第05课 空气的组成-2023年新初三化学（人教版）暑期预习课

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第05讲 空气的组成

1．掌握测定空气中氧气含量的实验。
2．了解空气的组成。
3．理解混合物和纯净物的概念。

一、空气中氧气含量的测定
1．拉瓦锡用定量的方法研究空气的成分
实验装置
实验现象
实验结论

一部分银白色的液态汞变成红色粉末，容器里空气的体积的体积差不多减少了1/5
空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积的1/5。
反应的文字表达式：
磷+氧气 五氧化二磷
【思考】拉瓦锡的实验有什么不足之处？汞有毒，容易造成污染（或他误以为除了氧气外，剩下的气体全部是不可燃烧的氮气）。
2． 红磷燃烧测定空气里氧气的含量
实验装置
实验现象
实验结论

红磷燃烧产生大量白烟；
冷却后打开止水夹，烧杯中的水一部分沿导管流入集气瓶中，瓶内液面上升约1/5
空气中氧气约占空气总体积的1/5。
反应的符号表达式：P+O2 P2O5
【问题讨论】
（1）实验原理：红磷燃烧消耗集气瓶内的氧气，瓶内气体减少，压强减小，冷却后打开止水夹，在大气压的作用下，烧杯内的水进入集气瓶中，进入水的体积即为瓶内消耗氧气的体积。
（2）此实验对实验药品的要求：只能消耗空气中的氧气，燃烧的产物不能是气体。
（3）实验开始时，预先在集气瓶里放入少量水的目的是吸收热量，有利于降低温度；吸收生成的白烟，防止污染空气。
（4）若实验结果小于1/5，原因可能是：①装置漏气；②红磷量不足；③未冷却到室温就打开止水夹。
若实验结果大于1/5，原因可能是：①止水夹没有夹紧，红磷燃烧时集气瓶内部分气体受热膨胀沿导管逸出；
②燃烧匙伸入集气瓶过慢，使装置内气体受热逸出。
（5）倒吸进集气瓶的水不能充满整个集气瓶的原因：空气中的其他气体不与红磷反应且不溶于水。剩余气体有哪些性质？物理性质：无色无味的气体，难溶于水，化学性质：不能燃烧也不支持燃烧。
二、空气的组成
1．空气的成分和含量
空气成分
氮气N2
氧气O2
稀有气体
二氧化碳CO2
其他气体和杂质
体积分数
78%
21%
0.94%
0.03%
0.03%

2．稀有气体包括氦、氖、氩、氪、氙、氡。
三、 混合物和纯净物
1．混合物是由两种或两种以上的物质混合而成的物质。如：空气、河水、食盐水、稀有气体等。混合物中各种成分保持着它们各自的性质，相互间不反应。
2．纯净物是只由一种物质组成的物质。如：氧气、氮气、水、五氧化二磷、二氧化碳等。
3．判断依据：看组成物质的种类的多少。
（1）空气是混合物，因为空气是由氧气、氮气、稀有气体等物质混合而成。
（2）冰水混合物是纯净物，因为冰水混合物只由水一种物质组成。
4．技巧：纯净物可以用化学式（或化学符号）表示，而混合物不可以。

考点一：空气中氧气含量的测定
例1．化学家为化学学科的发展付出了毕生精力，其中通过实验测定了空气组成的科学家是（　　）
A．拉瓦锡 B．门捷列夫 C．道尔顿 D．阿伏伽德罗
【答案】A
【详解】通过实验，拉瓦锡得出了空气用氧气和氮气组成。
故选：A。
例2．用如图装置可测定空气中氧气的含量。下列对该实验的认识不正确的是（　　）

A．红磷的量对实验结果无影响 B．冷却到室温才能打开弹簧夹
C．该实验所用的红磷不可用木炭替代 D．最终观察到集气瓶中液面最终上升至1处
【答案】A
【详解】A、红磷的量对实验结果有影响，若红磷不足，不能将装置内氧气完全消耗，测量结果偏小，对该实验的认识不正确，符合题意；
B、冷却到室温才能打开弹簧夹，否则由于温度偏高，容器内气压偏大，测量结果偏小，对该实验的认识正确，不符合题意；
C、该实验所用的红磷不可用木炭替代，原因是木炭在空气中燃烧生成二氧化碳，容器内气压几乎不变小，水不能倒流，不能测量出空气中氧气的含量，对该实验的认识正确，不符合题意；
D、由于空气中氧气按体积计算，氧气约占空气体积的，最终观察到集气瓶中液面最终上升至1处，对该实验的认识正确，不符合题意。
故选：A。
考点二：空气的组成
例3．人类生命活动离不开空气。洁净空气的成分示意图如图所示，其中R指的是（　　）

