九年级化学上册同步解析与测评上空气是由什么组成的（附答案新人教版） 10页

2020-2021学年初三化学上册同步解析与测评：空气是由什么组成的 一、空气的组成 1．二百多年前，法国化学家_______用定量的方法研究了空气的成分，得出了空气由______和______组成。 2．空气的成分及其含量按体积分数计算，大约__________占 78%，__________占 21%，__________占 0.94%， CO2 占__________，其它气体和杂质占 0.03%。 二、空气中氧气含量的测定实验 1．测定原理：利用__________在__________容器中燃烧消耗__________，生成__________，则容器内气体 压强__________，烧杯中的__________在外界大气压的作用下__________，进而通过进入集气瓶中 __________来确定空气中氧气的含量。 2．实验现象：红磷燃烧，产生大量__________，过一会儿火焰熄灭，装置__________后打开弹簧夹，观察 到烧杯内的水被压入集气瓶中，集气瓶内水平面上升约__________，说明氧气约占空气体积的 1/5。 三、纯净物和混合物 纯净物 混合物 概念 只由__________物质组成 由__________物质混合而成 特性 __________固定的组成和性质 __________固定的组成和性质，各物质都保 持各自的性质 表示方法 可用化学符号表示，如氮气(N2)、二 氧化碳(CO2)等 不能用固定的化学符号来表示 举例 氧气(O2)、硫（S）、一氧化碳（CO） 等 空气、澄清石灰水、海水、糖水等 【答案】一、1．拉瓦锡 氧气 氮气 2．氮气 氧气 稀有气体 0.03% 二、1．红磷 密闭 氧气 白色固体五氧化二磷 减小 水 进入集气瓶 水的体积 2．白烟 冷却 1/5 三、一种 两种或两种以上的 有 没有 一、拉瓦锡测定空气中氧气含量的实验 1．实验方法和原理 在曲颈甑（盛空气）里加热汞。 拉瓦锡测定空气的组成的原理：汞+氧气 氧化汞，氧化汞 汞+氧气。 实验装置： 2．实验现象及分析 （1）银白色的液态汞变成红色粉末(氧化汞）。生成气体的体积和所消耗气体的体积恰好相等，且将生成的 气体加入到前一容器中剩余的气体里，所得气体跟空气的性质完全一样。 （2）容器里空气 ①体积减小约 1/5（氧气） ②剩余气体约 4/5（氮气） （3）实验结论 空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积的 1/5。 3．汞的优缺点分析 （1）使用汞的优点 ①汞在加热的条件下，只与氧气反应。 ②汞为液态，在汞槽中起到液封的作用，并能直接用来测量反应器内空间体积的变化。 ③生成的氧化汞分解又能得到汞和氧气，把得到的氧气加到剩下的 4 5 体积的气体中，结果所得气体跟空气 的性质完全一样。 ④汞的沸点较低，汞蒸气与氧气反应比较充分，能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽。 ⑤氧化汞的密度小于汞的且不溶于汞，因此易与汞分离 （2）使用汞的缺点 汞有毒，汞蒸气易挥发，会造成环境污染，甚至危害人体健康。 空气中氧气含量测定的认识。 （1）教材中介绍了拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分（实验装置如图 1）。该实验中选择使用汞的优 点有__________。 A．实验过程中没有污染 B．在汞槽中起到液封作用 C．生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气 D．能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽 （2）实验室常用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量（装置如图 2），写出红磷燃烧的文字表示式____ __________________。兴趣小组用该方法测出的氧气含量常常远低于 21%。 （3）用红磷燃烧的方法为什么不能准确地测定空气中氧气的含量？ 【进行猜想】装置漏气；________________________，装置内氧气有剩余；…… （4）铜也能与空气中氧气、水、二氧化碳反应而锈蚀，生成铜绿[铜绿的主要成分为 Cu2(OH)2CO3]，若将 图 3 装置中的粗铁丝换成足量的铜丝进行实验，请判断能否比较准确地测定空气中氧气的含量，并说明理 由：___________________________________。 【答案】（1）BCD （2）红磷+氧气 五氧化二磷 （3）红磷不足 （4）不能；因为空气中二氧化碳含量约只有0.03%，铜不能将装置中的氧气几乎耗尽 【解析】（1）教材中介绍了拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分（实验装置如图1）。该实验中选择使 用汞的优点有在汞槽中起到液封作用；生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气；能将密闭装置内空气中 的氧气几乎耗尽，故选BCD。 （2）磷和氧气在点燃的条件下生成五氧化二磷，反应的文字表达式为：红磷+氧气 五氧化二磷。 （3）实验中所取的红磷不足导致装置内氧气有剩余。 （4）铜也能与空气中氧气、水、二氧化碳反应而锈蚀，生成铜绿[铜绿的主要成分为Cu2(OH)2CO3]，若将 图3装置中的粗铁丝换成足量的铜丝进行实验，不能比较准确地测定空气中氧气的含量，因为空气中二氧化 碳含量约只有0.03%，铜不能将装置中的氧气耗尽。 二、实验室测定空气中氧气含量的实验 1．原理 利用红磷在空气中燃烧，将瓶内氧气消耗掉，生成五氧化二磷固体，使集气瓶内压强减少，在大气压作用 下，进入容器内水的体积即为减少的氧气的体积。 2．实验装置 3．实验中的注意事项： （1）测定空气中氧气的体积分数时，所用物质应满足的条件： ①此物质能够在空气中燃烧，不能用铁丝代替红磷，铁丝在空气中不能燃烧。 ②此物质在空气中燃烧时只能消耗氧气，不能消耗其他气体。不能 选用镁代替红磷，因为镁不仅与空气中 的氧气反应，还和二氧化碳、氮气反应。 ③此物质在空气中燃烧时只能生成固体，而不能生成气体，一般不用木炭、硫代替红磷；若生成的气体能 完全溶于集气瓶内的液体中也可以。 （2）实验失败与成功的原因： ①装置不漏气是本实验成功的关键，所以实验前应检查装置的气密性。如果气密性不好，外界空气会进入 容器，使测定结果低于 1/5。 ②实验中红磷要过量，以消耗容器内全部氧气，否则会使测定结果低于 1/5。 ③实验完毕，待容器冷却至室温后，再打开止水夹，观察进水的体积，避免因温度高，气体膨胀，使测定 结果低于 1/5。 （2020·牡丹江）测定空气中氧气含量的实验装置如图所示：下列有关说法正确的是（ ） A．燃烧匙中的红磷可以换成硫或木炭 B．选用红磷是因为反应只消耗 O2，生成固态的 P2O5 C．装置内水位不会发生变化 D．本实验可以证明空气含有Ｎ2、O2、CO2 和稀有气体 【答案】B 【解析】A、燃烧匙中的红磷不可以换成硫或木炭，硫或木炭燃烧生成气体，装置中气压不变，装置中液面 不会上升，无法测定氧气体积分数，A错误。 B、选用红磷是因为磷只消耗O2不和氮气反应，生成固态的P2O5没有生成新的气体，B正确。 C、红磷燃烧消耗氧气，没有生成新的气体，装置中气压下降，在大气压作用下，液面上升，装置内水位会 发生变化，C错误。 D、本实验不可以证明空气含有CO2和稀有气体，D错误。故选：B。 三、纯净物与混合物的相关辨析 1．混合物是各成分简单混合，它们之间没有发生化学反应，各成分保持其原来的性质，在一定条件下可将 其分离。 2．纯净物是相对而言的，绝对纯净的物质是没有的，通常说的纯净物是含杂质很少，纯度相对较高的物质。 3．判断一种物质是纯净物还是混合物，关键是判断这种物质是由几种物质组成，不能与物质的名称混淆。 例如五氧化二磷是一种物质的名称，是一种纯净物，这里的“氧”“ 磷”是组成五氧化二磷的两种元素，不是两 种物质。 （2020·铜仁）生活中的下列物质属于纯净物的是（ ） A．酱油 B．