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第1节 空气的成分
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：（2025八下·上城期末） 小科在做教材“测定空气里氧气含量”实验如图甲后进行改进，设计图乙实验装置进行实验，一开始活塞停在10毫升处。(选用容积为30毫升的试管作反应容器)请你对比分析图甲、图乙实验，回答：
（1）图甲实验的原理是 。
（2）完成图乙实验后，发现测得空气中氧气的含量偏小，写出其中1个可能的原因： 。
（3）图乙实验中，当试管冷却后，打开弹簧夹，注射器活塞从10mL 刻度处慢慢前移到约 mL 刻度处才停止。
（4）实验后，小科换用食品脱氧剂(可以直接与氧气反应，无需点燃的物质)、白磷代替红磷测量氧气体积分数，根据测量结果如图丙所示，之后测量氧气体积分数你会选用哪种药品并说明理由 。
变式1：利用如图所示的装置验证空气中氧气的含量，下列叙述中，正确的是 ( )
A．实验前需检查装置的气密性
B．红磷的作用是燃烧放热
C．红磷熄灭后立即打开止水夹
D．最终量筒中液面降至约26 mL刻度线处
变式2：（2025九下·莲都模拟）小科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，取一支50mL的注射器，将尖端封住，在其中放入白磷，将注射器浸入热水中，引燃白磷。
（1）从建模角度分析，“引燃白磷”的操作属于上述思维模型中的 ；
（2）为了保证实验能顺利进行，需在加入药品前先检查针筒的气密性，具体的操作为 ；
（3）若反应前注射器活塞位于45mL刻度处，反应完毕后，注射器活塞位于36.5mL刻度处，则该实验测得空气中氧气的体积分数为 ；(小数点保留至0.1%)
（4）小科设计实验分别用红磷和白磷燃烧测定密闭容器中氧气的含量，实验过程中用氧气传感器测得的密闭容器内氧气浓度如图所示：
仅根据曲线分析，更适合测量空气中氧气体积分数的是红磷还是白磷，并说明理由： 。
变式3：（2025九上·瑞安开学考）小科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，取一支50mL 的注射器，将尖端封住，在其中加入白磷，将注射器浸入热水中，引燃白磷。
（1）从建模角度分析，“引燃白磷”的操作属于上述思维模型中的 。
（2）加入试剂前，需先检查注射器的气密性，具体操作如下：将注射器的活塞推至底端，并封住注射器的尖端，将活塞向上拉动一定距离后放手，若注射器的气密性良好，一段时间后观察到的现象是 。
（3）经检测，注射器的气密性良好。小科进行了一次实验，若反应前注射器活塞位于45mL 刻度处，反应完毕后注射器活塞位于36.5mL刻度处，则本次实验测得空气中氧气的体积分数为 。(小数点保留至0.1%)
（4）在处理数据后，小科发现实验测得的氧气体积分数小于21%，导致上述结果的原因可能是 。(写出一点即可)
考点二、空气是重要的自然资源
（1）氧气：从用途上来分，氧气可以分为医用氧和工业氧，医用氧用于救治病人，工业氧用于生产或产品加工。
（2）氮气：是制造硝酸、炸药和氮肥的重要原料。由于氮气的化学性质不活泼，因此常用作保护气，如焊接金属时常用氮气作保护气，灯泡充氮气以延长使用寿命，食品包装时充氮气可以防腐、保鲜;液态氮在汽化时需吸收大量的热，可做冷冻剂，医疗上常用液氮冷冻麻酪、冷藏人体细胞组织和冻死病变的细胞;利用液氮冷却某些材料到某一低温下,可使材料表现出超导性。
（3）稀有气体：稀有气体的化学性质不活泼，常用作保护气，如在焊接金属时用于隔绝空气。由于稀有气体通电时能发出不同颜色的光，人们用它制成了各种用途的电光源，如航标灯、闪光灯、霓虹灯等。稀有气体还可用于激光技术、医疗麻辞(氙气)，制造低温环境(氦气)。
典例1：空气是一种宝贵的自然资源，下列气体中，不可直接从空气中获得的是 ( )
A．用作医疗急救的氧气 B．用作焊接保护气的稀有气体
C．用作清洁燃料的氢气 D．用作食品防腐剂的氮气
变式1：（2025八下·定海期末）空气是一种重要的天然资源，在人们的生产和生活中有着广泛的用途。下列对空气中各成分气体的叙述不正确的（）
A．氧气性质活泼，可以作为燃料 B．稀有气体可以用来制霓虹灯
C．氮气可以用来制造化肥和炸药 D．二氧化碳不属于空气污染物
变式2：(2025八下.杭州期中)空气是一种重要的天然资源，在大们的日常生活中有着广泛的用途，下列关于空气中各成分的性质和作用，描述正确的是()
A.氧气性质活泼，不仅能支持呼吸，还是一种优质的燃料
B.氨气性质较活泼，是制造化肥、炸药的重要原料
C.各种稀有气体通电能发出不同颜色的光，可以制成霓虹灯
D.二氧化碳在空气中的含量逐年增可能会导致空气污染
变式3：阅读下列材料：
氦气(He)在空气中的含量比较低。通常它是一种无色无味的气体，它的密度为0.1785 克/升，大约为氢气的两倍，空气的七分之一。氦气的化学性质稳定，不易燃、不易爆，使用起来十分安全。
近年来在塑料及合成纤维工业上，诞生了一种特殊的生产工艺——将氦气微泡掺入塑料或合成纤维，制成特别轻盈的泡沫塑料或纤维，例如太空服。太空服轻巧，保暖性好，因为其纤维中含有氦气微泡。氦气也可作为焊接金属和冶炼金属时的保护气。
在1个标准大气压下，液氦的沸点是--268.9℃，固态氦的熔点为—272.3℃，它与“绝对零度”(——273.15℃)仅一步之遥，因此，液氦可称得上是“世界上最冷的液体”了。液氦的这种超低温特性，在生产与科学研究上也有很重要的应用。请回答下列问题：
（1）用氦气代替氢气灌充飞艇，利用的氦气的物理性质是 ，化学性质是 。
（2）除材料中提及的氦气的一些用途外，请再举出一例氦气的可能用途： 。
考点三、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：下列关于氧气物理性质的说法，错误的是（ ）
A．通常状况下氧气是无色无味的气体 B．鱼类能在水中生活，证明氧气易溶于水
C．通常状况下，氧气的密度大于空气 D．通过低温加压，可使氧气液化成淡蓝色的液体
变式1：（2025八下·杭州八县期末）如图为探究氧气性质的相关实验，对观察到的实验现象及有关操作描述错误的是（）
A．实验Ⅰ中倒入澄清石灰水，可检验有无新物质生成
B．实验II铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，产生大量热
C．若选用砂纸打磨过的铁丝，铁丝也可以在空气中燃烧
D．集气瓶口盖上毛玻璃片，可防止氧气逸出
变式2： (2025八下浙江期中)观察和实验是学习科学的基本方法，下列对实验现象描述正确的是( )
A.红磷在空气中燃烧，产生大量白雾
B.硫在空气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰
C.木炭在空气中充分燃烧，生成二氧化碳
D.铁在氧气中燃烧，火星四射，生成黑色固体
变式3：硫、炭、铁丝燃烧实验过程中，有许多实验细节设计(如图)，请回答以下问题。
（1）三种物质都要自上而下 (选填“快速”或“缓慢”)伸入氧气瓶中。铁丝燃烧实验中，需要在火柴快燃尽时再伸入充满氧气的集气瓶中，其目的是 。
（2）实验时，集气瓶底放水的原因各不相同，硫燃烧时放入少许水的目的是 。
（3）将少量铁粉撒向酒精灯，观察到火星四射的现象，而将一细铁丝放在酒精灯外焰加热只观察到红热现象，造成铁粉和细铁丝燃烧现象不同的原因是 。
考点四、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)氯酸钾和二氧化锰制氧气
①药品:氯酸钾和二氧化锰。
②原理:氯酸钾 二氧化锰，加热 氯化钾+氧气
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，取少量装入试管，平铺在试管底部
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
用氯酸钾制取氧气，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。
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：反应原理及制取装置：
（1）分解 过 氧 化氢(H2O2)制取氧气，反应原理： (填表达式)。反应装置如图 所示。
（2）加热分解氯酸钾(KClO3)制取氧气，反应原理： (填表达式)。反应装置如图 所示。
变式1：如图所示，①为制取氧气的发生装置(气密性良好)，其中的燃烧匙可以上下移动。②和③为氧气的收集装置。小金欲制取一瓶干燥的氧气，下列分析正确的是 ( )
A．在装置①中，将 MnO2 浸入 H2O2 溶液，MnO2可分解产生氧气
B．若用装置②收集氧气，需等到导管口气泡均匀并连续冒出时才可收集
C．若用装置③收集氧气，可将带火星的木条放入瓶中进行验满
D．将装置①分别与装置②或③连接，均能达到实验目的
变式2：（2025八下·期末）下列实验室制取氧气的装置或操作中正确的是
A．用氯酸钾和二氧化锰制取氧气 B．排空气法收集氧气
C．取出集气瓶 D．氧气验满
变式3：根据如图所示实验装置，结合所学知识回答下列问题：
（1）加热时酒精灯 焰温度最高。
（2）实验室用氯酸钾和二氧化锰加热制取氧气，二氧化锰在反应前后的质量和 都没有改变。根据氧气 的物理性质选择装置E收集氧气。选择装置B制取氧气时，反应的化学方程式为 。用装置E收集氧气前，应将集气瓶装满 ，并盖上 ；收集氧气还可以选择的装置是 (填字母)。
（3）通常情况下，NH3 是一种无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水且水溶液显碱性。实验室里用氯化铵固体和氢氧化钙固体混合加热制取 NH3。实验室制取 NH3 应选择的发生装置是 (填字母)，若选择装置F利用排空气法收集 NH3，气体应该从 (选填“a”或“b”)口进入。
