3.1空气与氧气
选择题
1.在生产和科学研究中需要用到一些保护气。当焊接金属时，为了隔绝空气，能作为保护气的是(D)
A.氢气、氮气 B.氮气、氧气 C.二氧化碳、一氧化碳 D.氮气、氩气
2.在一密闭容器中充满空气，经测定其中氮气的体积为100 mL，则其中氧气的体积约为(D)
A.20 mL B.35 mL C.40 mL D.25 mL
3．下列有关物质的性质及相关用途的叙述，正确的是(D)
①氧气易溶于水，使得鱼能在水中生存
②氮气的化学性质不活泼，可用作粮食和食品仓库的保护气
③氧气能支持燃烧，所以可用作火箭的高能燃料
④由于稀有气体有惰性，所以常用作保护气
A.①②③ B.①②④ C.①③ D.②④
4．从如图获取的信息中错误的是(C)
/
A.空气是一种混合物 B.该过程为物理变化
C.氮气沸点比氧气高 D.氧气由氧分子构成
5．某化学小组利用如图所示实验装置测定空气中氧气的含量(部分固定装置已略去)。关于该实验有下列说法，其中正确的是(B)
①向烧杯中加水是为了提高烧杯内的温度
②白磷燃烧会放出大量的白雾
③白磷的量不足，会使测定的结果偏大
④实验中可观察到，注射器的活塞先向右移动，后向左移动
⑤若试管内净容积为50 mL，反应后冷却至室温，活塞停止在40 mL附近
A．①②③ B．①④⑤ C．②③⑤ D．③④⑤
6.[2018·舟山]15%的双氧水在二氧化锰催化作用下会剧烈反应产生O2。实验室欲利用15%的双氧水制取O2,则下列装置中,仪器选择和药品放置最合理的是(D)
/
7．下列收集装置，可以用来收集氧气的是(D)
/
A．①③ B．①②③⑥ C．①⑤⑥ D．①②③④
8.实验室需收集一瓶约含空气的氧气。下列操作正确的是(B)
//
集气瓶中灌的水B. 集气瓶中灌的水 C.导管伸入到集气瓶 D. 导管伸入到集气瓶
体积的处 体积的处
/ / / /
第9题图 第10题图 第11题图 第13题图
9.如图所示，甲、乙两个气密性良好的干燥集气瓶中都充满了空气。甲、乙瓶中的燃烧匙内分别放有足量的红磷和炭粉，a、b为止水夹。分别点燃红磷和炭粉，充分燃烧后，恢复至室温，同时打开a、b，则烧杯中的水可能先进入(A)
A.甲瓶 B. 乙瓶 C. 同时进入 D. 无法判断
10.医院给病人输氧气时用到类似如图所示的装置，下列说法不正确的是(C)
A. 使用该装置可观测是否有氧气输出
B. 使用该装置可观测氧气输出的速度
C. b导管连接供给氧气的钢瓶
D. b导管连接病人吸氧气的塑料管
11.如图为实验室用等质量的高锰酸钾和氯酸钾(另加少量的二氧化锰)分别制取氧气的数据分析示意图。下列依据图示信息所得出的分析正确的是(B)
A.同时开始加热，先收集到氧气的是氯酸钾
B.用相同容积的试管制取较多量的氧气时，宜选择氯酸钾为原料
C.加入少量的二氧化锰使氯酸钾产生的氧气质量增加
D.反应时间较长的是高锰酸钾
12.分类是学习科学的方法之一。下列物质中属于氧化物的是(B)
A. 氧气 B. 水 C. 纯碱(Na2CO3) D. 氢氧化钙[Ca(OH)2]
13.如图表示一定质量的KClO3和MnO2固体混合物受热过程中，某变量y随时间的变化趋势。纵坐标表示的是(A)
A. 固体中氧元素的质量 B. 生成O2的质量
C. 固体中MnO2的质量 D. 固体中钾元素的质量分数
15. 在使用高锰酸钾制氧气的操作过程中，先后顺序不规范的是(D)
A. 先检查装置的气密性，再加入药品
B. 先盖上玻璃片，再从水中拿出集气瓶正放在桌上
