資源簡介

第2章 空氣與生命
2.1 空氣
點擊要點
1．怎樣鑒別氧氣、二氧化碳和水？
a．帶火星的木條靠近集氣瓶口，木條復燃，該氣體是___ _。
b．_ ___ ，該氣體是二氧化碳。
c．水能使 變藍色。
2．法國化學家 通過實驗首先得出了空氣是由 和 組成的；現代科學家經過大量的實驗發現，空氣中還有氦、氬、氙等 氣體，此外還有少量的 、 ，以及其他雜質。
3．測定空氣中氧氣含量的實驗：
(1)磷燃燒的文字表達式： ，
現象是 ，生成物是 體，反應結束后集氣瓶內氣壓 。
(2)等反應結束后，打開導管上的夾子，出現的現象是
，集氣瓶內水位最終約上升剩下容積的_ ___。
(3)此實驗說明：____ 。
4．空氣中各成分有重要的作用，請對應連線：
a．化學性質不活潑，可用作保護氣
氧氣 b．通電時能發出不同顏色的光，可作電光源
c．固態叫干冰，是一種良好的致冷劑
氮氣 d．是工業制汽水的一種原料
e．充入燈泡可延長使用壽命
二氧化碳 f．是制造化肥、炸藥的重要原料
g．供給生物呼吸
稀有氣體 h．燃料在氧氣中燃燒后能產生高溫火焰
課堂講練
例1 (2011天津) 空氣是人類賴以生存的自然資源。測定空氣中氧氣體積分數的實驗裝置如圖1所示。在集氣瓶內加入少量的水，并五等分水面以上容積，做上記號。用彈簧夾夾緊乳膠管，點燃燃燒匙內足量的紅磷，立即伸入瓶中并把塞子塞緊。
圖1 圖2
(1) 待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，觀察到燒杯中的水進入集氣瓶，瓶內水面最終上升約至1刻度處。由此可知氧氣約占空氣總體積的__ __；
(2) 紅磷熄滅后，集氣瓶內剩下的氣體主要是 ，該氣體 （填“支持”或“不支持”）燃燒。
(3) 實驗完畢后，若進入集氣瓶中水的體積不到空氣總體積的1/5，你認為導致這一結果的原因可能是 。
(4) 某同學對實驗進行反思后，提出了改進方法（如圖2所示），你認為改進后的優點是：___ _。

鞏固訓練1 “空氣中氧氣含量的測定”有多種方法。甲生設計了如圖1所示的實驗方案：在燃燒匙內盛過量紅磷，點燃后立即插入集氣瓶內，塞緊橡皮塞，待紅磷火焰熄滅，集氣瓶冷卻至室溫，打開鐵夾，水注入集氣瓶。回答下列問題：
圖l 圖2
(1) 反應結束后，打開鐵夾，水自動注入集氣瓶的直接原因是_ ___。
(2) 乙生也設計了一個如圖2所示的實驗方案，裝置和操作同甲類似，只不過用硫粉代替了紅磷，并增加了滴管。要使實驗成功，乙在滴管中應加入NaOH溶液，并于燃燒后滴入。寫出燃燒時的文字表達式： 。
(3) 若空氣中氮氣也能和紅磷反應，能否用該方法來測定空氣中氧氣的含量？
。
(4) 丙生想利用氧氣和某種金屬的反應，來測定空氣中的氧氣含量。他選擇利用下列儀器、藥品：①帶瓶塞的1000mL燒瓶；②電子天平(稱量精度為0.01g)；③酒精燈；④某種金屬粉末。他的實驗步驟如下：準確稱量某種金屬粉末的質量（足量），將其放入燒瓶，塞緊瓶塞，放置一段時間后，倒出燒瓶中粉末，并稱其質量。請寫出丙生的實驗思路
。
例2 （2011湖北）下列關于氧氣的說法錯誤的是( )
A．氧氣約占空氣總體積的1/5
B．通常情況下，氧氣是無色無味的氣體
C．硫在空氣中燃燒比在氧氣中劇烈
D．氧氣是一種化學性質比較活潑的氣體
鞏固訓練2 下列氧氣的用途是利用氧氣可以支持燃燒并放出熱量的性質的是( )
①氣焊 ②煉鋼 ③醫療 ④潛水 ⑤宇航
A．①②③ B．①②⑤
C．①③④⑤ D．①②③④⑤
跟蹤演練
1．(2011泰州)下列有關氮氣的用途中，錯誤的是( )
A．制氮肥 B．直接做燃料
