中考热点 以空气和氧气的基础知识及其综合实验命题,凸显化学价值观和实证观。
考点归纳 (阅读考点归纳,标记关键字词,背诵易忘要点,注意理解比较)
1.空气的成分(体积分数)(A): 氮气占78%、氧气占21%、稀有气体约占1%。
2.空气的污染(A):
(1)引起空气污染的主要因素是人为污染源,例如矿物燃料(煤和石油)的燃烧。
(2)空气质量报告中的污染指数包括可吸入颗粒物、SO 2 、NO 2 (氮氧化物)、PM 2.5、臭氧和CO等。其中二氧化硫是引起酸雨的主要气体,PM 2.5是引起雾霾的主要物质。
(3)防治空气污染的措施:开辟城市绿地,开发新的洁净能源,使用尾气净化装置,降低有害物质的排放等。
3.稀有气体(A): 化学性质很稳定,一般不跟其他物质发生反应,利用这一性质,常用作保护气;稀有气体在通电时能发出不同颜色的光,可制成多种用途的电光源;氦气的密度仅次于氢气,且不能燃烧,还可用于填充安全飞艇。
4.氧气(B):
(1)物理性质:氧气是无色、无味的气体,难溶于水(可用排水法收集),密度比空气大(可用向上排气法收集)。
(2)化学性质:活泼,能跟许多金属和非金属发生反应(反应的化学方程式和实验现象见附录,下同);具有氧化性,能助燃,支持呼吸。
(3)主要用途:可用于供给呼吸、富氧炼钢,用氧炔焰气焊或气割钢板等。
(4)制备原理:① 工业制法:分离液态空气,沸点比氮气高的氧气后逸出;② 实验室制法:用H 2 O 2 催化分解或KClO 3 催化受热分解,反应中的MnO 2 起催化作用。
5.催化剂的概念(A): 在化学反应里能使其他物质的反应速率加快,而本身的质量和化学性质在反应前后都没有变化的物质,叫作催化剂。
考题导悟 (考题自己先做,对照解析反思,领悟应考对策,完成相关练习)
1.空气和氧气的基础知识
【例1】 (上海中考) 雾霾是一种大气污染现象,不属于雾霾治理措施的是 ( )
A.植树绿化,美化环境
B.提倡绿色出行,发展公共交通
C.外出时佩戴防雾霾口罩
D.减少燃煤发电,增加太阳能发电
【解析】 雾霾是特定气候条件与人类活动相互作用的结果,主要是排放的大量细颗粒物(PM 2.5)持续积聚而引起。植树绿化、绿色出行、发展公共交通、减少燃煤发电、增加太阳能发电等措施均能减少PM 2.5的排放,而外出时佩戴防雾霾口罩只能减少人自身对PM 2.5的吸入,不能治理雾霾。
【答案】 C
【例2】 (2019上海中考) 在氧气中燃烧,产生明亮蓝紫色火焰的是( )
A.硫
B.红磷
C.铁丝
D.氢气
【解析】 硫在氧气中燃烧,发出明亮的蓝紫色火焰,A正确;红磷在氧气中燃烧,产生大量的白烟,B错误;铁丝在氧气中剧烈燃烧,火星四射,C错误;氢气在氧气中燃烧,发出淡蓝色火焰,D错误。故选A。
【答案】 A
【例3】 (上海中考) 关于物质燃烧的现象描述错误的是( )
A.磷在空气中燃烧,剧烈反应,产生大量白雾
B.铁丝在氧气中燃烧,火星四射,生成黑色固体
C.镁带在空气中燃烧,发出耀眼的白光,生成白色固体
D.硫在氧气中燃烧,火焰呈蓝紫色,生成有刺激性气味的气体
【解析】 磷在空气中燃烧,生成的P 2 O 5 白色固体分散在空气中形成白烟,不形成液态的白雾,故A错误。
【答案】 A
【例4】 (上海中考) 物质的用途错误的是( )
A.干冰:人工降雨
B.稀盐酸:除铁锈
C.稀有气体:制作霓虹灯
D.氧气:光合作用的原料
