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九年级

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九年级化学上册 第二单元:《我们周围的空气》知识

知识结构

      知识梳理         

一、空气成分及其用途

1、法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究空气成分,得出结论:空气由氧气氮气组成,其中氧气约占空气总体积的1/5

2、空气的成分及其体积分数(大约)

空气成分

氮气

氧气

稀有气体

二氧化碳

水蒸气和其它成分

体积分数

78%

21%

0.934%

0.034%

0.02%

3、空气各成分的用途:

1)分离液态空气制取各成分                  

    降温               加热                 氧气      该过程是物理变化

空气      液态空气                          氮气            (石油蒸馏同这里的原理一样)

    加压        原理:各成分沸点不同 稀有气体         

2)用途: 氮气 工业生产硝酸和氮肥,食品防腐,液态氮气用作制冷剂 O2供给呼吸,支持燃烧,钢铁冶炼,金属焊接; 稀有气体用作保护气,制作多用途电光源;

4、空气质量:

1)空气中的有害物:SO2CONO2O3和可吸入颗粒物、总悬浮颗粒物

2)空气污染指数越高,污染越严重;

3CO2不属于空气污染物,但含量增多会引起温室效应

典例1 2019.北京】空气成分中,体积分数最大的是(    

A.氧气     B.氮气   C.稀有气体   D.二氧化碳

【答案】B

【解析】空气成分中,体积分数:氮气78%,氧气21%,稀有气体0.94%,二氧化碳0.03%和其他气体0.03%。故选B

典例22019.重庆A】某些袋装食品需要充气防腐,下列最宜作充入气体的是(  )

A.氮气      B.氧气      C.甲烷     D.一氧化碳

【答案】A

【解析】氮气化学性质较稳定,无毒且来源广,可以作袋装食品保护气。故选A

典例32019湖南衡阳】有关空气的叙述中,正确的是(  )

A.空气中的氧气具有可燃性,可用作火箭燃料

B.化工厂废气及汽车尾气,不会造成空气污染

C.稀有气体有广泛的用途,可制成多种用途的电光源

D.空气中的氮气与氧气体积比约为51

【答案】C

【解析】A、氧气能支持燃烧,但不具有可燃性,不能用作火箭燃料,故选项说法错误。

B、化工厂废气及汽车尾气,会造成空气污染,故选项说法错误。

C、稀有气体有广泛的用途,通电时它们会发出不同颜色的有色光,可制成多种用途的电光源,故选项说法正确。

D、空气中的氮气与氧气体积比约为41,故选项说法错误。

故选:C

二、测定空气中氧气的含量

1、基本思路:通过化学反应,除去混合物中的一种成分,再测定混合物在反应前后的体积或质量的变化。

2、药品选择:生成物是固体,只与氧气反应。例如:红磷或铜等。

3原理:4P+5O2  2P2O5

4、装置:

5、步骤:连接装置,检查装置气密性;把集气瓶的容积分成5等份,做好记号;用止水夹夹紧胶管;在燃烧匙内放入过量的红磷;点燃燃烧匙中的红磷,立即伸入集气瓶中,把塞子塞紧;待红磷熄灭并冷却后,打开止水阀。

6、现象:集气瓶中有大量的白烟生成,并放出热量;打开止水夹,烧杯中的水倒流到集气瓶中,上升到约1/5处。

7、结论:空气中的氧气含量大约是1/5

8、氧气含量偏小的原因:没有冷却至室温就读数;铜红磷量不足;加热时间不够;装置漏气;

典例4 2019辽宁营口】实验室用燃烧法测定空气中氧气的含量,最适宜选用的可燃物是(  )

A.红磷     B.木炭     C.细铁丝     D.蜡烛

【答案】A

【解析】A.红磷可用来测定空气中氧气的含量,因红磷能在空气中燃烧,且产物是固体,如装置内红磷燃烧消耗尽氧气,瓶内气压减小,水吸入装置的体积数就是空气中氧气的体积数,故正确;

B.木炭虽然能在空气中燃烧,也不能用来测定空气中氧气的含量,因其产物也是气体;故不能用来测定空气中氧气的含量,故错误;

C.细铁丝不能在空气中燃烧,不能用来测定空气中氧气含量,故错误;

D.蜡烛能在空气中燃烧,但生成二氧化碳气体,在反应装置中虽然消耗了氧气,却又产生了新的气体,因而不能用来测定空气中氧气的含量。

故错误。故选:A

典例52018河北省】图6所示是测定空气里氧气含量的装置、气密性良好,在集气瓶内加入少量水,将水面上方空间分为5等份。用弹簧夹夹紧橡皮管、点燃红磷后,迅速伸入集气瓶中并塞紧塞子;

待燃烧停止并冷却至室温后,打开弹簧夹。

 

1)红磷燃绕的化学方程式为__________________

2)打开弹簧夹后,烧杯中的水能够进入到集气瓶中的原因是:_______________

3)实验结束,进入集气瓶中水的体积小于瓶内空间的五分之一,可能的一种原因是_________________

【答案】(1)4P+5O22P2O5(2)红磷燃烧将集气瓶内氧气消耗掉,使瓶内压强减少,在大气压作用下,将水压入集气瓶;(3)红磷量不足。

【解析】(1)红磷燃烧产生大量白烟,并放出热量,其反应化学方程式:4P+5O22P2O5(2)验结束后,打开弹簧夹,烧杯里的水进入瓶中的原因是集气瓶中的氧气被消耗,压强小于外界压强,在大气压作用下,将水压入集气瓶;(3)红磷量不足。

三、氧气的性质

1、物理性质:无色、无味的气体,不易溶于水(故可以用排水法收集); 密度比空气大(故收集的一瓶氧气,要正放在桌面上)。

2、化学性质:

