專題29　空氣(一)（原卷版）

專題29空氣(一)【思維導圖】【知識點回顧】一、空氣的主要成分eq\a\vs4\al(考點1說出空氣的主要成分)1．空氣是一種________。2．空氣的成分(體積分數(shù))：氧氣占________，氮氣占________，稀有氣體、二氧化碳、其他氣體和雜質(zhì)共占1%?？键c2舉例說明空氣在人類生活和生產(chǎn)中的重要作用1．氮氣：可用于充填燈泡，延長燈泡的使用壽命；用于食品的防腐、保鮮；是制造化肥、炸藥的原料；醫(yī)療上可用作冷凍劑。2．稀有氣體：用作________，制作________，醫(yī)療麻醉。二、氧氣eq\a\vs4\al(考點3概述氧氣的主要物理性質(zhì)及化學性質(zhì))1．氧氣的物理性質(zhì)常溫下，氧氣是一種________的氣體，________溶于水。在標準狀況下，氧氣的密度比空氣________。液態(tài)氧呈________，固態(tài)氧是雪花狀的________固體。2．氧氣的化學性質(zhì)氧氣是一種化學性質(zhì)比較________的氣體，能支持燃燒(但不能燃燒)，有較強的________性?？键c4知道典型金屬(鎂、鐵等)和非金屬(碳、硫、磷、氫氣等)在空氣或氧氣中燃燒的現(xiàn)象及產(chǎn)物物質(zhì)反應現(xiàn)象化學方程式磷產(chǎn)生大量________4P＋5O2eq\o(=,\s\up7(點燃))2P2O5木炭發(fā)出________，生成能使澄清石灰水變________的氣體C＋O2eq\o(=,\s\up7(點燃))CO2硫空氣中燃燒發(fā)出________火焰，氧氣中燃燒發(fā)出________火焰，生成有________氣味的氣體S＋O2eq\o(=,\s\up7(點燃))SO2氫氣純凈的氫氣在空氣中燃燒，產(chǎn)生________火焰2H2＋O2eq\o(=,\s\up7(點燃))2H2O鐵劇烈燃燒，________，生成________固體3Fe＋2O2eq\o(=,\s\up7(點燃))Fe3O4鎂發(fā)出________，生成白色粉末2Mg＋O2eq\o(=,\s\up7(點燃))2MgOeq\a\vs4\al(考點5說明氧氣的實驗室制備及檢驗方法)反應原理___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________實驗裝置收集方法(1)________(因氧氣不易溶于水)(2)________(因氧氣密度比空氣大)驗滿方法將帶火星的木條放在集氣瓶口，木條________(向上排空氣法)檢驗方法將帶火星的木條放在集氣瓶中，木條復燃注意事項長頸漏斗末端要伸到液面以下(分液漏斗則不必)(1)試管口略向下傾斜(2)鐵夾夾在試管中上部(3)實驗完畢，先移走導氣管，再移走酒精燈(4)用KMnO4制O2時，試管口放一團棉花eq\a\vs4\al(考點6說明氧氣的用途及與其性質(zhì)的關(guān)系)氧氣：供生物呼吸；支持燃燒等。四、燃燒和緩慢氧化eq\a\vs4\al(考點9舉例說出緩慢氧化現(xiàn)象)緩慢氧化：速度緩慢、不易覺察、沒有發(fā)光但有發(fā)熱的一種氧化反應，如橡膠制品的老化、金屬的生銹、生物呼吸、食物的腐敗等。eq\a\vs4\al(考點10列舉劇烈氧化的現(xiàn)象)1．燃燒是指可燃物與空氣中的氧氣發(fā)生發(fā)光發(fā)熱的劇烈的________。2．爆炸：在有限空間內(nèi)________。如火藥爆炸。eq\a\vs4\al(考點11知道可燃物燃燒的條件)可燃物燃燒條件：①可燃物與________(或空氣)充分接觸。②溫度達到可燃物的________。