考点五、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：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：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：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．2KClO3 2KCl+3O2↑
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
2．下列有关物质燃烧时观察到的现象的叙述中，正确的是（ ）
A．硫在氧气中燃烧，发出淡蓝色火焰，生成有刺激性气味的气体
B．木炭在氧气中燃烧，发出白光，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体
C．红磷在氧气中燃烧，放出大量热，产生大量白雾
D．铁丝在氧气中燃烧，火星四射，生成四氧化三铁
3．有关非金属的燃烧，下列说法正确的是( )
A．硫在空气中燃烧，生成 SO3，发出淡蓝色火焰
B．跑步比赛的发令枪是红磷燃烧，生成白色的P2O5气体
C．木炭在纯氧中燃烧，生成CO2气体，发出白光
D．非金属单质燃烧时火焰均为无色
4.下列关于实验室利用双氧水溶液制取氧气的描述正确的是（ ）
A．原理：
B．试剂：本实验中选取的催化剂为二氧化锰
C．检验：用燃着的木条伸入集气瓶内，若木条熄灭，则证明是氧气
D．验满：用带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，则证明集满
5．在实验室制取和收集 O2时，下列做法中，不正确的是 ( )
A．选择装置①或②作为 O2的发生装置
B．选择装置③或④作为 O2的收集装置
C．装置④有气泡冒出时立即收集气体
D．将装置①中的长颈漏斗下端管口插入液面以下
6．某发热剂中含有铁粉、水和食盐等，该发热剂能代替红磷测定空气中氧气含量(装置如图所示)。下列对此改进实验的叙述，错误的是 ( )
A．此实验中发热剂的多少不影响测量结果
B．实验前一定要检查装置的气密性
C．此实验的原理是利用铁生锈消耗氧气
D．此实验测出空气中氧气的体积分数约是 18.3%
7．已知a为固体氯酸钾，b为混有少量二氧化锰的固体氯酸钾，且a 和 b 中的氯酸钾质量相等。当分别同时加热 a 和 b 至二者均已完全反应时，下列能正确表示生成氧气的质量随反应时间而变化的图像是( )
A． B． C． D．
8．如图所示是有关氧气化学性质的部分知识网络图(物质完全燃烧，反应条件已略去)，据图回答下列问题。
（1）X的化学式是 。
（2）写出反应③的化学方程式： 。
（3）反应①②③具有很多相似之处，下列说法正确的是____(填字母)。
A．都是化合反应 B．都是分解反应
C．都是氧化反应 D．生成物都是固体
9．氧气的实验室制法：
（1）Ⅰ.原理： 、 、 。
(写各反应的化学方程式)
Ⅱ.发生装置：加热氯酸钾制取氧气适用固体加热装置；分解过氧化氢溶液制取氧气适用固液不加热装置。
Ⅲ.收集方法：① (因为氧气难溶于水)；② (因为氧气的密度比空气大)。
实验步骤：
①检验装置气密性；②添加药品，连接整套仪器；③预热并用酒精灯外焰加热；④收集气体；⑤取出导管，停止加热；⑥整理仪器。
（2）用向上排空气法收集时，检验氧气是否集满的方法： 。
（3）注意：①试管外壁要保持干燥；②加热前应先预热，集中加热时用酒精灯外焰加热；③导管不能伸入试管内过长，否则气体不易导出；
④试管口应略向下倾斜，防止 ；
⑥停止加热时，应 ，防止 ；
⑦待气泡 冒出时才能收集，以防止收集到的气体不纯。
氧气的工业制法：空气冷冻分离法(利用液态氧和液态氮的沸点不同这一性质，将空气经多次压缩和降温成为液态空气，然后低温蒸发，得到氧气)。
10.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： 。
11．（2025八下·杭州期中）如图是实验室制取气体的一些装置，根据下图回答有关问题：
（1）写出①的名称 ；
（2）实验室用氯酸钾和二氧化锰制取氧气并收集较为纯净的氧气时应选用 （填字母标号）装置，写出该反应的文字表达式 ；
（3）实验室在常温下用块状电石与水反应制取微溶于水的乙炔气体，该反应必须严格控制加水速度，以免剧烈反应引起发生装置炸裂，你认为图中最适合制取乙炔气体的发生装置是 （填字母）；如图G所示装置收集乙炔气体，气体应从 （填“a”或“b”）端管口通入。
12．氧气可通过多种途径制取，如图甲、乙所示是制取氧气的两套装置。
（1）若用装置甲制取氧气，当观察到导管口有 ，即可开始收集气体。
（2）小涛用胶水固化二氧化锰粉末，将制成的颗粒状二氧化锰置于多孔塑料片上方，利用装置乙进行实验。实验过程中某段时间试管内气压的变化如图丙所示，a点对应的操作是关闭弹簧夹。下列说法正确的有 (填字母)。
A．ab段表示试管中液面逐渐上升
B．bc段表示二氧化锰与双氧水脱离接触
C．c点对应的操作是打开弹簧夹
（3）根据化学试剂的市场价格，实验室制取32g氧气的常用药品的成本如表所示。
药品 氯酸钾 双氧水 二氧化锰
成本 8.4元 2.6元 4元
结合表中信息，你认为在实验中选用双氧水制取氧气的优点是 。
13．（2025八下·钱塘期末）小塘在实验室里用氯酸钾固体制取氧气。
（1）检查装置气密性时，将导管浸入水中，用手捂住试管，观察到 ，说明气密性良好。
（2）实验步骤：①在试管中加入试剂并固定好装置；②把导管移出水面；③点燃酒精灯加热；④熄灭酒精灯；⑤检查装置的气密性。以上步骤的正确顺序为 (填序号)。
（3）若用排空气法收集氧气，应选择丙图的收集装置 (选填“a”或“b”)。利用此装置收集氧气，检验氧气是否已集满的具体操作是 。
14．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”)。
15.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”)．
16．（2025八下·金东期末）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忽略不计。
查阅资料得知：①白磷的着火点是40℃，当容器内的氧气浓度低于一定值时，白磷无法继续燃烧；②“暖宝宝”能耗尽容器中少量的氧气。
实验操作步骤如下：①拉动注射器，检查装置气密性；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；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；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 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；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）步骤①若观察到注射器活塞回到原处，则证明该装置气密性 (填“良好”或“不好”)。
（2）结合步骤 (填序号)，说明白磷燃烧需要氧气。
（3）该实验得出空气中氧气的体积分数为 (用含有 V1、V2的公式来表示)。
（4）小科多次重复上述实验，得到空气中氧气的体积分数都大于21%。为了减小误差应该如何改进上述操作 。
17．（2025八下·椒江期末）为探究能使带火星木条复燃的最低氧气体积分数，某同学利用如图装置进行如下实验。
(注：空气中的氧气体积分数为20%，不考虑水蒸气的影响)
①检查装置气密性，并在圆柱形容器壁上等间隔地标注刻度“1~10”。
②往圆柱形容器内注满水，装入试剂并打开止水夹 B、D，待容器中的水排尽后关闭止水夹B，打开导管C的密封塞，将带火星的木条通过导管C伸入容器内，观察现象并记录。
③再次往圆柱形容器内注水，调节水位高度分别至刻度“1~10”， 重复步骤②。
获得部分数据如表：
容器内水位所对应的刻度 注满 1~7 8 9 10
收集到的氧气体积分数% 100 … … 20
带火星木条的情况 复燃 复燃 复燃 很亮 微亮
（1） 仪器A的名称是 。
（2）发生装置中仪器A下端管口伸至液面以下的目的是 。
（3）若试管内残留空气，实验中收集到的氧气实际体积分数会偏 (选填“大”或“小”)。
（4）若忽略试管内残留的空气影响，根据上述实验结果，能使带火星木条复燃的最低氧气体积分数对应水位刻度为“8”，其对应氧气体积分数为 %。
18．（2025九上·杭州开学考） 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实验中可以推测氮气具有的性质是 （写出2点）。
（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，再用弹簧夹夹紧橡皮管。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 mL刻度处才停止。
（4）细心的小明同学认为上述改进实验过程中当注射器活塞起始刻度不变时不用夹紧弹簧夹也能测定空气里氧气含量，请评价该同学说法是否合理并说明原因 。
19．（2025八上·温州竞赛）资料显示，将新制的溶质质量分数为5%的H2O2溶液，加热到80℃时，才有较多氧气产生。而相同质量5%的H2O2溶液加入催化剂，常温下就会立即产生氧气，反应速度快、所需时间短。
（1）小科同学按图甲装置进行实验，当试管中有大量气泡出现时，伸入带火星的木条，木条并未复燃。为此，他利用图乙装置收集气体，再用带火星的木条检验，木条复燃。那么图甲实验中带火星木条未复燃的原因是 。
（2）小金同学利用催化剂使H2O2溶液分解制取氧气，图丙是他设计的气体发生装置，请你指出一处错误： 。
（3）两位同学采用相同质量5%的H2O2溶液，图丁虚线表示小科采用加热分解制取氧气的曲线，请你在该图中用实线画出小金利用催化剂制取氧气的大致曲线(假定两种方法H2O2均完全分解)。
20．建构合理的思维模型，既能促进深度学习，又能提高思维品质。小科建构了“两组分混合物含量测定”的思维模型(如图)。