A．N2 B．CO2 C．O2 D．H2O
【答案】A
【详解】空气中氮气的体积含量为78%，氧气占21%，二氧化碳占0.03%，稀有气体占0.94%，气体气体和杂质占0.03%，观察空气的成分示意图可知，图中R指的是氮气，故选项B、C、D错误，选项A正确；
故选：A。
例4．空气中各成分含量如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．纵坐标表示各成分的质量分数
B．X表示的物质为氧气
C．稀有气体属于纯净物
D．Y可用于登山、潜水
【答案】D
【详解】A、空气中含量最多的气体为氮气，氮气约占空气体积的78%，则X表示体积分数，而不是质量分数，该选项说法不正确；
B、结合前面分析，X为氮气，该选项说法不正确；
C、稀有气体中含有多种物质，属于混合物，该选项说法不正确；
D、空气中氧气约占空气体积的21%，则Y为氧气，氧气能供给呼吸，可用于登山、潜水，该选项说法正确。
故选：D。
考点三：混合物和纯净物
例5．下列“水”属于纯净物的是（　　）
A．糖水 B．冰水 C．盐水 D．油水
【答案】B
【分析】由两种或两种以上物质组成的物质叫混合物；由一种物质组成的物质叫纯净物；
【详解】A、糖水是由不同物质组成的混合物，故选项A不符合题意；
B、冰是固态的水，冰水只有水这一种物质，是纯净物，故选项B符合题意；
C、盐水是由不同物质组成的混合物，故选项C不符合题意；
D、油水是由不同物质组成的混合物，故选项D不符合题意；
故选：B。
例6．下列各组物质中，前者属于纯净物，后者属于混合物的是（　　）
A．二氧化碳   澄清石灰水 B．净化后的空气  受污染的空气
C．五氧化二磷  冰水混合物 D．矿泉水  河水
【答案】A
【详解】A、五氧化二磷中只含一种物质，属于纯净物，澄清石灰水中含有多种物质，属于混合物，该选项符号题意。
B、无论是净化后的空气，还是受污染的空气中，都含有氮气和氧气等，属于混合物，该选项不符合题意；
C、五氧化二磷和冰水混合物中都只含一种物质，均属于纯净物，该选项不符合题意；
D、矿泉水、河水中都含有多种物质，属于混合物，该选项不符合题意。
故选：A。

1．（2022·甘肃金昌·中考真题）小亮同学设计了如图所示的装置测定空气中氧气的含量。下列关于该实验的说法错误的是（　　）

A．该实验利用了铜丝的导热性
B．红磷燃烧结束后，待装置恢复至室温时再读数
C．实验成功的标志为左侧玻璃管内液面约上升到刻度1处
D．实验成功的标志为左侧玻璃管内液面约上升到刻度4处
【答案】D
【分析】本题实验原理：，酒精灯加热铜丝，铜是热的良导体，导热使得左侧红磷燃烧，红磷燃烧消耗管内氧气，生成五氧化二磷固体，固体在水中溶解使得左边管内气体减少压强减少，右侧大气压使得水进入左侧，左侧液面会升高，升高的部分就是消耗的氧气部分，从而测定出空气中氧气的体积分数。
【详解】A、经实验分析，该实验利用了铜丝的导热性，说法正确；
B、红磷燃烧结束后，待装置恢复至室温时再读数，否则会产生误差使得体积分数计算偏大，说法正确；
C、将左侧空气体积划分为5等份，其中氧气约占1等份，理论上实验成功管内液面约上升到刻度1处，C项说法正确，D项说法错误；
故选：D。
2．（2022·四川乐山·中考真题）为测定空气中氧气的含量，某同学将教材实验进行改进，改进后的实验装置如图所示（部分夹持装置已忽略），实验时引燃红磷后便熄灭酒精灯。下列有关改进实验的说法不正确的是（　　）

