第02单元 我们周围的空气-2023年中考化学一轮复习【单元巩固】精品讲义（人教版）

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1．说出空气的主要成分，认识空气对人类生活的重要作用。了解自然界中的氧循环。
2．知道氧气的主要性质和用途，认识氧气能跟许多物质发生氧化反应。
二、知识体系框架
3．初步学习氧气的实验室制取方法。
三、考点精讲
考点一：空气的成分
1.空气的成分最早是由拉瓦锡研究测定的，他的实验原理是2Hg+O2 △ 2HgO。
2.通过实验测定，空气的成分按体积计算，大约是：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%。
3.测定空气中氧气的含量
（1）实验原理：利用红磷或白磷燃烧消耗空气中的氧气，生成白色固体五氧化二磷，从而使容器内压强减小，打开止水夹后，水进入容器内。进入容器中的水的体积，可粗略地认为是空气中所含氧气的体积。
（2）实验装置：


拓展装置：
（3）反应原理：4P+5O2点燃2P2O5。
（4）实验现象：红磷（或白磷）燃烧，生成大量白烟，水进入集气瓶（或试管）且进入集气瓶（或试管）的水的体积约占空气体积的1/5。
（5）实验结论：氧气约占空气体积的1/5，空气是混合物。
（6）实验注意事项：①装置的气密性要好，不漏气；②药品必须要足量；③读数时要冷却至室温；④集气瓶内水的作用是吸收反应生成的五氧化二磷，防止空气污染。
4.纯净物是由一种物质组成的物质。混合物是由两种或两种以上物质组成的物质。
【易错警示】红磷替代品需要满足的条件：
（1）能在空气中燃烧（不能选择铁，铁在空气中不燃烧）；
（2）只与氧气反应（不能选择镁，金属镁在空气中会和氮气、二氧化碳发生反应）；
（3）不能生成气体（不能选择碳、硫，会生成二氧化碳、二氧化硫气体物质）。
典型例题1：（2022乐山）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：4P+5O2点燃2P2O5
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
【解析】A、红磷燃烧的化学方程式可以表示为：4P+5O2点燃2P2O5，该选项正确；
B、待红磷熄灭并冷却至室温，打开弹簧夹，注射器活塞向左移动，该选项不正确；
C、实验结束后氧气消耗，试管内气体的主要成分为氮气，该选项正确；
D、改进后的装置防止了燃烧匙伸入集气瓶中时导致的部分气体受热膨胀逸出，实验结果更准确，同时防止了反应生成的五氧化二磷扩散到空气中污染环境，该选项正确。
典型例题2：（2022昆明）2021年12月9口，航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国“天和号”空间站进行“天宫课堂”第一课。水球光学实验中打入的“人造空气”与我们身边的空气成分含量基本相同，“人造空气”中氧气含量约为（ ）
A．78%B．21%C．0.94%D．0.03%
【答案】B
【解析】水球光学实验中打入的“人造空气”与我们身边的空气成分含量基本相同，氧气约占空气总体积的21%，则“人造空气”中氧气含量约为21%。
典型例题3：（2022鸡西）下列物质中属于纯净物的是（ ）
A．冰水 B．碘酒 C．石油 D．稀硫酸
【答案】A
【解析】A、冰水是由一种物质组成，属于纯净物，该选项正确；
B、碘酒中含有碘和酒精，属于混合物，该选项错误；
C、石油中含有汽油、煤油、柴油等物质，属于混合物，该选项错误；
D、稀硫酸中含有硫酸和水，属于混合物，该选项错误。
【巩固提升】
1.（2022永州）空气中含量最多的物质是（ ）
A．N2B．O2C．H2OD．CO2
【答案】A
【解析】A、氮气大约占空气体积的78%，该选项正确；
B、氧气大约占空气体积的21%，该选项错误；
C、水蒸气和其它气体和杂质大约占0.03%，该选项错误；
D、二氧化碳大约占空气体积的0.03%，该选项错误。
2. （2022佳木斯）空气中氮气的体积分数约为（ ）
A．21%B．20%C．78%D．90%
【答案】C
【解析】空气的成分按体积计算，大约是：氮气占78%、氧气占21%、稀有气体占0.94%、二氧化碳占0.03%、其它气体和杂质占0.03%；故空气中氮气的体积分数约为78%。
3.（2022宜昌）下列各图中●和〇表示不同元素的原子，其中不能表示纯净物的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】A、图示中只有一种分子，因此该物质是纯净物，该选项错误；
B、图中中有两种结构不同的分子，因此该物质属于混合物，该选项正确；
C、图示中只有一种分子，因此该物质是纯净物，该选项错误；
D、图示中只有一种原子，因此该物质是纯净物，该选项错误。
4.（2022来宾）有关下列实验中水的作用的说法，错误的是（ ）
A．防止高温熔融物溅落炸裂瓶底
B．只是让热水中的白磷隔绝空气
C．吸收生成的二氧化硫，防止污染空气
D．通过集气瓶中水的体积变化，测出空气中氧气所占体积比
【答案】B
【解析】A、铁丝在氧气中燃烧时，为防止生成物熔化溅落下来使瓶底炸裂，集气瓶的底部应放少量的水或铺一层细沙，则集气瓶中的水能冷却溅落的熔融物，防止集气瓶炸裂，该选项正确；
B、探究燃烧的条件的实验中，水的作用是提供热量和隔绝空气，该选项错误；