C. 先将导管从水中取出，再熄灭酒精灯
D. 先在铁架台上固定发生装置，再放置酒精灯 第14题图
14.如图所示装置可用来测定空气中氧气的含量。下列是同学们对该实验的判断和认识，其中有错误的是(A)
①装置不漏气是实验成功的重要因素之一
②红磷的用量不足会影响实验结论
③集气瓶内气体压强的减少会导致瓶中水面的上升
④将红磷改为碳也能得到正确的实验结论 ⑤红磷熄灭后瓶内肯定没有氧气了
A.④⑤ B.②③ C.①② D．①③
二、填空题
1.铁丝在氧气中燃烧的全过程如图所示，试回答下列问题：
/
(1)选用的细铁丝应先用砂布擦去铁丝表面的铁锈，这个变化是物理变化。
(2)铁丝为什么要绕成螺旋状？增大铁丝的受热面积。铁丝前端为什么要系一根火柴？引燃且提高铁丝局部的温度，以利于铁丝顺利燃烧。集气瓶内为什么要预先装少量水或铺一层细沙？防止溅落的熔融物使瓶底炸裂。点燃火柴后，铁丝插入集气瓶内的适宜时刻和方法是待火柴临近烧完时，缓缓插入集气瓶。为什么？避免火柴梗太长而消耗过多的氧气。
(3)观察到铁丝在氧气中燃烧时的现象是剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体物质。
(4)写出发生反应的文字表达式：铁＋氧气四氧化三铁。
2．小亮发现：收集的氧气占集气瓶容积的60%(空气占40%)时，能使带火星的木条复燃。那么，使带火星的木条复燃的氧气浓度的最低值是多少呢？小亮对此展开探究：
第一组实验：取5只集气瓶，编号为①②③④⑤，分别装入其总容积10%、20%、30%、40%、50%的水。用排水法收集氧气，恰好把5只集气瓶中的水排去。将带火星的木条依次插入①～⑤号瓶中，记录实验现象。
小亮在前一组实验的基础上又做了第二组和第三组实验，三组实验的数据和现象见下表：
/
请根据实验回答下列问题：
(1)写出实验室用高锰酸钾制取氧气的文字表达式：高锰酸钾―→锰酸钾＋二氧化锰＋氧气。
(2)在使用过氧化氢和二氧化锰制取的装置中，使用分液漏斗的优点是控制反应的进行；检查该装置的气密性时，应该先关闭活塞，然后将导管的一端放入到水中，再用手紧贴锥形瓶的外壁，如果有气泡产生，说明装置的气密性良好。
(3)使用带火星的木条验满氧气的方法是否可靠：是(选填“是”或“否”)。
(4)集气瓶中氧气的体积分数＝收集的氧气占容积的体积分数＋瓶中空气占容积的体积分数×20%。
(5)带火星的木条复燃时，收集的氧气占容积的体积分数最低为35%。
(6)用带火星的木条直接检验过氧化氢受热分解产生的氧气时，往往难以复燃，这是因为在加热生成氧气的同时产生大量水蒸气，此时混合气体中氧气的体积分数随温度变化的曲线如图所示。若只考虑氧气的体积分数对实验结果的影响，欲使带火星的木条复燃，应将加热过氧化氢的最高温度控制在85℃。
12.如图所示四种途径都可以得到氧气。
(1)写出实验室通过甲、乙两种途径制取氧气的文字表达式。
甲：过氧化氢氧气＋水。 第12题图
乙：氯酸钾氯化钾＋氧气。
(2)如图②为制取某些气体的装置图，用乙途径制取氧气，可选用的发生装置是A。
/ /
(3)工业上制氧气，利用丁途径。其原理是利用氮气和氧气的沸点不同。
(4)“绿色化学”是21世纪科学发展的重要方向之一。你认为在中学科学实验室中，甲(填“甲”“乙”或“丙”)途径更能体现科学实验的绿色化追求。/
3.1空气与氧气
选择题
1.在生产和科学研究中需要用到一些保护气。当焊接金属时，为了隔绝空气，能作为保护气的是( )
