第二单元 空气和氧气
根据《义务教育化学课程标准(2024年版)》描述编写
①能通过实验帮助同学们掌握氧气及空气中其他成分的主要性质,并能用化学方程式表示;
②能举例说明物质性质的广泛应用及性质与用途的关系;
③能利用氧气及空气中其他成分的性质,分析、解释一些简单的化学现象和事实;
④能设计简单实验,制备并检验氧气。
真题精粹——河南5年真题精选及拓展
考向1 空气的主要成分和用途
1.(2023·河南)空气中体积分数约为 78%的气体是 ;地壳中含量最多的元素是 。
2.(2024·河南节选)在空气中含量高且化学性质不活泼的气体是 。
3.(2023·河南节选)空气中含量多且常用作保护气的是 。
考向2 空气的污染与防治
4.(2024·河南)建设美丽家园需要天蓝、地绿、水清。下列做法不利于保护环境的是 ( )
A.开发和利用新能源
B.积极植树、造林、种草
C.露天焚烧树叶、塑料袋
D.将垃圾分类、回收、利用
5.(2022·河南)绿满中原需要天蓝、地绿、水清。下列做法值得提倡的是 ( )
A.燃放烟花爆竹
B.生活垃圾进行分类回收处理
C.露天焚烧秸秆
D.实验室含酸废水倒入下水道
考向3 氧气的性质与用途
6.(2024·河南)氧气性质活泼,能支持燃烧。下列物质在氧气中燃烧,能生成无色、无味气体的是 ( )
A.铁丝 B.硫粉
C.红磷 D.木炭
7.(2023·河南)氧气的化学性质比较活泼。下列物质在氧气中燃烧,能生成黑色固体的是 ( )
A.硫粉 B.铁丝
C.镁条 D.木炭
8.(2023·河南)下列物质在氧气里燃烧,能生成有刺激性气味气体的是 ( )
A.木炭 B.硫粉 C.铁丝 D.镁条
考向4 氧气的实验室制取
9.(2024·河南)实验室里选用下图所示仪器制取气体(橡胶塞、导气管及试剂略去)。
(1)制取一瓶纯净的CO2,若要使用双孔橡胶塞,需选用的仪器有 (填字母)。
(2)用KMnO4制取O2的化学方程式为 ;若用该方法制取O2,其发生装置需补充一种玻璃仪器,请在虚线框内画出该仪器。
10.(2024·河南节选)实验室可选用右图所示装置制取气体。
A
(1)写出利用装置A制取O2的化学方程式。
11.(2023·河南)现有下列反应:①2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑;②2KClO32KCl+3O2↑;③2NH4NO34H2O+2N2↑+O2↑。其中适用于实验室制取氧气的是 ( )
A.①② B.②③
C.①③ D.①②③
12.(2022·河南)在实验室里可采用多种方法制取氧气。
(1)写出用右图装置制取氧气的化学方程式(写出一个即可)。
(2)收集氧气可以采用排水法,这是利用了氧气的什么性质
考向5 物质的多样性
13.(2024·河南)分类法是化学学习和研究的常用方法。下列分类正确的是 ( )
A.合成材料:合金、合成橡胶
B.人体必需微量元素:氧、锌
C.混合物:空气、冰水共存物
D.复合肥料:硝酸钾、磷酸二氢铵
14.(2022·河南)分类和归纳是行之有效、简单易行的科学方法。下列说法错误的是 ( )
A.锂、汞都属于金属元素
B.锌、碘都属于人体必需微量元素
C.尿素、硝酸钾都属于复合肥
D.塑料、合成纤维都属于合成材料
回归教材 —— 河南中考核心考点梳理
【单元构建】
【知识清单】
考点1 空气的成分与用途 (5年3考)
空气的成分 体积分数 主要用途
氮气 是制作硝酸和氮肥的原料,用作 (化学性质稳定)
氧气 用于航天、医疗、气焊、潜水、登山等
稀有气体 可制成霓虹灯(通电时发出不同颜色的光),用作焊接金属的保护气等