C、硫在氧气中燃烧生成二氧化硫，水的作用是吸收生成的二氧化硫，防止污染空气，该选项正确；
D、烧杯中的水主要作用是通过进入集气瓶中水的体积来确定氧气在瓶内空气里的体积，该选项正确。
5. （2022台州）拉瓦锡在研究空气成分时，所做实验中涉及的一个化学反应如图。该反应属于（ ）
A. 分解反应B. 化合反应C. 置换反应D. 复分解反应
【答案】B
【解析】空气的成分最早是由拉瓦锡研究测定的，他的实验原理是2Hg+O2 △ 2HgO,该反应是“多变一”，属于化合反应。
6. （2022毕节）一种“贴身暖宝宝”的使用说明书如右，某化学兴趣小组围绕袋内物质展开探究。
【提出问题】袋内是否含有铁粉？
【进行实验】①取出袋内粉末于滤纸上，与磁铁充分接触。②将少量磁铁吸出的粉末加入足量稀硫酸中。
【收集证据】磁铁吸出的粉末与稀硫酸剧烈反应得到浅绿色溶液、同时 。
【得出结论】袋内含有铁粉。
【做出猜想】被磁铁吸出的铁粉能在空气中燃烧。
【获取事实】将少许铁粉撒在酒精灯火焰上，铁粉立即剧烈燃烧、火星四射。
【反思交流】铁粉燃烧反应的化学方程式为 。铁丝不能而铁粉能在空气中燃烧的原因是 。
【拓展探究】用不同燃料测定空气里氧气的含量：分别在图甲所示装置的燃烧匙内放置铁粉、红磷（均足量），电加热引燃。氧气含量随时间变化情况如图乙、图丙：
（1）温度传感器显示，实验过程中瓶内温度均 （填“升高”或“降低”）。
（2）待铁粉熄灭并恢复至室温后，打开弹簧夹，进入瓶内的水约占原水面上方空间体积的 。
（3）分析图乙、图丙可知，实验中消耗氧气更彻底的是 （填“铁粉”或“红磷”，下同），消耗氧气速率更快的是 。
【答案】【收集证据】产生气泡 【反思交流】3Fe+2O2点燃Fe3O4 铁粉与氧气接触更充分 【拓展探究】（1）升高 （2）1/5 （3）铁粉 铁粉
【解析】【收集证据】根据实验结论：袋内含有铁粉可知，铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，硫酸亚铁溶液是浅绿色，故观察到溶液呈浅绿色，同时产生气泡；
【反思交流】铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁，化学方程式为3Fe+2O2点燃Fe3O4；铁丝不能而铁粉能在空气中燃烧的原因是铁粉与氧气接触更充分；
【拓展探究】（1）红磷、铁粉燃烧都放热，故温度传感器显示，实验过程中瓶内温度均升高；
（2）由于氧气约占空气体积的1/5，故待铁粉熄灭并恢复至室温后，打开弹簧夹，进入瓶内的水约占原水面上方空间体积的1/5；
（3）根据图乙、图丙可知，实验结束，铁粉燃烧后氧气含量为0.5%，红磷燃烧后氧气含量为3%，故实验中消耗氧气更彻底的是铁粉；铁粉反应，氧气减少的快，故消耗氧气速率更快的是铁粉。
7. （2022南通）某化学兴趣小组对课本实验“测定空气中氧气的含量”，实验完毕后集气瓶中是否还含有氧气产生质疑，于是同学们设计了如图1装置来探究磷在空气中燃烧后氧气浓度的变化情况。
【提出问题】足量红磷在密闭的四颈平底瓶内燃烧熄灭后，容器中是否有氧气剩余？
【作出猜想】猜想①：有氧气剩余；猜想②：无氧气剩余。
【实验验证】该小组同学按图1组装好实验装置，利用高能激光笔照射燃烧匙上的红磷，红磷燃烧直至熄灭；待装置完全冷却后，将装有白磷的燃烧匙提出水面，再次用高能激光笔照射，白磷居然也被点燃。
（1）激光笔的作用是________。
（2）红磷燃烧产物与瓶底的热水发生化合反应生成磷酸，其反应的文字表达式为_________。
【实验结论】（3）根据上述实验现象，得出的结论是：猜想__________正确。
（4）课本上用红磷燃烧的方法________(填“能”或“不能”)精确地测定空气中氧气的含量，理由是_____。
【拓展延伸】图2是该小组同学从开始实验到最后装置冷却后的整个实验过程中，用传感器测量容器内氧气浓度变化的曲线图。
（5）在图2中_______(填“A、B、C、D、E”)点时红磷燃烧熄灭；白磷开始燃烧至燃烧结束对应的曲线为________段(用图2中字母表示)。
【反思与评价】（6）兴趣小组分析对比曲线BC段和DE段，得出了“不同物质燃烧，需要的氧气浓度不一样”的结论。同学们由此联想到课本上的一个实验：__________(填物质名称)在空气中不能点燃，但在氧气中能点燃并剧烈燃烧。
【答案】（1）点燃白磷或红磷 （2）五氧化二磷＋水→磷酸 （3）① （4）不能 红磷不能把装置中的氧气耗尽 （5）C DE （6）铁
【解析】（1）激光笔的作用是使温度达到红磷、白磷的着火点，即点燃白磷或红磷；
（2）红磷燃烧产物与瓶底的热水发生化合反应生成磷酸，其反应的文字表达式为：五氧化二磷＋水→磷酸；
（3）白磷燃烧，说明红磷燃烧后氧气有剩余，即猜想①正确；
（4）课本上用红磷燃烧的方法不能精确地测定空气中氧气的含量，理由是：因为当氧气浓度小到一定程度时，就不能支持燃烧，即红磷不能把装置中的氧气耗尽；
（5）在图2中C点时红磷燃烧熄灭；白磷开始燃烧至燃烧结束对应的曲线为DE段，因为此段氧气浓度急剧减少；
（6）铁在空气中不能点燃，但在氧气中能点燃并剧烈燃烧、火星四射，说明不同物质燃烧，需要的氧气浓度不一样。
考点二：空气是一种宝贵的资源
1.工业上用分离液态空气法利用各成分的沸点不同来分离空气中的氧气、氮气等气体。
