4.1空气的组成随堂练习 （含解析） 鲁教版化学九年级上册

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4.1空气的组成
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、选择题
1．为防治大气污染,下列做法不可行的是
A．加强扬尘管控 B．使用清洁能源 C．直接排放工业废水 D．加强大气质量监测
2．广东某中学初三年级学生开展微型空气质量“检测站”的组装与使用的跨学科实践活动，如图是学生使用组装的微型空气质量“检测站”对当地空气进行检测的结果图，图中X可能是
2025年2月28日我省某市空气质量检测
A．氮气 B．氧气 C．二氧化氮 D．二氧化碳
3．空气是一种重要的资源。下列有关说法错误的是
A．氮气充入食品包装袋中可延长食品保质期
B．氧气约占空气总质量的21%
C．稀有气体可用于制造闪光灯
D．氧气能供给生物呼吸，支持燃料燃烧
4．下列物质的用途利用了其化学性质的是
A．稀有气体用作保护气 B．石墨制铅笔芯
C．干冰用于人工降雨 D．金刚石切割玻璃
5．下列有关空气的说法错误的是
A．空气是一种宝贵的资源
B．空气是一种混合物
C．空气中氮气的体积分数最大
D．空气中含有稀有气体不与任何物质发生反应
6．下列属于空气质量报告中需要监测的污染物是
A．氧气 B．二氧化碳 C．水蒸气 D．PM2.5
7．下列关于空气的说法正确的是
A．空气中氮气可用做焊接金属的保护气
B．空气中的稀有气体化学性质不活泼，没有价值
C．按照质量计算，空气中含有氮气约为78%
D．空气质量级别从一级到六级，空气质量越来越好
8．下列实验设计不能用来测定空气中氧气含量的是
A． B．
C． D．
9．建立模型是学习化学的重要方法。下列有关模型不合理的是
A．空气成分及体积分数模型
B．木炭在氧气中充分燃烧微观模型
C．原子结构模型（电子均匀地分散在原子中）
D．物质的组成及构成模型
10．如图是空气中氧气体积分数测定实验的改进装置，主要操作是：在实际容积为150 mL的集气瓶里，先装进30 mL的水，再按图连接好仪器，按下热的玻璃棒，白磷立即被点燃。(白磷与红磷的化学性质相似，在40℃就能够燃烧生成五氧化二磷)。下列说法不正确的是
A．整个实验过程中集气瓶内水面的变化是先下降后上升
B．若集气瓶中白磷不足，会导致实验结果值偏小
C．最终集气瓶中液面上升了30 mL
D．该实验还可以得出空气是混合物的结论
11．某研究性学习小组同学利用所学知识，设计了如图所示装置探究空气中氧气的体积分数。下列说法错误的是
A．闭合电源开关，白磷燃烧产生白烟
B．白磷燃烧生成五氧化二磷
C．反应结束后装置冷却到室温，U型管内左侧液面上升
D．通过这个实验能直接得出空气中氧气的质量分数
12．用如图甲所示装置测定空气中氧气含量，借助数字传感器对密闭装置内的压强、温度、氧气浓度进行实时监测，得出它们随时间的变化曲线如图乙，下列分析不正确的是
A．Y曲线代表氧气浓度，X曲线代表温度
B．C点压强最高，表明红磷完全反应
C．实验结束后，X、Y曲线代表的量不能恢复到原状态
D．DE段压强迅速回升，此时可观察到烧杯中的水倒流入集气瓶
二、非选择题
13．空气中体积含量最高的成分是 ，与人类及生命生活最相关气体是 。
14．稀有气体 颜色， 气味，用途广泛。
15． 支持燃烧；氮气的化学性质比氧气的 。
16．利用铜粉测定测定空气中氧气含量的实验，装置图如下图
(1)为了保证实验成功，硬质玻璃管内应加入 (少量、适量或稍过量)的铜粉，其目的是 ，实验中的现象是 。
(2)硬质玻璃管的容积为60毫升，注射器内留有20毫升空气，待反应停止且试管冷却后，理论上注射器活塞应停留在 刻度处。
(3)张华同学认为木炭也能与氧气反应，而且价格比铜粉更低，所以她要用木炭代替铜粉进行实验，你认为是否可行？ 为什么？ 。
17．（一）测定空气中氧气含量
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40mL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)图I实验中红磷燃烧的实验现象是： ，等A瓶冷却后打开止水夹，现象为 。上述实验测定过程至少需要重复两次，其目的是 。测量结果偏小的原因 。（回答一条即可）