eq\a\vs4\al(考點12描述常用的滅火方法及原理)滅火方法及原理：隔絕________、降低溫度至________以下、撤離________。eq\a\vs4\al(考點13列舉火災自救的一般方法)1．濃煙密布時，應匍匐前進，并用濕毛巾掩蓋口鼻。2．用濕毛巾等物品塞住門和窗縫隙。3．在窗前呼救?！纠}精析】（2022?溫州）在“烹飪與營養(yǎng)”實踐活動中（如圖），灶內(nèi)的木材燃燒一段時間后火焰變小，某同學用長木棒挑開木材堆后，火焰重新變旺，這是因為（）A．灶內(nèi)的木材變更多 B．木材的著火點降低 C．木材接觸更多空氣 D．木材的導熱性變強（2022?湖州）洗衣機槽清潔劑的主要成分是過碳酸鈉（Na2CO4），過碳酸鈉是一種白色晶體，溶于水時會與水反應生成碳酸鈉和過氧化氫（化學方程式為：Na（1）取少量二氧化錳加入試管中，再加入適量該溶液，觀察到有氣泡產(chǎn)生，為了檢驗該氣體，可用。（2）待不再產(chǎn)生氣泡時，得到的溶液呈（選填“酸性”或“中性”或“堿性”）。（3）生成的碳酸鈉中碳元素的化合價為。（2021?金華）實驗室提供H2O2溶液、二氧化錳、KClO3和KMnO4四種藥品及如圖所示裝置。根據(jù)要求完成下列問題：（1）根據(jù)提供的藥品，寫出一種實驗室制取O2的化學方程式；（2）選擇裝置B和C制取氧氣的主要步驟有：①將導氣管移出水槽；②加熱；③裝藥品；④收集；⑤熄滅酒精燈；⑥檢查裝置氣密性。正確的操作順序為。（2022?臺州）在實驗室里可以用加熱氯酸鉀與二氧化錳的混合物來制取氧氣。（1）請從下列各圖中選擇合適的實驗裝置（部分夾持裝置未畫出）（填序號）。（2）二氧化錳、氧化鐵和氧化鋁都可以作為氯酸鉀加熱分解的催化劑。為了比較這三種金屬氧化物對氯酸鉀分解快慢的影響，某興趣小組利用下列器材和藥品進行實驗。實驗器材：秒表、電子秤、如圖中合適的裝置。實驗藥品：氯酸鉀，顆粒大小相同的二氧化錳、氧化鐵、氧化鋁。實驗步驟：。（2022?溫州）小明認為教室內(nèi)空氣中氧氣含量比室外低，于是想用紅磷測定教室內(nèi)空氣中氧氣的體積分數(shù)。老師告訴他，足量的紅磷燃燒并不能耗盡空氣中的氧氣，建議用一氧化氮氣體代替紅磷進行實驗。在老師的指導下，小明進行如圖所示實驗：用注射器獲取V1毫升教室內(nèi)的空氣，通過導管緩緩地全部推入量筒，與量筒內(nèi)足量的V2毫升一氧化氮氣體混合，待充分反應后，讀出量筒中剩余氣體體積為V3毫升。說明：①V1、V2、V3都是在與教室氣溫、氣壓相同的狀態(tài)下測得。②一氧化氮難溶于水，也不與水反應。③同溫同壓下，在氫氧化鈉溶液參與下，4體積一氧化氮與3體積氧氣恰好完全反應，且產(chǎn)物能完全被溶液吸收。（1）小明用氣密性良好的注射器，獲取V1毫升教室內(nèi)空氣的具體操作是。（2）實驗測得教室內(nèi)空氣中氧氣的體積分數(shù)為。（用V1、V2、V3表示）（3）小明提出，注射器內(nèi)空氣中的二氧化碳也會被氫氧化鈉溶液吸收，從而影響實驗結(jié)果。但老師指出，相比空氣中的氧氣含量，二氧化碳對實驗結(jié)果的影響屬于“次要因素”，不是“主要因素”，可忽略不計。還有許多科學實驗中存在“主要因素”和“次要因素”，請再舉一例并指明次要因素。（2021?麗水）建構(gòu)合理的思維模型，既能促進深度學習，又能提高思維品質(zhì)。小科建構(gòu)了“兩組分混合物含量測定”的思維模型：運用該模型對教材中“測定空氣中氧氣含量”的實驗進行了再探究：忽略含量很低的其它物質(zhì)，空氣可以看成由氮氣和氧氣組成的兩組分混合物?！咎骄恳弧扛鶕?jù)沸點低的組分先汽化的性質(zhì)，測定混合物中某組分的含量。（1）將空氣轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)空氣，液氮先汽化。