2.氧气的用途主要是供给呼吸和支持燃烧，还可用于钢铁冶炼、金属焊接等。
3.氮气具有广泛用途，它是制造硝酸和氮肥的重要原料；由于但其性质不活泼，因此常用作保护气；液态还可用作制冷剂。
4.稀有气体的化学性质稳定，可用作工业生产和科学实验中的保护气，在通电时可以发出不同颜色的光，填充在灯管中，用于制造多种用途的电光源。
5.保护空气
（1）随着工业的发展，排放到空气中的有害气体和烟尘对空气造成了污染。生态平衡被破坏，全球气候变暖、臭氧层被破坏、酸雨等都与空气污染有关。
（2）目前计入空气污染指数的有害气体和烟尘主要包括：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、臭氧、可吸入颗粒物、总悬浮颗粒物等。空气污染指数越小越好，空气质量级别越低越好，表示颜色绿色最好。
【易错警示】稀有气体通电发光是利用物理性质。在常温常压下，它们都是无色无味的单原子气体。稀有气体用于电光源是利用了通电时它们会发出不同颜色的有色光，这一变化过程中无新物质生成，为物理变化，该过程中表现出来的性质为物理性质。
典型例题4：（2022烟台）空气是一种宝贵的自然资源。下列有关空气中各成分的说法错误的是（ ）
A．液氮可用作制冷剂
B．稀有气体可用于制造多种用途的电光源
C．CO2属于空气污染物
D．空气中的O2主要来源于植物的光合作用
【答案】C
【解析】A、液氮汽化吸热，可用作制冷剂，该选项正确；
B、稀有气体通电时它们会发出不同颜色的光，可用于制造多种用途的电光源，该选项正确；
C、二氧化碳排放过多会产生温室效应，但现阶段不把二氧化碳作为空气的污染气体，没有列入空气质量监测，不属于空气污染物，该选项错误；
D、空气中的O2主要来源于植物的光合作用，该选项正确。
典型例题5：（2022昆明）下列未计入空气质量评价的主要污染物的是（ ）
A．PM2.5 B．NO2 C．CO D．O2
【答案】D
【解析】
A、目前计入我国空气质量评价的监测项目有：二氧化硫、一氧化碳、可吸入颗粒及臭氧等。PM2.5属于空气污染物，是计入空气质量评价的主要污染物，该选项错误；
B、NO5属于空气污染物，是计入空气质量评价的主要污染物，该选项错误；
C、CO属于空气污染物，该选项错误；
D、O2是空气的主要成分之一，该选项正确。
【巩固提升】
1．（2022北京）下列不属于氧气用途的是（ ）
A．气焊 B．食品防腐 C．供给呼吸 D．医疗急救
【答案】B
【解析】A、氧气具有助燃性，可用于气焊，该选项错误；
B、食品中的物质能与氧气发生缓慢氧化，而腐败，氧气不能防腐，该选项正确；
C、氧气具有氧化性，能供给呼吸，该选项错误；
D、氧气能供给呼吸，可用于医疗急救，该选项错误。
2．（2022河池）人类和动物的生存需要洁净的空气，下列气体中会污染空气的是（ ）
A．氧气B．一氧化碳C．氮气D．稀有气体
【答案】B
【解析】A、氧气是空气的主要成分之一，不是空气污染物，不会污染空气，该选项错误；
B、一氧化碳是一种有毒气体，属于空气污染物，会污染空气，该选项正确；
C、氮气是空气的主要成分之一，不是空气污染物，不会污染空气，该选项错误；
D、稀有气体是空气的成分之一，不是空气污染物，不会污染空气，该选项错误。
3．（2022来宾）下列物质不属于空气污染物的是（ ）
A．N2B．CO
C．NO2D．可吸入颗粒物
【答案】A
【解析】A、氮气是空气的主要成分之一，不是空气污染物，该选项正确；
B、CO是一种有毒气体，会污染空气，是空气污染物，该选项错误；
C、二氧化氮属于空气的污染物之一，该选项错误；
D、可吸入颗粒物属于空气的污染物之一，该选项错误。
4. （2022赤峰）2022北京冬奥会期间，国家环保部门加大了对奥运场馆周边地区空气质量的监测力度。下列物质没有被列入空气质量监测项目的是（ ）
A．二氧化硫B．臭氧C．细颗粒物D．稀有气体
【答案】D
【解析】A、二氧化硫属于空气污染物，是列入空气质量监测的物质，该选项错误；
B、臭氧属于空气污染物，是列入空气质量监测的物质，该选项错误；
C、细颗粒物属于空气污染物，是列入空气质量监测的物质，该选项错误；
D、稀有气体是空气的成分之一，不属于空气污染物，没有列入空气质量监测，该选项正确。
5.（2022枣庄）空气又称大气，是生命、燃烧和工业等所需氧的主要来源。
（1）空气中，氧气的体积分数约为 ；构成氧气的粒子是 （写化学式）。
（2）氧原子结构示意图为 ，在化学变化中易 （填“得到”或“失去”）电子。
（3）在低温、加压条件下，将空气液化，然后将温度升高至﹣196℃～﹣183℃，使液态氮先蒸发，剩余液态氧储存于钢瓶中。从微观视角分析，空气液化过程中，主要改变的是 。
【答案】（1）21% O2 （2） 得到 （3）分子间隔
【解析】（1）空气中，氧气的体积分数约为21%；氧气是由氧分子构成的，氧分子符号为O2；
（2）氧原子的质子数为6，核外有6个电子，第一层上有2个，第二层上有6个，即氧原子结构示意图为：，氧原子的最外层有6个电子，多于4个，在化学反应中易得到电子；
（3）从微观视角分析，空气液化过程中，主要改变的是分子间隔。
考点三：氧气的性质
1．物理性质
在标准状况下，氧气的密度是1.429g/L，比空气的密度略大，不易溶于水，室温时，1L水中只能溶解30mL氧气，在压强为101kPa时，氧气在-183℃时变为淡蓝色液体，在-218℃时变为淡蓝雪花状固体。工业生产的氧气，一般加压贮存在蓝色的钢瓶中。
