第二单元《空气和氧气》核心知识点解读（化学中考一轮复习）（人教版）

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第二单元《空气和氧气》核心知识点解读
课题1 我们周围的空气
一、空气成分的研究史
1、法国化学家拉瓦锡通过定量实验得出结论：空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积的1/5。
2、后续研究发现空气中还含有稀有气体、二氧化碳等其他成分，完善了对空气组成的认识。
二、空气中氧气含量的测定
1、实验原理
红磷与空气中的氧气反应生成五氧化二磷固体，消耗氧气使集气瓶内压强减小，外界水进入集气瓶，进入水的体积即为氧气的体积，文字表达式为：红磷+氧气点燃五氧化二磷。
2、实验装置
集气瓶、燃烧匙、弹簧夹、乳胶管、烧杯等。
3、实验现象
(1)红磷燃烧，发出黄白色火焰，放出热量，产生大量白烟。
(2)待装置冷却至室温，打开弹簧夹，烧杯中的水被吸入集气瓶，瓶内液面上升至约1/5刻度处。
4、实验结论
氧气约占空气总体积的1/5，空气是混合物。
5、注意事项
(1)红磷需足量，确保完全消耗集气瓶内氧气。
(2)装置气密性必须良好，防止漏气导致测量结果偏小。
(3)需待装置冷却至室温后再打开弹簧夹，避免温度过高导致压强偏大，水进入量不足。
(4)不能用木炭、硫代替红磷（燃烧生成气体，无法形成压强差），不能用铁代替红磷（铁在空气中不能燃烧）。
6、测量结果偏小的可能原因
（1）红磷量不足；
（2）装置气密性差；
（3）未冷却至室温就打开弹簧夹；
（4）导管内未预先装满水。
三、空气的主要成分
按体积分数计算，空气中氮气约占78%，氧气约占21%，稀有气体约占0.94%，二氧化碳约占0.03%，其他气体和杂质约占0.03%，属于混合物。
四、纯净物与混合物
定义 组成 性质 实例
纯净物 由一种物质组成的物质 只有一种分子（或原子、离子），组成固定 有固定的物理性质（如熔点、沸点）和化学性质 氧气（O2）、水（H2O）、高锰酸钾（KMnO4）、铁（Fe）
混合物 由两种或两种以上物质混合而成的物质 含有多种分子（或原子、离子），组成不固定 无固定性质，各成分保持原有性质 空气、海水、糖水、合金、盐酸（HCl水溶液）
关键区分点 核心判断依据：是否只含一种物质 1、纯净物组成固定，混合物组成可变化 2、纯净物性质固定，混合物各成分保持原有性质 3、纯净物可用化学符号表示，混合物不能
易错点 1.“纯净”是相对的，绝对纯净的物质不存在（如纯铁仍含微量杂质）； 2.状态相同的物质混合可能是纯净物（如冰水混合物，均为H2O） 3.混合物中各成分仅简单混合，不发生化学反应（如空气中氮气、氧气等互不反应）； 4.名称中带“纯”字不一定是纯净物（如“纯盐酸”是HCl水溶液，属于混合物）； 5.不能根据“均匀混合”判断为纯净物（如糖水均匀混合，但属于混合物）
五、空气是一种宝贵的资源
1、氧气的用途
(1)供给呼吸，用于医疗急救、动植物呼吸等。
(2)支持燃烧，用于炼钢、气割、气焊、航空航天等。
2、氮气的用途
(1)化学性质不活泼，用作保护气（如焊接金属、食品防腐）。
(2)制造硝酸和氮肥的重要原料。
(3)医疗上利用液氮进行冷冻治疗，超导材料在液氮低温环境下显示超导性能。
3、稀有气体的用途
(1)化学性质很不活泼，用作保护气。
(2)通电时能发出不同颜色的光，用于航标灯、霓虹灯、照明灯等。
(3)液态氦可用于制造低温环境。
（六）空气的污染及防治
1、污染物
有害气体（二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮等）和烟尘（可吸入颗粒物PM10、细颗粒物PM2.5等）。
2、污染来源
化石燃料燃烧、工业废气排放、汽车尾气等。
3、危害
（1）损害人体健康
（2）影响作物生长、破坏生态平衡
（3）引发温室效应、酸雨、臭氧层破坏等环境问题。
4、防治措施
(1)使用清洁能源，减少化石燃料的使用。
(2)加强空气质量监测，落实环保政策。
(3)积极植树、种草，增加绿化面积。
(4)工业废气处理达标后再排放。
5、空气质量日报
主要包含空气质量指数（AQI）、首要污染物、空气质量状况等，计入评价的污染物有二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、PM10、PM2.5、臭氧等。
课题2 氧气
