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第5讲 空气、氧气
空
气
拉瓦锡
78
氮
稳定
制冷剂
21
氦
稳定
低温
空
气
差
二氧化硫
一氧化碳
大
不易
浓度越高
KMnO4
H2O2
1. 可燃物在氧气中燃烧的现象对比
可
燃
物 反应现象 化学方程式
在空气中 在氧气中 碳 发出微弱的红光 发出白光
放热,生成一种能使澄清石灰水
变浑浊的气体 C+O2
CO2
可
燃
物 反应现象 化学方程式
在空气中 在氧气中 硫 发出淡蓝色火焰 发出蓝紫色火焰
放热,生成一种有刺激性气味的
气体 S+O2 SO2
可
燃
物 反应现象 化学方程式
在空气中 在氧气中 红
磷 在空气中燃烧,发出黄色火焰,
放热,产生大量白烟 (“烟”是固体小颗粒、“雾”
是小液滴)
4P+5O2
2P2O5
可
燃
物 反应现象 化学方程式
在空气中 在氧气中 铁
丝 红热,不燃烧 剧烈燃烧,火星
四射,放出大量
的热,生成黑色
固体
3Fe+ 2O2
Fe3O4
可燃物 反应现象 化学方程式
在空气中 在氧气中 镁条 剧烈燃烧,发出耀眼的白光,放热,生成白色固体
铜粉 红色粉末逐渐变成黑色
2Mg+O2
2MgO
2Cu+O2
2CuO
2. 相关实验操作细节
检验氧气 氧气验满 铁丝燃烧 硫的燃烧
木条伸入 木条放在 集气瓶中放 或 . 集气瓶中放少
量
瓶中
瓶口
水
细沙
水
3. 实验室制取氧气的化学原理
方法 化学方程式
催化分解过氧化氢溶液
制氧气
加热高锰酸钾制氧气
2H2O2 2H2O+O2↑
2KMnO4 K2MnO4+
MnO2+O2↑
4. 影响化学反应速率的因素
质量
化学性质
判断下列说法的正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
1. 空气中,氧气的质量分数为21%。 ( × )
2. 空气中常见污染物包括二氧化碳、二氧化硫、一氧化
碳等。 ( × )
3. 空气质量指数越大,说明空气质量越好。 ( × )
4. 氧气可以支持燃烧,经常作为燃料使用。 ( × )
5. 细铁丝在氧气中燃烧,现象为火星四射、生成四氧化
三铁。 ( × )
×
×
×
×
×
1. 实验误差分析
教材实验 实验缺点
操作误差:有气体受热膨胀逸出、装置
漏气等操作带来的误差;
原理误差:即便投入足量的红磷,在燃
烧熄灭时,集气瓶中仍然有8%左右的
氧气留存,实际上无法耗尽氧气
2. 创新考题
(2024·山东中考节选)同学们利用红磷燃烧测氧气含量
方法多次实验,水面均未上升到刻度“1”。经讨论后,
分别取足量红磷、白磷采用图1装置进行实验,记录并处
理数据分别如图2、图3所示。
(1)图2中氧气含量从8.05%上升到9.26%,原因可能
是
。
反应结束后,装置温度下降,水蒸气变成液态,气
体总量减少,氧气含量增大
(2)请根据新做的实验数据说明,用燃烧红磷的方法进
行实验,吸入广口瓶中的水面始终未达到瓶中刻度“1”
的原因是
。
红磷在氧气含量下降到8.05%时就会熄灭,
氧气未消耗完(回答必须包含实验数据)
(3)已知装置内气体压强和装置内气体的多少成正比,
请结合图3的数据,计算该方法下测出的氧气含量:
(列出计算式即可)。
(103.15-83.17)/103.15
(4)上述实验中红磷、白磷和五氧化二磷有毒,对环境
“不友好”。请结合实验原理和药品弊端,提出选择替
代药品的原则:
。
无毒害,能将氧气完全消耗,产物非
气体
考点1:空气主要成分及用途
1. (2023·广州中考改编)生机勃勃的地球离不开空气,
下列关于空气的说法不正确的是( D )
A. 稀有气体可用于霓虹灯的制作
B. CO2是植物光合作用的重要原料
C. SO2排放是导致酸雨的原因之一
D. 空气质量指数的数值越高,空气质量越好
D
2. (2025·广州中考)下列各物质的性质和用途没有直接
联系的是( C )
选项 性质 用途
A 不锈钢抗腐蚀性好 制造医疗器械
B 水在通电条件下有氢