從建模角度分析，該操作屬于上述思維模型中的；【探究二】根據(jù)混合物中某組分發(fā)生化學反應，測定混合物中某組分的含量。（2）按圖甲裝置測定空氣中氧氣含量時，止水夾最合理的打開時間是（填“反應剛結(jié)束時”或“冷卻到室溫時”）；【交流評價】（3）已知：在氧氣不充足時，碳與氧氣反應生成一氧化碳，一氧化碳不溶于水且不與堿反應。小科用足量木炭替換紅磷，等體積氫氧化鈉濃溶液替換集氣瓶中的水，規(guī)范操作后，測得的氧氣含量將（填“偏大”、“偏小”或“不變”）；【繼續(xù)探究】（4）運用上述思維模型，小科又設計了圖乙的實驗裝置，其“測定空氣中氧氣含量”的原理是。（2021?浙江）小嘉用H2O2溶液制取氧氣時，在燒瓶中加入50毫升水及0.5克MnO2，再往分液漏斗中加入30毫升15%的H2O2溶液。為什么要加入50毫升水呢？查閱資料發(fā)現(xiàn)：在不加入水時，若注入H2O2溶液速度過快，反應會過于劇烈而引發(fā)事故?！咎岢鰡栴}】水是如何減緩該反應速度的呢？【建立假設】水可以降低H2O2溶液濃度，從而減緩反應速度?！緦嶒灧桨浮克萌鐖D裝置，在相同條件下，分別用30毫升的1%、3%和7%的H2O2溶液進行實驗，觀察并比較?！緦嶒灲Y(jié)論】加水降低了H2O2溶液的濃度，使反應速度變慢?！窘涣鞣此肌浚?）為了更好地比較反應的快慢，需控制三次實驗中滴加H2O2溶液的相同。（2）判斷產(chǎn)生氧氣的速度時，可以通過觀察產(chǎn)生氣泡的快慢，還可以比較?！纠^續(xù)探究】針對提出的問題，他又利用如圖裝置，用3%的H2O2溶液分別在0℃、20℃和60℃的條件下進行實驗。進行該實驗所基于的假設是。（2021?寧波）家庭醫(yī)藥箱里有一瓶標簽缺損的醫(yī)用雙氧水，為測定其溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)，小寧設計了如圖實驗：在試管中放入一定量的二氧化錳，然后用注射器注入10mL該醫(yī)用雙氧水，直到試管中不再有氣泡產(chǎn)生，通過測量量簡中水的體積就可以大致計算出雙氧水質(zhì)量分數(shù)。（1）實驗中用排水法測量氧氣的體積是因為氧氣具有的性質(zhì)。（2）若俯視讀得量筒中水的體積，則測得的雙氧水質(zhì)量分數(shù)將（填“偏大”“偏小”或“不變”）。（2022?紹興）如圖是人類對氧化還原反應的認識過程中的三個階段?！倦A段Ⅰ】得失氧說：物質(zhì)跟氧發(fā)生的反應叫氧化反應，含氧化合物中的氧被奪取的反應叫還原反應?！倦A段Ⅱ】化合價升降說：凡是出現(xiàn)元素化合價升降的化學反應都是氧化還原反應?；蟽r升高的反應叫氧化反應，化合價降低的反應叫還原反應?！倦A段Ⅲ】電子轉(zhuǎn)移說：化合價升降的原因是電子的轉(zhuǎn)移。凡有電子轉(zhuǎn)移發(fā)生的化學反應都是氧化還原反應。失電子的反應叫氧化反應，得電子的反應叫還原反應。（1）根據(jù)得失氧說，在H2+CuO△ˉCu+H2O化學變化中，H2發(fā)生了（2）電子轉(zhuǎn)移是元素化合價改變的本質(zhì)原因。失電子后，元素的化合價會（選填“升高”或“降低”）。（3）根據(jù)化合價升降說，化學反應的四種基本類型與氧化還原反應之間的關(guān)系如圖所示，其中乙是反應。（4）關(guān)于氧化還原反應的認識，下列理解正確的是。A.氧化和還原是相互對立又辯證統(tǒng)一的關(guān)系B.電子轉(zhuǎn)移說是從微觀視角來探析和建構(gòu)氧化還原反應的概念C.自然界中發(fā)生的氧化還原反應對人類的生活和生產(chǎn)都是有利的D.人類對氧化還原反應的認識過程是一個逐步發(fā)展、延伸和完善的過程【習題鞏固】一．選擇題（共8小題）1．（2022?拱墅區(qū)校級一模）利用如圖裝置進行燃燒條件的探究。