資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
專題四：空氣的組成
一、拉瓦錫測定空氣中氧氣含量的實驗
1．實驗方法和原理
在曲頸甑（盛空氣）里加熱汞。
拉瓦錫測定空氣的組成的原理：汞+氧氣氧化汞，氧化汞汞+氧氣。
實驗裝置：
2．實驗現象及分析
（1）銀白色的液態汞變成紅色粉末(氧化汞）。生成氣體的體積和所消耗氣體的體積恰好相等，且將生成的氣體加入到前一容器中剩余的氣體里，所得氣體跟空氣的性質完全一樣。
（2）容器里空氣
①體積減小約1/5（氧氣）
②剩余氣體約4/5（氮氣）
（3）實驗結論
空氣由氧氣和氮氣組成，其中氧氣約占空氣總體積的1/5。
3．汞的優缺點粉分析
（1）使用汞的優點
①汞在加熱的條件下，只與氧氣反應。
②汞為液態，在汞槽中起到液封的作用，并能直接用來測量反應器內空間體積的變化。
③生成的氧化汞分解又能得到汞和氧氣，把得到的氧氣加到剩下的體積的氣體中，結果所得氣體跟空氣的性質完全一樣。
④汞的沸點較低，汞蒸氣與氧氣反應比較充分，能將密閉裝置內空氣中的氧氣幾乎耗盡。
⑤氧化汞的密度小于汞的且不溶于汞，因此易與汞分離
（2）使用汞的缺點
汞有毒，汞蒸氣易揮發，會造成環境污染，甚至危害人體健康。
【典例精析】拉瓦錫的實驗
【典例1】下列關于化學家和化學史敘述不正確的是（ ）
A．張青蓮教授為相對原子質量的測定做出了卓越貢獻
B．拉瓦錫得出空氣是由氧氣、氮氣、稀有氣體、二氧化碳等氣體組成的結論
C．門捷列夫發現了元素周期律并編制出元素周期表
D．原子論和分子學說的創立，奠定了近代化學的基礎
【答案】B
【詳解】A、我國科學家張青蓮教授為相對原子質量的測定做出了卓越貢獻，故選項說法正確;B.拉瓦錫得出了空氣是由氧氣、氮氣組成的結論，沒有得出空氣中有稀有氣體的結論，故選項說法錯誤;C、門捷列夫發現了元素周期律，并編制出元素周期表，故選項說法正確;D、原子論和分子學說的創立，奠定了近代化學的基礎，故選項說法正確;故選:B。
【舉一反三】
【變1-1】下列化學家與其做出的貢獻對應一致的是（ ）
①道爾頓和阿伏加德羅等科學家創立原子論和分子學說，奠定了近代化學的基礎；
②1869年，門捷列夫編制出元素周期表，使化學學習和研究變得有規律可循；
③拉瓦錫用定量的方法研究空氣成分，而且通過實驗發現質量守恒定律；
④張青蓮主持測定了銦、銥、銻、銪、鈰、鉺、鍺、鋅、鏑幾種元素相對原子質量的新值；
A．②③④ B．①②④ C．①②③ D．①②③④
【答案】
【詳解】①道爾頓和和阿伏加德羅等科學家創立原子論和分子學說，奠定了近代化學的基礎，正確;②門捷列夫發現了元素周期律，并編制了元素周期表，從而使化學學習和研究變得有規律可循，正確;③拉瓦錫用定量的方法研究空氣成分，而且通過實驗發現質量守恒定律，正確;④張青蓮主持測定了銦、銥、銻、銪、鈰、鉺、鍺、鋅、鏑幾種元素相對原子質量的新值，正確。故選D。
二、實驗室測定空氣中氧氣含量的實驗
1．原理
利用紅磷在空氣中燃燒，將瓶內氧氣消耗掉，生成五氧化二磷固體，使集氣瓶內壓強減少，在大氣壓作用下，進入容器內水的體積即為減少的氧氣的體積。
2．實驗裝置
3．實驗中的注意事項：
（1）測定空氣中氧氣的體積分數時，所用物質應滿足的條件：
①此物質能夠在空氣中燃燒，不能用鐵絲代替紅磷，鐵絲在空氣中不能燃燒。
②此物質在空氣中燃燒時只能消耗氧氣，不能消耗其他氣體。不能選用鎂代替紅磷，因為鎂不僅與空氣中的氧氣反應，還和二氧化碳、氮氣反應。
