届中考科学培优讲义专题集训第20讲空气氧气与氧化.docx

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届中考科学培优讲义专题集训第20讲空气氧气与氧化

第20讲空气、氧气与氧化

知识梳理

【复习重点】

一、空气的主要成分

1.空气中各成分存在的一般验证法,氧气体积分数的测量方法。

2.空气中氮气的体积分数为78%,氧气为21%,另外还有稀有气体、二氧化碳、水蒸气等。

3.大气污染物主要有二氧化硫、一氧化碳、氮的氧化物等。

二、氧气的物理性质

氧气是无色无味的气体。

标准状况下,密度为1.429g/L,略大于空气（可用向上排空气法收集）；不易溶解于水（可用排水法收集）。

三、氧气的化学性质

1.能与非金属（碳、硫、磷）反应。

2.能与金属（镁、铁）反应。

3.能与有机化合物（蜡烛、甲烷、乙醇等）燃烧反应。

以上反应要掌握：

（1）反应物的物理性质,如硫是黄色固体或粉末；

（2）不同的反应现象,如火焰的颜色、火星四射、发白光之类；（3）产物的性质及检验,如四氧化三铁是黑色固体,二氧化碳和水的检验等；（4）反应的特殊点,如一些物质在空气中和在氧气中燃烧的现象不同,有的集气瓶中要放少量水或沙等。