豆浆 C．海水 D．氧气 【答案】D 【解析】A、酱油中含有色素、氯化钠、水等物质，属于混合物，不符合题意； B、豆浆中含有水、蛋白质等物质，属于混合物，不符合题意； C、海水中含有氯化钠、氯化镁、水等物质，属于混合物，不符合题意； D、氧气是由一种物质组成，属于纯净物，符合题意。故选D。 1．（ 2020·昆明）拉瓦锡通过实验得出：约占空气总体积 1/5 的气体是 A. N2 B. CO2 C. O2 D. 稀有气体 2．（ 2020·天津）空气中，氧气的体积分数约为（ ） A. 0.03% B. 0.94% C. 21% D. 78% 3．（ 2020·永州）下列物质属于纯净物的是（ ） A．空气 B．石油 C．氧气 D．矿泉水 4．（2020·牡丹江）下列各组物质中，属于纯净物的是（ ） A．医用生理盐水 B．瓶装矿泉水 C．冰水混合物 D．未经污染的空气 5．（ 2020·安顺）空气是人类生产活动的重要资源。下列关于空气的说法正确的是（ ） A．洁净的空气是纯净物 B．空气中可分离出氧气用于医疗急救 C．空气中含量最多的气体是二氧化碳 D．空气中氮气的化学性质比氧气活泼 6．（2020·北京）利用如图装置验证了空气中氧气的含量。下列叙述不正确的是 A. 实验前需检查装置气密性 B. 白磷的作用是消耗试管中的氧气 C. 白磷熄火、试管冷却后再打开止水夹 D. 最终量筒中液面约降至 40mL 刻度线处 7．用红磷测定空气中氧气含量的实验结束后，反应容器内剩下的气体主要是 A．氮气 B．五氧化二磷 C．稀有气体 D．二氧化碳 8．下列实验装置中不能用来测定空气中氧气含量的是 9．（2020•广州）空气是人类生产活动的重要资源。下列生活生产中用到的气体不是来自空气的是（ ） A．炼钢过程用到的氧气 B．磁悬浮列车用到的氮气 C．用于生产氮肥的氨气 D．制作电光源的稀有气体 10．（ 2020·四川甘孜）空气中各成分体积分数如图所示，其中区域“a”代表的是（ ） A．氧气 B．氦气 C．氮气 D．二氧化碳 11．同学们可以通过下列方式认识空气。 （1）空气中体积分数约为 78%的物质是____________。 （2）为测定空气中氧气的体积分数，设计如图实验。 ①为了确保实验成功，在装药品之前应该检查装置的_______________________。 ②该实验中红磷需要过量的原因是________________________。 ③红磷燃烧的现象是_______________________________。 ④冷却至室温后打开止水夹观察到的现象是________________________________________。由此 得出空气中氧气的体积分数约为_____。 12．在学习了空气中氧气含量测定后，李老师给同学们布置了一道作业题：根据已有知识再设计几套测定 空气中氧气含量的装置。以下是同学们设计的装置中的三套。 实验甲：先将红磷点燃后伸入集气瓶，待装置冷却再打开止水夹； 实验乙：先在试管中放入一团白磷，用橡皮塞塞紧后放入热水中，使白磷燃烧，待装置冷却后将试管 如图乙倒立于水槽中，并在水下取下橡皮塞； 实验丙：在一个带有活塞和刻度的容器内放入一团白磷（白磷的着火点很低只有 40 度），置于盛有 80 度热水的烧杯上方。 （1）从环保的角度分析，甲和乙哪一个装置更好？__________。 （2）小丽同学按照丙装置进行实验，她观察到白磷____________________________________，活塞先 往________（填“左”或“右”）移，最后活塞停留在_________刻度处。请写出该实验的文字表达式_ _______________________。 1．【答案】C 【解析】拉瓦锡通过实验得出了空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积 1/5 的结论。 2．【答案】C 【解析】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%、其它 气体和杂质 0.03%；故选：C。 3．