③此物質在空氣中燃燒時只能生成固體，而不能生成氣體，一般不用木炭、硫代替紅磷；若生成的氣體能完全溶于集氣瓶內的液體中也可以。
（2）實驗失敗與成功的原因：
①裝置不漏氣是本實驗成功的關鍵，所以實驗前應檢查裝置的氣密性。如果氣密性不好，外界空氣會進入容器，使測定結果低于1/5。
②實驗中紅磷要過量，以消耗容器內全部氧氣，否則會使測定結果低于1/5。
③實驗完畢，待容器冷卻至室溫后，再打開止水夾，觀察進水的體積，避免因溫度高，氣體膨脹，使測定結果低于1/5。
【典例精析】空氣中氧氣含量的測定實驗
【典例1】在利用紅磷燃燒測定空氣中氧氣含量的實驗中，用傳感器記錄集氣瓶中溫度、壓強隨時間變化的情況如圖所示。其中c點打開了止水夾。下列說法不合理的是（ ）
A．由溫度變化曲線可知，整個反應過程放出熱量
B．b點壓強最大，說明紅磷燃燒結束
C．c點的溫度已經接近室溫
D．c點后壓強增大是因為水倒吸入集氣瓶中
【答案】B
【詳解】A、由溫度變化曲線可知，反應過程中溫度升高，整個反應過程放出熱量，說法合理，不符合題意;B、ab段壓強增大是由于紅磷燃燒放熱導致壓強增大的趨勢大于氧氣消耗導致壓強減小的趨勢，b點壓強最大，不能確定紅磷燃燒結束，溫度最高才能說明紅磷燃燒結束，說法不合理，符合題意;C、由溫度變化曲線可知，c點的溫度已經接近室溫，說法合理，不符合題意;D、c點后打開止水夾后，水倒吸入集氣瓶中，氣體的體積變小，導致集氣瓶內氣體壓強增大，說法合理，不符合題意。故選B。
【舉一反三】
【變1-1】利用如圖所示裝置測定空氣中氧氣的含量（裝置氣密性良好）。下列操作不正確的是（ ）
A．實驗前用彈簧夾夾緊膠皮管
B．將集氣瓶內水面上方空間分為5等份
C．點燃紅磷后，立即將燃燒匙伸入瓶中并塞緊膠塞
D．紅磷熄滅后，立即打開彈簧夾，觀察現象
【答案】D
【詳解】
A、實驗前應用彈簧夾夾緊膠皮管，防止瓶外空氣進入瓶中，操作正確，選項不符合題意；
B、將集氣瓶內水面上方空間分成5等份是為了對后續進入集氣瓶中的水的體積進行大致測量，操作正確，選項不符合題意；
C、點燃紅磷后立即深入集氣瓶并塞緊膠塞是為了盡量減少瓶內空氣的受熱溢出，操作正確，選項不符合題意；
D、紅磷熄滅后，應待裝置冷卻至室溫后再打開彈簧夾，操作錯誤，選項符合題意。
故選D。
【變1-2】如圖裝置常用來測定空氣中氧氣的含量。下列對該實驗的認識正確的是
A．紅磷燃燒產生大量白色煙霧 B．燃燒匙中的紅磷可以換成蠟燭
C．該實驗可說明氮氣難溶于水 D．紅磷的量不足不影響進入集氣瓶中水的體積
【答案】C
【詳解】A、紅磷燃燒產生大量白煙，而不是白色煙霧，故A說法錯誤;B、蠟燭燃燒生成水和二氧化碳，導致瓶中壓強幾乎不變，不能用于測定空氣中氧氣含量，所以燃燒匙中的紅磷不可以換成蠟燭，故B說法錯誤;C、打開彈簧夾，燒杯中的水進入集氣瓶，且進入的水約占集氣瓶體積的五分之一，水不再繼續進入，說明氮氣難溶于水，故C說法正確;D、紅磷不足，會導致氧氣不能完全反應，最終導致進入集氣瓶中水的體積偏小，故D說法錯誤;故選:C。
三、空氣的組成
在19世紀末以前，人們深信空氣中僅含有氧氣和氮氣。后來人們陸續發現了氮、氛、氬、氮、氙、氡氣78%等稀有氣體，才認識到空氣中除了氧氣和氮氣外，還有其他成分。目前，人們已能用實驗方法精確地測定空氣的成分。
通過實驗測定，空氣的成分按體積計算，大約是：氮氣78%、氧氣21%、稀有氣體0．94%、二氧化碳0．03%、其他氣體和雜質0．03%。
【典例精析】空氣的組成
【典例1】人類離不開空氣，空氣中含量最多且化學性質不活潑的氣體是（ ）