二氧化碳 0.03% 参与植物的光合作用,用作生产化工产品的原料(制汽水、纯碱等),用作气体肥料,用于灭火等
其他气体和杂质 0.03%
考点2 空气的污染与防治 (5年3考)
污染物 有害气体(主要是 )和烟尘
危害 严重损害人体健康,影响农作物的生长,破坏生态环境,其中全球气候变暖、臭氧层破坏和酸雨等都与空气污染有关
防治措施 加强大气质量监测,使用 能源,积极植树、造林、种草等
注意:CO2排放量的增加会加剧温室效应,但CO2不是空气污染物。
考点3 氧气 (必考)
(1)物理性质
标准状况下,氧气是 色、 味的气体, 溶于水,密度比空气 ;液态时呈淡蓝色,固态时呈淡蓝色雪花状。
(2)化学性质
氧气的化学性质比较活泼,能与多种物质发生化学反应。
①氧气与单质的反应
物质 在空气中燃烧 在氧气中燃烧 化学方程式
木炭 发出红光,放出热量 发出 光,放出热量,产生能使澄清石灰水 的气体
硫 发出微弱的 火焰,放热,产生 的气体 发出明亮的 火焰,放出热量,产生 的气体
磷 发出 火焰,放热,产生大量 发出 ,放热,产生大量
铁 出现红热现象,不能燃烧
镁 发出 ,放热,生成 燃烧更剧烈
氢气 发出 火焰,在火焰上方罩一只干冷的烧杯,内壁出现
②氧气与化合物的反应
物质 在空气中燃烧的现象 化学方程式
一氧化碳 发出 火焰,放热
甲烷 发出 火焰,放热
酒精 发出 火焰,放热
(3)氧气的工业制法
原理:利用液态氮、液态氧的 不同,用 的方法制取氧气。
考点4 影响化学反应速率的因素 (5年2考)
(1)催化剂
概念 催化剂是指在化学反应中能 其他物质的化学反应速率,而本身的 和 在化学反应前后没有发生变化的物质
作用 催化剂在化学反应中起 作用
(2)影响化学反应速率的因素
①温度: ,可以加快化学反应速率。
②反应物的浓度: ,可以加快化学反应速率。
③反应物的接触面积: ,可以加快化学反应速率。
④催化剂:使用催化剂可以改变化学反应速率。
考点5 物质的分类 (必考)
(1)纯净物、混合物的区别与联系
物质 混合物 纯净物
概 念 宏观 由 物质混合而成 只由 物质组成
微观(从分子角度分析) 由 分子构成 由 分子构成
特征 ①没有固定的组成; ②没有固定的性质,如没有固定的熔点、沸点等,各成分仍保持原有的性质 ①具有固定的组成,有唯一对应的化学式; ②具有固定的性质,如有固定的熔点、沸点、溶解性等
联系 混合物纯净物
(2)单质、化合物的区别与联系
物质 单质 化合物
区 别 宏观组成 由 组成的纯净物 由 组成的纯净物
微观构成 由同种原子直接构成或由同种原子构成的分子构成 由不同种原子构成的分子构成或由离子构成
分类 可分为金属单质和非金属单质 可分为酸、碱、盐、氧化物、有机物
联系 ①都是 ,都有固定的组成; ②某些单质在一定条件下发生化合反应可以生成化合物,某些化合物在一定条件下发生分解反应可以生成单质
(3)化合物、氧化物的区别与联系
物质 化合物 氧化物
定义 由 元素组成的纯净物 由 元素组成,其中一种是氧元素的化合物
区别 由两种或两种以上的元素组成 一定由两种元素组成
(选填“一定”或“不一定”)含有氧元素 (选填“一定”或“不一定”)含有氧元素
属于纯净物 属于化合物中的一类
联系 氧化物与化合物是个体与总体的关系,氧化物属于化合物
(4)有机物和无机物
物质类别 概念
有机物 含 元素的化合物(碳的氧化物、碳酸和碳酸盐除外)
无机物 不含 元素的化合物(包括碳的氧化物、碳酸和碳酸盐)
(5)酸、碱和盐
物质类别 概念
酸 在水溶液中解离时产生的阳离子全部是 离子的化合物
碱 在水溶液中解离时产生的阴离子全部是 离子的化合物
盐 由 离子(或铵根离子)和 离子构成的化合物
