第1节 空气与氧气

第3章空气与生命第1节空气与氧气要点详解知识点1 空气的成分1．空气的组成成分说明①空气成分含量是按体积分数计算的，而且是个粗略值。

②一般来说，空气的成分是比较固定的，但不同地区或同一地区的不同地点或不同时间也会有所差别。

③对空气成分的研究作出重大贡献的科学家有拉瓦锡（得出空气由氮气和氧气组成）、舍勒和拉姆塞（发现稀有气体）。

2．空气组成成分的探究（1）探究空气中是否含有二氧化碳①试剂：。

②实验过程及装置（如图1所示）。

③实验现象：澄清石灰水变浑浊，且变浑浊的速度较慢。

④结论：空气中含有二氧化碳（含量较少）。

（2）探究空气中是否含有氧气①检验用品：小木条②实验过程及装置（如图2所示）。

③现象：燃着的小木条继续安静地燃烧。

④结论：空气中有氧气。

（3）探究空气中是否含有水蒸气①试剂：无水硫酸铜粉末。

②实验过程及装置（如图3所示）。

③现象：白色的无水硫酸铜粉末变成蓝色。

④结论：空气中含有水蒸气。

例1 （湖州中考）空气中含量最多的气体是（）A．二氧化碳B．稀有气体C．氮气D．氧气知识点2 空气中氧气含量的测定1．测定原理在一个中，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。

在大气压强的作用下，水倒流入密闭容器内的体积，即为空气中氧气的体积。

2．实验装置（如图所示）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）用止水夹夹紧橡胶管，点燃红磷，迅速伸入集气瓶内，塞紧橡皮塞。

（4）燃烧结束，冷却至室温后，打开止水夹。

4．实验现象红磷剧烈燃烧，发出黄色火焰，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，约占集气瓶内空气总体积的。

5．反应的文字表达式：磷＋氧气。

6．实验结论：空气中氧气的体积约占空气总体积的1/5。

7．实验注意事项（1）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小，测得氧气的体积分数偏小。

（2）实验时药品必须过量，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。

（3）实验结束后，待装置冷却到室温后才能打开止水夹，否则会因为温度较高，气体压强较大，从烧杯进入集气瓶中的水的体积减小，导致测量结果。

（4）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小，导致测量结果偏低。

（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。

一般不采用硫、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，瓶内空气的体积几乎不会变化，因而集气瓶内的水面几乎不上升。

例2 （嘉兴、舟山中考）如图所示，某同学为验证空气中含有少量二氧化碳，将大针筒内的空气一次性压入新制的澄清石灰水，发现石灰水没有变化。

据此，你认为该同学应该（）A．继续用大针筒向澄清石灰水压入空气B．撤去大针筒，用嘴向澄清石灰水吹气C．得出空气中没有二氧化碳的结论D．得出空气中含有少量二氧化碳的结论知识点3空气的利用1．氧气氧气主要有两大用途：（1），如登山、潜水、急救等；（2）支持燃烧，如炼钢、气焊、气割、烧水、煮饭等。

2．氮气（1）物理性质：无色无味、水。

（2）化学性质：不活泼，不能燃烧，也不支持燃烧。

（3）用途：①灯泡中充入氮气可延长使用寿命；②食品包装时充入氮气可以防腐、保鲜；③氮气是制造化肥、炸药的重要原料；④液态氮可以作冷冻剂，医疗上常用液氮冷冻麻醉或冷藏人体细胞组织；⑤用作超导材料的环境改造剂等。

3．稀有气体（1）稀有气体是氦、氖、氩、氪、氙等气体的总称，是混合物。

（2）性质：无色无味的气体，难溶于水，化学性质极不活泼。

（3）用途：①常用作保护气；②作电光源（因为稀有气体通电时能发出不同颜色的光）；③用于激光技术；④制造低温环境（氦气）；⑤用于医疗麻醉（氙气）等。

例3 （河北中考模拟）人类每时每刻都离不开空气。

下列有关空气的说法不正确的是（）A．空气是由多种单质和化合物组成的混合物B．空气中含量较多且化学性质活泼的是氨气C．呼吸、燃烧、炼钢、化学生产等都需要用到氧气D．空气是一种宝贵的自然资源，要保护空气，防止污染空气知识点4 氧气的性质1．氧气的物理性质（1）颜色和气味：通常状况下为的气体。

（2）密度：比空气密度稍大（标准状况下氧气的密度为 1.429g/L，而空气的密度约为1.293g/L）。

（3）溶解性：溶于水（常温下1L水中大约能溶解30mL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：在标准大气压（1.01×105Pa）下，氧气在－183℃时液化成淡蓝色液体，在－218℃时凝固成雪花状蓝色的固体（工业上的氧气一般加压贮存在蓝色钢瓶中）。