A．氧氣 B．二氧化碳 C．氬氣 D．氮氣
【答案】D
【詳解】A.氧氣大約占空氣體積的21%，化學性質較活潑，故不符合題意;B.二氧化碳大約占空氣體積的0.03%，不是空氣中含量最多的，故不符合題意;C.氬氣屬于稀有氣體的一種，稀有氣體大約占空氣體積的0.94%，故不符合題意;D.氮氣大約占空氣體積的78%，常溫下氮氣的化學性質不活潑，氮氣的用途是:制造氮肥、氮氣充入食物包裝袋內能夠防腐、液態氨能夠做制冷劑，故符合題意，故選D。
【典例2】下列生活中的現象與氧氣有關的是（ ）
A．冰變成水 B．霓虹燈五顏六色
C．酒精燃燒 D．酥脆餅干久置變軟
【答案】C
【詳解】A、冰變成水，是因為溫度改變，與氧氣無關，該選項不符合題意;B、霓虹燈五顏六色，是因為稀有氣體通電時能發出不同顏色的光，與氧氣無關，該選項不符合題意;C、酒精燃燒，利用了氧氣的助燃性，該選項符合題意;D、酥脆餅干久置變軟，是因為與水接觸，該選項不符合題意。故選C。
【舉一反三】
【變1-1】下列有關空氣的說法錯誤的是（ ）
A．空氣中各種成分的含量是相對穩定的
B．可以用紅磷燃燒反應測定空氣中Y的含量
C．X是氮氣，按質量計算，在空氣中約含有78%
D．占空氣1%的氣體Z是混合物
【答案】C
【詳解】
A、空氣中各種成分的含量都是保持相對穩定的，說法正確，不符合題意；B、由圖可知，在空氣的成分中，Y的含量占第二位，故Y是氧氣，可用紅磷燃燒測定空氣中氧氣的含量，不符合題意；C、按體積分數計算，氮氣約占空氣的78%，不是質量，符合題意；D、占空氣1%的氣體是由二氧化碳、稀有氣體等混合而成，屬于混合物，不符合題意。
故選C。
【變1-2】高壓氧艙在臨床上主要用于厭氧菌感染、CO中毒等疾病的治療，氧艙內氧氣的濃度比正常空氣當中氧氣的濃度更大，則高壓氧艙中氧氣的體積分數可能是（ ）
A．30% B．21% C．0.94% D．0.03%
【答案】A
【詳解】空氣中氧氣的體積分數是21%，依據題意，高壓氧艙內氧氣的濃度比空氣中氧氣濃度更大，選項中只有A項大于空氣，故選A。
【點睛】空氣中氧氣的體積分數是21%，氮氣的體積分數為78%，氮氣和氧氣的體積比約為4：1。
四、混合物與純凈物
像空氣這樣由兩種或多種物質混合而成的物質叫做混合物，組成混合物的各種成分之間沒有發生化學反應，它們各自保持著原來的性質。
氮氣、氧氣、二氧化碳等分別只由一種物質組成，它們都是純凈物。純凈物可以用化學符號來表示，如氮氣可以用N2來表示，氧氣、二氧化碳可分別表示為O2、CO2等。上面實驗中使用的紅磷(P)和生成的五氧化二磷(P2O5)也是純凈物。
【典例精析】混合物與純凈物
【典例1】含“水”的下列物質，屬于純凈物的是（ ）
A．冰水 B．汽水 C．雨水 D．鹽水
【答案】A
【詳解】A、冰水中只含有水，屬于純凈物，該選項符合題意;B、汽水中含有水和碳酸等，屬于混合物，該選項不符合題意;C、雨水中含有水和雜質等，屬于混合物，該選項不符合題意;D、鹽水中含有水和氧化鈉，屬于混合物，該選項不符合題意，故選A。
【舉一反三】
【變1-1】下列物質屬于混合物的是（ ）
A．干冰 B．石灰水 C．冰水混合物 D．氧氣
【答案】B
【詳解】A、干冰是二氧化碳的固體，屬于純凈物，故選項錯誤:B、石灰水中有氫氧化鈣和水，屬于混合物，故選項正確;C、冰水混合物中只有水分子，屬于純凈物，故選項錯誤;D、氧氣中只有氧分子，屬于純凈物，故選項錯誤。故選B。
1.通過實驗測定空氣中氧氣含量的科學家是（ ）
A．門捷列夫 B． 達爾文
C．拉瓦錫 D．牛頓
