可以用木炭代替
B．白磷在空气中燃烧产生大量的白雾
C．火焰熄灭后，立即打开导管的止水夹
D．最终量筒中液面约降至26毫升刻度线处
【答案】D
【解析】根据测定空气中氧气体积分数的原理分析，测定空气中氧气含量的原理是，利用物质与空气中的氧气反应，又不生成气体，使瓶内气体减少，压强变小，水倒流入集气瓶内，倒流的水的体积就等于瓶内氧气的体积。
【解答】A. 木炭燃烧生成二氧化碳气体，装置内压强无明显变化，该实验中的白磷不可以用木炭代替，不符合题意；
B. 白磷在空气中燃烧产生大量的白烟，不符合题意；
C. 火焰熄灭后，需装置恢复室温后打开导管的止水夹，立即打开止水夹会使影响测定结果 ，不符合题意；
D. 磷燃烧消耗装置内氧气，氧气体积为120mL×＝24mL，最终量筒中液面约降至50－24＝26毫升刻度线处 ，符合题意；
变式2：（2023八下·金华期中）学习空气中氧气含量测定实验后，小明将课本中的实验装置改进为如图甲实验装置。用加热的电烙铁点燃红磷后，立刻拔掉插头，无线气压计实时记录瓶内的气压变化。实验过程中气压变化如图乙。请回答：
资料：一个密闭容器内气压受温度和气体量的影响，温度越高，气体质量越大，气体气压越大。
（1）甲图装置的优点是： ；
（2）若图甲中红磷量不足，会导致测定结果 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）；
（3）图乙中AB段气压上升原因： ，CD段气压上升原因： 。
【答案】（1）装置始终密闭，测量结果更准确，没有污染 （2）偏小
（3）红磷燃烧放热，装置中的气体受热膨胀；打开止水夹，烧杯中的水进入广口瓶，气体体积减小，压强增大
【解析】本题主要考查氧气含量测定的实验原理，左侧集气瓶中的红磷燃烧时使内部气压减少，在大气压的作用下使右侧水流入左侧填补减少的空气体积。
【解答】（1）可以直接在瓶内点燃红磷， 测量结果更准确，没有污染 。
（2）红磷量不足，使其消耗的氧气量变小，故偏小。
（3）AB是由于燃烧放热温度升高使气压增大，CD是由于水进入集气瓶挤压内部气体使气压增大。
故答案为：（1）装置始终密闭，测量结果更准确，没有污染 ；（2）偏小 ；
（3）红磷燃烧放热，装置中的气体受热膨胀 ； 打开止水夹，烧杯中的水进入广口瓶，气体体积减小，压强增大
变式3：（2023八下·杭州期末）小应利用如图甲所示的思维模型设计了“探究空气中氧气含量”的实验，他用一个有刻度的去底带塞子的瓶子，塞子上插入温度计和粘有“暖宝宝”贴的铜丝，实验装置如图乙所示。
查阅资料发现：“暖宝宝”贴内含有铁、活性炭、无机盐、水等物质，可在空气中吸收氧气发生放热反应，反应过程中主要反应的化学方程式为：2Fe+2H2O═2Fe（OH）2，“暖宝宝”贴吸氧能力强，放热迅速。
（1）从建模角度分析，“利用暖宝宝贴消耗空气中的氧气”的操作属于上述思维模型中的 。
（2）2Fe+2H2O═2Fe（OH）2属于 反应（填写化学反应基本类型），整个实验过程中，瓶内液面的变化情况为 。
（3）小应待反应结束，温度计示数恢复初始温度时记录液面位置，如图丙所示，应调整瓶子在水中的深度，使瓶子内外液面相平再读取刻度 。
【答案】（1）消耗O2形成气压差 （2）化合；先下降后上升
（3）使瓶内外气压相等，排除外界大气压的干扰
【解析】（1）根据图甲的各个环节分析解答；
（2）①根据反应物和生成物的种类或种数确定反应类型。
②分析瓶内的气压变化即可；
（3）当瓶子内外水面相平时，瓶内气压等于瓶外的大气压强，从而抵消外界大气压对实验影响即可。
【解答】（1）从建模角度分析，“利用暖宝宝贴消耗空气中的氧气”的操作属于上述思维模型中的第二个环节，即消耗O2形成气压差。
（2）①根据方程式 2Fe+2H2O═2Fe（OH）2 可知反应物有2种，而生成物只有1种，那么为化合反应；
②根据图片可知，暖宝宝贴消耗氧气导致气压减小，同时放出大量的热导致气压增大，且后者的影响明显大于前者，因此在反应进行时瓶内气压增大。当反应结束后，随着稳定的降低，瓶内气压减小。由此可知，瓶内液面先降低后上升。
（3）小应待反应结束，温度计示数恢复初始温度时记录液面位置，如图丙所示，应调整瓶子在水中的深度，使瓶内外气压相等，排除外界大气压的干扰，待瓶子内外液面相平再读取刻度。
考点二、氧气的性质
（一）氧气的物理性质
(1)颜色和气味:通常状况下为无色、无味的气体。
(2)密度:比空气密度略大(标准状况下氧气的密度为1.429克1升，而空气的密度为1.293克1升)。
(3)溶解性: 不易溶解于水(常温下1升水中大约能溶解30毫升的氧气，这些氧气是水生生物得以生存的必要条件之一)。
(4)氧气的三态变化:氧气 -183℃（101千帕） 淡蓝色液体 -218℃（101千帕） 蓝色雪花状固体
【说明】
(1)观察氧气的颜色时，可以在集气瓶后放上一张白纸，这样便于显示氧气是一种没有颜色的气体。
(2)闻气味的正确方法:用手轻轻地在瓶口扇动，使极少量氧气飘进鼻孔，闻一闻氧气的气味，发现氧气是一种没有气味的气体。
（二）氧气的化学性质
一些物质与氧气发生化学反应的现象、反应表达式及注意事项如下所示:
物质(颜色、状态) 反应现象 反应表达式 注意事项
木炭(灰黑色固体) ①在空气中持续红热②在氧气中发出白光，放出热量④生成气体使澄清石灰水变浑浊 碳+氧气 点燃 二氧化碳C O2 CO2 盛有灰黑色木炭的燃烧匙应由上而下慢慢伸入瓶中
硫(淡黄色固体) ①在空气中发出淡蓝色火焰②在氧气中发出蓝紫色火焰③放出热量④生成有刺激性气味的气体 硫+氧气 点燃 二氧化硫S O2 SO2 ①硫的用量不能过多②瓶内装少量水，目的是吸收生成的二氧化硫，防止对空气造成污染
红磷(红色固体) ①有浓厚的白烟②放出热量③在氧气中发出白光 磷+氧气 点燃 五氧化二磷P O2 P2O5 此反应生成是P2O5固体小颗粒，现象描述为白烟，而不是白雾(指小液滴)
光亮铁丝(银白色固体) 在空气中持续红热；在氧气中燃烧①剧烈燃烧 ②火星四射③放出大量的热④生成黑色固体 铁+氧气 点燃 氧化三铁Fe O2 Fe2O3 预先在瓶底留少量水或铺一层细沙的目的是防止高温熔融的溅落物炸裂集气瓶瓶底
在化学反应中原子发生了重新组合，生成物中的原子组合形式与反应物中不同
（三）氧化物
(1)定义:由两种元素组成，其中一种元素是氧元素的化合物。
(2)常见的氧化物:水(H2O)、二氧化碳(CO2)、二氧化硫(SO2)和五氧化二磷(P205)等。
(3)氧化物的一般分类:金属氧化物(另一种组成元素为金属元素的氧化物，如FeO、CuO、CaO和Al2O3等)和非金属氧化物(另一种组成元素为非金属元素的氧化物，如H2O、SiO2、CO和P2O5等)。
注意：
①含有两种元素，其中一种元素为氧元素的物质不一定都是氧化物，如在密闭容器内含有氧气和金属铜的混合物就不属于氧化物。
②含氧化合物指的是含氧元素的化合物，但不一定就是氧化物；而氧化物一定属于含氧化合物。如二氧化硫是氧化物，也是含氧化合物；氯酸钾(KClO3)是含氧化合物，含3有三种元素，但不是氧化物。
【能力拓展】
1.氧气具有帮助其他可燃物燃烧的化学性质(具有助燃性)，但氧气本身不能燃烧(不具有可燃性)。
2.铁丝燃烧实验时：将铁丝盘成螺旋状可以增大铁丝的受热面积，有利于铁丝持续燃烧。铁丝下端系一根火柴，可以利用火柴燃烧放出的热量使铁丝的温度升高，引燃铁丝。点燃火柴后，要待火柴快燃尽时，再插入充满氧气的集气瓶中，以免火柴燃烧消耗氧气过多而使现象不明显。
典例1：（2023八下·柯桥期末） 2023年2月6日零时起，绍兴各市全域禁止经营、燃放烟花爆竹，其中一个原因是烟花成分中的硫燃烧会产生一种 的气体(填气味)，引起环境污染，该燃烧过程用化学方程式表达为 。
【答案】有刺激性气味；S+O2 点燃 SO2
【解析】硫在空气中燃烧，发出淡蓝色火焰，生成一种有刺激性气味的气体——二氧化硫。化学方程式是 S+O2 点燃 SO2。
【解答】硫燃烧生成二氧化硫，二氧化硫是一种由刺激性气味的气体。化学方程式是 S+O2 点燃 SO2
变式1：（2023八下·仙居期末）空气是一种宝贵的自然资源，下列说法中错误的是（ ）
A．氧气可用作燃料 B．液态氮可用作冷冻剂
C．稀有气体可用作保护气 D．二氧化碳可用来灭火
【答案】A
【解析】 1．氧气（1）性质：无色无味气体、难溶于水、能支持燃烧（2）用途：①供给呼吸：潜水、医疗救护、登山、宇航等②支持燃烧：气焊、炼钢、宇航；日常生活中的烧水、煮饭等；注意：氧气具有助燃性，而不具有可燃性；2．氮气（1）性质；物理性质：无色、无味气体，难溶于水，密度为1.251g/L，比空气密度（1.293g/L）略小；化学性质：不可燃也不支持燃烧，不与水反应，化学性质不活泼（2）用途；①制硝酸和化肥的重要原料②作保护气，如焊接金属时常用氮气作保护气，灯泡中充氮以延长寿命，食品包装时充氮以防腐等；③医疗上可在液氮冷冻麻醉条件下做手术；④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：（1）稀有气体包括：氦、氖、氩、氪、氙、氡等气体，属于混合物（2）性质：物理性质：无色、无味气体，难溶于水；化学性质：化学性质极不活泼，但某些稀有气体在一定条件下也能与某些物质发生化学反应；（3）用途：①常用作保护剂，如焊接金属时常用稀有气体来隔绝空气，灯泡中充稀有气体以使灯泡耐用；②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；③氦、氖、氩、氪、氙等可用于激光技术；④氦可用于制造低温环境；⑤氙可用于医疗麻醉
【解答】A. 氧气不可用作燃料，只能做助燃剂，A错误；
B. 液态氮可用作冷冻剂，B正确；
