第05讲 空气的组成（人教版）-新九年级化学暑假衔接讲义（教师版+学生版）

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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
2．红磷燃烧测定空气中氧气的含量
（1）实验原理：红磷燃烧消耗集气瓶内的氧气，瓶内气体 ，压强 ，冷却后打开弹簧夹，烧杯内的水会被压入集气瓶，进入水的体积即为瓶内消耗 的体积。
（2）预先在集气瓶里放少量水的目的： 。
（3）实验误差分析：
结果小于1/5，原因可能是： = 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ① ； = 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ② ； = 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③ 。
结果大于1/5，原因可能是：① ；② 。
（4）倒吸进集气瓶的水不能充满整个集气瓶的原因： 。
（5）剩余气体的性质：
物理性质： ；化学性质： 。
3．测定空气中氧气含量的数字化实验
数字化实验优点：直观、可视，能够将化学实验过程中肉眼观察不到的一些微观事物如分子、离子、压强、浓度等，通过传感器转化为电信号，然后通过数据采集器进入电脑，将实验过程中的各种变化量，用 等直观形式表现出来。
二、空气的组成
1．空气的成分和含量
2．稀有气体包括 、 、 、氪、氙和氡。
三、混合物和纯净物
1. 混合物：由 的物质混合而成的物质，如空气、糖水、食盐水等。组成混合物的各种成分保持着它们各自的性质。
2. 纯净物：只由 组成的物质。纯净物可以用 来表示。如氧气可表示为O2，二氧化碳可表示为CO2等。
考点一 拉瓦锡研究空气的成分
1．英国物理学家、化学家波义耳和法国化学家拉瓦锡曾做过貌似相同的两个实验，实验如下图，关于这两个实验的说法正确的是（ ）。
A．两个实验均可用于测定空气中氧气的含量
B．两个实验中，曲颈甑内汞的表面都有黑色物质生成
C．拉瓦锡的实验中，玻璃钟罩内汞的液面逐渐上升，达到一定高度后不再变化
D．波义耳的实验中，曲颈甑内物质加热后质量增加的现象不能用质量守恒定律来解释
2．人类对空气成分的探究经历了艰辛的过程。拉瓦锡被后世尊称为“近代化学之父”。18世纪拉瓦锡为研究空气成分时，用如图所示装置持续加热12天，直到曲颈瓶中红色粉末不再增加。
（1）在密闭容器中，空气中的氧气与 反应，生成固态物质。
（2）为保证实验的科学性，下列数据必须测量的有_____。（填标号）
A．实验前后曲颈瓶内的气体体积B．实验前后玻璃钟罩内的气体体积C．汞槽的容积
3．拉瓦锡被称为“现代化学之父”，让我们共同跟随他的足迹进行科学探究。
图1 图2
【经典实验回顾】
（1）二百多年前，法国化学家拉瓦锡利用图1装置进行实验，发现有一部分银白色的液态汞变成红色粉末，将红色粉末收集起来，放在另一个较小的容器里再加强热，得到了汞和氧气，结果生成的氧气体积 （选填“>”、“=”、“<”）密闭容器里减少的体积，将得到的氧气导回密闭容器，所得气体和空气性质完全相同。他得出结论：空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积。
（2）根据图2资料卡片，选用汞的优点中不可能是_______（填序号）。
A．在汞槽中起到液封作用
B．汞蒸气与氧气反应能将密闭容器空气中的氧气几乎耗尽
C．实验过程中没有污染
D．生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气
考点二 红磷燃烧测定空气中氧气的含量