一、氧气的物理性质
1、通常状况下，氧气是无色、无臭的气体。
2、标准状况下，密度为1.429g/L，比空气（1.293g/L）略大。
3、不易溶于水，室温下1L水约溶解30mL氧气。
4、压强为101kPa时，-183℃变为淡蓝色液体，-219℃变成淡蓝色固体。
二、氧气的化学性质
氧气化学性质比较活泼，能与多种物质发生氧化反应，具有氧化性，是常见的氧化剂。
1、与非金属反应
(1)木炭：在空气中燃烧发出红光，在氧气中剧烈燃烧发出白光，放出热量，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体，文字表达式：碳+氧气二氧化碳。
(2)硫：在空气中燃烧发出微弱淡蓝色火焰，在氧气中燃烧发出明亮蓝紫色火焰，放出热量，生成有刺激性气味的气体，文字表达式：硫+氧气二氧化硫；实验时集气瓶底需加少量水，吸收二氧化硫防止污染空气。
(3)红磷：在空气中燃烧发出黄白色火焰，在氧气中剧烈燃烧发出白光，放出热量，生成大量白烟，文字表达式：红磷+氧气五氧化二磷。
2、与金属反应
(1)铁：在空气中加热红热但不燃烧，在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色固体，文字表达式：铁+氧气四氧化三铁；实验时集气瓶底需铺少量细沙或加少量水，防止生成的高温固体溅落炸裂瓶底。
(2)镁：在空气中剧烈燃烧，发出耀眼白光，放出热量，生成白色固体，文字表达式：镁+氧气氧化镁。
3、与化合物反应
蜡烛在氧气中燃烧比在空气中更剧烈，发出白光，放出热量，集气瓶内壁出现水珠，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体，文字表达式：石蜡+氧气二氧化碳+水。
4、缓慢氧化
物质与氧气发生的缓慢、不易察觉的氧化反应，如动植物呼吸、食物腐烂、醋的酿造、农家肥腐熟等，缓慢氧化也放热。
三、化学反应类型
1、化合反应
(1)定义：由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应，特点“多变一”。
(2)实例：碳、硫、铁与氧气的反应。
2、氧化反应
(1)定义：物质与氧发生的反应（不属于基本反应类型）。
(2)注意：有氧气参加的反应一定是氧化反应，但氧化反应不一定是化合反应。
课题3 制取氧气
一、工业制法（分离液态空气法）
1、原理：利用液态氮（沸点-196℃）和液态氧（沸点-183℃）的沸点不同，通过低温加压使空气液化，再升温分离出氮气，剩余主要为液态氧。
2、特点：属于物理变化，原料廉价易得，可大量生产。
3、储存：通常将氧气加压后储存在蓝色钢瓶中。
二、实验室制法
1、过氧化氢分解法
(1)药品：过氧化氢溶液（H2O2）、二氧化锰（MnO2，催化剂）。
(2)反应原理：文字表达式：过氧化氢水+氧气。
(3)实验装置：固液不加热型（锥形瓶、长颈漏斗或分液漏斗、导管、集气瓶等）。
(4)注意事项：
①长颈漏斗下端需伸入液面以下，防止气体从漏斗逸出；分液漏斗可控制反应速率。
②装置气密性检查：关闭止水夹，向长颈漏斗加水，若液面不持续下降则气密性良好。
③先加固体（二氧化锰），后加液体（过氧化氢溶液）。
(5)操作步骤：连接装置→检查气密性→装入药品→收集气体。
2、高锰酸钾分解法
(1)药品：高锰酸钾（暗紫色固体）。
(2)反应原理：文字表达式：高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气。
(3)实验装置：固体加热型（试管、酒精灯、铁架台、导管、集气瓶等）。
(4)注意事项：
①试管口略向下倾斜，防止冷凝水倒流炸裂试管。
②试管口放一团棉花，防止加热时高锰酸钾粉末进入导管。
③用酒精灯外焰加热，先使试管均匀受热，再对准药品部位加热。
(5)操作步骤：连接装置→检查气密性→装入药品→固定装置→加热→收集气体→先移导管→后熄酒精灯（防止水槽中水倒吸炸裂试管）。
3、收集方法
(1)排水法：因为氧气不易溶于水且不与水反应，收集的气体较纯净。
(2)向上排空气法：因为氧气密度比空气大，收集的气体较干燥（导管需伸入集气瓶底部，排尽瓶内空气）。
4、检验与验满
(1)检验：将带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，证明是氧气。