C. 稀有气体可用作保护气，C正确；
D. 二氧化碳可用来灭火，D正确；
变式2：（2023八下·拱墅期末）物质的结构、性质与用途的关系如图所示，下列有关氧气的说法错误的是（ ）
A．氧气分子是保持氧气化学性质的最小微粒
B．氧气的助燃性决定了氧气可以作为燃料
C．分离液态空气制氧气，利用了氧气与氮气沸点不同的性质
D．氧气能和很多金属单质反应，体现了氧气具有氧化性
【答案】B
【解析】氧气是氧元素形成的一种单质，化学式O2，其化学性质比较活泼，与大部分的元素都能与氧气反应。氧气是无色无味气体，是氧元素最常见的单质形态。熔点-218.4℃，沸点-183℃。不易溶于水，1L水中溶解约30mL氧气。在空气中氧气约占21%。液氧为天蓝色。固氧为蓝色晶体。动物呼吸、燃烧和一切氧化过程（包括有机化合物的腐败）都消耗氧气。但空气中的氧能通过植物的光合作用不断地得到补充。在金属的切割和焊接中。是用纯度93.5%~99.2%的氧气与可燃气（如乙炔）混合，产生极高温度的火焰，从而使金属熔融。冶金过程离不开氧气。为了强化硝酸和硫酸的生产过程也需要氧。不用空气而用氧与水蒸气的混合物吹入煤气气化炉中，能得到高热值煤气。医疗用气极为重要。
【解答】A.氧气分子是保持氧气化学性质的最小微粒，A正确；
B.氧气的助燃性决定了氧气可以作为助燃剂，B错误；
C.分离液态空气制氧气，利用了氧气与氮气沸点不同的性质 ，C正确；
D.氧气能和很多金属单质反应，体现了氧气具有氧化性 ，D正确；
变式3：（2023八下·上虞期末）氧气是一种化学性质比较活泼的气体，它能跟许多物质发生反应。试问：
（1）铁丝在氧气中燃烧，通常集气瓶中要加些水，其作用是 。
（2）若用双氧水和二氧化锰代替原集气瓶里的水（如图），其优点除了使实验更简便和上面（1）作用外，还有 。
（3）实验中可观察到铁丝燃烧的现象是 ，并放出大量热，生成一种黑色固体，请写出该反应的化学方程式 。
【答案】（1）防止灼热的融化物溅落，使瓶底破裂
（2）双氧水可以提供充足的氧气，让铁丝燃烧更持久
（3）剧烈燃烧，火星四射；3Fe+2O2 Fe3O4
【解析】根据铁丝在氧气中燃烧现象，实验时要防止熔化物炸裂瓶底及过氧化氢分解可得到氧气分析。
【解答】（1）铁丝在氧气中燃烧，通常集气瓶中要加些水， 是为了防止灼热的融化物溅落，使瓶底破裂 ；
（2）若用双氧水和二氧化锰代替原集气瓶里的水，其优点除了使实验更简便和防止炸裂瓶底作用外，还有双氧水可以提供充足的氧气，让铁丝燃烧更持久；
（3）铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体，反应方程式为 3Fe+2O2 Fe3O4 。
故答案为：（1）防止灼热的融化物溅落，使瓶底破裂 ；（2）双氧水可以提供充足的氧气，让铁丝燃烧更持久 ；（3）剧烈燃烧，火星四射 ； 3Fe+2O2 Fe3O4 。
考点三、氧气的制取
（一）氧气的实验室制法
(1)过氧化氢制氧气
①药品:过氧化氢、二氧化锰。
②反应原理:过氧化氢 二氧化锰 水 + 氧气
H2O2 H2O O2
③操作步骤:
操作步骤 操作方法及注意事项
检查装置气密性 将橡皮管用弹簧夹夹住，打开分液漏斗活塞，向分液漏斗中加入一定量水后，烧瓶与漏斗形成液面差，说明装置不漏气
装入药品 将黑色的二氧化锰加入烧瓶，另将带有分液漏斗和导管的双孔橡皮塞塞紧瓶口，放置好集气瓶。最后向分液漏斗中加入过氧化氢(俗称“双氧水”)
打开活塞进行反应 将分液漏斗活塞打开，让过氧化氢溶液从分液漏斗滴入圆底烧瓶，观察现象
向上排空气法收集氧气并验满 氧气密度比空气大，因此实验室收集氧气时可采用向上排空气法。 将带火星的木条放置于集气瓶瓶口，若复燃则氧气已经收集满
收集完毕，关闭分液漏斗活塞，回收二氧化锰 待氧气收集满后，关闭分液漏斗活塞。回收分液漏斗中剩余的过氧化氢和烧瓶中的二氧化锰固体。洗涤仪器并整理实验器
(2)高锰酸钾(或氯酸钾和二氧化锰)制氧气
①药品:高锰酸钾或氯酸钾和二氧化锰。
②原理:高锰酸钾 加热 锰酸钾+二氧化锰+氧气 氯酸钾 二氧化锰，加热 氯化钾+氧气
KMnO4 K2MnO4 MnO2 O2 KClO3 KCl O2
③装置:此处是用加热固体制取气体，所以固体加热装置。
④操作步骤
操作步骤 操作方法及注意事项
检查装置气性 将导管一端浸入水中，用手紧握试管外壁，若水中导管口有气泡冒出，或者手撒离后在导管中形成一段水柱，证明装置不漏气。否则，应塞紧或更换橡皮塞
将药品装入试管 按固体药品的取用方法，取少量高锰酸钾装入试管，平铺在试管底部，管口塞一团棉花，防止高锰酸钾颗粒随氧气进入水槽、集气瓶或堵塞导管
将试管固定在铁架台上 铁夹夹在距离试管口 1/3 处，试管口要低于试管底部(防止冷凝水倒流，致使试管破裂)
点燃酒精灯加热 先使酒精灯外焰在试管下方来回移动，让试管均匀受热，然后对准试管中的药品部位加热
排水法收集氧气 集气瓶内装满水，不留空气，当导管口产生连续均匀的气泡时开始收集，瓶中水排尽出现大气泡时，瓶中氧气集满
收集完毕，导管撤离水槽 导管不离开水槽，不能熄灭酒精灯
熄灭酒精灯 当导管撤离水槽后才能熄灭酒精灯，否则水槽中的水会倒吸入试管，引起试管炸裂
用高锰酸钾制取氧气，并用排水法收集。其实验步骤可以概括为“查一装一定一点一收一离→熄”7个字，可用谐音记忆为“茶”“庄”“定”“点”“收”“利”“息”。
（二）催化剂
(1)催化剂:在化学反应里能改变反应速度，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(工业上也称为“触媒”)。
(2)催化作用:催化剂在化学反应中所起的作用叫做催化作用。
(3)对催化剂和催化作用的理解
①能改变反应速度，这里的“改变”包括加快和减慢两种含义；不加入催化剂，并不意味着化学反应不能发生。
②化学性质在化学反应前后没有改变，但是物理性质可能改变，如块状催化剂反应后变为粉末状。
③催化剂是针对具体的反应而言的，某一个反应的催化剂在另一个化学反应中可能成为反应物、生成物或毫无关联的物质。如MnO2是过氧化氢分解的催化剂，在KMnO4分解中是生成物。
④催化剂不是万能的，也不是唯一的， 在某个化学反应中，可选择不同的物质作为催化剂。
⑤催化剂只能改变化学反应的速度，不能增加或减少生成物的质量。
催化剂具有“一变"和“两不变”的特点:
①“一变”:改变其他物质的化学反应速度。
②“两不变”:a.在化学反应前后，催化剂本身质量不变；b.在化学反应前后，催化剂本身的化学性质不变。
（三）氧气的工业制法
(1)空气冷冻分离法
①原理:利用液氧沸点( -183 ℃ )和液氮的沸点( -196 ℃ )不同，说明通过分离液态空气获得氧气。
工业制氧气过程中无新物质生成，属于物理变化。
②过程:空气 净化 洁净的空气 多次压缩降温 液态空气 -196 ℃低温蒸发 氮气(沸点-196℃)+液氧(沸点-183℃，贮存在蓝色钢瓶中)
(2)膜分离技术制取氧气
利用膜分离技术，在一定压力下让空气通过具有富集氧气功能的薄膜，得到含氧量较高的富集氧气。
【能力拓展】
①用过氧化氢制取氧气属于放热反应，且该反应不需要加热即可进行。
②二氧化锰在该反应中起加快过氧化氢分解的作用，但不改变过氧化氢产生氧气的总量，且二氧化锰在反应前后质量和化学性质都保持不变。
③该反应不加入二氧化锰也能够发生，只是发生反应的速度较慢。
典例1：（2023八下·新昌期末）下图是实验室制取气体的常用装置，请回答下列问题：
（1）仪器a的名称是 。
（2）选用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气时，应选用 (选填“A”或“B”)作为气体发生装置。
（3）选用D装置作为氧气收集装置，氧气从 (选填“b”或“c”)管进入。
（4）小科用抽拉法检查装置E的气密性，发现被拉出的注射器活塞一段时间后又回到原来的位置，你认为该装置是否漏气？ (选填“是”或“否”)．
【答案】（1）长颈漏斗 （2）A （3）b （4）否
【解析】①A装置适用于固液不加热型发生装置，气密性的检查：在右侧导管装上橡皮管，用止水夹夹住橡皮管，向长颈漏斗中加水至液面没过长颈漏斗下端，若在长颈漏斗中形成一段稳定的液柱，说明装置气密性良好。
②B装置适用于固体加热型发生装置，气密性的检查：将导管口伸入水中，用手捂住试管，若在导管口冒出气泡，且一段时间后导管中有一段稳定的液柱，说明装置气密性良好。
③氧气不易溶于水，可以用排水法收集。氧气密度比空气略大，可以用向上排空气法收集。
【解答】（2）装置A，适用于固液反应，不需要加热，装置B适用于固体的反应，需要加热，故选A。
（3）氧气的密度比空气略大，用向上排空气法收集，故氧气从b管进入。
（4）被拉出的注射器活塞一段时间后又回到原来的位置说明装置内的气体质量不发生变化，则装置气密性良好。
变式1：（2023八下·洞头期中）如图是几种实验室制取气体的发生装置与收集装置。
（1）B装置中仪器a的名称是 。
（2）二氧化锰粉末与双氧水制取氧气。要较好地控制产生氧气的速度，应选用发生装置 (填字母)。
（3）用C装置收集一瓶较为纯净的氧气，操作的正确顺序为 (填数字)。
①将导管伸入集气瓶口，气体进入瓶中
②将装满水的集气瓶倒置在水槽中的塑料支架上(C图中支架略去)
③当集气瓶中的水被全部排出后，用毛玻璃片盖上瓶口，将集气瓶移出水面放置备用
④导管口出现均匀的气泡
【答案】（1）分液漏斗
（2）B
（3）②④①③
【解析】分液漏斗和长颈漏斗的区别是分液漏斗有阀门，可以控制液体下落的速度。
【解答】（1）仪器a的名称是分液漏斗
（2）B装置可以通过控制分液漏斗滴加液体的速度开控制反应的速度，A装置无法控制反应速度。