2.化学性质
可燃物在氧气里燃烧比在空气里燃烧要剧烈。说明氧气的化学性质比较活泼，同时也说明，物质在空气中燃烧，实际上是与其中的氧气发生反应，由于空气中的氧气含量相对较少，因此在空气中燃烧不如在氧气中剧烈。
3.氧化反应是物质与氧所发生的化学反应。磷、硫、铁等物质在与氧气反应，属于氧化反应。氧气在氧化反应中提供氧，具有氧化性。并不是所有的氧化反应都像燃烧那样剧烈并发光、放热，有些氧化反应进行得很慢、甚至不容易被察觉，这种氧化反应叫做缓慢氧化。
【易错警示】
1.常见实验中水的用途
(1)铁丝在氧气中燃烧,常在集气瓶底放少量水,目的是防止熔融物溅落下来,炸裂瓶底。
(2)硫粉在氧气中燃烧时,集气瓶中放少量水,目的是可吸收二氧化硫,防止污染环境。
(3)测定空气中氧气的含量实验中,集气瓶底部要放部分水,目的有两个,一是吸收反应生成的五氧化二磷,二是降低集气瓶的温度。
2.化合反应不一定是氧化反应，氧化反应不一定是化合反应。
典型例题6：（2022天津）下列对实验现象的描述正确的是（ ）
A．硫在空气中燃烧发出蓝紫色火焰 B．氢气在空气中燃烧产生淡蓝色火焰
C．磷在空气中燃烧生成五氧化二磷 D．铁丝伸入盛有氧气的集气瓶中剧烈燃烧
【答案】B
【解析】A、硫在空气中燃烧，发出淡蓝色火焰，该选项错误；
B、氢气在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰，该选项正确；
C、磷在空气中燃烧，生成五氧化二磷是实验结论而不是实验现象，该选项错误；
D、铁丝伸入盛有氧气的集气瓶中，若不点燃，不会剧烈燃烧，该选项错误。
【巩固提升】
1.（2022百色）下列物质在氧气中燃烧，产生大量白烟的是（ ）
A．木炭B．氢气C．蜡烛D．红磷
【答案】D
【解析】A、木炭在氧气中燃烧，发出白光，该选项错误；
B、氢气在氧气中燃烧，产生淡蓝色火焰，该选项错误；
C、蜡烛在氧气中剧烈燃烧，发出白光，该选项错误；
D、红磷在氧气中燃烧，产生大量的白烟，该选项正确。
2.（2022长沙）2022年4月16日，神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。航天员在空间站工作生活了183天，在空间站的生活离不开氧气。下列有关氧气的说法正确的是（ ）
A．氧气的化学性质很不活泼 B．氧气极易溶于水
C．空气中含量最多的气体是氧气 D．氧气能供给呼吸
【答案】D
【解析】A、氧气的化学性质比较活泼，能跟许多物质发生反应，该选项错误；
B、氧气不易溶于水，该选项错误；
C、空气中含量最多的气体是氮气，该选项错误；
D、氧气能供给呼吸，支持燃烧，该选项正确。
3.（2022河池）如图是实验室常见的仪器或实验装置。请回答下列问题
（1）写出仪器B、C的名称：B ；C 。
（2）F装置是硫在氧气中燃烧的实验，实验时观察到硫燃烧的火焰为 色；实验前集气瓶内要装少量水，其作用是 。
（3）实验室制取氧气时，发生装置若选择图中C和 （填字母序号）进行组装，则反应的化学方程式为 。
（4）利用G装置可以完成的实验有 （填序号）。
①瓶内装有澄清石灰水，气体从a端通入，检验氧气中是否混有CO2
②气体从a端通入，收集氢气
③在b端接量筒，瓶内装满水，氧气从a端通入，测量气体的体积
【答案】（1）酒精灯 长颈漏斗 （2）蓝紫 吸收二氧化硫，防止污染空气 （3）ADE 2H2O2 MnO22H2O+O2↑
（4）②③
【解析】（1）仪器B、C的名称分别是酒精灯、长颈漏斗；
（2）硫在氧气中燃烧，发出蓝紫色火焰；二氧化硫有毒，实验前集气瓶内要装少量水，其作用是吸收二氧化硫，防止污染空气；
（3）实验室制取氧气时，发生装置若选择图中C，选用C则需要E，选D做反应容器，需要A固定试管，该装置适用于是固液不加热的反应，所以用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气。过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，反应的化学方程式为：2H2O2 MnO22H2O+O2↑；
（4）①瓶内装有澄清石灰水，检验氧气中是否混有CO2，气体从b端通入，错误；
②氢气密度比空气小，气体从a端通入，可收集氢气，正确；
③氧气不易溶于水，密度比水小，在b端接量筒，瓶内装满水，氧气从a端通入，测量气体的体积，正确。
故选：②③。
4.（2022北京）根据下图所示实验解答问题。
（1）A中，仪器a的名称是_______________；KMnO4分解的化学方程式为_______________。
（2）B中，铁丝燃烧生成的黑色固体是_______________。
（3）C中，电解水反应的化学方程式为_______________；一段时间后，关闭电源，将带火星的木条放在b口处，打开活塞，观察到_______________，说明有O2生成。
【答案】（1）①试管 ② 2KMnO4△K2MnO4+MnO2+O2↑ （2）四氧化三铁或Fe3O4 （3）①2H2O通电2H2↑+O2↑ ②带火星的木条复燃
【解析】（1）由图可知，仪器a为试管；
高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，该反应的化学方程式为：2KMnO4△K2MnO4+MnO2+O2↑ ；