4．如图装置常用来测定空气中氧气的含量。下列对该实验的认识正确的是（ ）。
A．红磷燃烧产生大量白色烟雾B．燃烧匙中的红磷可以换成蜡烛
C．该实验可说明氮气难溶于水D．红磷的量不足不影响进入集气瓶中水的体积
5．图中是实验室测量空气中氧气含量的装置，有关该实验说法错误的是（ ）。
A．点燃红磷后要迅速伸入集气瓶中，并盖紧橡胶塞
B．红磷燃烧结束后，冷却至室温打开止水夹进行观察
C．反应结束后发现进入集气瓶中的水小于，可能的原因是装置漏气
D．可以将红磷改成木炭进行实验
6．如图为测定空气里氧气的含量装置图，请回答下列问题。
（1）红磷燃烧时的现象是 。
（2）反应停止，装置冷却后打开弹簧夹，发现进入集气瓶中水的体积超过集气瓶中原空气体积的，原因可能是 （填一种）。
考点三 数字化实验测定空气中氧气的含量
7．拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。某兴趣小组利用氧气传感器来检测足量红磷燃烧过程中氧气的含量，如下图所示，下列判断正确的是（ ）。
A．a点时容器内氮气体积分数为85%
B．由图可知，物质燃烧结束时氧气浓度为0
C．此实验测得空气中氧气的质量分数为18%
D．密闭容器内水的作用是降温、吸收有害的五氧化二磷
8．用图甲所示装置测定空气中氧气的含量，其中燃烧匙内的白磷用电加热装置点燃，瓶内气压用气体压强传感器测定，其变化如图乙所示，则下列分析合理的是（ ）。
A．该反应中的白磷要足量，目的是消耗尽集气瓶内的O2避免实验误差
B．在t1时刻后，集气瓶内气压显著增加，其原因是白磷燃烧的产物所致
C．在t1－t3这段时间内，集气瓶内温度始终保持不变
D．t3时刻打开止水夹，瓶内气体体积变大
9．某兴趣小组利用图1所示的装置测定空气中氧气的含量，根据实验数据绘制的图像如图2所示。下列说法中错误的是（ ）。
A．图1中隔热层的主要目的是防止热量散失
B．c点时装置内的温度就是g点时装置内的温度
C．f点时红磷燃烧结束，氧气还有剩余
D．此实验测得空气中氧气的质量分数为18%
考点四 空气的成分
10．如图空气成分示意图中，其中X表示的是（ ）。
A．氧气B．二氧化碳C．氮气D．稀有气体
11．2023年9月21日“天宫课堂”第4课开讲。实验仓内使用的“人造空气”与我们身边的空气成分含量基本相同，“人造空气”中氮气含量约为（ ）。
A．0.94%B．0.03%C．78%D．21%
考点五 混合物和纯净物
12．日常生活中常见的下列物质，属于纯净物的是（ ）。
A．食醋B．蒸馏水C．澄清石灰水D．加碘盐
13．下列物质属于混合物的是（ ）。
A．五氧化二磷B．石灰水C．液态氮D．冰水混合物
1．通过实验得出空气是由氧气和氮气组成的这一重要结论的科学家是（ ）。
A．拉瓦锡B．道尔顿C．门捷列夫D．阿伏伽德罗
2．空气成分中，体积分数约占78%的是（ ）。
A．氮气B．氧气C．稀有气体D．二氧化碳
3．下列属于纯净物的是（ ）。
A．雨水B．蔗糖水C．矿泉水D．蒸馏水
4．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
5．下列装置都可用于测定空气里氧气的含量。a、b两物质的选择正确的是（ ）。
A．a是铜、b是红磷B．a是铜、b是木炭
C．a是汞、b是红磷D．a是汞、b是木炭
6．关于测定空气中氧气含量的实验，下列说法正确的是（ ）。
A．实验前止水夹没有夹紧 B．将红磷换成木炭进行实验
C．待装置冷却至室温后，再打开止水夹 D．点燃红磷缓慢伸入集气瓶中后，再塞紧瓶塞
7．测定空气里氧气含量的实验装置和步骤如下：（已完成装置气密性检查）
①在集气瓶内加入少量水，并将水面上方空间分为5等份；
②用弹簧夹夹紧乳胶管；