（3）实验室制取氧气时，刚开始从导管出来的气体大部分都是装置内的空气，因此需要等到导管口出现均匀的气泡时才开始收集，因此操作的正确顺序是②④①③
故答案为（1）分液漏斗 （2）B （3）②④①③
变式2：（2023八下·上虞期末）小明在学习了“用过氧化氢制取氧气“的知识后，进行如下实验：
①按图甲组装实验仪器并进行气密性检查。
②取10毫升溶质质量分数为3%的过氧化氢溶液和0.03克二氧化锰装入容器中，塞进橡皮塞，接上压强测量仪（如图乙）。
③倾斜装置，使过氧化氢溶液和二氧化锰充分混合，用压强测量仪测量容器内的气压
④分别用0.06克、0.09克和0.12克的二氧化锰重复上述实验，整理相关数据如图丙。
（1）写出步骤①中检查装置气密性的具体操作及气密性良好的判断依据：
（2）实验中，小明用 来反映产生氧气的多少
（3）观察本实验相关数据，除了研究“二氧化锰质量对过氧化氢分解产生氧气质量的影响“外，还可以研究的问题是： 。
【答案】（1）用手捂住容器后，导管口有气泡产生
（2）容器内压强大小
（3）二氧化锰的质量对过氧化氢分解快慢的影响
【解析】（1）根据热胀冷缩原理检查装置气密性方法分析；
（2）根据有气体产生的实验可利用装置内压强的变化判断产生气体多少分析；
（3）根据图示中各实验的条件分析。
【解答】（1）步骤①中检查装置气密性的具体操作及气密性良好的判断依据是用手捂住容器后，导管口有气泡产生 ；
（2）实验中，气体产生的多则容器内压强增大明显，小明用容器内压强大小来反映产生氧气的多少；
（3）由实验中数据可知，该实验变量分别为二氧化锰、二氧化锰质量，则实验除了研究“二氧化锰质量对过氧化氢分解产生氧气质量影响“外，还可以研究二氧化锰质量对过氧化氢分解快慢的影响 。
故答案为：（1）用手捂住容器后，导管口有气泡产生 ；（2）容器内压强大小 ；（3）二氧化锰的质量对过氧化氢分解快慢的影响 。
变式3：（2023八下·杭州月考）如图是实验室制取气体的有关仪器和装置，据图回答下列问题。
（1）请写出如图所示实验装置中标有序号的仪器名称：② 。
（2）用加热氯酸钾和二氧化锰混合物的方法制取氧气，应选择 （从A～G中选择，填字母序号，下同）组合装置，反应的化学方程式为 。制取氧气的过程如下，正确顺序是 。
①给试管加热 ②熄灭酒精灯 ③检查气密性
④把药品装入试管，用带导管的胶塞塞紧，固定在铁架台上
⑤用排水法收集氧气 ⑥从水中取出导管
A、③④①⑤②⑥ B、③④①⑤⑥② C、④①③⑤②⑥ D、④①③⑤⑥②
（3）某同学用排水法收集了一瓶氧气，测得氧气的纯度偏低，原因可能是 。（填字母）
a．收集气体前，集气瓶没有注满水
b．导管口开始有气泡冒出，立刻收集
c．收集气体后，集气瓶中仍有少量水
（4）如图为上述反应过程中某变量y随时间的变化趋势，纵坐标表示的是（ ）
A．固体中氧元素的质量 B．生成O2的质量
C．固体中MnO2的质量分数 D．固体中钾元素的质量
【答案】（1）长颈漏斗 （2）BEF；2KClO3 2KCl+3O2↑；B （3）ab （4）C
【解析】（1）熟悉各种仪器名称 （2）加热固体装置和排水法收集氧气装置 ；加热并收集气体要考虑安全性 （3）从是否装满水及收集时间考虑 （4）结合质量守恒定律以及反应后物质质量变化考虑
【解答】（1）①为试管②长颈漏斗，故答案为：长颈漏斗
（2）加热装置为B，氧气可用排水法或向上排空气法收集， A～G 中选择EF，所以应选择BEF；反应的化学方程式为： 2KClO3 2KCl+3O2↑ ；制取氧气的正确顺序是：③④①⑤⑥②
故答案为：第1空、BEF 第2空、 2KClO3 2KCl+3O2↑ 第3空、B
（3）排水法收集氧气要把集气瓶装满水，等气泡连续均匀冒出时收集，所以测得氧气的纯度偏低，原因可能是收集气体前，集气瓶没有注满水或导管口开始有气泡冒出，立刻收集；
故答案为： ab
（4）氯酸钾加热到一定温度时才开始分解产生氧气。生成氧气溢出，反应后固体质量减小；MnO2是催化剂，反应前后质量不变。
A、氯酸钾分解产生氧气和氯化钾，所以固体中氧元素质量减小，与图所示不符合；
B、氯酸钾加热到一定温度时才开始分解产生氧气，所以生成氧气的质量从0开始，与图所示不符合；C、加热一定时间反应生成氧气，所以固体质量先不变后减小，最后不变，固体中MnO2的质量分数先不变后增大，最后不变，与图所示符合；
D、氯酸钾分解产生氧气和氯化钾，由质量守恒定律可知，反应前后元素质量不变，所以固体中钾元素的质量不变，与图所示不符合；故答案为：C
考点四、化合反应和分解反应
（一）化合反应
(1)定义:由两种或两种以上物质生成一种物质的反应，叫做化合反应，它属于化学反应基本类型之一。
(2)特点:反应物有多种，生成物只有一-种， 即“多变一” 。
(3)表示式: A+B+...→C
(4)举例:磷+氧气 点燃 五氧化二磷
（二）分解反应
(1)定义:由一种物质生成两种或两种以上物质反应叫做分解反应，分解反应也属于化学反应基本类型之一。
(2)特点:反应物只有一种，生成物有多种，即“一变多”。
(3)表达式:A → B+C+...
(4)举例:过氧化氢 二氧化锰 水+氧气。
【能力拓展】
①化合反应和分解反应都属于化学反应的基本反应类型，是从反应物和生成物的种类变化上分类的。
②化合反应是原子利用率最高的一种化学反应类型，所有的原料都转化到一种物质中。
典例1：下列反应中既不属于分解反应，也不属于化合反应的是( )
A．氧化汞 汞+氧气 B．石蜡+氧气 水+二氧化碳
C．碳+氧气 二氧化碳 D．磷+氧气 五氧化二磷
【答案】B
【解析】根据分解反应符合“一变多”的特点，化合反应符合“多变一”的特点分析。
A、所给反应为“一变多”的分解反应，不符合题意；
B、所给反应反应物和生成物都两种物质，不属于分解或化合，符合题意；
C、所给反应是“多变一”的化合反应，不符合题意；
D、所给反应是“多变一”的化合反应，不符合题意；
变式1：（2023八下·金东期末）下列反应属于分解反应的是（ ）
A．H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O B．Mg+2HCI=MgCl+H2↑
C．2KClO32KCl+3O2↑ D．CO2+H2O=H2CO3
【答案】C
【解析】两种化合物交换成分生成另外两种化合物，属于复分解反应，单质和化合物反应生成另一种单质和化合物，属于置换反应，一种物质反应生成多种物质，属于分解反应，两种物质反应生成一种物质，属于化合反应。
【解答】A.属于复分解反应，故A错误；
B.属于置换反应，故B错误；
C.属于分解反应，故C正确；
D.属于化合反应，故D错误。
变式2：（2022八下·金东期末）下列反应中属于化合反应的是( )
A．H2O+CO CO2+H2 B．H2CO3=H2O+CO2↑
C．2SO2+O2 2SO3 D．Cu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2
【答案】C
【解析】根据化合反应的定义判断。
【解答】如果反应物有多种，而生成物只有一种，那么该反应为化合反应。
A、B、D中，生成物都不是一种，只有C中生成物只有一种，那么C反应为化合反应。
变式3：（2021八下·丽水期末）分类是学习科学的重要方法，下列反应与CO2+H2O=H2CO3化学反应类型相同的是( )
A．2H2+O2 2H2O B．CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
C．2H2O2 2H2O+O2↑ D．2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑
【答案】A
【解析】根据反应物的种数和种类确定化学反应的基本类型。
根据方程式CO2+H2O=H2CO3可知，反应物有两种，而生成物只有一种，该反应为化合反应。
A.反应物有两种，而生成物只有一种，为化合反应，故A符合题意；
BCD.三个反应的生成物都不是一种，肯定不是化合反应，故B、C、D不合题意。
1．（2023八下·杭州期末）空气是人类赖以生存物质基础。下列现象与空气中氧气无关的是（ ）
A．白磷自燃 B．动植物呼吸 C．薯片在空气中变软 D．铁钉生锈
【答案】C
【解析】氧气具有非常广泛的用途。主要是供给呼吸，支持燃烧和反应放热三个方面：1、供给呼吸：一般情况下，呼吸只需要空气即可。但在缺氧、低氧或无氧环境，例如：潜水作业、登山运动、高空飞行、宇宙航行、医疗抢救等时，常需使用氧气。2、支持燃烧：一般情况下，燃烧只需空气即可。但在某些需要高温、快速燃烧等特殊要求时，例如鼓风炼铁、转炉炼钢等，则需使用富氧空气或氧气。3、反应放热：氧化反应特别是燃烧反应时，放出的大量热可被利用。例如燃煤取暖、火力发电；
【解答】A.白磷自燃与空气中的氧气有关，因为氧气具有助燃性；
B.动植物呼吸与空气中的氧气有关，因为氧气能够供给生物呼吸；
C.薯片在空气中变软，是因为空气中含有水蒸气的原因，C错误；
D.铁钉生锈是因为空气中有氧气，因为氧气的化学性质比较活泼，可以和比较活泼的金属发生反应；
故答案为：C
2．（2023八下·椒江期末）下列关于铁丝在氧气中燃烧实验的说法不正确的是（ ）
A．集气瓶中预先装有少量水以防集气瓶破裂
B．将铁丝螺旋状缠绕在火柴上便于引燃
C．铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射
D．铁丝燃烧后生成一种红色的固体
【答案】D
【解析】根据铁丝燃烧现象及注意事项分析。
【解答】A、集气瓶中预先装有少量水是为了防止溅落熔化物使集气瓶破裂 ，不符合题意；
B、将铁丝螺旋状缠绕在火柴上，利用火柴燃烧放出的热量引燃铁丝 ，不符合题意；
