專(zhuān)題02 空氣 氧氣（原卷版）

專(zhuān)題02空氣氧氣

知識(shí)01空氣的成分及用途知識(shí)02空氣的污染與防治知識(shí)03氧氣的性質(zhì)知識(shí)04影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素方法01空氣中氧氣含量的測(cè)定方法02氧氣的制取知識(shí)01空氣的成分及用途空氣成分及體積分?jǐn)?shù)用途氮?dú)猓∟2）78%①作保護(hù)氣（如食品包裝填充氣，焊接金屬時(shí)做保護(hù)氣，燈泡中充氮?dú)庖匝娱L(zhǎng)使用壽命）→化學(xué)性質(zhì)不活潑②制造化肥和硝酸的原料氧氣（O2）21%①供給呼吸（如醫(yī)療急救、潛水等）②支持燃燒（如煉鋼等）稀有氣體0.94%①作保護(hù)氣（如焊接金屬）→化學(xué)性質(zhì)不活潑②氦氣填充探空氣球→密度比空氣小③作電光源（如霓虹燈）→通電時(shí)發(fā)出不同顏色的光二氧化碳（N2）0.03%①滅火→不燃燒也不支持燃燒②人工降雨、食品冷藏保鮮等→干冰（固態(tài)二氧化碳）升華吸熱③氣體肥料→植物光合作用的原料其他0.03%【例1】（2023·山東淄博·中考真題）空氣看不見(jiàn)，摸不著。下列有關(guān)空氣的描述錯(cuò)誤的是（）A．干燥潔凈的空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)約為78%B．通常情況下空氣中各組分之間彼此不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)C．空氣中分離出來(lái)的氮?dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)不活潑，可用于食品防腐D．目前計(jì)入空氣污染指數(shù)的有害氣體主要包括二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、臭氧等知識(shí)2空氣的污染及防治污染物氣體：SO2、NO2、CO、O3，其中SO2、NO2會(huì)導(dǎo)致酸雨（pH<5.6）固體：可吸入顆粒物（PM10）、細(xì)顆粒物（PM2.5）→形成霧霾污染物的來(lái)源及防治①化石燃料的燃燒→使用清潔能源；②工廠的廢氣→廢氣經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后才能排放；③汽車(chē)尾氣：安裝汽車(chē)尾氣凈化裝置、單雙號(hào)限行，綠色出行等④植被破壞引起的沙塵→積極植樹(shù)、造林，提高空氣的自?xún)裟芰Β菁訌?qiáng)大氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)【特別提醒】二氧化碳不屬于空氣污染物【例2】（2023·廣東廣州·統(tǒng)考中考真題）生機(jī)勃勃的地球離不開(kāi)空氣，下列關(guān)于空氣的說(shuō)法不正確的是（）A．稀有氣體可用于霓虹燈的制作B．CO2是植物光合作用的重要原料C．SO2排放是導(dǎo)致酸雨的原因之一D．PM2.5的含量越高空氣質(zhì)量越好知識(shí)3氧氣的性質(zhì)1.氧氣的物理性質(zhì)及化學(xué)性質(zhì)物理性質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)狀況下為無(wú)色、無(wú)味的氣體，密度比空氣大，不易溶于水，液態(tài)時(shí)呈淡藍(lán)色，固態(tài)時(shí)為淡藍(lán)色雪花狀化學(xué)性質(zhì)比較活潑，能供給呼吸，支持燃燒（能使帶火星的木條復(fù)燃）2.氧氣性質(zhì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象化學(xué)方程式硫①空氣中：燃燒時(shí)發(fā)出微弱的淡藍(lán)色火焰，放出熱量，生成有刺激性氣味的氣體②氧氣中：燃燒時(shí)發(fā)出明亮的藍(lán)紫色火焰，放出熱量，生成有刺激性氣味的氣體S+O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))SO2木炭①空氣中：持續(xù)紅熱②氧氣中：劇烈燃燒，發(fā)出白光，生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體，放出熱量C+O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))CO2鐵絲①空氣中：只紅熱，不能燃燒②氧氣中：劇烈燃燒，火星四射、放出大量熱、生成黑色固體3Fe+2O