1.单质和化合物是根据元素的种类来划分的。
2.由同种元素组成的物质不一定是单质。如氧气和臭氧均由氧元素组成,但它们混合形成的是混合物。
3.由不同种元素组成的物质不一定是化合物。如氧气和氮气是由不同种元素组成的,它们混合形成的是混合物。
4.氧化物中一定含有氧元素,但含有氧元素的化合物不一定是氧化物,如KClO3不属于氧化物,属于含氧化合物。
考点6 化合反应与分解反应 (5年5考)
反应类型 化合反应 分解反应
定义 由 物质反应生成另一种物质的反应 由 物质反应生成两种或两种以上其他物质的反应
特点 多变一 一变多
表达式 A+B+…→C A→B+C+…
举例 3Fe+2O2Fe3O4 2H2O22H2O+O2↑
【核心突破】
重难点一、氧气的性质
下列关于物质燃烧的现象描述正确的是 ( )
A.硫粉在氧气中燃烧时,发出明亮的蓝紫色火焰,生成一种有刺激性气味的气体
B.铁丝在氧气中燃烧,火星四射,生成白色固体
C.镁带在空气中燃烧,发出耀眼的白光,生成黑色固体
D.红磷在空气中燃烧,产生大量白雾
[思维破冰] A.硫粉在氧气中燃烧时,发出明亮的蓝紫色火焰,生成一种有刺激性气味的气体,物质燃烧的现象描述正确;B.铁丝在氧气中燃烧,火星四射,生成黑色固体,物质燃烧的现象描述不正确;C.镁带在空气中燃烧,发出耀眼的白光,生成白色固体,物质燃烧的现象描述不正确;D.红磷在空气中燃烧,产生大量白烟,烟是固体小颗粒,雾是小液滴,物质燃烧的现象描述不正确。
三步分清“现象”和“结论”
1.看定义:实验现象是在实验过程中出现的颜色变化、是否有气体或沉淀生成等。实验结论是根据实验现象推导、总结出来的规律。
2.看感官:实验现象需要借助感官来完成,比如:听到的(声音),看到的,闻到的(气味),摸到的(冷热)等。实验结论只是推导、总结的规律。
3.看例子:“罩在火焰上的烧杯内壁出来了水珠”是实验现象,“生成蓝色沉淀”是现象,“生成氢氧化铜”是结论。
我国的“西气东输”工程,所输送的“气”是指天然气,其主要成分完全燃烧的化学方程式为 ;天然气不充分燃烧易造成锅底“被黑”现象,此时可调大进风口,其原理是 ;氢气被认为是最理想的清洁燃料,原因是 (用化学方程式表示)。
重难点二、制取氧气实验的综合性运用
某化学小组用下图所示装置进行探究实验。
(1)写出试管中发生反应的化学方程式。
(2)实验时可观察到乙烧杯中的白磷燃烧而甲烧杯中的白磷不燃烧,由此说明燃烧需要的一个条件是什么
[思维破冰] (1)试管中发生的反应为过氧化氢在二氧化锰的催化下分解为水和氧气,该反应的化学方程式为2H2O22H2O+O2↑。
(2)甲烧杯中白磷与氧气接触,温度没有达到着火点,不燃烧;乙烧杯中白磷与氧气接触,温度达到了着火点,燃烧,说明燃烧需要温度达到可燃物的着火点。
实验综合运用题是中考考试中的重点和难点,其大多数会涉及气体的制取,特别是氧气的制取和二氧化碳的制取,学生往往觉得很难,但是只要将基础知识掌握好,把化学方程式与物质的性质熟记于心,就能够在新的实验中灵活运用,解决问题。
下图是实验室制备气体的部分装置。
(1)写出用A装置制取O2所发生反应的化学方程式。
(2)若用集气瓶采用排空气法收集O2,请在C处虚线框内画出装置图。(只画出集气瓶和导气管即可)
(3)用B装置制取CO2,反应一段时间后夹紧弹簧夹,B中的实验现象是什么
重难点三、物质分类
我国神舟载人飞船供氧系统中含有下列物质,其中属于氧化物的是 ( )
A.O2
B.CO2
C.NaOH
D.Na2CO3
[思维破冰] A.O2属于单质,故不符合题意;B.CO2由两种元素组成,其中一种是氧元素,故符合题意;C.NaOH是碱,故不符合题意;D.Na2CO3属于盐,故不符合题意。
