21空气与氧气生.docx

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21空气与氧气生

第二讲身边的化学物质

2.1空气与氧气

【知识网络】

2.1.1空气

一、测定空气中氧气含量的实验

【实验原理】4P+5O2

2P2O5。

【实验步骤】

①连接装置，并检查装置的气密性。

②点燃燃烧匙内的红磷，立即伸入集气瓶中，并塞紧塞子。

③待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹。

【实验现象】①红磷燃烧，产生大量白烟；②放热；③冷却后打开弹簧夹，水沿着导管进入集气瓶中，进入集气瓶内水的体积约占集气瓶空气总体积的1/5。

【实验结论】①红磷燃烧消耗空气中的氧气，生成五氧化二磷固体；

②空气中氧气的体积约占空气总体积的1/5。

【注意事项】

1.红磷必须过量。

2.装置气密性要好。

3.冷却后再打开弹簧夹，

4.不要用木炭或硫代替红磷！

5.不要用镁代替红磷！

二、空气的成分

气体

氮气

氧气

稀有气体

二氧化碳

其他气体和杂质

体积分数

78%

21%

0.94%

0.03%

0.03%

三、空气是一种宝贵的资源

1.氮气

【物理性质】无色无味的气体，不易溶于水。

【化学性质】化学性质不活泼，一般情况下不能支持燃烧，不能供给动植物呼吸。

【用途】①制硝酸和化肥的重要原料（这一点可以证明空气中含有氮气）；

②用作保护气（焊接金属时作保护气、灯泡充氮延长使用寿命、食物充氮防腐）

四、空气污染和防治

1.空气污染的污染物是有害气体和烟尘。

污染源包括煤、石油等化石燃料燃烧产生的二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳（三大有害气体），还包括工业废气等方面。

2.计入空气污染指数的项目为：

二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入颗粒物和臭氧等。

3.空气污染的危害：

造成世界三大环境问题（温室效应、臭氧层破坏、酸雨）、损害人体健康、破坏生态平衡、影响作物生长、破坏生态平衡等。

4.防治空气污染：

加强大气质量监测；改善环境状况；减少使用化石燃料；使用清洁能源；积极植树、造林、种草；禁止露天焚烧垃圾等。

2.1.2氧气

一、氧气的性质

【物理性质】密度略大于空气的密度。

不易溶于水。

气态的氧是无色无味的，液态氧和固态氧是淡蓝色的【化学性质】氧气化学性质比较活泼。

氧气具有助燃性和氧化性。

二、氧气的检验方法：

把一根带火星的木条伸入集气瓶中，如果带火星的木条复燃，证明是氧气。

三、氧气与常见物质发生的反应

物质

反应现象

化学方程式（表达式）

注意事项

磷

产生大量白烟、放热

4P+5O2

2P2O5

木炭

①木炭在空气中燃烧时持续红热，无烟无焰；木炭在氧气中剧烈燃烧，并发出白光②放热、生成能使澄清石灰水变浑浊的气体

C+O2

CO2

氢气

①纯净的氢气在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰②放热、生成能使无水硫酸铜变蓝的液体

2H2+O2

2H2O

铁

铁在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放热，生成黑色固体

3Fe+2O2

Fe3O4

集气瓶里要预先装少量水或在瓶底铺上一薄层细沙，是为了防止灼热的生成物溅落使集气瓶瓶底炸裂

镁

镁在空气中燃烧，发出耀眼的白光、放热、生成白色粉末

2Mg+O2

2MgO

铜

红色的固体逐渐变成黑色

2Cu+O2

2CuO

一氧化碳

产生蓝色火焰，放热，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体

2CO+O2

2CO2

甲烷

产生明亮的蓝色火焰，放热，产生能使无水硫酸铜变蓝的液体，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体