(2)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夹．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）。
(3)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。
（二）比较MnO2、CuO对过氧化氢分解的催化效果。
实验序号 过氧化氢溶液 催化剂
实验1 5ml 4％ 粉末状MnO20.1g
实验2 5ml 4％ 粉末状CuOmg
(4)表格中，m的值为 。
(5)实验需要测量并记录的数据有：①产生气泡的反应时间；② 。
(6)若将过氧化氢溶液一次性注入到小试管中，发现U形管内右侧液面上升，原因是 。
（三）氮气
N2是重要的资源，其生产与性质如下图所示， 回答问题：
(7)工业上通过分离液态空气得到氧气，主要利用了氮气和氧气的 不同。
(8)氮气与氢气反应的工业固氮制造氮肥，写出该反应②的化学式表达式： 。
(9)反应①是将电能转化为 能。
(10)镁也能在N2中燃烧生成淡黄色的固体氮化镁（Mg3N2）。但镁条在空气中燃烧时很难观察到生成物中有淡黄色固体，原因是 。在操作规范的情况下，如果用镁代替红磷做空气中氧气含量测定，所测得的O2体积分数 （填“大于”、“小于”或“等于”）。
《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 C C B A D D A B C C
题号 11 12
答案 D C
1．C
【详解】A、加强扬尘管控，可减少空气中可吸入颗粒物等污染物，能防治大气污染，该做法可行；
B、使用清洁能源，如太阳能、风能等，可减少传统化石能源燃烧产生的污染物排放，防治大气污染，该做法可行；
C、直接排放工业废水不能防治大气污染，反而会造成水体污染，该做法不可行；
D、加强大气质量监测，能及时了解大气质量状况，为采取防治措施提供依据，该做法可行。
故选C。
2．C
【详解】空气的主要污染物有一氧化碳、二氧化氮、臭氧、PM10、二氧化硫、PM2.5，氮气、氧气和二氧化碳属于空气的成分，不属于空气污染物。
故选：C。
3．B
【详解】A、氮气化学性质不活泼，可用作保护气，因此氮气充入食品包装袋中可延长其保质期，说法正确；
B、氧气约占空气总体积的21%，说法错误；
C、稀有气体通电时能发出不同颜色的光，可用于制造闪光灯，说法正确；
D、氧气能供给生物呼吸，支持燃料燃烧，说法正确；
故选：B。
4．A
【详解】A、稀有气体化学性质不活泼，可用作保护气，该性质需要在化学变化中表现出来，属于化学性质，符合题意；
B、石墨制铅笔芯，是利用石墨质软且能在纸上留下灰黑色痕迹的性质，该性质不需要发生化学变化就能表现出来，属于物理性质，不符合题意；
C、干冰用于人工降雨，是利用干冰升华吸热，使周围温度降低，该性质不需要发生化学变化就能表现出来，属于物理性质，不符合题意；
D、金刚石切割玻璃，是利用金刚石硬度大的性质，该性质不需要发生化学变化就能表现出来，属于物理性质，不符合题意。
故选：A。
5．D
【详解】A、空气提供氧气供生物呼吸，氮气用于工业制氨和化肥，稀有气体用于照明（如霓虹灯）等，因此是宝贵的自然资源。正确。
B、空气是由氮气、氧气、二氧化碳等多种气体组成，属于混合物。正确。
C、在空气成分中，氮气的体积分数约为78%，氧气约为21%，其他气体总和不足1%，因此氮气体积分数最大。正确。
D、稀有气体化学性质很不活泼，但一定条件下可以与某些物质发生化学反应。错误。
故选D。
6．D
【详解】A、氧气是空气的组成成分之一，不属于空气污染物，不符合题意；
B、二氧化碳是空气的组成成分之一，不属于空气污染物，不符合题意；
C、水蒸气是空气的组成成分之一，不属于空气污染物，不符合题意；
D、PM2.5会导致雾霾等的发生，属于空气污染物，符合题意。
故选D。
7．A
【详解】A、氮气的化学性质不活泼，可用做焊接金属的保护气，故选项说法正确；
B、空气中的稀有气体化学性质不活泼，可做保护气、电光源灯等，故选项说法错误；
