專題02我們周圍的空氣

【題型1】拉瓦錫測定空氣組成的實驗

【題型2】空氣中氧氣含量測定實驗

【題型3】空氣中氧氣含量測定實驗的改進

【題型4】空氣中氧氣含量測定實驗誤差分析

考點一空氣【題型5】空氣中氧氣含量測定綜合探究

【題型6】空氣的成分及用途

【題型7】純凈物和混合物

【題型8】空氣污染與防治

【題型9】空氣的分離

【題型11氧氣的性質及檢驗

【題型2】物質在氧氣中燃燒的實驗現(xiàn)象

考點二氧氣【題型3】不同物質在氧氣中燃燒實驗的比較

【題型4】化合反應與氧化反應

【題型5】緩慢氧化

【題型1】催化劑

【題型2】證明某物質是某反應的催化劑

【題型3】實驗室制取氧氣裝置的選擇

【題型4】萬能瓶的使用

【題型5】裝置氣密性檢查

考點三氧氣的制法

【題型6】實驗室制取氧氣的實驗操作正誤判斷

【題型7】實驗室制取氧氣實驗的操作順序

【題型8】錯誤操作及異?，F(xiàn)象分析

【題型9】制取氧氣實驗的圖像題

【題型10】基本反應類型

考點一空氣

■題型01拉瓦錫測定空氣組成的實驗

［例1］拉瓦錫利用汞與氧氣的反應研究空氣的成分。下列分析不合掌的是

A.實驗前需檢查裝置氣密性

B.曲頸甑中汞的用量可能會影響實驗結果

C.裝置內兩處容器中汞的作用均是消耗氧氣

D.將曲頸甑中的汞換成木炭不能測定空氣中氧氣的含量

【答案】C

【詳解】A、實驗前需檢查裝置氣密性，以防止裝置漏氣影響實驗結果，分析合理，不符合題意；

B、曲頸甑中汞的用量可能會影響實驗結果，例如汞不足會導致氧氣不能完全反應，結果會偏小，分析合

理，不符合題意；

C、曲頸甑中汞的作用是消耗氧氣，汞槽中汞的作用是形成密封裝置，分析不合理，符合題意；

D、木炭和氧氣反應產生二氧化碳氣體，曲頸甑中的氣壓幾乎不變，玻璃鐘罩的液面幾乎不變，不能測定

空氣中氧氣的含量，分析合理，不符合題意。

故選C。

【變式11］拉瓦錫測定空氣組成實驗是化學史上的經典實驗，汞用做反應藥品有很多優(yōu)點，下列對于該實

驗說法錯誤的是

A.汞在常溫下呈液態(tài)，在該實驗中既可以隔絕外界空氣，還可以通過連通器直接用于測量反應器（曲

頸甑）內空間體積的變化

B.汞和氧氣反應的速率非常緩慢，便于實驗者觀察實驗現(xiàn)象

C.汞的沸點為356.60,在加熱時源源不斷氣化的汞可以將空氣中的氧氣完全耗盡

D.反應生成的氧化汞在這個溫度下呈固態(tài)，且不溶于汞。又因為密度低于液態(tài)汞，所以浮在汞的液面

上，很容易分離

【答案】B

【詳解】A、汞為液態(tài)，在汞槽中起到液封的作用，并能直接用來測定反應器內空間體積的變化，故正確;

B、低溫下汞和氧氣反應的速率非常緩慢，看不到現(xiàn)象，故錯誤；

C、汞的沸點較低，汞蒸氣與氧氣反應比較充分，能將密閉裝置內空氣中的氧氣幾乎耗盡，故正確；

D、氧化汞呈固態(tài)，且不溶于汞，汞呈液態(tài)，氧化汞密度低于液態(tài)汞，所以浮在汞的液面上，很容易分離,

故正確。

故選Bo

【變式12】空氣中氧氣含量測定的經典賞析。

教材中介紹了拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分（實驗裝置如圖）。

資料卡片:

汞氧化汞

狀態(tài)：常溫下為港體狀態(tài)：常溫下為固體

顏色：銀白色顏色：紅色

密度：13.546g/cm3密度：lL14g/cm3

沸點：356.58℃不能溶于汞’

加熱至沸時與氧氣反應分解溫度：500℃

圖2

⑴寫出汞與氧氣反應的文字表達式

（2）有關該實驗的說法中，正確的是_（填序號）。

A.汞在加熱的條件下，只和氧氣反應

B.汞為液態(tài)，在汞槽中起到液封的作用，但不能直接用來測量反應器內空間體積的變化

C.氧化汞的密度小于汞的密度，且不溶于汞，易與汞分離

D.銀白色的汞劇烈燃燒，迅速生成紅色粉末

E.汞的沸點較低，汞蒸氣與氧氣反應比較充分，能將密閉裝置內的氧氣幾乎耗盡

⑶通過實驗，拉瓦錫得出了空氣由氧氣和氮氣組成，其中氧氣約占空氣總體積五分之一的結論。請根據(jù)現(xiàn)

在的認識，對此結論予以補充。（提示：從成分、含量角度回答）?

【答案】（1）汞+氧氣f氧化汞

加熱

（2JABCE

⑶空氣主要由氧氣和氮氣組成，氧氣的體積分數(shù)是21%,氮氣的體積分數(shù)是78%,稀有氣體、二氧化碳等

氣體的體積分數(shù)是1%

【詳解】（1）汞與氧氣在加熱條件下反應生成氧化汞，反應的文字表達式為：汞+氧氣一氧化汞；

加熱

（2）A、汞在加熱的條件下，只和氧氣反應，故A正確；

B、汞為液態(tài)，在汞槽中起到液封的作用，但不能直接用來測量反應器內空間體積的變化，故B正確;

C、氧化汞的密度小于汞的密度，且不溶于汞，易與汞分離，故C正確；

D、銀白色的汞不能劇烈燃燒迅速生成紅色粉末，反應比較緩慢，故D錯誤；

E、汞的沸點較低，汞蒸氣與氧氣反應比較充分，能將密閉裝置內的氧氣幾乎耗盡，故E正確；

故選ABCE；

（3）通過實驗，拉瓦錫得出了空氣由氧氣和氮氣組成，其中氧氣約占空氣總體積五分之一的結論。請根

據(jù)現(xiàn)在的認識，空氣主要由氧氣和氮氣組成，氧氣的體積分數(shù)是21%,氮氣的體積分數(shù)是78%,稀有氣體、

二氧化碳等氣體的體積分數(shù)是1%;