【答案】C 【解析】A、空气中有氧气、氮气等，属于混合物；故选项错误； B、石油中有汽油、煤油、柴油等，属于混合物；故选项错误； C、氧气是一种物质，属于纯净物；故选项正确； D、矿泉水中有矿物质和水，属于混合物；故选项错误； 4．【答案】C 【解析】A、生理盐水中含有水和氯化钠，属于混合物，不符合题意； B、矿泉水是混合物，因为矿泉水中含有水和多种矿物质，不符合题意； C、冰水混合物中只有水一种物质，属于纯净物，符合题意； D、空气中含有氮气、氧气等，为混合物，未经污染的空气也为混合物，不符合题意。 5．【答案】B 【解析】A、空气是由多种物质组成的混合物，故错误； B、氧气支持呼吸，故可用于医疗急救，故正确； C、空气中含量最多的气体是氮气，故错误； D、氮气的化学性质不活泼，故错误； 6．【答案】D 【解析】A、该装置是利用白磷燃烧消耗氧气，反应后，装置内压强减小，在压强差的作用下，量筒中的 水进入试管，进入水的体积就是空气中氧气的体积，故实验前需检查装置的气密性，否则，装置漏气，外 界空气进入，会使实验结果偏小，不符合题意； B、白磷的作用是将试管内的氧气耗尽，使装置内压强减小，在压强差的作用下，量筒中的水进入试管， 进入水的体积就是空气中氧气的体积，不符合题意； C、白磷熄灭，试管冷却后，再打开止水夹，否则，试管内的气体受热膨胀，占据了一定的空间，会使进 入水的体积偏小，从而使实验结果偏小，不符合题意； D、空气中氧气的体积约占空气体积的 1 5 ，故进入水的体积大约是：130mL× =26mL，故最终量筒中液 面约降至 50mL-26mL=24mL 刻度线处，符合题意。故选 D。 7．【答案】A 【解析】空气的主要成分是氮气和氧气，红磷燃烧消耗了氧气生成了五氧化二磷固体，剩余的气体主要 是氮气。故选 A。 8．【答案】C 【解析】测定空气中氧气含量的原理是，利用物质与空气中的氧气反应，又不生成气体，使瓶内气体减 少， 压强变小，水倒流入集气瓶内，倒流的水的体积就等于瓶内氧气的体积。A、B 中可燃物都是红磷，C 中的可燃物是白磷，生成物都是固体五氧化二磷，符合要求；C 中木炭燃烧生成二氧化碳气体，不符合 要求。故选 C。 9．【答案】C 【解析】A、氧气约占空气总体积的 21%，则炼钢过程用到的氧气来自空气，故 A 正确； B、氮气约占空气总体积的 78%，则磁悬浮列车用到的氮气来自空气，故 B 正确； C、空气中不含氨气，则用于生产氮肥的氨气不是来自空气，故 C 不正确； D、稀有气体约占空气总体积的 0.94%，则制作电光源的稀有气体来自空气，故 D 正确。 10．【答案】C 【解析】空气的成分及各成分的体积分数分别是：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%。由图可知，a 占的体积分数最大，是氮气。 11．【答案】（1）氮气（2）①气密性 ②将集气瓶内空气中的氧气全部消耗掉 ③产生大量的白烟，放出大量的热 ④烧杯中的水进入集气瓶，约占集气瓶体积的 1/5 20% 【解析】（1）空气中体积分数约为 78%的物质是氮气。（2）①为了确保实验成功，在装药品之前应该检 查装置的气密性。②该实验中红磷需要过量的原因是将集气瓶内空气中的氧气全部消耗掉。③红磷燃 烧的现象是产生大量的白烟，放出大量的热。④冷却至室温后打开止水夹观察到的现象是烧杯中的水 进入集气瓶，约占集气瓶体积的 1/5，由此得出空气中氧气的体积分数约为 20%。 12．【答案】（1）乙 （2）剧烈燃烧，产生大量白烟，放出大量的热 右 8 红磷+氧气 五氧化二磷 【解析】（1）使用甲装置测定空气中氧气的含量时，需在检查装置的气密性后，将燃烧匙从集气瓶中拿 出来，放入红磷，在酒精灯上引燃红磷后，再将燃烧匙迅速伸入集气瓶内。而乙装置实验过程中不需 要打开装置，从环保的角度分析，甲和乙相比，乙装置更好，因为生成的五氧化二磷不会逸散到空气 中，不会污染环境。 （2）按照丙装置进行实验，观察到白磷剧烈燃烧，产生大量白烟，放出大量的热，使装置内气压增大， 活塞先往右移动，后向左移动，因为氧气约占空气体积的五分之一，最后活塞停留在 8 刻度处。该实 验的文字表达式：红磷+氧气 五氧化二磷。