資源簡介

專題29　空氣(一)
【知識點回顧】
一、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%。
考點2　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
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。
考點4　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＋5O22P2O5
木炭 發(fā)出________，生成能使澄清石灰水變________的氣體 C＋O2CO2
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＋O2SO2
氫氣 純凈的氫氣在空氣中燃燒，產(chǎn)生________火焰 2H2＋O22H2O
鐵 劇烈燃燒，________，生成________固體 3Fe＋2O2Fe3O4
鎂 發(fā)出________，生成白色粉末 2Mg＋O22MgO
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
氧氣：供生物呼吸；支持燃燒等。
四、燃燒和緩慢氧化
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。
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。
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________。
滅火方法及原理：隔絕________、降低溫度至________以下、撤離________。
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。
考點1　1.混合物　2.21%　78%
考點2　2.保護氣　霓虹燈
考點3　1.無色無味　不易　略大　淡藍色　淡藍色　2.活潑　氧化
考點4　白煙、放熱　白光　渾濁　淡藍色　藍紫色
刺激性　淡藍色　火星四射　黑色　耀眼的白光
考點5　2H2O22H2O＋O2↑　2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑、2KClO32KCl＋3O2↑
排水集氣法　向上排空氣法　復燃
考點7　速率　質(zhì)量　化學性質(zhì)　沒有改變
考點8　1.質(zhì)量　化學性質(zhì)
考點10　1.氧化反應　2.急速燃燒
考點11　氧氣　著火點
考點12　空氣　著火點　可燃物
【例題精析】
（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
【解答】解：某同學用長木棒挑開木材堆后，火焰重新變旺，是因為增大了木材與氧氣的接觸面積，能使木材充分燃燒。可燃物的著火點一般是不變的，不能降低木材的著火點。
故選：C。
（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：）。現(xiàn)取少許過碳酸鈉晶體，加入水形成溶液。
（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 　帶火星的木條　。
（2）待不再產(chǎn)生氣泡時，得到的溶液呈 　堿性　（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 　+4　。
【解答】解：（1）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，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，是因為過氧化氫在二氧化錳的催化作用下生成水和氧氣，為了檢驗該氣體，可用帶火星的木條。
（2）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，待不再產(chǎn)生氣泡時，得到的溶液是碳酸鈉溶液，顯堿性。
（3）在化合物中鈉元素顯+1價，氧元素一般顯﹣2價，設碳元素的化合價是x，根據(jù)在化合物中正負化合價代數(shù)和為零，可得：（+1）×2+x+（﹣2）×3＝0，則x＝+4價。
故答案為：（1）帶火星的木條；
（2）堿性；
（3）+4。
（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 　2H2O22H2O+O2↑或2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑或2KClO32KCl+3O2↑　；
（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 　⑥③②④①⑤　。
