1、第四单元 我们周围的空气,总纲目录,泰安考情分析,基础知识过关,课前速写, 2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2 2KClO3 2KCl+3O2 2H2O2 2H2O+O2 2H2O 2H2+O2 2HgO 2Hg+O2, C+O2 CO2 S+O2 SO2 4P+5O2 2P2O5 2H2+O2 2H2O 3Fe+2O2 Fe3O4 2Mg+O2 2MgO,4Al+3O2 2Al2O3 2Cu+O2 2CuO 2Hg+O2 2HgO 2CO+O2 2CO2 CH4+2O2 CO2+2H2O,C2H5OH+3O2 2CO2+3H2O,知识点一 空气的组成及用途,知识点二 测定空气中氧气的
2、含量 法国化学家 拉瓦锡 推翻了“燃素说”,建立了燃烧氧化说, 并通过实验证实了空气中含有 氮 气和 氧 气。,知识点三 空气质量,1.目前计入空气污染指数的有害气体和烟尘包括: 一氧化碳 、二氧化硫、二氧化氮、臭氧、可吸入颗粒物、总悬浮颗粒 物等。,2.危害: 氮氧化物、二氧化硫 可形成酸雨; 二氧化碳 可导致“温室效应”。,3.空气污染指数和空气质量的关系,空气污染指数越大,空气质量级别越高,空气质量越 差。,4.空气污染的主要来源及防治,知识点四 实验室制取氧气,1.工业制法:分离液态空气法利用液氮和液氧的 沸点 不同, 属于 物理 变化。,2.催化剂及催化作用:在化学反应里能 改变 其
3、他物质的化 学反应速率,而本身的 质量 和化学性质在反应前后都没有 发生变化的物质叫催化剂。催化剂在化学反应中所起的作用叫 催化作用 。 注意 1.改变既可能是加快,也可能是减慢;2.对于同一反应,可以有多种催化剂。,3.氧气的实验室制取(详见核心实验突破),知识点五 氧气的性质 一、氧气的物理性质 (1)通常状况下,氧气为无色、无味的气体, 不易 溶于水,密度比空气 大 。 (2)在加压和降温的条件下,变成淡蓝色的液体和淡蓝色雪花状的 固体。由气态氧气变成液态或固态氧虽然颜色发生了变化,但没 有生成新物质,属于物理变化。 二、氧气的化学性质 氧气是一种化学性质比较 活泼 的气体,能支持燃烧,
4、在氧 化反应中提供氧,具有 氧化性 。一定条件下,氧气能和某 些单质或化合物发生反应。,1.氧气与非金属的反应 木炭的燃烧 (1)现象 在空气中,木炭红热,无烟,无火焰; 在氧气中,剧烈燃烧,发出 白 光。 (2)化学方程式 碳在氧气中充分燃烧: C+O2 CO2 (完全燃烧,向集气瓶 中加入澄清石灰水,石灰水变浑浊); 2C+O2 2CO (不完,全燃烧)。 硫的燃烧 (1)现象:在空气中, 发出淡蓝色火焰 ,放热,生成有刺激性气 味的气体;在氧气中, 发出蓝紫色火焰 ,放热,生成有刺激性 气味的气体。 (2)化学方程式: S+O2 SO2 。 特别提醒 反应前在瓶底放少量氢氧化钠溶液或水,
5、用于吸收反 应生成的二氧化硫,防止污染空气。 红磷的燃烧,(1)现象:在空气中和氧气中燃烧产生大量的白烟。 (2)化学方程式: 4P+5O2 2P2O5 。 误区警示 烟,固态小颗粒;雾,小液滴。千万不能将两者混淆。 氢气的燃烧 (1)现象:在氧气中,产生 淡蓝色 火焰,用干而冷的烧杯罩住 会有水珠生成。 (2)化学方程式: 2H2+O2 2H2O 。 CO的燃烧,(1)现象:一氧化碳在空气或氧气中燃烧发出 淡蓝色 火焰, 生成的气体通入澄清石灰水会使其变浑浊。 (2)化学方程式: 2CO+O2 2CO2 。 甲烷的燃烧 (1)现象:在空气中,产生 明亮的蓝色 火焰,火焰上方罩干而 冷的烧杯有