四、氧化反应

1.缓慢氧化与剧烈氧化（燃烧）。

2.燃烧的条件及根据燃烧的条件学会灭火的方法。

3.氧化反应发生的同时一定发生还原反应。

氧化剂具有氧化性,还原剂具有还原性。

4.物质燃烧的程度与氧气的浓度有关。

5.物质与氧气反应不一定有燃烧现象,如缓慢氧化。

五、氧气的用途

供给呼吸，支持燃烧（助燃剂）。

注意：

可燃性与助燃性是两个相反的概念,可燃性体现了物质的还原性，而助燃

性体现了物质的氧化性。

六、实验室制取氧气

1.氧气的工业制法（分离液态空气法、物理方法）。

2.氧气的实验室制法（化学方法）。

（1）分解双氧水（过氧化氢）制取氧气。

（2）加热高锰酸钾或氯酸钾制取氧气。

掌握装置的特点及连接方法，进行气密性检查，确定是否要用催化剂，了解反应过程中的控制、收集、检验与验满方法，知道物品的存放方法等。

七、催化剂

理解催化剂的概念，探究催化剂对反应速度的影响等。

【复习难点】

1.测量空气中氧气体积分数的方法。

2.掌握各种物质在氧气中燃烧的不同现象。

3.分析燃烧反应中的一些特殊要求的原因,如为什么铁丝在氧气中燃烧时,在瓶底要留少量水或沙。

4.理解氧化还原反应的相关概念,如氧化反应、氧化剂、还原剂、氧化性、还原性等。

5.实验室制取氧气的装置特点及连接方法，气密性检查，是否要用催化剂，反应过程的控制、收集、检验与验满，物品的存放方法等。

6.探究催化剂对化学反应的影响。

【易考点】

1.定量测量空气中氧气含量的实验中,要求对实验的各细节（如原料选择、装置特点等）、错误、误差等能进行简单的分析。

2.金属、非金属、有机物等物质在氧气中燃烧的现象的说明。

3.实验室制取氧气的装置及相关操作过程。

4.催化剂。

5.燃烧及其条件，如何利用燃烧的条件来灭火。

6.空气污染的防护与治理。

考点一空气中氧气体积分数的测量

例1、为测量空气中氧气、氮气的体积含量,同学们设计了下列三种实验方案：

①取一定量空气与足量铜粉加热使其充分反应,然后在同样条件下测反应后气体的体积。

②取一定空气与炭粉充分燃烧后,在同样条件下测得体积（气体）的变化。

③在密闭容器内放入实验中的小鼠,让它充分呼吸氧气直至因缺氧而昏迷,测出容器内被消耗的气体的体积。

（1）为了较准确测得空气中氧气与氮气的体积含量,你认为可取的方案为

。

（2）请根据所学知识评估上述三种方案：

。

【解题思路】题中三种方案分别依据氧气、氮气的不同性质进行了设计。

氧气具有氧化性，能支持燃烧,而氮气不具有,据此设计了方案①和②。

氧气能供给呼吸而氮气不能,据此设计了方案③。

实验中氧气要耗尽,余下氮气要纯,测试才准确。

【参考答案】

（1）①

（2）方案①中铜将氧气完全反应，产物只有固体,余下的气体基本上都是氮气；方案

②中燃烧的产物中有二氧化碳气体,不可取；方案③中小动物昏迷，氧气不一定耗尽,不可取。

【方法归纳】本题对三个设计方案进行分析和评估，除了要了解氮气和氧气的性质，还要求了解相关产物的性质,才能作出全面的解答。

【易错误区】由于知识面狭窄,难以对三个方案作出较为完整和准确的分析

。

考点二金属、非金属、有机物等物质在氧气中的燃烧

例2、甲、乙是铁和硫在氧气中燃烧的两个实验示意图,据图回答下列问题：

（1）请写出乙中燃烧的现象：

。

（2）所发生的两个反应有共同点：

集气瓶底部均预先装有少量水。

它们的作用分别是：

甲：

；

乙：

。

【解题思路】

（1）硫在氧气中燃烧的现象是发出明亮的蓝紫色火焰,产生具有刺激性气味的气体,放出热量；硫在空气中燃烧的现象是发出微弱的淡蓝色火焰,产生具有刺激性气味的气体,放出热量。

（2）铁丝燃烧的生成物温度很高，如果直接掉到集气瓶底部容易炸裂瓶底,所以甲中放水是为了防止生成的热熔物溅落瓶底,引起集气瓶炸裂；由于二氧化硫有毒,所以用水来吸收二氧化硫,防止污染空气。

【参考答案】

（1）发出明亮的蓝紫色火焰,产生具有刺激性气味的气体,放出热量

（2）甲：

防止生成的热熔物溅落瓶底,引起集气瓶炸裂乙：

吸收生成的有毒气体,防止污染空气

【方法归纳】

（1）根据硫在氧气中燃烧的现象进行思考,要分清其在空气中燃烧和在氧气中燃烧的区别；

（2）根据集气瓶底部不放水造成的后果进行思考。

【易错误区】注意二氧化硫有毒，属于空气污染物,可以用水来吸收。

考点三实验室制取氧气

例3、如图所示为实验室常用的气体制取装置，据图回答下列问题：

（1）实验室用高锰酸钾制氧气的化学方程式是，应选择的收集装置是

（填字母代号），如果选用如图乙装置收集氧气，气体应从（填“a”或“b”）端导入。

（2）实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气的化学方程式为。

某化学小组同学用20%的过氧化氢溶液和二氧化锰，并选用B装置来制取氧气。

实验中，同学们发现不能得到平稳的氧气流。

大家提出从两个方面加以改进：

一是把发生装置由B改为C，其理由是；

二是将过氧化氢溶液加水稀释，溶液的稀释需要经过计算、量取、搅匀三个步骤。

如果把50g质量分数为20%的过氧化氢溶液稀释成5%的过氧化氢溶液，需加水的质量为

g；在稀释过程中，除了烧杯外，还需要用到的仪器有（填数字序号）。

①量筒②药匙③试管④酒精灯⑤胶头滴管⑥玻璃棒

【解题思路】

（1）高锰酸钾在

加热的条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，氧气的密度比空气大，不易溶于水，所以可以用向上排空气法或排水法收集。

（2）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，注射器可以控制液体的滴加速度，所以把发生装置由B改为C后可以控制氧气产生的速度。

