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第3章 《空气与生命》 专题复习与精例解析
【知识梳理】
专题一：空气
1．主要成分： (78%)、 (21%)、 二氧化碳 、稀有气体、水蒸气及其他杂质(%为 分数)。【来源：21·世纪·教育·网】
2．各成分的用途。
(1)N2：工业上生产硝酸和氮肥的重要原料；液氮常用作 ；因为N2的性质稳定 ，所以可用于食品防腐、保鲜，也可用于延长灯泡的使用寿命。
(2)O2是供给呼吸的重要物质；可作助燃剂，用于钢铁冶炼、金属焊接等。
(3)稀有气体(包括氦、氖、氩、氪、氙、氡)：因为化学性质稳定，常用作保护气；通电时能发出不同颜色的光，故可用作各种用途的电光源。21*cnjy*com
(4)CO2是光合作用的原料；固态CO2(俗称 )可作制冷剂，用于冷藏、人工降雨等； 在工业上可用于制碱、尿素、汽水等；还可用于灭火。CO2在空气中的含量少，故不采用分离空气的方法制取。
3．测定空气中氧气的含量实验原理：完全消耗一定量的空气中的 ，导致气体的压强变 ，恢复原状态后减少的体积即为 的体积。
【精选例析】
【典例1】 用如图3- 1所示的装置可以测定空气中氧气的含量，实验前在集气瓶中加入少量水，并做上记号。下列说法错误的是( )
A．实验所用红磷一定要过量
B．点燃红磷前先用止水夹夹紧乳胶管
C．红磷熄灭后立即打开止水夹开始读数
D．最终进入集气瓶内的水的体积就是氧气的体积
实验所用红磷一定要过量，如果红磷不足，会使氧气有剩余，结果不准确；点燃红磷前先用止水夹夹紧乳胶管，防止红磷燃烧时空气受热从导管逸出；红磷熄灭后要等集气瓶冷却至室温再打开止水夹读数；因为空气中氧气全部被消耗掉，所以最终进入集气瓶内的水的体积就是氧气的体积。
【变式应用】
【变式1】 如图3- 2所示是铁丝在氧气中燃烧的改进实验，用适量过氧化氢和二氧化锰代替原实验中集气瓶里的水。
(1)用过氧化氢在二氧化锰代替原集气瓶里的水，其优点除了使实验更简便外，还有 。
(2)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： 。
(1)过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成氧气，用过氧化氢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外，还有过氧化氢分解可以提供充足的氧气，让铁丝燃烧更持久。21cnjy.com
(2)铁在氧气中燃烧的实验现象为剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，有黑色固体生成，其反应的化学方程式为3Fe＋2O2Fe3O4。
专题二：氧气
1．物理性质：氧气通常是 色、 味的气体，密度比空气 ， 溶于水，液态、固态时呈蓝色。
2．化学性质：氧气的化学性质 ，在一定条件下可与很多物质发生 反应。氧气具有助燃性，能够支持燃烧。
3．实验室制氧气的方法：①加热 ；②加热氯酸钾和二氧化锰混合物；③往 溶液中加入二氧化锰。
4．燃烧的条件：可燃物在有充足助燃剂时，温度达到 。
【精选例析】
【典例2】 过氧化氢溶液在催化剂二氧化锰的作用下能迅速分解生成氧气和水。可以通过调节分液漏斗的活塞来控制液体的滴加速度，根据图3-3回答下列问题。
图3-3
(1)分液漏斗中应放入的物质是_____ _______，锥形瓶内应放入的物质是____________。
(2)写出该方法制取氧气的文字表达式：_______________；要收集一瓶纯净的氧气，应选择装置_____(填字母)。21·cn·jy·com
(3)某同学在观察到锥形瓶内有大量气泡时，开始用B收集氧气，过一段时间后，用带火星的木条放在瓶口以及伸入瓶中、瓶底，都未见木条复燃。其原因可能是_________
