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第四单元我们周围的空气泰安考情分析基础知识过关泰安真题精练总纲目录山东真题精练泰安考情分析基础知识过关知识点一空气的组成及用途知识点二测定空气中氧气的含量知识点四实验室制取氧气知识点三空气质量知识点五氧气的性质知识点六氧化物与氧化反应课前速写 ①2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑②2KClO3 2KCl+3O2↑③2H2O2 2H2O+O2↑④2H2O 2H2↑+O2↑⑤2HgO 2Hg+O2↑⑥C+O2 CO2⑦S+O2 SO2⑧4P+5O2 2P2O5⑨2H2+O2 2H2O⑩3Fe+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空气的成分体积分数主要用途氮气约①78%(1)制氮肥和硝酸的原料;(2)化学性质②不活泼,用作③保护气氧气约④21%(1)⑤供给呼吸;(2)⑥支持燃烧稀有气体约0.94%通电时发出不同颜色的光,可制成多种用途的电光源二氧化碳约0.03%(1)植物光合作用的原料,用作气体肥料;(2)制汽水;(3)干冰可作制冷剂、用于人工降雨等其他气体和杂质约0.03%知识点二测定空气中氧气的含量法国化学家⑦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⑧氮气和⑨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:⑩一氧化碳、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。空气污染指数(API)0~5051~100101~150151~200201~300300空气质量级别ⅠⅡⅢ(1)Ⅲ(2)ⅣⅤ空气质量状况优良轻微污染轻度污染中度污染或中度重污染重度污染4.空气污染的主要来源及防治主要来源防治措施1.汽车尾气2.化石燃料的燃烧3.工业废气4.建筑扬尘及植被破坏加强空气质量的监测;使用清洁能源;减少化石燃料的使用;消除污染(工业、交通、生活污染源等);积极植树造林、种草等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,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,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(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,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①氧气,使密闭容器中压强②减小,注射器活塞向③右移动。反应的化学方程式为④O2+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。(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⑤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⑥体积约占空气体积的⑦ 。156.实验误差分析①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)。②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)。③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。④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15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 15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⑧2H2O2 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:气体的密度和溶解性。(2)氧气⑨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Ⅰ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Ⅰ分别与装置Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ连接,均能达到实验目的B.称量装置Ⅰ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Ⅳ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Ⅴ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Ⅰ与Ⅱ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Ⅰ反应前后的质量差是生成氧气的质量,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Ⅳ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Ⅴ中集气瓶上方的空气对测量结果无影响,故D不正确。变式2-115%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H2O2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考点三测定空气中氧气含量实验考点二测定空气中氧气的含量考点一氧气的性质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.Ⅰ、Ⅱ两类反应均体现了氧气的可燃性C.Fe在Ⅰ、Ⅱ两类反应中的产物不相同D.Ⅰ类反应放出热量,Ⅱ类反应吸收热量4256126SPFe()COCHCHFe()CHOOH、、等能支持燃烧Ⅰ、、等等使其他物质缓慢氧化Ⅱ等解析S、P在氧气中燃烧,分别产生蓝紫色火焰、大量的白烟,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;Ⅰ、Ⅱ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 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