（2）铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，故生成的黑色固体是四氧化三铁或Fe3O4；
（3）水在通电的条件下反应生成氢气和氧气，该反应的化学方程式为：2H2O通电2H2↑+O2↑ ；在电解水实验中，“正氧负氢”，b管与正极相连，产生的是氧气，氧气具有助燃性，故一段时间后，关闭电源，将带火星的木条放在b口处，打开活塞，观察到带火星的木条复燃，说明是氧气。
5.（2022成都）如图是氧气的实验室制取与性质实验。
（1）试管口棉花的作用是 。
（2）检验氧气集满的方法是 。
（3）制取氧气的主要步骤如下，正确的顺序是 （填序号）。
①装入药品，开始加热
②停止加热
③收集气体
④组装仪器，检查气密性
（4）硫在氧气中燃烧的现象是 。
（5）根据化学方程式计算，制取0.96g氧气，至少需要高锰酸钾的质量是多少？
【答案】（1）防止加热时高锰酸钾进入导管 （2）将带火星木条放在集气瓶口，若木条复燃 （3）④①③②
（4）发出明亮的蓝紫色火焰，放出热量 （5）9.48 g
【解析】（1）高锰酸钾制取氧气，试管口要加一团棉花；
（2）氧气具有助燃性，检验氧气是否收集满的方法是：将带火星木条放在集气瓶口，则集满；
（3）制取氧气的主要步骤如下；④组装仪器、①装入药品、③收集气体，正确的顺序是④①③②；
（4）硫在氧气中燃烧发出明亮的蓝紫色火焰，放出热量；
（5）解：设至少需要高锰酸钾的质量是x
2KMnO4△K2MnO4+MnO2+O2↑
316 32
x 0.96g
32
316/32 = x/0.96g
x＝9.48g
答：至少需要高锰酸钾的质量是9.48 g。
考点四：氧气的制取
1.氧气的实验室制法
2.催化剂
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改变的物质叫做催化剂（又叫触媒）。催化剂在化学反应中所起的作用叫做催化作用。
3.化合反应是由两种或两种以上物质反应生成另一种物质的反应。表达式：A + B → AB
分解反应是由一种物质物质反应生成两种或两种以上其他物质的反应。表达式：AB → A + B
【易错警示】“万能瓶”贮气
1.排空气法收集气体（如图一）
（1）排空气法收集密度比空气大的气体( 如O2或CO2等) ，气体从b端通入，空气从a 端导出。
（2）排空气法收集密度比空气小的气体（如H2等），气体从a 端通入，空气从b 端导出。
2.排水法收集气体（如图二）
瓶中盛满水，气体从a 端进，水从b 端出。
典型例题7：（2022福建）为做好实验室制取氧气的实验活动和评价，某班级师生讨论并确定如下评价标准。
你是某小组成员，参与完成下列实验活动。
（1）选择实验方案。实验室可提供三种制取氧气的方案。
A.加热高锰酸钾 B.加热混有二氧化锰的氯酸钾 C.催化分解过氧化氢
你所选方案对应反应的化学方程式为 。
小组讨论决定选用A方案。
（2）进行实验活动。小组同学分工协作完成如下任务：
①同学甲负责选择组装制取气体装置的仪器。她选择了铁架台、带有导管的橡胶塞、水槽、试管，还应根据如图所提供的仪器，选择 、 （填仪器名称）。
②同学乙负责取用药品。他先检查装置气密性，再用纸槽小心地把高锰酸钾粉末送至试管 （填“中部”或“底部”）后直立试管，抽出纸槽。
③同学丙负责组装仪器。他按“从下到上、从左到右”的顺序组装制取装置，固定试管时注意到试管口应略 。
④你负责排水法收集氧气。开始收集的时机是 。收集到两瓶气体，均呈红色。
⑤实验结束，待试管冷却，将残余物倒入指定容器，用 （填仪器名称）洗涤试管；整理实验台，报告老师后离开实验室。
（3）评价与反思。小组同学都认为体验到了实验活动的乐趣，但因实验过程存在不足，同意本次活动表现评价为“有待改进”。针对存在的不足，你提出的一条实验改进意见是 。
【答案】（1）2KMnO4ΔK2MnO4+MnO2+O2↑ （2）①酒精灯 集气瓶 ②底部 ③向下倾斜 ④当导管口有连续均匀的气泡冒出时开始收集 ⑤试管刷 （3）装入药品后，在试管口放一团棉花
【解析】（1）选择高锰酸钾制取氧气，该反应的化学方程式为：2KMnO4ΔK2MnO4+MnO2+O2↑
（2）①高锰酸钾制取氧气需要加热，故需要酒精灯，收集氧气需要使用集气瓶，故填：酒精灯、集气瓶；
②取用高锰酸钾时，需要使用药匙，试管横放，药匙伸入到试管底部，然后将试管慢慢竖起；
加热固体药品时需要将试管口略向下倾斜，防止冷凝水倒流回试管底部导致试管炸裂；
④使用排水法收集氧气时，当观察到导管口有连续均匀的气泡冒出时开始收集，防止收集的氧气不纯；
⑤洗涤试管需要用到的仪器是试管刷，当试管内壁的水珠既不聚成小滴也不成股流下表示试管已洗净；
（3）高锰酸钾制取氧气实验中需要在试管口放一团棉花，防止高锰酸钾堵塞导管。
典型例题8：（2022烟台）化学是一门以实验为基础的科学。根据下列实验装置图，回答有关问题：
（1）图B中标有①的仪器名称是 。
（2）实验室用大理石和稀盐酸制取二氧化碳气体，应选用的发生装置是 （填装置序号，下同），收集装置是 （从C、D中选择）。
（3）实验室用氯酸钾固体在二氧化锰作催化剂并加热的条件下制取氧气，反应的化学方程式是 ，应选用的发生装置是 （填装置序号）。如果用盛满水的E装置来收集氧气，氧气应从 （填“a”或“b”）导管通入。
【答案】（1）锥形瓶 （2）B C （3）2KClO3 MnO₂∆ 2KCl + 3O2↑ A b