______________________________________________。
(4)装置A中反应剧烈，据此提出的安全注意事项是________(填序号)。
①控制液体的滴加速度
②用体积较小的锥形瓶
③加热反应物
(1)制取气体的发生装置由反应物的状态和反应的条件决定，故固体二氧化锰放入锥形瓶中，过氧化氢溶液放入分液漏斗中。
(2)排空气法与排水法比较，排水法收集的气体更纯净。
(3)制取气体首先要检查装置的气密性，若收集不到气体，应从装置的气密性上找原因。
(4)此反应剧烈，应通过控制液体的滴加速度来调节反应的速度。
【变式应用】
【变式2 1】 为探究催化剂对过氧化氢(H2O2)分解的催化效果，某研究小组做了如下实验。
实验一：图3-4中的实验能否证明MnO2是过氧化氢分解反应的催化剂？并说明理由。
。
实验二：从表格的设计可以看出，该实验的目的是
。
1%H2O2溶液/毫升 50 50 50
加入MnO2的质量/克 0.1 0.2 0.4
测量40秒末得到O2的体积/毫升
由实验一可知，加入一定质量的MnO2后，带火星的木条马上复燃，说明马上有氧气生成，但这并不能说明MnO2起催化作用(它可能参与了反应)，因为无法判断MnO2在反应前后质量和化学性质是否改变。由实验二的表格设计中可以看出，加入的MnO2质量是变量，即要探究过氧化氢分解的快慢与加入的MnO2的质量的关系。
【变式2 2】 上课时，老师演示了“过氧化氢制取氧气”的实验，可学生分组实验又是采用高锰酸钾制取氧气，小科对此产生了疑问。老师解释说：“从某个角度分析，每一种制取氧气的方法都有其各自的特点和长处”。请你对这两种制取氧气的方法进行分析比较，从三个不同角度说出它们的差异和优势。21·世纪*教育网
专题三：二氧化碳
1．物理性质：常温下二氧化碳是 色 味、密度比空气 、 溶于水的气体。
2．化学性质：①二氧化碳一般不能燃烧也不 燃烧，不能供给呼吸；②二氧化碳与 反应生成碳酸，碳酸分解生成 和二氧化碳；③能跟澄清石灰水反应生成碳酸钙和水，使澄清石灰水 。【出处：21教育名师】
3．实验室制法：大理石与稀盐酸反应，反应的化学方程式为 。
【精选例析】
【典例3】 某兴趣小组利用如图3- 5所示装置进行二氧化碳的制取和部分性质实验，回答下列问题。
(1)关闭E打开C，从长颈漏斗A中加入液体与锥形瓶B中的固体接触，即有二氧化碳气体产生。观察到D中的蜡烛慢慢熄灭，说明二氧化碳具有_______
_________的性质。写出实验室制取二氧化碳的化学方程式：____________________。
(2)关闭C打开E，观察到G中的蜡烛燃烧得更旺，说明有氧气生成。
【查阅资料】 二氧化碳能与过氧化钠(Na2O2)反应生成碳酸钠和氧气，碳酸钠与稀盐酸反应有CO2气体生成。
【实验探究】 要检验反应后F中的固体物质含有碳酸钠，可取少量反应后F中的固体物质于试管中，滴入________，观察到有气泡产生；用蘸有澄清石灰水的玻璃片放在试管口，观察到____________________，写出该反应的化学方程式：______________
______________。
【实验结论】 反应后F中的固体物质含有碳酸钠。二氧化碳与过氧化钠反应的化学方程式为____________________。
【拓展联系】 虚线框内装置还可以作为实验室制备__________的发生装置，写出反应的化学方程式：__________________________________。
(1)二氧化碳气体使D中的蜡烛慢慢熄灭，说明它不燃烧也不支持燃烧。
(2)碳酸钠能与盐酸反应产生二氧化碳，使蘸有澄清石灰水的玻璃片上生成白色沉淀；虚线框内装置适于固体和液体不需要加热的反应，因此可以用于MnO2催化分解H2O2制取氧气。
【变式应用】
【变式3】 某科学兴趣小组的同学对实验室制取CO2及相关性质进行一系列的探究活动。