6、水珠生成,生成的气体能使澄清石灰水变浑浊。 (2)化学方程式: CH4+2O2 CO2+2H2O 。 特别提醒 点燃可燃性气体前必须验纯,以防发生爆炸。,乙醇的燃烧 (1)现象:在空气中,产生 淡蓝色 火焰,安静地燃烧,火焰上方 罩干而冷的烧杯有水珠生成,生成的气体能使澄清石灰水变浑 浊。 (2)化学方程式: C2H5OH+3O2 2CO2+3H2O 。 蜡烛的燃烧 (1)现象:在空气中,发出黄色的光,放出热量; 在氧气中,剧烈燃烧,发出白色的光,放出热量。 (2)文字表达式:蜡烛+氧气 二氧化碳+水,(3)结论:蜡烛在氧气中燃烧比在空气中燃烧 更剧烈 。,2.氧气与金属单质的反应 铁丝的燃烧
7、 (1)现象:在空气中, 只红热,不燃烧 ; 在氧气中, 剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体物质,放出大量 热 。 (2)化学方程式: 3Fe+2O2 Fe3O4 。 镁条的燃烧 (1)现象:在空气中, 发出耀眼的白光,生成白色固体 ; 在氧气中,燃烧更剧烈。,(2)化学方程式: 2Mg+O2 2MgO 。 氧气与铜的反应 (1)现象:不能燃烧,加热后由红色逐渐变为黑色。 (2)化学方程式: O2+2Cu 2CuO 。,知识点六 氧化物与氧化反应,1.氧化物:由两种元素组成且其中一种元素是 氧元素 的 化合物 ,如CO2、MgO等。,2.氧化反应 (1)氧化反应:氧气是一种化学性质比较活泼的气体
8、,许多物质都 可以与氧气发生化学反应,这类反应属于氧化反应。 (2)缓慢氧化:进行得很慢,甚至不容易被察觉的氧化反应。如动 植物的呼吸、食物的腐烂等。 核心实验突破,实验一 测定空气中氧气含量,1.实验装置,2.实验原理 通过铜与氧气的反应,消耗掉空气中的 氧气 ,使密闭容器中 压强 减小 ,注射器活塞向 右 移动。反应的化学方程 式为 O2+2Cu 2CuO 。,3.实验步骤 (1)测定玻璃管的体积V1。 (2)在硬质玻璃管中装入铜粉,两端塞上带玻璃导管的橡皮塞,一 端用气球密封。移动注射器活塞,在注射器中留下一定体积的气 体,记录体积为V2。 注意 气球的作用是便于空气流通,使氧气充分反应
9、。 (3)用酒精灯在铜粉部位加热,加热时不断推拉注射器。 (4)停止加热后,待玻璃管冷却至室温,将气球内的气体全部挤出, 记录注射器中气体的体积为V3。,4.实验现象 (1)红色粉末逐渐变为 黑 色。 (2)注射器的活塞向右移动一定距离(气体体积变小)。,5.实验结论 空气中氧气 体积 约占空气体积的 。,6.实验误差分析 实验前应先检查装置气密性(若装置漏气,在进行实验的过程 中会导致空气进入,使测量结果偏小)。 铜粉或测量时的反应物要足量(如果铜粉的量不足,则不能将 装置内空气中的氧气完全反应掉,导致实验结果偏小)。 不能用木炭代替铜粉(木炭燃烧后的生成物是二氧化碳气体, 弥补了所消耗氧气
10、的体积,导致实验结果偏小)。 总结:测定空气中氧气含量实验可以用的药品有铜和磷,不能使用 的药品有木炭、硫黄、蜡烛、镁条、铁丝。 实验结束后冷却至室温才能读数。,7.改进装置,上述装置都是利用物质与空气中的氧气反应,从而使密闭容器中 气体体积减小,减少体积即氧气所占的体积。 例1 如图是用红磷燃烧法测定空气里氧气含量的装置图,有关 此实验的结论与分析错误的是 (C )A.此实验证明,氧气约占空气体积的 B.此实验证明,反应后集气瓶内剩余的气体,既不易溶于水,也不,支持燃烧 C.该实验中的红磷还可以用硫来代替 D.若该实验没有达到预期目的,可能的原因之一是装置气密性不 好,解析 硫燃烧有二氧化硫