C、按体积计算，空气中含有氮气约78%，氧气约21%，故选项说法错误；
D、空气质量报告中所列的空气质量级别越大，含有的空气污染物越多，空气质量越差，故选项说法错误；
故选：A。
8．B
【详解】A、红磷燃烧消耗集气瓶内氧气，生成五氧化二磷固体，装置冷却至室温后，打开止水夹，由于瓶内压强减小，烧杯中的水会进入集气瓶，进入水的体积就是瓶内空气中氧气的体积，可用于测定空气中氧气含量；
B、蜡烛燃烧消耗氧气的同时生成二氧化碳气体，瓶内压强变化不大，冷却后打开止水夹，水不能进入集气瓶或进入水的体积远小于瓶内空气中氧气的实际体积，所以不能用来测定空气中氧气含量；
C、红磷在密闭装置中燃烧消耗氧气，装置冷却后，注射器活塞会向左移动，通过注射器刻度变化可测定消耗氧气的体积，能用于测定空气中氧气含量；
D、红磷燃烧消耗氧气，装置冷却至室温后，由于瓶内压强减小，水会进入无底集气瓶，进入水的体积即为瓶内空气中氧气的体积，可用于测定空气中氧气含量。
故选B。
9．C
【详解】A、空气成分按体积计算，空气中氮气约占78%、氧气约占21%，其他成分占1%，故选项不符合题意；
B、木炭在氧气中充分燃烧生成二氧化碳，碳由碳原子构成，氧气由氧分子构成，二氧化碳由二氧化碳分子构成，故选项不符合题意；
C、原子由居于原子中心带正电的原子核和核外带负电的电子构成，电子不是均匀地分散在原子中，而是按照一定的规律进行分层排布，故选项符合题意；
D、在物质的构成模型中分子、原子、离子可以构成物质，原子构成分子，原子得失电子变成离子，分子可以分裂为原子；元素组成物质，故选项不符合题意；
故选：B。
10．C
【详解】A、白磷燃烧时放出热量，集气瓶内气体受热膨胀，压强增大，水面下降；反应结束后，温度降低，且氧气被消耗，压强减小，水面上升，所以整个实验过程中集气瓶内水面的变化是先下降后上升，该说法正确；
B、若集气瓶中白磷不足，不能将氧气完全消耗，会导致进入集气瓶内的水的体积偏小，实验结果值偏小，该说法正确；
C、集气瓶的实际容积为150mL，先装进30mL的水，那么集气瓶内空气的体积为，氧气约占空气体积的，所以氧气的体积为，最终集气瓶中液面上升的体积约为24mL，不是30mL，该说法错误；
D、该实验中，白磷燃烧消耗氧气，最终水没有充满集气瓶，说明存在剩余气体，剩余气体不燃烧也不支持燃烧，和氧气不是同一种物质，那么空气是由多种物质组成的混合物，该说法正确。
故选C。
11．D
【详解】A、闭合电源开关，白磷达到着火点会燃烧，白磷燃烧时产生大量的白烟（五氧化二磷固体小颗粒），该选项说法正确；
B、白磷燃烧是与氧气反应，生成五氧化二磷，该选项说法正确；
C、白磷燃烧消耗了装置内的氧气，反应结束后装置冷却到室温，装置内压强减小，在外界大气压作用下，U 型管内左侧液面上升，该选项说法正确；
D、通过这个实验，U 型管内左侧液面上升的体积就是消耗氧气的体积，能直接得出空气中氧气的体积分数，而不是质量分数，该选项说法错误。
故选D。
12．C
【详解】A、红磷燃烧消耗氧气，放出大量的热，随着反应的进行，氧气浓度逐渐减小，当氧气浓度小到一定程度时，不能再支持燃烧，冷却至室温，打开止水夹，水进入，氧气的浓度又逐渐增大到一定量，所以反应Y 曲线表示的是氧气浓度变化的情况，X曲线先升高后降低至原刻度，表示的是温度变化，此选项正确；
B、红磷燃烧放热，反应开始时温度升高所增加的气压大于氧气消耗所减小的气压，故压强逐渐增大，C点压强最高随后减少，说明红磷不再燃烧，完全反应，选项正确；
C、由A可知，X代表温度变化，会恢复至原状态，Y代表氧气浓度，红磷燃烧消耗氧气，氧气的浓度不会恢复至原状态，此选项错误；
D、DE段压强迅速回升，是打开弹簧夹，烧杯中的水倒流入集气瓶，随着水的进入，瓶内气压增大，此选项正确；
故选C。
13． 氮气/N2 氧气/O2
【详解】空气中各成分及体积分数为：氮气：78%、氧气：21%、稀有气体：0.94%、二氧化碳0.03%、水蒸气和杂质：0.03%；所以空气中体积含量最高的成分是氮气（N2），氧气（O2）可以供给呼吸，则与人类及其他动植物生命生活最息息相关的气体是氧气。
14． 没有 没有
【详解】天然存在的稀有气体有六种，即氦、氖、氩、氪、氙和氡，稀有气体没有颜色、没有气味；