試管①中充滿氮氣，試管②③中充滿氧氣，升溫至40℃，僅觀察到②中的白磷燃燒。下列敘述錯誤的是（）A．由實驗①②可驗證燃燒需要氧氣 B．由實驗②③可推知著火點高低：紅磷＞白磷 C．圖中小氣球有密閉裝置、緩沖氣壓等作用 D．利用水浴控溫可改變可燃物的著火點2．（2022?金華模擬）利用飽和碳酸鈉溶液與酸反應，小科同學只做了如圖甲所示的簡易酸堿滅火器裝置，并進行操作。操作結(jié)束后，對瓶中殘留液進行如圖乙所示的實驗。實驗現(xiàn)象：A試管溶液變紅色，B試管中有白色沉淀生成。則殘留液中含有的溶質(zhì)有（）A．鹽酸 B．碳酸鈉 C．硫酸鈉 D．氯化鈉3．（2022?西湖區(qū)校級二模）實驗室用氯酸鉀固體（二氧化錳作催化劑）制取氧氣，下列裝置組合正確的是（）A．①③ B．①⑤ C．②③ D．②④4．（2022?錢塘區(qū)二模）小樂誤將少量高錳酸鉀當成二氧化錳加入氯酸鉀中進行加熱制取氧氣，部分物質(zhì)質(zhì)量隨時間變化如圖所示。下列關(guān)于該過程的說法正確的是（）A．b代表高錳酸鉀 B．c代表氧氣 C．t2時刻，氧氣開始產(chǎn)生 D．t3時刻，生成氧氣的質(zhì)量達到最大值5．（2022?玉環(huán)市一模）使用如圖裝置驗證空氣中氧氣的含量，下列敘述正確的是（）A．最終量筒中液面約降至26毫升刻度線處 B．白磷的作用是消耗試管中的氮氣 C．該實驗中的白磷可以用木炭代替 D．白磷在空氣中燃燒產(chǎn)生大量的白霧6．（2022?錢塘區(qū)二模）測定空氣里氧氣含量實驗的改進裝置如圖所示。下列敘述錯誤的是（）A．實驗前應檢查裝置的氣密性 B．按圖裝好藥品、連好裝置，用凸透鏡引燃白磷 C．燃燒結(jié)束后立即打開彈簧夾，流入水的體積會偏少 D．只將燃燒匙內(nèi)的白磷換成木炭，也可以達成實驗目的7．（2022?桐廬縣一模）利用如圖裝置驗證空氣中氧氣的含量。下列敘述正確的是（）A．實驗前需檢查裝置氣密性 B．白磷的作用是燃燒放熱 C．白磷熄火立即打開止水夾 D．最終量筒中液面約降至26mL刻度線處8．（2022?龍灣區(qū)一模）科學興趣小組利用如圖所示的改進裝置測定空氣中氧氣的含量。膠頭滴管中的水接觸生石灰一段時間后，白磷開始燃燒，待白磷熄滅冷卻至室溫后打開止水夾。下列關(guān)于該實驗的描述正確的是（）A．白磷不足會使測定結(jié)果偏大 B．試管中的細沙可防止試管炸裂 C．注射器中的活塞先左移再右移 D．滴管中的水和注射器中的水作用相同二．填空題（共2小題）9．（2022?婺城區(qū)一模）利用大氣壓原理解釋現(xiàn)象時，有同學經(jīng)分析后概括出以下思維模型：（1）思維模型中的“？”處應填（“開放”或“密閉”）。（2）圖2是“測定空氣中氧氣含量的實驗”，待紅磷燃燒火焰熄滅后，冷卻，打開止水夾，可以觀察到水被倒吸入集氣瓶中。根據(jù)該思維模型，本實驗是通過的方式來減小集氣瓶中的氣壓的。10．（2022?婺城區(qū)一模）小科同學在實驗室做“用高錳酸鉀制取并收集氧氣”的實驗。請回答：（1）如圖甲是小科組裝好的氣體發(fā)生裝置，其中有一處明顯錯誤，請改正：。（2）如圖乙是初中化學中常見的氣體收集裝置，其中不能用于收集氧氣的裝置有（填序號）。三．實驗探究題（共6小題）11．（2022?義烏市一模）如圖，某科學興趣小組對“測定空氣中氧氣含量“的實驗進行了改進。裝置氣密性良好，調(diào)節(jié)右邊敞口容器和集氣瓶里的水面相平，此時集氣瓶內(nèi)氣體的體積為V1。關(guān)閉活塞，點燃燃燒匙內(nèi)的紅磷，立即塞緊瓶塞，如圖甲。待火焰熄滅、裝置冷卻至室溫后打開活塞，觀察到集氣瓶中的水位逐漸上升后停止，如圖乙，保持活塞處于打開狀態(tài)，則：（1）如圖乙時，若廣口瓶的底部A點和燒杯底部B點所受壓強分別為PA和PB，則PAPB（選填“＞”、“＝”或“＜”）。