下列每组物质中有一种与其他物质的类别不同,请将这种物质填写在下面的横线上。
(1)Na2O、Al2O3、SO2、MgO: 。
(2)烧碱、纯碱、熟石灰、氢氧化钾: 。
(3)H3PO4、H2O2、H2SO4、HNO3: 。
实验探究 —— 学科核心素养提升
【对接中考】
常见实验1 空气中氧气含量的测定
【实验目的】测定空气中氧气的体积分数。
【实验过程】
实验 用品 实验仪器 集气瓶、带橡胶塞和导管的燃烧匙、乳胶管、弹簧夹、酒精灯、烧杯等
实验试剂 红磷、水
实验装置
实验原理
实验步骤 实验现象 实验结论或化学方程式 注意事项
(1)检查装置的气密性 1.红磷要 ; 2.弹簧夹要夹紧; 3.燃烧匙要 伸入集气瓶,并塞紧橡胶塞; 4.集气瓶冷却至室温后再打开弹簧夹
(2)将集气瓶水面上方空间划分为5等份并加以标记
(3)用弹簧夹夹紧乳胶管,点燃燃烧匙内的红磷后,立即伸入集气瓶中并塞紧橡胶塞,观察红磷燃烧的现象 红磷燃烧,产生大量 ,放出热量 该反应的化学方程式为
(4)待红磷熄灭并冷却后,打开弹簧夹 烧杯中的水沿导管进入集气瓶中,进入集气瓶中的水约占
【实验分析与评价】
1.不能用木炭代替红磷进行相同实验,原因是 。
2.进行相同实验测定空气中氧气含量时,选择的试剂需要满足的条件为在空气中 ,燃烧后的生成物 。
3.进行相同实验测定空气中氧气含量时,小明同学发现测定结果小于五分之一,可能的原因是 ;而小方同学测出的结果略大于五分之一,可能的原因是 。
【实验拓展】
1.以下四个实验装置,均可用于“测定空气中氧气的含量”。
A. B.
C. D.
(1)拉瓦锡用装置 (填字母)定量研究了空气的成分,在密闭容器中,空气中的氧气与 反应,生成固态物质。人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 (选填“物理”或“化学”)方法,从混合气体中除去某种气体,从而实现物质的分离。
(2)实验过程中,需要不断推拉注射器活塞的装置是 (填字母),利用此装置进行实验,可能造成实验误差的因素是 (答一条)。
(3)与装置C相比,装置B、D的优点为 ;反应结束后,待装置冷却至室温,打开弹簧夹,装置D中(试管容积为40 mL),注射器活塞从10 mL刻度处缓慢移动至约 mL刻度处停止(误差忽略不计)。
2.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的关系图(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 (填字母)。
图1
图2
A.红磷的量对实验结果无影响
B.集气瓶中气压瞬间变大是由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
【围绕课标】
必做实验1 氧气的实验室制取
【实验目的】学习实验室制取氧气的方法。
【实验过程】
实验 用品 实验仪器 酒精灯、试管、烧杯、集气瓶、铁架台等
实验试剂 高锰酸钾 过氧化氢溶液和二氧化锰
反应原理
发生 装置 装置 选择依据:反应物的状态和反应条件
A B C
类型 固体加热型 固液常温型
发生 装置 注意事项 1.用高锰酸钾制取氧气时,试管口需要放一团棉花,目的是 ; 2.试管口略向下倾斜,目的是 1.装置A简单,加入的试剂不能太多,防止产生气体速率过快,不便于收集; 2.装置B中长颈漏斗末端要伸入液面以下,防止 ; 3.装置C的优点是
收集 装置 装置 选择依据:气体的 、溶解性及能否与水反应
排水法 向上排空气法
优缺点 收集的气体比较 ,但含水蒸气 收集的气体比较 ,但纯度不高
