专题01 空气和氧气
考 点:
一、空气的成分和用途
二、空气中氧气含量的测定
三、空气的污染及防治
四、氧气的性质
五、氧气的制取
六、催化剂及催化作用
考点一:空气的成分和用途
考点分析:
本考点常在选择题或填空题中以新信息或图片形成命题,考查的知识点有:①空气中氮气、氧气所占的体积分数;②空气中各成分的性质及用途等。
1、法国化学家 用定量的方法研究空气成分,得出结论:空气由 和 组成,其中氧气约占空气总体积的 。
2、空气的成分及其体积分数(大约)
空气成分 |
氮气 |
氧气 |
稀有气体 |
二氧化碳 |
水蒸气和其它成分 |
体积分数 |
3、空气各成分的用途:
(1)分离液态空气制取各成分
该过程是 变化
(2)氮气用途:氮气 工业生产硝酸和氮肥,食品防腐,液态氮气用作 ;
(3)氧气用途:① ;② ;
(4)稀有气体用途:稀有气体用作 ,制作多用途电光源;可做电光源。
【典例精讲】
1.(2020四川巴中)下列说法正确的是( )
A.空气的成分按质量计算,氧气约占21%
B.很多物质在空气中可以燃烧,因为空气中的氧气具有可燃性
C.二氧化碳过量排放会引起温室效应,所以二氧化碳属于空气污染物
D.稀有气体通电能发出有色光,可以用于制造多种用途的电光源
2.(2020云南昆明)拉瓦锡通过实验得出:约占空气总体积1/5的气体是( )
A.N2 B.CO2
C.O2 D.稀有气体
3.(2020湖南岳阳)空气是一种宝贵的资源,有关空气成分的描述正确的是( )
A.氧气:可以做保护气
B.氮气:空气中体积分数最大的气体
C.二氧化碳:空气中的一种污染物
D 稀有气体:化学性质不稳定
考点2:空气中氧气含量的测定
1、药品选择:生成物是 ,只与氧气反应。故选: 。
2、①红磷在密闭容器中燃烧,消耗氧气生成 固体,使密闭容器中的压强 ,在外界大气压的作用下,烧杯中的水进入集气瓶中,进入集气瓶中的水的体积即为消耗氧气的体积。
②红磷在密闭容器中燃烧,消耗空气中的氧气生成固体五氧化二磷,使密闭容器中的压强减小,在外界大气压的作用下,烧杯中的水被压入集气瓶,进入集气瓶内的水的体积约等于消耗氧气的体积。反应的化学方程式: 。
3、装置:
4、步骤:连接装置,检查装置气密性;把集气瓶的容积分成5等份,做好记号;用止水夹夹紧胶管;在燃烧匙内放入 的红磷;点燃燃烧匙中的红磷,立即伸入集气瓶中,把塞子塞紧;待红磷熄灭并 后,打开止水阀。
5、现象:集气瓶中有大量的 生成,并放出热量;打开止水夹,烧杯中的水倒流到集气瓶中,并上升到约 处。
6、结论:空气中的氧气含量大约是 ;
7、误差分析
误差 |
原因 |
注意事项 |
测量结果偏低 |
红磷不足,氧气未耗尽 |
红磷要足量 |
装置漏气,使装置外的空气进入集气瓶中 |
装置气密性要好 |
|
过早打开弹簧夹,使进入集气瓶中的水的体积偏小 |
待集气瓶冷却至室温后再打开弹簧夹 |
|
测量结果偏高 |
胶皮管未夹紧,红磷燃烧时集气瓶内气体因受热顺着导管逸出 |
胶皮管要夹紧 |
燃烧匙伸入过慢,使装置内的气体受热逸出,导致进入集气瓶中的水的体积偏大 |
点燃红磷后迅速将燃烧匙伸入集气瓶 |
【典例精讲】
4.(2020湖南邵阳)如图是“实验室测定空气中氧气含量”的实验装置图,下列有关说法错误的是( )
A.可用木炭代替红磷进行实验
B.做该实验前,应检查装置的气密性
C.待装置冷却至室温后才能打开止水夹
D.若红磷不足,将导致测得氧气的含量小于五分之一
考点3:空气的污染的原因和防治措施
(1)空气污染物
空气的主要污染物有有害气体和粉尘。目前计入空气污染指数的项目暂定为: 、 、 、 (粒径在10微米以下的颗粒物,称PM10,又称飘尘)和臭氧等。
【特别提醒】二氧化碳属于空气的组成成分,____________。但二氧化碳的含量过高,会加剧 。