CH4+2O2

CO2+2H2O

【经典案例】

例题1早期以拉瓦锡为代表的科学家研究空气后认为，空气中约有1/5的气体比较活泼，这种气体可能是（ ）

A.氮气　　B.氧气　　C.水蒸气　　D.稀有气体

答案：

B

例题2做空气中氧气含量测定的实验装置如右图。

下列有关说法正确的是（）

A.选用红磷是因为反应可以耗尽O2，生成液态的五氧化二磷

B.燃烧匙中的红磷可以换成硫或木炭

C.燃烧匙中的红磷越多，水位上升越高

D.钟罩内气体压强的减小会导致水面的上升

答案：

D

例题3为了防止食品腐烂变质，在包装食品时可以采用真空包装或充人保护气的方法对于一些易碎的食品，常常充入氮气以防腐,原因是                      。

答案：

氮气化学性质不活泼，常用作食品包装保护气

例题41999年北京市政府开始采取措施，强制各用煤单位使用低硫优质煤，主要是为了防止下列哪种气体对空气造成污染（ ）   

A．一氧化碳 B．二氧化碳   C．二氧化氮 D.二氧化硫

答案：

D

例题5有关氧气的叙述正确的是（ ）

A.氧气的化学性质非常活泼，常温下能与许多物质发生化学反应

B.物质与氧气发生的反应都是氧化反应

C.物质与氧气发生的反应都是化合反应

D.鱼、虾等能在水中生存，是由于氧气易溶于水

答案：

B

【变式巩固】

一、基础训练

1.下列关于空气的说法中，错误的是

A．工业上利用氧气和氮气的沸点不同，从液态空气中分离出氧气的过程属于物理变化

B．空气是一种十分重要的天然资源

C．若大量有害物质进入空气中，仅靠大自然的自净能力，大气还能保持洁净

D．按体积分数计，空气中约含有氮气78％、氧气21％、其他气体和杂质1％

（11苏州）2．下列关于氧气的说法中，错误的是

A．氧气用于炼钢，目的是除去生铁中多余的碳和其他杂质

B．氧气可以支持燃烧，说明氧气具有可燃性

C．氧气可以供给呼吸，是因为和体内物质反应而释放能量，维持生命活动

D．夏天鱼池内放增氧泵，是因为温度升高，氧气在水中溶解量减少

3、下列有关空气各成分的说法正确的是

（A）氧气的化学性质比较活泼，属于可燃物

（B）氮气的化学性质不活泼，可用于食品防腐

（C）空气质量报告中所列的空气质量级别越大，空气质量越好

（D）二氧化碳在空气中含量增多会引起温室效应，属于空气污染物

4．按照“绿色化学”的原则，最理想的化工生产方式是

（A）得到的产物为绿色物质

（B）大分子物质分解为小分子物质

（C）参与化学反应的原子全部转化为期望的最终产物

（D）参与化学反应的原子全部重新组合成无毒的物质

5．科学的假设与猜想是科学探究的先导和价值所在。

在下列假设（猜想）引导下的探究肯定没有意义的选项是

A．探究二氧化硫和水反应可能有硫酸生成

B．探究钠与水的反应产生的气体可能是氧气

C．探究镁条表面灰黑色的物质可能只是氧化镁

D．探究铜在灼烧时出现的黑色物质可能是炭黑

6.据报道，科学家发明了一种“月球制氧机”，这种“月球制氧机”可利用聚焦太阳能产生的高温加热月球土壤，制得氧气。

据此可推测月球土壤中一定含有（）

A.氧化物B.氧气C.水D.氧元素

7．氧气是我们身边常见的物质，以下有关氧气的叙述正确的是

A．物质与氧气发生的反应都是氧化反应

B．鱼、虾等能在水中生存，是由于氧气易溶于水

C．氧气具有可燃性

D．物质在氧气中燃烧的反应一定是化合反应

8．右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．该实验证明空气中氧气的含量约占1/5

B．实验时红磷一定要过量

C．实验前一定要检验装置的气密性

D．红磷燃烧产生大量的白雾，火焰熄灭后立刻打开弹簧夹

9．下列物质中不能在氧气里燃烧的是（）

A.氮气B.焦炭C.硫黄D.天然气

11．物质的性质决定物质的用途。

下列因果关系不成立的是

A．因为磷燃烧能产生白烟，所以可用于制作烟幕弹

B．因为金属钨的熔点高，所以被用来制造灯泡中的灯丝

C．因为氮气化学性质不活泼，所以可用于食品包装袋内防腐

D．因为氧气能支持燃烧，所以可用作燃料

（11，东莞）12.小丽同学欲通过实验证明“二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂”这一命题。