■題型02空氣中氧氣含量測定實驗

【例2】用如圖所示的裝置來測定空氣中氧氣的含量，對該實驗認識錯誤的是

A.該實驗還可以說明N2難溶于水B.可用鐵絲代替紅磷進行該實驗

C.紅磷要足量，否則實驗結果會偏小D.待紅磷熄滅后，裝置冷卻至室溫后才能打開止水夾

【答案】B

【詳解】A、打開彈簧夾，燒杯中的水進入集氣瓶，且進入的水約占集氣瓶體積的五分之一，水不再繼續(xù)

進入，說明氮氣難溶于水，該選項說法正確；

B、鐵絲不能在空氣中燃燒，不能達到預期的實驗目的，該選項說法錯誤。

C、紅磷的量不足，不能全部消耗裝置內的氧氣，測定結果偏小，該選項說法正確；

D、紅磷熄滅后，冷卻到室溫才能打開止水夾，否則測定結果會偏小，該選項說法正確。

故選：Bo

【變式21】小組同學想探究用不同物質在空氣中燃燒測定氧氣含量方法的優(yōu)劣。他們用足量的蠟燭、紅磷

和白磷分別在相同體積與狀態(tài)的空氣中燃燒，用氧氣探測器測定容器中剩余氧氣與時間的關系如圖。下列

效果最好的是白磷，因為它反應消耗的氧氣更加徹底

B.該實驗證明氧氣的濃度較低時，紅磷與白磷還能與之發(fā)生反應

C.根據(jù)圖像對比可知，三種物質中，白磷能在更低濃度的氧氣中燃燒

D.若用這三種物質做實驗，測得空氣中氧氣含量偏高

【答案】D

【詳解】A、三個實驗效果最好的是白磷，因為它反應消耗的氧氣更加徹底，故選項說法正確;

B、由紅磷與白磷的燃燒曲線可知，當氧氣含量低于10%時，紅磷與白磷仍然能反應，故選項說法正確;

C、根據(jù)圖像對比可知，三種物質中，白磷能在更低濃度的氧氣中燃燒，故選項說法正確;

D、若用這三種物質做實驗，測得空氣中氧氣含量偏低，因為氧氣不能完全反應，故選項說法錯誤。

故選D。

【變式22］實驗小組利用紅磷燃燒測定空氣中氧氣的含量，并用傳感器記錄集氣瓶中壓強隨時間變化的情

況，如圖所示。下列說法正確的是

壓強/Pa

甲實驗裝置

A.圖甲中可用蠟燭代替紅磷進行該實驗B.圖乙中BC段壓強變大的原因是有五氧化二磷生成

C.圖乙中C點反應剛好結束D.圖乙中D點打開止水夾

【答案】D

【分析】本題考查的是利用紅磷測量空氣中氧氣含量的相關實驗細節(jié)需要熟悉整個實驗過程以及氣壓的變

化。剛點燃紅磷的時候，瓶內氣體因為受熱而膨脹，氣壓會變大，隨著反應的發(fā)生，瓶中的氧氣會被逐漸

消耗，氣壓隨之減少，等反應結束之后，集氣瓶冷卻到室溫之后，打開彈簧夾，燒杯中的水會倒吸進集氣

瓶中，大約五分之一處，氣壓隨之平衡在大氣壓，試驗結束。

【詳解】A、蠟燭不能用于測定空氣中氧氣含量的實驗，由于實驗的原理是靠氣壓差完成的，所以使用的

藥品一定是不能產生氣體或者產生氣體容易被除去的，在本實驗中，如果使用蠟燭，那么蠟燭燃燒產生的

二氧化碳就會干擾實驗，無法達到圖乙的實驗效果，故不符合題意:

B、BC段氣壓短暫升高主要是因為紅磷燃燒過程中放熱，集氣瓶中的氣體受熱膨脹，造成的氣壓變大，故

不符合題意;

C、圖乙中反應剛好結束應該是D點附近，在D點集氣瓶已經冷卻到室溫，打開彈簧夾水倒吸進集氣瓶中,

氣壓恢復至大氣壓，故不符合題意;

D、在D點集氣瓶已經冷卻到室溫，打開彈簧夾水倒吸進集氣瓶中，氣壓恢復至大氣壓，故符合題意;

故選D。

■題型03空氣中氧氣含量測定實驗的改進

【例3】某實驗小組用圖1所示裝置測定空氣中氧氣的含量。

的符號表達式：o

(2)該實驗中操作不正確的是(填序號)。

①將集氣瓶水面上方空間分為4等份

②加熱紅磷前，先用彈簧夾夾緊膠皮管

③點燃紅磷，立即伸入瓶中并把塞子塞緊

④待紅磷熄滅后，立即打開彈簧夾

⑶利用銅與氧氣反應可測定空氣中氧氣含量，裝置如圖2所示。[已知：塞上膠塞后玻璃管容積為70mL,

實驗前注射器活塞拉至30mL處(氣球中沒有空氣)]

①實驗過程中，需要反復推拉注射器和擠壓氣球，目的是o

②充分反應后，冷卻至室溫，使氣球恢復原狀，此時注射器活塞應停在約mL刻度處。

【答案】(1)P+O2點燃"2。5

(2)①④

⑶使氧氣和銅充分反應9

【詳解】(1)紅磷燃燒的符號表達式：P+O2望P2O5,故答案為：P+O2翠P2O5;