【答案】C
【詳解】A、門捷列夫在化學上的主要貢獻是發現了元素周期律，并編制出元素周期表，故選項錯誤；B、達爾文提出了進化論，故選項錯誤；C、拉瓦錫首先通過實驗得出空氣是由氮氣和氧氣組成的結論，故選項正確；D、牛頓發現了力學定律，故選項錯誤。故選：C。
2.下面哪個氣體是稀有氣體
A．氦氣 B．氮氣 C．氯氣 D．氧氣
【答案】A
【詳解】
稀有氣體指的是空氣中含量比較稀少的一些氣體，氮氣、氯氣 、氧氣不屬于稀有氣體，稀有氣體包括氦氣、氖氣、氬氣等，故選：A。
3.臭氧（O3）主要分布在距地面10~50km的高空，它能吸收大部分紫外線，保護地球生物。臭氧屬于（ ）
A．純凈物 B．混合物 C．氧氣 D．稀有氣體
【答案】A
【解析】
臭氧由一種物質組成，屬于純凈物，臭氧又由一種元素組成，所以臭氧屬于單質，觀察選項。故選A。
4.空氣是地球上寶貴的自然資源，人類對空氣的認識經歷了漫長的研究和探索過程。完成下面小題。
（1）18世紀70年代，拉瓦錫通過定量實驗證明了空氣是混合物，其中約占空氣體積的氣體是（ ）
A．N2 B．O2 C．CO2 D．H2O
（2）隨著科技的發展，空氣中各成分的應用越來越廣泛。下列用途主要利用物理性質的是
A．氮氣——充氮包裝 B．氧氣——醫療急救
C．稀有氣體——激光技術 D．二氧化碳——氣體肥料
（ ）如圖是測定空氣中氧氣含量的改進實驗裝置（夾持裝置已省略），對該實驗認識正確的是（ ）
A．現象：實驗過程中，紅磷燃燒，產生大量白霧
B．推論：實驗后，玻璃管中剩余氣體具有可燃性
C．分析：紅磷的量多或少，都不會影響實驗結果
D．評價：用改進裝置實驗，能減少對空氣的污染
【答案】【小題1】B
【小題2】C
【小題3】D
【解析】【小題1】N,約占空氣體積的78%，C0,約占空氣體積的0.03%，0,約占空氣體積的21%(約為之)，H0在空氣中含量非常少，選:B。
【小題2】A、氮氣化學性質不活潑，可用于填充包裝，該性質屬于化學性質，A錯誤;
B、氧氣可供給呼吸，呼吸作用消耗糖類和氧氣，產生二氧化碳和水，利用的是氧氣的化學性質，B錯誤;C、稀有氣體通電能發出不同顏色的光，可用于制造電光源，此過程不產生新物質，該性質屬于物理性質，C正確;D、二氧化碳是光合作用的原料，二氧化碳和水經光合作用轉化為糖類和氧氣，利用的是二氧化碳的化學性質，D錯誤。故選:C。
【小題3】A、實驗過程中，紅磷燃燒，產生大量白煙，A錯誤;B、實驗后，紅磷有剩余，且不再燃燒，說明玻璃管中剩余氣體不具有可燃性，B錯誤;C、紅磷必須過量，確保試管中的氧氣被完全消耗，紅磷不足會導致試管中有氧氣剩余，測量結果偏小，C錯誤;D、紅磷燃燒產生的五氧化二磷是有毒物質，該裝置在密封裝置內引燃紅磷，能減少五氧化二磷對空氣的污染，D正確。故選:D。
5.用如圖甲所示裝置測定空氣中氧氣含量，借助數字傳感器對密閉裝置內的壓強、溫度、氧氣濃度進行實時監測，得到了它們隨時間的變化曲線如圖乙，下列分析正確的是
A．X曲線代表氧氣濃度，Y曲線代表溫度
B．C點壓強最高，表明紅磷完全反應
C．實驗結束后，X、Y曲線代表的量都會恢復到原狀態
D．DE段壓強迅速回升，此時可觀察到燒杯中的水倒流入集氣瓶
【答案】D
【詳解】A、紅磷燃燒消耗氧氣，放出大量的熱，隨著反應的進行，氧氣濃度逐漸減小，當氧氣濃度小到一定程度時，不能再支持燃燒，冷卻至室溫，打開止水夾，水進入，氧氣的濃度又逐漸增大到一定量，所以反應Y曲線表示的是氧氣濃度變化的情況，X曲線先升高后