稀有气体用途广泛，例如稀有气体化学性质稳定，可作保护气；稀有气体通电会发出不同颜色的光，可制电光源(如航标灯、闪光灯、霓虹灯等。
15． 氧气/O2 稳定
【详解】氧气具有助燃性，能支持燃烧；氧气的化学性质比较活泼，能够跟许多物质发生反应；
氮气化学性质不活泼，不燃烧也不支持燃烧；故氮气的化学性质比氧气的稳定。
16．(1) 稍过量 将氧气消耗完 固体逐渐由红色变成黑色；
(2)4
(3) 不可行 因为反应后生成了气体
【详解】（1）铜在加热条件下能与空气中氧气反应生成氧化铜固体，为了将装置内空气中的氧气完全消耗，必须加入稍过量的铜粉，故填：稍过量；将氧气消耗完；
铜粉是红色的，氧化铜是黑色粉末，实验过程中可以观察到硬质玻璃管内固体逐渐由红色变成黑色，故填：固体逐渐由红色变成黑色；
（2）由题意可知，参与反应的空气为：硬质玻璃管中60毫升空气和注射器内20毫升空气，共80毫升空气。由于氧气约占空气体积的，则消耗的氧气的体积为，反应结束并冷却至室温后，注射器活塞将向右移动，移动的量就是减少了的氧气的量即16mL，最终停在刻度处，故填：4。
（3）木炭与空气中的氧气在点燃条件下生成二氧化碳气体，由于生成物是气体，导致装置内气压基本没有变化，注射器活塞基本不移动，不能测出氧气的含量，所以不能用木炭代替铜粉进行实验，故填：不可行；因为反应后生成了气体。
17．(1) 产生大量白烟，放出热量 烧杯中的水进入集气瓶，进入水的体积约占集气瓶内空气体积的 减少实验误差，提高结果的准确度 红磷的量不足或装置漏气或未冷却至室温就打开弹簧夹
(2)③①②④
(3)2
(4)0.1
(5)收集的氧气的体积
(6)过氧化氢分解放出热量
(7)沸点
(8)
(9)化学
(10) 氧气的化学性质比氮气活泼 大于
【详解】（1）图I实验中红磷燃烧的实验现象是：产生大量白烟，放出热量；
该实验中红磷燃烧消耗氧气，待完全反应后，逐渐冷却至室温，由于消耗了氧气，装置内压强减小，打开止水夹，烧杯中的水进入集气瓶，进入水的体积约占集气瓶内空气体积的，从而得出氧气约占空气体积的；
上述实验测定过程至少需要重复两次，其目的是减少实验误差，提高结果的准确度；
测量结果偏小，可能是红磷的量不足，不能将装置内氧气耗尽，也可能是装置漏气，在冷却至室温的过程中外界空气进入，占据了一定的体积，也可能是未冷却至室温就打开弹簧夹，气体受热膨胀，占据了一定的体积；
（2）图Ⅱ实验测定空气中氧气的含量，实验步骤为：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；点燃酒精灯；撤去酒精灯，待试管冷却后松开弹簧夹；读取注射器活塞的数据，故正确的实验操作顺序是③①②④；
（3）该实验中，红磷燃烧消耗氧气，待完全反应后，逐渐冷却至室温，由于消耗了氧气，装置内压强减小，打开弹簧夹，注射器活塞左移，注射器内减少的体积就是消耗氧气的体积，氧气约占空气体积的，故消耗氧气的体积为：，故注射器活塞将从10mL刻度处慢慢前移到约为：10mL-8mL=2mL处才停止；
（4）该实验的目的是比较二氧化锰、氧化铜对过氧化氢分解的催化效果，根据控制变量法，除了催化剂的种类不同，其他因素相同，故m的值为0.1；
（5）比较催化效果，可以比较相同时间生成气体的多少或生成等体积气体需要的时间多少，则实验需要测量并记录的数据有：①产生气泡的反应时间；②收集的氧气的体积；
（6）若将过氧化氢溶液一次性注入到小试管中，发现U形管内右侧液面上升，原因是：过氧化氢分解放出热量，装置内气体受热膨胀，压强增大；
（7）工业上通过分离液态空气得到氧气，主要利用了氮气和氧气的沸点不同，将其分离，氮气的沸点低，蒸发过程中，先分离出来；
（8）反应②为氮气和氢气在高温、高压和催化剂的作用下反应生成氨气，该反应的化学式表达式为：；
（9）反应①为氮气和氧气在放电的作用下反应生成NO，故是将电能转化为化学能；
（10）镁也能在氮气中燃烧生成淡黄色的固体氮化镁，但是镁条在空气中燃烧时很难观察到生成物中有淡黄色固体，原因是：氧气的化学性质比氮气活泼，镁更易与空气中的氧气反应；
镁不但能与空气中的氧气反应，还能与空气中的氮气反应，如果用镁代替红磷做空气中氧气含量测定，所测得的O2体积分数大于。
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