气生成 用于生产氢气
C 氮气化学性质不活泼 用于生产氮肥
D 金刚石导热性好 用于集成电路基板散热
A. A B. B C. C D. D
C
考点2:空气的污染及防治
3. (2025·广州中考)阅读下列短文并回答问题。
建设美丽广州,打造美丽中国城市样板。近年来,
广州市环境空气质量持续改善。
污染
物种类 PM2.5 (μg/m3) PM10 (μg/m3) 二氧化碳 (μg/m3) 二氧化硫 (μg/m3) 臭氧 (μg/m3) 一氧化碳
(mg/m3)
2024年 21 37 27 6 146 0.9
2023年 23 41 29 6 159 0.9
浓
度 限
值 二
级 35 70 40 60 160 4.0
一
级 15 40 40 20 100 4.0
广州市环境空气主要污染物浓度
注:PM2.5指粒径小于等于2.5 μm的颗粒物,PM10指粒径小于等于10 μm的颗粒物。
——摘录自2023年、2024年《广州市生态环境状况公报》
臭氧(O3)气味强烈,即使浓度很低,也会损伤
人的肺功能,引起打喷嚏、咳嗽、胸痛和肺水肿等,
它还会影响植物的生长。地表附近臭氧的生成与二氧
化氮、PM2.5等多种污染物有关,在阳光作用下,氧气
可生成臭氧。
臭氧不仅存在于地表附近,还存在于距离地球表面
20~35 km的平流层,它能吸收太阳光中绝大部分的紫外
线,使地球上的生物免受紫外线的伤害。
(1)2024年广州市环境空气主要污染物中,浓度高于一
级限值的有 。
(2)空气中二氧化硫的浓度为6 μg/m3,则1 m3空气中至
少含硫元素 μg。
PM2.5和臭氧
3
(3)臭氧既保护了人类,也可能给人类带来伤害。请举
出一种类似的化学物质,谈谈你对它的认识。
二氧化碳是地球大气中的一种重要气体。一方面,二氧
化碳是植物光合作用的重要原料,缺乏二氧化碳将破坏
地球生态;另一方面,大气中二氧化碳的浓度不断升
高,进而引发全球气候变暖等一系列环境问题(合理即
可)。
二氧化碳是地球大气中的一种重要气体。一方面,二氧
化碳是植物光合作用的重要原料,缺乏二氧化碳将破坏
地球生态;另一方面,大气中二氧化碳的浓度不断升
高,进而引发全球气候变暖等一系列环境问题(合理即
可)。
考点3:氧气的化学性质
4. (2025·天津中考)下列实验现象描述正确的是( D )
A. 硫在空气中燃烧时发出蓝紫色火焰
B. 铁丝插入盛有氧气的集气瓶中剧烈燃烧
C. 乙醇在空气中燃烧生成二氧化碳和水
D. 在空气中加热铜粉,红色粉末逐渐变为黑色
D
考点4:探究空气的组成
5. (2025·北京模拟)
【实验步骤】
实验1:按图1所示装置,用白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附铁
粉除氧剂(其中辅助成分不干扰实验),利用铁生锈
(铁能与氧气反应生成铁锈)的原理测定空气中氧气的
体积分数。
(1)实验1中,白磷要足量的目的是 。
(2)图2装置要测定的数据有
。
把瓶中氧气耗尽
瓶中空气体积、进入瓶
中水的体积
(3)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。依据图中
信息,实验2的测定方法更准确,判断依据是
。
实验1中
氧气剩余约8.6%,实验2中氧气剩余约2%,实验2能更
彻底地消耗氧气
1. (2025·扬州中考)食品包装袋内充入某气体可以避免
食物因氧化而变质,该气体可以是( A )
A. N2 B. O2 C. HCl D. H2O
A
2. (2024·苏州中考)下列有关物质的性质与用途具有对
应关系的是( D )
A. 镁有银白色光泽,可用于生产烟花
B. 氮气是无色无臭气体,可用作保护气
C. 石墨具有导电性,可用于制作铅笔芯
D. 熟石灰具有碱性,可用于改良酸性土壤
D
3. (2024·北京中考)用如图所示装置进行实验,测定出
空气中O2约占 (按体积计算)。下列叙述不正确的是
( D )
A. ②中瓶内空气的体积约为200 mL
B. 可加热铁丝引燃铜匙中的白磷