降低至原刻度，表示的是溫度變化，此選項錯誤;B、C點壓強最高，表明紅磷燃燒放熱，溫度升高所增加的氣壓大于氧氣消耗所減小的氣壓，不能表示紅磷完全反應，此選項錯誤;C、由A可知，X代表溫度變化，會恢復至原狀態，Y代表氧氣濃度，紅磷燃燒消耗氧氣，氧氣的濃度不會恢復至原狀態，此選項錯誤;D、DE段壓強迅速回升，是打開彈簹夾，杯中的水倒流入集氣瓶，隨著水的進入，瓶內氣壓增大，此選場正確:故選:D。
6.拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分。某興趣小組利用氧氣傳感器來檢測足量紅磷燃燒過程中氧氣的含量、如下圖所示，下列判斷正確的是（ ）
A．a點時容器內氮氣體積分數為85%
B．由圖可知，物質燃燒結束時氧氣濃度為0
C．此實驗測得空氣中氧氣的質量分數為18%
D．密閉容器內水的作用是降溫、吸收有害的五氧化二磷
【答案】D
【詳解】A、a點時氧氣的體積分數為15%，則剩余氣體的體積分數為85%，剩余氣體中含有氮氣、稀有氣體等，則氮氣含量應小于85%，故選項說法錯誤;B、由圖可知，物質燃燒結束時氧氣濃度為3%，故選項說法錯誤;C、消耗的氧氣的體積分數為21%-3%=18%，則該實驗測得空氣中氧氣的體積分數為18%，而不是質量分數，故選項說法錯誤;D、紅磷燃燒放熱，生成五氧化二磷固體，則密閉容器內水的作用是降溫、吸收有害的五氧化二磷，故選項說法正確;故選:D。
7.已知空氣的主要成分是氮氣和氧氣，某課外活動小組設計測定空氣中氧氣含量的實驗，實驗裝置如圖所示：
（1）A實驗中紅磷燃燒的文字表達式為______，實驗說明氧氣的體積約占空氣體積的______，該實驗成功的關鍵是______（填序號）。
①裝置氣密性好　　　　　　　　　　②紅磷過量或足量
③冷卻到室溫后才打開止水夾　　　　④要選用教室內的空氣
（2）某興趣小組將A實驗改進為如圖2所示，改進實驗后的優點是______。
【答案】 ①②③ 氣密性更好，測定結果更準確
【詳解】
（1）紅磷燃燒生成五氧化二磷，反應的文字表達式為：；根據燒杯中的水進入集氣瓶，瓶內水約占集氣瓶容積的 ，可知氧氣約占空氣體積的；
①若裝置氣密性不好，冷卻過程中外界空氣進入，會使測定結果偏小；
②若紅磷不足量，不能將集氣瓶中氧氣完全消耗，會使測定結果偏小；
③若沒有冷卻到室溫就打開止水夾，集氣瓶內溫度高，壓強大，進入的水偏少；
④此實驗不能選用教室內的空氣，人的呼吸消耗氧氣，產生二氧化碳，教室內的空氣氧氣含量偏少，二氧化碳含量偏多；
符合題意的選項為①②③。
（2）將A實驗改進為如圖2所示，用太陽光聚焦引燃白磷，與A實驗相比，避免點燃紅磷后再塞橡皮塞可能引起的誤差，實驗結果更準確。故填：氣密性更好，測定結果更準確。
【點睛】
在裝有空氣的密閉容器中，欲用燃燒法測定空氣中氧氣含量，該實驗一般要注意以下幾點：①裝置的氣密性好；②所用藥品必須是足量；③讀數時一定要冷卻到原溫度；④所選除氧劑要具備以下特征：本身能夠在空氣中燃燒；本身的狀態為非氣體；生成的物質為非氣態。
8.200多年前，法國一位科學家用下圖所示裝置研究了空氣的組成。他把少量汞放在密閉的容器中連續加熱十二天之久，得到了紅色的氧化汞粉末，同時容器里的空氣的體積差不多減少了五分之一、請回答下列問題。
(1)這位科學家的名字是_______，他是從_______(填“定性”或“定量”)的角度研究空氣的組成。
(2)寫出汞與氧氣反應的文字表達式_______，基本反應類型為_______
(3)請根據所得信息，寫出本實驗使用汞的一個優點：_______