A.氢气、氮气 B.氮气、氧气 C.二氧化碳、一氧化碳 D.氮气、氩气
2.在一密闭容器中充满空气，经测定其中氮气的体积为100 mL，则其中氧气的体积约为( )
A.20 mL B.35 mL C.40 mL D.25 mL
3．下列有关物质的性质及相关用途的叙述，正确的是( )
①氧气易溶于水，使得鱼能在水中生存
②氮气的化学性质不活泼，可用作粮食和食品仓库的保护气
③氧气能支持燃烧，所以可用作火箭的高能燃料
④由于稀有气体有惰性，所以常用作保护气
A.①②③ B.①②④ C.①③ D.②④
4．从如图获取的信息中错误的是( )
/
A.空气是一种混合物 B.该过程为物理变化
C.氮气沸点比氧气高 D.氧气由氧分子构成
5．某化学小组利用如图所示实验装置测定空气中氧气的含量(部分固定装置已略去)。关于该实验有下列说法，其中正确的是( )
①向烧杯中加水是为了提高烧杯内的温度
②白磷燃烧会放出大量的白雾
③白磷的量不足，会使测定的结果偏大
④实验中可观察到，注射器的活塞先向右移动，后向左移动
⑤若试管内净容积为50 mL，反应后冷却至室温，活塞停止在40 mL附近
A．①②③ B．①④⑤ C．②③⑤ D．③④⑤
6.[2018·舟山]15%的双氧水在二氧化锰催化作用下会剧烈反应产生O2。实验室欲利用15%的双氧水制取O2,则下列装置中,仪器选择和药品放置最合理的是( )
/
7．下列收集装置，可以用来收集氧气的是( )
/
A．①③ B．①②③⑥ C．①⑤⑥ D．①②③④
8.实验室需收集一瓶约含空气的氧气。下列操作正确的是( )
//
集气瓶中灌的水B. 集气瓶中灌的水 C.导管伸入到集气瓶 D. 导管伸入到集气瓶
体积的处 体积的处
/ / / /
第9题图 第10题图 第11题图 第13题图
9.如图所示，甲、乙两个气密性良好的干燥集气瓶中都充满了空气。甲、乙瓶中的燃烧匙内分别放有足量的红磷和炭粉，a、b为止水夹。分别点燃红磷和炭粉，充分燃烧后，恢复至室温，同时打开a、b，则烧杯中的水可能先进入( )
A.甲瓶 B. 乙瓶 C. 同时进入 D. 无法判断
10.医院给病人输氧气时用到类似如图所示的装置，下列说法不正确的是( )
A. 使用该装置可观测是否有氧气输出
B. 使用该装置可观测氧气输出的速度
C. b导管连接供给氧气的钢瓶
D. b导管连接病人吸氧气的塑料管
11.如图为实验室用等质量的高锰酸钾和氯酸钾(另加少量的二氧化锰)分别制取氧气的数据分析示意图。下列依据图示信息所得出的分析正确的是( )
A.同时开始加热，先收集到氧气的是氯酸钾
B.用相同容积的试管制取较多量的氧气时，宜选择氯酸钾为原料
C.加入少量的二氧化锰使氯酸钾产生的氧气质量增加
D.反应时间较长的是高锰酸钾
12.分类是学习科学的方法之一。下列物质中属于氧化物的是( )
A. 氧气 B. 水 C. 纯碱(Na2CO3) D. 氢氧化钙[Ca(OH)2]
13.如图表示一定质量的KClO3和MnO2固体混合物受热过程中，某变量y随时间的变化趋势。纵坐标表示的是( )
A. 固体中氧元素的质量 B. 生成O2的质量
C. 固体中MnO2的质量 D. 固体中钾元素的质量分数
15. 在使用高锰酸钾制氧气的操作过程中，先后顺序不规范的是( )
A. 先检查装置的气密性，再加入药品
B. 先盖上玻璃片，再从水中拿出集气瓶正放在桌上
C. 先将导管从水中取出，再熄灭酒精灯
D. 先在铁架台上固定发生装置，再放置酒精灯 第14题图