（2）要準確測出空氣中氧氣體積分數(shù)，應往圖乙的燒杯中注水至與集氣瓶內(nèi)液面相平，若測得此時集氣瓶內(nèi)的氣體體積為V2。則氧氣體積占空氣總體積的比例可用V1、V2表示為。12．（2022?云和縣模擬）如圖甲測定空氣中氧氣的體積分數(shù)實驗，不易成功，科學興趣小組對該實驗進行了分析和反思。（1）小科認為漏氣是實驗失敗最主要的問題。在實驗中由于有強烈的氣壓變化，對裝置的氣密性的要求比較高，檢查氣密性時，先將止水夾打開，將導管放入水中，雙手握住集氣瓶，當觀察到導管口有氣泡產(chǎn)生后，放開雙手，等待一段時間，如果觀察到，則證明氣密性良好，可以實驗。（2）圖乙用放大鏡會聚陽光來引燃紅磷，與圖甲將紅磷在瓶外點燃后再放入集氣瓶相比，你認為圖乙操作的優(yōu)點是。（3）小明認為實驗時從燒杯中倒吸進入集氣瓶的水也可以起到吸熱作用，所以，集氣瓶內(nèi)不需預先裝入水，也無需使用止水夾，于是他利用圖丙裝置進行實驗。請分析小明利用該裝置測量出的氧氣體積分數(shù)（選填“偏大”或“偏小”），理由是。13．（2022?常山縣模擬）利用圖甲所示的教材裝置測量空氣中氧氣的體積分數(shù)，選用紅磷作為藥品是最佳選擇嗎？某興趣小組設計并開展了如下實驗：①準備如圖乙所示的玻璃容器，頂部用密封蓋密封，檢查該裝置的氣密性。②將氧氣傳感器（能實時顯示容器內(nèi)氧氣的體積分數(shù)）固定在容器內(nèi)壁，裝入足量的紅磷。③用激光筆點燃紅磷，紅磷劇烈燃燒，觀察并記錄氧氣傳感器所顯示的氧氣體積分數(shù)，繪制氧氣體積分數(shù)隨時間變化的圖像（如圖丙）。④將紅磷分別用白磷、食品脫氧劑替換（只與空氣中的氧氣反應），重復上述步驟。（1）步驟①中檢查氣密性時，將玻璃容器浸沒水中，觀察到現(xiàn)象，說明裝置氣密性好。（2）在裝置甲集氣瓶中裝入15的水，量筒中裝50毫升的水，根據(jù)圖丙的實驗數(shù)據(jù)，用紅磷做實驗，理論上實驗結(jié)束后量筒內(nèi)剩余的水為（3）小科認為食品脫氧劑是完成測定空氣體積分數(shù)實驗的最佳藥品，他的理由是。14．（2022?江山市一模）為驗證空氣中氧氣的體積分數(shù)，小科按照如甲圖所示的裝置進行實驗，其中燃燒匙內(nèi)的紅磷用大功率激光筆點燃，集氣瓶內(nèi)氣壓用氣壓測量儀測定，瓶內(nèi)氣壓變化如乙圖所示。（1）甲圖中，對集氣瓶內(nèi)進行5等分的空間是指（填字母）。A.整個集氣瓶的內(nèi)部B.集氣瓶內(nèi)水面以上部分（2）乙圖中，t1時刻后的一段時間內(nèi)氣壓顯著增加，其原因是。（3）小江對該裝置進行了一定的改進（丙圖），導管伸入集氣瓶內(nèi)的水面以下，并且去掉止水夾，其它裝置和相應操作均不變，改進后，重新做實驗。請你對實驗改進后與實驗改進前t1時刻后的一段時間內(nèi)氣壓變化情況作一比較并作出解釋。15．（2022?紹興模擬）利用圖甲所示的教材裝置測量空氣中氧氣的體積分數(shù)，選用紅磷作為藥品是最佳選擇嗎？某興趣小組設計并開展了如下實驗：①準備如圖乙的玻璃容器，頂部用密封蓋密封，并檢查該裝置的氣密性。②將氧氣傳感器（能實時顯示容器內(nèi)氧氣的體積分數(shù)）固定在容器內(nèi)壁，并裝入足量的紅磷。③用激光筆點燃紅磷，紅磷劇烈燃燒，觀察并記錄氧氣傳感器所顯示的氧氣體積分數(shù)的變化情況。④用白磷替換紅磷重復步驟①～③。⑤換用食品脫氧劑（可以直接與氧氣反應，無需點燃的物質(zhì)）重復上述步驟①～③。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，分別繪制三種物質(zhì)氧化時容器內(nèi)氧氣體積分數(shù)隨時間的變化情況，如圖丙所示。（1）步驟①中檢查氣密性時，將玻璃容器浸沒水