A．红磷燃烧的化学方程式可以表示为：
B．待红磷熄灭并冷却至室温，打开弹簧夹，注射器活塞向右移动
C．实验结束后试管内气体的主要成分为氮气
D．改进后的装置能减少测量误差，且对环境更友好
【答案】B
【详解】A、红磷燃烧的化学方程式可以表示为：，正确；
B、待红磷熄灭并冷却至室温，打开弹簧夹，注射器内压强变小，所以注射器活塞向左移动，选项错误；。
C、实验结束后试管内气体的主要成分为氮气，氧气与红磷反应，正确；
D、改进后的装置能减少测量误差，且对环境更友好，正确。
故选：B。
3．（2022·江苏南京·中考真题）空气中含量最多的气体是（　　）
A．氧气 B．氮气 C．二氧化碳 D．稀有气体
【答案】B
【详解】空气的成分按体积计算：氮气78%、氧气21%、稀有气体0.94%、二氧化碳0.03%、其他气体和杂质：0.03%，故含量最多的气体是氮气。
故选：B。
4．（2022·山东潍坊·中考真题）下列气体在空气中体积分数最小的是（　　）
A．氮气 B．稀有气体 C．氧气 D．二氧化碳
【答案】D
【详解】空气中（体积分数）氮气占到78%、氧气占到21%、稀有气体占到0.94%，二氧化碳占到0.03%；
故选：D。
5．（2022·辽宁·中考真题）空气中稀有气体所占比例虽小，但用途广泛。下列气体属于稀有气体的是（　　）
A．氦气 B．氮气 C．二氧化碳 D．氧气
【答案】A
【详解】空气中各成分是：氮气大约占空气体积的78%、氧气大约占空气体积的21%、稀有气体大约占空气体积的0.94%、二氧化碳大约占空气体积的0.03%、水蒸气和其它气体和杂质大约占0.03%；稀有气体包含：氦气、氖气、氩气等；
故选：A。
6．（2022·湖南常德·中考真题）下列物质中，不属于空气成分的是（　　）
A．氧气 B．氢气 C．二氧化碳 D．氮气
【答案】B
【详解】空气中的成分按体积分数计算，大约氮气78%；氧气21%；稀有气体0.94%；二氧化碳0.03%；氢气不是空气的成分。
故选：B。
7．（2022·四川凉山·中考真题）化学与生活息息相关。下列生活中常见的物质属于纯净物的是（　　）
A．矿泉水 B．河水 C．苏打水 D．蒸馏水
【答案】D
【详解】A、矿泉水中含有矿物质和水等，属于混合物，不符合题意；
B、河水中含有泥沙、水等多种物质，属于混合物，不符合题意；
C、苏打水中含有碳酸钠和水等多种物质，属于混合物，不符合题意；
D、蒸馏水是净化程度最高的水，属于纯净物，符合题意。
故选：D。
8．（2022·重庆·中考真题）物质分类是一种化学观念。厨房里的下列物质属于纯净物的是（　　）
A．酸奶 B．冰块 C．白酒 D．食醋
【答案】B
【详解】A、酸奶中含有酸性物质和蛋白质，属于混合物；
B、冰块是指固态的水，属于纯净物；
C、白酒中含有酒精和水等，属于混合物；
D、食醋中含有乙酸和水等物质，属于混合物；
故选：B。
9．（2022·辽宁沈阳·中考真题）下列物质属于纯净物的是（　　）
A．不锈钢 B．汽水 C．氧化镁 D．煤炭
【答案】C
【详解】A、不锈钢是铁的合金，主要成分是铁，还含有碳等物质，由两种或两种以上的物质混合而成，属于混合物，不符合题意；
B、汽水中含有水、二氧化碳等多种物质，由两种或两种以上的物质混合而成，属于混合物，不符合题意；
C、氧化镁（MgO）只含有氧化镁一种物质，由一种物质组成，属于纯净物，符合题意；
D、煤炭的主要成分是碳，还含有硫、硅等杂质，由两种或两种以上的物质混合而成，属于混合物，不符合题意。
故选：C。

1．小车剧烈冲撞后，安全气囊中会产生一种空气中最多的气体，该气体为（　　）
A．O2 B．CO2 C．H2O D．N2
【答案】D
【详解】空气中含量最多的气体为氮气，故选D。
2．2022年12月3日，神舟十五与神舟十四乘组完成首次在轨交接，开启在空间站的全新的太空生活。空间站中的“人造空气”与地球空气成分含量基本相同，其中体积分数最大的是（　　）
A．二氧化碳 B．二氧化氮 C．氧气 D．氮气
【答案】D
【详解】空气中氮气约占空气体积的78%，氧气约占21%，稀有气体约占0.94%，二氧化碳约占0.03%，水蒸气和其他杂质气体约占0.03%，则空气中体积分数最大的是氮气，故选项A、B、C错误，选项D正确；
故选：D。
3．如图为空气成分示意图(按体积分数计算)，下列说法正确的是（　　）