【解析】（1）图B中标有①的仪器名称是锥形瓶；
（2）实验室用大理石和稀盐酸制取二氧化碳气体，属于固、液常温型，适合用装置B作发生装置；二氧化碳的密度比空气大，能溶于水，可用装置C收集；
（3）氯酸钾在二氧化锰的催化作用下加热生成氯化钾和氧气，反应的化学方程式2KClO3 MnO₂∆ 2KCl+3O2↑；该反应属于固、固加热型，适合用装置A作发生装置；氧气不易溶于水，密度比水小，如果用盛满水的E装置来收集氧气，氧气应从b导管通入。
【巩固提升】
1.（2022青海）下列实验装置使用不正确的是（ ）
A．制取二氧化碳气体 B．收集氧气
C．收集二氧化碳并进行验满 D．干燥氧气
【答案】C
【解析】A、实验室中制取二氧化碳常用大理石或石灰石和稀盐酸反应来制取，属于固液常温型，可用图中装置来制取，该选项正确；
B、氧气不易溶于水，可用排水法收集，该选项正确；
C、二氧化碳的密度比空气的大，可用向上排空气法收集，检验二氧化碳是否收集满时，应将燃着的木条放在集气瓶口，不能伸入瓶中，该选项错误；
D、浓硫酸具有吸水性，且不与氧气反应，图中装置起洗气功能时进气管与出气管的方向是“长进短出”， 该选项正确。
2.（2022日照） 用如图所示装置制备气体，并随时控制反应的发生与停止，下列所选试剂制备相应气体合适的是（ ）
①用硫酸铜粉末与过氧化氢溶液混合制备O2
②用铝片与稀盐酸混合制备H2
③用高锰酸钟固体制备O2
④用块状碳酸钙与稀盐酸混合制备CO2
⑤用氯酸钾固体与二氧化锰固体混合制备O2
A．②④B．①③⑤C．①③④D．②⑤
【答案】A
【解析】①用硫酸铜粉末与过氧化氢溶液混合制备O2，硫酸铜粉末不能放到多孔隔板上，该选项错误；
②用铝片与稀盐酸混合制备H2，铝片能放到多孔隔板上，该选项正确；
③用高锰酸钾固体制备O2，需要固体加热型装置，该装置不符合要求，该选项错误；
④用块状碳酸钙与稀盐酸混合制备CO2，块状碳酸钙能放到多孔隔板上，该选项正确；
⑤用氯酸钾固体与二氧化锰固体混合制备O2，需要固体加热型装置，该装置不符合要求，该选项错误；
所选试剂制备相应气体合适的是②④。
3.（2022江西）学习了“过氧化氢制氧气使用二氧化锰作催化剂”，化学社团在“寻找新的催化剂”的活动中，对“硫酸铜能否作过氧化氢分解的催化剂”进行了以下探究。
【实验探究】甲同学按如下方案进行实验。
【评价改进】大家认为甲同学的实验结论不严谨。若要确定该实验结论正确，还需证明硫酸铜的 在反应前后都没有发生改变。
【继续探究】乙同学补做以下实验，进而确认了甲同学的实验结论。
根据上述实验中m1：m2＝ ，证明反应前后铜离子没有发生变化；将实验方案中的氢氧化钠溶液换成 溶液，再次实验，证明反应前后硫酸根离子也没有发生变化。
【讨论交流】大家认为还可以采取另一种方法获取上述实验结论：在甲同学实验的基础上，将乙同学实验时烧杯B中的溶液蒸发、干燥得到白色固体，再称其质量为 g，然后将固体加入5%的过氧化氢溶液中，仍然可以加速过氧化氢分解。
【拓展延伸】比较硫酸铜和二氧化锰对过氧化氢制氧气的催化效果，实验过程中不需要控制的条件是
（填序号）。
A．溶液的起始温度 B．催化剂的质量 C．溶液的浓度 D．反应起始时间
【答案】【实验探究】带火星的木条复燃 2H2O2 CuSO42H2O+O2↑ 【评价改进】质量和化学性质
【继续探究】160：98（或80：49） 氯化钡（或硝酸钡） 【讨论交流】m1 【拓展延伸】D
【解析】【实验探究】由实验结论可知“硫酸铜能作过氧化氢分解的催化剂”，所以在步骤③中观察到带火星的木条复燃，这是因为过氧化氢在硫酸铜的催化作用下分解为水和氧气，化学方程式为2H2O2CuSO42H2O+O2↑；
【评价改进】大家认为甲同学的实验结论不严谨。若要确定该实验结论正确，还需证明硫酸铜的质量和化学性质在反应前后都没有发生改变；
【继续探究】硫酸铜与氢氧化钠反应生成硫酸钠和氢氧化铜沉淀，化学方程式为CuSO4+2NaOH＝Cu（OH）2↓+Na2SO4，反应中硫酸铜与氢氧化铜的质量比为160：98＝80：49；硫酸根离子与钡离子能结合成硫酸钡白色沉淀，因此将实验方案中的氢氧化钠溶液换成氯化钡或硝酸钡溶液，再次实验，证明反应前后硫酸根离子也没有发生变化；
【讨论交流】催化剂的质量在化学反应前后保持不变，因此在甲同学实验的基础上，将乙同学实验时烧杯B中的溶液蒸发、干燥得到白色固体，再称其质量为m1g，然后将固体加入5%的过氧化氢溶液中，仍然可以加速过氧化氢分解；
【拓展延伸】比较硫酸铜和二氧化锰对过氧化氢制氧气的催化效果，实验过程中需要控制的条件是溶液的起始温度、催化剂的质量、溶液的浓度；无需控制反应起始时间。
4.（2022柳州）化学是一门以实验为基础的学科。请结合下列实验仪器图回答问题
（1）写出仪器的名称：① ，② 。
（2）实验室用氯酸钾和二氧化锰加热制取氧气，反应的化学方程式为 ；该实验可选用 （填序号）和E组装成制取氧气的装置。现用该装置收集到一瓶气体，检验这瓶气体是氧气的方法： 。
（3）H2S是一种有臭鸡蛋气味的剧毒气体，密度比空气大，可溶于水，溶于水后的溶液叫氢硫酸。实验室常用FeS和稀H2SO4在常温下反应来制取H2S，请写出该反应的化学方程式 。H2S必须要进行尾气处理，请写出H2S气体的发生、收集、尾气处理等装置的管口连接顺序 → → →h（填管口字母）。在容器G中将8g的NaOH完全溶于水配成溶液来吸收H2S气体（可能发生的反应：H2S+2NaOH═Na2S+2H2O，H2S+Na2S═2NaHS），尾气吸收完全后得到的溶液中溶质质量是7.9g，则溶质可能是 。