气体制取：按如图3-6A所示的制取装置进行实验，实验室制取CO2所用药品是
。
图3－6
(2)实验探究：
实验一：向一个充满CO2气体的质地较软的塑料瓶中加入约1/3体积的水，立即旋紧瓶盖，用力摇晃塑料瓶。可观察到塑料瓶 ，说明CO2能溶于水。
实验二：先用集气瓶装满一瓶蒸馏水(pH＝7.0)。然后按如图3- 6所示组装装置并进行实验，(NaHCO3溶液能吸收氯化氢气体而不吸收二氧化碳)，再用pH计测定从装置C排到烧杯中的液体的pH。测得烧杯中液体的pH<7.0，说明溶液呈酸性，原因是
。
实验三：若用装置E收集CO2并测量生成的CO2气体的体积，其中在水面上放一层植物油的目的是 。
实验一：二氧化碳能溶于水，使得塑料瓶中气压减小，塑料瓶变瘪。实验二：装置B中碳酸氢钠溶液吸收了二氧化碳气体中混杂的氯化氢气体，通入装置C中的气体只有二氧化碳，二氧化碳溶于水中达到饱和后，继续进入C中的二氧化碳将C装置中的蒸馏水压入烧杯中，在这一过程中溶于水中的二氧化碳会与水反应生成碳酸，故测得烧杯中液体的pH＜7.0。实验三：装置E中在水面上放一层植物油，由于二氧化碳不溶于植物油，故可以隔离二氧化碳和水，防止二氧化碳溶于水中。21*cnjy*com
专题四：光合作用和呼吸作用
区别与联系 光合作用 呼吸作用
区别 部位
条件
原料
产物
能量、物质转变
联系 如果没有光合作用制造的有机物，呼吸作用就无法正常进行。这是因为呼吸作用所分解的有机物正是光合作用的产物，呼吸作用所释放的能量正是光合作用储存在有机物中的能量。如果没有呼吸作用，光合作用也无法正常进行。这是因为植物进行光合作用的时候，原料的吸收和产物的运输所需要的能量，正是呼吸作用释放出来的。呼吸作用与光合作用是相互依存的关系。
【典例4】 某兴趣小组探究“植物的光合作用和呼吸作用”的实验步骤如下：
图3- 7
①将长势、大小相同的两株天竺葵放在暗处2天后，分别置于两个密封瓶A、B内。
②将A瓶移到光下6～7小时，B瓶仍放在暗处(如图3- 7甲)。
③取下玻盖，将点燃的蜡烛分别伸入A、B瓶(如图3- 7乙)。
④取A、B瓶中大小相同的两片叶片，放入盛有酒精的小烧杯中水浴加热，脱色。
⑤取出脱色的叶片漂洗，滴加碘液。
请回答下列问题。
(1)步骤①暗处理的目的是__________________________。
(2)步骤②中A、B瓶构成一组________，其变量是________。
(3)步骤④加热过程要用水浴加热的原因是
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(4)步骤⑤滴加碘液后，能够变蓝的是摘自______(填“A”或“B”)瓶的叶片，这不仅说明光合作用的产物是________，还说明光合作用的条件需要________。
(5)步骤③，伸入A瓶的蜡烛继续燃烧 ，说明A瓶的植株释放了______。B瓶的蜡烛会______，说明B瓶的植株进行了________作用。www.21-cn-jy.com
(6)运用：为了增加温室蔬菜的产量，人们往往向温室里通入适量的________。北方农民常把蔬菜存于地窖中，是因为在地窖中植物的________作用较弱，有机物的消耗较少。
(1)绿色植物的叶片在黑暗处能进行呼吸作用，不能进行光合作用，这样叶片内的淀粉就会被耗尽。
(2)A、B两瓶只存在一个变量——光照，因而二者可以构成一组对照实验。
(3)酒精是易燃、易挥发液体，沸点较低；如果对酒精直接加热，温度升高过快，易导致酒精沸腾引发燃烧，因此，要对酒精隔水加热。
(4)A瓶处于光照条件下，光合作用能够进行，叶片内就会产生淀粉等有机物，滴加碘液后，就会变蓝；B瓶处于黑暗状态下，光合作用不能进行，叶片内没有淀粉生成，滴加碘液不会变蓝。该实验说明光合作用的产物之一是淀粉，所需条件是光。
(5)氧气是光合作用的产物，A瓶中的植物通过光合作用产生了氧气，点燃的蜡烛伸入瓶内后，会继续燃烧；点燃的蜡烛伸入B瓶后会熄灭是因为绿色植物的呼吸作用消耗氧气、产生二氧化碳。2·1·c·n·j·y