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))Fe3O4紅磷產(chǎn)生大量白煙，放出熱量4P+5O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2P2O5鎂條發(fā)出耀眼白光、放出熱量、生成白色固體2Mg+O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2MgO氫氣產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰，放出熱量2H2+O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2H2O甲烷產(chǎn)生藍(lán)色火焰，放出熱量CH4+2O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2H2O+CO2一氧化碳產(chǎn)生藍(lán)色火焰，放出熱量2CO+O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2CO2酒精產(chǎn)生藍(lán)色火焰，放出熱量C2H5OH+3O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))3H2O+2C2【例3】（2023·廣西·統(tǒng)考中考真題）下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象描述正確的是（）A．磷在空氣中燃燒產(chǎn)生大量的白霧B．木炭在空氣中燃燒發(fā)出淡藍(lán)色火焰C．鎂在氧氣中燃燒發(fā)出耀眼的白光，生成黑色固體知識(shí)4影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素內(nèi)因反應(yīng)物本身的性質(zhì)（注意因素）如鐵不能在空氣中燃燒而硫可以外因催化劑概念：在化學(xué)反應(yīng)中能改變其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后沒(méi)有發(fā)生變化的物質(zhì)特點(diǎn)：①可以改變化學(xué)反應(yīng)速率，可以是加快，也可以是減慢②不改變生成物的質(zhì)量催化作用：催化劑在化學(xué)反應(yīng)中所起的作用溫度升高溫度可以加快反應(yīng)速率：如食物在夏天比冬天更易變質(zhì)反應(yīng)物的濃度增大反應(yīng)物的低濃度可以加快反應(yīng)速率：如物質(zhì)在氧氣中燃燒比在空氣中更劇烈反應(yīng)物的接觸面積增大反應(yīng)物的接觸面積，可以加快反應(yīng)速率：如煤粉比煤塊燃燒更快、更劇烈【例4】（廣西玉林·統(tǒng)考中考真題）下列對(duì)催化劑描述正確的是（）A．某些化學(xué)反應(yīng)可以有多種催化劑B．只有分解反應(yīng)才需要催化劑C．催化劑的作用是加快反應(yīng)速率D．催化劑可以增加生成物質(zhì)量方法1空氣中氧氣含量的測(cè)定1.化學(xué)史：二百多年前法國(guó)化學(xué)家拉瓦錫用汞能與氧氣反應(yīng)，用定量的方法研究了空氣的成分反應(yīng)原理：2Hg+O2eq\o(=,\s\up7(△))2HgO2.實(shí)驗(yàn)室中氧氣含量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)原理利用物質(zhì)在密閉容器中燃燒，消耗容器中的氧氣，使密閉容器中壓強(qiáng)減小，在大氣壓作用下，與之連通的液體會(huì)被大氣壓壓入密閉容器，進(jìn)入密閉容器中的液體體積即為密閉容器內(nèi)減少的氧氣的體積實(shí)驗(yàn)藥品及裝置藥品紅磷反應(yīng)原理4P+5O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2P2O5實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①集氣瓶中紅磷燃燒，放出熱量，生成大量白煙②裝置冷卻至室溫，打開(kāi)彈簧夾，燒杯中的水沿導(dǎo)管進(jìn)入集氣瓶，集氣瓶中水面上升至原氣體體積的1/5實(shí)驗(yàn)結(jié)論空氣中氧氣約占空氣體積的1/5藥品選擇①不能用鐵絲代替紅磷：鐵絲在空氣中不能燃燒②不能用木炭代替紅磷：木炭燃燒會(huì)生成二氧化碳?xì)怏w，裝置中壓強(qiáng)不會(huì)減小③若要用硫粉代替紅磷，則要將集氣瓶中的水換為氫氧化鈉溶液(吸收生成的二氧化硫)【總結(jié)藥品選用原則】①藥品在空氣中易燃②藥品只能與空氣中的氧氣反