A．空气的成分是相对稳定的，主要由a和b组成
B．b为纯净物
C．a可用作保护气、生产氮肥等
D．a和c的体积比约为5：1
【答案】C
【详解】A、空气中的成分是相对稳定的，主要由a氮气（占空气体积78%）和c氧气（占空气体积21%）组成，错误；
B、b占空气体积的1%，主要为稀有气体、二氧化碳、水蒸气等，是混合物，错误；
C、a占比最大，是氮气，可用作保护气、生产氮肥等，正确；
D、a氮气和c氧气的体积比约为4:1，错误；
故选：C。
4．下列“水”中，属于纯净物的是（　　）
A．矿泉水 B．石灰水 C．食盐水 D．蒸馏水
【答案】D
【详解】A、矿泉水中含有水和矿物质，属于混合物，不符合题意；
B、石灰水是水和氢氧化钙的混合物，不符合题意；
C、食盐水是水和食盐的混合物，不符合题意；
D、蒸馏水只有水一种物质，属于纯净物，符合题意。
故选：D。
5．日常生活中我们会接触到各种各样的物质，下列物质属于纯净物的是（　　）
A．蒸馏水 B．高钙豆奶 C．加铁酱油 D．加碘食盐
【答案】A
【详解】A、蒸馏水中只含有一种物质，则属于纯净物；
B、高钙豆奶中含有水、蛋白质等多种物质，则属于混合物；
C、加铁酱油中含有水、含铁化合物等多种物质，则属于混合物；
D、加碘食盐中含有氯化钠、含碘化合物等多种物质，则属于混合物。
故选：A。
6．运用分类法学习和研究物质，能够收到事半功倍的效果。下列物质中属于纯净物的是（　　）
A．液氢 B．空气 C．生理盐水 D．自来水
【答案】A
【详解】A、液氢由一种物质组成，属于纯净物，故正确；
B、空气中含有氧气、氮气、二氧化碳等物质，属于混合物，故错误；
C、生理盐水中含有氯化钠、水等物质，属于混合物，故错误；
D、自来水化中含有一些可溶性的杂质，属于混合物，故错误。
故选：A。
7．用下图装置证明空气中氧气的含量。下列说法不正确的是（　　）

A．实验前需要检查装置的气密性
B．点燃红磷前要将弹簧夹夹紧胶皮管
C．实验后集气瓶内水面上升至刻度2附近
D．实验后瓶中剩余的气体主要是氮气
【答案】C
【详解】A、实验前需要检查装置的气密性，避免装置漏气使测定结果偏小，不符合题意；
B、点燃红磷前要将弹簧夹夹紧胶皮管，避免装置漏气使测定结果偏大，不符合题意；
C、实验后集气瓶内水面上升至刻度1附近，因为空气中氧气含量约为空气总体积的五分之一，符合题意；
D、实验后瓶中剩余的气体主要是氮气，因为空气中约有五分之一的氧气，五分之四的氮气，不符合题意。
故选：C。
8．测定空气中氧气含量的实验装置（如图所示）。下列说法中正确的是（　　）

A．实验时使用红磷的量多或少，都不会影响实验结果
B．燃烧的红磷熄灭后，过一会儿，集气瓶内压强下降
C．待红磷熄灭，立即打开弹簧夹记录水进入集气瓶的刻度
D．燃烧足量的红磷，可使进入集气瓶的水占集气瓶体积的4/5
【答案】B
【详解】A、如果红磷不足，会影响实验结果，因此红磷应该足量，目的是使装置中的氧气完全反应，说法错误；
B、红磷燃烧完，由于氧气消耗，一段时间后，容器内压强下降，说法正确；
C、红磷燃烧完，降温至室温后，再打开止水夹，并记录水进入容器的刻度，说法错误；
D、燃烧足量的红磷，消耗氧气，氧气约占空气体积的五分之一，可使进入容器的水占容器体积的五分之一，说法错误。
故选：B。
9．某同学利用如图装置验证了空气中氧气的含量。下列叙述正确的是（　　）