(2)①將集氣瓶水面上方空間分為5等份，該選項不正確；

②加熱紅磷前，先用彈簧夾夾緊膠皮管，該選項正確；

③點燃紅磷，立即伸入瓶中并把塞子塞緊，該選項正確；

④待紅磷熄滅后，冷卻至室溫再打開彈簧夾，該選項不正確；

故選：①④；

(3)①實驗過程中，需要反復推拉注射器和擠壓氣球，目的是使氧氣和銅充分反應，故填：使氧氣和銅

充分反應；

②由于氧氣占空氣體積的21%,則裝置中氧氣的體積為：(30mL+70mL)x21%=21mL,充分反應后，冷卻至

室溫，使氣球恢復原狀，此時注射器內活塞應停在約30mL-21mL=9mL刻度處，故填：90

【變式31】研究性學習小組的同學為探究空氣中氧氣的體積分數(shù)，設計了如圖所示實驗，請回答問題：

潤

鐵

濕

的

加

粉

并

水

，

鹽

少

食

量

實驗

⑴實驗I中，紅磷燃燒的主要現(xiàn)象是，紅磷燃燒的文字表達式，與實驗I相比，實驗II的

優(yōu)點有(寫出一條即可)。

(2)實驗團是用鐵生銹原理來測定空氣中氧氣的含量，已知廣口瓶容積(扣除藥品、導管和瓶塞所占容積)為

125.0mL,反應前量筒內水的體積為30.0mL,反應后測定量筒中水的體積為5.0mL,則實驗測得空氣中氧

氣的體積分數(shù)為O

【答案】(1)產生大量白煙、放出熱量紅磷+氧氣嘉掇五氧化二磷比較環(huán)保、誤差小

(2)20%

【詳解】(1)實驗I中，紅磷燃燒，產生大量白煙，放出大量的熱；紅磷燃燒生成五氧化二磷，文字表達

式為：紅磷+氧氣管五氧化二磷；與實驗?相比，實驗II整個實驗過程在密閉容器中進行，比較環(huán)保，且

可以避免盛有點燃紅磷的燃燒匙伸入集氣瓶中時，氣體的受熱膨脹逸出，誤差小;

(2)鐵生銹消耗氧氣，待完全反應后，逐漸冷卻至室溫，由于消耗了氧氣，裝置內壓強減小，打開彈簧

夾，量筒中的水進入集氣瓶，進入水的體積就是消耗氧氣的體積，故實驗測得空氣中氧氣的體積分數(shù)為:

30.0mL-5.0mL

xl00%=20%

125.0mLo

【變式32】以下四個實驗裝置，可用于"測定空氣中氧氣的含量"。請認真分析，回答下列問題。

曲頸瓶

⑴拉瓦錫用裝置_________（填序號）定量研究了空氣的成分，在密閉容器中，空氣中的氧氣與反

應，生成固態(tài)物質。人們沿著科學家的足跡，對反應物進行了優(yōu)化，分別用銅粉、紅磷等進行實驗，其原

理都是采用（填"物理"或"化學"）方法，從混合氣體中除去某種氣體，從而實現(xiàn)物質的分

離。

（2）實驗過程中，需要不斷推拉注射器活塞的裝置是（填序號），利用此裝置進行實驗，可能造成

實驗誤差的因素是（寫一條）。

⑶裝置C導管內事先注滿水的目的是;反應結束后，待裝置冷卻至室溫，打開彈簧夾，裝置D

中（試管容積為40mL）注射器活塞從10mL刻度處緩慢移動至_________mL刻度處停止（誤差忽略不計）。

【答案】⑴A汞/Hg化學

⑵B銅粉量過少造成氧氣未消耗完等

⑶防止導管內的空氣影響實驗結果2

【詳解】（1）拉瓦錫用裝置A定量研究了空氣的成分，在密閉容器中，空氣中的氧氣與汞反應，生成固

態(tài)物質氧化汞。用銅粉、紅磷等進行實驗，銅與氧氣在加熱條件下生成氧化銅，紅磷與氧氣在點燃條件下

生成五氧化二磷，以上實驗的原理都生成了新物質，是采用化學方法。

（2）實驗過程中，需要不斷推拉注射器活塞的裝置是B,通過不斷推拉注射器活塞保證氧氣完全消耗；D

裝置有彈簧夾，紅磷燃燒的過程中關閉彈簧夾，不需要不斷推拉注射器活塞。利用B裝置進行實驗，可能

造成實驗誤差的因素是銅粉量過少造成氧氣未消耗完等。

（3）裝置C導管內事先注滿水的目的是防止導管內的空氣影響實驗結果；氧氣約占空氣總體積的五分

之一，40mL的空氣中氧氣的體積是40mLx|=8mL,反應結束后，待裝置冷卻至室溫，打開彈簧夾，裝

置D中注射器活塞從10mL刻度處緩慢移動至10mL8mL=2mL刻度處停止。

■題型04空氣中氧氣含量測定實驗誤差分析

【例4】圖1裝置是用紅磷燃燒來粗略測定空氣中氧氣含量。

⑴寫出集氣瓶中物質燃燒的符號表達式o此實驗不僅可以測定氧氣占空氣的體積分數(shù)，還可以說明

(2)食品脫氧劑(以鐵粉為主的物質組成)能通過化學反應除去密閉包裝袋中的氧氣，使食品處于無氧狀態(tài)。

張山同學用圖2裝置進行測定空氣中氧氣含量的實驗。

下表是張山同學在實驗過程中記錄的有關數(shù)據(jù)：

所需要的時間0510303545

量筒中液面的刻度503527.519.719.719.7

①脫氧劑發(fā)生的化學反應是鐵粉與氧氣、水反應生成氫氧化亞鐵固體，寫出該反應符號表達式：。

該反應屬于反應(填基本反應類型)。

②分析表中數(shù)據(jù)得知，至少經過分鐘后，量筒中的液面不再下降。根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)進行推算，