【解答】解：（1）過氧化氫在二氧化錳的催化作用下生成水和氧氣，反應的化學方程式為：2H2O22H2O+O2↑；高錳酸鉀在加熱的條件下生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，反應的化學方程式為：2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑；氯酸鉀在二氧化錳的催化作用下加熱生成氯化鉀和氧氣，反應的化學方程式為：2KClO32KCl+3O2↑；
（2）用加熱法制取氧氣并用排水法收集的步驟為：查（⑥檢查裝置氣密性）、裝（③裝藥品）、定、點（②加熱）、收（④收集）、移（①將導氣管移出水槽）、熄（⑤熄滅酒精燈）。
故答案為：
（1）2H2O22H2O+O2↑或2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑或2KClO32KCl+3O2↑；
（2）⑥③②④①⑤。
（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） 　③　（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：　①組裝儀器，檢查裝置氣密性；
②用電子秤稱量ag的氯酸鉀和bg
的二氧化錳，充分混合后裝入試管，連接好儀器并固定；
③加熱，用排水法收集一定體積的氣體，記錄所用的時間；
④分別用等質(zhì)量的氧化鐵、氧化鋁代替二氧化錳，收集相同體積的氣體，記錄所用的時間　。
【解答】解：（1）實驗室用氯酸鉀制取氧氣的反應物是固體，反應條件是加熱，氧氣密度比空氣大，不易溶于水，選擇合適的實驗裝置是：③；
（2）實驗步驟是：①組裝儀器，檢查裝置氣密性；
②用電子秤稱量ag的氯酸鉀和bg
的二氧化錳，充分混合后裝入試管，連接好儀器并固定；
③加熱，用排水法收集一定體積的氣體，記錄所用的時間；
④分別用等質(zhì)量的氧化鐵、氧化鋁代替二氧化錳，收集相同體積的氣體，記錄所用的時間。
故答案為：（1）③；
（2）①組裝儀器，檢查裝置氣密性；
②用電子秤稱量ag的氯酸鉀和bg
的二氧化錳，充分混合后裝入試管，連接好儀器并固定；
③加熱，用排水法收集一定體積的氣體，記錄所用的時間；
④分別用等質(zhì)量的氧化鐵、氧化鋁代替二氧化錳，收集相同體積的氣體，記錄所用的時間。
（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 　在教室外，將注射器活塞推到底，將注射器拿到教室，再拉動活塞至刻度為V1毫升處并密封　。
（2）實驗測得教室內(nèi)空氣中氧氣的體積分數(shù)為 　100%　。（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，從而影響實驗結果。但老師指出，相比空氣中的氧氣含量，二氧化碳對實驗結果的影響屬于“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。 　在探究影響重力勢能大小的因素實驗中，空氣阻力是次要因素（其它合理答案也給分）　
【解答】解：（1）用氣密性良好的注射器，獲取V1毫升教室內(nèi)空氣的具體操作是在教室外，將注射器活塞推到底，將注射器拿到教室，再拉動活塞至刻度為V1毫升處并密封。
（2）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。則一共消耗一氧化氮和氧氣體積為V1+V2﹣V3；由題干信息：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，故氧氣體積為（V1+V2﹣V3）；教室內(nèi)空氣中氧氣的體積分數(shù)為100%100%；
（3）在探究影響重力勢能大小的因素實驗中，空氣阻力是次要因素（其它合理答案也給分）。
故答案為：（1）在教室外，將注射器活塞推到底，將注射器拿到教室，再拉動活塞至刻度為V1毫升處并密封；
（2）100%；
（3）在探究影響重力勢能大小的因素實驗中，空氣阻力是次要因素（合理即可）。
（2021 麗水）建構合理的思維模型，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。
【探究一】根據(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 　分離轉移　；
【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 　冷卻到室溫時　（填“反應剛結束時”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 　偏小　（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 　銅和裝置中的氧氣反應，生成氧化銅固體，裝置內(nèi)的氣體冷卻到室溫時注射器內(nèi)減少的體積即為裝置內(nèi)氧氣的體積，氧氣的體積與反應前裝置內(nèi)的總體積之比即為氧氣的含量　。
【解答】解：（1）將空氣轉變?yōu)橐簯B(tài)空氣，液氮的沸點低先汽化，從混合物中分離出來，并沒有轉化為新的物質(zhì)，因此從建模角度分析，該操作屬于上述思維模型中的分離轉移；故填：分離轉移；