③点燃燃烧匙内的红磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧，观察现象；
④红磷熄灭后，立即打开弹簧夹，观察现象。
其中有错误的实验步骤是（ ）。
A．①B．②C．③D．④
8．在课本测定空气中氧气含量的实验中，集气瓶内剩余的气体主要是氮气，体积约为集气瓶空气体积的4/5。下列结论与此实验事实无关的是（ ）。
A．氮气不支持燃烧 B．氮气不易溶于水
C．氮气的熔点是﹣209.9℃ D．空气中氮气和氧气的体积比约为4：1
9．下图所示装置可用于测定空气中氧气的含量，实验前在集气瓶内加入少量水，并做上记号。下列说法中不正确的是（ ）。
A．集气瓶内加入少量水可防止瓶底炸裂；
B．该实验所用红磷的量不足可能造成气体减少的体积小于五分之一
C．实验时，点燃的红磷要立即伸入集气瓶中，并塞紧橡胶塞
D．红磷燃烧产生大量的白雾，火焰熄灭后立刻打开弹簧夹
10．暖宝宝中的发热剂是铁粉、水和食盐等，发热剂能代替红磷测定空气中氧气含量（装置见如图）。以下对此改进实验的叙述错误的是（ ）。
A．此实验的原理是利用铁生锈消耗氧气
B．实验前一定要检查装置的气密性
C．此实验中发热剂的多少不影响测量结果
D．此实验测出氧气的体积分数约是18.3%
11．在今年的化学活动周中，某校兴趣小组同学在《培养中学生基本科学素养的化学实验教学研究》课题组老师的指导下，将课本“测定空气中氧气的含量”实验装置（如甲图）改进为新的实验装置（如乙图），改进后的实验装置相对于原装置，以下评价不恰当的是（ ）。
A．反应容器体积小，药品消耗少
B．装置简洁，减少了甲图装置中导管引起的误差
C．白磷比红磷着火点高，使用更安全
D．容器内径相等，易准确推算出空气中氧气的含量
12．图1所示装置可用于测定空气中氧气的含量，图2是用该装置测得实验过程中集气瓶内气压与时间关系图（该装置气密性良好，p0是集气瓶内初始气压）。下列说法正确的是（ ）。
A．红磷的多少对实验结果无影响
B．集气瓶中气压瞬间变大是O2迅速消耗造成的
C．c点时反应刚好停止
D．b、c、d点时集气瓶中所含物质相同
13．小亮同学利用下图所示的装置测定空气里氧气的含量。他先在燃烧匙中放入足量的红磷，塞紧橡胶塞，然后用凸透镜聚光照射集气瓶中的红磷。
（1）由于凸透镜的聚光作用，使红磷的温度 ，红磷燃烧；燃烧停止后，燃烧匙里仍有红磷，燃烧停止的原因是 。
（2）待完全反应冷却到常温后，打开弹簧夹观察到的实验现象是 ，说明 。
（3）实验中不能用木炭代替红磷，原因是 。
14．某科学兴趣小组对“测定空气中氧气含量”的实验进行了改进：将数显设备、气体压强传感器和空气中氧气含量测量装置按下图连接。装置气密性良好，调节右边敞口容器和集气瓶里的水面相平，此时集气瓶内气体的体积为V1。关闭活塞，点燃燃烧匙内的红磷，立即塞紧瓶塞，待火焰熄灭后，过一段时间打开活塞，观察到集气瓶中的水位上升。待集气瓶内的水面不再上升时，集气瓶内的气体体积为V2。 然后向右边容器内加入一定量的水至两边水面再次相平，此时集气瓶内的气体体积为V3。在点燃红磷至打开活塞这一过程中，观察到数显设备显示集气瓶内的气体压强先上升后下降，再趋于稳定。
请回答：
（1）数显设备显示，开始一段时间集气瓶内气体压强上升，这是因为温度升高导致的气压变化量 (选填“大于”、“ 等于”或“小于”)氧气量减少导致的气压变化量。
（2）基于数显设备显示的气压变化，“过一段时间打开活塞”中的“一段时间”指的是火焰熄灭后到 所经历的时间。
（3）在整个实验过程中，集气瓶中减少的氧气体积为 (选填“V1-V2”、“ V1-V3” 或“V2-V3”)。
15．空气中氧气含量测定的再认识。
【经典赏析】教材中介绍了拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分（实验装置如图1）。该实验中选择使用汞的优点有 。