运用该模型对教材中“测定空气中氧气含量”的实验进行再探究，忽略含量很低的其他物质，空气可以看成由氮气和氧气组成的两组分混合物。
[探究一]根据沸点低的组分先汽化的性质，测定混合物中某组分的含量。
（1）将空气转变为液态空气，液氮先汽化。从建模角度分析，该操作属于上述思维模型中的 。
[探究二]根据混合物中某组分发生化学反应，测定混合物中某组分的含量。
（2）[进行实验]按图甲装置测定空气中氧气的含量。
实验1：按图 a 所示装置，用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的体积分数。
实验2：按图b所示装置，在集气瓶内壁用水均匀涂抹铁粉除氧剂(其中辅助成分不干扰实验)，利用铁锈蚀原理测定空气中氧气的体积分数。
①实验1中的弹簧夹 K1 最合理的打开时间是 (填“反应刚结束时”或“冷却到室温时”)。该实验中，红磷要足量的目的是 。
②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 c、图d所示。依据图中信息，实验2 的测定方法更准确，判断依据是 °由此可知，用 法测定空气中氧气含量的误差较小。
（3）[交流评价]已知：在空气中点燃石蜡，会生成水和二氧化碳等物质。实验1若用足量石蜡替换红磷，规范操作后，测得的氧气含量将 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
（4）[继续探究]运用上述思维模型，小科又设计了图丙的实验装置。①利用图丙装置进行实验，在实验加热过程中，硬质玻璃管上小气球的作用是 。
②请根据某小组提供的实验数据，完成表格：
硬质玻璃管中空气体积 反应前注射器中空气体积 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
50mL 20 mL 6 mL
③不同实验小组做上述实验时结果差别较大，其中有些小组测定出空气中氧气的体积分数低于实际数值，请分析导致测定数值偏低的原因： (答出一点即可)。
（5）[交流评价]与图甲实验相比，图丙实验的优点是 (答出一点即可)。
21．（2025八下·义乌月考）某校科学小组在学习了“空气中氧气含量测定”的基础上，改进了教材中的实验，设计出了如图所示的实验装置。实验步骤如下：
①如图所示，连接仪器，检查装置的气密性。发现装置的气密性良好。
②在集气瓶里装进适量a体积的水，燃烧匙里放一块白磷(其着火点是40℃)，并在酒精灯上把玻璃棒下端加热，按图示装置把集气瓶中(整个集气瓶的体积是c)的空气密封起来，把长导管的另一端放入盛有足量水的烧杯中。(注：集气瓶内的长导管已伸到了瓶底)。
③用力把预先加热过的玻璃棒按下与白磷接触，观察到白磷立即着火燃烧，产生大量白烟，同时放出大量的热。(注：白磷与红磷燃烧的产物相同)。
④待白磷燃烧熄灭后，稍加振荡，白烟消失。
⑤待集气瓶完全冷却至室温，量出集气瓶中水的体积是b。
⑥根据a、b、c三个数据，计算出空气中氧气的体积分数。根据以上信息，回答下列问题。
（1）在白磷开始燃烧到最后熄灭的过程中，集气瓶内水面位置的变化情况是 。
（2）若实验非常成功，请写出本实验空气中氧气的体积分数： 。(用a、b、c表示)
（3）在上述实验中，下列操作的实施和实验现象的出现，会导致实验最后产生的实际值大于理论值的是____。
A．装置气密性不好
B．实验前集气瓶里没有装适量的水
C．集气瓶没有冷却到室温
D．用硫粉代替红磷(二氧化硫能溶于水)
（4）集气瓶里预先装进a 体积的水，在实验过程中起到哪些作用____。
A．加快集气瓶的冷却
B．液封导气管的末端，以防气体逸出
C．缓冲集气瓶内气压的骤然升高
D．防止熔化物溅落炸裂瓶底
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 空气的成分
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：（2025八下·上城期末） 小科在做教材“测定空气里氧气含量”实验如图甲后进行改进，设计图乙实验装置进行实验，一开始活塞停在10毫升处。(选用容积为30毫升的试管作反应容器)请你对比分析图甲、图乙实验，回答：
（1）图甲实验的原理是 。
（2）完成图乙实验后，发现测得空气中氧气的含量偏小，写出其中1个可能的原因： 。
（3）图乙实验中，当试管冷却后，打开弹簧夹，注射器活塞从10mL 刻度处慢慢前移到约 mL 刻度处才停止。
（4）实验后，小科换用食品脱氧剂(可以直接与氧气反应，无需点燃的物质)、白磷代替红磷测量氧气体积分数，根据测量结果如图丙所示，之后测量氧气体积分数你会选用哪种药品并说明理由 。
【答案】（1）红磷燃烧消耗氧气，生成物为固体，集气瓶内压强减小，小于大气压，水被压入集气瓶内（合理即可）
（2）红磷不足、红磷不能将氧气耗尽（合理即可）
（3）4
（4）白磷：反应速度快且能将氧气降低到较低浓度；食品脱氧剂：几乎能将氧气耗尽，实验结果更准确，且不用点燃，实验操作更方便。（任意一种即可）
【解析】（1）实验利用的是压强差，进入瓶内的水的体积等于氧气的体积。
（2）氧气偏小，即没有将氧气耗尽。
（3）根据氧气占空气的五分之一计算试管内氧气的体积，用10毫升减去氧气的体积即为活塞最终的位置。
（4）根据图像进行分析，选择白磷或食品脱氧剂均可。
【解答】（1）红磷燃烧消耗氧气，生成物五氧化二磷为固体，集气瓶内压强减小，水被压入瓶内，进入瓶内的水的体积等于消耗的氧气的体积。
（2）测得空气中氧气的含量偏小，可能是因为红磷不足或者红磷不能将氧气耗尽导致的（合理即可）。
（3）试管内空气的体积为30毫升，氧气约占五分之一，可知氧气的体积为，可知最终活塞的位置为：10mL-6mL=4mL。
（4）由图可知，使用白磷反应速度快且能将氧气降低到较低浓度；使用食品脱氧剂：几乎能将氧气耗尽，实验结果更准确，且不用点燃，实验操作更方便。
变式1：利用如图所示的装置验证空气中氧气的含量，下列叙述中，正确的是 ( )
A．实验前需检查装置的气密性
B．红磷的作用是燃烧放热
C．红磷熄灭后立即打开止水夹
D．最终量筒中液面降至约26 mL刻度线处
【答案】A
【解析】测定空气中氧气含量实验的原理：红磷燃烧消耗密闭容器内空气中的氧气，生成的五氧化二磷是固体，从而使密闭容器内压强减小，在大气压的作用下，进入容器内水的体积等于减少的氧气的体积。做空气中氧气含量的测定实验时，选择可燃物要满足两个条件：一是该物质在空气中就能燃烧(助燃剂为氧气而非其他气体)；二是该物质燃烧后生成的物质为固体或液体。为保证测量结果准确，应注意以下几点：①装置不漏气；②可燃物应足量；③冷却后再打开止水夹。
【解答】选项A：实验前检查装置的气密性是必要的，因为如果装置漏气，会导致实验结果不准确，外界空气可能进入或内部气体逸出。因此，该选项正确。
选项B：红磷的作用是与氧气反应生成五氧化二磷，从而消耗氧气，而不是为了放热。因此，该选项错误。
选项C：红磷熄灭后，不能立即打开止水夹，因为此时装置内的气体温度较高，气压较大，会导致进入集气瓶的水偏少，影响实验结果。应等待装置冷却至室温后再打开止水夹。因此，该选项错误。
选项D：空气中氧气的体积分数约为21%，若初始量筒中水的体积为100 mL，燃烧后氧气被消耗，进入集气瓶的水的体积约为21 mL，100 mL - 21 mL = 79 mL，因此最终量筒中液面降至约79 mL刻度线处。题目中给出的26 mL不符合实际情况，因此该选项错误。
故正确的选项是：A。
变式2：（2025九下·莲都模拟）小科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，取一支50mL的注射器，将尖端封住，在其中放入白磷，将注射器浸入热水中，引燃白磷。
（1）从建模角度分析，“引燃白磷”的操作属于上述思维模型中的 ；
（2）为了保证实验能顺利进行，需在加入药品前先检查针筒的气密性，具体的操作为 ；
（3）若反应前注射器活塞位于45mL刻度处，反应完毕后，注射器活塞位于36.5mL刻度处，则该实验测得空气中氧气的体积分数为 ；(小数点保留至0.1%)
（4）小科设计实验分别用红磷和白磷燃烧测定密闭容器中氧气的含量，实验过程中用氧气传感器测得的密闭容器内氧气浓度如图所示：
仅根据曲线分析，更适合测量空气中氧气体积分数的是红磷还是白磷，并说明理由： 。
【答案】（1）耗尽氧气，形成气压差
（2）将注射器尖端封住，活塞前沿从20mL刻度处推至0刻度处，然后松手若活塞仍能返回至20mL 处
（3）18.9%
（4）白磷，反应后，白磷燃烧后密闭容器中内剩余氧气体积分数比红磷少
【解析】（1）从建立模型角度分析，“引燃白磷”的操作属于上述思维模型中的“耗尽氧气，形成气压差”；
（2）打开弹簧夹，将注射器活塞前沿从20mL刻度处推至0刻度处，然后松开手，若活塞仍能返回至20mL刻度处，则说明装置气密性良好；
（3）体积分数=
（4）根据曲线分析，红磷与白磷相比较，白磷消耗氧气的能力更强，因为白磷在密闭容器中燃烧结束后剩余氧气浓度小干红磷燃烧后的氧气浓度；因此白磷更适合用来测定氧气在空气中的体积分数。
故正确答案：（1）耗尽氧气，形成气压差
（2）将注射器尖端封住，活塞前沿从20mL刻度处推至0刻度处，然后松手若活塞仍能返回至20mL 处；
（3）体积分数=
（4）白磷，反应后，白磷燃烧后密闭容器中内剩余氧气体积分数比红磷少
变式3：（2025九上·瑞安开学考）小科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，取一支50mL 的注射器，将尖端封住，在其中加入白磷，将注射器浸入热水中，引燃白磷。
（1）从建模角度分析，“引燃白磷”的操作属于上述思维模型中的 。
（2）加入试剂前，需先检查注射器的气密性，具体操作如下：将注射器的活塞推至底端，并封住注射器的尖端，将活塞向上拉动一定距离后放手，若注射器的气密性良好，一段时间后观察到的现象是 。
（3）经检测，注射器的气密性良好。小科进行了一次实验，若反应前注射器活塞位于45mL 刻度处，反应完毕后注射器活塞位于36.5mL刻度处，则本次实验测得空气中氧气的体积分数为 。(小数点保留至0.1%)