C．做燈泡填充氣 D．做瓜果保護氣
2．空氣的成分：①氧氣；②氮氣；③二氧化碳；④稀有氣體，按體積分數由大到小的順序排列正確的是( )
A．①②③④ B．②①③④
C．③④①② D．②①④③
3．大氣組成（體積分數）示意圖。下列說法正確的是( )
A．地球和火星的大氣中O2 的體積分數相同
B．地球和火星的大氣中都含有N2
C．地球和火星的大氣中CO2 的體積分數相同
D．地球和火星的大氣組成完全相同。
4．區分氮氣和二氧化碳氣體，可根據它們下列性質中的( )
A．顏色 B．狀態
C．是否使火焰熄滅 D．能否使澄清石灰水變渾濁
5．實驗桌上放置了一個帶膠塞的、體積為1L的燒瓶。①第一位同學說燒瓶內沒有東西；②第二位同學說瓶內有東西，只能憑想像，不能用實驗證明；③第三位同學說把它放在天平上稱量出來的質量正好是1L空氣的質量；④第四位同學說將瓶倒置盛水的水槽中，水不能進去，略斜口露出一點，則水進入瓶內，并形成一串氣泡，說明瓶內有東西。你認為正確的敘述是( )
A．②和③ B．只有①
C．③和④ D．只有④
6．（2011婁底）汽車安全氣囊內所裝化學物質，能在碰撞后10毫秒內，生成一種空氣中含量最多的氣體，該氣體是( )
A．氮氣 B．氧氣
C．稀有氣體 D．二氧化碳
7．(2011大連)下列說法中，錯誤的是( )
A．富氧空氣可用于潛水、醫療急救
B．氧氣能支持燃燒，可作燃料
C．氮氣充入食品包裝袋內可以防腐
D．稀有氣體充入燈泡中可使其耐用
8．下列因果關系不成立的是( )
A．因為氧氣具有助燃性，所以可用于提高煉鋼爐的溫度
B．因為干冰蒸發時吸收大量熱，并不留下液體，所以是優良的致冷劑
C．因為稀有氣體有各種各樣的顏色，所以可用于制造霓虹燈
D．因為氮氣性質較不活潑，所以燈泡中充氮氣可延長使用壽命
9．西藏地區獨特的高原風景早就吸引了丫丫，她很想在國慶期間前往觀光。但爸爸說初到西藏時會發生不同程度的“高原反應”，這是由于( )
A．高原地區的氧氣與平原地區的氧氣的化學性質不同
B．高原地區空氣中氧氣含量過高，讓人有壓抑感
C．高原地區，空氣稀薄，氧氣的體積分數小于21%
D．高原地區空氣中二氧化碳含量過高讓人感到窒息
10．二百多年前，英國科學家普里斯特利經過反復實驗，得出結論：植物在陽光下能使空氣變“好”，是因為植物能釋放出“活命空氣”。他所說的“活命空氣”應該是( )
A．空氣 B．氮氣
C．氧氣 D．二氧化碳
11．(2011廣州)下列關于空氣中各組成成分說法正確的是( )
A．空氣中的CO2 能幫助病人呼吸
B．空氣中的CO2 是導致酸雨的主要原因
C．空氣中的N2 可作為生產氮肥的原料
D．空氣中的稀有氣體沒有任何使用價值
12．讓鎂在絕對密閉的條件下燃燒，充分反應后鎂有剩余。將集氣瓶冷卻后，打開止水夾，如右圖所示，可看到的現象是( )
A．瓶內進水，約占集氣瓶內空氣體積的21%
B．瓶內不可能進水
C．瓶內全部進水
D．瓶內進水，大于集氣瓶內空氣體積的21%
二、實驗、簡答題
13.下列事實說明空氣中含有哪些成分？
① 木炭在空氣中燃燒： ____；
② 酥脆的餅干在空氣中逐漸變軟： ____；
③ 空氣中制氮肥的原料： ____；
④ 長期放在空氣中的澄清石灰水表面有一層白色物質： ____。
14．（2011肇慶）按右圖組裝儀器，關閉止水夾，通電使紅磷燃燒。請回答下列問題：
(1) 燃燒的現象是 ____ ____；
(2) 紅磷燃燒一段時間后，自動熄滅了，你認為原因是
；
(3) 冷卻后，松開止水夾，你觀察到的現象為
。