C、铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射 ，不符合题意；
D、铁丝在氧气中燃烧生成黑色固体，符合题意；
3．（2023高二上·湖北月考）实验室制取气体选择收集方法时，下列性质：①颜色；②密度；③溶解性；④可燃性；⑤能否与水反应，必须考虑的是（ ）
A．①②③ B．②③④ C．③④⑤ D．②③⑤
【答案】D
【解析】考虑实验室选择气体收集方式时，是否能选用排水法要考虑气体的溶解性和是否与水反应；是否能选用排空气法要考虑气体的密度比空气大还是小；据此进行分析判断。
【解答】实验室制取气体选择收集方法时，收集方法的选择是根据：一般考虑气体物理性质中的密度和溶解性，化学性质中看它是否与水发生化学反应；难溶于水或不易溶于水且不与水反应的气体可用排水法收集；密度比空气大的气体（不能与空气中的成分反应）可用向上排空气法收集，密度比空气小的气体（不能与空气中的成分反应）可用向下排空气法收集。故②③⑤需要考虑
4．（2023八下·杭州期末）下列加热高锰酸钾制氧气的部分操作示意图中，正确的是（ ）
A．检查气密性
B．开始加热立即收集
C．收集满后移出集气瓶
D．实验结束后先停止加热
【答案】A
【解析】高锰酸钾制取氧气实验步骤：查、装、定、点、收、离、熄。
1. 【查】如图所示把仪器组装好，然后检查装置的气密性。
2. 【装】在试管中装入约7 克高锰酸钾，并把一团棉花放在试管口，用带导管的橡皮塞塞紧管口，使试管口略向下倾斜，固定在铁架台上。
3. 【点】来回移动酒精灯，使试管受热均匀后将火焰集中在药品处加热。
4. 【收】当气泡连续、均匀地放出后，再把导管口伸入盛满水的集气瓶里，收集气体。
5. 【离】【熄】停止加热时，先把导管移出水面，然后再熄灭酒精灯。
【解答】A.检查装置气密性：组装好仪器，把导管的一端放入水中，用手紧握试管，水中的导管口有气泡冒出，证明装置的气密性良好，故A正确；
B.为了防止收集到的气体不纯，当导管口有气泡均匀连续冒出时再收集，故B错误；
C.收集满氧气后要先用玻璃片把瓶口盖住，再拿出水面，故C错误；
D. 实验结束后要先把导管从水槽中移出，再熄灭酒精灯，故D错误；
5．（2022八下·新昌期末）纳米铁粉在空气中不易自燃，但稍加热即可剧烈燃烧(与普通铁在氧气中燃烧相似)，如图是纳米铁粉在锥形瓶中燃烧的实验。下列说法正确的是（ ）
A．纳米铁粉属于化合物
B．锥形瓶中放水可以吸收生成物
C．实验中可观察到气球先变大后变小
D．激光手电照射使纳米铁粉的着火点降低
【答案】C
【解析】（1）由多种元素组成的纯净物叫化合物；
（2）根据铁燃烧实验中水的作用判断；
（3）根据装置内气压的变化分析；
（4）根据可燃物的性质判断。
【解答】A.纳米铁粉是只由一种元素组成的纯净物，为单质，故A错误；
B.锥形瓶内的水可以吸收铁燃烧生成的热量，防止熔融物直接低落瓶底，造成瓶底炸裂，故B错误；
C.在实验过程中，铁粉消耗氧气，使气压减小；而放出的热量使瓶内气体体积膨胀压强增大。由于后者对压强的影响大于前者，所以气球体积增大。当反应结束后，由于温度降低，因此气压减小，则此时气球体积减小，故C正确；
D.着火点是可燃物的性质，不受外界条件的影响，故D错误。
6．（2023八下·杭州期末）某校兴趣小组同学将课本”测定空气中氧气的含量”实验装置(如甲图)改进为新的实验装置(如乙图)，下列有关改进后的装置说法不恰当的是（ ）
A．在密闭容器中进行，环境污染少
B．实验中活塞先向左移，后向右移
C．装置简洁，操作简单，节约药品
D．更方便推算出空气中氧气的含量
【答案】B
【解析】（1）实验原理：红磷燃烧消耗氧气且不产生新的气体，装置内气压减小，利用内外气压差测量氧气的含量。
（2）教材实验操作要求及误差分析：
①实验前需检查装置气密性，否则会导致实验结果偏小；
②点燃燃烧匙内的红磷，需立即塞紧瓶塞，以减少瓶内空气外逸，减小实验误差，否则会使实验结果偏大；
③需等装置冷却后再打开止水夹，否则会导致测量结果偏小；
④实验中不能用木炭或硫磺代替红磷，否则会产生气体影响实验结果，使实验结果偏小；
（3）实验现象：红磷剧烈燃烧，产生白烟，放出大量的热，冷却后打开止水夹，进入集气瓶中的水约占原空气体积的1/5.
【解答】A.在密闭容器中进行，环境污染少，故A正确；
B.白磷燃烧放热，装置内气体受热膨胀，活塞向右移动，实验结束后，由于氧气被消耗，装置内气压变小，向左移动，故B错误；
C.装置简洁，操作简单，节约药品，故C正确；
D.减少的氧气体积可以直接读数，能更方便推算出空气中氧气的含量，故D正确；
7．（2023八下·永嘉期中）在通常状况下，氧气是一种无色、无味的气体，在空气中有相当大的含量。某兴趣小组使用如图装置测量空气中氧气的含量，下列叙述正确的是
A．该实验中可以用木炭代替白磷
B．白磷的作用是消耗试管中的氧气
C．白磷熄灭并冷却后，试管内压强增大
D．最终量筒中液面约降至40毫升刻度线处
【答案】B
【解析】根据测定空气中氧气体积分数的原理分析，测定空气中氧气含量的原理是，利用物质与空气中的氧气反应，又不生成气体，使瓶内气体减少，压强变小，水倒流入集气瓶内，倒流的水的体积就等于瓶内氧气的体积。
【解答】A.木炭燃烧生成二氧化碳气体，装置内压强无明显变化，不能用木炭代替白磷实验，不符合题意；
B.白磷的作用是消耗试管中的氧气，符合题意；
C. 白磷熄灭并冷却后，因消耗了装置内氧气，试管内压强减小，不符合题意；
D. 量筒内减小体积即为氧气体积，空气中氧气约占五分之一体积，装置内氧气体积为130mL×1/5=26mL，则最终量筒中液面约降至50-26=24毫升刻度线处 ，不符合题意；
8．（2023八下·新昌期末）如图是小科用手掌总结氧气的化学性质，手指上的物质能与手掌心的氧气发生反应。
（1）氧气能与多种物质发生化学反应，说明其化学性质比较 (选填“活泼”或“稳定”)
（2）写出硫在空气中燃烧的化学方程式为 。
【答案】（1）活泼（2）
【解析】如图所示，氧气能与多种物质发生化学反应，其具有较强的氧化性。氧气和硫反应生成的SO2会污染空气，应用水或氢氧化钠溶液加以吸收，或在通风橱中进行。
【解答】（1）氧气能与多种物质发生化学反应，说明氧气具有较强的氧化性，其化学性质比较活泼。
（2）化学方程式的书写注意条件、配平。
9．（2023八下·吴兴期末）学习科学最重要的方法是实验，某实验小组用高锰酸钾制取氧气。请回答下列问题。
（1）用高锰酸钾制氧气应选择的发生装置是 （填标号）。
（2）用装置D收集氧气。如果集气瓶容积为200mL，瓶内只留150mL水，水排尽后，瓶内气体中氧气的体积分数约为 （空气中氧气的体积分数按20%计算）。
（3）高锰酸钾受热分解过程中，某变量Y的变化趋势如图乙所示，则Y可以表示 （写一种）。
【答案】（1）A （2）80% （3）氧气或锰酸钾或二氧化锰
【解析】高锰酸钾在加热的条件下生成锰酸钾，二氧化锰和氧气，生成的氧气可以用排水法进行收集。
【解答】（1）高锰酸钾制氧气需加热，故发生装置为A；
（2）；
（3）Y的质量先增加后不变，故其可以表示反应的生成物，故可为 氧气或锰酸钾或二氧化锰 。
10．（2023八下·金东期末）空气成分的确认经历了漫长的过程。首先是法国科学家拉瓦锡最早通过实验测定出空气中氧气的体积分数，其过程如下：
①在曲颈甄中放入少量水银，右侧的水槽中装入水银并罩上钟罩，将曲颈甄的瓶口伸入钟罩内水银的上方(如图)；
②将曲颈甄放在炉上持续加热12天；
③观察钟罩内液面上升的体积；
④计算出空气中氧气的体积分数约为空气的1/5。
（1）水银在加热条件下会和氧气生成HgO，则该反应的化学方程式为 ；
（2）操作③中通过钟罩内水银上升的体积可用来判断 ；
根据拉瓦锡研究氧气体积分数的过程，阿青总结并构建了以下解决”测量混合气体中某种气体成分体积分数”类问题的思维模型：
拉瓦锡之后，英国化学家卡文迪许也对空气成分作过一些探究：在一个密闭的容器中，①用电火花使氮气跟氧气化合，并继续加入氧气使氮气全部转化为氮的氧化物：②用碱液全部吸收氮氧化物，剩余的氧气用红热的铜除去：③打开止水夹，让水进入装置：④得出结论……
请你利用阿青的思维模型进行分析，并回答下列问题：
（3）在卡文迪许的实验中，属于”转化或吸收待测气体，减小体系内压强”这思维模型环 节的步骤是 ；(填序号)
（4）卡文迪许在实验中每次都能观察到装置内还有不到1%的残余气体不能清除，但他没能判断出是什么气体。请你利用所学知识判断该气体最有可能的是 。
【答案】（1）2Hg+O22Hg （2）氧气的体积 （3）①② （4）稀有气体
【解析】 通过实验测定出空气中氧气的体积分数的原理是：利用某种物质与氧气反应生成固体或液体导致装置内气压变小，外界大气压将水压入，压入水的体积就是氧气的体积。
【解答】(1)水银是汞的俗称，汞在加热条件下会和氧气生成HgO， 该反应的化学方程式为：；
(2)操作③中钟罩内水银上升的原因是水银与氧气发生了反应，钟罩内气体减少，气压变小，小于外界大气压；所以操作③中通过钟罩内水银上升的体积可用来判断氧气的体积 ；
（3）根据题给信息可知，在卡文迪许的实验中，①氮气与氧气反应后气体体积变小，导致容器内气压变小，属于转化待测气体， 用碱液全部吸收氮氧化物，剩余的氧气用红热的铜除去，属于“转化和吸收待测气体，减小体系内压强”所以属于这一思维模型环节的步骤是 ①②；
（4）空气中氮气的体积含量为78%，氧气为21%，二氧化碳为0.03%，稀有气体为0.94%，其它其它和杂质为0.03%。卡文迪许每次实验都能观察到装置内还有不到1%的残余气体，则该气体是稀有气体。
11．（2023八下·黄岩期末）小黄用如图所示的装置来制取和收集氧气，在实验前对装置进行气密性检查。小黄建构了”检查装置气密性”的思维模型：