她设计并完成了下表所示的探究实验：

实验操作

实验现象

实验结论或总结

结论

总结

实验一

取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，伸入带火星的木条

有气泡产生，木条不复燃

过氧化氢分解产生氧气，但是。

反应的化学方程式为：

。

二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂

实验二

向盛水的试管中加入二氧化锰，伸入带火星的木条

没有明显现象

实验三

二氧化锰能加快过氧化氢的分解

（1）请你帮小丽同学填写上表中未填完的空格。

（2）在小丽的探究实验中，“实验一”和“实验二”起的作用是　　　　　　。

（3）小英同学认为仅由上述实验还不能完全得出表内的“总结”，她补充设计了两个方面的探究实验，最终完成了对“命题”的实验证明。

第一方面的实验操作中包含了两次称量，其目的是：

　　　　　　　　　；

第二方面的实验是利用“实验三”反应后试管内的剩余物继续实验。

接下来的实验操作、现象和结论是：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

2.2自然界的水

【知识网络】

1、水的电解实验（实验装置如右图）

【实验现象】

①通电后，电极上有气泡产生。

与正极相连的试管内的气体体积小，与负极相连的试管内的气体体积大，体积比约为1：

2。

②与正极相连的试管内的气体可以使带火星的木条复燃；与负极相连的试管内的气体移近火焰时，气体能够燃烧，火焰呈淡蓝色。

【实验结论】

①水在通电的条件下，发生了分解反应，生成氢气和氧气：

2H2O

2H2↑+O2↑；

②水是由氢、氧两种元素组成的（在反应前后，参与反应的元素种类没有变化）；

③化学反应中，分子可分，原子不可分。

口诀：

一正氧，二负氢。

3、水的净化方法

过滤：

把不溶于液体的固体物质与液体分离。

吸附沉降：

常用明矾、活性炭对水中的杂质吸附而沉降。

⏹明矾是一种常用的净水剂，它溶于水后生成的胶状物可以对悬浮杂质吸附沉降，以达到净水的目的。

⏹活性炭具有疏松多孔的结构，可以吸附水中的悬浮物，也可以吸附溶于水的色素和异味。

但需要注意的是，活性炭不能吸附钙、镁化合物，活性炭不能降低水的硬度。

蒸馏：

除去水中可溶性杂质的方法，净化程度相对较高，得到的蒸馏水可以看成是纯净物。

杀菌：

在水中加入适量的药物进行杀菌、消毒。

如漂白粉、氯气（Cl2）、二氧化氯（ClO2）等。

4、过滤（见下图）

【实验器材】带铁圈的铁架台、漏斗、玻璃棒、烧杯

【注意事项】

操作时注意“一贴、二低、三靠”。

“一贴”：

滤纸紧贴漏斗内壁，用少量水润湿滤纸并使滤纸与漏斗壁之间没有气泡（保证过滤效率）。

“二低”：

滤纸低于漏斗边缘、滤液低于滤纸边缘

“三靠”：

烧杯紧靠玻璃棒、玻璃棒紧靠三层滤纸、漏斗下端管口紧靠烧杯内壁

5、硬水的软化

1.硬水：

含有较多可溶性钙、镁化合物的水叫做硬水。

软水：

不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水叫软水。

2.硬水和软水的区分方法：

分别取少量的软水和硬水于试管中，滴加等量的肥皂水，振荡。

有较多泡沫产生的水是软水；泡沫很少，产生浮渣的水是硬水。

3.硬水的软化方法：

煮沸和蒸馏。

6、水资源现状

7、爱护水资源——一方面要节约用水，另一方面要防止水体污染

1.节约用水的一些具体措施：

a）提高水的利用效率。