（2）為了使測量結果更準確，裝置內(nèi)的壓強差最大，因此在步驟⑤中應等集氣瓶冷卻至室溫后才打開止水夾；故填：冷卻到室溫時；
（3）從題目中所給的信息，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，是通過碳與氧氣反應生成二氧化碳，然后用氫氧化鈉溶液吸收生成的二氧化碳，從而達到測定空氣中氧氣含量的目的，但木炭燃燒過程中隨著反應的進行，氧氣越來越少，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，因此生成的氣體不能被全部吸收，故測得的氧氣含量將偏小；故填：偏小；
（4）圖乙裝置中，測定空氣中氧氣含量的原理是銅和裝置中的氧氣反應，生成氧化銅固體，裝置內(nèi)的氣體冷卻到室溫時注射器內(nèi)減少的體積即為裝置內(nèi)氧氣的體積，氧氣的體積與反應前裝置內(nèi)的總體積之比即為氧氣的含量；故填：銅和裝置中的氧氣反應，生成氧化銅固體，裝置內(nèi)的氣體冷卻到室溫時注射器內(nèi)減少的體積即為裝置內(nèi)氧氣的體積，氧氣的體積與反應前裝置內(nèi)的總體積之比即為氧氣的含量。
（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。
【提出問題】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。
【實驗方案】他利用如圖裝置，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。
【實驗結論】加水降低了H2O2溶液的濃度，使反應速度變慢。
【交流反思】
（1）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 　速度　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 　相同時間內(nèi)收集到氧氣的體積　。
【繼續(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 　降低溫度，可以減緩反應的速率　。
【解答】解：（1）除探究要素不同之外，其它條件都應該是相同的，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，為了更好地比較反應的快慢，需控制三次實驗中滴加H2O2溶液的速度相同。
（2）圖中實驗，用量筒收集生成的氧氣，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，還可以比較相同時間內(nèi)收集到氧氣的體積。
（3）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，控制的變量是溫度不同，進行該實驗所基于的假設是降低溫度，可以減緩反應的速率。
故答案為：
（1）速度；
（2）相同時間內(nèi)收集到氧氣的體積；
（3）降低溫度，可以減緩反應的速率。
（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 　不易溶于水　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 　偏大　（填“偏大”“偏小”或“不變”）。
【解答】解：（1）實驗中用排水法測量氧氣的體積是因為氧氣具有不易溶于水的性質(zhì)；故答案為：不易溶于水；
（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)將偏大，因為俯視讀數(shù)，把水讀多了，就是把氧氣讀多了，因此測得的雙氧水質(zhì)量分數(shù)將偏大；故答案為：偏大。
（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。
【階段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。
【階段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。化合價升高的反應叫氧化反應，化合價降低的反應叫還原反應。
【階段Ⅲ】電子轉移說：化合價升降的原因是電子的轉移。凡有電子轉移發(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+CuOCu+H2O化學變化中，H2發(fā)生了 　氧化　反應。
（2）電子轉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 　升高　（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系如圖所示，其中乙是 　置換　反應。
（4）關于氧化還原反應的認識，下列理解正確的是 　ABD　。
A.氧化和還原是相互對立又辯證統(tǒng)一的關系
B.電子轉移說是從微觀視角來探析和建構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