【解析】 干冰升华时吸收热量使水蒸气冷凝为液体,可用于人工降雨;稀盐酸能与铁锈中的Fe 2 O 3 反应,可除去铁锈;稀有气体通电时会发出有色光,可填充霓虹灯;光合作用的原料是CO 2 和水,产物是有机物和氧气。
【答案】 D
【应考对策】 有关空气和氧气的性质和用途,凸显化学价值观,务必熟记;有关空气污染(尤其是PM 2.5)的原因与治理,务必关注;有关空气和氧气性质实验现象的描述,要注重平时观察,辅助于对比记忆:
注意:“烟”是大量固体小颗粒分散的现象;“雾”是大量小液滴分散的现象;可燃性气体或容易汽化的物质(如酒精、硫等)燃烧时都能产生火焰;而沸点高、难汽化的固态物质(如木炭、铁等)燃烧时,只会发光而不产生火焰。氢气、一氧化碳、甲烷、硫等在空气中燃烧,均发出淡蓝色或蓝色火焰。
【巩固练习1】 (上海中考) 我们需要清新的空气。口罩中填充活性炭是利用其_____性,以减少污染物的吸入。空气的组成如图(按体积分数),甲气体的名称是_____;乙中含有多种气体,其中可用于填充飞艇且性质稳定的气体名称是_____。
2.空气和氧气的综合实验
【例5】 (上海中考) 某兴趣小组同学对实验室制备氧气的条件进行如下探究实验。
(1)为探究催化剂的种类对氯酸钾分解速度的影响,甲设计以下对比实验:
Ⅰ.将3.0g KClO 3 与1.0g MnO 2 均匀混合加热
Ⅱ.将xg KClO 3 与1.0g CuO均匀混合加热
在相同温度下,比较两组实验产生O 2 的快慢。
Ⅰ中反应的化学方程式是_____________;Ⅱ中x的值应为_____。
(2)乙探究了影响过氧化氢分解速度的某种因素。实验数据记录如下:
本实验中,测量O 2 体积的装置是_____(填编号)。
实验结论:在相同条件下,_____________,过氧化氢分解得越快。
丙用右图装置进行实验,通过比较_____________也能达到实验目的。
【解析】 本题是有关“控制变量”的综合实验,要按照“单一变量原则”进行设计;要按照“明确实验目的→分析有关原理→紧扣题意答题”的“实验解题三步骤”,进行解题。
(1)为探究催化剂的种类(实验变量)对氯酸钾分解速度的影响,应控制其他变量相同,所以,Ⅱ中x的值应与Ⅰ相同,为3.0。(2) 乙探究了影响过氧化氢分解速度的某种因素,测量相同时间内产生O 2 体积的装置应该是“气体短管进、液体长管出”的c装置;由表中数据可知,相同条件下,过氧化氢浓度越大,分解速度越快;丙装置是重量法测定过氧化氢分解速度,比较的是“相同时间内天平读数差值大小”。
【答案】
(1)
;3.0 (2)c;过氧化氢浓度越大;相同时间内天平读数差值大小(其他合理答案也可)
【例6】 (2018上海中考) 实验室制取氧气并进行相关实验。
①过氧化氢和二氧化锰制氧气的化学方程式是______________。取用二氧化锰操作正确的是_____(选填图中编号)。
②探究带火星的木条在不同体积分数的氧气中的复燃情况,部分实验数据记录如下:
根据上述实验数据得出的结论是__________ 。
如图所示,在集气瓶中注入占其容积50%的水,用排水法收集氧气,将瓶内的水排尽,用带火星的木条在该集气瓶中进行实验,推测实验现象并说明理由:__________ 。
③过氧化氢分解也可用氧化铜作催化剂。在0.5g氧化铜中滴加过氧化氢,反应结束后固体仍为0.5g且呈_____色。
设计一个实验,证明在过氧化氢分解反应后,氧化铜化学性质没有发生改变。
【解析】 本题含三个小实验,均要按照“明确目的→分析原理→紧扣答题”三步骤答题。