11、气体产生,会使实验结果偏小,故不能用 硫代替红磷,C错误。 变式1-1 用如图所示装置来测定空气中氧气的含量,对该实验 认识错误的是 (D )A.铜粉用量的多少,会影响实验结果,B.实验结束后冷却到室温才能读数 C.气球的作用是便于空气流通,使氧气完全反应 D.在正常操作情况下,反应结束后消耗氧气的总体积应该是反应 前注射器内气体体积的,解析 反应结束后,消耗氧气的体积应该是注射器和硬质玻璃管 中气体总体积的五分之一,故D错误。,实验二 氧气的实验室制取,1.实验原理 2H2O2 2H2O+O2 。,2.发生装置的选择选择依据:药品的状态和反应条件。,3.收集装置的选择(1)选择依据:气体的密
12、度和溶解性。 (2)氧气 不易 溶于水,可用 排水法 收集(纯净但是不 干燥);氧气的密度比空气 大 ,可用 向上排空气法 收 集(收集的气体干燥但是不纯净)。,4.氧气的验满与检验 (1)验满方法 a.排水法:当有气泡从集气瓶口冒出来,说明已满; b.向上排空气法:把带火星的木条靠近集气瓶口,如果木条复燃,说 明已满。 (2)检验方法 将带火星的木条伸入集气瓶内,如果木条复燃,说明该瓶内气体是 氧气。,5.氧气不纯的原因 (1)未等导管口出现连续均匀气泡就开始收集气体; (2)向集气瓶中加水排尽空气时未满,玻璃片下有气泡。 例2 (2018湖北武汉,6,3分)某化学兴趣小组用下图所示的装置
13、来制取干燥的氧气,并测定H2O2溶液中溶质的质量分数。装置气 密性良好,图中的锥形瓶内盛有质量为m的H2O2溶液,燃烧匙内 装有二氧化锰,燃烧匙可以上下移动,干燥管内装有足量碱石灰 (CaO和NaOH的混合物)。下列说法正确的是 (B ),A.将装置分别与装置、连接,均能达到实验目的 B.称量装置反应前及完全反应冷却后的质量,可计算出H2O2溶 液中溶质的质量分数 C.若用装置收集氧气,可将带火星的木条放置在b导管口处验 满 D.若用装置测量生成氧气的体积,集气瓶上方原有的空气会使 测量结果偏大,解析 装置与连接,用排水法收集氧气,收集不到干燥的氧 气,故A不正确;装置反应前后的质量差是生成氧
14、气的质量,根据 氧气的质量可以计算出H2O2溶液中溶质的质量,从而求出H2O2溶 液中溶质的质量分数,故B正确;由于氧气的密度比空气大,利用装 置收集氧气时应该从b端通入氧气,将带火星的木条放置在a导 管口处验满,故C不正确;装置中集气瓶上方的空气对测量结果 无影响,故D不正确。 变式2-1 15%的H2O2溶液在二氧化锰催化作用下会剧烈反应产 生O2。实验室欲利用15%的H2O2溶液制取O2,则下列装置中,仪器 选择和药品放置最合理的是 (D ),解析 实验室利用15%的H2O2溶液制取O2,反应速率较快,选择的 制取装置应能控制反应的速率。图中装置不能控制反应速率,故 A错误。15%的H2
15、O2溶液与二氧化锰混合,反应速率较快,不能通 过滴加水的方法控制反应速率,故B错误。15%的H2O2溶液与二 氧化锰混合,反应速率较快,不能通过加水的方法控制反应速率, 故C错误。图示装置能控制15%的H2O2溶液滴加的速率,从而控 制反应的速率,故D正确。,泰安真题精练,考点一 氧气的性质,1.(2016泰安,4,2分)下图是关于氧气化学性质的部分知识网络。 关于该图说法正确的是 (C )A.S、P在氧气中燃烧均会产生大量白烟 B.、两类反应均体现了氧气的可燃性 C.Fe在、两类反应中的产物不相同 D.类反应放出热量,类反应吸收热量,解析 S、P在氧气中燃烧,分别产生蓝紫色火焰、大量的白烟,