C. 白磷的作用是消耗②中瓶内的O2
D. 最终注射器活塞移至约40 mL刻度线处
D
4. (2024·盐城中考)空气是一种宝贵的资源,其中含量
最高且常用作保护气的是( A )
A. N2 B. O2 C. He D. CO2
5. (2024·苏州中考)空气中含有多种气体,其中体积分
数最大的是( B )
A. O2 B. N2
C. CO2 D. 稀有气体
A
B
6. (2025·广附集团模拟)下列关于空气的成分说法正确
的是( A )
A. 硝酸钾是农业上的复合肥,其中氮元
素来自空气中的氮气
B. 稀有气体通电时发生化学变化并发出
各色光,用于制作电光源
C. 氧气具有助燃性,火箭发射可以作高能燃料
D. 如图是兴趣小组的空气质量监测站,除屏幕所示污染物外还需要监测CO2的数据
A
7. (2025·中山模拟)学习小组做硫燃烧的实验时,进行
了如下操作:①在铺有细沙的燃烧匙里放入少量硫;②
将燃烧匙在酒精灯火焰上加热,直至硫燃烧;③将燃烧
匙伸入盛有氧气的集气瓶中。实验中可观察到的现象与
得出的结论不正确的是( A )
A
A. 在②中观察到微弱的淡蓝色火焰,并有大量白烟
B. 在③中有刺激性气味气体产生,说明发生了化学变化
C. 对比①和②可说明硫燃烧需要达到一定的温度
D. 对比②和③中硫的燃烧现象说明氧气支持燃烧
8. 稀有气体在工业生产、科学技术、医疗保健等多个领
域有着广泛的应用。
(1)选用氦气代替氢气来填充飞艇更安全,因为氦
气 。
(2)测电笔可通过氖泡发光检验导线是否有电,体现氖
气具有 性质(填字母)。
A. 通电能发光 B. 难溶于水
C. 密度比空气小
化学性质稳定,不可燃
A
(3)氩氦刀治疗肿瘤的原理是利用氩气降温和氦气升
温。急速释放氩气,15秒内将病变组织冷冻至-140 ℃
至-170 ℃,然后释放 复温使病变组织胀大并
最终破裂,进一步破坏肿瘤细胞。
(4)除此之外,稀有气体还可用于
。
氦气
作保护气(合理即
可)
9. (2025·广附集团模拟)认真阅读下列材料,回答有关
问题。
生活中有时需要用到高浓度氧气,供氧方式主要有
氧气瓶、氧气袋和制氧机。氧气瓶和氧气袋中的高浓度
氧气一般用深冷法制得,该方法利用物质的沸点差异,
从空气中分离出氧气。通过该方法得到的高浓度氧气中
还会混有少量稀有气体。
制氧机有膜分离、变压吸附等制氧方式。膜分离制氧用到的膜材料有陶瓷、聚苯胺等,其中混合导电陶瓷分离膜的工作原理如图1所示,变压吸附制氧常用的吸附剂是沸石分子筛。科研人员在一定条件下分别将氮气、氧气通过某种沸石分子筛,测定其对氮气、氧气的吸附情况,结果如图2所示(纵坐标数值越大,代表吸附量越大)。
吸氧对于缺氧人群有一定作用,但健康人短期内高
流量吸氧会对机体造成不良影响,因此不能盲目吸氧。
(1)深冷法制氧利用了物质的 (填“物理
性质”或“化学性质”)差异。
(2)由图2可知,25 ℃时吸附压越大越有利于分离N2和
O2,证据是
。
物理性质
25 ℃时,随着吸附压的增大,氮气和氧气
的吸附量差值逐渐增大(合理即可)
(3)健康人 (填“可以”或“不可以”)高流量吸氧。
不可以
10. (2025·深中模拟)某中学化学实验小组进行微型空
气质量“检测站”的组装与使用活动。
活动一:了解城市空气质量
(1)图1为某城市9月8日的空气质量情况。
①该日的空气质量为 (填“优”“良”或
“轻度污染”)。
②图中的“X”代表 (填字母)。
轻度污染
d
a.氮气 b.氧气
c.二氧化碳 d.二氧化氮
(2)空气质量报告中所列的空气质量指数(AQI)越 (填“大”或“小”),空气质量越好。
小
活动二:检测某小区地下车库中的有害气体
化学实验小组用微型空气质量“检测站”测得某小区地
下车库中一氧化碳浓度如图2所示。
(3)一氧化碳浓度最大的时间段是 (填“t1~t2”“t2~t3”或“t3~t4”)。
t1~t2
(4)一氧化碳浓度超标会使人中毒。若发现有人一氧化
碳中毒时应该将患者移至空气流通的地方,并让患者及
时吸氧,这是因为氧气具有的性质是 。
能供给呼吸