(6)由于二氧化碳是光合作用的原料，向蔬菜温室中通入适量的二氧化碳，会提高光合作用的强度，增加蔬菜的产量。将蔬菜放入地窖后，蔬菜的呼吸作用消耗氧气、生成二氧化碳；由于地窖内空气基本不流通，氧气的含量逐渐降低、二氧化碳的含量不断增加，蔬菜呼吸作用的强度就会逐渐降低，蔬菜内有机物分解量减少，蔬菜的保存时间延长。
【变式应用】
【变式4】 如图3-8为某植物的两种生理活动，下列有关叙述正确的是 ( )
A．植物在白天只进行①生理活动
B．植物在白天只进行②生理活动
C．植物在白天同时进行①和②生理活动
D．植物在无光条件下也能进行①和②生理活动
光合作用吸收二氧化碳释放氧气，且只在有光条件下进行；活细胞在任何时候都要进行呼吸作用，吸收氧气释放二氧化碳。图中①代表光合作用，②代表呼吸作用；白天有光，植物同时进行光合作用和呼吸作用。
【易错点拨】
易错点1 实验结论和实验现象的辨析
【典例1】下列对物质在氧气中燃烧的实验现象的描述，正确的是 ( )
A．木炭在氧气中燃烧时，有水和二氧化碳产生
B．红磷在氧气中燃烧时，产生大量白雾
C．铁丝在氧气中燃烧时，火星四射，有黑色固体生成
D．硫粉在氧气中燃烧时，产生淡蓝色火焰，生成刺激性气味的气体
【错解】选A，理由是：木炭在氧气中燃烧，有水和二氧化碳生成。
【析错】上述解题的错误在于把“有水和二氧化碳产生”这一实验结论当作实验现象。
易错点2 质量守恒定律
【典例2】下列对质量守恒定律的理解，正确的是 ( )
A．因为“质量守恒”，所以煤燃烧后产生的煤渣质量一定和反应前煤的质量相等
B．镁条在空气中燃烧后，生成物的质量比镁的质量大
C．100克水与100克酒精混合后，质量等于200克，这符合质量守恒定律
D．1克氢气在9克氧气中完全燃烧生成10克水
【错解】 选D，理由是：根据质量守恒定律，化学反应前后物质的总质量相等，所以1克氢气和9克氧气完全燃烧后生成水的质量等于两者之和，即10克。
【析错】 上述解题的错误在于对质量守恒定律理解不到位。质量守恒定律是指参加化学反应的物质的总质量等于生成物的总质量。1克氢气和8克氧气恰好完全反应，因此氧气过量，有1克氧气没有参加化学反应。所以生成水的质量为9克，而不是10克。
第3章 《空气与生命》 专题复习与精例解析 参考答案
【知识梳理】
专题一：空气
1．氮气(78%)、氧气 体积
2．(1)制冷剂 (4)干冰
3．氧气，小，氧气
【精选例析】
【典例1】 答案Ｃ
【变式1】 【答案】 (1)过氧化氢可以提供充足的氧气，让铁丝燃烧更持久 (2)剧烈燃烧，火星四射 3Fe＋2O2Fe3O421教育网
专题二 氧气
1．无色、无味的气体，大，不易溶于水
2．活泼，氧化反应
3．①热高锰酸钾；③往过氧化氢溶
4．着火点。
【典例2】 【答案】 (1)过氧化氢溶液 二氧化锰 (2)过氧化氢水＋氧气 D
(3)实验装置气密性不好 (4)①
【变式应用】
【变式2 1】 【答案】 实验一：不能；虽然能改变反应速度，但无法判断MnO2在反应前后质量和化学性质有无改变 实验二：探究二氧化锰质量对过氧化氢分解的催化效果的影响2-1-c-n-j-y
【变式2 2】 【答案】
比较角度 差异 优势
过氧化氢制取氧气 高锰酸钾制取氧气
1 不需要加热 需要加热 前者节约能源，操作简便
2 相同质量的反应物制得的氧气质量多 相同质量的反应物制得的氧气质量少 前者节约资源(或氧原子利用率高)
3 产物除了水，没有废弃物 产物多种，较少被利用 前者有利于环境保护
4 反应结束后的催化剂容易回收利用 反应结束后剩余物质回收利用较难 前者节省成本
5 反应剧烈，气流不易控制，混合液容易冲出容器 反应平稳，气流容易控制 后者更加安全
专题三 二氧化碳
1．无色无味、密度比空气大、能溶于水的气体。
2．①支持②水，生成水和二氧化碳；③变浑浊。
3． CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑。
【典例3】 【答案】 (1)不燃烧也不支持燃烧 CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O (2)稀盐酸(或稀硫酸) 玻璃片上出现白色固体 Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O 2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 氧气 2H2O2 2H2O＋O2↑www-2-1-cnjy-com
【变式3】 实验一：二氧化碳能溶于水，使得塑料瓶中气压减小，塑料瓶变瘪。实验二：装置B中碳酸氢钠溶液吸收了二氧化碳气体中混杂的氯化氢气体，通入装置C中的气体只有二氧化碳，二氧化碳溶于水中达到饱和后，继续进入C中的二氧化碳将C装置中的蒸馏水压入烧杯中，在这一过程中溶于水中的二氧化碳会与水反应生成碳酸，故测得烧杯中液体的pH＜7.0。实验三：装置E中在水面上放一层植物油，由于二氧化碳不溶于植物油，故可以隔离二氧化碳和水，防止二氧化碳溶于水中。
【答案】 (1)石灰石和稀盐酸 (2)实验一：变瘪 实验二：二氧化碳溶于水生成碳酸，呈现酸性 实验三：隔离水和二氧化碳，防止二氧化碳溶于水【来源：21cnj*y.co*m】
专题四 光合作用和呼吸作用
区别与联系 光合作用 呼吸作用
区别 部位 含叶绿体的细胞 所有的活细胞
条件 光 有光、无光均可
原料 二氧化碳、水 有机物、氧气
产物 有机物、氧气 二氧化碳、水
能量、物质转变 制造有机物，储存能量 分解有机物，释放能量
联系 如果没有光合作用制造的有机物，呼吸作用就无法正常进行。这是因为呼吸作用所分解的有机物正是光合作用的产物，呼吸作用所释放的能量正是光合作用储存在有机物中的能量。如果没有呼吸作用，光合作用也无法正常进行。这是因为植物进行光合作用的时候，原料的吸收和产物的运输所需要的能量，正是呼吸作用释放出来的。呼吸作用与光合作用是相互依存的关系。
【典例4】 【答案】 (1)将叶片内原有的淀粉运走或耗尽 (2)对照实验 光照 (3)防止温度升高过快，引燃酒精 (4)A 淀粉 光 (5)氧气 熄灭 呼吸 (6)二氧化碳 呼吸
【变式4】 【答案】 C
【易错点拨】
易错点1 实验结论和实验现象的辨析
【典例1】【正解】 选C。选项B中红磷在氧气中燃烧产生大量白烟，而非白雾；选项D中硫在氧气中燃烧产生明亮的蓝紫色火焰，而不是淡蓝色火焰。【版权所有：21教育】
易错点2 质量守恒定律
【典例2】 【正解】 选B，理由是：镁条在空气中燃烧后生成氧化镁，空气中的氧气参加了反应，所以生成的氧化镁的质量等于镁条和参加化学反应的氧气质量的总和，即大于镁的质量。21教育名师原创作品
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专题一 空气
知识梳理
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精选例析
变式应用
专题二 氧气
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知识梳理
精选例析
变式应用
专题三 二氧化碳
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知识梳理
精选例析
变式应用
专题四 光合作用和呼吸作用
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知识梳理
精选例析
变式应用
易错点1 实验结论和实验现象的辨析
易错点拨
易错点2 质量守恒定律
广21世纪数痘
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