廣口瓶中氧氣的體積分數(shù)是(結果精確到0.1%)。

③小虎同學的實驗用時45分鐘，結果發(fā)現(xiàn)廣口瓶中收集到的水約為張山同學的g,請你幫小虎同學找出

造成實驗數(shù)據(jù)誤差的可能原因之一：。

④與燃燒紅磷相比，用脫氧劑測定空氣中氧氣含量的優(yōu)點是。

【答案】⑴P+5點燃P2O5支持燃燒

化合裝置漏氣或脫氧劑量不足等節(jié)約

(2)Fe+H2O+O2^Fe(OH)23020.2%

能源、更環(huán)保

【分析】紅磷燃燒、鐵生銹能夠消耗空氣中的氧氣，氧氣消耗后，容器中的氣壓減小，在外界大氣壓作用

下，水進入容器，進入容器中的水的體積即為容器中空氣中的氧氣體積，進一步可以計算出空氣中氧氣的

含量。

占燃

【詳解】解：集氣瓶中紅磷燃燒生成五氧化二磷，反應的符號表達式是八此實驗不僅

（1）P+02"”P205o

盧燃

可以測定氧氣占空氣的體積分數(shù)，還可以說明氧氣具有的化學性質是支持燃燒，故填：P+0252。5、支

持燃燒；

（2）①脫氧劑發(fā)生的化學反應是鐵粉與氧氣、水反應生成氫氧化亞鐵固體，該反應符號表達式：

（）該反應屬于化合反應，故答案為：（）、化合；

Fe+H2O+O2^FeOH2,Fe+H2O+O2^FeOH2

②分析表中數(shù)據(jù)得知，至少經過30分鐘后，量筒中的液面不再下降。根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)進行推算，廣口

50—197ml

瓶中氧氣的體積分數(shù)是「X100%=20.2%,故答案為:30、20.2%；

150m/

③小虎同學的實驗用時45分鐘，結果發(fā)現(xiàn)廣口瓶中收集到的水約為張山同學的g,造成實驗數(shù)據(jù)誤差的

可能原因之一是裝置漏氣或脫氧劑量不足等，故答案為：裝置漏氣或脫氧劑量不足等；

④與燃燒紅磷相比，用脫氧劑測定空氣中氧氣含量的優(yōu)點是節(jié)約能源、更環(huán)保，故答案為：節(jié)約能源、更

環(huán)保；

【點評】可以用來測定空氣中氧氣含量的物質應該具備的條件是：能和空氣中的氧氣反應，生成物是固體，

不能和空氣中的其它物質發(fā)生化學反應。

【變式41】測定空氣成分的方法有很多，某興趣小組的同學設計了下圖所示的裝置進行空氣中氧氣含量的

實驗探究。實驗前向100mL集氣瓶中加入10mL水，注射器中有20mL氮氣，實驗數(shù)據(jù)記錄如下（導管中

的空氣忽略不計）：

注射器

時間/min012345678910

注射器讀數(shù)/mL20.034.040.030.025.618.012.58.64.84.04.0

⑴若將白磷換成炭粉，該實驗（選填"能"或"不能"）成功，原因是

（2）根據(jù)實驗過程和數(shù)據(jù)綜合分析，集氣瓶內空氣中氧氣的體積是mL；實驗開始時注射器讀數(shù)增大

的原因是?

⑶根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算空氣中氧氣的體積分數(shù)。（計算結果精確到0.1%）

⑷實驗結束后，發(fā)現(xiàn)實驗結果遠小于理論值，你認為導致這一結果的原因可能是（填字母）。

A.裝置漏氣

B.白磷量不足

C.集氣瓶中預先加入了水

D.裝置未冷卻至室溫

【答案】（1）不能炭粉燃燒生成二氧化碳，導致瓶內氣壓無明顯變化

⑵16白磷燃燒放熱，導致氣體膨脹

⑶根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算空氣中氧氣的體積分數(shù)=77^7%7r;x100%。17.8%

100〃/-WmL

（4）ABD

【詳解】（1）若將白磷換成炭粉，該實驗不能成功，理由是碳燃燒生成二氧化碳，導致瓶內氣壓無明顯

變化。故答案為：否；碳燃燒生成二氧化碳，導致瓶內氣壓無明顯變化；

（2）根據(jù)圖二實驗過程和數(shù)據(jù)綜合分析，集氣瓶內空氣中氧氣的體積是20mL4.0mL=16mL；開始體積增

大的原因是：白磷燃燒放熱，導致氣體膨脹。故答案為：16；白磷燃燒放熱，導致氣體膨脹；

（3）裝置內空氣的體積為100mL10mL=90mL,根據(jù)上述數(shù)據(jù)分析可知，氧氣的體積20QmL4QmL=16.0mL,

則空氣中氧氣的體積分數(shù)=粵%xl00%=17.8%；

（4）實驗結束后，發(fā)現(xiàn)實驗結果遠小于理論值，導致這一結果的原因可能是裝置漏氣，或白磷量不足，

沒有完全消耗瓶中氧氣，或裝置未冷卻至室溫，瓶中氣壓還比較大，水無法回流到集氣瓶，故選：ABD。

【變式42］在測定空氣中氧氣含量的實驗中，小強采用了如圖所示裝置：在由兩個注射器組成的密閉系統(tǒng)