①H 2 O 2 在MnO 2 的催化作用下分解为水和氧气;MnO 2 是粉末状药品,要用药匙取用,将试管横放,并送至试管底部。
②根据表格中反应的信息可知:氧气的体积分数达到60%时能使带火星的木条复燃,所以能使带火星的木条复燃的不一定是纯净的氧气;在集气瓶中注入占其容积50%的水,用排水法收集氧气,将瓶内的水排尽,瓶内氧气的体积分数=50%+50%×21%=60.5%,达到了使其复燃的体积分数,所以用带火星的木条在该集气瓶中进行实验,会观察到带火星的木条复燃。
③氧化铜是黑色粉末,属于碱性氧化物,在该反应中作催化剂,其质量与化学性质在反应前后不变,所以将反应后的混合物过滤,取滤渣于试管中,加入适量稀硫酸,微微加热;黑色固体消失,溶液由无色变为蓝色,就可以证明氧化铜的化学性质在化学反应前后没有发生改变。
【答案】
①
;c ②能使带火星的小木条复燃的不一定是纯净的氧气;带火星的木条复燃,这是因为氧气的浓度达到了使其复燃的体积分数 ③黑;将反应后的混合物过滤,取滤渣于试管中,加入适量稀硫酸,微微加热,黑色固体消失,溶液由无色变为蓝色(合理均可)
【应考对策】 有关空气和氧气的综合实验题凸显实验求证观,是中考难点之一,可采取三点应考对策。
对策一:借助“网络综合法”(详见右图)掌握氧气及其含氧化合物之间的转化关系。
对策二切实按照:“实验解题三步骤”(明确目的→分析原理→紧扣答题)进行解题。
对策三:借助平时小结的“实验经验”设计实验、解答问题。例如:测定空气中氧气含量应满足的三个条件:①可燃物只与氧气发生反应,不与空气中的其他成分发生反应;②可燃物必须过量;③ 反应产物是固态或溶液,能产生相同条件下的“气体压强差”。
【巩固练习2】 如图装置可用于测定空气中氧气的含量,下列操作一定会引起测定结果偏低的是( )
A.红磷燃烧时未夹紧弹簧夹
B.红磷熄灭后立即打开弹簧夹
C.燃烧匙内改用足量的硫粉
D.燃烧匙内改用足量的镁粉
考点精练 (练前重温归纳,反思例题错例,优化答题习惯,提高学习成效)
1.雾霾天气导致呼吸病人增多,因为雾霾可使空气中增加大量的()
A.二氧化碳
B.一氧化碳
C.二氧化硫
D.可吸人颗粒物
2.富氧炼钢用的富氧空气中氧气的含量高于普通空气,富氧空气中氧气与其他气体的体积比可能是()
A.1∶5
B.1∶4
C.1∶3
D.21∶79
3.下列关于氧气用途的叙述错误的是( )
A.富氧炼钢
B.呼吸氧化剂
C.氧炔焰切割金属
D.光合作用原料
4.下列实验中,能观察到的现象是 ( )
A.磷在氧气中燃烧产生白色烟雾
B.硫在氧气中燃烧产生刺激性气味
C.木炭在氧气中燃烧发出红色光
D.铁丝在空气中剧烈燃烧,火星四射
5.(2018杭州中考)小金在做硫燃烧实验时,进行了如下操作:①在铺有细沙的燃烧匙里放入少量硫;②将燃烧匙在酒精灯火焰上加热,直至硫燃烧;③将燃烧匙伸入盛有氧气的集气瓶中(集气瓶内盛有滴加紫色石蕊试液的少量水)。实验中可观察到的现象与结论不符合的是( )
A.对比①和②可说明硫燃烧需要达到一定的温度
B.对比②和③中硫的燃烧现象说明氧气具有助燃性
C.在③中观察到紫色石蕊试液变红,说明硫燃烧是化学变化
D.在③中观察到紫色石蕊试液变红,说明硫燃烧产物是一种酸
6.如图表示一定质量氯酸钾和二氧化锰的受热过程,某变量y随加热时间的变化趋势,纵坐标表示的是 ( )
A.产生氧气的质量
B.固体中氧元素的质量分数
C.固体中二氧化锰的质量
D.固体中钾元素的质量分数