（1）检查图甲装置的气密性：①按图连接好装置：②关闭止水夹；③在长颈漏斗中注入一定量的水直至长颈漏斗末端浸入水中，并继续注水；④如果观察到长颈漏斗中水不再下流并维持一段时间，就证明装置气密性良好。上述实验中，属于”利用转换法检查气压差”这一思维模型环节的步骤是 。
（2）实验室用装置甲作为制取氧气的发生装置，反应化学方程式为 。
（3）若用装置乙进行收集氧气，如何检查氧气已经收集满 。
（4）若用装置丙测量生成氧气的体积，集气瓶上方原有的空气会使测量结果 (选填”偏大”、”偏小”或”无影响”)。
【答案】（1）④
（2）2H2O2 2H2O+O2↑
（3）将带火星的木条放置在a导管口处，若复燃则已经收集满
（4）无影响
【解析】
（1）根据检查装置气密性的原理来分析解答；
（2）根据甲装置是固液常温型装置，所用药品是过氧化氢溶液和二氧化锰来分析解答；
（3）根据验满氧气的方法来分析解答；
（4）根据排出水的体积即为气体体积来分析。
【解答】（1）实验中属于“利用转换法检查气压差”这一思维模型环节的步骤是如果观察到长颈漏斗中水不再下流并维持一段时间，就证明装置气密性良好，故选：④；
（2）甲装置是固液常温型装置，实验室用装置甲作为制取氧气的发生装置，所用药品是过氧化氢溶液和二氧化锰，过氧化氢溶液在二氧化锰催化的条件下生成水和氧气，反应的化学方程式为；
（3）氧气的密度比空气大，若用装置乙进行收集氧气，应从b端通入氧气，空气从a端排出，由于氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，则若用装置乙进行收集氧气，检查氧气已经收集满的方法是将带火星的木条放在装置乙的导管a端，若木条复燃，证明氧气已收集满；
（4）空气不易溶于水，则排出水的气体即为所收集的气体体积，故若用装置丙测量生成氧气的体积，集气瓶上方原有的空气不会对测量结果产生影响。
故答案为：（1）④；（2）；（3）将带火星的木条放置在a导管口处，若复燃则已经收集满 ；（4）无影响。
12．（2023八下·滨江期末）追寻科学家的足迹，一起了解氧气的发现史。(汞蒸气和汞的化合物均有毒性)
（1）1773年，舍勒用加热分解硝酸钾、氧化汞、碳酸银等物质都能制得氧气。从物质组成角度分析：加热上述物质均可制得氧气的原因是 。
（2）之后，法国化学家拉瓦锡用如图装置，把少量的汞放入如图所示的曲颈瓶中，连续加热12天后，发现银白色的液态汞变成了红色的粉末，容器中空气的体积大约减少了五分之一。随后他又将产生的红色粉末收集于另一容器中并加强热，发现又生成了汞和另一种气体。这种气体的体积恰好等于之前曲颈瓶中空气减小的体积。拉瓦锡通过定量研究的方法发现了空气中的氧气和氮气。该实验中选择使用汞的优点有______。(可多选)
A．实验过程中没有污染
B．在汞槽中起到液封的作用
C．生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气
D．能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽
【答案】（1）这些物质中都含有氧元素 （2）B；C；D
【解析】（1）根据化学反应前后元素种类不变分析；
（2）根据测氧气体积含量原理及汞的性质分析。
【解答】（1）加热上述物质均可制得氧气的原因是这些物质中都含有氧元素；
（2）汞有毒，实验过程中有污染，A错误； 在汞槽中起到液封的作用 ，B正确； 生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气 ，对比明显，C正确； 能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽 ，使结果更准确，D正确。
故答案为：（1）这些物质中都含有氧元素 ；（2）BCD。
13．（2023八下·仙居期末）某兴趣小组学习了催化剂（MnO2）能加速过氧化氢分解后，同学们提出CuO、Fe2O3是否也能加速过氧化氢分解？同学们设计实验并记录数据如下。
实验组别 5%过氧化氢溶液体积/ml 固体种类 固体质量/g 收集气体体积/ml 所需时间/s
1 15 — — 20 20
2 15 CuO 0.2 20 15
3 15 Fe2O3 0.2 20 12.5
（1）关闭止水夹，打开活塞A，一段时间后分液漏斗内的液面不再下降，说明装置气密性 。（选填“良好”或“不好”）
（2）以上实验能否证明CuO、Fe2O3是过氧化氢分解反应的催化剂？并说明理由 。
（3）在实验3中，小科还发现随着反应的进行，产生气泡的速度越来越慢，你认为产生这一现象的可能原因是 。
【答案】（1）良好
（2）不能，没有证明CuO、Fe2O2在化学反应前后质量和化学性质是否改变
（3）随着反应的进行，过氧化氢被消耗，过氧化氢溶液浓度降低
【解析】（1）根据压强差原理检验装置气密性方法分析；
（2）根据催化剂一变两不变特点分析；
（3）根据反应速率与反应物浓度有关分析。
【解答】（1）关闭止水夹，打开活塞A，一段时间后分液漏斗内的液面不再下降，说明装置气密性良好。
（2）实验中 没有证明CuO、Fe2O2在化学反应前后质量和化学性质是否改变 ，所以不能证明CuO、Fe2O3是过氧化氢分解反应的催化剂 ；
（3）化学反应速率与反应物浓度有关， 随着反应的进行，过氧化氢被消耗，过氧化氢溶液浓度降低，所以随着反应的进行，产生气泡的速度越来越慢。
故答案为：（1）良好；（2）不能， 没有证明CuO、Fe2O2在化学反应前后质量和化学性质是否改变 ；（3）随着反应的进行，过氧化氢被消耗，过氧化氢溶液浓度降低 。
14．（2023八下·椒江期末）潜水、高空飞行等活动经常利用超氧化钾(KO2)作供氧剂。小科查阅了相关资料，请回答下列问题：
（1）超氧化钾作供氧剂的原理是：超氧化钾能与二氧化碳反应生成氧气，同时产生碳酸钾。请写出该反应的化学方程式
（2）实验室常利用加热氯酸钾来制取氧气，若要得到比较干燥的氧气，则气体的发生与收集装置应该选用 (选填字母)。
（3）小科将氧气和空气按比例混合，制取一瓶100毫升含氧气体积分数为40%的混合气体，则需要氧气和空气的体积比为 (空气中氧气的体积分数按20%计算) ．
【答案】（1）4KO2+2CO2=2K2CO3+3O2
（2）AE
（3）1：3
【解析】（1）根据反应物、反应条件和生成物，写出对应的化学方程式。
（2）根据反应物的状态和反应条件选择气体发生装置，根据气体的性质选择收集方法。
（3）空气中氧气的体积+生成氧气的体积=混合气体中的氧气总体积。
【解答】（1）超氧化钾能与二氧化碳反应生成，氧气和碳酸钾，则反应的方程式为： 4KO2+2CO2=2K2CO3+3O2 。
（2）氯酸钾和二氧化锰都是固态，且需要加热，因此发生装置选择“固态加热型”，故选A；
得到的氧气比较干燥，因此不能使用排水法收集，其密度大于空气，因此使用向上排空气法收集，故选E。
（3）设需要空气的体积为x， 那么得到：20%x+（100mL-x）=100mL×40%；
解得：x=75mL； 那么氧气的体积为：100mL-75mL=25mL；
则需要氧气和空气的体积比为：25mL：75mL=1：3。
15．（2023八下·义乌期中）实验是科学探究的重要方法，如图是测定空气中氧气含量实验的两套装置图，请结合图示回答有关问题。
（1）根据下表提供的实验数据，完成下表。
硬质玻璃管中空气的体积 反应前注射器中气体体积 反应后注射器中气体体积 实验测得空气中氧气的体积分数
40mL 20mL 10mL
（2）装置一和装置二中气球的位置不同， （填“装置一”或“装置二”）更合理，反应前注射器内空气体积至少为 mL。
【答案】（1）16.7% （2）装置二；10
【解析】本实验测得空气中氧气含量的原理是通过铜粉与空气中的氧气反应，消耗空气中的氧气，使得装置内的气体体积减少，测量减少的体积则为氧气的体积。
【解答】（1）通过表格可以得出氧气的体积为：20mL-10mL=10mL，装置内空气的总体积为：40mL+20mL=60mL，故氧气的体积分数为：
（2）装置一和装置比较，装置二的气球在玻璃管后，更容易让空气流通，使得氧气能和铜充分反应；
为了能测出氧气的体积，注射器的活塞不能减少到0，
设反应前注射器内空气体积至少为v
由于空气中氧气的体积约占空气体积的，可得：
（40mL+v）×=v ，解得v=10mL
故答案为（1）16.7% （2）装置二 ；10
16．（2023八下·杭州月考）小科设计如图所示的实验装置来同时完成燃烧条件的探究和空气中氧气含量的测定。装置中注射器活塞与内壁摩擦非常小，可忽略不计。查阅资料发现：
①当容器内的氧气浓度低于一定值时，白磷无法继续与氧气反应。
②“暖宝宝”能耗尽容器中少量的氧气。
实验操作步骤如下：
步骤1：检查装置气密性；
步骤2：将盛有足量白磷的燃烧匙放入空集气瓶中，塞紧塞子，白磷不燃烧
步骤3：打开集气瓶塞子，往瓶中倒满80℃的热水，并塞紧塞子，白磷仍然不能燃烧；
步骤4：打开K1和K2，通过注射器从b管抽水，当注射器中水量达到V1毫升时，瓶中液面低于燃烧匙底部，此时立即关闭K1、K2，发现瓶中白磷燃烧；
步骤5：待整个装置冷却至室温时，打开K2，发现注射器中的水剩余V2毫升。
（1）请写出步骤1的方法 。
（2）该实验测得空气中氧气的含量为 。（用V1、V2来表示）
（3）小科多次重复上述实验，测得空气中氧气的体积分数远大于21%，原因是 。
【答案】（1）关闭K1打开K2，将注射器活塞往外拉一段距离，一段时间后发现活塞回到原位则气密性良好，反之则不好。
（2）
（3）没有控制温度恢复到80℃来测量体积