中留有25ml空氣，給裝有細銅絲的玻璃管加熱，同時緩慢推動兩個注射器活塞，至玻璃管內的銅絲在較

長時間內無進一步變化時停止加熱，待冷卻至室溫，將氣體全部推至一個注射器內，觀察密閉系統(tǒng)內空氣

體積變化。

⑴在實驗加熱過程中，交替緩慢推動兩個注射器活塞的目的是：

⑵寫出該實驗中反應的文字表達式：o

⑶小強測得實驗結果如下：

反應前注射器內氣體總體積反應后注射器內氣體總體積

25mL22mL

由此數(shù)據(jù)可以推算出他測定空氣中氧氣的體積分數(shù)造成該實驗出現(xiàn)誤差的原因可能是

（填序號）

①沒有交替緩慢推動兩個注射器活塞

②讀數(shù)時沒有冷卻至室溫

③加入銅絲量太少

④加入銅絲量太多

【答案】（1）使氧氣和銅充分接觸，完全反應

（2）銅+氧氣加熱氧化銅

⑶12%①②③

【詳解】（1）交替緩慢推動兩個注射器活塞有利于空氣流動，使銅能夠充分接觸到氧氣，完全反應，將

氧氣消耗完全；

（2）銅與氧氣加熱時發(fā)生氧化反應，生成氧化銅，故該反應的文字表達式為：銅+氧氣譬氧化銅；

（3）反應前后減少的氣體體積為氧氣的體積，所以空氣中氧氣的體積分數(shù)為：100%=12%；

25mL

根據(jù)空氣中氧氣的體積分數(shù)為21%>12%,即實驗結果偏小，

①沒有交替緩慢推動兩個注射器活塞，導致氧氣與銅絲接觸不充分，氧氣未消耗完，導致實驗結果偏小,

符合題意；

②讀數(shù)時沒有冷卻至室溫，裝置內氣體受熱膨脹，導致反應后讀數(shù)偏大，則實驗結果偏小，符合題意；

③加入銅絲量太少，氧氣未消耗完，導致實驗結果偏小，符合題意；

④加入銅絲量太多，可以將氧氣消耗完全，屬于正確的操作，不會導致實驗結果偏小，不符合題意；

故選①②③。

■題型05空氣中氧氣含量測定綜合探究

【例5】如下是幾種測定空氣中氧氣含量的實驗（如圖所示），請根據(jù)實驗回答問題。

曲頸瓶

圖1圖2

氧氣濃度

⑴拉瓦錫用定量的方法研究空氣的成分（圖1）,通過該實驗拉瓦錫得出了氧氣約占空氣總體積

的結論。

（2）實驗室常用紅磷燃燒的方法測定空氣中氧氣的含量（圖2）,用酒精燈點燃燃燒匙中過量的紅磷，觀察

到的現(xiàn)象有暗紅色固體燃燒，發(fā)光，放熱，,,生成白色固體。

⑶47中興趣小組同學還設計了用傳感器技術測定空氣中氧氣含量，實驗裝置如圖3所示，反應過程中容器

內的壓強、溫度和氧氣濃度三條曲線變化趨勢如圖4所示。其中X表示的是變化的曲線；結

合X、Y兩條曲線，分析圖4中氣體壓強先變大后逐漸減小的原因正確的是（填字母）。

A.紅磷燃燒放熱導致壓強增大

B.紅磷燃燒產生氣體導致壓強增大

C.氧氣被消耗導致壓強減小

D.裝置冷卻導致壓強減小

曲線中DE段壓強增大的原因是（填字母）。

A.集氣瓶內氧氣不斷被消耗且瓶內溫度逐漸冷卻

B.打開活塞

【答案】（l）g

（2）待紅磷熄滅并冷卻至室溫后打開彈簧夾觀察到燒杯中的水進入集氣瓶，集氣瓶瓶內水面最終

上升了約為1刻度

⑶容器內溫度的變化

ACDB

【詳解】(1)根據(jù)瓶內壓強與大氣壓兩者的壓強差導致液體上升之q,故拉瓦錫得出了氧氣約占空氣總

體積的g的結論；

(2)由紅磷燃燒的實驗可知，當燃燒時的現(xiàn)象為：發(fā)光，放熱，有白煙生成，待紅磷熄滅并冷卻至室溫

后打開彈簧夾；

根據(jù)氧氣約占空氣總體積g,故觀察到燒杯中的水進入集氣瓶，集氣瓶瓶內水面最終上升了約為1刻度;

(3)紅磷燃燒消耗氧氣，容器體積不變，氧氣的量減少，容器內氧氣濃度隨反應的進行逐漸降低，故Y

曲線表示容器內氧氣濃度的變化；紅磷燃燒放熱，容器內溫度先升高，反應完全后放置一段時間溫度下降，

故X曲線表示容器內溫度的變化；

BC段紅磷燃燒放熱，容器內溫度升高，氣體受熱膨脹，導致容器內壓強增大，故選A；CD段，紅磷燃燒

消耗氧氣，剛開始氧氣濃度降低，此時容器內壓強也隨之降低，壓強變小的主要原因是氧氣被消耗；之后

氧氣濃度不再變化，溫度降低，而壓強仍在減小，說明此時容器溫度降低導致壓強減小，故選CD；

綜上分析，故選ACD；

紅磷燃燒完全后要冷卻到室溫，壓強減小，小于外界大氣壓，此時打開活塞，燒杯中的水在大氣壓的作用

下進入集氣瓶，所以導致DE段壓強增大，故選B。

【變式51］某?；瘜W興趣小組對空氣中氧氣含量的測定進行了如下實驗探究。

【經典賞析】

拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分(裝置如圖1),通過該實驗拉瓦錫得出了空氣是由氧氣和氮氣組

成的，其中氧氣約占空氣總體積的1/5。

【實驗探究】同學們按照圖2所示裝置，進行了分組實驗。

(1)紅磷燃燒的文字表達式為=

【數(shù)據(jù)分析】實驗結束后，整理數(shù)據(jù)如下。(注：集氣瓶中空氣體積為100mL)

組別12345

進入水的體積/mL2021192022

（2）請選擇其中一組數(shù)據(jù)，計算空氣中氧氣的含量：（寫出計算過程）。

【實驗改進】興趣小組同學設計了圖3所示裝置，選用容積為40mL的試管作反應容器，注射器活塞初

始位置在20mL刻度處，活塞與內壁摩擦力及連接管空間容積忽略不計。

⑶實驗前，該興趣小組的同學打開彈簧夾，將注射器活塞從20mL刻度處向左推至15mL刻度處，然后

松開活塞，觀察到活塞返回至20mL刻度處。該操作的主要目的是。

⑷開始實驗時，先將彈簧夾松開，給足量的紅磷加熱，紅磷燃燒后，一開始活塞向（填"左"