應(yīng)③盡可能選擇與氧氣反應(yīng)只生成固體的物質(zhì)，若選擇的物質(zhì)與氧氣反應(yīng)生成氣體，則需要用適當(dāng)?shù)脑噭┪照`差分析【偏大】①紅磷不足②裝置漏氣③裝置未冷卻至室溫就打開(kāi)彈簧夾【偏小】①紅磷點(diǎn)然后伸入集氣瓶過(guò)慢②彈環(huán)夾未夾緊，造成紅磷燃燒時(shí)空氣受熱膨脹溢出【例7】（四川樂(lè)山·統(tǒng)考中考真題）為測(cè)定空氣中氧氣的含量，某同學(xué)將教材實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，(部分夾持裝置已忽略)，實(shí)驗(yàn)時(shí)引燃紅磷后便熄滅酒精燈。下列有關(guān)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法不正確的是（）A．紅磷燃燒的化學(xué)方程式可以表示為：B．待紅磷熄滅并冷卻至室溫，打開(kāi)彈簧夾，注射器活塞向右移動(dòng)C．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后試管內(nèi)氣體的主要成分為氮?dú)釪．改進(jìn)后的裝置能減少測(cè)量誤差，且對(duì)環(huán)境更友好方法2氧氣的制取一、實(shí)驗(yàn)原理及氣體發(fā)生裝置的選擇1.選擇依據(jù)2.氣體發(fā)生裝置（1）固固加熱型實(shí)驗(yàn)室用高錳酸鉀制取氧氣：2KMnO4eq\o(=,\s\up7(△))K2MnO4+MnO2+O2↑實(shí)驗(yàn)室用氯酸鉀制取氧氣：【特別提醒】實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前先檢查裝置的氣密性（2）固液（或液液）常溫型選擇依據(jù)：反應(yīng)物的狀態(tài)為固體和液體或液體和液體，不需要加熱裝置序號(hào)ABCD優(yōu)點(diǎn)安裝簡(jiǎn)便便于隨時(shí)添加液體可控制反應(yīng)速率可隨時(shí)控制反應(yīng)的發(fā)生和停止適用范圍用于制取少量氣體用于平穩(wěn)反應(yīng)并制取較多氣體用于劇烈反應(yīng)并制取較多氣體用于平穩(wěn)反應(yīng)并持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的氣體制取舉例：實(shí)驗(yàn)室制取氧氣2H2O22H2O+O2↑實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳：2HCl+CaCO3=CaCl2+H2O+CO2↑實(shí)驗(yàn)室制取氫氣：H2SO4+Zn=ZnSO4+H2↑【特別提醒】①B裝置中長(zhǎng)頸漏斗末端應(yīng)伸入液面下，防止生成的氣體從長(zhǎng)頸漏斗導(dǎo)管口逸出②D裝置控制反應(yīng)停止的原理：當(dāng)用彈簧夾夾緊橡膠管時(shí)，產(chǎn)生的氣體使裝置內(nèi)的壓強(qiáng)增大，液體被壓回到長(zhǎng)頸漏斗中，與固體反應(yīng)物分離，反應(yīng)停止控制反應(yīng)發(fā)生的原理：打開(kāi)彈簧夾，產(chǎn)生的氣體沿導(dǎo)管排出，液體與固體接觸，反應(yīng)發(fā)生③D裝置不能用制取O2的原因是二氧化錳是粉末狀固體，無(wú)法放置于多孔隔板上二、氣體收集裝置1.選擇依據(jù)：氣體的物理性質(zhì)（密度和溶解性）和化學(xué)性質(zhì)（能否與空氣成分、水反應(yīng)）2.收集方法及注意事項(xiàng)裝置依據(jù)不易溶或難溶于水密度比空氣大密度比空氣小優(yōu)缺點(diǎn)收集的氣體較純凈但不干燥收集的氣體較干燥但純度不高舉例O2、H2、CH4等O2、CO2等H2、CH4、NH3等【特別提醒】①用固固加熱型裝置制備并用排水法收集氧氣時(shí)，實(shí)驗(yàn)完畢后，需要進(jìn)行的操作是先從水槽中撤出導(dǎo)管，再熄滅酒精燈，目的是防止水槽中的水倒吸入熱的試管使試管炸裂②用排水法收集氣體的最佳時(shí)機(jī)是當(dāng)導(dǎo)管口有連續(xù)均勻的氣泡冒出時(shí)開(kāi)始收集三、氣體的檢驗(yàn)與驗(yàn)滿1.氣體的檢驗(yàn)氧氣將帶火星的木條伸入集氣瓶中，若木條復(fù)燃，則證明氣體為O2二氧化碳將氣體通入澄清石灰水中，若澄清石灰水變渾濁，則證明氣體為CO2氫氣將氣體通過(guò)灼熱的氧化銅和無(wú)水硫酸銅，黑色氧化銅固體變?yōu)榧t色，白色無(wú)水硫酸銅變藍(lán)水蒸氣通過(guò)白色的無(wú)水硫酸銅，無(wú)水硫酸銅變藍(lán)氨