【解析】（1）如图所示的实验装置，闭合开关K1，打开K2，将注射器活塞往外拉一段距离，如果气密性良好，则一段时间后，活塞会回到原位置。
（2）步骤4中，注射器中水量达到V1毫升时，集气瓶中的空气体积为 V1mL，步骤5中注射器中的水剩余V2毫升，注射器内的水减少了（V1－V2）mL，这就是白磷燃烧消耗的氧气体积。
（3）原来水温80℃，实验结束时冷却到室温，会有误差或因为降温更低倒吸的水更多，使V2偏小，（V1－V2）偏大。
【解答】（1）如图所示的实验装置，闭合开关K1，打开K2，将注射器活塞往外拉一段距离，如果气密性良好，则一段时间后，活塞会回到原位置。
故答案为： 关闭K1打开K2，将注射器活塞往外拉一段距离，一段时间后发现活塞回到原位则气密性良好，反之则不好。
（2）由题意可知，燃烧前集气瓶中空气体积为V1mL，燃烧时消耗的氧气体积为（V1－V2）mL，则空气中氧气的含量= 故答案为：
（3）空气中氧气的体积分数为21%。原来水温80℃，实验结束时冷却到室温，会有误差或因为降温更低倒吸的水更多，使V2偏小，（V1－V2）偏大，（V1－V2）/V1偏大，大于21%。
故答案为：没有控制温度恢复到80℃来测量体积
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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第1节 空气与氧气
考点一、空气中氧气含量的测定
(1)测定原理：在一个密闭容器中，用一种足量的易燃物质(如红磷或白磷)与容器中的氧气反应，生成一种固体，使密闭容器内压强减小。在大气压的作用下，水被压入密团容器中，被压入的水的体积，即为空气中氧气的体积。
(2)实验装置
(3)实验步骤(易燃物质以红磷为例，下同)
①先在集气瓶内加入少量水，将集气瓶内水面上的容积分成五等份并做上记号。
②连接装置，并检查装置的气密性。
③用止水夹夹紧橡皮管，点燃红磷，迅速伸入集气瓶内，塞紧橡皮塞。
④待红磷熄灭并冷却至室温后，振荡集气瓶，打开止水夹。
(4)实验现象：红磷剧烈燃烧，放出大量的热，有大量白烟产生；待集气瓶冷却后，打开止水夹，水经导管进入集气瓶，消耗的气体跟剩下的气体的体积比约为1:4。
(5)实验结论：空气中氧气的体积约占空气总体积的1/5。
(6)反应的文字表达式：磷+氧气 点燃 五氧化二磷
(7)实验注意事项
①在实验前，导管应预先注满水，否则在燃烧完毕，装置冷却后打开止水夹时，进入的水会有一部分留在导管中，使得进入集气瓶内水的体积减少，导致测量结果偏小。
②实验过程中要确保装置的气密性良好。如果气密性不好，当集气瓶内氧气耗尽时，瓶内压强减小，瓶外空气会进入集气瓶内，导致进入水的体积减少，测得氧气的体积分数偏小。
③实验过程中红磷应过量，燃烧时才能完全消耗掉瓶内空气中的氧气。如果红磷的量不足，则不能把集气瓶内空气中的氧气完全反应掉，导致测得空气中氧气的体积分数偏小。
④实验结束后 ，待装置冷却至室温后才能打开止水夹，否则会因为集气瓶内气体温度较高，气体压强较大，从烧杯进入集气瓶中的水的体积减少，导致测量结果偏小。
⑤可用来反应的物质必须是易与氧气反应而不与空气中其他气体反应，且没有气体生成的物质。不能采用硫、木炭、铁丝等物质代替红磷完成空气中氧气含量测定的实验。硫和木炭燃烧后的生成物分别为二氧化硫和二氧化碳，均为气体，这些气体的体积会弥补反应所消耗的氧气的体积，导致测量结果不准确；而铁丝在空气中难以燃烧，瓶内空气体积几乎不会变化，因而集气瓶内的水面几乎不上升。
【能力拓展】
改进教材实验的弱点，使实验结果更精确，使实验更环保：
如这些装置，图①可以通过凸透镜聚光点燃集气瓶内的白磷，避免空气污染；图②～⑥都是在装置内点燃红磷或白磷，且容器有精确的刻度，能更精确测得空气中氧气的体积。(注：图⑥中，金属梯由不活泼金属丝制成，在凸起的部分放上小块白磷，依靠凸透镜聚光加热使得白磷从下到上依次燃烧，该方法相对大块白磷的优点是缓慢燃烧，能充分消耗试管内的氧气)
实验结果 原因分析
测得氧气减少的体积小于1/5 装置漏气
红磷量不足
未冷却至室温就打开止水夹
测得氧气减少的体积大于1/5 点燃红磷后，塞紧瓶塞太慢
实验开始时，没有夹成没夹紧止水夹
典例1：（2023八下·武义期末）为了测定空气中氧气的含量，小华同学在课本实验的基础上进行了改进，设计方案如下：选用实际容积为50mL的试管作为反应容器，将过量的红磷放入试管，用橡皮塞塞紧试管，通过导管与实际容积25mL且润滑性能良好的针筒注射器组成如图的实验装置。实验按照小华的设想进行，且红磷及其燃烧产物所占体积与导管内的气体体积忽略不计，请回答下列问题
（1）实验前，打开开关，将注射器活塞前沿从15mL处推至5mL刻度处，然后松开手。若活塞返回至15mL刻度处，则说明 ；
（2）若先关闭开关，用酒精灯加热红磷，红磷燃烧，请写出相应的化学方程式： 。燃烧结束后，待试管冷却，再打开开关。请从定量角度预测：活塞前沿会停在 刻度处（假设空气中氧气含量约为20%）。为什么试管中还有红磷，酒精灯还在加热，燃烧会停止？
（3）若开关始终打开，也能完成实验而且更安全可靠，请说明其优点 （结合操作或实验原理解释一个原因即可）。
变式1：（2023八下·仙居期末）如图是验证空气中氧气含量的装置，下列叙述正确的是（ ）
A．该实验中的白磷可以用木炭代替
B．白磷在空气中燃烧产生大量的白雾
C．火焰熄灭后，立即打开导管的止水夹
D．最终量筒中液面约降至26毫升刻度线处
变式2：（2023八下·金华期中）学习空气中氧气含量测定实验后，小明将课本中的实验装置改进为如图甲实验装置。用加热的电烙铁点燃红磷后，立刻拔掉插头，无线气压计实时记录瓶内的气压变化。实验过程中气压变化如图乙。请回答：
资料：一个密闭容器内气压受温度和气体量的影响，温度越高，气体质量越大，气体气压越大。
（1）甲图装置的优点是： ；
（2）若图甲中红磷量不足，会导致测定结果 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）；
（3）图乙中AB段气压上升原因： ，CD段气压上升原因： 。
变式3：（2023八下·杭州期末）小应利用如图甲所示的思维模型设计了“探究空气中氧气含量”的实验，他用一个有刻度的去底带塞子的瓶子，塞子上插入温度计和粘有“暖宝宝”贴的铜丝，实验装置如图乙所示。
查阅资料发现：“暖宝宝”贴内含有铁、活性炭、无机盐、水等物质，可在空气中吸收氧气发生放热反应，反应过程中主要反应的化学方程式为：2Fe+2H2O═2Fe（OH）2，“暖宝宝”贴吸氧能力强，放热迅速。
（1）从建模角度分析，“利用暖宝宝贴消耗空气中的氧气”的操作属于上述思维模型中的 。
（2）2Fe+2H2O═2Fe（OH）2属于 反应（填写化学反应基本类型），整个实验过程中，瓶内液面的变化情况为 。
（3）小应待反应结束，温度计示数恢复初始温度时记录液面位置，如图丙所示，应调整瓶子在水中的深度，使瓶子内外液面相平再读取刻度 。
考点二、氧气的性质
（一）氧气的物理性质
(1)颜色和气味:通常状况下为无色、无味的气体。
(2)密度:比空气密度略大(标准状况下氧气的密度为1.429克1升，而空气的密度为1.293克1升)。
(3)溶解性: 不易溶解于水(常温下1升水中大约能溶解30毫升的氧气，这些氧气是水生生物得以生存的必要条件之一)。
(4)氧气的三态变化:氧气 -183℃（101千帕） 淡蓝色液体 -218℃（101千帕） 蓝色雪花状固体
【说明】
(1)观察氧气的颜色时，可以在集气瓶后放上一张白纸，这样便于显示氧气是一种没有颜色的气体。
(2)闻气味的正确方法:用手轻轻地在瓶口扇动，使极少量氧气飘进鼻孔，闻一闻氧气的气味，发现氧气是一种没有气味的气体。
（二）氧气的化学性质
一些物质与氧气发生化学反应的现象、反应表达式及注意事项如下所示:
物质(颜色、状态) 反应现象 反应表达式 注意事项
木炭(灰黑色固体) ①在空气中持续红热②在氧气中发出白光，放出热量④生成气体使澄清石灰水变浑浊 碳+氧气 点燃 二氧化碳C O2 CO2 盛有灰黑色木炭的燃烧匙应由上而下慢慢伸入瓶中
硫(淡黄色固体) ①在空气中发出淡蓝色火焰②在氧气中发出蓝紫色火焰③放出热量④生成有刺激性气味的气体 硫+氧气 点燃 二氧化硫S O2 SO2 ①硫的用量不能过多②瓶内装少量水，目的是吸收生成的二氧化硫，防止对空气造成污染
红磷(红色固体) ①有浓厚的白烟②放出热量③在氧气中发出白光 磷+氧气 点燃 五氧化二磷P O2 P2O5 此反应生成是P2O5固体小颗粒，现象描述为白烟，而不是白雾(指小液滴)
光亮铁丝(银白色固体) 在空气中持续红热；在氧气中燃烧①剧烈燃烧 ②火星四射③放出大量的热④生成黑色固体 铁+氧气 点燃 氧化三铁Fe O2 Fe2O3 预先在瓶底留少量水或铺一层细沙的目的是防止高温熔融的溅落物炸裂集气瓶瓶底
在化学反应中原子发生了重新组合，生成物中的原子组合形式与反应物中不同
（三）氧化物
(1)定义:由两种元素组成，其中一种元素是氧元素的化合物。
(2)常见的氧化物:水(H2O)、二氧化碳(CO2)、二氧化硫(SO2)和五氧化二磷(P205)等。
(3)氧化物的一般分类:金属氧化物(另一种组成元素为金属元素的氧化物，如FeO、CuO、CaO和Al2O3等)和非金属氧化物(另一种组成元素为非金属元素的氧化物，如H2O、SiO2、CO和P2O5等)。
注意：
①含有两种元素，其中一种元素为氧元素的物质不一定都是氧化物，如在密闭容器内含有氧气和金属铜的混合物就不属于氧化物。
②含氧化合物指的是含氧元素的化合物，但不一定就是氧化物；而氧化物一定属于含氧化合物。如二氧化硫是氧化物，也是含氧化合物；氯酸钾(KClO3)是含氧化合物，含3有三种元素，但不是氧化物。