或"右"）運動，反應完全并冷卻至室溫后，注射器活塞最終將停留在約（填整數(shù)）mL刻度處。

占燃

【答案】（工）紅磷+氧氣；五氧化二磷

⑵舞與xl00%=20%（用其他組別的數(shù)據(jù)計算也可以）

⑶檢查裝置的氣密性

⑷右8

【詳解】（1）紅磷和氧氣在點燃的條件下反應生成五氧化二磷，反應的文字表達式為：

占燃

紅磷+氧氣'"五氧化二磷。

（2）由實驗原理可知，流入水的體積即為消耗氧氣的體積，選擇第一組實驗數(shù)據(jù)，計算空氣中氧氣的含

量為：22型4100%=20%,故填:20mL

xl00%=20%o

100mL100mL

（3）實驗前，該興趣小組的同學打開彈簧夾，將注射器活塞從20mL刻度處向左推至15mL刻度處，然后

松開活塞，觀察到活塞返回至20mL刻度處，該操作的主要目的是檢查裝置的氣密性，防止裝置漏氣影響

實驗結果。

（4）紅磷燃燒后，放出大量的熱，裝置內氣體體積膨脹，壓強增大，會推動活塞向右移動，反應完全并

冷卻至室溫后，紅磷燃燒消耗氧氣生成五氧化二磷固體，導致裝置內氣壓減小，活塞向左移動，紅磷消耗

的氧氣應為試管內空氣中的氧氣加上注射器內空氣中的氧氣，即紅磷消耗氧氣的體積為：

QOftfc+20*L）?,則注射器活塞向左移動的距離也為12mL；因為注射器活塞初始位置在20mL

刻度處，所以注射器活塞最終將停留在約8mL刻度處。

【變式52】從二百多年前的簡單定量到今天的數(shù)字化實驗，"測空氣中氧氣含量實驗"不斷完善，同學們也

在創(chuàng)新實踐中傳承著科學家嚴謹求實的科學精神。

【經典回顧】

⑴二百多年前，法國化學家拉瓦錫利用加熱（填物質名稱）的方法定量得出了空氣中氧氣的含量,

揭開了空氣神秘的面紗。

【傳承發(fā)揚】

仿照這個歷史上著名實驗的原理，引入數(shù)字化實驗手段，優(yōu)化實驗。化學小組的同學在老師的幫助下設計

了如圖1的實驗裝置，用三個不同的傳感器測定裝置內溫度、氧氣濃度和壓強的變化趨勢，如圖2所示。

（2）寫出圖1中紅磷燃燒的文字表達式,生成物的化學式是

⑶圖2中曲線X是裝置內壓強變化的趨勢，A點進行的操作是。

⑷圖2中曲線Y是由（填"溫度"或"氧氣濃度”）傳感器測定的。

⑸該實驗與教材實驗相比較，優(yōu)點是（答一點即可）。

⑹請仿照"實驗后”的圖示，請在下圖畫出"實驗前”廣口瓶中氣體主要成分的微觀示意圖，水分子等無須畫

化學小組的同學查閱資料發(fā)現(xiàn)食品包裝中的脫氧劑能吸收氧氣，予是他們利用脫氧劑來進行如下實驗。

AB空氣O

水滴有機食品橡皮塞

玻璃管脫氧劑

圖3圖4

【步驟】

國如圖3玻璃管中的脫氧劑分布緊密,AO段封存的空氣體積為V1；

回如圖4水平滾動玻璃管，使脫氧劑平鋪開，水滴不再移動時，AB段體積為V?；

團計算出V?與V1的比值。

【結論】

V?與V］的比值約為20.94%,即空氣中氧氣含量約為20.94%。

【反思】

⑺步驟國中若脫氧劑粉末分布不夠緊密，就會使實驗結果(填"偏大"、"偏小"或"不變")。

⑻步驟團中“使脫氧劑平鋪開”的目的是O

【答案】⑴汞

⑵磷+氧氣點燃>五氧化二磷p2o5

⑶打開止水夾

(4)溫度

⑸實驗數(shù)據(jù)更加精準

⑺偏大

⑻增大反應面積，充分的吸收氧氣

【詳解】(])汞與氧氣在加熱的條件下反應生成氧化汞，二百多年前，法國化學家拉瓦錫利用加熱汞的

方法定量得出了空氣中氧氣的含量；

(2)紅磷與氧氣燃燒生成五氧化二磷，反應文字表達式為：磷+氧氣五氧化二磷；五氧化二磷的

化學式為P2O5；

(3)X曲線為表示壓強的曲線，A點時壓強已經達到最小值，隨后壓強又迅速的恢復到了初始狀態(tài)，則A

點時操作為打開止水夾，燒杯中水被壓入集氣瓶中；

(4)曲線Y反應一段時間后數(shù)值增大，隨后又逐漸的減小到初始值，則Y為表示溫度的曲線，反應開始

時燃燒放出熱量溫度升高，反應結束后溫度逐漸的恢復到室溫；

(5)該實驗中利用傳感器可以更加準確的獲得數(shù)據(jù)，使得測量結果更加的精確；

(6)空氣中的主要成分是氮氣與氧氣，氮氣由氮分子構成，化學式為氧氣由氧分子構成，化學式為

(7)步驟I中若脫氧劑粉末分布不夠緊密，導致測定的空氣體積小于實際體積，進一步導致測定的反應的

氧氣體積偏大，則實驗所測的氧氣含量偏大；

(8)步驟II中"使脫氧劑平鋪開”的目的是增大與氧氣的接觸面積，使氧氣被脫氧劑充分吸收。

■題型06空氣的成分及用途

【例6】下列有關空氣的說法正確的是

A.空氣中氮氣的質量分數(shù)為78%

B.氧氣能支持燃燒，可用作燃料

C.氮氣的化學性質穩(wěn)定，故超導材料可利用液氮顯示超導性能

D.稀有氣體可制成電光源是利用了稀有氣體的物理性質

【答案】D

【詳解】A、空氣中氮氣的體積分數(shù)為78%,故選項說法錯誤；

B、氧氣能支持燃燒，但不具有可燃性，不能用作燃料，故選項說法錯誤；

C、超導材料可利用液氮顯示超導性能，是因為液氮汽化吸熱，從而提供低溫環(huán)境，故選項說法錯誤；

D、稀有氣體用于電光源，是利用了通電時會發(fā)出不同顏色的光，不需要發(fā)生化學變化就能表現(xiàn)出來，是