A．最终量筒中液面约降至30mL刻度线处 B．通过该实验不能了解氮气的任何性质
C．白磷的作用是消耗试管中的氧气 D．实验中取消橡胶管的止水夹不会影响测量结果
【答案】C
【详解】A、由于氧气约占空气体积的五分之一，则进入的水的体积约为，则最终量筒中液面降至50mL-30mL=20mL刻度线处，该选项说法不正确；
B、剩余的气体主要是氮气，而白磷在剩余氮气中不能燃烧，则说明氮气不可燃也不助燃，且水只上升约五分之一，则说明氮气难溶于水，该选项说法不正确；
C、白磷燃烧消耗氧气，则装置中的压强减小，在压强差的作用下，量筒中的水进入试管，进入水的体积就是空气中氧气的体积，该选项说法正确；
D、若没有止水夹，刚开始时，白磷燃烧放热，则装置中的气体受热膨胀，则会使实验结果偏大，该选项说法正确。
故选：C。
10．对于“测定空气中氧气的含量”实验的再认识。请同学们认真分析，回答下列问题。

【经典赏析】拉瓦锡用装置A定量研究了空气的成分。在密闭容器中，装置中的汞与空气中的 反应，生成固态物质。
【思路启迪】我们沿着科学家的足迹，对反应物进行了优化，分别用铜粉、红磷等进行实验，其原理都是采用 （填“物理”或“化学”）的方法，从混合气体中除去某种气体，从而达到物质的分离。
【实验回顾】课堂上老师和同学们利用装置B测定了氧气的含量
（1）在用酒精灯加热铜粉部位时，要不断推拉注射器活塞的目的是 ，装置中气球所起的作用为 ；
（2）反应过程中铜粉发生的颜色变化为 。
（3）反应前后，测得数据如下，请完成表格：
硬质玻璃管中空气的体积
反应前注射器中空气体积
反应后注射器中气体体积
实验测得空气中氧气的体积分数
25mL
15mL
8mL
。
（4）实验反思，出现此实验结果的原因可能是 （写一条即可）
【拓展实验】兴趣小组的同学们在实验室用装置C进行了探究。
（1）集气瓶中空气的体积为45mL，量筒中水的体积为50mL．能证明氧气约占空气体积的五分之一现象是 。
（2）对该实验认识正确的是 （填字母序号）。
A．红磷燃烧产生大量白烟
B．未冷却到室温便打开止水夹，会导致测定氧气体积含量偏大
C．该实验可说明氮气难溶于水
【答案】【经典赏析】O2
【思路启迪】化学
【实验回顾】（1）使装置中的氧气完全反应；平衡装置内外的气压，便于装置中的气体流动
（2） 由红色变黑色
（3） 17.5%
（4） 铜不足、装置漏气、没有冷却至室温就读数等
【拓展实验】（1）量筒中水的体积剩余41mL
（2）AC
【解析】【经典赏析】装置中的汞与空气中的O2反应，生成固态物质。故填：O2。
【思路启迪】分别用铜粉、红磷等进行实验，其原理都是采用化学的方法，从混合气体中除去某种气体，从而达到物质的分离。故填：化学。
【实验回顾】（1）在用酒精灯加热铜粉部位时，要不断推拉注射器活塞的目的是使装置中的氧气完全反应，装置中气球所起的作用为平衡装置内外的气压，便于装置中的气体流动。故填：使装置中的氧气完全反应；平衡装置内外的气压，便于装置中的气体流动。
（2）反应过程中铜粉和氧气反应生成氧化铜，颜色由红色变黑色。故填：由红色变黑色。
（3）实验测得空气中氧气的体积分数=（15ml-8ml）÷（25ml+15ml）=17.5%。故填：17.5%。
（4）实验反思，实验结果偏小，原因可能是铜不足、装置漏气、没有冷却至室温就读数等。故填：铜不足。
【拓展实验】（1）能证明氧气约占空气体积的五分之一现象是量筒中水的体积剩余41mL，是因为进入集气瓶中的水的体积是9mL，则氧气体积分数：9ml/45ml=1/5。故填：量筒中水的体积剩余41mL。
（2）A．红磷燃烧产生大量白烟，该选项说法正确；
B．未冷却到室温便打开止水夹，会导致测定氧气体积含量偏小，该选项说法不正确；
C．该实验可说明氮气难溶于水，该选项说法正确。
故填：AC。