【能力拓展】
1.氧气具有帮助其他可燃物燃烧的化学性质(具有助燃性)，但氧气本身不能燃烧(不具有可燃性)。
2.铁丝燃烧实验时：将铁丝盘成螺旋状可以增大铁丝的受热面积，有利于铁丝持续燃烧。铁丝下端系一根火柴，可以利用火柴燃烧放出的热量使铁丝的温度升高，引燃铁丝。点燃火柴后，要待火柴快燃尽时，再插入充满氧气的集气瓶中，以免火柴燃烧消耗氧气过多而使现象不明显。
典例1：（2023八下·柯桥期末） 2023年2月6日零时起，绍兴各市全域禁止经营、燃放烟花爆竹，其中一个原因是烟花成分中的硫燃烧会产生一种 的气体(填气味)，引起环境污染，该燃烧过程用化学方程式表达为 。
变式1：（2023八下·仙居期末）空气是一种宝贵的自然资源，下列说法中错误的是（ ）
A．氧气可用作燃料 B．液态氮可用作冷冻剂
C．稀有气体可用作保护气 D．二氧化碳可用来灭火
变式2：（2023八下·拱墅期末）物质的结构、性质与用途的关系如图所示，下列有关氧气的说法错误的是（ ）
A．氧气分子是保持氧气化学性质的最小微粒
B．氧气的助燃性决定了氧气可以作为燃料
C．分离液态空气制氧气，利用了氧气与氮气沸点不同的性质
D．氧气能和很多金属单质反应，体现了氧气具有氧化性
变式3：（2023八下·上虞期末）氧气是一种化学性质比较活泼的气体，它能跟许多物质发生反应。试问：
（1）铁丝在氧气中燃烧，通常集气瓶中要加些水，其作用是 。
（2）若用双氧水和二氧化锰代替原集气瓶里的水（如图），其优点除了使实验更简便和上面（1）作用外，还有 。
（3）实验中可观察到铁丝燃烧的现象是 ，并放出大量热，生成一种黑色固体，请写出该反应的化学方程式 。
考点三、氧气的制取
（一）氧气的实验室制法
(1)过氧化氢制氧气
①药品:过氧化氢、二氧化锰。
②反应原理:过氧化氢 二氧化锰 水 + 氧气
H2O2 H2O O2
③操作步骤:
操作步骤 操作方法及注意事项
检查装置气密性 将橡皮管用弹簧夹夹住，打开分液漏斗活塞，向分液漏斗中加入一定量水后，烧瓶与漏斗形成液面差，说明装置不漏气
装入药品 将黑色的二氧化锰加入烧瓶，另将带有分液漏斗和导管的双孔橡皮塞塞紧瓶口，放置好集气瓶。最后向分液漏斗中加入过氧化氢(俗称“双氧水”)
打开活塞进行反应 将分液漏斗活塞打开，让过氧化氢溶液从分液漏斗滴入圆底烧瓶，观察现象
向上排空气法收集氧气并验满 氧气密度比空气大，因此实验室收集氧气时可采用向上排空气法。 将带火星的木条放置于集气瓶瓶口，若复燃则氧气已经收集满
收集完毕，关闭分液漏斗活塞，回收二氧化锰 待氧气收集满后，关闭分液漏斗活塞。回收分液漏斗中剩余的过氧化氢和烧瓶中的二氧化锰固体。洗涤仪器并整理实验器
(2)高锰酸钾(或氯酸钾和二氧化锰)制氧气
①药品:高锰酸钾或氯酸钾和二氧化锰。
②原理:高锰酸钾 加热 锰酸钾+二氧化锰+氧气 氯酸钾 二氧化锰，加热 氯化钾+氧气
KMnO4 K2MnO4 MnO2 O2 KClO3 KCl O2
③装置:此处是用加热固体制取气体，所以固体加热装置。
④操作步骤
操作步骤 操作方法及注意事项
检查装置气性 将导管一端浸入水中，用手紧握试管外壁，若水中导管口有气泡冒出，或者手撒离后在导管中形成一段水柱，证明装置不漏气。否则，应塞紧或更换橡皮塞
将药品装入试管 按固体药品的取用方法，取少量高锰酸钾装入试管，平铺在试管底部，管口塞一团棉花，防止高锰酸钾颗粒随氧气进入水槽、集气瓶或堵塞导管
将试管固定在铁架台上 铁夹夹在距离试管口 1/3 处，试管口要低于试管底部(防止冷凝水倒流，致使试管破裂)
点燃酒精灯加热 先使酒精灯外焰在试管下方来回移动，让试管均匀受热，然后对准试管中的药品部位加热
排水法收集氧气 集气瓶内装满水，不留空气，当导管口产生连续均匀的气泡时开始收集，瓶中水排尽出现大气泡时，瓶中氧气集满
收集完毕，导管撤离水槽 导管不离开水槽，不能熄灭酒精灯
熄灭酒精灯 当导管撤离水槽后才能熄灭酒精灯，否则水槽中的水会倒吸入试管，引起试管炸裂
用高锰酸钾制取氧气，并用排水法收集。其实验步骤可以概括为“查一装一定一点一收一离→熄”7个字，可用谐音记忆为“茶”“庄”“定”“点”“收”“利”“息”。
（二）催化剂
(1)催化剂:在化学反应里能改变反应速度，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(工业上也称为“触媒”)。
(2)催化作用:催化剂在化学反应中所起的作用叫做催化作用。
(3)对催化剂和催化作用的理解
①能改变反应速度，这里的“改变”包括加快和减慢两种含义；不加入催化剂，并不意味着化学反应不能发生。
②化学性质在化学反应前后没有改变，但是物理性质可能改变，如块状催化剂反应后变为粉末状。
③催化剂是针对具体的反应而言的，某一个反应的催化剂在另一个化学反应中可能成为反应物、生成物或毫无关联的物质。如MnO2是过氧化氢分解的催化剂，在KMnO4分解中是生成物。
④催化剂不是万能的，也不是唯一的， 在某个化学反应中，可选择不同的物质作为催化剂。
⑤催化剂只能改变化学反应的速度，不能增加或减少生成物的质量。
催化剂具有“一变"和“两不变”的特点:
①“一变”:改变其他物质的化学反应速度。
②“两不变”:a.在化学反应前后，催化剂本身质量不变；b.在化学反应前后，催化剂本身的化学性质不变。
（三）氧气的工业制法
(1)空气冷冻分离法
①原理:利用液氧沸点( -183 ℃ )和液氮的沸点( -196 ℃ )不同，说明通过分离液态空气获得氧气。
工业制氧气过程中无新物质生成，属于物理变化。
②过程:空气 净化 洁净的空气 多次压缩降温 液态空气 -196 ℃低温蒸发 氮气(沸点-196℃)+液氧(沸点-183℃，贮存在蓝色钢瓶中)
(2)膜分离技术制取氧气
利用膜分离技术，在一定压力下让空气通过具有富集氧气功能的薄膜，得到含氧量较高的富集氧气。
【能力拓展】
①用过氧化氢制取氧气属于放热反应，且该反应不需要加热即可进行。
②二氧化锰在该反应中起加快过氧化氢分解的作用，但不改变过氧化氢产生氧气的总量，且二氧化锰在反应前后质量和化学性质都保持不变。
③该反应不加入二氧化锰也能够发生，只是发生反应的速度较慢。
典例1：（2023八下·新昌期末）下图是实验室制取气体的常用装置，请回答下列问题：
（1）仪器a的名称是 。
（2）选用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气时，应选用 (选填“A”或“B”)作为气体发生装置。
（3）选用D装置作为氧气收集装置，氧气从 (选填“b”或“c”)管进入。
（4）小科用抽拉法检查装置E的气密性，发现被拉出的注射器活塞一段时间后又回到原来的位置，你认为该装置是否漏气？ (选填“是”或“否”)．
变式1：（2023八下·洞头期中）如图是几种实验室制取气体的发生装置与收集装置。
（1）B装置中仪器a的名称是 。
（2）二氧化锰粉末与双氧水制取氧气。要较好地控制产生氧气的速度，应选用发生装置 (填字母)。
（3）用C装置收集一瓶较为纯净的氧气，操作的正确顺序为 (填数字)。
①将导管伸入集气瓶口，气体进入瓶中
②将装满水的集气瓶倒置在水槽中的塑料支架上(C图中支架略去)
③当集气瓶中的水被全部排出后，用毛玻璃片盖上瓶口，将集气瓶移出水面放置备用
④导管口出现均匀的气泡
变式2：（2023八下·上虞期末）小明在学习了“用过氧化氢制取氧气“的知识后，进行如下实验：
①按图甲组装实验仪器并进行气密性检查。
②取10毫升溶质质量分数为3%的过氧化氢溶液和0.03克二氧化锰装入容器中，塞进橡皮塞，接上压强测量仪（如图乙）。
③倾斜装置，使过氧化氢溶液和二氧化锰充分混合，用压强测量仪测量容器内的气压
④分别用0.06克、0.09克和0.12克的二氧化锰重复上述实验，整理相关数据如图丙。
（1）写出步骤①中检查装置气密性的具体操作及气密性良好的判断依据：
（2）实验中，小明用 来反映产生氧气的多少
（3）观察本实验相关数据，除了研究“二氧化锰质量对过氧化氢分解产生氧气质量的影响“外，还可以研究的问题是： 。
变式3：（2023八下·杭州月考）如图是实验室制取气体的有关仪器和装置，据图回答下列问题。
（1）请写出如图所示实验装置中标有序号的仪器名称：② 。
（2）用加热氯酸钾和二氧化锰混合物的方法制取氧气，应选择 （从A～G中选择，填字母序号，下同）组合装置，反应的化学方程式为 。制取氧气的过程如下，正确顺序是 。
①给试管加热 ②熄灭酒精灯 ③检查气密性
④把药品装入试管，用带导管的胶塞塞紧，固定在铁架台上
⑤用排水法收集氧气 ⑥从水中取出导管
A、③④①⑤②⑥ B、③④①⑤⑥② C、④①③⑤②⑥ D、④①③⑤⑥②
（3）某同学用排水法收集了一瓶氧气，测得氧气的纯度偏低，原因可能是 。（填字母）
a．收集气体前，集气瓶没有注满水
b．导管口开始有气泡冒出，立刻收集
c．收集气体后，集气瓶中仍有少量水
（4）如图为上述反应过程中某变量y随时间的变化趋势，纵坐标表示的是（ ）
A．固体中氧元素的质量 B．生成O2的质量
C．固体中MnO2的质量分数 D．固体中钾元素的质量
考点四、化合反应和分解反应
（一）化合反应
(1)定义:由两种或两种以上物质生成一种物质的反应，叫做化合反应，它属于化学反应基本类型之一。
(2)特点:反应物有多种，生成物只有一-种， 即“多变一” 。
(3)表示式: A+B+...→C
(4)举例:磷+氧气 点燃 五氧化二磷
（二）分解反应
(1)定义:由一种物质生成两种或两种以上物质反应叫做分解反应，分解反应也属于化学反应基本类型之一。
(2)特点:反应物只有一种，生成物有多种，即“一变多”。
(3)表达式:A → B+C+...