利用了其物理性質，故選項說法正確。

故選D。

【變式61】科學家通過"祝融號"火星車探測器測得火星表面大氣成分(體積分數(shù))如圖所示，下列說法中

錯誤的是

A.火星大氣中N?的含量比空氣中的低

B.火星大氣中CO?的含量高于空氣中的

C.火星大氣中稀有氣體的含量比空氣中的低

D.火星大氣不能使帶火星的木條復燃

【答案】C

【詳解】、據(jù)圖可知，火星大氣中止的體積分數(shù)為空氣中氮氣體積分數(shù)為火星大氣中的

A2.7%,78%,N2

含量比空氣中的低。A正確；

B、空氣中CO2的體積分數(shù)為0.03%,據(jù)圖可知，火星大氣中CO2的體積分數(shù)為95.3%。所以火星大氣中CC>2

的含量高于空氣。B正確；

C、稀有氣體包括氧氣、翅氣、僦氣等氣體，據(jù)圖可知，火星大氣中氨氣的體積分數(shù)為1.6%?？諝庵邢∮?/p>

氣體體積分數(shù)為0.94%,所以火星大氣中稀有氣體的含量比空氣中的高。C不正確；

D、氧氣能使帶火星的木條復燃，據(jù)圖可知，火星大氣中不含有氧氣，所以火星大氣不能使帶火星的木條

復燃。D正確。

故選Co

【變式62】物質的性質決定物質的用途。下列物質的用途與性質對應關系錯誤的是

A.因為氧氣能支持燃燒，所以常用作燃料

B.因為氫氣的密度小，所以常被用于填充探空氣球

C.因為稀有氣體通電時會發(fā)出有色光，所以可以做霓虹燈

D.因為氮氣的化學性質不活潑，所以充入包裝袋內延長食品保存期限

【答案】A

【詳解】A、氧氣能支持燃燒，能作助燃劑，但氧氣不具有可燃性，不能作燃料，故選項說法錯誤；

B、氨氣的密度比空氣小，所以可用于制作探空氣球，故選項說法正確；

C、稀有氣體通電時發(fā)出有色光，可用于制作霓虹燈，故選項說法正確；

D、因為氮氣的化學性質不活潑，所以充入包裝袋內延長食品保存期限，故選項說法正確。

故選Ao

?題型07純凈物和混合物

【例7】下列物質中，屬于純凈物的是

A.液氧B.糖水C.食醋D.大理石

【答案】A

【分析】只由一種物質組成的是純凈物；有兩種或兩種以上物質組成的是混合物。

【詳解】A、液氧只有一種物質組成，屬于純凈物，故正確；

B、糖水是蔗糖與水組成的，屬于混合物，故錯誤；

C、食醋是醋酸與水組成的，屬于混合物，故錯誤。

D、大理石是以碳酸鈣為主要成分的混合物，故錯誤；

故選：A?

【變式71】下列物質中，前者屬于純凈物，后者屬于混合物的是

A.水蒸氣過氧化氫B.冰水混合物高銃酸鉀充分加熱后的剩余固體

C.鐵銹澄清石灰水D.干冰液氧

【答案】B

【分析】純凈物：一種物質組成；混合物：二種或二種以上物質組成。

【詳解】A、水蒸氣只含水一種物質，屬于純凈物；過氧化氫只含有1種物質，是純凈物，不符合題意；

B、冰水混合物只含有水1種物質是純凈物；高鎰酸鉀充分加熱后的剩余固體含有缽酸鉀、二氧化錦，是

混合物，符合題意；

C、鐵銹含多種物質，是混合物；澄清石灰水含有氫氧化鈣和水多種物質，是混合物，不符合題意；

D、干冰是固態(tài)的二氧化碳，是一種純凈物；液氧是液態(tài)的氧氣，是一種純凈物，不符合題意；

故選：Bo

【變式72】下列各組物質中都屬于純凈物的是

A.海水二氧化碳B.稀有氣體食鹽水

C.凈化過的空氣液態(tài)氧氣D.冰水混合物高鎰酸鉀

【答案】D

【詳解】A、海水中含有氯化鈉和水等物質，屬于混合物；二氧化碳是由一種物質組成，屬于純凈物，故A

錯；

B、稀有氣體包含氨氣、就氣、氨氣等物質，屬于混合物；食鹽水中含有氯化鈉和水，屬于混合物，故B

錯；

C、凈化過的空氣中含有氧氣、氮氣、二氧化碳等物質，屬于混合物；液態(tài)氧氣是由一種物質組成，屬于

純凈物，故C錯；

D、冰是固態(tài)的水，冰水混合物是由水一種物質組成，屬于純凈物；高鎰酸鉀是由一種物質組成，屬于純

凈物，故D正確。

故選：D?

■題型08空氣污染與防治

［例8］近年來，部分城市因空氣污染而出現(xiàn)了嚴重的霧霾天氣，下列做法不利于減少空氣污染的是

A.發(fā)展公共交通，提倡綠色出行B.提倡居民駕駛私家車出行

C.積極植樹、造林、種草D.提倡使用太陽能燈清潔能源

【答案】B

【詳解】A.是減少化石燃料的使用，可以減少CO2、CO、煙塵等有害物質的排放，從而減少空氣污染，故

A不符合題意；

B.提倡居民駕駛私家車出行，會加劇汽車尾氣的排放，不利于減少空氣污染，故B符合題意；

C.積極植樹、造林、種草，既能美化環(huán)境，又能凈化空氣，不會造成空氣污染，故C不符合題意；

D.提倡使用太陽能燈清潔能源，能減少污染氣體的排放，從而減少空氣污染，故D不符合題意。

故選Bo

【變式81］近日我國二十大再次提出了推進美麗中國建設，那么根據(jù)我國環(huán)保部頒發(fā)的《環(huán)境空氣質量標

準》，下列項目不屬于監(jiān)測范圍的是

可吸入顆粒物

A.C02B.COC.S02D.

【答案】A

【詳解】目前計入空氣質量評價的主要污染物為：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入顆粒物和臭氧

等。二氧化碳不屬于空氣污染物。

故選：A?