(2)验满：用向上排空气法收集时，将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明已收集满；排水法收集时，观察到集气瓶口有大气泡冒出，说明已收集满。
三、催化剂
1、概念：在化学反应中能改变其他物质的化学反应速率（加快或减慢），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。
2、特点：“一变两不变”（改变反应速率；质量不变、化学性质不变）。
3、注意事项：
(1)催化剂不能改变生成物的质量，不能决定反应是否发生。
(2)催化剂针对特定反应，一种催化剂可催化多个反应，一个反应也可使用多种催化剂（如过氧化氢分解的催化剂可选用二氧化锰、硫酸铜、氧化铁等）。
(3)二氧化锰在反应中是催化剂，不是反应物或生成物。
四、分解反应
1、定义：由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应，特点“一变多”。
2、实例：过氧化氢分解、高锰酸钾分解制取氧气的反应。
五、化合反应、分解反应、氧化反应的区别与联系
项目 化合反应 分解反应 氧化反应
定义 由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应 由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应 物质与氧发生的反应
特点 多变一（A+B→AB） 一变多（AB→A+B） 无固定形式
类型 基本反应类型（按反应物、生成物种类划分） 基本反应类型（按反应物、生成物种类划分） 非基本反应类型（按是否与氧反应划分）
实例 碳+氧气二氧化碳； 水+二氧化碳→碳酸 高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气； 过氧化氢水+氧气 铁+氧气四氧化三铁；蜡烛+氧气二氧化碳+水
关键区分点 反应物≥2种，生成物=1种 反应物=1种，生成物≥2种 核心是“与氧反应”，与物质种类多少无关
易错点 误认为“生成一种物质的反应就是化合反应”（如氧气转化为臭氧，反应物只有1种，不是化合反应） 误认为“分解反应一定需要加热”（如过氧化氢在二氧化锰催化下常温即可分解） 误认为“氧化反应一定有氧气参加”（如氢气还原氧化铜，氢气与氧化铜中的氧反应，属于氧化反应）
联系 1.与氧化反应：可能是氧化反应（如碳燃烧），也可能不是（如二氧化碳与水反应）； 2.与分解反应：是并列关系，无交叉 1.与氧化反应：可能是氧化反应（如高锰酸钾分解），也可能不是（如水通电分解）； 2.与化合反应：是并列关系，无交叉 1.与化合反应：可能是化合反应（如硫燃烧），也可能不是（如蜡烛燃烧）； 2.与分解反应：可能是分解反应（如过氧化氢分解），也可能不是（如铁生锈）
实验活动1 氧气的实验室制取与性质
一、实验目的
1、学习实验室制取氧气的方法。
2、加深对氧气性质的认识。
二、实验用品
大试管、集气瓶、水槽、单孔橡胶塞、乳胶管、玻璃导管、铁架台（带铁夹）、酒精灯、玻璃片、坩埚钳、火柴、高锰酸钾、木炭、澄清石灰水、细铁丝、木条、棉花。
三、实验步骤
1、制取氧气（以高锰酸钾为例）
(1)检查装置气密性：用手紧握试管，观察水中导管口是否有气泡冒出，有气泡说明气密性良好。
(2)装入药品：试管中加入少量高锰酸钾，试管口放一团棉花，用带导管的橡胶塞塞紧试管，将试管口略向下倾斜固定在铁架台上。
(3)收集气体：将集气瓶盛满水倒立在水槽中，加热试管，待导管口连续均匀放出气泡时开始收集，收集满后在水面下用玻璃片盖住集气瓶，正放在桌上。
(4)停止加热：先将导管移出水面，再熄灭酒精灯。
2、氧气的性质
(1)木炭燃烧：用坩埚钳夹取木炭加热至发红，由瓶口向下缓慢插入盛有氧气的集气瓶中，观察到木炭剧烈燃烧发出白光，燃烧后向集气瓶中加入澄清石灰水，石灰水变浑浊。
(2)铁丝燃烧：点燃系在螺旋状细铁丝底端的火柴，待火柴快燃尽时插入盛有氧气的集气瓶（瓶底预留少量水），观察到铁丝剧烈燃烧、火星四射，生成黑色固体。
四、问题与交流
1、检查装置气密性的其他方法：可用热毛巾捂住试管或用酒精灯微热试管，观察导管口是否有气泡冒出。
2、氧气不纯的可能原因：排水法收集时未等气泡连续均匀冒出就开始收集、集气瓶未装满水；向上排空气法收集时导管未伸入集气瓶底部。
3、木炭缓慢插入集气瓶的原因：使木炭与氧气充分接触，充分燃烧。
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