与木炭反应;原理:C+O2CO2

现象:空气中:发红光,放热,生成使澄清石灰水变浑浊的气体。氧气中:发白光,放热,生成使澄清石灰水变浑浊的气体

注意:木炭伸入瓶中时,要自上而下,缓慢伸入(目的使木炭与氧气充分反应)。

与铁丝反应;原理:3Fe+2O2Fe3O4

现象:空气中:变红热,不燃烧;氧气中:剧烈燃烧,火星四射,放热,生产黑色物质

注意:铁丝用砂纸打磨(除去表面的氧化物); 在铁丝一端系一根火柴棒(引燃);铁丝绕成螺旋状(预热未燃烧的的铁丝);在瓶底加少量水或铺一层细沙(防止高温生成物使集气瓶炸裂);燃着的铁丝不能接触瓶壁(防止炸裂瓶壁)。

ƒ与木石蜡反应

现象:空气中:发红光,放热,生成水雾和使澄清石灰水变浑浊的气体。氧气中:发白光,放热,生成水雾和使澄清石灰水变浑浊的气体

思考:木炭等在空气中反应与在氧气中反应剧烈程度明显不同,为什么?物质与氧气反应时,单位体积的空间里氧分子的数目越多,反应就越剧烈

典例62019.北京】下列物质在氧气中燃烧,火星四射、生成黑色固体的是(    

A.铁丝      B.红磷      C.甲烷     D.氢气

【答案】A

【解析】铁丝在氧气中剧烈燃烧,火星四射、生成黑色固体。故选A

典例72019山东青岛】下列关于氧气的说法正确的是(  )

A.氧气具有可燃性,可以支持燃烧

B.水生动物能在水中生存是因为氧气易溶于水

C.工业上利用分离液态空气的方法制取氧气

D.氧气的化学性质很活泼,常温下能与所有物质发生化学反应

【答案】C

【解析】A、氧气具有助燃性,可以支持燃烧,不具有可燃性,故A说法不正确;

B、水生动物能在水中生存是因为水中溶有一定量的氧气,氧气能供给呼吸,不能说明氧气的溶解性,故B说法不正确;

C、空气中含有大量的氧气,工业上利用分离液态空气的方法制取氧气,故B说法正确;

D、氧气的化学性质很活泼,常温下能与某些物质发生化学反应,故D说法不正确。

故选:C

四、氧气的制取

1、实验室制取氧气

1)选药品的条件:必须含有氧元素。常用过氧化氢溶液和二氧化锰;或加热高锰酸钾或氯酸钾

如果用过氧化氢和二氧化锰制取氧气:

1)原理:2H2O2   2H2O + O2

2)装置:固液不加热,排水法(或向上排空法)。

3)步骤:检查气密性;装药品,先固后液;

4)收集法:、排水法:原因氧气不易溶于水,不与水反应;(何时开始收集:导管口有连续均匀气泡冒出时开始收集。)、向上排空气法:原因密度比空气大且不与空气反应;

5)验满:向上排空气法,用带火星的木条放在,瓶口,木条复燃则收集满。

6)检验:用带火星的木条伸入,瓶内,木条复燃则该气体是氧气。

如果用高锰酸钾或氯酸钾制取氧气

1)原理:2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2

2)装置:固固加热,排水法(或向上排空法)

3)步骤:连接装置:先下后上,从左到右的顺序;检查装置的气密性装入药品:按粉末状固体取用的方法;固定装置:固定试管时,试管口应略向下倾斜,铁夹应夹在试管的中上部加热药品:先预热,后在反应物部位用酒精灯外焰加热;收集气体;先将导管移出水面,再停止加热

4)收集法:、排水法:原因氧气不易溶于水,不与水反应;(何时开始收集:导管口有连续均匀气泡冒出时开始收集。)、向上排空气法:原因密度比空气大且不与空气反应;

5)验满:向上排空气法,用带火星的木条放在,瓶口,木条复燃则收集满。

6)检验:用带火星的木条伸入,瓶内,木条复燃则该气体是氧气。

2、催化剂(1)概念:在化学反应中能改变其他物质的反应速率,但本身的化学性质质量在反应前后没有发生变化的物质。 

2)特点:两不变(质量、化学性质)、一改变(反应速率,包括加快减慢)。

典例82019湖北荆州】下列有关催化剂的说法正确的是(     

A.只能加快反应速率          B.二氧化锰在任何化学反应中都是催化剂

C.能增加生成物的质量        D.质量和化学性质在化学反应前后不变

【答案】D

【解析】催化剂可以改变化学反应速率,即可以加快活减缓反应速率;二氧化锰可以作某种反应催化剂,不是所有反应;催化剂不能增加生成物的质量;催化剂的质量和化学性质在化学反应前后不变。故选D

典例92019湖北黄冈】实验室用高锰酸钾制取氧气,请结合下列装置,回答问题:

            

                    A         B               C           D          E

1)写出仪器X的名称:                      

2)要制备较为纯净的氧气,应选用的发生装置和收集装置是         (填序号),该反应的化学方程式为                                  

3)该实验的主要步骤有:将导气管移出水槽;加热;装药品、棉花;收集;熄灭酒精灯;

检查装置气密性。正确的操作顺序为                      

【答案】(1)酒精灯   (2BC   2KMnO4 ====(△) K2MnO4 + MnO2+O2↑   3⑥③②④①⑤

【解析】(1X仪器是酒精灯;(2)实验室用高锰酸钾加热制取氧气选用B装置,用排水法收集较纯净的氧气,选用C装置,反应方程式:2KMnO4====(△) K2MnO4+MnO2+O2;(3)实验室制取氧气的实验步骤:查装置气密性⑥→装药品③→加热②→收集气体④→移导管①→熄灭酒精灯

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