15．某校興趣小組想親身感受科學家的探究歷程，他們選擇了“空氣中氧氣含量的粗略測定”為探究內容。
（一）首先，他們分組進行討論：
(1) 小光所在小組認為，選擇的藥品既要能消耗氧氣，又不會與空氣中的其他成分反應，而且生成物為固體。他們應該選擇( ) A．蠟燭 B．硫粉 C．紅磷
為了充分消耗容器中的氧氣，藥品的用量應保證 。
(2) 小明所在小組設計了如下圖所示的兩套實驗裝置，你認為合理的是（填序號） 。為了確保實驗的成功，首先應保證該裝置 性良好。
（二）在充分討論的基礎上他們設計了實驗。
（三）實驗結束后，大家整理的實驗數據如下：
組
1
2
3
4
集氣瓶內空氣體積/
進入水的體積
20/4
20/3.5
20/4
20/4
組
5
6
7
8
集氣瓶內空氣體積/
進入水的體積
20/4
20/4.5
20/4
－
通過對實驗結果的交流，大多數組的同學都驗證出，空氣中氧氣體積約占空氣體積的 。只有第8組同學沒能得到數據，原因是由于他們用硫粉進行實驗導致的。經研究，同學們一致認為如果事先在集氣瓶內注入少量 溶液來吸收 氣體，實驗也能取得成功。
提高班習題精選
1．為了經久耐用，在燈泡中可填充的氣體是( )
A．氧氣 B．氮氣
C．二氧化碳 D．二氧化硫
2．下列關于稀有氣體的敘述不正確的是( )
A．曾被稱為惰性氣體
B．都是無色無味的氣體
C．都不能與其他物質發生化學反應
D．稀有氣體有廣泛的用途
3．做空氣中氧氣含量測定的實驗裝置如右圖。下列有關說法正確的是( )
A．選用紅磷是因為反應可以耗盡O2，生成固態的P2O5
B．燃燒匙中的紅磷可以換成硫或木炭
C．燃燒匙中的紅磷越多，水位上升越高
D．本實驗可以證明空氣中含有N2、O2、CO2 和稀有氣體
4．要除去密閉容器中空氣中的氧氣，得到較純凈的氮氣，可用燃燒除氧氣的方法，下列物質中可選用的是( )
A．硫 B．木炭
C．紅磷 D．蠟燭
5．若把江河湖泊水中溶解的氣體收集起來，分析的結果是：氧氣所占的體積大于21%，氮氣所占的體積小于78%。對此應得出的結論正確的是( )
A．只有空氣中的氧氣和氮氣能溶解在天然水中
B．溶解在天然水中的氧氣和氮氣與空氣中的氧氣和氮氣的百分含量相同
C．天然水中溶解的氧氣極少，所以在湖泊中養魚要采取增氧措施
D．氧氣和氮氣相比較，氧氣比氮氣更易溶解于水
6．（2011肇慶）氫氣、氧氣、氮氣、二氧化碳四種氣體中，占空氣體積分數最大的是（填化學式，以下相同） ；能使帶火星木條復燃的是 ；能使紫色石蕊試液變紅色的是 ；能使澄清石灰水變渾濁的是 。
7．用右圖裝置可粗略測定空氣中氧氣和氮氣的體積比。分析下列各步操作所產生的現象。先關閉活塞，點燃燃燒匙內的紅磷，伸入集氣瓶中并把塞子塞緊。
(1) 觀察現象：
。等集氣瓶冷卻后，打開活塞。
(2) 觀察現象與分析：
。
證實空氣中氧氣和氮氣的體積比約為__ __。
(3) 若單孔塞不嚴密，按上述實驗步驟操作，打開活塞。觀察現象并分析：
。
8．某同學可用如圖實驗粗略測定空氣中氧氣的體積分數，圖中燒杯上方玻璃管（預先固定好），中部有一可滑動的活塞，活塞左端管內有密封的空氣，活塞右端的玻璃管口與空氣連通，實驗開始前活塞處在刻度為5cm處。
(1) 向燒杯中加入適量的水與生石灰反應，目的是
；
(2) 可觀察到玻璃管內發生的現象是白磷（足量） ；活塞向 （填“左”或“右”）移動；實驗結束后恢復到常溫，活塞停在約 cm處，據此可得出結論是 。
9．19世紀末，科學家瑞利通過如下兩種實驗方法制得氮氣，并測定其密度，從而導致了科學上的某項重大發現。請你參與他的科學發現過程，填寫如下空格：
實驗一：