【答案】（1）试管 烧杯 （2）2KClO3 MnO₂∆ 2KCl + 3O2↑ A 将带火星的木条伸入集气瓶中，木条复燃，证明是氧气 （3）FeS+H2SO4＝H2S↑+FeSO4 b f g Na2S和NaHS
【解析】（1）仪器的名称：①是试管；②是烧杯；
（2）氯酸钾在二氧化锰的催化作用下加热生成氯化钾和氧气，反应化学方程式为2KClO3 MnO₂∆ 2KCl+3O2↑；该反应属于固体加热型，适合用装置A作发生装置；检验这瓶气体是氧气的方法是将带火星的木条伸入集气瓶中，木条复燃，证明是氧气；
（3）实验室常用FeS和稀H2SO4在常温下反应来制取H2S，还生成硫酸亚铁，请写出该反应的化学方程式为FeS+H2SO4＝H2S↑+FeSO4；该反应是固液不加热型，发生装置选B，H2S是一种有臭鸡蛋气味的剧毒气体，密度比空气大，可溶于水，用向上排空气法收集，不用排水法收集，要进行尾气处理，故选F收集，气体从f进入，用G装置进行尾气处理，故管口连接顺序b→f→g→h；
8g氢氧化钠完全反应生成硫化钠质量为x
H2S+2NaOH═Na2S+2H2O
80 78
8.0g x
80/78 = 8.0g/x
x＝7.8g
7.8g硫化钠生成NaHS质量为y
H2S+Na2S═2NaHS
78 112
7.8g y
78/112 = 7.8g/y
y＝11.2g
由于尾气吸收完全后得到的溶液中溶质质量是7.9g，则溶质可能是Na2S和NaHS。
5.（2022哈尔滨）实验室现有大理石、高锰酸钾、稀盐酸等药品及相关仪器和用品，请结合下列装置回答问题：
Ⅰ.用高锰酸钾制取氧气：
（1）仪器a的名称是 。
（2）制取氧气时发生反应的化学方程式为 。
（3）制取氧气的过程有多步操作，其中的两步操作为：①将集气瓶盛满水，连同玻璃片一起倒立在盛水的水槽内；②让试管均匀受热，然后对药品所在部位加热。①在② （填“之前“或“之后”）相对合理。
（4）图E为用图D中的方法刚刚收集满的一瓶氧气，此时集气瓶内压强 （填“大于”或“小于”）外界大气压。将红热的木炭伸入到图E的集气瓶中，观察到木炭燃烧发出 、放热。
【答案】（1）铁架台 （2）2KMnO4ΔK2MnO4+MnO2+O2↑ （3）之前 （4）大于 白光
【解析】（1）仪器a的名称是铁架台；
（2）高锰酸钾在加热条件下反应生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，化学方程式为：2KMnO4ΔK2MnO4+MnO2+O2↑；
（3）制取氧气的过程有多步操作，其中的两步操作为：①将集气瓶盛满水，连同玻璃片一起倒立在盛水的水槽内；②让试管均匀受热，然后对药品所在部位加热。①在②之前较合理；
（4）氧气能将水排出集气瓶，说明瓶内压强大于外界大气压，将红热的木炭伸入到图E的集气瓶中，观察到木炭燃烧发出白光，放热。
6.（2022新疆生产建设兵团）如图是实验室常用气体制备装置，根据图回答下列问题。
（1）写出标有数字的仪器的名称① ② 。
（2）实验室用加热高锰酸钾的方法制取氧气，可选择的发生装置为 ，发生反应的化学方程式为 ，该装置有一不足之处，应怎样改进 。
（3）实验室用锌粒和稀硫酸制取氢气，该反应是 （填基本反应类型），应选用的发生装置和收集装置是 。若要制取干燥的氢气，需要在发生装置和收集装置之间连接F装置，气体应该从 （填“a”或“b”）导管口进入。
【答案】（1）酒精灯 试管 （2）A 2KMnO4ΔK2MnO4+MnO2+O2↑ 在试管口放一团棉花 （3）置换反应 BD或BE a
【解析】（1）①是酒精灯，②是试管；
（2）实验室用加热高锰酸钾的方法制取氧气，属于固体加热型，适合用装置A作发生装置。反应的化学方程式2KMnO4ΔK2MnO4+MnO2+O2↑；在试管口放一团棉花，为了防止加热时高锰酸钾粉末进入导管；
（3）实验室用锌粒和稀硫酸制取氢气，反应的化学方程式为：Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑，该反应符合“一换一”的特点，属于置换反应；该反应属于固液常温型，适合用装置B作发生装置，氢气难溶于水，所以应选用的发生装置和收集装置是BD或BE。要收集干燥的氢气，浓硫酸具有吸水性，气体必须要和浓硫酸接触，需要在发生装置和收集装置之间连接F装置。
7.（2022日照）实验室欲用H2O2溶液制备氧气，并进行铁丝在氧气里燃烧的实验。回答下列问题：
（1）若用溶质质量分数为30%的H2O2溶液和MnO2制备氧气，反应速率太快。为获得平稳的气流，下列发生装置（如图1）最合适的是 （填标号）；发生反应的化学方程式为 。
（2）已知：用H2O2制取氧气时，也可用铂丝代替MnO2作催化剂。如图1中甲装置可通过铂丝的上下移动控制反应的发生与停止，若制备过程中体系内压强过大，则安全管中的现象是 ，此时应将铂丝抽离过氧化氢溶液，使反应停止。
（3）用图2中乙装置进行铁丝在氧气里燃烧的实验，可观察到的现象是 ；反应的化学方程式为 。
【答案】（1）2H2O2MnO22H2O+O2↑ （2）安全管内液面上升 （3）剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，产生大量热 3Fe+2O2点燃Fe3O4
