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）。