7.做铁丝在氧气中燃烧的实验操作或现象不正确的是 ( )
A.在盛氧气的集气瓶底预先放少量细砂或水
B.先用带火星的木条放在集气瓶口检验氧气是否充满
C.在铁丝末端系上火柴杆,点燃后立即伸入集气瓶中
D.铁丝在氧气中剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体
8.(2019上海静安一模)进行下列实验,不需要控制变量的是( )
A.用红磷和白磷探究可燃物燃烧的条件
B.用水和酒精探究影响物质溶解性的因素
C.用燃烧的木条检验二氧化碳和氧气
D.用二氧化锰和氧化铜比较过氧化氢分解中催化剂的催化效果
9.等质量的下列物质在氧气中完全燃烧,消耗氧气的物质的量最多的是 ( )
A.镁
B.铁
C.碳
D.乙炔(C 2 H 2 )
10.(1)工业制氧气的原理是分离液态空气,其方法是将空气加压降温成液态空气,然后略微升温,其中先逸出的是_____。(已知氧气的沸点是-183℃,氮气的沸点是-196℃)
(2)写出一种实验室制取氧气的化学方程式_____________________。
11.某化学兴趣小组对教材中“测定空气里氧气含量”的实验(见图甲)进行了大胆改进,设计图乙(选用容积为45mL的18×180mm的试管作反应容器)和图丙实验方案进行,收到了良好的效果。请你对比分析下面图甲、图乙、图丙实验,回答下列有关问题。
(1)在用图甲装置进行实验时,实验误差比较大。
①有的同学测得的氧气体积分数大于
,造成这种结果的可能原因是(回答两点)__________ 。
②有的同学测得的氧气体积分数小于
,造成这种结果的可能原因是(回答两点)__________ 。
(2)图乙实验的操作步骤如下:a. 点燃酒精灯;b. 撤去酒精灯,待试管冷却后松开弹簧夹;c.将过量红磷平装入试管中,将20mL的注射器活塞置于10mL刻度处,并按图乙中所示的连接方式 固定好,再用弹簧夹夹紧橡皮管;d. 读取注射器活塞的数据。
①你认为正确的实验操作顺序是_____(填序号)。
②图乙实验中,注射器活塞将从10mL刻度处慢慢前移到约为_____mL刻度处才停止。
③对照图乙实验,你认为图甲实验除易造成实验误差外,另一不足之处是_____。
(3)图丙实验,从理论上分析,玻璃管内液面最终将上升至_____处(填1、2、3、4),对照图乙实验,其优点是 __________ 。(只写一条)
12.如图是"铁丝在氧气中燃烧"的实验改进装置。下列说法错误的是 ( )
A.氧气无须提前制备和收集
B.用塑料瓶代替集气瓶,实验更安全
C.该装置也可用于二氧化碳和氢气的制备、干燥和检验
D.铁丝在氧气中剧烈燃烧,发出黄色火焰,产生黑色固体
13.为了探究某脱氧剂的成分(由两种单质组成)及利用该脱氧剂测定空气中的氧气含量,兴趣小组进行了如下实验。
Ⅰ.探究脱氧剂成分
【实验观察】 脱氧剂为灰黑色粉末,若在空气中放置一段时间,有红棕色固体生成。
【做出假设】 根据颜色变化,假设该脱氧剂中含有________(填化学式)。
【验证假设】 方法为:__________________。
【实验探究】 新取一定量的脱氧剂,将已验证的成分分离。取剩余固体与少量CuO混合,置于图(1)所示装置中加热,一会儿观察到黑色固体变红色,同时澄清石灰水变浑浊。
【实验结论】 该脱氧剂中还含有_______(填化学式),写出澄清石灰水变浑浊的化学方程式:__________________。
Ⅱ.测定空气中氧气含量