（4）在处理数据后，小科发现实验测得的氧气体积分数小于21%，导致上述结果的原因可能是 。(写出一点即可)
【答案】（1）耗尽O2，形成气压差
（2）活塞又回到原来的位置
（3）18.9%
（4）白磷的量不足或装置漏气等。
【解析】（1）“引燃白磷”的操作是为了耗尽氧气，形成气压差；
（2）根据检查气密性方法分析；
（3）空气中氧气的体积分数=；
（4）根据实验注意事项分析。
【解答】（1）“引燃白磷”的操作是为了耗尽氧气，形成气压差，属于上述思维模型中的耗尽O2，形成气压差。
（2）将注射器的活塞推至底端，并封住注射器的尖端，将活塞向上拉动一定距离后放手，若注射器的气密性良好，由于装置内压强小于外界大气压，一段时间后会观察到活塞又回到原来的位置。
（3）反应前注射器活塞位于45mL刻度处，反应完毕后位于36.5mL刻度处，
消耗氧气的体积为45mL-36.5mL=8.5mL。
则空气中氧气的体积分数为。
（4）导致实验测得的氧气体积分数小于21%的原因可能是白磷的量不足（不能将氧气耗尽），或者装置漏气（外界空气进入，使内部压强变化小）等。
考点二、空气是重要的自然资源
（1）氧气：从用途上来分，氧气可以分为医用氧和工业氧，医用氧用于救治病人，工业氧用于生产或产品加工。
（2）氮气：是制造硝酸、炸药和氮肥的重要原料。由于氮气的化学性质不活泼，因此常用作保护气，如焊接金属时常用氮气作保护气，灯泡充氮气以延长使用寿命，食品包装时充氮气可以防腐、保鲜;液态氮在汽化时需吸收大量的热，可做冷冻剂，医疗上常用液氮冷冻麻酪、冷藏人体细胞组织和冻死病变的细胞;利用液氮冷却某些材料到某一低温下,可使材料表现出超导性。
（3）稀有气体：稀有气体的化学性质不活泼，常用作保护气，如在焊接金属时用于隔绝空气。由于稀有气体通电时能发出不同颜色的光，人们用它制成了各种用途的电光源，如航标灯、闪光灯、霓虹灯等。稀有气体还可用于激光技术、医疗麻辞(氙气)，制造低温环境(氦气)。
典例1：空气是一种宝贵的自然资源，下列气体中，不可直接从空气中获得的是 ( )
A．用作医疗急救的氧气 B．用作焊接保护气的稀有气体
C．用作清洁燃料的氢气 D．用作食品防腐剂的氮气
【答案】C
【解析】空气是复杂的混合物，氮气（N2）约占空气总体积的78%，是空气中含量最高的成分；氧气（O2）约占空气总体积的21%，为空气中第二大成分；稀有气体（包含氦He、氖Ne、氩Ar、氪Kr、氙Xe、氡Rn等）约占空气总体积的0.94%；二氧化碳（CO2）在自然状态下约占空气总体积的0.03%-0.04%，人类活动会改变其浓度；其他气体和杂质（如水蒸气、尘埃、微生物等）约占空气总体积的0.03%，其含量会因地理位置、气候条件等因素发生变化。
【解答】选项A：空气的主要成分之一是氧气（约占21%），可以通过分离液态空气等方法直接获得，常用于医疗急救。
选项B：如氦气、氖气等，是空气的次要成分（约占0.94%），可通过分馏液态空气提取，常用作焊接保护气。
选项C：空气中氢气的含量极低（约0.00005%），且难以分离，工业上主要通过电解水或天然气重整制取，而非直接从空气获得。
选项D：空气的主要成分（约占78%），可通过液化空气分馏直接获取，常用于食品防腐。综上，氢气不可直接从空气中获得。
故正确答案是：C。
变式1：（2025八下·定海期末）空气是一种重要的天然资源，在人们的生产和生活中有着广泛的用途。下列对空气中各成分气体的叙述不正确的（）
A．氧气性质活泼，可以作为燃料 B．稀有气体可以用来制霓虹灯
C．氮气可以用来制造化肥和炸药 D．二氧化碳不属于空气污染物
【答案】A
【解析】氧气具有助燃性，可用作助燃剂。
【解答】A、氧气不具有可燃性，不能作为燃料，故A错误，符合题意；
B、稀有气体在通电时会发出不同颜色的光，可用作霓虹灯，故B正确，不符合题意；
C、氮气可用作制作氮肥等化肥和炸药，故C正确，不符合题意；
D、二氧化碳没有毒，不属于空气污染物，但会导致温室效应加聚，故D正确，不符合题意。
故答案为：A。
变式2：(2025八下.杭州期中)空气是一种重要的天然资源，在大们的日常生活中有着广泛的用途，下列关于空气中各成分的性质和作用，描述正确的是()
A.氧气性质活泼，不仅能支持呼吸，还是一种优质的燃料
B.氨气性质较活泼，是制造化肥、炸药的重要原料
C.各种稀有气体通电能发出不同颜色的光，可以制成霓虹灯
D.二氧化碳在空气中的含量逐年增可能会导致空气污染
【答案】C
[解析] A、根据氧气的化学性质考虑;
B、根据氮气化学性质考虑;
C、根据稀有气体的用途考虑;
D、根据形成酸雨的原因考虑。
[解答]解:A、氧气化学性质比较活泼氧气不具有可燃性，不能做燃料,故A错;B、氨气性质较稳定,是制造化肥、炸药的重要原料,故B错;
C、各种稀有气体通电能发出不同颜色的光，可以制成霓虹灯，故C正确;
D、酸雨是由于二氧化硫或氮的氧化物造成的,二氧化碳不能形成酸雨,故D错。故答案为:C.
变式3：阅读下列材料：
氦气(He)在空气中的含量比较低。通常它是一种无色无味的气体，它的密度为0.1785 克/升，大约为氢气的两倍，空气的七分之一。氦气的化学性质稳定，不易燃、不易爆，使用起来十分安全。
近年来在塑料及合成纤维工业上，诞生了一种特殊的生产工艺——将氦气微泡掺入塑料或合成纤维，制成特别轻盈的泡沫塑料或纤维，例如太空服。太空服轻巧，保暖性好，因为其纤维中含有氦气微泡。氦气也可作为焊接金属和冶炼金属时的保护气。
在1个标准大气压下，液氦的沸点是--268.9℃，固态氦的熔点为—272.3℃，它与“绝对零度”(——273.15℃)仅一步之遥，因此，液氦可称得上是“世界上最冷的液体”了。液氦的这种超低温特性，在生产与科学研究上也有很重要的应用。请回答下列问题：
（1）用氦气代替氢气灌充飞艇，利用的氦气的物理性质是 ，化学性质是 。
（2）除材料中提及的氦气的一些用途外，请再举出一例氦气的可能用途： 。
【答案】（1）氦气的密度小于空气；稳定，不易燃
（2）制作霓虹灯
【解析】（1）由沉浮条件可知，物体的密度小于液体或气体的密度，物体将上浮。
（2）稀有气体化学性质不活泼，可用作保护气，利用稀有气体通电时产生不同颜色的光，可用于制作霓虹灯。
【解答】（1）氦气的密度小于空气，将氦气充入飞艇，飞艇在浮力的作用下向上运动。
用氦气代替氢气是因为氦气化学性质稳定，不易燃，更安全。
（2）氦气是稀有气体，在通电时会发光，可用于制作霓虹灯。
考点三、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：下列关于氧气物理性质的说法，错误的是（ ）
A．通常状况下氧气是无色无味的气体
B．鱼类能在水中生活，证明氧气易溶于水
C．通常状况下，氧气的密度大于空气
D．通过低温加压，可使氧气液化成淡蓝色的液体
【答案】B
【解析】氧气的物理性质：氧气在通常状况下（常温常压）是无色无味的气体。氧气微溶于水（溶解度较低），但足以支持水生生物（如鱼类）的呼吸。氧气的密度（约1.43 g/L）略大于空气的平均密度（约1.29 g/L）。氧气在低温加压下可以液化成淡蓝色的液体。
【解答】选项A：氧气在常温常压下确实是无色无味的，故A正确，不符合题意。
选项B：鱼类能在水中生活是因为水中有溶解的氧气，但氧气的溶解性实际上是“微溶”而非“易溶”。氧气的溶解度在常温下约为3-4 mL/L水，属于微溶级别。“易溶于水”是错误的描述，氧气是微溶的。故B错误，符合题意。
选项C：氧气的密度（1.43 g/L）大于空气的平均密度（1.29 g/L），故C正确，不符合题意。
选项D：氧气在低温（如-183℃）和加压条件下可以液化为淡蓝色的液体，故D正确，不符合题意。
故正确答案为：B。
变式1：（2025八下·杭州八县期末）如图为探究氧气性质的相关实验，对观察到的实验现象及有关操作描述错误的是（）
A．实验Ⅰ中倒入澄清石灰水，可检验有无新物质生成
B．实验II铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，产生大量热
C．若选用砂纸打磨过的铁丝，铁丝也可以在空气中燃烧
D．集气瓶口盖上毛玻璃片，可防止氧气逸出
【答案】C
【解析】A.根据二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，进行分析判断。
B.根据铁丝绕成螺旋状的目的，进行分析判断。
C.根据铁丝不能在空气中燃烧，进行分析判断。
D.根据毛玻璃片的作用，进行分析判断。
【解答】A.二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，实验Ⅰ中倒入澄清石灰水，可检验有无新物质生成，故A正确不合题意；
B.实验Ⅱ铁丝绕成螺旋状，可以增大铁丝的受热面积，增强聚热效果，有利于铁丝持续燃烧，故选B正确不合题意；
C.若选用砂纸打磨过的铁丝，铁丝也不能在空气中燃烧，故C错误符合题意；
D.集气瓶口盖上毛玻璃片，可防止氧气大量逸出，故D正确不合题意。
故选C。
变式2： (2025八下浙江期中)观察和实验是学习科学的基本方法，下列对实验现象描述正确的是( )
A.红磷在空气中燃烧，产生大量白雾
B.硫在空气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰
C.木炭在空气中充分燃烧，生成二氧化碳
D.铁在氧气中燃烧，火星四射，生成黑色固体
【答案】D
【解析】硫在空气中燃烧，发出淡蓝色火焰，产生一种刺激性气味的气体;硫在纯氧中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰,产生一
种刺激性气味的气体，放出大量的热;红磷在空气中燃烧,产生大量白烟,产生白光，放出大量的热;
【解答】A红磷在空气中燃烧，产生大量白烟，A错误;
B.硫在纯氧中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，B错误;
C.木炭在空气中充分燃烧，生成二氧化碳是看不见的,所以无法描述出来，C错误;
D.铁在氧气中燃烧，火星四射，生成黑色固体,D正确;
故答案为:D
变式3：硫、炭、铁丝燃烧实验过程中，有许多实验细节设计(如图)，请回答以下问题。