A．实验过程中没有污染 B．在汞槽中起到液封作用
C．生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气 D．能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽
【实验回顾】实验室常用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量（装置如图2），写出红磷燃烧的文字表达式 。兴趣小组用该方法测出的氧气含量常常远低于21%。
【提出问题】用红磷燃烧的方法为什么不能准确地测定空气中氧气的含量？
【进行猜想】（1）装置漏气； （2） 装置内氧气有剩余；……
【实验与交流】在老师的指导下，小明分别用过量的红磷和白磷进行该实验，用测氧气浓度的传感器测得反应后装置内氧气浓度分别为8.85%和3.21%，请从燃烧条件的角度回答产生上述结果的主要原因 。
【实验探究1】小明根据铁生锈的原理，探究用铁能否准确测定空气中氧气的含量，于是进行了实验（装置如图3）通过7天测得的数据计算空气中氧气的含量为19.13%。
【交流与反思】与用红磷燃烧的方法相比，用铁丝生锈的方法测定的主要优点及原因： 。
【实验探究2】为了加快反应速率，小明通过查阅资料，利用铁粉、炭粉、氧化钠等物质又进行了实验（装置如图4），8分钟后测得的数据如表：
请计算出空气中氧气含量 （计算结果保留一位小数）。
【结论与反思】通过上述实验探究，选择 （填物质名称）进行实验，可较为快速地完成实验并减小实验误差。
【拓展延伸】铜也能与空气中氧气、水、二氧化碳反应而锈蚀，生成铜绿[铜绿的主要成分为Cu2(OH)2CO3]，若将图3装置中的粗铁丝换成足量的铜丝进行实验，请判断能否比较准确地测定空气中氧气的含量，并说明理由： 。
模块一 思维导图串知识
模块二 基础知识全梳理（吃透教材）
模块三 教材习题学解题
模块四 核心考点精准练（5大考点）
模块五 小试牛刀过关测
1．了解空气的组成。
2．掌握测定空气中氧气含量的实验。
3．理解混合物和纯净物的概念。
4．了解数字化实验在化学学习中的应用。
实验装置
实验现象
实验结论
一部分银白色的液态汞变成 色粉末，容器里空气的体积大约减少了 。
空气由 和 组成，
其中氧气约占空气总体积的 。
实验装置
实验现象
实验结论
红磷燃烧，产生 ，并放出热量；冷却后打开弹簧夹，烧杯中的水 ，瓶内液面上升约 。
氧气约占空气总体积的 。
反应的文字表达式：
，
反应的符号表达式：
。
实验装置
实验步骤
将氧气传感器与数据采集器、计算机连接；
把氧气传感器插入盛有空气的容器，采集数据；
通过相关软件处理数据，并在计算机屏幕上显示空气中氧气的含量。
空气成分
氮气N2
氧气O2
稀有气体
二氧化碳CO2
其他
体积分数
教材习题03
下列物质中，属于混合物的是（ ）。
A．冰
B．液态氧
C．五氧化二磷
D．蜡烛燃烧后的产物
解题方法
混合物和纯净物的区别在于是否由一种物质组成。蜡烛燃烧后的产物有水和二氧化碳。
【答案】
教材习题05
现有下列物质：①氧气、②人体呼出的气体、③液氧、④空气中的稀有气体、 = 5 \* GB3 \* MERGEFORMAT ⑤二氧化碳、⑥洁净的空气，其中属于纯净物的是 （填序号）。请从中选出一种混合物并说明其中的成分： 。
解题方法
混合物和纯净物的区别在于是否由一种物质组成。人体呼出的气体含氮气、二氧化碳和水蒸气等，稀有气体包括氦、氖、氩、氪、氙和氡，洁净的空气中含氮气和氧气等。
【答案】
实验前的体积
实验后的体积
集气瓶内空气
烧杯内蒸馏水
烧杯内剩余蒸馏水
131 mL
90.0 mL
63.6 mL