(4)通過實驗，這位科學家得出了空氣由氧氣和氮氣組成，其中氧氣約占空氣總體積1/5的結論。請根據現在的認識，對此結論予以補充。_______
【答案】拉瓦錫 定量 汞+氧氣氧化汞 化合反應 汞的沸點較低，汞蒸氣與氧氣反應比較充分，能將密閉裝置內空氣中的氧氣幾乎耗盡。氧化汞的密度小于汞，且不溶于汞，因此易與汞分離。 空氣的成分按體積計大約是：氧氣21%、氮氣78%、稀有氣體等其他成分1%。
【分析】
本題探究空氣中氧氣體積分數的測定。
【詳解】
（1）法國化學家拉瓦錫用圖1所示裝置，定量測定了空氣中氧氣的含量。所以填拉瓦錫；定量。
（2）汞與氧氣在加熱的條件下反應生成氧化汞；方程式為：汞+氧氣氧化汞；該反應是化合反應。
（3）根據資料卡片信息可知，用金屬汞來測定空氣中氧氣的含量的優點是：汞的沸點較低，汞蒸氣與氧氣反應比較充分，能將密閉裝置內空氣中的氧氣幾乎耗盡。氧化汞的密度小于汞，且不溶于汞，因此易與汞分離。
（4）空氣中不但含有氮氣與氧氣，還含有稀有氣體等其他氣體與雜質，故填空氣的成分按體積計大約是：氧氣21%、氮氣78%、稀有氣體等其他成分1%。
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專題四：空氣的組成
一、拉瓦錫測定空氣中氧氣含量的實驗
1．實驗方法和原理
在曲頸甑（盛空氣）里加熱汞。
拉瓦錫測定空氣的組成的原理：汞+氧氣氧化汞，氧化汞汞+氧氣。
實驗裝置：
2．實驗現象及分析
（1）銀白色的液態汞變成紅色粉末(氧化汞）。生成氣體的體積和所消耗氣體的體積恰好相等，且將生成的氣體加入到前一容器中剩余的氣體里，所得氣體跟空氣的性質完全一樣。
（2）容器里空氣
①體積減小約1/5（氧氣）
②剩余氣體約4/5（氮氣）
（3）實驗結論
空氣由氧氣和氮氣組成，其中氧氣約占空氣總體積的1/5。
3．汞的優缺點粉分析
（1）使用汞的優點
①汞在加熱的條件下，只與氧氣反應。
②汞為液態，在汞槽中起到液封的作用，并能直接用來測量反應器內空間體積的變化。
③生成的氧化汞分解又能得到汞和氧氣，把得到的氧氣加到剩下的體積的氣體中，結果所得氣體跟空氣的性質完全一樣。
④汞的沸點較低，汞蒸氣與氧氣反應比較充分，能將密閉裝置內空氣中的氧氣幾乎耗盡。
⑤氧化汞的密度小于汞的且不溶于汞，因此易與汞分離
（2）使用汞的缺點
汞有毒，汞蒸氣易揮發，會造成環境污染，甚至危害人體健康。
【典例精析】拉瓦錫的實驗
【典例1】下列關于化學家和化學史敘述不正確的是（ ）
A．張青蓮教授為相對原子質量的測定做出了卓越貢獻
B．拉瓦錫得出空氣是由氧氣、氮氣、稀有氣體、二氧化碳等氣體組成的結論
C．門捷列夫發現了元素周期律并編制出元素周期表
D．原子論和分子學說的創立，奠定了近代化學的基礎
【舉一反三】
【變1-1】下列化學家與其做出的貢獻對應一致的是（ ）
①道爾頓和阿伏加德羅等科學家創立原子論和分子學說，奠定了近代化學的基礎；
②1869年，門捷列夫編制出元素周期表，使化學學習和研究變得有規律可循；
③拉瓦錫用定量的方法研究空氣成分，而且通過實驗發現質量守恒定律；
④張青蓮主持測定了銦、銥、銻、銪、鈰、鉺、鍺、鋅、鏑幾種元素相對原子質量的新值；
A．②③④ B．①②④ C．①②③ D．①②③④
二、實驗室測定空氣中氧氣含量的實驗
1．原理
利用紅磷在空氣中燃燒，將瓶內氧氣消耗掉，生成五氧化二磷固體，使集氣瓶內壓強減少，在大氣壓作用下，進入容器內水的體積即為減少的氧氣的體積。
2．實驗裝置
3．實驗中的注意事項：