即氧气的三态变化：气态氧（无色）液态氧气（）固态氧（雪花状蓝色的固体）。

2．氧气的化学性质（1）氧气的化学性质比较活泼，在一定条件下可与许多物质发生化学反应，同时释放出热量。

（2）一些物质与氧气发生化学反应的现象和文字表达式如下：O2O2O2Fe3O43. 氧化物由两种元素组成，其中一种元素是的化合物叫做氧化物。

如CO2、SO2、P2O5、H2O等均是氧化物，而KClO3、KMnO4不是氧化物，但它们都可以称为含氧化合物。

例4 （嘉兴、舟山中考）如图所示是铁丝在氧气中燃烧的改进实验，用适量双氧水和二氧化锰代替原实验中集气瓶里的水。

（1）用双氧水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。

（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：。

知识点5 氧气的制取1．实验室制取氧气的反应原理实验室里可用加热分解高锰酸钾或氯酸钾制取氧气，也可采用分解过氧化氢的方法来制取氧气。

反应原理分别表示如下：（1）高锰酸钾锰酸钾＋二氧化锰＋氧气（KMnO4）（）（）（O2）（2）氯酸钾氯化钾＋氧气（KClO3）（）（O2）（3）过氧化氢水＋氧气（H2O2）（）（O2）2．实验装置（1）实验装置的选取①发生装置的选取a．看反应物状态；b．看反应条件。

固体与液体反应，不需加热常用如图（Ⅰ）所示装置；固体与固体反应，需加热，常用如图（Ⅱ）所示装置。

②气体收集装置的选取a．看气体的性：不易溶于水且不与水反应的气体，可用排水法收集，如图（Ⅲ）所示装置；b．看气体的：密度比空气大的气体可用向上排空气法收集，如图（Ⅳ）所示装置，密度比空气小的气体可用向下排空气法收集，如图（Ⅴ）所示装置。

（2）实验室制取氧气的实验装置（如图所示）：3．实验步骤（1）过氧化氢分解制氧气的实验步骤：①组装仪器，检查装置气密性；②装药品：先加入二氧化锰固体，再加入过氧化氢溶液，固定好装置；③收集气体。

（2）加热高锰酸钾（或氯酸钾）制氧气的实验步骤（以排水法收集为例）：①组装仪器，检查装置气密性；②装药品；③固定好装置；④点燃酒精灯加热；⑤收集气体；⑥撤离（移开）导气管；⑦最后熄灭酒精灯，防止水槽中的水倒吸进入试管。

可概括为查、装、定、点、收、离、熄，谐音为“茶庄定点收利息”。

说明①用高锰酸钾制氧气时，试管口应放一小团棉花，防止加热时高锰酸钾粉末进入导气管，堵塞导气管；②试管口略向下倾斜，防止水蒸气冷凝后倒流回试管底，使试管炸裂；③导管伸入试管不宜过长，稍露出橡胶塞即可，便于气体排出；④铁夹夹在离试管口约1/3处；⑤先预热再集中加热，以防受热不均匀而使试管炸裂；⑥用排水法收集氧气时，应待气泡连续而均匀冒出时再收集，以防收集到的气体不纯（刚冒出的气泡主要是空气）；⑦停止反应时，应先将导管从水槽中撤出，再熄灭酒精灯，防止水槽里的水倒流入试管，导致试管炸裂。

4．检验及验满方法（1）检验方法：将的木条伸入集气瓶中，若木条立即复燃，证明集气瓶中的气体是氧气。

（2）验满方法：①用排水法收集时，如果集气瓶口有大量气泡冒出，证明已收集满。

②用向上排空气法收集时，将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，则证明已收集满。

5．氧气的工业制法（1）分离液态空气法：利用液氧的沸点（－183℃）和液氮的沸点（－196℃）不同，通过分离液态空气获得氧气。

（2）膜分离技术制取氧气：例5 下列装置中，最适合用来收集氧气的是（）知识点6 催化剂（1）催化剂：在化学反应里能改变物质的化学反应，而本身的和在反应前后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能改变物质的反应速度，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催化剂的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。

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。

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。

记忆技巧：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，催化剂本身的质量不变；b.在化学反应前后，催化剂本身的化学性质不变。

例6 下列图像中能表示用一定质量的氯酸钾和二氧化锰制氧气时，二氧化锰在固体混合物中的质量分数（a%）随时间（t）变化的曲线图是（b时间表示反应已完全）（）知识点7 化合反应和分解反应氢气＋氧气水都是化学变化说明①只有一种生成物的反应不一定是化合反应，此外，化合反应也不特指由两种物质生成一种物质的反应。

②只有一种反应物的反应不一定为分解反应。

如氧气在放电条件下转变成臭氧：氧气臭氧，该反应中反应物只有一种，生成物也只有一种，故该反应既不属于化合反应，也不属于分解反应。

例7 （温州中考）1774年，科学家拉瓦锡加热氧化汞产生气体，后来该气体被命名为“氧气”。

该反应的化学方程式为：2HgO2Hg + O2↑，则该反应的类型属于（）A. 化合反应B. 分解反应C. 置换反应D. 复分解反应易错点拨易错点实验室制取氧气的反应原理例8 （宜昌中考）在实验室用高锰酸钾制取氧气过程中，下列图像能正确表示对应变化关系的是（）综合应用例9 在测定空气中氧气含量的实验中，小强采用了如图所示装置：在由注射器和具支试管组成的密闭系统中留有25mL空气，给装有铜粉的具支试管加热，同时缓慢推动注射器活塞，至铜粉在较长时间内无进一步变化时停止加热，待冷却至室温，经小气球内的气体全部挤入具支试管内，观察密闭系统空气体积变化。