(1) 將清新潔凈的空氣通過足量氫氧化鈉溶液（可吸收二氧化碳），再通過濃硫酸（有吸水性）。通過氫氧化鈉溶液的目的是為了除去空氣中的__ __。通過濃硫酸的目的是為了除去空氣中的__ __。
(2) 將空氣通過能與氧氣反應的物質（瑞利教授提醒你：反應不能生成新的氣體）。請寫出能用于除盡氧氣的物質名稱：__ __。
(3) 收集氣體，并測定該氣體的密度。密度為：1.2572g/L。
實驗二：
用亞硝酸鈉(NaNO2 )和氯化銨( NH4Cl )反應制取氮氣，同時還生成了氯化鈉和一種最常見的 溶劑。測得由此法得到的氮氣密度為1.2508g/L。
分析兩種方法測得氮氣密度不完全一樣的原因是：
。
10．通常狀況下，人體呼出的氣體中部分氣體的含量和空氣中氣體的含量如下表所示。（含量指各組成成分的體積分數）
空氣中的含量(%)
呼出氣體中的含量(%)
氧氣
21
15.7
二氧化碳
0.03
3.6
水
＜0.03
6.2
請你利用所學知識，完成下列實驗報告，并設計實驗，驗證剩余的一種氣體成分在空氣中和人體呼出氣體中含量的不同，答案寫在相應的空格中。（使用的儀器和藥品可以任選，實驗室備有剛收集好的呼出氣體250mL兩瓶）
實驗操作
現象
結論
取其中一瓶呼出氣體和等體積的一瓶空氣，將燃著的小木條分別插入集氣瓶中，蓋上玻璃片
人體呼出氣體中氧氣的含量少于空氣中氧氣的含量
呼出氣體瓶中澄清石灰水變渾濁，空氣瓶中無明顯現象
11．科學課上做“用紅磷燃燒測定空氣中氧氣的體積分數”的實驗時，由于紅磷燃燒生成的P2O5 對人體有一定危害，小明改用氫氣燃燒來測定空氣中氧氣的體積分數，設計的實驗裝置如右圖所示。實驗時用夾子b夾住橡膠管，打開夾子a ，點燃純凈的氫氣并迅速插入集氣瓶中，使氫氣在集氣瓶中燃燒。
(1) 當氫氣燃燒的火焰剛好熄滅時，對夾子的操作應是 。
(2) 實驗測得集氣瓶中氧氣的體積遠小于瓶中空氣體積的1/5，寫出一種可能的原因：
。
(3) 有同學提出，若用CO取代H2，進行如上操作也能完成氧氣體積分數的測定。你是否認同？并簡要說明理由：
。
第2章 空氣與生命
2.1 空氣
【點擊要點】
1．a．氧氣 b．氣體通入澄清石灰水，變渾濁 c．白色硫酸銅粉末
2．拉瓦錫 氧氣 氮氣 稀有 二氧化碳 水蒸氣
3．(1) 磷十氧氣五氧化二磷 劇烈燃燒，產生大量白煙 固 減小
(2) 燒杯中的水沿導管倒流入集氣瓶中 1/5
(3) 氧氣的體積約占空氣體積1/5
4．氧氣－gh 氮氣－ef 二氧化碳－cd 稀有氣體－ab
例l (1) (2) 氮氣 不支持 (3) 磷不足或裝置漏氣 (4)裝置不會漏氣
解析：(1)空氣成分中主要包括氮氣和氧氣，氮氣約占空氣體積的五分之四，氧氣約占空氣體積的五分之一，紅磷燃燒消耗掉氧氣，水會進入集氣瓶中，約占空氣總體積的五分之一；(2)剩余的氣體主要包括氮氣和稀有氣體等不支持燃燒的氣體。(3)實驗完畢，若進入集氣瓶中水的體積不到空氣總體積的1/5，說明瓶內氣體減少量不足1/5，分析其原因主要為氧氣未完全消耗或是冷卻過程中空氣進入瓶中所導致的結果，據此對實驗進行分析：可能磷不足，可能裝置漏氣；(4)對比改進行前后的兩種探究裝置，可發現改進后不需要點燃紅磷后再將燃燒匙伸入瓶中，可很好地避免因裝置漏氣而對結果帶來的偏差。
鞏固訓練l (1)瓶內氣壓小于外界大氣壓 (2)硫十氧氣二氧化硫 (3)不能 (4)用反應完全后的粉末質量減去沒反應時的粉末質量，就是燒瓶內的氧氣質量，用它除以氧氣的密度得出體積，再除以燒瓶的容積就得出了答案