【解答】解：（1）根據(jù)得失氧說，在H2+CuOCu+H2O化學變化中，H2跟氧發(fā)生的反應，發(fā)生了氧化反應。
（2）失電子的反應叫氧化反應，化合價升高的反應叫氧化反應，可見，元素的原子失去電子后，其化合價會升高。
（3）因為氧化還原反應在反應前后有元素化合價發(fā)生變化，置換反應有單質(zhì)參與和單質(zhì)生成，所以一定有化合價變化。
（4）A、失電子的反應叫氧化反應，得電子的反應叫還原反應，可見，氧化和還原是相互對立又辯證統(tǒng)一的關系，故正確；
B、電子轉移說是從電子得失（微觀）視角來探析和建構氧化還原反應的概念，故正確；
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)不一定是有利的，例如金屬的銹蝕等，故錯誤；
D、由題干信息可知，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，故正確。
故答案為：（1）氧化；
（2）升高；
（3）置換；
（4）ABD。
【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
【解答】解：A、實驗①白磷不燃燒是因為白磷不接觸氧氣，實驗②中白磷能與氧氣接觸能燃燒，所以對比實驗①②可驗證燃燒需要氧氣，故A正確；
B、實驗③中紅磷不燃燒是因為溫度為達到著火點，對比實驗②③可推知著火點高低：紅磷＞白磷，故B正確；
C、圖中小氣球有密閉裝置、緩沖氣壓等作用，故C正確；
D、可燃物的著火點是物質(zhì)固有的屬性，一般不能改變，故D錯誤。
故選：D。
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
【解答】解：對瓶中殘留液進行如圖乙所示的實驗，A試管溶液變紅色，說明甲中反應酸過量，B試管中有白色沉淀生成。說明反應后溶液中含有硫酸根離子，因此反應物中的酸是硫酸，則殘留液中含有的溶質(zhì)有反應生成的硫酸鈉和過量的硫酸。
故選：C。
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．②④
【解答】解：實驗室用氯酸鉀固體（二氧化錳作催化劑）制取氧氣，屬于固、固加熱型，適合用裝置①作發(fā)生裝置；氧氣的密度比空氣略大，不易溶于水，可用裝置③或④收集氧氣。
故選：A。
4．（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
【解答】解：A、根據(jù)反應特點可知，反應物質(zhì)量會減小，因此a和b從高錳酸鉀和氯酸鉀中選擇，氯酸鉀需要催化劑才會加快反應，所以高錳酸鉀會先發(fā)生反應，因此a代表高錳酸鉀，b代表氯酸鉀，選項A錯誤；
B、b開始減小，c開始生成，所以c與b有關系，b氯酸鉀在二氧化錳催化作用下，反應生成氯化鉀和氧氣，因此c為氯化鉀，選項B錯誤；
C、a為高錳酸鉀，在t1時刻就開始反應，所以此時就產(chǎn)生了氧氣，選項C錯誤；
D、t3時刻下，氯化鉀質(zhì)量最大，氯酸鉀全部反應完畢，高錳酸鉀在之前就全部反應完畢，所以此時能生成氧氣的高錳酸鉀和氯酸鉀全部反應完畢，生成氧氣質(zhì)量最大，選項D正確；
故選：D。
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
【解答】解：A、氧氣約占空氣總體積的五分之一，最終量筒中液面約降至50毫升﹣120毫升26毫升刻度線處，該選項正確。
B、白磷的作用是消耗試管中的氧氣，該選項不正確。
C、不能用木炭代替，是因為木炭燃燒生成二氧化碳，導致試管中的氣壓無明顯變化，不能測定氧氣含量，該選項不正確。
D、白磷燃燒產(chǎn)生白煙，不產(chǎn)生霧，該選項不正確。
故選：A。
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
【解答】解：A、實驗前應檢查裝置的氣密性，該選項正確。
B、按圖裝好藥品、連好裝置，用凸透鏡引燃白磷，該選項正確。
C、燃燒結束后立即打開彈簧夾，集氣瓶中的溫度高于室溫，導致流入水的體積會偏少，該選項正確。
D、木炭燃燒生成二氧化碳，導致瓶內(nèi)氣壓無明顯變化，水不能進入集氣瓶，不能測定氧氣含量，該選項不正確。
故選：D。
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
【解答】解：A、該裝置是利用白磷燃燒消耗裝置內(nèi)的氧氣，反應后，裝置內(nèi)壓強減小，由于存在壓強差，量筒中的水進入試管，進入水的體積等于空氣中氧氣的體積，所以實驗前需檢查裝置的氣密性，防止裝置漏氣，外界空氣進入，會使實驗結果偏小，故A正確；
B、白磷的作用是將試管內(nèi)的氧氣耗盡，使裝置內(nèi)的壓強減小，由于存在壓強差，量筒中的水進入試管，進入水的體積就是空氣中氧氣的體積，故B錯誤；
C、白磷熄滅，試管冷卻至室溫后，再打開止水夾，否則，試管內(nèi)的氣體受熱膨脹，占據(jù)了一定的空間，會使進入水的體積偏小，從而使實驗結果偏小，故C錯誤；
D、空氣中氧氣的體積約占空氣體積的五分之一，故進入水的體積大約是：130mL26mL，故最終量筒中液面約降至50mL﹣26mL＝24mL刻度線處，故D錯誤。
故選：A。
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。下列關于該實驗的描述正確的是（　　）
A．白磷不足會使測定結果偏大
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
【解答】解：A、白磷燃燒消耗氧氣，當白磷不足時，不能將試管內(nèi)的氧氣完全反應掉，測量結果偏小，故A錯誤；
B、白磷燃燒會發(fā)出熱量，為防止試管炸裂，可在試管底部放少量細沙，將白磷放在細沙上，故B正確；
C、因為實驗中是在白磷熄滅冷卻至室溫后再打開止水夾，因此注射器中的活塞會向左移動，最終停留在10mL刻度處，故C錯誤；
D、生石灰遇水會放出大量熱，向燒杯中加水是為了提高燒杯內(nèi)的溫度，從而達到白磷的著火點；注射器中的水是用于推斷消耗的氧氣的體積，作用不同，故D錯誤。
故選：B。
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 　密閉　（“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 　減少質(zhì)量　的方式來減小集氣瓶中的氣壓的。
【解答】解：（1）思維模型中的“？”處應填密閉。
故答案為：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，本實驗是通過減少質(zhì)量（減少的是氧氣）的方式來減小集氣瓶中的氣壓的。
故答案為：減少質(zhì)量。
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：　試管口應略低于試管底部　。
（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 　④⑤　（填序號）。
【解答】解：（1）圖中反應物是高錳酸鉀，發(fā)生裝置屬于固固加熱型，故試管口應略低于試管底部；
（2）氧氣是一種密度比空氣略大，難溶于水的氣體，可用排水法和向上排空氣法收集，圖中①是排水法，可用于收集氧氣；②是排水法，可用于收集氧氣；③是向上排空氣法，可用于收集氧氣；④是向下排空氣法，不能用于收集氧氣；⑤是向下排空氣法，不能用于收集氧氣；⑥是向上排空氣法，可用于收集氧氣，故選：④⑤。
故答案為：（1）試管口應略低于試管底部；
（2）④⑤。
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PA　＜　PB（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 　　。
【解答】解：（1）A中的液面比B中的高，說明PA+ρgΔh＝PB，（△h為A、B液面的高度差），所以PA＜PB，故答案為：＜；
（2）連通后兩邊液面相平，說明兩邊壓強相等，均等于1個大氣壓，故消耗氧氣的體積為V1﹣V2，氧氣的體積占空氣總體積的比例為：，故答案為：。
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 　導管內(nèi)形成一段水柱　，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 　裝置始終密封，測定結果更精確　。
（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) 　偏大　（選填“偏大”或“偏小”），理由是 　裝置內(nèi)的空氣由于紅磷燃燒放熱體積會膨脹，部分空氣會由導管逸出，實驗結束裝置冷卻至室溫后，進入集氣瓶內(nèi)的水偏多　。
【解答】解：（1）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，如果觀察到導管內(nèi)形成一段水柱，則證明氣密性良好，可以實驗；故答案為：導管內(nèi)形成一段水柱；
（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，圖乙操作的優(yōu)點是裝置始終密封，測定結果更精確；故答案為：裝置始終密封，測定結果更精確；
（3）若不夾上止水夾，裝置內(nèi)的空氣由于紅磷燃燒放熱體積會膨脹，部分空氣會由導管逸出，實驗結束裝置冷卻至室溫后，進入集氣瓶內(nèi)的水偏多，測定結果偏大；故答案為：偏大；裝置內(nèi)的空氣由于紅磷燃燒放熱體積會膨脹，部分空氣會由導管逸出，實驗結束裝置冷卻至室溫后，進入集氣瓶內(nèi)的水偏多。
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 　不出現(xiàn)氣泡　現(xiàn)象，說明裝置氣密性好。
（2）在裝置甲集氣瓶中裝入的水，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，理論上實驗結束后量筒內(nèi)剩余的水為 　33.2　毫升。
（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 　食品脫氧劑消耗氧氣最徹底　。
【解答】解：（1）步驟①中檢查氣密性時，將玻璃容器浸沒水中，觀察到不出現(xiàn)氣泡，說明裝置氣密性好。
故答案為：不出現(xiàn)氣泡。
（2）在裝置甲集氣瓶中裝入的水，量筒中裝50毫升的水，根據(jù)圖丙的實驗數(shù)據(jù)，紅磷消耗氧氣后剩余氧氣體積分數(shù)是7%，集氣瓶中的空氣體積是150mL﹣150mL120mL，紅磷消耗氧氣的體積是120mL×（21%﹣7%）＝16.8mL，用紅磷做實驗，理論上實驗結束后量筒內(nèi)剩余的水為50毫升﹣16.8毫升＝33.2毫升。
故答案為：33.2。
（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，他的理由是食品脫氧劑消耗氧氣最徹底。
故答案為：食品脫氧劑消耗氧氣最徹底。
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 　B　（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 　白磷燃燒放熱，氣體膨脹，氣壓增大　。
（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 　氣壓上升較小，氣壓先降低且較緩慢，最終相同，因為實驗改進后裝置中沒有止水夾，燃燒開始時燃燒放出熱量導致氣壓增大的幅度比氧氣消耗導致氣壓減小的幅度大，氣壓增大，當燃燒放出熱量導致氣壓增大的幅度比氧氣消耗導致氣壓減小的幅度小時，氣壓開始減小，導管在集氣瓶中伸入水面以下，可防止氣體通過導管逸出，故最終氣壓相等　。
【解答】解：（1）氧氣約占空氣體積的五分之一，故甲圖中，對集氣瓶內(nèi)進行5等分的空間是指集氣瓶內(nèi)水面以上部分，故選：B。
（2）t1時刻后的一段時間內(nèi)瓶內(nèi)氣壓顯著增加，其原因是白磷燃燒放熱，氣體膨脹，氣壓增大。
（3）實驗改進后比實驗改進前t1時刻后的一段時間內(nèi)氣壓上升較小，氣壓先降低且較緩慢，最終相同，因為實驗改進后裝置中沒有止水夾，燃燒開始時燃燒放出熱量導致氣壓增大的幅度比氧氣消耗導致氣壓減小的幅度大，氣壓增大，當燃燒放出熱量導致氣壓增大的幅度比氧氣消耗導致氣壓減小的幅度小時，氣壓開始減小，導管在集氣瓶中伸入水面以下，可防止氣體通過導管逸出，故最終氣壓相等。
故答案為：（1）B；
（2）白磷燃燒放熱，氣體膨脹，氣壓增大；
（3）氣壓上升較小，氣壓先降低且較緩慢，最終相同，因為實驗改進后裝置中沒有止水夾，燃燒開始時燃燒放出熱量導致氣壓增大的幅度比氧氣消耗導致氣壓減小的幅度大，氣壓增大，當燃燒放出熱量導致氣壓增大的幅度比氧氣消耗導致氣壓減小的幅度小時，氣壓開始減小，導管在集氣瓶中伸入水面以下，可防止氣體通過導管逸出，故最終氣壓相等。
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，將玻璃容器浸沒水中，如果觀察到 　容器內(nèi)出現(xiàn)水或有氣泡冒出　，則說明氣密性不好。
（2）裝置甲中150毫升集氣瓶中裝入的水，量筒內(nèi)裝有50毫升水，根據(jù)圖丙的實驗數(shù)據(jù)，用紅磷做實驗，理論上實驗結束后量筒內(nèi)剩余的水為 　33.2　毫升。
（3）根據(jù)該興趣小組的實驗結果，用圖甲裝置測量空氣中氧氣的體積分數(shù)，你會選用哪種藥品，并說明理由：　食品脫氧劑，因為其能耗盡密閉容器內(nèi)的氧氣且不需要點燃（或白磷，因其耗時最短；或紅磷，因其著火點、燃燒時間較適宜）　。
【解答】解：（1）步驟①中檢查氣密性時，將玻璃容器浸沒水中，如果觀察到容器內(nèi)出現(xiàn)水或有氣泡冒出，則說明氣密性不好。
（2）裝置甲內(nèi)空氣的體積：150ml×（1）＝120ml；根據(jù)丙圖可知，適用紅磷最終消耗的氧氣體積為：120ml×（21%﹣7%）＝16.8mL；那么實驗結束后量筒內(nèi)剩余水的體積：50mL﹣16.8mL＝33.2mL。
（3）根據(jù)該興趣小組的實驗結果，用圖甲裝置測量空氣中氧氣的體積分數(shù)，①我會選擇食品脫氧劑，因為其能耗盡密閉容器內(nèi)的氧氣且不需要點燃；②我會選擇白磷，因其耗時最短；③我會選擇紅磷，因其著火點、燃燒時間較適宜。故答案為：（1）容器內(nèi)出現(xiàn)水或有氣泡冒出；
（2）33.2；
（3）食品脫氧劑，因為其能耗盡密閉容器內(nèi)的氧氣且不需要點燃（或白磷，因其耗時最短；或紅磷，因其著火點、燃燒時間較適宜）。
16．（2022 龍港市模擬）某同學利用如圖裝置驗證空氣中氧氣的體積分數(shù)，將裝有足量紅磷的燃燒匙置于瓶內(nèi)中間，并把裝有足量白磷的燃燒匙浸沒在蒸餾水下。圖乙表示用氧氣傳感器測量的容器內(nèi)氧氣濃度變化曲線圖。
他用激光筆點燃紅磷。
【提出問題】紅磷在燒瓶內(nèi)熄滅后，瓶中是否有氧氣剩余？
【猜想假設】猜想：①有氧氣剩余；②無氧氣剩余。
【實驗驗證】待裝置完全冷卻后，將裝有白磷的燃燒匙提出水面，用激光筆點燃白磷。
【得出結論】分析圖乙得出，猜想　①　正確（填①或②）。
【反思交流】
（1）根據(jù)本實驗的結論，教材中用“燃燒紅磷測定空氣中氧氣含量”的方法是否可行并說明理由　不可行；足量紅磷不能把裝置中的氧氣耗盡　。
（2）曲線 DE 段氧氣濃度變化的主要原因是　白磷燃燒消耗氧氣　。
（3）查閱資料，驗證空氣中氧氣體積分數(shù)，可利用鐵的緩慢氧化，將空氣中氧氣濃度消耗至0.2%．如圖丙將足量細鐵絲置于試管底部，并倒扣在裝有水的燒杯中，一段時間后你將看到的現(xiàn)象是　細鐵絲生銹，試管中的液面約上升至試管中空氣總體積的五分之一處　。
【解答】解：【得出結論】白磷能夠燃燒，說明裝置中含有氧氣，即紅磷沒有把裝置中的氧氣耗盡，因此猜想①正確；故填：①；
【反思交流】（1）課本上用“燃燒紅磷測定空氣中氧氣含量”的方法是不嚴謹?shù)模淅碛墒亲懔考t磷不能把裝置中的氧氣耗盡。故填：不可行；足量紅磷不能把裝置中的氧氣耗盡；
（2）DE段：白磷燃燒消耗氧氣，導致氧氣濃度減小；故填：白磷燃燒消耗氧氣；
（3）一段時間后將看到的現(xiàn)象是細鐵絲絨生銹，試管中的液面約上升至試管中空氣總體積的五分之一處。故填：細鐵絲生銹，試管中的液面約上升至試管中空氣總體積的五分之一處。
四．解答題（共1小題）
17．（2022 永康市模擬）淬火是鋼熱處理工藝中應用最為廣泛的工藝方法，在現(xiàn)在機械制造工業(yè)得到廣泛的應用。最常見的是水冷淬火，即把鋼材加熱到一定溫度，再放到冷水中快速冷卻的過程。當把一大捆高溫鋼材（1000℃以上）放入水中時，水面上會燃起熊火，并出現(xiàn)大量白霧。入水后，水中出現(xiàn)大量氣泡，水面上的火焰會持續(xù)一段時間，出現(xiàn)“水火共存”的奇觀。請根據(jù)所學知識解釋出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因。
資料：1.鋼的主要成分是鐵，鐵和水蒸氣在高溫條件下會反應生成四氧化三鐵和氫氣
2.常見物質(zhì)著火點
物質(zhì)名稱 白磷 汽油 木材 氫氣 無煙煤
著火點℃ 40 250 250﹣﹣330 574 700﹣﹣750
【解答】解：把鋼材加熱到一定溫度，再放到冷水中快速冷卻，當把一大捆高溫鋼材（1000℃以上）放入水中時，鋼的主要成分是鐵，鐵和水蒸氣在高溫條件下會反應生成四氧化三鐵和氫氣，故會產(chǎn)生大量氫氣，溫度高會達到氫氣著火點，氫氣燃燒，并出現(xiàn)大量白霧。入水后，水中出現(xiàn)大量氣泡，水面上的火焰會持續(xù)一段時間，所以會出現(xiàn)“水火共存”的奇觀。故答案為：鐵和水蒸氣在高溫條件下生成氫氣，氫氣燃燒。專題29　空氣(一)
【知識點回顧】
一、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%。
考點2　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
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。
考點4　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＋5O22P2O5
木炭 發(fā)出________，生成能使澄清石灰水變________的氣體 C＋O2CO2
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＋O2SO2
氫氣 純凈的氫氣在空氣中燃燒，產(chǎn)生________火焰 2H2＋O22H2O
鐵 劇烈燃燒，________，生成________固體 3Fe＋2O2Fe3O4
鎂 發(fā)出________，生成白色粉末 2Mg＋O22MgO
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
氧氣：供生物呼吸；支持燃燒等。
四、燃燒和緩慢氧化
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。
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。
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________。
滅火方法及原理：隔絕________、降低溫度至________以下、撤離________。
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。
【例題精析】
（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：）。現(xiàn)取少許過碳酸鈉晶體，加入水形成溶液。
（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，從而影響實驗結果。但老師指出，相比空氣中的氧氣含量，二氧化碳對實驗結果的影響屬于“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。
【探究一】根據(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。
【提出問題】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。
【實驗方案】他利用如圖裝置，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。
【實驗結論】加水降低了H2O2溶液的濃度，使反應速度變慢。
【交流反思】
（1）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 　 　。
【繼續(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。
【階段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。
【階段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。化合價升高的反應叫氧化反應，化合價降低的反應叫還原反應。
【階段Ⅲ】電子轉移說：化合價升降的原因是電子的轉移。凡有電子轉移發(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+CuOCu+H2O化學變化中，H2發(fā)生了 　 　反應。
（2）電子轉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系如圖所示，其中乙是 　 　反應。
（4）關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)一的關系
B.電子轉移說是從微觀視角來探析和建構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．②④
4．（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。下列關于該實驗的描述正確的是（　　）
A．白磷不足會使測定結果偏大
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PA　 　PB（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，理論上實驗結束后量筒內(nèi)剩余的水為 　 　毫升。
（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，將玻璃容器浸沒水中，如果觀察到 　 　，則說明氣密性不好。
（2）裝置甲中150毫升集氣瓶中裝入的水，量筒內(nèi)裝有50毫升水，根據(jù)圖丙的實驗數(shù)據(jù)，用紅磷做實驗，理論上實驗結束后量筒內(nèi)剩余的水為 　 　毫升。
（3）根據(jù)該興趣小組的實驗結果，用圖甲裝置測量空氣中氧氣的體積分數(shù)，你會選用哪種藥品，并說明理由：　 　。
16．（2022 龍港市模擬）某同學利用如圖裝置驗證空氣中氧氣的體積分數(shù)，將裝有足量紅磷的燃燒匙置于瓶內(nèi)中間，并把裝有足量白磷的燃燒匙浸沒在蒸餾水下。圖乙表示用氧氣傳感器測量的容器內(nèi)氧氣濃度變化曲線圖。
他用激光筆點燃紅磷。
【提出問題】紅磷在燒瓶內(nèi)熄滅后，瓶中是否有氧氣剩余？
【猜想假設】猜想：①有氧氣剩余；②無氧氣剩余。
【實驗驗證】待裝置完全冷卻后，將裝有白磷的燃燒匙提出水面，用激光筆點燃白磷。
【得出結論】分析圖乙得出，猜想　 　正確（填①或②）。
【反思交流】
（1）根據(jù)本實驗的結論，教材中用“燃燒紅磷測定空氣中氧氣含量”的方法是否可行并說明理由　 　。
（2）曲線 DE 段氧氣濃度變化的主要原因是　 　。
（3）查閱資料，驗證空氣中氧氣體積分數(shù)，可利用鐵的緩慢氧化，將空氣中氧氣濃度消耗至0.2%．如圖丙將足量細鐵絲置于試管底部，并倒扣在裝有水的燒杯中，一段時間后你將看到的現(xiàn)象是　 　。
四．解答題（共1小題）
17．（2022 永康市模擬）淬火是鋼熱處理工藝中應用最為廣泛的工藝方法，在現(xiàn)在機械制造工業(yè)得到廣泛的應用。最常見的是水冷淬火，即把鋼材加熱到一定溫度，再放到冷水中快速冷卻的過程。當把一大捆高溫鋼材（1000℃以上）放入水中時，水面上會燃起熊火，并出現(xiàn)大量白霧。入水后，水中出現(xiàn)大量氣泡，水面上的火焰會持續(xù)一段時間，出現(xiàn)“水火共存”的奇觀。請根據(jù)所學知識解釋出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因。
資料：1.鋼的主要成分是鐵，鐵和水蒸氣在高溫條件下會反應生成四氧化三鐵和氫氣
2.常見物質(zhì)著火點
物質(zhì)名稱 白磷 汽油 木材 氫氣 無煙煤
著火點℃ 40 250 250﹣﹣330 574 700﹣﹣750

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