14.如图所示装置可用来测定空气中氧气的含量。下列是同学们对该实验的判断和认识，其中有错误的是( )
①装置不漏气是实验成功的重要因素之一
②红磷的用量不足会影响实验结论
③集气瓶内气体压强的减少会导致瓶中水面的上升
④将红磷改为碳也能得到正确的实验结论 ⑤红磷熄灭后瓶内肯定没有氧气了
A.④⑤ B.②③ C.①② D．①③
二、填空题
1.铁丝在氧气中燃烧的全过程如图所示，试回答下列问题：
/
(1)选用的细铁丝应先 ，这个变化是 变化。
(2)a.铁丝为什么要绕成螺旋状？ 。
B.铁丝前端为什么要系一根火柴？ 。
C.集气瓶内为什么要预先装少量水或铺一层细沙？ 。
E.点燃火柴后，铁丝插入集气瓶内的适宜时刻和方法是 。
为什么？ 。
(3)观察到铁丝在氧气中燃烧时的现象是 。
(4)写出发生反应的文字表达式： 。
2．小亮发现：收集的氧气占集气瓶容积的60%(空气占40%)时，能使带火星的木条复燃。那么，使带火星的木条复燃的氧气浓度的最低值是多少呢？小亮对此展开探究：
第一组实验：取5只集气瓶，编号为①②③④⑤，分别装入其总容积10%、20%、30%、40%、50%的水。用排水法收集氧气，恰好把5只集气瓶中的水排去。将带火星的木条依次插入①～⑤号瓶中，记录实验现象。
小亮在前一组实验的基础上又做了第二组和第三组实验，三组实验的数据和现象见下表：
/
请根据实验回答下列问题：
(1)写出实验室用高锰酸钾制取氧气的文字表达式： 。
(2)在使用过氧化氢和二氧化锰制取的装置中，使用分液漏斗的优点是 ；
检查该装置的气密性时，应该先 ，然后将导管的一端放入到水中，再用手紧贴锥形瓶的外壁，如果 ，说明装置的气密性良好。
(3)使用带火星的木条验满氧气的方法是否可靠： (选填“是”或“否”)。
(4)集气瓶中氧气的体积分数＝收集的氧气占容积的体积分数＋瓶中空气占容积的体积分数× %。
(5)带火星的木条复燃时，收集的氧气占容积的体积分数最低为 %。
(6)用带火星的木条直接检验过氧化氢受热分解产生的氧气时，往往难以复燃，这是因为在加热生成氧气的同时产生大量水蒸气，此时混合气体中氧气的体积分数随温度变化的曲线如图所示。若只考虑氧气的体积分数对实验结果的影响，欲使带火星的木条复燃，应将加热过氧化氢的最高温度控制在 ℃。
12.如图所示四种途径都可以得到氧气。
(1)写出实验室通过甲、乙两种途径制取氧气的文字表达式。
甲： 。
乙： 。 第12题图
(2)如图②为制取某些气体的装置图，用乙途径制取氧气，可选用的发生装置是 。
/ /
(3)工业上制氧气，利用丁途径。其原理是 。
(4)“绿色化学”是21世纪科学发展的重要方向之一。你认为在中学科学实验室中， (填“甲”“乙”或“丙”)途径更能体现科学实验的绿色化追求。/
知识讲解
一、空气
组 分
体积分数
氮气
78%
氧气
21%
稀有气体
0.94%
二氧化碳
0.03%
其他气体和杂质
0.03%
（一）空气的成分与用途
1．主要成分
空气中各成分的体积分数是相对稳定的。在空气中，各成分保持着各自的化学性质。
2．各成分的用途
(1)N2：工业上生产硝酸和氮肥的重要原料；液态氮气常用作制冷剂；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：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。