b）使用新技术，改革工艺和改变习惯。

c）污水处理之后，循环利用。

d）“一水多用”，如使用“中水”（生活污水处理后，达到一定水质标准的非饮用水）洗车、使用淘米水浇花等。

2.防止水体污染的一些具体措施：

a）不使用含磷洗衣粉。

b）工业“三废”要进行综合利用和经处理后再排放。

c）农业上提倡使用农家肥，合理使用化肥和农药。

d）以预防为主，治理为辅。

【经典案例】

例题下列过程发生了化学变化的是（）

A蒸馏B电解水C静置沉淀D冰融化成水

答案：

B

变式训练1电解水时，正极和负极得到的气体的体积比为（）

A1∶2B1∶8C8∶1D2∶1

变式训练2水是生命的源泉，是人类宝贵的资源。

它有时能幻作朵朵白云，有时能化为绵绵细雨。

下列过程中，你认为水分子发生了变化的是

（）

A、水蒸气遇冷凝结成水B、蔗糖和水混合后得到糖水

C、水通电变成氢气和氧气D、多级闪急蒸馏法淡化海水

变式训练2灾区人民解决用水困难的一个应急办法，是将浑浊的河水直接静置（或投入沉淀剂静置）后过滤。

若在化学实验室进行过滤操作，下列仪器不需要的是（）

例题（2011．广州市）下列方法可使海水转化为饮用水的是（）

A．过滤B．静置沉淀C．活性炭吸附D．蒸馏

答案：

D

变式训练1自然界中几乎不存在纯净的水，若要对自然界中是水进行净化处理，其中净

化程度最高的方法是（）

A．吸附B．沉降C．过滤D．蒸馏

变式训练2下列常见的物质中，属于纯净物的是（）

A．啤酒B．食醋C．加碘食盐D．蒸馏水

例题今年4月22日是第42个世界地球日，主题为“绿色世纪”。

保护地球

是我们每个公民应尽的义务和责任，下列举措不符合这一主题的是

A．某些工业废水处理后可循环使用，以节约水资源

B．积极开发使用风能、太阳能、潮汐能等新能源，减少化石燃料的使用

C．禁止秸秆就地焚烧，提倡用秸秆代替煤作燃料

进行火力发电

D．为解决“白色污染”问题，应将所有废弃塑料采用焚烧的方法处理

答案：

D

变式训练下列做法对人类的生存环境会造成危害的是（　　）

A．工业废水、生活污水经污水处理厂集中处理后再排放

B．农业上为了提高粮食产量，解决粮食危机而大量使用农药和化肥

C．不随意丢弃废旧电池

D．大力植树造林，严禁乱砍滥伐森林

【变式巩固】

1．（北京市）下列做法中，不利于保护水资源的是（）

A．使用节水型马桶　　　B．合理使用农药和化肥 

C．生活污水任意排放　　D．工业废水处理达标后排放 

2．（北京市）下列物质中，含有氧分子的是（）

A．O2　B．H2O　C．CO2　D．H2O2 

3．（南通市）分子是构成物质的一种粒子。

下列有关水分子的叙述正确的是（） 

A．受热时水分子的体积逐渐变大 B．降温时水分子的化学性质发生改变 

C．反应时构成水分子的原子种类发生改变 

D．电解水生成氢气和氧气说明水分子是可分的 

4．（泰安市）下列现象的微观解释中，不正确的是（）

A．氢气和液氢都可做燃料──相同物质的分子，其化学性质相同 

B．“墙内开花墙外香”──分子在不断的运动 

C．水烧开后易把壶盖冲起──温度升高，分子变大 

D．用水银温度计测量体温──温度升高，原子间隔变大 

5．（无锡市）水是一种重要的自然资源。

下列对水的认识正确的是（）  

A．在河水中加入明矾可除去所有杂质 

B．提倡长期用纯水（蒸馏水）烧菜、煮饭等 

C．水体有自净能力，末经处理的生活污水可任意排放 

D．在淡水资源缺乏的海岛上，可考虑用蒸馏法从海水中提取淡水 

6．（烟台市）右图为某反应的微观示意图，不同的球代表不同元素的原子。

下列说法中错误的是（）