16、 故A错误;氧气不具有可燃性,故B错误;铁在氧气中燃烧生成四氧 化三铁,发生缓慢氧化生成铁锈,主要成分是氧化铁,故C正确; 、两类反应均放出热量,故D错误。,考点二 测定空气中氧气的含量,2.(2015泰安,26节选,4分)【活动与探究三】定量测定空气中氧气 的含量。,实验五中,反应的原理为 2Cu+O2 2CuO (用化学方程式表 示);装置一比装置二更合理,理由是 能让空气更易流通,全部通 过铜粉,使氧气与铜粉充分反应 ; 根据下表提供的实验数据,完成下表:,定量实验操作中易产生误差,如果反应前气球中存在气体(其量 小于注射器内的空气),而实验后冷却至室温,将气球内的气体全 部挤出读数,导
17、致实验测得结果 偏小 (填“偏小”“偏大” 或“无影响”)。,解析 实验五中,利用铜在加热的条件下与空气中的氧气反应而 将密闭容器内的氧气消耗,根据容器内气体减少的量来确定空气 中氧气的量;对比装置一和装置二的气球位置可知装置一的气球 与注射器分别位于硬质玻璃管的两端,在推拉注射器时,装置一更 易让空气流通,使空气中的氧气与铜粉充分反应;实验前空气的体 积为30 mL+20 mL=50 mL,实验后剩余气体的体积为30 mL+12 mL=42 mL,氧气的体积为50 mL-42 mL=8 mL,氧气的体积分数为 100%=16%;气球内有气体,会使剩余气体比实际的多,计 算出的氧气的体积偏小。
18、,考点三 实验室制取氧气,3.(2014泰安,27节选,3分)A是实验室制备气体的发生与收集装 置。用过氧化氢溶液与二氧化锰制取氧气的化学方程式为 2H2 O2 2H2O+O2 ,制取氧气、二氧化碳可用同样的发生 装置,原因是 反应物状态及反应条件相同(或都是固体与液体 反应,且不需加热) ,选择收集装置的依据是 气体的密度和溶 解性 。,解析 实验室制取氧气和二氧化碳都可采用固液常温型发生装 置。选择气体的收集装置时,要依据气体的密度(排空气法)和溶 解性(排水法)。,考点一 空气的组成及其应用,1.(2016淄博,1,1分)空气是生命赖以存在的物质基础,也是人类生 产活动的重要资源,下列有
19、关空气的说法正确的是 (AD ) A.空气中分离出的氮气化学性质不活泼,可作食品保护气 B.空气主要是由氧气和氮气组成,其中氧气的质量约占空气质量 的 C.空气质量报告中所列的空气质量级别数值越大,说明空气的质 量越好 D.空气中的稀有气体化学性质很稳定,所以常用于制造多种用途 的电光源,山东真题精练,解析 空气中,氧气约占空气体积的五分之一,故B错误;空气质量 报告中所列的空气质量级别数值越小,说明空气的质量越好,故C 错误。,考点二 测定空气中氧气的含量,2.(2016烟台,13,2分)暖宝宝贴(主要成分为铁粉、木炭、食盐)的 热量来源于铁粉的氧化。小涛同学设计使用暖宝宝贴来测定空 气中氧
20、气的含量,实验开始前的装置如图所示,实验后从量筒中流 入玻璃瓶(容积为250 mL)中的水的体积为45 mL(铁粉生锈消耗 的水忽略不计)。下列说法错误的是 (B ),A.实验前必须检查装置的气密性 B.通过本次实验数据测得空气中氧气的体积分数为18% C.若实验测得空气中氧气体积分数偏低,可能是暖宝宝贴的使用 数量不足 D.必须等温度计的读数恢复至实验前的温度后才能记录量筒内 剩余水的体积,解析 如果装置漏气,会使进入的水偏少,测定的结果偏小,实验 前必须检查装置的气密性,故A正确;铁生锈消耗氧气,使玻璃瓶内 的气压减小,进入玻璃瓶中水的体积就是消耗的氧气的体积,玻璃 瓶内空气的体积是(25