（1）三种物质都要自上而下 (选填“快速”或“缓慢”)伸入氧气瓶中。铁丝燃烧实验中，需要在火柴快燃尽时再伸入充满氧气的集气瓶中，其目的是 。
（2）实验时，集气瓶底放水的原因各不相同，硫燃烧时放入少许水的目的是 。
（3）将少量铁粉撒向酒精灯，观察到火星四射的现象，而将一细铁丝放在酒精灯外焰加热只观察到红热现象，造成铁粉和细铁丝燃烧现象不同的原因是 。
【答案】（1）缓慢；充分加热铁丝，防止火柴过多的消耗氧气（2）吸收二氧化硫，防止污染空气
（3）反应物的接触面积不同
【解析】
反应物名称 反应物的色态 在空气中燃烧的现象 在氧气中燃烧的现象
硫黄(硫) 黄色粉末 燃烧，发出微弱的淡蓝色火焰，无烟，放热，生成有刺激性气味的气体 剧烈燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，放热，生成有刺激性气味的气体
红磷(磷) 暗红色 燃烧，发出黄白色火焰，放热，有大量白烟产生 剧烈燃烧，发出黄白色火焰，放热，有大量白烟产生
铁 银白色固体 持续加热发红，离火后变黑 用火柴引燃细铁丝，火星四射 ，放热，生成黑色固体
镁 银白色固体 剧烈燃烧，发出耀眼白光，有白烟，放热，生成白色粉末状固体
【解答】（1）三种物质都要自上而下缓慢伸入氧气瓶中。铁丝燃烧实验中，需要在火柴快燃尽时再伸入充满氧气的集气瓶中，其目的是充分加热铁丝，防止火柴过多的消耗氧气；
（2） 实验时，集气瓶底放水的原因各不相同，硫燃烧时放入少许水的目的是吸收二氧化硫，防止污染空气；
（3） 将少量铁粉撒向酒精灯，观察到火星四射的现象，而将一细铁丝放在酒精灯外焰加热只观察到红热现象，造成铁粉和细铁丝燃烧现象不同的原因是反应物的接触面积不同；
故答案为：（1）缓慢；充分加热铁丝，防止火柴过多的消耗氧气（2）吸收二氧化硫，防止污染空气（3）反应物的接触面积不同
考点四、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)氯酸钾和二氧化锰制氧气
①药品:氯酸钾和二氧化锰。
②原理:氯酸钾 二氧化锰，加热 氯化钾+氧气
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，取少量装入试管，平铺在试管底部
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
用氯酸钾制取氧气，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。
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：反应原理及制取装置：
（1）分解 过 氧 化氢(H2O2)制取氧气，反应原理： (填表达式)。反应装置如图 所示。
（2）加热分解氯酸钾(KClO3)制取氧气，反应原理： (填表达式)。反应装置如图 所示。
【答案】（1）过氧化氢(水(H2O)+氧气(O2)；甲
（2）；乙
【解析】根据反应物、反应条件和生成物，确定反应的化学方程式。根据反应物的状态和反应条件选择合适的气体发生装置。
【解答】（1） 分解过氧化氢(H2O2)制取氧气， 即过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解，生成水和氧气，则表达式为：过氧化氢(水(H2O)+氧气(O2)。反应物为固态和液态，且无需加热，那么选择“固液常温型”，故选甲。
（2）加热分解氯酸钾(KClO3) 生成氯化钾和氧气，则反应原理为：。反应物为固态需要加热，则选择“固态加热型”，故选乙。
变式1：如图所示，①为制取氧气的发生装置(气密性良好)，其中的燃烧匙可以上下移动。②和③为氧气的收集装置。小金欲制取一瓶干燥的氧气，下列分析正确的是 ( )
A．在装置①中，将 MnO2 浸入 H2O2 溶液，MnO2可分解产生氧气
B．若用装置②收集氧气，需等到导管口气泡均匀并连续冒出时才可收集
C．若用装置③收集氧气，可将带火星的木条放入瓶中进行验满
D．将装置①分别与装置②或③连接，均能达到实验目的
【答案】C
【解析】A、如果用双氧水和二氧化锰制氧气就不需要加热，其中二氧化锰是催化剂；
B、用排水法收集较纯净氧气的适宜时间是：当导管口有连续均匀气泡冒出时，但题目要求收集干燥的氧气；
C、二氧化碳的验满方法是：将一根燃着的木条平放在集气瓶口，木条熄灭，证明满了；
D、将装置①分别与装置②或③连接，均能达到实验目的错误。
【解答】A、在①中，将MnO2浸入H2O2溶液，MnO2可分解产生氧气错误，因为二氧化锰是催化剂；故选项错误；
B、若用装置②的方法收集氧气，需等到导管口气泡均匀并连续冒出时才可收集，但题目要求收集干燥的氧气，不能用排水法收集；故选项错误；
C、若用装置③的方法收集氧气，可将带火星的木条放在集气瓶口验满，故选项正确；
D、将装置①分别与装置②或③连接，均能达到实验目的错误，因为排水法收集的氧气不干燥；故选项错误；故答案为：C。
变式2：（2025八下·期末）下列实验室制取氧气的装置或操作中正确的是
A．用氯酸钾和二氧化锰制取氧气 B．排空气法收集氧气
C．取出集气瓶 D．氧气验满
【答案】A
【解析】根据实验室制取氧气的反应原理、实验步骤、注意事项等，进行分析判断。
【解答】A.用氯酸钾和二氧化锰制取氧气，属于固体加热型装置，为防止冷凝水回流到热的试管底部，炸裂试管，试管口应略向下倾斜，故A正确；
B.氧气的密度比空气的大，应用向下排空气法收集，故B错误；
C.用排水法收集完氧气，应在水面以下盖上玻璃片，再移出水面，故C错误；
D.检验氧气是否收集满时，应将带火星的木条放在集气瓶口，不能伸入瓶中，故D错误。
故选A。
变式3：根据如图所示实验装置，结合所学知识回答下列问题：
（1）加热时酒精灯 焰温度最高。
（2）实验室用氯酸钾和二氧化锰加热制取氧气，二氧化锰在反应前后的质量和 都没有改变。根据氧气 的物理性质选择装置E收集氧气。选择装置B制取氧气时，反应的化学方程式为 。用装置E收集氧气前，应将集气瓶装满 ，并盖上 ；收集氧气还可以选择的装置是 (填字母)。
（3）通常情况下，NH3 是一种无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水且水溶液显碱性。实验室里用氯化铵固体和氢氧化钙固体混合加热制取 NH3。实验室制取 NH3 应选择的发生装置是 (填字母)，若选择装置F利用排空气法收集 NH3，气体应该从 (选填“a”或“b”)口进入。
【答案】（1）外焰
（2）化学性质；密度比空气大且不易溶于水；；水；玻璃片；C
（3）A；b
【解析】（1）酒精灯的火焰结构：酒精灯的火焰分为外焰、内焰和焰心，其中外焰与空气（氧气）接触最充分，燃烧最剧烈，因此外焰温度最高。
（2）催化剂的特点：催化剂是能改变化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都不改变的物质；气体的收集方法选择依据：根据气体的物理性质（密度、溶解性）选择收集装置，如密度比空气大的气体用向上排空气法，难溶于水的气体用排水法；过氧化氢制氧气的反应原理：过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气。
（3）气体发生装置的选择依据：根据反应物的状态和反应条件选择发生装置，固体与固体混合加热型反应选择 “固固加热型” 发生装置；气体的排空气法收集：密度比空气小的气体用向下排空气法，收集时气体应从短导管进入，将空气从长导管排出。
【解答】（1）酒精灯的火焰分为外焰、内焰和焰心，外焰与氧气接触最充分，燃烧最剧烈，所以加热时酒精灯外焰温度最高。
（2）二氧化锰是氯酸钾加热制氧气的催化剂，催化剂在反应前后的质量和化学性质都没有改变；
选择气体收集装置的依据是气体的物理性质（如密度、溶解性），所以根据氧气的密度比空气大且不易溶于水物理性质选择装置E收集氧气；
装置 B 是固液不加热型发生装置，适用于过氧化氢制氧气，反应的化学方程式为；
用装置 E（排水法）收集氧气前，应将集气瓶装满水，并盖上玻璃片（防止气体逸出）；
氧气密度比空气大且不易溶于水，所以还可以选择向上排空气法的装置 C 收集。
（3）实验室用氯化铵固体和氢氧化钙固体混合加热制取NH3，属于“固固加热型” 反应，所以发生装置选择 A；NH3密度比空气小，用装置 F（排空气法）收集时，气体应从短导管 b 进入，将空气从长导管 a 排出。
考点五、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：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：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：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．2KClO3 2KCl+3O2↑
【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．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；
2．下列有关物质燃烧时观察到的现象的叙述中，正确的是（ ）
A．硫在氧气中燃烧，发出淡蓝色火焰，生成有刺激性气味的气体
B．木炭在氧气中燃烧，发出白光，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体
C．红磷在氧气中燃烧，放出大量热，产生大量白雾
D．铁丝在氧气中燃烧，火星四射，生成四氧化三铁
【答案】B
【解析】A.硫在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，生成有刺激性气味的气体，故A错误；
B.木炭在氧气中燃烧，发出白光，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体，故B正确；
C.红磷在氧气中燃烧，放出大量热，产生大量白烟，故C错误；