【變式82】下列有關空氣說法正確的是

A.空氣中氧氣約占其質量的21%

空氣污染物主要有、、、

B.PM2.5SO?NO?C02

C.分離液態(tài)空氣制得氧氣屬于分解反應

D.空氣質量報告，空氣質量級別越小，空氣質量越好

【答案】D

【詳解】A、氧氣約占空氣體積的21%,不符合題意；

B、空氣污染物有PM2.5、S5、N02、臭氧等，二氧化碳是空氣的組成成分之一，不屬于空氣污染物，

不符合題意；

C、分離液態(tài)空氣制取氧氣，是利用空氣中各物質沸點的不同，將其分離，無新物質生成，屬于物理變化，

不符合題意；

D、空氣質量報告，空氣質量級別越小，空氣質量越好，說法正確，符合題意。

故選D。

【變式83】為了保護環(huán)境，凈化空氣，贛州市人民政府要求2022年春節(jié)期間全域禁止燃放煙花爆竹，下

列物質屬于空氣污染物的是

A.氮氣B.稀有氣體C,二氧化碳D.二氧化硫

【答案】D

【詳解】A、氮氣屬于空氣成分，不屬于空氣污染物，不符合題意；

B、稀有氣體屬于空氣成分，不屬于空氣污染物，不符合題意；

C、二氧化碳屬于空氣成分，不屬于空氣污染物，不符合題意；

D、二氧化硫屬于空氣污染物，會引起酸雨，符合題意。

故選Do

■題型09空氣的分離

【例9】工業(yè)上制取氧氣的流程如下，下列說法正確的是

A.過程②中氧分子大小不變B.凈化后的空氣屬于純凈物

C.過程③發(fā)生了化學變化D.液態(tài)氧是水和氧氣組成的混合物

【答案】A

【詳解】A、過程②中降溫加壓過程中,只是微粒之間的間隔發(fā)生了改變，氧分子的大小不變，選項正確;

B、凈化后的空氣是由氮氣、氧氣等混合而成，屬于混合物，選項錯誤；

C、過程③分離液態(tài)空氣得到液態(tài)氧，是利用空氣中各成分沸點的不同，將其分離，無新物質生成，屬于

物理變化，選項錯誤；

D、液態(tài)氧是液態(tài)氧氣，由氧氣一種物質組成，屬于純凈物，選項錯誤。

故選A。

【變式91】利用氮氣和氫氣合成氨氣（NH、）是人類科學技術上的一項重大突破，為社會的發(fā)展和進步做

出了巨大貢獻，其主要工藝流程如下圖所示。

I空氣|—>1氯氣h{~^

I_|水.|_,懶f|MH高靜盤”NHJ/I；豆卜狂叫《液切⑴合成氨的

I熱寂I小烝￥氧氣口

原料之一一一氮氣，在空氣中的體積分數(shù)是O

⑵在焦炭和水蒸氣反應前需先將其粉碎，目的是。

⑶合成氨氣需要在高溫、高壓、催化劑的條件下進行，其反應的文字表達式為。

⑷該工藝流程中可以循環(huán)使用的物質有氮氣和。

⑸將沸點不同的氣體分離開來，常采用液化分離法，如控制溫度在-183℃時，可將空氣中N?與0?分離。

根據(jù)下表中物質的沸點判斷，要將產物N&與N2、凡分離開來，最適宜的溫度應該控制在0o

物質H2N2O2NH3

沸點/回-252-195.8-183-33.4

【答案】（1）78%

（2）增大反應物之間的接觸面積，使反應更快更充分

催化劑

⑶氮氣+氫氣高◎壓氨氣

⑷氫氣/%

(5)-33.4

【詳解】(1)氮氣約占空氣體積的78%；

(2)在焦炭和水蒸氣反應前需先將其粉碎，目的是：增大反應物之間的接觸面積，使反應更快更充分；

(3)氮氣和氫氣在高溫、高壓和催化劑的作用下反應生成氨氣，該反應的文字表達式為：

,催化劑

氮氣+氫氣f氨氣；

高溫、高壓

(4)由圖可知，該工藝流程中可以循環(huán)使用的物質有氮氣和氫氣；

(5)控制溫度在T83回時，可將空氣中N2與02分離，故要將產物NH3與N2、出分離開來，最適宜

的溫度應該控制在-33.4回，此時氮氣和氫氣可分離出去，且可以節(jié)約能源。

考點二氧氣

i題型oi氧氣的性質及檢驗

【例1】下列關于氧氣性質的描述，屬于化學性質的是

A.在通常狀況下，氧氣是一種無色、無味的氣體

B.氧氣能支持燃燒，在一定的條件下能與磷、硫、鐵等物質發(fā)生反應

C.氧氣在低溫、高壓時能變?yōu)橐后w或固體

D.氧氣不易溶于水

【答案】B

【分析】物質的顏色、狀態(tài)、氣味、熔點、沸點、硬度、密度等性質，不需要發(fā)生化學變化就表現(xiàn)出來,

因此都屬于物理性質；化學性質是指物質在化學變化中表現(xiàn)出來的性質，比如：可燃性、毒性、氧化性、

還原性、穩(wěn)定性等。

【詳解】A、在通常狀況下，氧氣是一種無色、無味的氣體，不需要發(fā)生化學變化就表現(xiàn)出來，屬于氧氣

的物理性質。A不符合題意；

B、氧氣能支持燃燒，在一定的條件下能與磷、硫、鐵等物質發(fā)生反應，是通過化學變化表現(xiàn)出來的，屬

于化學性質。B符合題意；

C、氧氣在低溫、高壓時能變?yōu)橐后w或固體，不需要發(fā)生化學變化就表現(xiàn)出來，屬于氧氣的物理性質。C

不符合題意；

D、氧氣不易溶于水，不需要發(fā)生化學變化就表現(xiàn)出來，屬于氧氣的物理性質。D不符合題意。

綜上所述：選擇B。

【變式111甲、乙、丙三個集氣瓶分別盛有空氣、氧氣、氮氣中的一種，用一根燃著的木條分別插入瓶中，

觀察到的現(xiàn)象依次為：甲中火焰熄滅，乙中木條繼續(xù)燃燒如初，丙中木條燃燒更旺。則可判斷出甲、乙、

丙三瓶氣體中依次是：

A.氧氣、氮氣、空氣B.氮氣、空氣、氧氣

C.空氣、氧氣、氮氣D.氮氣、氧氣、空氣

【答案】B

【詳解】用一根燃著的木條分別插入瓶中，觀察到的現(xiàn)象依次為：甲中木條熄滅，說明甲瓶氣體為氮氣（不

燃燒不支持燃燒），乙中木條繼續(xù)燃燒如初，說明乙瓶氣體為空氣，丙中木條燃燒更旺，說明丙瓶氣體為

氧氣（助燃性）。甲、乙、丙三瓶氣體中依次是氮氣、空氣、氧氣；