【解析】（1）过氧化氢制取氧气，采用固液不加热制取气体的装置，采用分液漏斗控制加入液体的量能够控制反应速率，因此选择B作为发生装置，反应的方程式为2H2O2MnO22H2O+O2↑；
（2）装置内压强增大，安全管中的液面会上升；
（3）铁丝在氧气中燃烧的现象是剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，产生大量热，化学方程式为3Fe+2O2点燃Fe3O4。
8.（2022赤峰）通过近一年的化学学习，相信你对制取气体的思路和方法有了一定的了解。如图是小亮同学对氧气制取方法的梳理，请你和小亮同学一起完成下列各题。
（1）用图中A、B、C所示的方法能够制取氧气，是因为它们的反应物中都含有 。
（2）用方法D制取氧气的过程属于 （填“物理”或“化学”）变化。
（3）方法A的反应物中，锰元素的化合价为 。
（4）从绿色环保的角度考虑，实验室制取氧气的最佳方法是 （填字母序号），写出用该方法制取氧气的化学方程式 。
（5）小亮同学欲用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，可供选择的实验装置如下：。
请你帮助他选择一种发生装置 （填字母序号，下同），理由是 ；一种收集装置 ，理由是 ；用该装置收集氧气，检验气体已集满的方法是 。
【答案】（1）氧元素 （2）物理 （3）+7 （4）B 2H2O2MnO22H2O+O2↑ （5）A或B或C 反应物是固体和液体，不需要加热 D（或E） 氧气不易溶于水（或氧气密度比空气略大） 用排水法收集气体，当集气瓶口有大气泡往外冒出时，表示集满氧气（或把带火星木条放在集气瓶口，若木条复燃，则集满）。
【解析】（1）根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，要制取氧气，反应物中必须含有氧元素，故用图中A、B、C所示的方法能够制取氧气，是因为它们的反应物中都含有氧元素；
（2）用方法D制取氧气的过程，没有新物质生成，属于物理变化；
（3）高锰酸钾中钾元素为+1价，氧元素为﹣2价，根据化合物中正负化合价代数和为0，设锰元素化合价为x，（+1）+x+（﹣2）×4＝0，则x＝+7；
（4）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，从绿色环保的角度考虑，该方法是实验室制取氧气的最佳方法，反应的化学方程式为2H2O2MnO22H2O+O2↑；
（5）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，该反应是固液不加热型，发生装置选：A或B或C；氧气不易溶于水，可用排水法收集，用排水法收集气体，当集气瓶口有大气泡往外冒出时，表示集满氧气；氧气密度比空气略大，可用向上排空气法收集，氧气具有助燃性，检验氧气是否收集满的方法是：把带火星木条放在集气瓶口，若木条复燃，则集满。品名：XX牌贴身暖宝宝
成分：袋内物质：铁粉、水、活性炭、食盐等
内袋材料：微孔透气无纺布
外袋材料：不透气塑料
用法：临使用前，打开外袋取出内袋，直接贴在衣服上，打开外袋后保持温暖12小时
物质
反应现象
化学方程式
在空气中
在氧气中
硫磺
发出微弱的淡蓝色火焰，燃烧放热，生成无色、有刺激性气味的气体
发出明亮的蓝紫色火焰，燃烧放热，生成无色、有刺激性气味的气体
S+O2点燃SO2
木炭
持续红热，发出红光，放出热量
剧烈燃烧，发出白光，放出热量
C+O2点燃CO2
铁丝
灼烧时红热，离火后变冷，不燃烧
剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体
3Fe+2O2点燃Fe3O4
红磷
黄色火焰，放出热量，产生大量白烟
剧烈燃烧，放出热量，发出白光，产生大量白烟
4P+5O2点燃2P2O5
石蜡
产生黄白色火焰，火焰分层，放出热量，稍有黑烟
剧烈燃烧，发出白光，放出热量，瓶壁上有水雾出现
实验原理
2KMnO₄△K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑
2KClO3 MnO₂∆ 2KCl + 3O2↑
2H2O2 MnO2 2H2O + O2↑
发生装置
固体加热型
固液常温型
实验步骤
（1）检查装置的气密性（2）装入药品
（3）固定试管（4）点燃酒精灯
（5）收集氧气（6）撤离导管
（7）熄灭酒精灯
（1）检查装置的气密性
（2）装入药品
（3）倒入过氧化氢
（4）收集氧气
收集方法
向上排空气法 排水法
检验方法
将带火星的木条伸入集气瓶中，如果木条复燃，表明是氧气
验满方法
1.用向上排空气法收集氧气时，将带火星的木条平放在集气瓶口，如果木条复燃，表明氧气已收集满
2.用排水法收集氧气时，当有大气泡从瓶口冒出时，表明氧气已收集满
评价标准
1.是否根据实验条件选择实验方案，并进行可行性论证
2.是否积极参与实验操作活动，并善于与同学合作
3.是否规范取用药品，节约药品，保持实验台整洁
4.是否客观准确记录实验现象，并交流实验成果
5.是否体验到实验探究活动的乐趣
实验步骤
实验现象
实验结论
步骤①木条不复燃；
步骤②产生气泡，溶液变蓝色；
步骤③ 。
硫酸铜能作过氧化氢分解的催化剂，反应的化学方程式为 。