D.铁丝在氧气中燃烧，火星四射，生成黑色的固体，故D错误。故选B。
3．有关非金属的燃烧，下列说法正确的是( )
A．硫在空气中燃烧，生成 SO3，发出淡蓝色火焰
B．跑步比赛的发令枪是红磷燃烧，生成白色的P2O5气体
C．木炭在纯氧中燃烧，生成CO2气体，发出白光
D．非金属单质燃烧时火焰均为无色
【答案】D
【解析】硫和氧气反应的方程式为。
【解答】A、硫在空气中燃烧，生成 SO2，发出淡蓝色火焰，故A错误；
B、跑步比赛的发令枪是红磷燃烧，生成白色的P2O5固体颗粒，故B错误；
C、木炭在纯氧中燃烧，生成CO2气体，发出白光，方程式为，故C正确；
D、硫在空气中燃烧，发出淡蓝色火焰，故D错误。
故答案为：C。
4.下列关于实验室利用双氧水溶液制取氧气的描述正确的是（ ）
A．原理：
B．试剂：本实验中选取的催化剂为二氧化锰
C．检验：用燃着的木条伸入集气瓶内，若木条熄灭，则证明是氧气
D．验满：用带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，则证明集满
【答案】B
【解析】A、根据过氧化氢分解生成水和氧气分析；
B、根据过氧化氢制取氧气二氧化锰作催化剂分析；
C、根据氧气利用带火星木条检验分析；
D、根据氧气验满在瓶口处检验分析。
【解答】A、过氧化氢分解制氧气方程式为 ，不符合题意；
B、本实验中选取的催化剂为二氧化锰 ，符合题意；
C、用点火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，则证明是氧气 ，不符合题意；
D、用带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，则证明集满 ，不符合题意；
故选B。
5．在实验室制取和收集 O2时，下列做法中，不正确的是 ( )
A．选择装置①或②作为 O2的发生装置
B．选择装置③或④作为 O2的收集装置
C．装置④有气泡冒出时立即收集气体
D．将装置①中的长颈漏斗下端管口插入液面以下
【答案】C
【解析】过氧化氢 H2O2和二氧化锰(黑色粉末MnO2)制取氧气化学方程式：，MnO2在该反应中是催化剂，起催化作用，固体与液体反应，不需加热。氯酸钾反应制取氧气，固固加热型制取气体。氧气的收集方法①排水集气法：利用氧气在水中溶解度较低的特性，通过将集气瓶装满水倒置在水中，氧气进入瓶内后将水排出。②向上排空气法：因氧气密度（1.429 g/L）略大于空气（约1.293 g/L），可采用瓶口朝上的方式收集，较重的氧气会沉积在瓶底。
【解答】选项A：装置①是利用过氧化氢的装置，②是利用氯酸钾制取氧气的发生装置，故 A正确；
选项B：氧气不易溶于水，密度比空气的大，能用排水法、向上排空气法收集，即收集装置是③或④，故B 正确；
选项C：装置④有气泡冒出时不能立即收集气体，因为一开始排出的是空气，要等到导管口有连续且均匀的气泡冒出时再开始收集，故C错误；
选项D：要将装置①中的长颈漏斗下端管口插入液面以下，以防止生成的氧气从长颈漏斗中逸出，故D正确。
故正确答案为：C。
6．某发热剂中含有铁粉、水和食盐等，该发热剂能代替红磷测定空气中氧气含量(装置如图所示)。下列对此改进实验的叙述，错误的是 ( )
A．此实验中发热剂的多少不影响测量结果
B．实验前一定要检查装置的气密性
C．此实验的原理是利用铁生锈消耗氧气
D．此实验测出空气中氧气的体积分数约是 18.3%
【答案】A
【解析】测定空气中氧气含量实验的原理：红磷燃烧消耗密闭容器内空气中的氧气，生成的五氧化二磷是固体，从而使密闭容器内压强减小，在大气压的作用下，进入容器内水的体积等于减少的氧气的体积。做空气中氧气含量的测定实验时，选择可燃物要满足两个条件：一是该物质在空气中就能燃烧(助燃剂为氧气而非其他气体)；二是该物质燃烧后生成的物质为固体或液体。为保证测量结果准确，应注意以下几点：①装置不漏气；②可燃物应足量；③冷却后再打开止水夹。
【解答】选项A：发热剂的量必须足量，因为只有足量的发热剂才能把氧气消耗完，使结果准确，故A错误；
选项B：如果装置漏气，会使进入的水偏少，测定的结果偏小，因此实验前一定要检查装置的气密性，故B正确；
选项C：铁生锈消耗氧气，使装置内气压减小，进入集气瓶中水的体积就是消耗氧气体积，故C 正确；
选项D：集气瓶内空气的体积是 300 mL，进入水的体积是 55 mL，即氧气的体积是55 mL，因此空气中氧气的体积分数为 故D正确。
故正确答案为：A。
7．已知a为固体氯酸钾，b为混有少量二氧化锰的固体氯酸钾，且a 和 b 中的氯酸钾质量相等。当分别同时加热 a 和 b 至二者均已完全反应时，下列能正确表示生成氧气的质量随反应时间而变化的图像是( )
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】根据质量守恒定律，化学反应中生成物的质量取决于参加反应的反应物质量。
【解答】A、因为a和b中氯酸钾质量相等，完全反应后生成的氧气质量也应当相等，所以A不符合题意；
B、因为b中含有催化剂二氧化锰，反应速度更快，b的图线应当更陡，所以B不符合题意；
C、a和b最终生成的氧气质量相等，b的反应速度更快，所以C符合题意；
D、b中二氧化锰作为催化剂加快反应速度，生成氧气速度应当更快，所以D不符合题意；
故答案选C。
8．如图所示是有关氧气化学性质的部分知识网络图(物质完全燃烧，反应条件已略去)，据图回答下列问题。
（1）X的化学式是 。
（2）写出反应③的化学方程式： 。
（3）反应①②③具有很多相似之处，下列说法正确的是____(填字母)。
A．都是化合反应 B．都是分解反应
C．都是氧化反应 D．生成物都是固体
【答案】（1）CO2
（2）2Mg+O2点燃2MgO
（3）A；C
【解析】（1）氧气的化学性质（与碳、磷、镁的反应）：氧气具有氧化性，能与多种物质发生反应，碳在氧气中完全燃烧生成二氧化碳，磷在氧气中燃烧生成五氧化二磷，镁在氧气中燃烧生成氧化镁。
（2）化合反应的定义：由两种或两种以上物质反应生成一种新物质的反应，特点是 “多变一”；氧化反应的定义：物质与氧发生的化学反应。
【解答】（1）反应①是氧气与碳的反应，碳在氧气中完全燃烧生成二氧化碳，因此 X 是二氧化碳，化学式为CO2。
（2）写出反应③的化学方程式：反应③是氧气与镁的反应，镁在氧气中燃烧生成氧化镁，反应的化学方程式为2Mg+O2点燃2MgO。
A、反应③（镁 + 氧气→氧化镁），都是由两种物质反应生成一种物质，符合 “多变一” 的化合反应特征，故该选项正确；
B、分解反应的特点是 “一变多”，而这三个反应是 “多变一”，不属于分解反应，故该选项错误；
C、这三个反应都是物质与氧气（氧）发生的反应，属于氧化反应，故该选项正确；
D、反应①的生成物二氧化碳是气体，并非都是固体，故该选项错误；
故答案为： AC。
9．氧气的实验室制法：
（1）Ⅰ.原理： 、 、 。
(写各反应的化学方程式)
Ⅱ.发生装置：加热氯酸钾制取氧气适用固体加热装置；分解过氧化氢溶液制取氧气适用固液不加热装置。
Ⅲ.收集方法：① (因为氧气难溶于水)；② (因为氧气的密度比空气大)。
实验步骤：
①检验装置气密性；②添加药品，连接整套仪器；③预热并用酒精灯外焰加热；④收集气体；⑤取出导管，停止加热；⑥整理仪器。
（2）用向上排空气法收集时，检验氧气是否集满的方法： 。
（3）注意：①试管外壁要保持干燥；②加热前应先预热，集中加热时用酒精灯外焰加热；③导管不能伸入试管内过长，否则气体不易导出；
④试管口应略向下倾斜，防止 ；
⑥停止加热时，应 ，防止 ；
⑦待气泡 冒出时才能收集，以防止收集到的气体不纯。
氧气的工业制法：空气冷冻分离法(利用液态氧和液态氮的沸点不同这一性质，将空气经多次压缩和降温成为液态空气，然后低温蒸发，得到氧气)。
【答案】（1）；；排水法；向上排空气法
（2）将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，说明氧气已集满；
（3）放一团棉花；冷凝水倒流使试管炸裂；先取出导管，再熄灭酒精灯；试管炸裂；连续均匀
【解析】（1）氧气实验室制取的原理：实验室制取氧气有三种常用方法，分别是加热氯酸钾与二氧化锰的混合物、分解过氧化氢溶液，对应的反应均为分解反应。
氧气的收集方法：根据氧气的物理性质，因其难溶于水，可采用排水法收集；因其密度比空气大，可采用向上排空气法收集。
（2）加热固体制取氧气的实验步骤（“查、装、定、点、收、离、熄”）。
（3）氧气的验满方法：用向上排空气法收集氧气时，利用氧气的助燃性来检验是否集满，需将带火星的木条放在集气瓶口观察现象。
（4）加热氯酸钾制氧气的注意事项：包括试管口的处理、试管口倾斜的目的、停止加热的操作顺序、收集气体的时机等，这些操作是为了保证实验安全、收集到较纯的氧气。
【解答】（1）氧气制取的原理：实验室制取氧气的第一个反应是加热氯酸钾（以二氧化锰作催化剂），反应的化学方程式为\；
第三个反应是分解过氧化氢溶液（以二氧化锰作催化剂），反应的化学方程式为；
氧气的收集方法：因为氧气难溶于水，所以①对应的收集方法是排水法；因为氧气密度比空气大，所以②对应的收集方法是向上排空气法。
（2）用向上排空气法收集氧气时，检验是否集满的方法是将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，说明氧气已集满。这是利用了氧气能支持燃烧的性质。
（3）实验室用加热固体（如氯酸钾）的方法制取氧气的规范操作步骤，每一步都有其对应的目的：检验装置气密性是为了保证实验装置不漏气；添加药品、连接仪器是实验的准备环节；预热和加热是为了让反应平稳发生；收集气体是获取产物的环节；先取导管后停加热是为了防止安全事故；整理仪器是实验的收尾操作。
⑤试管口应略向下倾斜，是因为加热过程中试管内的药品可能会产生水蒸气，水蒸气遇冷会凝结成水，若试管口向上倾斜，冷凝水倒流回热的试管底部，会导致试管因受热不均而炸裂。
⑥停止加热时，应先取出导管，再熄灭酒精灯。若先熄灭酒精灯，试管内温度降低、压强减小，水槽中的水会倒吸入热的试管，使试管炸裂；
⑦同时，收集气体时要待气泡连续均匀冒出时才能收集，因为初始冒出的气泡是装置内的空气，此时收集会导致气体不纯。