(4)举例:过氧化氢 二氧化锰 水+氧气。
【能力拓展】
①化合反应和分解反应都属于化学反应的基本反应类型，是从反应物和生成物的种类变化上分类的。
②化合反应是原子利用率最高的一种化学反应类型，所有的原料都转化到一种物质中。
典例1：下列反应中既不属于分解反应，也不属于化合反应的是( )
A．氧化汞 汞+氧气 B．石蜡+氧气 水+二氧化碳
C．碳+氧气 二氧化碳 D．磷+氧气 五氧化二磷
变式1：（2023八下·金东期末）下列反应属于分解反应的是（ ）
A．H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O B．Mg+2HCI=MgCl+H2↑
C．2KClO32KCl+3O2↑ D．CO2+H2O=H2CO3
变式2：（2022八下·金东期末）下列反应中属于化合反应的是( )
A．H2O+CO CO2+H2 B．H2CO3=H2O+CO2↑
C．2SO2+O2 2SO3 D．Cu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2
变式3：（2021八下·丽水期末）分类是学习科学的重要方法，下列反应与CO2+H2O=H2CO3化学反应类型相同的是( )
A．2H2+O2 2H2O B．CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
C．2H2O2 2H2O+O2↑ D．2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑
1．（2023八下·杭州期末）空气是人类赖以生存物质基础。下列现象与空气中氧气无关的是（ ）
A．白磷自燃 B．动植物呼吸 C．薯片在空气中变软 D．铁钉生锈
2．（2023八下·椒江期末）下列关于铁丝在氧气中燃烧实验的说法不正确的是（ ）
A．集气瓶中预先装有少量水以防集气瓶破裂
B．将铁丝螺旋状缠绕在火柴上便于引燃
C．铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射
D．铁丝燃烧后生成一种红色的固体
3．（2023高二上·湖北月考）实验室制取气体选择收集方法时，下列性质：①颜色；②密度；③溶解性；④可燃性；⑤能否与水反应，必须考虑的是（ ）
A．①②③ B．②③④ C．③④⑤ D．②③⑤
4．（2023八下·杭州期末）下列加热高锰酸钾制氧气的部分操作示意图中，正确的是（ ）
A．检查气密性
B．开始加热立即收集
C．收集满后移出集气瓶
D．实验结束后先停止加热
5．（2022八下·新昌期末）纳米铁粉在空气中不易自燃，但稍加热即可剧烈燃烧(与普通铁在氧气中燃烧相似)，如图是纳米铁粉在锥形瓶中燃烧的实验。下列说法正确的是（ ）
A．纳米铁粉属于化合物
B．锥形瓶中放水可以吸收生成物
C．实验中可观察到气球先变大后变小
D．激光手电照射使纳米铁粉的着火点降低
6．（2023八下·杭州期末）某校兴趣小组同学将课本”测定空气中氧气的含量”实验装置(如甲图)改进为新的实验装置(如乙图)，下列有关改进后的装置说法不恰当的是（ ）
A．在密闭容器中进行，环境污染少
B．实验中活塞先向左移，后向右移
C．装置简洁，操作简单，节约药品
D．更方便推算出空气中氧气的含量
7．（2023八下·永嘉期中）在通常状况下，氧气是一种无色、无味的气体，在空气中有相当大的含量。某兴趣小组使用如图装置测量空气中氧气的含量，下列叙述正确的是
A．该实验中可以用木炭代替白磷
B．白磷的作用是消耗试管中的氧气
C．白磷熄灭并冷却后，试管内压强增大
D．最终量筒中液面约降至40毫升刻度线处
8．（2023八下·新昌期末）如图是小科用手掌总结氧气的化学性质，手指上的物质能与手掌心的氧气发生反应。
（1）氧气能与多种物质发生化学反应，说明其化学性质比较 (选填“活泼”或“稳定”)
（2）写出硫在空气中燃烧的化学方程式为 。
9．（2023八下·吴兴期末）学习科学最重要的方法是实验，某实验小组用高锰酸钾制取氧气。请回答下列问题。
（1）用高锰酸钾制氧气应选择的发生装置是 （填标号）。
（2）用装置D收集氧气。如果集气瓶容积为200mL，瓶内只留150mL水，水排尽后，瓶内气体中氧气的体积分数约为 （空气中氧气的体积分数按20%计算）。
（3）高锰酸钾受热分解过程中，某变量Y的变化趋势如图乙所示，则Y可以表示 （写一种）。
10．（2023八下·金东期末）空气成分的确认经历了漫长的过程。首先是法国科学家拉瓦锡最早通过实验测定出空气中氧气的体积分数，其过程如下：
①在曲颈甄中放入少量水银，右侧的水槽中装入水银并罩上钟罩，将曲颈甄的瓶口伸入钟罩内水银的上方(如图)；
②将曲颈甄放在炉上持续加热12天；
③观察钟罩内液面上升的体积；
④计算出空气中氧气的体积分数约为空气的1/5。
（1）水银在加热条件下会和氧气生成HgO，则该反应的化学方程式为 ；
（2）操作③中通过钟罩内水银上升的体积可用来判断 ；
根据拉瓦锡研究氧气体积分数的过程，阿青总结并构建了以下解决”测量混合气体中某种气体成分体积分数”类问题的思维模型：
拉瓦锡之后，英国化学家卡文迪许也对空气成分作过一些探究：在一个密闭的容器中，①用电火花使氮气跟氧气化合，并继续加入氧气使氮气全部转化为氮的氧化物：②用碱液全部吸收氮氧化物，剩余的氧气用红热的铜除去：③打开止水夹，让水进入装置：④得出结论……
请你利用阿青的思维模型进行分析，并回答下列问题：
（3）在卡文迪许的实验中，属于”转化或吸收待测气体，减小体系内压强”这思维模型环 节的步骤是 ；(填序号)
（4）卡文迪许在实验中每次都能观察到装置内还有不到1%的残余气体不能清除，但他没能判断出是什么气体。请你利用所学知识判断该气体最有可能的是 。
11．（2023八下·黄岩期末）小黄用如图所示的装置来制取和收集氧气，在实验前对装置进行气密性检查。小黄建构了”检查装置气密性”的思维模型：
（1）检查图甲装置的气密性：①按图连接好装置：②关闭止水夹；③在长颈漏斗中注入一定量的水直至长颈漏斗末端浸入水中，并继续注水；④如果观察到长颈漏斗中水不再下流并维持一段时间，就证明装置气密性良好。上述实验中，属于”利用转换法检查气压差”这一思维模型环节的步骤是 。
（2）实验室用装置甲作为制取氧气的发生装置，反应化学方程式为 。
（3）若用装置乙进行收集氧气，如何检查氧气已经收集满 。
（4）若用装置丙测量生成氧气的体积，集气瓶上方原有的空气会使测量结果 (选填”偏大”、”偏小”或”无影响”)。
12．（2023八下·滨江期末）追寻科学家的足迹，一起了解氧气的发现史。(汞蒸气和汞的化合物均有毒性)
（1）1773年，舍勒用加热分解硝酸钾、氧化汞、碳酸银等物质都能制得氧气。从物质组成角度分析：加热上述物质均可制得氧气的原因是 。
（2）之后，法国化学家拉瓦锡用如图装置，把少量的汞放入如图所示的曲颈瓶中，连续加热12天后，发现银白色的液态汞变成了红色的粉末，容器中空气的体积大约减少了五分之一。随后他又将产生的红色粉末收集于另一容器中并加强热，发现又生成了汞和另一种气体。这种气体的体积恰好等于之前曲颈瓶中空气减小的体积。拉瓦锡通过定量研究的方法发现了空气中的氧气和氮气。该实验中选择使用汞的优点有______。(可多选)
A．实验过程中没有污染
B．在汞槽中起到液封的作用
C．生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气
D．能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽
13．（2023八下·仙居期末）某兴趣小组学习了催化剂（MnO2）能加速过氧化氢分解后，同学们提出CuO、Fe2O3是否也能加速过氧化氢分解？同学们设计实验并记录数据如下。
实验组别 5%过氧化氢溶液体积/ml 固体种类 固体质量/g 收集气体体积/ml 所需时间/s
1 15 — — 20 20
2 15 CuO 0.2 20 15
3 15 Fe2O3 0.2 20 12.5
（1）关闭止水夹，打开活塞A，一段时间后分液漏斗内的液面不再下降，说明装置气密性 。（选填“良好”或“不好”）
（2）以上实验能否证明CuO、Fe2O3是过氧化氢分解反应的催化剂？并说明理由 。
（3）在实验3中，小科还发现随着反应的进行，产生气泡的速度越来越慢，你认为产生这一现象的可能原因是 。
14．（2023八下·椒江期末）潜水、高空飞行等活动经常利用超氧化钾(KO2)作供氧剂。小科查阅了相关资料，请回答下列问题：
（1）超氧化钾作供氧剂的原理是：超氧化钾能与二氧化碳反应生成氧气，同时产生碳酸钾。请写出该反应的化学方程式
（2）实验室常利用加热氯酸钾来制取氧气，若要得到比较干燥的氧气，则气体的发生与收集装置应该选用 (选填字母)。
（3）小科将氧气和空气按比例混合，制取一瓶100毫升含氧气体积分数为40%的混合气体，则需要氧气和空气的体积比为 (空气中氧气的体积分数按20%计算) ．
15．（2023八下·义乌期中）实验是科学探究的重要方法，如图是测定空气中氧气含量实验的两套装置图，请结合图示回答有关问题。
（1）根据下表提供的实验数据，完成下表。
硬质玻璃管中空气的体积 反应前注射器中气体体积 反应后注射器中气体体积 实验测得空气中氧气的体积分数
40mL 20mL 10mL
（2）装置一和装置二中气球的位置不同， （填“装置一”或“装置二”）更合理，反应前注射器内空气体积至少为 mL。
16．（2023八下·杭州月考）小科设计如图所示的实验装置来同时完成燃烧条件的探究和空气中氧气含量的测定。装置中注射器活塞与内壁摩擦非常小，可忽略不计。查阅资料发现：
①当容器内的氧气浓度低于一定值时，白磷无法继续与氧气反应。
②“暖宝宝”能耗尽容器中少量的氧气。
实验操作步骤如下：步骤1：检查装置气密性；
步骤2：将盛有足量白磷的燃烧匙放入空集气瓶中，塞紧塞子，白磷不燃烧
步骤3：打开集气瓶塞子，往瓶中倒满80℃的热水，并塞紧塞子，白磷仍然不能燃烧；
步骤4：打开K1和K2，通过注射器从b管抽水，当注射器中水量达到V1毫升时，瓶中液面低于燃烧匙底部，此时立即关闭K1、K2，发现瓶中白磷燃烧；
步骤5：待整个装置冷却至室温时，打开K2，发现注射器中的水剩余V2毫升。
（1）请写出步骤1的方法 。
（2）该实验测得空气中氧气的含量为 。（用V1、V2来表示）
（3）小科多次重复上述实验，测得空气中氧气的体积分数远大于21%，原因是 。
思维导图
典例分析
举一反三
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课后巩固
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