A．该反应的反应物可能属于氧化物

B．不考虑反应条件时，该图示可以表示双氧水制取氧气的反应

C．该反应类型为分解反应D．该反应生成物都属于化合物 

7．（福州市）压瘪的乒乓球放入热水中重新鼓起，是因为球内的气体（）

A．分子间隔增大B．分子个数增多C．分子质量增大D．分子体积增大 

8．（达州市）在一定条件下，常温常压下的水可瞬间结成冰，俗称“热冰”，下列说法正确的是（ ）

A．“热冰”是纯净物　　　　　　　B．“热冰”在任何条件下都不会融化 

C．“热冰”与水的化学性质不同　　D．结成“热冰”后，分子停止运动 

9．（巢湖市）2011年3月22日世界水日主题是“城市用水：

应对都市化挑战”。

下列有关水的说法中错误的是（） 

A．水体污染与人类活动无关　　B．自然界的水都不是纯净的水 

C．水分子保持水的化学性质　　D．地球上可以利用的淡水资源有限 

10．（临沂市）下列有关说法中，正确的是（）

A.原子不显电性，是因为原子中不存在带电的粒子 

B.水通电产生氢气和氧气，说明水中含有氢分子和氧分子 

C.在化学反应中，反应前后的原子的种类没有改变，数目没有增减 

D.不同元素最本质的区别在是相对原子质量不同 

11．（南通市）下列有关水分子的叙述正确的是（） 

A．受热时水分子的体积逐渐变大 B．降温时水分子的化学性质发生改变 

C．反应时构成水分子的原子种类发生改变 

D．电解水生成氢气和氧气说明水分子是可分的

12．（乐山市）“山水乐山”，“水”是乐山不可或缺的城市符号。

爱乐山，就要爱护乐山的水资源。

节约用水、防止水污染应成为我们的自觉行为。

下列有关叙述，不正确的是

A．生活中改变不良的用水习惯，尽可能充分利用每一滴水

B．农业生活中改变灌溉方式，变漫灌为喷灌或滴灌，以节约用水

C．城市生活污水、工业废水应遵循“先净化，后排放”的原则

D．采用燃烧氢气的方式生产水，以补充城市饮用水资源的不足 

15．（福州市）水是生命之源，下列有关水的说法错误的是（） 

A．水是一种重要的溶剂B．用肥皂水可以区分硬水和软水 

C．生活中可以用煮沸的方法降低水的硬度

D．通过过滤可以除去水中所有的杂质  

16．（重庆市）水是生命之源，下列关于水的说法不正确的是（） 

A．水是一种最常见的溶剂B．水污染与人类活动紧密相关 

C．水分子保持水的化学性质D．水分子由氢分子和氧原子构成 

17．（淄博市）化学是在原子、分子的水平上对物质进行研究的基础自然学科。

请你运用分子的性质判断，以下事实的解释错误的是（）

序号

事实

解释

A

新装修的房间中有异味

分子是不断运动的

B

用扫描隧道显微镜观测到原子和分子

分子的体积很小

C

用乙烯合成聚乙烯塑料

分子之间有间隔

D

过氧化氢分解生成水和氧气

分子可以再分

18．（陕西省）某反应的微观示意图如下，下列说法正确的是（）  

A．图中甲、乙、丙三种物质均是由分子构成的 

B．图中甲、乙、丙三种物质中,甲、丙属于氧化物 

C．该反应前后分子种类、原子种类均没有改变 

D．图中甲、乙、丙三种物质既有单质又有化合物 

19．（大连市）下列关于水的叙述，错误的是（） 

A．冰是由氢元素和氧元素组成的　　　B．生活中通过煮沸可降低水的硬度 

C．生活污水直接排放不会造成水污染　D．净化水的方法有吸附、沉淀、过滤和蒸馏等 

20．（百色市）水是生命之源，下列关于水的说法正确的是（） 

A．淡水是取之不尽、用之不竭的 

B．电解水生成的氢气和氧气的体积比约为2:

1 

C．水不能作溶剂 

D．水是由2个氢元素和1个氧元素组成的