10.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
11．（2025八下·杭州期中）如图是实验室制取气体的一些装置，根据下图回答有关问题：
（1）写出①的名称 ；
（2）实验室用氯酸钾和二氧化锰制取氧气并收集较为纯净的氧气时应选用 （填字母标号）装置，写出该反应的文字表达式 ；
（3）实验室在常温下用块状电石与水反应制取微溶于水的乙炔气体，该反应必须严格控制加水速度，以免剧烈反应引起发生装置炸裂，你认为图中最适合制取乙炔气体的发生装置是 （填字母）；如图G所示装置收集乙炔气体，气体应从 （填“a”或“b”）端管口通入。
【答案】（1）长颈漏斗
（2）AD或AE或AG；氯酸钾氯化钾 + 氧气
（3）B；b
【解析】（1）根据常见仪器的名称及装置的特点进行分析；
（2）根据反应物的状态和反应条件选择气体的发生装置，根据气体的性质选择收集方法。
（3）根据反应原理进行分析。
【解答】（1）根据图片可知，仪器①为长颈漏斗。
（2）氯酸钾和二氧化锰都是固体，且反应需要加热，因则制发生装置选择A。氧气不易溶于水，可以使用排水法收集；氧气的密度大于空气，可使用向上排空气法收集，因此收集装置选择D或E或G。
氯酸钾在二氧化锰作催化剂并加热的条件下分解生成氯化钾和氧气，
文字表达式为：氯酸钾氯化钾 + 氧气 。
（3）实验室在常温下用块状电石与水反应制取微溶于水的乙炔气体，反应不需要加热，发生装置选择B或C，其中B中注射器可以控制加热液体的速率，故发生装置选择B；如图G所示装置收集乙炔气体，乙炔难溶于水，气体应从b端管口通入。
12．氧气可通过多种途径制取，如图甲、乙所示是制取氧气的两套装置。
（1）若用装置甲制取氧气，当观察到导管口有 ，即可开始收集气体。
（2）小涛用胶水固化二氧化锰粉末，将制成的颗粒状二氧化锰置于多孔塑料片上方，利用装置乙进行实验。实验过程中某段时间试管内气压的变化如图丙所示，a点对应的操作是关闭弹簧夹。下列说法正确的有 (填字母)。
A．ab段表示试管中液面逐渐上升
B．bc段表示二氧化锰与双氧水脱离接触
C．c点对应的操作是打开弹簧夹
（3）根据化学试剂的市场价格，实验室制取32g氧气的常用药品的成本如表所示。
药品 氯酸钾 双氧水 二氧化锰
成本 8.4元 2.6元 4元
结合表中信息，你认为在实验中选用双氧水制取氧气的优点是 。
【答案】（1）连续均匀的气泡冒出
（2）B；C
（3）成本低
【解析】（1）排水法收集氧气的时机：排水法收集气体时，需等导管口出现连续均匀的气泡再收集，避免收集到装置内的空气。
（2）装置乙的气压变化与操作分析：装置乙是固液常温型发生装置，利用弹簧夹控制装置内气压，从而控制反应的发生与停止。
（3）制取氧气的成本分析：结合药品成本表，对比不同药品的成本，判断双氧水制取氧气的优势。
【解答】（1）用装置甲（排水法）制取氧气时，刚开始导管口冒出的气泡是装置内的空气，当观察到导管口有连续均匀的气泡冒出时，说明装置内空气已排尽，即可开始收集气体。
（2）装置乙的气压变化与操作判断：
A：a 点关闭弹簧夹后，装置内继续反应产生气体，气压增大，会将液体压入长颈漏斗，试管中液面应逐渐下降，而非上升，故 A 错误；
B：bc 段气压下降，说明弹簧夹打开，气体排出，试管内液面上升，二氧化锰与双氧水重新接触，反应继续进行，故 B 正确；
C：c 点气压下降后趋于稳定，对应的操作是打开弹簧夹，排出气体，故 C 正确；
故答案为：BC。
（3）双氧水制取氧气的优点：对比表格中各药品成本，双氧水的成本（2.6 元）远低于氯酸钾（8.4 元），因此选用双氧水制取氧气的优点是成本低。
13．（2025八下·钱塘期末）小塘在实验室里用氯酸钾固体制取氧气。
（1）检查装置气密性时，将导管浸入水中，用手捂住试管，观察到 ，说明气密性良好。
（2）实验步骤：①在试管中加入试剂并固定好装置；②把导管移出水面；③点燃酒精灯加热；④熄灭酒精灯；⑤检查装置的气密性。以上步骤的正确顺序为 (填序号)。
（3）若用排空气法收集氧气，应选择丙图的收集装置 (选填“a”或“b”)。利用此装置收集氧气，检验氧气是否已集满的具体操作是 。
【答案】（1）导管口有气泡产生
（2）⑤①③②④
（3）a；将带火星的木条伸到集气瓶口，如果木条复燃，那么氧气已经收集满。
【解析】（1）根据装置气密性的检查方法解答；
（2） 根据用氯酸钾制取氧气的实验步骤分析；
（3）①比较氧气和空气密度大小，从而确定收集方法；
②根据氧气的检验方法解答。
【解答】（1）检查装置气密性时，将导管浸入水中，用手捂住试管，观察到 导管口有气泡产生 ，说明气密性良好。
（2） 用氯酸钾制取氧气的实验步骤为：先检查装置的气密性，然后在试管中加入试剂并固定好装置，再点燃酒精灯加热，收集氧气，收集满氧气后，先把导管移出水面，再熄灭酒精灯（防止水槽中的水倒流回热的试管，使试管炸裂），即正确顺序是⑤①③②④。
（3）①氧气的密度大于空气密度，则收集氧气采用向上排空气法，故选a；
② 检验氧气是否已集满的具体操作是：将带火星的木条伸到集气瓶口，如果木条复燃，那么氧气已经收集满。
14．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。
15.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。
16．（2025八下·金东期末）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忽略不计。
查阅资料得知：①白磷的着火点是40℃，当容器内的氧气浓度低于一定值时，白磷无法继续燃烧；②“暖宝宝”能耗尽容器中少量的氧气。
实验操作步骤如下：①拉动注射器，检查装置气密性；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；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；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 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；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）步骤①若观察到注射器活塞回到原处，则证明该装置气密性 (填“良好”或“不好”)。
（2）结合步骤 (填序号)，说明白磷燃烧需要氧气。
（3）该实验得出空气中氧气的体积分数为 (用含有 V1、V2的公式来表示)。
（4）小科多次重复上述实验，得到空气中氧气的体积分数都大于21%。为了减小误差应该如何改进上述操作 。
【答案】（1）良好
（2）③④
（3）
（4）没有控制温度恢复到80℃来测量体积
【解析】（1）根据装置气密性的检查方法解答；
（2）根据控制变量法的要求选择对照实验；
（3）氧气的体积分数=；
（4） 如果测量时集气瓶内温度太低，那么里面的气压会小于80℃时的气压，因此会有更多的水流回集气瓶，那么测出的氧气体积偏大，计算出的体积分数自然偏大，据此分析。
【解答】（1）步骤①若观察到注射器活塞回到原处，则证明该装置气密性良好。
（2）结合③（与氧气隔绝，不能燃烧）④（与氧气接触，燃烧）步骤，说明白磷燃烧需要氧气。
（3）该实验中，空气体积是V1，空气中的氧气体积是V1-V2，空气中氧气的体积分数为
。
（4）小科多次重复上述实验，得到空气中氧气的体积分数都大于21%，是因为实验开始条件为80℃的水，实验完成后，应该在相同温度下进行测定；若没有控制温度恢复到80℃来测量体积而导致空气中氧气的体积分数的偏大。
17．（2025八下·椒江期末）为探究能使带火星木条复燃的最低氧气体积分数，某同学利用如图装置进行如下实验。
(注：空气中的氧气体积分数为20%，不考虑水蒸气的影响)
①检查装置气密性，并在圆柱形容器壁上等间隔地标注刻度“1~10”。
②往圆柱形容器内注满水，装入试剂并打开止水夹 B、D，待容器中的水排尽后关闭止水夹B，打开导管C的密封塞，将带火星的木条通过导管C伸入容器内，观察现象并记录。
③再次往圆柱形容器内注水，调节水位高度分别至刻度“1~10”， 重复步骤②。
获得部分数据如表：
容器内水位所对应的刻度 注满 1~7 8 9 10
收集到的氧气体积分数% 100 … … 20
带火星木条的情况 复燃 复燃 复燃 很亮 微亮
（1） 仪器A的名称是 。
（2）发生装置中仪器A下端管口伸至液面以下的目的是 。
（3）若试管内残留空气，实验中收集到的氧气实际体积分数会偏 (选填“大”或“小”)。
（4）若忽略试管内残留的空气影响，根据上述实验结果，能使带火星木条复燃的最低氧气体积分数对应水位刻度为“8”，其对应氧气体积分数为 %。
【答案】（1）长颈漏斗
（2）防止生成的氧气从长颈漏斗逸出
（3）小
（4）36
【解析】（1）根据所指仪器的名称解答。
（2）从防止气体逸出的角度分析发生装置中长颈漏斗下端管口伸至液面以下的目的。
（3）考虑试管内残留空气会占据一定空间，从而影响收集到的氧气实际体积分数。
（4）根据表格数据和实验刻度关系，通过计算确定当容器内水位处于刻度“8”时收集到的氧气体积分数
【解答】（1） 仪器A的名称是长颈漏斗；
（2）发生装置中长颈漏斗下端管口伸至液面以下的目的是防止生成的氧气从长颈漏斗下端管口逸出，保证反应产生的气体都能进入后续收集装置。
（3）由于试管内残留空气，收集到的气体是氧气和残留空气的混合气体，所以实验中收集到的氧气实际体积分数会偏小。
（4）容器注满水时收集到的氧气体积分数为100%，水位刻度“10”时收集到的氧气体积分数为20%（此时收集的是空气），容器壁等间隔标注刻度“1-10”，从注满水到刻度“10”共10个刻度间隔，氧气从100% 变化到20%。那么每个刻度间隔对应的氧气体积分数变化为（100%-20%）÷10=8%。当容器内水位处于刻度“8”时，相比刻度“10”多2个刻度间隔，所以收集到的氧气体积分数为20%+8%×2=36%。