把50g质量分数为20%的过氧化氢溶液稀释成5%的过氧化氢溶液，得到溶液的质量是

=200g，所以需要加水150g。

在稀释过程中，除了烧杯外，还需要用到的仪器有：

量筒、胶头滴管、玻璃棒。

【方法归纳】对于常见气体的制取，发生装置要依据反应物的状态和反应条件进行选择，收集装置则要依据气体的密度和溶解性进行选择。

【易错误区】若不理解实验中收集气体的原理，面对类似于图乙这种有

一定变形的收集装置时，答题易出错。

考点四检查气体制取装置的气密性

下列各图所示装置的气密性检查中,漏气的是（）

【解题思路】常见的气密性检查方法有手握法（如题中图A）或压水法（如题中图B）。

气密性检查的原理是利用容器内气压的变化。

手

握法是利用手的温度使容器内的气体受热膨胀而增大容器内部气压,压水法是利用水柱增大容器内的气压。

图D装置的所示方法类似于压水法。

【参考答案】D

【方法归纳】本题考查的是气体制取装置的气密性检查,要求理解手握法和压水法这两种气密性检查的原理,C和D是这两种方法的变形或综合。

【易错误区】C、D两个装置经过变形后难以判断。

特别是D装置中,需要分析两侧水位的变化对右侧气压的影响。

考点五催化剂对化学反应的影响

例5、【苏州】下列对催化剂的描述中，正确的是（）

A.任何化学反应都需要催化剂

B.催化剂在反应前后本身的质量发生了变化

C.只有分解反应才需要催化剂

D.某些化学反应可以有多种催化剂

【解题思路】催化剂是反应中改变反应速度、而本身的质量和化学性质均不改变的物质。

并不是任何反应都需要催化剂，但有的化学反应可以有多种催化剂。

【参考答案】D

【方法归纳

】此题考查了对催化剂特点的理解,解题时只要把

握催化剂的特点，即只改变反应的速度,而本身的质量和化学性质都不变。

还应明白有的化学反应需要催化剂,有的不需要催化剂。

【易错误区】初中化学学习阶段,最常见的错误是在用氯酸钾制取氧气时需要二氧化锰作催化剂,就以为普通的化学反应中只有制氧气才需要催化剂。

探究提升

小明在实验室制取氧气时,将3.5gKMnO4加热到220℃,收集到O2的体积为308mL,而理论计算应放出0.345gO2,合248mL。

请帮助完成下列两个探究步骤。

（1）请根据化学反应原理（方程式）作出合理的假设：

假设一：

；

假设二：

；

假设三：

。

（2）请设计证明多出O2的原因的实验方案：

。

【解题思路】依据化学反应原理：

2KMnO4

K2MnO4+MnO2+O2↑,含有氧元素的产物只能是K2MnO4和MnO2,猜测其中一个被分解，释放出O2或二者都被分解，释放出O2。

【参考答案】

（1）多出的O2来自于K2MnO4的分解多出的O2来自于MnO2的分解多出的O2来自于K2MnO4和MnO2的共同分解

（2）取一定量的K2MnO4和MnO2分别放在装置中加热,观察是否有O2产生

【易错误区】不理解“根据化学反应原理”这一限定条件,猜想的方向错误,比如猜想“来自于试管中原有的氧气”等。

【考点范围】实验室高锰酸钾制取氧气；猜想与假设、设计实验方案两个探究步骤。

例2、学校科学兴趣小组知道二氧化锰能作过氧化氢分解的催化剂后,想探究其他一些物质如氧化铝（化学式：

Al2O3）是否也可作过氧化氢分解的催化剂。

请你一起参与他们的探究过程,并填写下列空白处。

（1）问题：

氧化铝能不能作过氧化氢分解的催化剂呢？

（2）猜想：

氧化铝能作过氧化氢分解的催化剂。

（3）实验验证：

（4）结论：

氧化铝能加快过氧化氢的分解速率,故氧化铝能作过氧化氢分解的催化剂。

（5）讨论与反思：

经过讨论,有的同学认为只有上述两个证据,不能证明氧化铝能作过氧化氢分解的催化剂,还要补充一个探究实验。

实验三：

实验目的：

探究。

实验步骤：

①准确称量氧化铝（少量）的质量；②完成实验二；③待反应结束,将实验二试管里的物质进行过滤、洗涤、

、称量；④对比反应前后氧化铝的质量。

讨论：

如果氧化铝在反应前后质量不变,则说明氧化铝可以作过氧化氢分解的催化剂。

（6）但小华认为,要证明猜想,上述三个实验还不足够,还需要再增加一个探究实验：

探究。

【解题思路】要探究一种物质能否作为化学反应的催化剂,一般要注意从三个方面入手：

一是探究加入该物质能否改变化学反应速率，二是探究反应前后该物质的质量是否改变，三

是探究化学反应前后该物质的化学性质是否改变。

实验验证：

实验一探究氧化铝对过氧化氢分解速率的影响。

实验一：

将带火星的木条伸入装有过氧化氢溶液的试管中,带火星的木条不复燃,可见常温下过氧化氢分解速率很慢。

实验二：

在装有过氧化氢溶液的试管中加入少量氧化铝,带火星的木条复燃。

可见,氧化铝能加快过氧化氢的分解速率，但不能说氧化铝就是过氧化氢的催化剂。

实验三：

通过实验前后两次称量,可知实验三探究的是氧化铝在反应前后质量是否改变。

将实验二反应后的物质进行过滤可得到氧化铝,必须经过洗涤、烘干后才称量,减少实验数据的误差。

最后,还必须再增加一个实验：

探究氧化铝的化学性质在反应前后是否改变。

只有氧化铝具备既能改变化学反应速率,其质量和化学性质在反应前后又保持不变,才能被确定是过氧化氢分解的催化剂。

【参考答案】（3）在常温下将带火星的木条伸入装有过氧化氢溶液的试管中加入氧化铝能加快过氧化氢溶液的分解速率（5）氧化铝在反应前后质量是否改变干燥（或烘干）（6）氧化铝的化学性质在反应前后是否改变

【易错误区】实验三中的第二空格填“转移”的较多,由于未理解催化剂的本质,最后一空格错误较多或填不出答案。

【考点范围】催化剂的特点。