21、0-20)mL=230 mL,进入的水的体积是45 mL,即氧气的体积是45 mL,因此氧气的体积分数= 100% 19.6%,故B错误;发热剂必须足量,因为只有足量的发热剂才能 把氧气消耗完,使结果准确,若实验测得空气中氧气体积分数偏 低,可能是暖宝宝贴的使用数量不足,故C正确;必须等温度计的读 数恢复至实验前的温度后才能记录量筒内剩余水的体积,使结果 准确,故D正确。,考点三 测定空气中氧气含量实验,3.(2017日照,5,2分)用如图装置测定空气中氧气的含量,下列说法 正确的是 (C )A.点燃白磷后缓慢将燃烧匙插入瓶中,塞紧瓶塞 B.用细铁丝代替白磷进行实验,不会影响实验结果 C.不打
22、开瓶塞,聚焦太阳光引燃足量白磷,实验效果更好 D.若实验过程中,没有将弹簧夹夹紧,不会影响实验结果,解析 点燃白磷后应快速将燃烧匙插入瓶中,塞紧瓶塞,以防止空 气受热膨胀逸出造成较大误差,故A错误;铁丝在空气中不能燃烧, 故B错误;磷燃烧时放热,如果没有夹紧止水夹,实验中会逸出一部 分气体,最终进入瓶内的水增多,使测量结果偏大,故D错误。,4.(2017烟台,22,5分)某同学要探究燃烧的条件和空气中氧气的含 量,进行了如下实验。 【实验一】(已知:白磷的着火点为40 ),(1)对比步骤和的现象可知,可燃物燃烧的条件之一是 温度 要达到可燃物的着火点 。 (2)待装置冷却一段时间后,打开K2,
23、如果观察到 量筒B中的水倒 流到A瓶中约40 mL(或量筒中剩余水的体积约为160 mL等合理 答案也可) ,说明空气中氧气的体积约占 。若实验测得空气中 氧气的体积分数小于 ,原因可能是 燃烧匙中白磷的量不足(或 未降到室温就读数等合理答案也可) (答一条即可)。 【实验二】用如图所示装置,利用铁生锈的原理也可以比较准确 地测出空气中氧气的含量。若将此装置中的细铁丝换成足量的,细铜丝进行实验,能否比较准确地测出空气中氧气的含量,并说明 理由 不能;因为空气中二氧化碳含量太少,该反应不能将试管内 空气中的氧气反应完全 。 已知:铜能与空气中氧气、水、二氧化碳反应生成铜绿,化学方 程式:2Cu+
24、O2+H2O+CO2 Cu2(OH)2CO3,解析 【实验一】(1)根据可燃物燃烧的条件是与氧气接触、温 度达到着火点,并分析步骤和的现象得出结论;(2)根据测定 空气中氧气含量的原理及实验注意事项分析解答。 【实验二】根据生成铜绿的条件解答。,考点四 实验室制取氧气,5.(2017淄博,21,7分)小明在老师的指导下和同学们一起对实验室 中一瓶久置的过氧化氢溶液进行了如下探究,请你参与他们的探 究活动。 实验 在试管中加入5 mL过氧化氢溶液,将带火星的木条伸入 试管口,木条未复燃。 实验 给上述试管加热,有气泡产生,将带火星的木条伸入试管 口,木条仍未复燃。 实验 用下图装置进行实验,带火
25、星的木条复燃。,请回答下列问题: (1)写出编号仪器的名称: 铁架台 , 烧瓶 。 (2)如图所示,安装好实验装置后,首先进行的操作是 检查装置,的气密性 ,写出中发生反应的化学方程式 2H2O2 H2 O+O2 ,冰水的作用是 使水蒸气冷凝 。 (3)小明另取一支试管,向其中加入5 mL过氧化氢溶液并加入少量 二氧化锰,将带火星的木条伸入试管口,木条复燃,二氧化锰的作 用是 催化 。通过以上探究活动得知,欲使物质燃烧,除达到可 燃物的着火点外,还应满足的条件是 可燃物与氧气接触 。,解析 连接好装置后,首先进行的操作是检查装置气密性。联系 海水淡化实验,冰水的作用就是使水蒸气冷凝。,考点五 氧气的性质,6.(2017滨州,6,3分)下列关于氧气的说法中错误的是 (B ) A.工业上可采用分离液态空气法制取氧气 B.氧气支持燃烧,是一种高能清洁燃料 C.铁丝在氧气中燃烧时火星四射,放出大量的热 D.氧气可用排水法或向上排空气法收集,解析 氧气支持燃烧,不具有可燃性,不能做燃料,故B说法错误。,