18．（2025九上·杭州开学考） 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实验中可以推测氮气具有的性质是 （写出2点）。
（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，再用弹簧夹夹紧橡皮管。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 mL刻度处才停止。
（4）细心的小明同学认为上述改进实验过程中当注射器活塞起始刻度不变时不用夹紧弹簧夹也能测定空气里氧气含量，请评价该同学说法是否合理并说明原因 。
【答案】（1）难溶于水，不支持燃烧
（2）③①②④
（3）1
（4）不合理，理论上消耗11mL的氧气大于注射器活塞的起始刻度10mL，无法正常测量消耗氧气的真实体积
【解析】（1）根据实验现象分析回答；
（2）根据用红磷测定空气组成的实验操作注意事项解答本题；
（3）根据空气中氧气的体积分数及反应器的容积分析；
【解答】（1）足量的红磷燃烧一段时间后熄灭，说明剩余的主要气体氮气不能燃烧，不能支持燃烧，这是氮气的化学性质，水不再继续进入，说明氮气难溶于水，这是氮气的物理性质；
（2）图Ⅱ实验中正确的实验操作顺序是④①③②；
（3）由于红磷燃烧消耗了容积为45mL的18×180mm的试管内空气的，
也就是9mL（即45mL×）；所以活塞所处的刻度值为10mL-9mL=1mL．
19．（2025八上·温州竞赛）资料显示，将新制的溶质质量分数为5%的H2O2溶液，加热到80℃时，才有较多氧气产生。而相同质量5%的H2O2溶液加入催化剂，常温下就会立即产生氧气，反应速度快、所需时间短。
（1）小科同学按图甲装置进行实验，当试管中有大量气泡出现时，伸入带火星的木条，木条并未复燃。为此，他利用图乙装置收集气体，再用带火星的木条检验，木条复燃。那么图甲实验中带火星木条未复燃的原因是 。
（2）小金同学利用催化剂使H2O2溶液分解制取氧气，图丙是他设计的气体发生装置，请你指出一处错误： 。
（3）两位同学采用相同质量5%的H2O2溶液，图丁虚线表示小科采用加热分解制取氧气的曲线，请你在该图中用实线画出小金利用催化剂制取氧气的大致曲线(假定两种方法H2O2均完全分解)。
【答案】（1）加热过氧化氢溶液的同时，溶液中水蒸气随氧气一起逸出，氧气浓度较低
（2）长颈漏斗的下端未伸入液面以下
（3）
【解析】（1）加热时，水会汽化变成水蒸气，从而降低氧气的浓度，据此解答；
（2）根据长颈漏斗下端未浸入液面以下会造成生成气体溢出分析；
（3）注意从反应快慢，最终生成氧气质量，以及开始生成氧气的起始时间三个角度比较两个图像的不同，据此画出对应的图像即可。
【解答】（1） 在图甲装置中，加热H2O2溶液时，产生的氧气与水蒸气同时逸出，导致氧气被稀释，浓度不足以使带火星的木条复燃。而图乙通过排水法收集氧气时，水蒸气被分离，氧气纯度更高，因此木条复燃。
（2） 图丙气体发生装置的错误是长颈漏斗下端未伸入液面以下（或“未形成液封”）。长颈漏斗的作用是添加液体药品，其下端必须浸入液面以下，否则生成的气体会从漏斗逸出，无法有效收集氧气。
（3） 采用加热的方法制取氧气时，开始一段时间内溶液温度低，则这段时间内几乎没有氧气产生。而使用催化剂的方式制取氧气时，实验开始就会产生大量氧气，且反应速率明显大于前者。催化剂只能改变反应速率，不能改变生成物的质量，因此二者最终生成氧气的质量是相同的，如下图所示：
20．建构合理的思维模型，既能促进深度学习，又能提高思维品质。小科建构了“两组分混合物含量测定”的思维模型(如图)。
运用该模型对教材中“测定空气中氧气含量”的实验进行再探究，忽略含量很低的其他物质，空气可以看成由氮气和氧气组成的两组分混合物。
[探究一]根据沸点低的组分先汽化的性质，测定混合物中某组分的含量。
（1）将空气转变为液态空气，液氮先汽化。从建模角度分析，该操作属于上述思维模型中的 。
[探究二]根据混合物中某组分发生化学反应，测定混合物中某组分的含量。
（2）[进行实验]按图甲装置测定空气中氧气的含量。
实验1：按图 a 所示装置，用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的体积分数。
实验2：按图b所示装置，在集气瓶内壁用水均匀涂抹铁粉除氧剂(其中辅助成分不干扰实验)，利用铁锈蚀原理测定空气中氧气的体积分数。
①实验1中的弹簧夹 K1 最合理的打开时间是 (填“反应刚结束时”或“冷却到室温时”)。该实验中，红磷要足量的目的是 。
②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 c、图d所示。依据图中信息，实验2 的测定方法更准确，判断依据是 °由此可知，用 法测定空气中氧气含量的误差较小。
（3）[交流评价]已知：在空气中点燃石蜡，会生成水和二氧化碳等物质。实验1若用足量石蜡替换红磷，规范操作后，测得的氧气含量将 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
（4）[继续探究]运用上述思维模型，小科又设计了图丙的实验装置。①利用图丙装置进行实验，在实验加热过程中，硬质玻璃管上小气球的作用是 。
②请根据某小组提供的实验数据，完成表格：
硬质玻璃管中空气体积 反应前注射器中空气体积 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
50mL 20 mL 6 mL
③不同实验小组做上述实验时结果差别较大，其中有些小组测定出空气中氧气的体积分数低于实际数值，请分析导致测定数值偏低的原因： (答出一点即可)。
（5）[交流评价]与图甲实验相比，图丙实验的优点是 (答出一点即可)。
【答案】（1）分离转移
（2）冷却到室温时；使氧气充分反应；实验2中反应结束后氧气的体积分数更小；铁锈蚀原理
（3）偏小
（4）平衡压强，防止橡胶塞飞出；20%；铜不足，装置漏气、没有冷却至室温就读数等
（5）实验结果更准确、更环保等
【解析】（1）将氮气和氧气分离的方法属于物理变化，可知属于分离转移过程。
（2）若没有冷却就打开止水夹，会导致测得的氧气体积分数偏小。
（3）实验的原理是压强差，反应有气体产生，会导致压强差变小，测得的氧气的体积分数偏小。
（4）气泡在压强大时鼓起，可以起到平衡压强的作用。
（5）燃烧时氧气浓度降低到一定值，不再支持燃烧，铜与氧气反应可以将氧气耗尽实验结果更准确。
【解答】（1）利用沸点不同将氮气和氧气分离，属于分离转移过程。
（2）①反应刚结束时，装置内温度较高，气体处于膨胀状态，压强偏大，所以应等冷却至室温后再打开 K1 。红磷足量可以将氧气充分反应。
② 由图乙可知，红磷燃烧实验后氧气的体积分数远大于利用铁锈蚀原理实验后氧气的体积分数，可知使用铁锈蚀原理即方法2的测定方法更准确。
（3）反应产生二氧化碳会导致装置内气体压强减小的程度偏小，可知测得的氧气的体积分数会偏小。
（4）时玻璃管内气体温度升高，受热膨胀，压强增大，气球可以平衡压强，防止压强过大导致橡胶塞飞出。
空气中氧气的体积分数。
可能导致误差的原因：铜不足，装置漏气、没有冷却至室温就读数等。
（5）铜与氧气反应不需要燃烧，实验结果更准确，且更环保。
21．（2025八下·义乌月考）某校科学小组在学习了“空气中氧气含量测定”的基础上，改进了教材中的实验，设计出了如图所示的实验装置。实验步骤如下：
①如图所示，连接仪器，检查装置的气密性。发现装置的气密性良好。
②在集气瓶里装进适量a体积的水，燃烧匙里放一块白磷(其着火点是40℃)，并在酒精灯上把玻璃棒下端加热，按图示装置把集气瓶中(整个集气瓶的体积是c)的空气密封起来，把长导管的另一端放入盛有足量水的烧杯中。(注：集气瓶内的长导管已伸到了瓶底)。
③用力把预先加热过的玻璃棒按下与白磷接触，观察到白磷立即着火燃烧，产生大量白烟，同时放出大量的热。(注：白磷与红磷燃烧的产物相同)。
④待白磷燃烧熄灭后，稍加振荡，白烟消失。
⑤待集气瓶完全冷却至室温，量出集气瓶中水的体积是b。
⑥根据a、b、c三个数据，计算出空气中氧气的体积分数。根据以上信息，回答下列问题。
（1）在白磷开始燃烧到最后熄灭的过程中，集气瓶内水面位置的变化情况是 。
（2）若实验非常成功，请写出本实验空气中氧气的体积分数： 。(用a、b、c表示)
（3）在上述实验中，下列操作的实施和实验现象的出现，会导致实验最后产生的实际值大于理论值的是____。
A．装置气密性不好
B．实验前集气瓶里没有装适量的水
C．集气瓶没有冷却到室温
D．用硫粉代替红磷(二氧化硫能溶于水)
（4）集气瓶里预先装进a 体积的水，在实验过程中起到哪些作用____。
A．加快集气瓶的冷却
B．液封导气管的末端，以防气体逸出
C．缓冲集气瓶内气压的骤然升高
D．防止熔化物溅落炸裂瓶底
【答案】（1）先下降后上升
（2）
（3）B
（4）A；B；C；D
【解析】根据白磷开始燃烧到最后熄灭过程中瓶内压强变化进行分析解答；根据空气中氧气的含量为21%进行解答；设计实验证明白磷过量，进而说明氧气消耗完；通过实验具体分析；通过分析瓶内压强变化，进而分析实际值与理论值的大小。
【解答】（1）白磷燃烧放热，导致瓶内气压增大，液面下降，完全反应后氧气消耗，温度降低，瓶内气压减小，液面上升，在白磷开始燃烧到最后熄灭的过程中，集气瓶内水面的变化情况是先下降后上升；
（2）氧气约占空气总体积的五分之一，若实验非常成功，a、b、c三个数据应满足的一个等式关系式；
（3）A、装置气密性不好，会导致实验结果偏小；
B、实验前集气瓶里没有装适量体积的水，导致部分气体膨胀逸出，导致实验结果偏大；
C、集气瓶没有冷却到室温，会导致实验结果偏小；
D、硫燃烧生成的二氧化硫能溶于水，对结果无影响；
（4）集气瓶里预先装进a体积水的目的：一是为了加快⑤步骤中集气瓶的冷却速度，二则主要是形成液封，三则是缓冲集气瓶内气压的骤然升 高， 防止生成物溅落，炸裂瓶底。故选ABCD。
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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