解析：(1)空氣成分的測定實驗的原理是利用某種物質燃燒消耗空氣中某一成分，導致裝置內的壓強減小，從而使等體積液體倒流進入裝置內。液體倒流的直接原因是裝置內外的壓強差，最根本的原因是物質燃燒對氣體的消耗。這就要求生成物不能是氣體，而當生成物為氣體時，我們就必須想辦法讓液體能夠和生成的氣體反應或者溶解。
(2)乙同學實驗中生成二氧化硫氣體，借助二氧化硫的溶解性當然可以實現目的，但是為了促進溶解進行，或者叫啟動反應的發生，我們可以借助更快捷的反應就是氫氧化鈉溶液來吸收二氧化硫，這樣水就能夠更迅速進入裝置內去溶解二氧化硫。
例2 C 解析：A．空氣的成分及各成分的體積分數分別是：氮氣78%、氧氣21%，因此氧氣約占空氣總體積的1/5；B．根據氧氣的物理性質：在通常狀況下，氧氣是一種沒有顏色、沒有氣味的氣體；C．硫在氧氣里劇烈燃燒產生明亮的藍紫色火焰（在空氣中燃燒發出微弱的淡藍色火焰），生成無色、有刺激性氣味的氣體，硫在空氣中燃燒沒有在氧氣中燃燒劇烈，故C說法錯誤；D．氧氣是一種化學性質比較活潑的氣體，可以與非金屬、金屬、化合物等多種特物質發生氧化反應。
鞏固訓練2 B
【跟蹤演練】
1．B 2．B 3．B 4．D 5．D 6．A 7．B 8．C 9．C 10．C 11．C 12．D
13．①氧氣 ②水分 ③氮氣 ④二氧化碳
14．(1)紅磷劇烈燃燒，產生白煙，火焰慢慢熄滅
(2)集氣瓶內的氧氣已消耗完
(3)燒杯里的水倒吸到集氣瓶內（或燒杯的水面下降），進入集氣瓶中的水約占集氣瓶內空氣體積的
15．（一）(1)C 足量（或過量） (2)A 氣密
(3) 1/5（或4/20） NaOH、Ca(OH)2 等 SO2（或二氧化硫）
【提高班習題精選】
1．B 2．C 3．A 4．C 5．D
6．N2 O2 CO2 CO2
7．(1)白磷劇烈燃燒，冒出大量白煙，火焰慢慢熄滅。
(2)燒杯中水進入瓶中，體積約占集氣瓶空氣體積的1/5，進入集氣瓶內水的體積即為原空氣中氧氣的體積。 1︰4。
(3)當集氣瓶冷卻時，集氣瓶內氣體壓強減小，若單孔塞不嚴密，空氣通過單孔塞與集氣瓶口之間的空隙進入集氣瓶內，使集氣瓶內外壓強相等。再打開活塞，水不進入集氣瓶，導致實驗失敗。
總結：關于測定空氣中氧氣的體積分數實驗類型題，其原理是利用可燃物燃燒消耗氧氣，生成固體物質（不能生成氣體），導致密封集氣瓶或燒瓶內氣壓降低，外界大氣壓使水進入密封集氣瓶或燒瓶中，并利用所進入的水的體積來推知氧氣的體積。這類題型要求我們熟知原理，并能在具體題設中靈活處理。
8．(1)產生熱量，使白磷燃燒
(2)劇烈燃燒，產生大量白煙 左 4 氧氣體積約占空氣體積的1/5
9．(1)二氧化碳 水蒸氣 (2)磷 (3)從空氣中獲得的氮氣中含有稀有氣體
10．
取其中一瓶呼出氣體和等體積的一瓶空氣，將燃著的小木條分別插入集氣瓶中，蓋上玻璃片
呼出氣體瓶中木條熄滅，空氣瓶中無明顯變化
人體呼出氣體中氧氣的含量少于空氣中氧氣的含量
取其中一瓶呼出氣體和等體積的一瓶空氣，將澄清石灰水倒入瓶中，蓋上玻璃片，振蕩
呼出氣體瓶中澄清石灰水變渾濁，空氣瓶中無明顯現象
人體呼出氣體中二氧化碳的含量多于空氣中二氧化碳的含量
取2片干燥的玻璃片，向其中的一片上呼氣，另一片放置在空氣中
呼氣的玻璃片上出現小水珠，空氣中的玻璃片上
無明顯現象
人體呼出氣體中水蒸氣的含量多于空氣中水蒸氣的含量
11．(1)用夾子a夾住橡膠管
(2)火焰熄滅后，沒有及時用夾子a夾住橡膠管（或實驗裝置氣密性不良）
(3)不認同 因為一氧化碳點燃后生成的是二氧化碳氣體，瓶內氣壓沒有減小，所以無法測出

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