（1）測定空氣中氧氣的體積分數時，所用物質應滿足的條件：
①此物質能夠在空氣中燃燒，不能用鐵絲代替紅磷，鐵絲在空氣中不能燃燒。
②此物質在空氣中燃燒時只能消耗氧氣，不能消耗其他氣體。不能選用鎂代替紅磷，因為鎂不僅與空氣中的氧氣反應，還和二氧化碳、氮氣反應。
③此物質在空氣中燃燒時只能生成固體，而不能生成氣體，一般不用木炭、硫代替紅磷；若生成的氣體能完全溶于集氣瓶內的液體中也可以。
（2）實驗失敗與成功的原因：
①裝置不漏氣是本實驗成功的關鍵，所以實驗前應檢查裝置的氣密性。如果氣密性不好，外界空氣會進入容器，使測定結果低于1/5。
②實驗中紅磷要過量，以消耗容器內全部氧氣，否則會使測定結果低于1/5。
③實驗完畢，待容器冷卻至室溫后，再打開止水夾，觀察進水的體積，避免因溫度高，氣體膨脹，使測定結果低于1/5。
【典例精析】空氣中氧氣含量的測定實驗
【典例1】在利用紅磷燃燒測定空氣中氧氣含量的實驗中，用傳感器記錄集氣瓶中溫度、壓強隨時間變化的情況如圖所示。其中c點打開了止水夾。下列說法不合理的是（ ）
A．由溫度變化曲線可知，整個反應過程放出熱量
B．b點壓強最大，說明紅磷燃燒結束
C．c點的溫度已經接近室溫
D．c點后壓強增大是因為水倒吸入集氣瓶中
【舉一反三】
【變1-1】利用如圖所示裝置測定空氣中氧氣的含量（裝置氣密性良好）。下列操作不正確的是（ ）
A．實驗前用彈簧夾夾緊膠皮管
B．將集氣瓶內水面上方空間分為5等份
C．點燃紅磷后，立即將燃燒匙伸入瓶中并塞緊膠塞
D．紅磷熄滅后，立即打開彈簧夾，觀察現象
【變1-2】如圖裝置常用來測定空氣中氧氣的含量。下列對該實驗的認識正確的是
A．紅磷燃燒產生大量白色煙霧 B．燃燒匙中的紅磷可以換成蠟燭
C．該實驗可說明氮氣難溶于水 D．紅磷的量不足不影響進入集氣瓶中水的體積
三、空氣的組成
在19世紀末以前，人們深信空氣中僅含有氧氣和氮氣。后來人們陸續發現了氮、氛、氬、氮、氙、氡氣78%等稀有氣體，才認識到空氣中除了氧氣和氮氣外，還有其他成分。目前，人們已能用實驗方法精確地測定空氣的成分。
通過實驗測定，空氣的成分按體積計算，大約是：氮氣78%、氧氣21%、稀有氣體0．94%、二氧化碳0．03%、其他氣體和雜質0．03%。
【典例精析】空氣的組成
【典例1】人類離不開空氣，空氣中含量最多且化學性質不活潑的氣體是（ ）
A．氧氣 B．二氧化碳 C．氬氣 D．氮氣
【典例2】下列生活中的現象與氧氣有關的是（ ）
A．冰變成水 B．霓虹燈五顏六色
C．酒精燃燒 D．酥脆餅干久置變軟
【舉一反三】
【變1-1】下列有關空氣的說法錯誤的是（ ）
A．空氣中各種成分的含量是相對穩定的
B．可以用紅磷燃燒反應測定空氣中Y的含量
C．X是氮氣，按質量計算，在空氣中約含有78%
D．占空氣1%的氣體Z是混合物
【變1-2】高壓氧艙在臨床上主要用于厭氧菌感染、CO中毒等疾病的治療，氧艙內氧氣的濃度比正常空氣當中氧氣的濃度更大，則高壓氧艙中氧氣的體積分數可能是（ ）
A．30% B．21% C．0.94% D．0.03%
四、混合物與純凈物
像空氣這樣由兩種或多種物質混合而成的物質叫做混合物，組成混合物的各種成分之間沒有發生化學反應，它們各自保持著原來的性質。
氮氣、氧氣、二氧化碳等分別只由一種物質組成，它們都是純凈物。純凈物可以用化學符號來表示，如氮氣可以用N2來表示，氧氣、二氧化碳可分別表示為O2、CO2等。上面實驗中使用的紅磷(P)和生成的五氧化二磷(P2O5)也是純凈物。
【典例精析】混合物與純凈物
【典例1】含“水”的下列物質，屬于純凈物的是（ ）