注意事项 当观察到导管口 时,再开始收集 导管要伸入集气瓶底部,目的是
实验步骤 以加热高锰酸钾制氧气,排水法收集氧气为例: 1.查:连接好装置后,先检查 ; 2.装:用 (或纸槽)把试剂装入试管内,使试剂平铺试管底部; 3.定:把试管固定在 上; 4.点:点燃酒精灯,利用酒精灯的 加热(先预热再集中加热); 5.收:收集氧气; 6.离:撤离导管; 7.熄:熄灭酒精灯
注意事项:用固体加热型发生装置制取并用排水法收集氧气,实验结束时一定要先 ,再 ,防止
检验 将带火星的木条 中,若观察到 ,则证明该气体是氧气
验满 (1)排水法收集:当 时,证明已收集满; (2)向上排空气法收集:将带火星的木条 ,木条复燃,证明已收集满
【实验分析与评价】
1.用高锰酸钾制取并用排水法收集氧气时,发现水槽中的水变红,其原因是 。
2.用过氧化氢溶液制取氧气,反应不需要加热,操作简便、节能、安全等,二氧化锰便于分离且不会产生有害物质,符合绿色化学的观念。
3.某同学用排水法收集到的氧气不纯,可能的原因是 (任写一条)。
4.用固体加热型发生装置制取氧气时,出现了试管炸裂的情况,其可能原因:①加热时试管外壁有水;②加热时试管底部接触到了酒精灯灯芯;③加热时试管口没有略向下倾斜;④ 就直接加热等。
【实验拓展】
多功能瓶的使用
图1 图2
1.排空气法收集氧气
用图1装置收集氧气,气体应从导管 (选填“a”或“b”)端通入;若利用图2装置收集,气体应从导管 (选填“c”或“d”)端通入。
2.排水法收集氧气
向图1装置中装满水,用该装置收集氧气,氧气应从导管 (选填“a”或“b”)端通入。
3.氧气的验满
用图1装置收集氧气,检验气体已经收集满的方法是 。
4.氧气的除杂
利用排水法收集的氧气中含有水分,利用图1装置除去水分,可在集气瓶中加入适量 干燥,氧气应从导管 (选填“a”或“b”)端通入。
答案
真题精粹
1.N2(或氮气) O
2.N2(或氮气)
3.氮气(或N2)
4.C 5.B 6.D 7.B 8.B
9.(1)abef
(2)2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
10.(1)2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
11.A
12.(1)2KClO32KCl+3O2↑(或2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑)
(2)不易溶于水且不与水发生化学反应
13.D
14.C 【解析】尿素的化学式为CO(NH2)2,为氮肥。
回归教材
知识清单
考点1
78% 保护气 21% 0.94%
考点2
SO2、NO2、CO等 清洁
考点3
(1)无 无 不易 略大
(2)①白 变浑浊 C + O2CO2 淡蓝色 有刺激性气味 蓝紫色 有刺激性气味 S + O2SO2 黄白色 白烟 白光 白烟 4P + 5O22P2O5 剧烈燃烧,火星四射,放热,生成黑色固体 3Fe + 2O2Fe3O4 耀眼的白光 白色固体 2Mg+O22MgO 淡蓝色 水珠 2H2 + O22H2O
②蓝色 2CO + O22CO2 蓝色 CH4 + 2O22H2O + CO2 淡蓝色 C2H5OH + 3O22CO2 + 3H2O
(3)沸点 分离液态空气
考点4
(1)改变 质量 化学性质 催化
(2)①升高温度 ②增大反应物的浓度 ③增大反应物的接触面积
考点5
(1)两种或两种以上 一种 两种或两种以上 一种
(2)同种元素 不同种元素 纯净物
(3)不同种 两种 不一定 一定
(4)碳 碳
(5)氢 氢氧根 金属 酸根
考点6
两种或两种以上 一种
核心突破
例题1
A
变式训练
CH4+2O2CO2+2H2O 提供充足的氧气,使天然气充分燃烧 2H2+O22H2O
【解析】天然气的主要成分是甲烷,甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水,该反应的化学方程式为CH4+2O2CO2+2H2O;天然气不充分燃烧易造成锅底“被黑”现象,此时可调大进风口,提供充足的氧气,使天然气充分燃烧;氢气燃烧生成水,无污染,故是最理想的清洁燃料,该反应的化学方程式为2H2+O22H2O。
例题2
(1)2H2O22H2O+O2↑
(2)燃烧需要温度达到可燃物的着火点
变式训练
(1)2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
(2)
(3)试管内液面逐渐下降,长颈漏斗内液面逐渐上升,一段时间后固液分离,反应停止
【解析】(1)A装置适用于固体加热反应制取气体,可用于加热高锰酸钾制取氧气,高锰酸钾在加热条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气,反应的化学方程式为2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑。
(2)若用集气瓶采用排空气法收集O2,氧气的密度比空气的大,应采用向上排空气法收集,故图可为。
(3)用B装置制取CO2,反应一段时间后夹紧弹簧夹,装置内生成气体,压强增大,将液体压入长颈漏斗中,故现象是试管内液面逐渐下降,长颈漏斗内液面逐渐上升,一段时间后固液分离,反应停止。
例题3
B
变式训练
(1)SO2
(2)纯碱
(3)H2O2
【解析】(1)中都是氧化物,SO2是非金属氧化物,其他三种是金属氧化物。
(2)中纯碱属于盐,其他三种物质是碱。
(3)中H2O2是氧化物,其他三种物质是酸。
实验探究
常见实验1 空气中氧气含量的测定
【实验过程】4P+ 5O22P2O5
(3)白烟 4P+5O2 2P2O5 过量 迅速
(4)集气瓶内空气体积的五分之一 氧气约占空气体积的五分之一
【实验分析与评价】1.木炭在空气中燃烧消耗氧气的体积与生成二氧化碳气体的体积相等,使集气瓶内压强变化不大
2.能燃烧且只与氧气反应 不是气体(若为气体,应选择适当的试剂吸收)
3.红磷的量不足、装置漏气、集气瓶未冷却至室温就打开弹簧夹等(合理即可) 弹簧夹未夹紧、点燃红磷后没有立即伸入集气瓶中等(合理即可)
【实验拓展】1.(1)A 汞 化学
(2)B 试剂的量不足(或实验结束后没有冷却到室温就开始读数等,合理即可)
(3)不污染空气、操作简单、实验结果更准确(合理即可) 2
2.D
必做实验1 氧气的实验室制取
【实验过程】2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑ 2H2O2 2H2O+O2↑
1.防止加热时高锰酸钾粉末进入导管,堵塞导管
2.防止冷凝水倒流,使试管炸裂
2.生成的气体从漏斗末端逸出
3.可以控制反应速率
密度 纯净 干燥 有连续、均匀的气泡冒出 排尽集气瓶内的空气 装置的气密性 药匙 铁架台 外焰 撤离导管 熄灭酒精灯 水槽中的水倒吸入试管中,使试管炸裂 插入集气瓶 木条复燃 集气瓶瓶口有较大气泡冒出 放在集气瓶瓶口
【实验分析与评价】1.试管口没有放一团棉花
3.集气瓶中未装满水(或未等气泡连续、均匀地冒出就开始收集,合理即可)
4.没有预热
【实验拓展】1.a d
2.b
3.将带火星的木条放在导管b端,若木条复燃,证明已经收集满
4.浓硫酸 a