(2)空气污染的危害:严重影响人体健康,影响农作物生长,破坏生态环境,其中全球气候变暖、臭氧层破坏和酸雨等也都与空气污染有关。
(3)防治空气污染:加强大气质量监测,改善环境状况;减少使用化石燃料,使用清洁能源;积极植树造林种草;禁止露天焚烧垃圾等。
【特别提醒】
(1)空气污染指数越____,污染越严重;(2)CO2不属于空气污染物,但含量增多会引起____________。
【典例精讲】
6.(2020四川雅安)下列物质直接排放到空气中,不会产生大气污染的是( )
A.NO2 B.CO2
C.SO2 D.可吸入颗粒物
7.(2020湖北天门)在空气质量评价中,被计入主要污染物的物质是( )
A.水蒸气 B.氧气
C.二氧化氮 D.稀有气体
[方法指导]
空气污染物包括有害气体和烟尘,有害气体是指SO2、CO、NO2和臭氧等。CO2不属于有害气体,不是空气污染物,但空气中CO2含量过高会导致温室效应增强。防治空气污染的措施:一方面要减少污染物的排放,如减少化石燃料的燃烧,多使用清洁能源等;另一方面要加强污染物的吸收,如植树造林等。
考点4:氧气的性质
考点分析:
本考点主要考查的知识点有:①氧气的性质及其用途的判断;②物质在氧气(或空气)中燃烧现象的描述;③燃烧实验的操作及注意事项;④物质燃烧的化学方程式等。一般在选择题中出现,试题难度不大。
(1)物理性质:无色、无味的气体, 水(故可以用排水法收集); 密度比空气 (故收集的一瓶氧气,要 在桌面上)。
(2)化学性质:
与木炭反应;
原理:
现象:空气中:发 ,放热,生成使澄清石灰水变浑浊的气体。氧气中:发 ,放热,生成使澄清石灰水变浑浊的气体
注意:木炭伸入瓶中时,要自上而下,缓慢伸入(目的使木炭与氧气 )。
与铁丝反应;
原理: 。
现象:空气中:变 ,不燃烧;氧气中:剧烈燃烧, ,放热,生产
注意:铁丝用砂纸打磨(除去表面的 );在铁丝一端系一根火柴棒(引燃);铁丝绕成 (预热未燃烧的的铁丝);在瓶底加 或铺一层 (防止高温生成物使 );燃着的铁丝不能接触瓶壁(防止炸裂瓶壁)。
与石蜡反应
现象:空气中:发 ,放热,生成水雾和使澄清石灰水 的气体。
氧气中:发 ,放热,生成水雾和使澄清石灰水 的气体
④硫粉(淡黄色)燃烧:
实验现象:
在 中:发出 ,放出 、生成一种带有 的气体。
在 中: 发出 , 放出 、生成一种带有 的气体。
文字表达式 硫(S) + 氧气(O2)二氧化硫(SO2)
原理:
实验时,要在瓶底装少量水(吸收二氧化硫,防止污染空气)。
思考:木炭等在空气中反应与在氧气中反应剧烈程度明显不同,为什么?
物质与氧气反应时,单位体积的空间里氧分子的数目越多,反应就越剧烈。
【典例精讲】
8.(2020湖北鄂州)下列关于氧气的性质和用途的说法正确的是( )
A. 氧气能助燃,可作燃料
B. 红磷能在空气中燃烧产生大量的白色烟雾
C. 细铁丝在空气中可剧烈燃烧,火星四射
D. 氧气是一种化学性质比较活泼
气体,在一定条件下可与多种物质发生化学反应
9.(2020湖南湘潭)列物质在氧气中燃烧,有刺激性气味的气体生成的是( )
A. 镁条 B. 铁丝
C. 白磷 D. 硫
10.(2020四川雅安)铁丝在氧气中燃烧的实验现象描述不正确的是( )
A. 生成四氧化三铁 B. 火星四射
C. 放出大量的热 D. 生成黑色固体
11.(2020四川广安)“新冠”重症患者需要使用呼吸机来为其提供氧气,下列关于氧气的描述错误的是( )
A. 在通常状况下,氧气是一种无色、无味的气体
B. 氧气在低温、高压时能变为液体或固体
C. 氧气极易溶于水
D. 隔绝氧气能达到灭火的目的
12.(2020吉林长春)人类每时每刻都离不开空气,其中能供给呼吸的是( )
A. 氮气 B. 氧气
C. 稀有气体 D. 二氧化碳
13.(2020辽宁营口)下列物质在空气或氧气中燃烧现象的描述,正确的是(
)
A.镁条在空气中燃烧,冒出浓烈的黑烟,放出热量,生成黑色粉末
B.铁丝在氧气中剧烈燃烧,火星四溅,放出热量,生成四氧化三铁
C.木炭在氧气中燃烧,发出白光,放出热量,产生能使澄清石灰水变浑浊的气体
D.硫在氧气中燃烧,发出微弱的淡蓝色火焰,放出热量,产生没有气味的气体
[方法指导]
1.描述现象时不能出现该现象所对应的生成物的名称,即不能把实验现象与结论混淆。
2.注意区分“白烟”与“白雾”,“光”与“火焰”等。“烟”为固体小颗粒,“雾”为液态小液滴;气体、液体、低沸点固体燃烧产生火焰,高沸点固体燃烧发光,如硫在氧气中燃烧产生蓝紫色火焰,木炭在氧气中燃烧发白光。
考点5:氧气的制取
考点分析:
本考点主要考查的知识点有:①常用仪器的名称;②反应原理及化学方程式的书写;③制取(发生、收集)装置的选择;④气体的检验与验满;⑤气体的净化及多功能瓶的作用;⑥实验步骤及注意事项等,一般以实验探究题的形式,常结合其他气体一起考查。
1.氧气的工业制法
氧气存贮在 钢瓶中。
注意:工业上在制取氧气的过程中,没有新物质生成,属于 。
2. 氧气的实验室制法
固+固加热型
1.用高锰酸钾或氯酸钾制氧气
(1)药品: 或
(2)反应原理
① ②
(3)实验装置(如图所示)
仪器名称:a. ,b. ,c. (带铁夹),d. ,e. ,f.
注意:
①药品要平铺在试管底部,均匀 。
②试管口要略向下倾抖,防止 。
③铁架台上的铁夹要夹在试管的 。
④试管内的导管稍伸出橡皮塞即可, 。
⑤集气瓶充满水后倒放入水槽中(瓶口要在水面下)。
⑥加热时要先 ,然后 。
⑦用排水法收集气体时,应注意当气泡 ,否则收集的气体 ,当集气瓶口有 冒出时,证明已收集满。
⑧停止加热时,应先 ,再 。防止 。
⑨用高锰酸钾制氧气时,试管口要放一小团棉花,防止加热时 。
⑩盛氧气的集气瓶应盖上玻璃片正放,因为氧气的密度大于空气的密度,正放可减少气体逸散。
(4)实验步骤:(连)查、装、定、点、收、离、熄。
①连接装置:先下后上,从左到右的顺序。
②检查装置的气密性:将导管的一端浸入水槽中,用手紧握试管外壁,若水中导管口有气泡冒出,证明装置不漏气。松开手后,导管口出现一段水柱。
③装入药品:按粉末状固体取用的方法(药匙或纸槽)
④固定装置 :固定试管时,试管口应略向下倾斜;铁夹应夹在试管的中上部
⑤点燃酒精灯:先使试管均匀受热,后在反应物部位用酒精灯外焰由前向后加热。
⑥收集气体:排水法收集或向上排空气法
⑦先将导管移出水面
⑧最后熄灭酒精灯
(5)收集氧气的方法
① (氧气不易溶于水) ② (氧气密度比空气大)
注意:
a.凡不与空气中的氧气、氮气等成分反应的气体,均可用排空气法收集。相同状况下,密度比空气大的气体可用向上排空气法收集,密度比空气小的气体可用向下排空气法收集。若与空气的密度相近或有毒的气体,一般不宜用排空气法收集。
b.用排空气法收集气体时,应将导管伸到接近集气瓶底部,以便于空气的排出。
c.用排水法收集的氧气比向上排空气法收集的氧气更纯净;用向上排空气法收集的氧气比排水法收集的氧气更干燥。
(6)检验方法
验证: 。
(7)验满
验满:①用向上排空气法收集时,将带火星的木条放在瓶口,如果木条复燃,证明氧气已收集满。
②用排水法收集时, 。
固+液不加热型
2.用过氧化氢制氧气
(1)药品:过氧化氢溶液和二氧化锰粉末。
(2)反应原理:
(3)实验装置
(4)实验步骤
①检查装置的 。
②向锥形瓶中加入 。
③塞好带有长颈漏斗(或分液漏斗)和导管的双孔塞。
④向长颈漏斗(或分液漏斗)中加入 。
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