A．冰水 B．汽水 C．雨水 D．鹽水
【舉一反三】
【變1-1】下列物質屬于混合物的是（ ）
A．干冰 B．石灰水 C．冰水混合物 D．氧氣
1.通過實驗測定空氣中氧氣含量的科學家是（ ）
A．門捷列夫 B． 達爾文
C．拉瓦錫 D．牛頓
2.下面哪個氣體是稀有氣體
A．氦氣 B．氮氣 C．氯氣 D．氧氣
3.臭氧（O3）主要分布在距地面10~50km的高空，它能吸收大部分紫外線，保護地球生物。臭氧屬于（ ）
A．純凈物 B．混合物 C．氧氣 D．稀有氣體
4.空氣是地球上寶貴的自然資源，人類對空氣的認識經歷了漫長的研究和探索過程。完成下面小題。
（1）18世紀70年代，拉瓦錫通過定量實驗證明了空氣是混合物，其中約占空氣體積的氣體是（ ）
A．N2 B．O2 C．CO2 D．H2O
（2）隨著科技的發展，空氣中各成分的應用越來越廣泛。下列用途主要利用物理性質的是
A．氮氣——充氮包裝 B．氧氣——醫療急救
C．稀有氣體——激光技術 D．二氧化碳——氣體肥料
（ ）如圖是測定空氣中氧氣含量的改進實驗裝置（夾持裝置已省略），對該實驗認識正確的是（ ）
A．現象：實驗過程中，紅磷燃燒，產生大量白霧
B．推論：實驗后，玻璃管中剩余氣體具有可燃性
C．分析：紅磷的量多或少，都不會影響實驗結果
D．評價：用改進裝置實驗，能減少對空氣的污染
5.用如圖甲所示裝置測定空氣中氧氣含量，借助數字傳感器對密閉裝置內的壓強、溫度、氧氣濃度進行實時監測，得到了它們隨時間的變化曲線如圖乙，下列分析正確的是
A．X曲線代表氧氣濃度，Y曲線代表溫度
B．C點壓強最高，表明紅磷完全反應
C．實驗結束后，X、Y曲線代表的量都會恢復到原狀態
D．DE段壓強迅速回升，此時可觀察到燒杯中的水倒流入集氣瓶
6.拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分。某興趣小組利用氧氣傳感器來檢測足量紅磷燃燒過程中氧氣的含量、如下圖所示，下列判斷正確的是（ ）
A．a點時容器內氮氣體積分數為85%
B．由圖可知，物質燃燒結束時氧氣濃度為0
C．此實驗測得空氣中氧氣的質量分數為18%
D．密閉容器內水的作用是降溫、吸收有害的五氧化二磷
7.已知空氣的主要成分是氮氣和氧氣，某課外活動小組設計測定空氣中氧氣含量的實驗，實驗裝置如圖所示：
（1）A實驗中紅磷燃燒的文字表達式為______，實驗說明氧氣的體積約占空氣體積的______，該實驗成功的關鍵是______（填序號）。
①裝置氣密性好　　　　　　　　　　②紅磷過量或足量
③冷卻到室溫后才打開止水夾　　　　④要選用教室內的空氣
（2）某興趣小組將A實驗改進為如圖2所示，改進實驗后的優點是______。
8.200多年前，法國一位科學家用下圖所示裝置研究了空氣的組成。他把少量汞放在密閉的容器中連續加熱十二天之久，得到了紅色的氧化汞粉末，同時容器里的空氣的體積差不多減少了五分之一、請回答下列問題。
(1)這位科學家的名字是_______，他是從_______(填“定性”或“定量”)的角度研究空氣的組成。
(2)寫出汞與氧氣反應的文字表達式_______，基本反應類型為_______
(3)請根據所得信息，寫出本實驗使用汞的一個優點：_______
(4)通過實驗，這位科學家得出了空氣由氧氣和氮氣組成，其中氧氣約占空氣總體積1/5的結論。請根據現在的認識，對此結論予以補充。_______
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