(4)CO2：光合作用的原料；固态CO2(俗称干冰)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。
（二）测定空气中氧气的含量
1．实验原理：
完全消耗一定体积的空气中的氧气，导致气体的压强变小，恢复原状态后减少的体积即为氧气的体积。
药品的选择：
所选药品只能与空气中的氧气反应，不能和其他气体成分反应，且反应不能生成新的气体，另外药品的量要充足。常用药品是红磷、铜丝等。
3．常用实验装置
/
反应现象：产生大量白烟；
反应原理：4P＋5O22P2O5
/
反应原理：2Cu＋O22CuO 。
4．注意事项
(1)药品按要求选择，一定要足量。
(2)装置的气密性要良好。
(3)反应完成后要待装置冷却至室温再读数。
（三）氧气
1．物理性质：颜色：无色；气味：无味；溶解性：不易溶于水；密度：比空气大；液态氧和固态氧都是淡蓝色的。
2．化学性质：氧气具有助燃性，能够支持燃烧。常见物质在空气和氧气中的燃烧现象如下：
(1)硫燃烧 ①现象
不同点：在空气中：发出微弱的淡蓝色火焰，在氧气中：发出明亮的蓝紫色火焰；
相同点：放热，生成有刺激性气味的气体。
②化学方程式：S＋O2SO2 。
(2)木炭燃烧 ①现象
不同点：在空气中，发出红光， 在氧气中，发出白光；
相同点：放热，都生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。
②化学方程式：C＋O2CO2 。
(3)铁丝燃烧 ①现象
在空气中：只能红热，不能燃烧，
在氧气中：剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成一种黑色固体；
②化学方程式：3Fe＋2O2Fe3O4 ；
③注意：在集气瓶中放少量水或铺一层细沙，目的是防止熔融物溅落炸裂集气瓶底。
药品
化学方程式
高锰酸钾
2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑
氯酸钾
2KClO32KCl＋3O2↑
过氧化氢溶液
2H2O22H2O＋O2↑
镁带燃烧：现象：剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成白色固体。
化学方程式：2Mg＋O22MgO
3．实验室制法
①反应原理
②反应装置
/
方法总结：
(1)用高锰酸钾制取氧气的发生装置A中要在试管口放一团棉花。
(2)装置B中长颈漏斗下端口应伸入液面以下。
③收集及验满方法 a．排水法：当集气瓶口有大量气泡冒出时说明已收集满；
b.向上排空气法：将带火星的木条靠近集气瓶口，木条复燃说明已收集满。
④检验方法： 将带火星的木条伸入集气瓶中，木条复燃说明气体为氧气。
⑤干燥方法： 氧气可以使用浓硫酸、生石灰、烧碱固体等干燥剂进行干燥。
实验室制取氧气(固固加热型)的步骤可以这样记：
茶(查)、庄(装)、定、点、收、利(离)、息(熄)
查：检查装置的气密性； 装：盛装药品，连好装置； 定：试管固定在铁架台上
点：点燃酒精灯进行加热；收：收集气体；离：导管移离水面；熄：熄灭酒精灯，停止加热
催化剂 (1)定义：在化学反应中能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生改变的物质。
(2)特点——“一变，二不变”
①催化剂的作用只是改变反应速率，可以加快也可以减慢。
②反应前后催化剂本身的质量和化学性质不变。
/