使用图(2)装置进行实验,实验前应先进行的操作是___________。
【实验过程】
步骤1:在注射器中放入足量脱氧剂粉末(体积为2mL),封闭;
步骤2:打开弹簧夹,将活塞向右拉至一定距离,关闭弹簧夹;
步骤3:不断轻轻晃动注射器,至活塞位置不再发生变化。
【数据处理】
(1)实验中需要记录的数据是__________ 。
(2)上述实验测定过程至少需要重复两次,其目的是________。
【实验对比】 通过燃烧红磷法测定空气中氧气的含量,装置如图(3)所示,步骤如下:
(1)用弹簧夹夹紧橡皮管;
(2)点燃燃烧匙内的红磷,立即伸入瓶中并塞紧瓶塞;
(3)_________________;
(4)观察并记录水面的变化情况。
多次实验发现,集气瓶内上升的水面始终小于瓶内原有空气体积。
【表达交流】 查阅资料得知,当空气中氧气的体积分数降至7%以下时,红磷不再燃烧。由此可知,燃烧红磷法在操作无误的前提下测定结果不够准确的原因是________;与燃烧红磷法相比,脱氧剂法测定空气中氧气含量的优点是__________。
14.(2018浙江金华中考)小君和小英同学发现:带火星的竹签在空气中不会复燃,若用装有60%水的集气瓶倒置在水槽中收集氧气,得到的气体能使带火星的竹签复燃,为了找到能使带火星竹签复燃的氧气含量的最小值,他们进行了如下探究:
【设计实验】 小君设计了如图的装置,在该装置的圆底烧瓶中放入25mL水的目的是____________。
【实验研究】 第一组实验:取3只集气瓶,编号为①②③,分别装入15%、30%和45%的水,盖上盖玻片倒置在水槽中。当气泡__________放出后,导管口伸入集气瓶把其中的水全部排出,将相同的3支带火星竹签分别插入①~③号瓶中,记录实验现象。
获得第一组实验现象后,小君又做了第二组实验,并记录实验现象,两组实验数据和现象见下表:
得出上述两组实验现象后,小英认为还不能确定能使带火星竹签复燃的氧气含量的最小值,需继续进行实验。则实验序号⑦的集气瓶装水的体积分数应该是_____%。
【实验结论】 再经过数次实验并计算后得出:能使带火星竹签复燃的氧气含量最小值为48.7%。
【继续探究】 小君认为采用该方法收集的氧气中含有一定量的水蒸气,请你提出实验改进的措施 。
15.(上海浦东二模)不同场合制取氧气的实验原理可能不同。
【实验室制取氧气】 甲组同学用以下装置收集干燥的氧气。
(1)写出图中仪器名称。a:_____ b:_____。
(2)写出装置A中发生反应的化学方程式:________。实验过程中,观察到装置B中白色固体变蓝,C、D中无明显现象,写出装置B中发生反应的化学方程式:_______。
(3)装置E用于收集氧气,请在图中将导管补画完整。
(4)若E中氧气已集满,将带火星的木条放在导管口m处,可观察到_______。
【潜水艇里制氧气】 潜水艇中可用过氧化钠(Na 2 O 2 )制取氧气,反应原理是:2Na 2 O 2 +2CO 2 →2Na 2 CO 3 +O 2 。乙组同学欲用过氧化钠制取干燥的氧气。他们更改了上图装置中的一些药品后进行实验,装置内的药品如下:
(5)乙组实验:装置A中发生反应的化学方程式为__________,C装置中氢氧化钠溶液的作用是 __________ 。
(6)在甲、乙两组实验中,装置D的作用是否相同?阐述理由:__________。
反思备忘 (小结解题方法,摘录典型错例,每隔几天重温,避免同类错误)
1.反思小结:
2.错例备忘: