初中化学沪教版（2024）九年级上册（2024）空气的组成综合训练题

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01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务
02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆
03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识
04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点
05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务
06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养
一、空气的组成
1.实验探究：“捕获”空气实验
方法和原理:在装有空气的集气瓶上插上分液漏斗和一个通向另一个集气瓶的导管，另一个集气瓶装满水，倒放在水槽中，向漏斗中不断注入水，这样集气瓶中的水不断增多，压强增大，空气会沿着导气管进入另一个集气瓶中，并将瓶中的水排出，这样空气就从集气瓶中进入另一集气瓶中。
方法导引：检查装置气密性的方法
把导管放入水中，用手握住试管时，导管口有气泡冒出；移开手后过一段时间，导管中形成一段水柱，则说明装置的气密性良好。
二、空气中氧气的体积分数的测定
实验原理：红磷燃烧消耗密闭容器内空气中的氧气，使密闭容器内压强减小，内外形成了压强差，在大气压的作用下，进入容器内水的体积即为减少的氧气的体积
交流讨论：
（1）测出的氧气体积分数结果偏小原因红磷量不足、装置漏气、未冷却到室温就打开弹簧夹。
（2）测出的氧气体积分数结果偏大原因弹簧夹未夹紧、 燃烧的红磷伸入集气瓶太慢。
（3）能否用木炭或蜡烛代替红磷进行相同实验，为什么？不能；木炭或蜡烛燃烧消耗氧气但生成气体，瓶内压强几乎不变，无法测定。
三、混合物、纯净物
混合物：由两种或两种以上物质混合而成，其中各成分保持原有的化学性质。如空气、海水等
纯净物：只由一种物质组成，如氧气、二氧化碳、碳酸氢铵等
【易错提醒】洁净的空气属于混合物，冰水混合物（共存物）、液氧、铁水属于纯净物。
四、氮气、稀有气体
1.空气是混合物，各成分体积分数：氮气（N2）78%，氧气（O2）21%，稀有气体0.94%，二氧化碳（CO2）0.03%，其它气体和杂质0.03%。
2.氮气、稀有气体
+
一、选择题
1．（2024·广西玉林·二模）人类离不开空气，空气中含量最多且化学性质不活泼的气体是（ ）
A．氧气B．二氧化碳
C．氩气D．氮气
【答案】D
【解析】A.氧气大约占空气体积的21%，化学性质较活泼，故不符合题意；
B.二氧化碳大约占空气体积的0.03%，不是空气中含量最多的，故不符合题意；
C.氩气属于稀有气体的一种，稀有气体大约占空气体积的0.94%，故不符合题意；
D.氮气大约占空气体积的78%，常温下氮气的化学性质不活泼，氮气的用途是：制造氮肥、氮气充入食物包装袋内能够防腐、液态氮能够做制冷剂，故符合题意，故选D。
2．小林从冰箱里拿出冰冻的饮料，用干布擦净瓶外壁的水，放置于桌面片刻，发现瓶外壁又挂满水珠，这说明空气中有（ ）
A. 氮气 B. 氧气 C. 二氧化碳 D. 水蒸气
【答案】D
【解析】为空气中水蒸气遇冷凝结为小水珠，该现象说明空气中含有水蒸气。
3．（2024·云南昆明·二模）食品包装中充氮气可以防腐，主要利用的氮气性质是（ ）
A．沸点低B．化学性质不活泼
C．密度与空气密度接近D．难溶于水
【答案】B
【解析】氮气的化学性质不活泼，且无毒，因此，常用氮气充入食品包装袋内防腐，故选B。
4．下列属于纯净物的是（ ）
A．洁净空气B．可口可乐
C．河水D．液态氮气
【答案】D
【解析】A、洁净空气由氮气、氧气等混合而成，属于混合物，不符合题意；
B、可口可乐由碳酸、水等混合而成，属于混合物，不符合题意；
C、东平河水由水、可溶性杂质等混合而成，属于混合物，不符合题意；
D、液态氮气由氮气一种物质组成，属于纯净物，符合题意。
故选D。
5．下图装置常用来测定空气中氧气的含量。下列对该实验的认识中正确的是( )
A. 红磷燃烧产生大量白色烟雾
B. 燃烧匙中的红磷可以换成细铁丝
C. 该实验可说明氮气难溶于水
D. 红磷的量不足会导致进入集气瓶中水的体积大于1/5
【答案】C
【解析】A.红磷燃烧产生大量的白烟，而不是白色烟雾，故选项说法错误。
B.硫磺在空气中生成了二氧化硫气体，瓶内压强不变，不能用于测定空气中氧气的含量，故选项错误。
C.红磷的量不足时，燃烧时就无法将瓶内氧气全部消耗掉，会导致进入集气瓶中水的体积小于1/5．故选项说法错误。
D.实验中当装置内进入水以后，氮气依然能够存在，说明氮气难溶于水，故选项说法正确。
故选C。
二、非选择题
6．空气是人类赖以生存的自然资源。测定空气中氧气体积分数的实验装置如图所示。在集气瓶内加入少量的水，并五等分水面以上的容积，做上记号。用弹簧夹夹紧乳胶管。点燃燃烧匙内足量的红磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧。
（1）写出红磷在空气中燃烧的符号表达式 。
（2）红磷燃烧时的现象为 ，集气瓶内部预先放水的目的之一是 ，防止胶塞弹开；
（3）待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察到烧杯中的水进入集气瓶，瓶内水面最终上升约至 刻度处。由此可知氧气约占空气总体积的 。
（4）红磷熄灭后，集气瓶内剩下的气体 （填“支持”或“不支持”）燃烧。
【答案】（1）
（2）剧烈燃烧，产生白烟，放热 吸热降温
（3）1 五分之一
（4）不支持
【解析】（1）红磷在空气中燃烧生成五氧化二磷，反应的符号表达式为：；
（2）红磷燃烧时的现象为剧烈燃烧，产生白烟，放热，集气瓶内部预先放水的目的是吸热降温，防止胶塞弹开；吸收五氧化二磷；
（3）待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察到烧杯中的水进入集气瓶，瓶内水面最终上升约至1刻度处，进入集气瓶水的体积就是消耗氧气的体积，由此可知氧气约占空气总体积的五分之一；
（4）红磷熄灭后，集气瓶内剩下的气体主要是氮气，该气体不支持燃烧。
►问题一 空气中氧气体积分数的测定

【典例1-1】将足量的红磷放在一个密闭、充满空气的容器中燃烧，燃烧后温度恢复到室温，压强保持不变，则容器中剩余的气体体积约为原气体体积的( )
A. 78% B. 21% C. 100% D. 无法判断
【答案】A
【解析】将足量的红磷放在一个密闭、充满空气的容器中燃烧，红磷在空气在燃烧，消耗了空气在的氧气，减少体积就是氧气的体积；剩余的气体主要是氮气，故容器中剩余的气体体积约为原气体体积的78%；故选：A。
【典例1-2】用如图装置可验证空气中O2的含量。下列说法不正确的是
A．实验前需要检查装置的气密性
B．红磷燃烧时，集气瓶中产生大量白烟
C．集气瓶中水面最终上升至2处
D．可用木炭替代红磷
答案：D
【详解】A、实验前需检查装置气密性，以防止装置漏气，造成测定结果不准确，故选项说法正确；
B、红磷燃烧，产生大量的白烟，故选项说法正确；
C、氧气约占空气总体积的五分之一，集气瓶中水面最终上升至2处，故选项说法正确；
D、木炭燃烧会生成二氧化碳气体，装置内的压强不变，因此该实验所用的红磷不可用木炭代替，故选项说法错误。
故选D。
【解题必备】
【变式1-1】欲用化学方法除去空气中的氧气来测定空气中的氧气含量时，不需要考虑的是
A．生成物不是气体B．选择的物质的密度
C．选择的物质要过量D．选择的物质只与氧气反应
【答案】B
【详解】A、用燃烧的方法测定空气中氧气的含量时，生成物不能是气体，否则会影响装置内的气压变化，故选项说法正确；
B、选择的物质的密度与测定空气中的氧气含量无关，故选项说法错误；
C、用燃烧的方法测定空气中氧气的含量时，燃烧的物质要过量，以将装置内的氧气完全耗尽，故选项说法正确；
D、在装有空气的密闭容器中，欲用燃烧的方法测定空气中氧气的含量时，选择的物质只与氧气反应，故选项说法正确。
故选B。
【变式1-2】用如图装置验证空气中氧气的含量。下列说法不正确的是
A．实验前应检查装置的气密性
B．实验所用红磷应过量
C．实验过程中，活塞先向左，后向右移动
D．若实验成功，最终活塞停在10mL刻度处
答案：C
【详解】A、测定空气中氧气含量时，要保证装置气密性良好，则实验前要先检查装置的气密性，该选项说法正确；
B、该实验中，红磷要足量，才能将氧气完全耗尽，保证结果准确，该选项说法正确；
C、红磷燃烧放热，装置中的温度升高，压强增大，则活塞先向右移动，但随着氧气的消耗，且最终装置冷却后，试管中的压强减小，则活塞向左移动，该选项说法不正确；
D、由于氧气约占空气体积的五分之一，则消耗氧气的体积为，则活塞向左移动30mL，最终活塞停在40mL-30mL=10mL处，该选项说法正确。
故选C。
【变式1-3】为测定空气中氧气的含量，化学兴趣小组同学进行如图所示实验，用电热丝点燃红磷。下列说法正确的是
A．实验前需检查装置的气密性
B．可用木炭代替红磷进行实验
C．待红磷熄灭后立即打开弹簧夹
D．实验中红磷的量不会对实验结果产生影响
答案：A
【详解】A、做该实验前，应检查装置的气密性，以防止装置漏气，造成测定结果不准确，故选项说法正确；
B、木炭在空气中燃烧生成二氧化碳气体，虽除去氧气，而增加了新的气体，没有形成压强差，不能用来测定空气中氧气含量，故选项说法错误；
C、待装置冷却至室温后才能打开止水夹，以防止剩余的气体在受热状态下，处于膨胀状态，占据了部分水的体积，造成结果偏小，故选项说法错误；
D、若红磷不足，不能完全消耗装置中的氧气，将导致测得氧气的含量小于五分之一，故选项说法错误。
故选A。
【变式1-4】下列实验装置中不能用来测定空气中氧气含量的是（ ）
B．
C． D．
【答案】C
【解析】A、图中所示装置，红磷燃烧消耗氧气使装置内气体体积减少，压强减小，能用于测定空气中氧气含量，故选项错误。B、图中所示装置，用凸透镜引燃红磷，红磷燃烧消耗氧气使装置内气体体积减少，压强减小，能用于测定空气中氧气含量，故选项错误。C、木炭在空气中燃烧生成二氧化碳气体或者一氧化碳气体甚至是两者的混合气体，虽除去氧气，而增加了新的气体，不能用来测定空气中氧气含量，故选项正确。D、热水提供的热量引燃白磷，白磷燃烧消耗氧气使装置内气体体积减少，压强减小，使活塞左移，能用于测定空气中氧气含量，故选项错误。故选：C。
【变式1-5】图1是兴趣小组在测定空气中氧气含量实验时，用数字压强传感器来测定广口瓶中的压强变化，测定的压强随时间变化如图2所示。则下列分析正确的是

A．a点到b点是因为反应产生气体压强增大
B．c点表示瓶内氧气一定完全消耗
C．若用木炭代替红磷进行实验，压入广口瓶的水体积小于集气瓶中空气体积的
D．若图1装置漏气，进入集气瓶中水的量偏大
【答案】C
【详解】A、a点到b点压强增大，是因为红磷燃烧放热，装置中的温度升高，压强增大，该选项分析不正确；
B、c点时压强最小，但不能体现氧气是否完全消耗，该选项分析不正确；
C、木炭燃烧生成二氧化碳气体，生成的二氧化碳会占据一定的体积，则压入广口瓶的水体积小于集气瓶中空气体积的 五分之一，该选项分析正确；
D、若装置漏气，由于后面压强减小，会有气体进入装置中，则进入集气瓶中水的体积偏小，该选项分析不正确。
故选C。
►问题二 空气的成分、混合物、纯净物
【典例2-1】如图表示空气的组成（体积分数），气体X为
A．O2B．N2C．HeD．CO2
【典例2-2】空气中含有较多成分，经过分离得到的下列物质仍然不属于纯净物的是
A．氧气B．二氧化碳C．氮气D．稀有气体
【答案】D
【详解】A、氧气由氧气一种物质组成，属于纯净物，不符合题意；
B、二氧化碳由二氧化碳一种物质组成，属于纯净物，不符合题意；
C、氮气由氮气一种物质组成，属于纯净物，不符合题意；
D、稀有气体由氖气、氦气等混合而成，属于混合物，符合题意。
故选D。
【典例2-3】分类是化学学习的重要方法。生活中的下列物质属于纯净物的是
A．矿泉水B．盐酸C．空气D．冰水混合物
【答案】D
【详解】A、矿泉水中含有水和多种矿物质，属于混合物，不符合题意；
B、盐酸中含有氯化氢、水，属于混合物，不符合题意；
C、空气中含有氮气、氧气等多种物质，属于混合物，不符合题意；
D、冰水混合物是由水一种物质组成，属于纯净物，符合题意；
故选：D。
【解题必备】
【变式2-1】空气中各主要成分含量对应正确的是
A．AB．BC．CD．D
【答案】D
【详解】A、稀有气体大约占空气体积的0.94%，故选项错误；
B、氧气大约占空气体积的21%，故选项错误；
C、二氧化碳大约占空气体积的0.03%，故选项错误；
D、氮气大约占空气体积的78%，故选项正确；
故选：D。
【变式2-2】空气是一种非常宝贵的资源，空气可以用来生产氮肥是因为空气中含有 ，它在空气中的体积含量为 左右。空气是由多种成分组成的，属于 （填“纯净物”或“混合物”）。
【答案】 氮气/N2 78% 混合物
【详解】空气可以用来生产氮肥是因为空气中含有氮气，氮气约占空气总体积的78%，空气是由多种成分组成的，属于混合物，故填：氮气；78%；混合物。
【变式2-3】将下列物质进行分类（填写序号）。
A．冰水混合物 B．液氧 C澄清石灰水 D．二氧化碳 E.空气 F.金刚石
属于混合物的是 ；属于纯净物的是 。
【答案】 CE/EC ABDF
【分析】由多种物质组成的物质是混合物，只有一种物质组成的物质是纯净物。
【详解】冰水混合物、液氧、二氧化碳、金刚石都是一种物质组成的纯净物；
澄清石灰水是氢氧化钙和水组成的混合物，空气是由氮气、氧气等组成的混合物。
属于混合物的是CE；属于纯净物的是ABDF。
►问题三 氮气、稀有气体
【典例3-1】空气中含量较多，并且在医疗冷冻治疗和食品防腐等方面有着广泛用途的气体是
A．氮气B．氧气
C．二氧化碳D．稀有气体
【答案】A
【详解】A.氮气化学性质稳定，在医疗麻醉和食品防腐等方面有着广泛用途，与题意相符。
B.氧气用于医疗急救，气焊等等，与题意不符。
C. 二氧化碳用于灭火，做气体肥料等等，与题意不符。
D.稀有气体做霓虹灯，与题意不符。
故选：C。
【典例3-2】科学家发现有一种古老且珍贵的气体-氦-3，正源源不断地从地球内部释放出来，它是一种极具潜力的清洁能源。氦属于稀有气体，稀有气体约占空气体积的
A．78%B．21%C．0.94%D．0.03%
【答案】C
【详解】按体积比，空气中约有78%的氮气，21%的氧气，0.94%的稀有气体，0.03%的二氧化碳和0.03的其他气体和杂质；
故选：C。
【解题必备】
【变式3-1】下列有关空气成分的说法正确的是
A．氧气支持燃烧，可以作燃料
B．氮气化学性质不活泼，可充入食品包装袋中防腐
C．固体二氧化碳升华放热，可以用于人工降雨
D．氦气不能燃烧不支持燃烧，常用于灭火
【答案】B
【详解】A、氧气支持燃烧，具有助燃性，不是可燃性，不能作燃料，错误；
B、氮气化学性质不活泼且无毒，可充入食品包装袋中防腐，正确；
C、固体二氧化碳升华吸热，错误；
D、氦气密度比空气小，价格昂贵，不适合用于灭火，错误。
故选B。
1．按体积分数计算，空气中含量最多的气体是
A．N2B．O2
C．CO2D．稀有气体
【答案】A
【详解】A、氮气约占空气体积的78%，是空气中含量最多的气体，符合题意；
B、氧气约占空气体积的21%，是空气中含量第二多的气体，不符合题意；
C、二氧化碳约占空气体积的0.03%，含量较少，不符合题意；
D、稀有气体约占空气体积的0.94%，含量较少，不符合题意。
故选A。
2．运动后，人体呼出的气体和吸入的气体相比，含量明显增多的气体是
A．二氧化碳B．氧气C．氮气D．氢气
【答案】A
【详解】呼吸作用消耗氧气，生成二氧化碳，则含量明显增多的气体为二氧化碳，故选A。
3．2023年9月21日“天宫课堂”第4课开讲。实验仓内使用的“人造空气”与我们身边的空气成分含量基本相同，“人造空气”中氮气含量约为
A．0.94%B．0.03%C．78%D．21%
【答案】C
【详解】空气中各成分及体积分数：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%，由于实验仓内使用的“人造空气”与我们身边的空气成分含量基本相同，所以“人造空气”中氮气含量也约为78%，故选：C。
4．如图是空气成分体积含量示意图，有关气体a、b、c的说法正确的是
A．气体a约占空气总质量的78%
B．气体a化学性质比较活泼，可用于食品防腐
C．气体c主要成分是二氧化碳
D．气体b可用作发射宇宙火箭的助燃剂
【答案】D
【分析】空气中各物质体积分数，氮气约占78%，氧气约占21%，稀有气体约占0.94%，二氧化碳约占0.03%，其他约占0.03%。所以气体a是氮气，气体b是氧气。
【详解】A、气体a约占空气体积的78%，故A错误；
B、气体a是氮气，化学性质不活泼，可用于食品防腐，故B错误；
C、气体c包含稀有气体、二氧化碳等，稀有气体含量高于二氧化碳，故C错误；
D、由分析可知，气体b是氧气，氧气具有助燃性，可用作发射宇宙火箭的助燃剂，故D正确。
故选D。
5．“人造空气”与我们身边的空气成分含量基本相同，“人造空气”其成分中能够支持燃烧、供给呼吸的气体是
A．氮气B．氧气C．稀有气体D．二氧化碳
【答案】B
【详解】A、氮气的用途是：制氮肥、做保护气等，A选项错误；
B、氧气的用途是：支持燃烧和供给呼吸，B选项正确；
C、稀有气体的用途是：做各种电光源、做保护气等，C选项错误；
D、二氧化碳的用途有：可以灭火、制汽水等做化工原料、固体干冰可以做制冷剂和进行人工降雨、可以做气体肥料等，D选项错误；
故选：B。
6．下图所示是利用红磷燃烧仿照拉瓦锡用定量的方法研究空气。A、B、C、D分别是集气瓶剩余容积的五等分线（虚线）。当足量红磷燃烧停止，温度冷却至室温，打开弹簧夹，烧杯内的水被吸入集气瓶。水面上升停止时，与水面距离最近的虚线是
A．AB．BC．CD．D
【答案】A
【详解】氧气约占空气体积的五分之一，红磷燃烧消耗氧气，进入集气瓶的水的体积约占集气瓶剩余容积的五分之一，所以实验结束后与水面距离最近的虚线是A。
故选：A。
7．空气是一种非常宝贵的资源，空气可以用来生产氮肥是因为空气中含有 ，它在空气中的体积含量为 左右。空气是由多种成分组成的，属于 （填“纯净物”或“混合物”）。
【答案】 氮气/N2 78% 混合物
【详解】空气可以用来生产氮肥是因为空气中含有氮气，氮气约占空气总体积的78%，空气是由多种成分组成的，属于混合物，故填：氮气；78%；混合物。
8．如图为空气成分示意图(按体积计算)，其中“X”代表的物质是 ；“Y”中稀有气体常用于制作电光源，这利用的是它们的 (填“物理”或“化学”)性质。用红磷燃烧测定空气中氧气的含量时，红磷不足会导致测得结果 (填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
【答案】 氮气/N2 物理 偏小
【详解】空气里氮气的体积分数约为78%，根据图示可知，“X”代表的物质是氮气；“Y”中稀有气体常用于制作电光源，是利用了稀有气体在通电时能发出不同颜色的光的性质，不需要发生化学变化就能表现出来，是利用了其物理性质；用红磷燃烧测定空气中氧气的含量时，红磷量不足，会导致进入集气瓶内的水偏少，使得测量结果偏小。
9．如图所示是测定空气中氧气含量的实验过程中的装置图，请回答下列问题。
(1)实验过程：在集气瓶内加少量水，并将水面上方空间分为5等份，用弹簧夹夹紧橡皮管，点燃燃烧匙内的红磷之后的操作是立即伸入瓶中并 ，此时（没打开弹簧夹前）出现的实验现象有 （至少答三点）发生化学反应的表达式为（文字符号均可） 。
(2)待红磷火焰熄灭并冷却至室温后，打开弹簧夹，此时出现的现象是水沿导管进入集气瓶中，烧杯中液面 ，集气瓶中液面上升，进入集气瓶中水的体积约占瓶内空气总体积的 ，这个实验可以得出有关空气成分的结论是 。
答案：(1) 把塞子塞紧 暗红色固体燃烧，发光放热，发出黄白色火焰，产生大量白烟，生成白色固体 (或）
(2) 下降 氧气体积约占空气体积的
【详解】（1）实验过程：在集气瓶内加少量水并将水面上方空间分为5等份，随后的操作是用弹簧夹夹紧胶皮管，点燃燃烧匙内的红磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧，此时红磷燃烧的实验现象有：暗红色固体燃烧，发光放热，发出黄白色火焰，产生大量的白烟，生成白色固体；红磷和氧气在点燃的条件下生成五氧化二磷，反应的表达式为：(或）；
（2）待红磷火焰熄灭并冷却至室温后，打开弹簧夹，此时出现的现象是水沿导管进入集气瓶中，烧杯中液面下降，集气瓶中液面上升，进入集气瓶中水的体积约占瓶内空气总体积的，这个实验可以得出氧气体积约占空气体积的。
1．空气是一种宝贵的资源。下列有关空气的说法正确的是
A．空气中含量最多的气体是氧气B．氮气可用于食品防腐
C．稀有气体化学性质不稳定D．二氧化碳不属于空气成分
【答案】B
【详解】A、空气中含量最多的气体是氮气，占空气体积的78%。不符合题意；
B、氮气化学性质稳定，不易和其他物质反应，且无毒，所以氮气可用于食品防腐。符合题意；
C、稀有气体化学性质稳定，很难和其他物质反应。不符合题意；
D、二氧化碳属于空气成分，空气中二氧化碳含量大约为0.03%。不符合题意；
故选B 。
2．19世纪末，物理学家瑞利在研究中发现氮气密度，从空气中分离得到的与从含氮物质中制得的有0.0064kg/m3的差异。他没放过这一微小差异，与化学家拉姆塞合作，经过十几年的努力
A．氩是一种化学性质极为活泼的气体
B．瑞利从空气中分离出的氮气是纯净物
C．19世纪末以前，人们认为空气是由氧气和氮气组成的
D．瑞利发现，从含氮物质中制得的氮气密度大于从空气中分离得到的氮气密度
【答案】C
【详解】A、氩气属于稀有气体，化学性质稳定，而非活泼的气体，故A错误；
B、从空气中分离出的氮气中混有氩等稀有气体，所以不是纯净物而是混合物，故B错误；
C、拉瓦锡于18世纪中叶提出了空气由氧气和氮气组成，故C正确；
D、从含氮物质制得的氮气是纯净物，而从空气中分离的氮气还含有密度大于氮气的稀有气体，所以从含氮物质中制得的氮气密度小于从空气中分离得到的氮气密度，故D错误；
故选：C。
3．我国“祝融号”火星车测得的火星大气成分的体积分数如下图，有关说法错误的是
A．火星大气的主要成分是二氧化碳和氮气
B．火星大气属于混合物
C．火星大气也能成为宝贵的资源
D．通过红磷燃烧测定火星大气中的氮气
【答案】D
【详解】A、由图中信息可知，火星大气的主要成分是二氧化碳和氮气，选项正确；
B、火星大气是由多种物质组成的，属于混合物，选项正确；
C、火星大气中含有氮气、稀有气体等也能成为宝贵的资源，选项正确；
D、氮气不燃烧也不支持红磷燃烧，所以不能用红磷燃烧测定火星大气中氮气含量，选项错误。
故选D。
4．如图装置常用来测定空气中氧气的含量。下列对该实验的认识正确的是
A．红磷燃烧产生大量白色烟雾B．燃烧匙中的红磷可以换成蜡烛
C．该实验可说明氮气难溶于水D．红磷的量不足不影响进入集气瓶中水的体积
答案：C
【详解】A、红磷燃烧产生大量白烟，而不是白色烟雾，故A说法错误；
B、蜡烛燃烧生成水和二氧化碳，导致瓶中压强几乎不变，不能用于测定空气中氧气含量，所以燃烧匙中的红磷不可以换成蜡烛，故B说法错误；
C、打开弹簧夹，烧杯中的水进入集气瓶，且进入的水约占集气瓶体积的五分之一，水不再继续进入，说明氮气难溶于水，故C说法正确；
D、红磷不足，会导致氧气不能完全反应，最终导致进入集气瓶中水的体积偏小，故D说法错误；
故选：C。
5．拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。某兴趣小组利用氧气传感器来检测足量红磷燃烧过程中氧气的含量、如下图所示，下列判断正确的是
A．a点时容器内氮气体积分数为85%
B．由图可知，物质燃烧结束时氧气浓度为0
C．此实验测得空气中氧气的质量分数为18%
D．密闭容器内水的作用是降温、吸收有害的五氧化二磷
答案：D
【详解】A、a点时氧气的体积分数为15%，则剩余气体的体积分数为85%，剩余气体中含有氮气、稀有气体等，则氮气含量应小于85%，故选项说法错误；
B、由图可知，物质燃烧结束时氧气浓度为3%，故选项说法错误；
C、消耗的氧气的体积分数为21%-3%=18%，则该实验测得空气中氧气的体积分数为18%，而不是质量分数，故选项说法错误；
D、红磷燃烧放热，生成五氧化二磷固体，则密闭容器内水的作用是降温、吸收有害的五氧化二磷，故选项说法正确；
故选：D。
6．利用如图装置可验证空气中氧气的含量。下列叙述不正确的是
A．实验前需检验装置气密性
B．该实验所用的白磷可用铁丝替代
C．白磷的作用是消耗试管中的氧气
D．最终注射器活塞向左移动至约20mL刻度线处
答案：B
【详解】A、实验前需要检验装置的气密性，防止装置漏气，导致实验结果偏小，不符合题意；
B、铁丝在空气中不燃烧，该实验所用的白磷不能用铁丝替代，符合题意；
C、该实验是通过白磷燃烧将装置内氧气耗尽，由于消耗了氧气，装置内压强减小，打开弹簧夹，注射器活塞左移，注射器内减少的体积就是消耗氧气的体积，故白磷的作用是消耗试管中的氧气，不符合题意；
D、该实验中白磷燃烧消耗氧气，待完全反应后，逐渐冷却至室温，由于消耗了氧气，装置内压强减小，打开弹簧夹，注射器活塞左移，注射器内减少的体积就是消耗氧气的体积，氧气约占空气体积的，故消耗氧气的体积为：，则最终注射器活塞向左移动至约：50mL-30mL=20mL刻度线处，不符合题意。
故选B。
7．用如图装置可验证空气中O2的含量大约为总体积的1/5，下列说法正确的是
A．红磷燃烧产生大量白雾B．红磷燃烧熄灭后即可观察读数
C．U形管左侧水面最终上升至1处D．U形管左侧水面一直上升最后不变
答案：C
【详解】A、红磷燃烧生成五氧化二磷，集气瓶中产生大量白烟，说法错误；
B、红磷熄灭后，应等冷却至室温后，打开止水夹，否则气体受热膨胀，占据了一定的体积，会导致测定结果偏小，说法错误；
C、瓶中液面最终上升至1处，说明氧气约占空气总体积的五分之一，能证明空气中O2的含量，说法正确；
D、U形管左侧水面先下降，后上升，说明瓶内气压先升高后降低，说法错误。
故选C。
8．利用如图装置可以验证空气中氧气的含量。下列叙述错误的是
A．最终量筒中液面约降至40mL刻度线处
B．白磷的作用是消耗试管中的氧气
C．白磷熄灭、试管冷却后再打开止水
D．白磷燃烧产生大量白烟
答案：A
【详解】A、氧气约占空气体积的五分之一，130mL空气中氧气的体积=130mL×=26mL，实验后进入试管中的水的体积为26mL，最终量筒中液面约降至的刻度=50mL−26mL=24mL，选项错误；
B、白磷的作用是消耗试管中的氧气，利用反应前后的体积差测出氧气的体积，选项正确；
C、白磷熄灭后，试管冷却至室温后再打开止水，选项正确；
D、白磷燃烧产生大量白烟，选项正确，故选A。
9．某同学利用图甲所示装置测定空气中氧气的含量，其中燃烧匙内的白磷用电加热装置点燃，瓶内气压用气体压强传感器测定，其变化如图乙所示。下列分析合理的是
A．t1时刻后的一段时间能观察到白磷燃烧产生大量白烟
B．t2时刻，燃烧匙内的白磷停止燃烧
C．t3时刻后的一段时间内瓶内气压又显著增加，其原因是温度升高
D．通过t1和t2时刻瓶内的气压值，可以计算得出氧气约占空气质量的20%
答案：A
【详解】A、t1时刻后的一段时间内瓶内气压显著增加，其原因是白磷燃烧产生大量的热，造成气体体积膨胀引起的，白磷燃烧生成五氧化二磷为白色固体小颗粒，所以可观察到白磷燃烧，产生大量白烟，故A分析合理；
B、从瓶内气压达到最高点直至t2时刻，瓶内温度逐渐降低到室温，然后不变，即t2时刻，温度已经恢复至室温，则t2时刻前，燃烧匙内的白磷已经停止燃烧，故B分析不合理；
C、t3时刻后的一段时间内瓶内气压又显著增加，其原因是打开了活塞，液体进入瓶内后，瓶内气体体积减小，导致气压显著增大，故C分析不合理；
D、通过t1和t2时刻瓶内的气压值，根据气压减少的数值，可以计算出氧气的体积分数为，即氧气约占空气体积（而不是质量）的20%，故D分析不合理；
故选：A。
10．小青同学对教材中“测定空气里氧气含量”实验（图Ⅰ）进行了大胆改进，设计了图Ⅱ（选用容积为25mL的试管作反应容器）实验方案进行，收到了良好的效果，请你对比分析图Ⅰ，图Ⅱ实验，回答下列有关问题：
(1)若用图Ⅰ装置加入足量的红磷进行实验，测量结果与正常值相比偏小，其原因是 （答一点）。
(2)图Ⅱ对比分析图Ⅰ，图Ⅱ的优点是 （答一点）
(3)若用图Ⅱ装置进行实验，实验结束后，注射器活塞将左移至约为 mL刻度处才停止（误差忽略不计）。
(4)若图Ⅰ集气瓶的容积为200mL，瓶内水的体积为50mL，则反应结束后集气瓶内水的体积为 mL。
答案：(1)装置漏气/没有冷却到室温就打开弹簧夹
(2)测量结果更准确，环保
(3)3
(4)80
【详解】（1）图Ⅰ装置加入足量的红磷进行实验，测量结果与正常值相比偏小，其原因可能是：1.装置漏气，冷却到室温后，瓶内压强减小，在大气压的作用下，空气从缝隙进入集气瓶，使压强差变小，从而进入水的体积偏小，使测量结果偏小；2.没有冷却到室温就打开弹簧夹：没有冷却到室温时，集气瓶内的气体受热膨胀，压强差变小，从而进入水的体积偏小，使测量结果偏小；
（2）图Ⅱ是在试管中点燃红磷，其优点是测量结果更准确，环保。
（3）氧气约占空气体积的五分之一，图Ⅱ装置中空气的体积为25 mL+10 mL=35 mL，所以氧气的体积为，10 mL-7 mL=3 mL，所以注射器活塞将左移至约为3 mL处。
（4）图Ⅰ集气瓶的容积为200mL，瓶内水的体积为50mL，所以集气瓶中空气的体积为200 mL-50 mL=150 mL，其中氧气的体积为，所以进入集气瓶中水的体积为30 mL，30 mL+50 mL=80 mL，所以反应结束后集气瓶内水的体积为80 mL。
11．小明用图1所示装置测定空气中氧气的含量，实验过程如下：
第一步：按图1连接好装置；
第二步：______；
第三步：在集气瓶内加少量水，并将水面上方的空间分为5等份，用弹簧夹夹紧胶皮管；
第四步：取红磷稍过量放入燃烧匙内，点燃后立即伸入集气瓶中，并把塞子塞紧；
第五步：待红磷熄灭后，打开弹簧夹，观察现象。
回答下列问题
（1）请补充第二步实验操作： 。
（2）红磷过量的原因是 。
（3）写出红磷燃烧的文字表达式： 。
（4）实验完毕，若进入集气瓶中水的体积大于集气瓶中原空气总体积的1/5，可能得原因是 。
（5）上面的实验同时证明了氮气有 的化学性质。
（6）某同学对实验进行反思后，提出了改进方案，实验装置如图2所示，你认为改进后的优点是 。
【答案】（1）检查装置气密性
（2）耗尽集气瓶内氧气
（3）
（4）燃烧匙伸入过慢（点燃红磷前没有夹紧弹簧夹）
（5）不燃烧也不支持燃烧
（6）实验结果更准确（更环保）
【解析】（1）按图1连接好装置，再检查装置气密性；补充第二步实验操作：检查装置气密性；
（2）红磷过量的原因是为了耗尽集气瓶内氧气
（3）红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：；
（4）实验完毕，若进入集气瓶中水的体积大于集气瓶中原空气总体积的五分之一，可能得原因是燃烧匙伸入过慢（点燃红磷前没有夹紧弹簧夹）；
（5）红磷燃烧后逐渐熄灭，证明氮气有不燃烧也不支持燃烧的化学性质；
（6）改进后的优点是：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。
12．为测定空气中氧气的含量，小华同学打算设计如下方案：选用实际容积为40 mL的试管作为反应容器，将过量的白磷放入试管，用橡胶塞塞紧试管，通过导管与实际容积为60 mL且润滑性很好的注射器组成如下图的实验装置。假设此实验能够按照小华的设想正常进行，且白磷所占体积与导管内的气体体积可忽略不计，请回答下列问题：
（1）若先夹紧弹簧夹，用酒精灯加热白磷，燃烧结束，等到试管冷却后再松开弹簧夹。可观察到的现象为：白磷燃烧，产生大量_________，活塞向左移动至_________mL处停止。
（2）若不使用弹簧夹，用酒精灯加热白磷，充分反应直至燃烧结束，试管冷却。可观察到的现象为：白磷燃烧，产生大量________，活塞先向_______移动(“左”或“右”)，最终稳定在_______mL处。
【答案】（1）白烟 12 mL （2）白烟 右 8 mL
【解析】（1）若先夹紧弹簧夹，用酒精灯加热白磷，会观察到：白磷燃烧，产生白烟；这时白磷燃烧消耗掉的只是试管内的氧气为40mL×eq \f(1,5)=8mL，所以活塞应停在20mL-8mL=12mL的刻度处；故填：12mL；（2）若不使用弹簧夹，用酒精灯加热白磷，白磷实际消耗掉的是试管40mL和注射器内20mL的氧气为（40mL+20mL）×eq \f(1,5)=12mL，所以活塞应停在20mL-12mL=8mL的刻度处；故填：白磷燃烧，产生白烟，活塞先向右移动，最终稳定在约8mL的刻度线上。
13．化学学习小组为探究空气中氧气的含量，进行了如图1所示实验。
实验装置如图1所示，实验步骤：①将数显设备、三种感应器（气体压强、温度、氧气浓度）和装置连接，装置气密性良好；②实验开始，打开并调试好传感器和数显设备；③电热棒通电，点燃燃烧匙内红磷，观察现象；④待装置冷却后，打开弹簧夹，观察现象及水面变化情况。各传感器测得的数据如图2所示（横坐标为时间，纵坐标表示该段时间内气体压强：温度、氧气浓度对应的变化情况）。
(1)实验中加入足量红磷的目的是 。
(2)曲线x表示的是 （选填“温度”或“氧气浓度”）变化情况。
(3)t1时刻的实验操作是 ，实验现象是 。
【答案】(1)尽量将氧气消耗完全（合理即可）
(2)温度
(3)打开弹簧夹 烧杯中的水进入瓶中，水面约上升至刻度1处（合理即可）
【详解】（1）该实验的目的是探究空气中氧气的含量，则实验中需要加入足量红磷，目的是将装置内的氧气消耗完全；
（2）曲线x先升高后下降，最后趋于平稳，符合温度变化趋势，因为红磷燃烧放出大量的热，温度逐渐升高，待完全反应后，逐渐恢复至室温，若为氧气浓度则应该是一直减小，不会出现升高，故曲线x表示温度变化情况，曲线y表示氧气浓度的变化趋势；
（3）t1时刻，压强突然增大，而氧气浓度不变，则应该进行的实验操作是打开弹簧夹；
由于红磷燃烧消耗了氧气，氧气约占空气体积的五分之一，装置内压强减小，则可观察到烧杯中的水进入集气瓶中，水面约上升至刻度1处（合理即可）。
1.能依据观察的实验现象初步推断空气的主要成分;
2.能从组成上对物质进行分类，识别纯净物和混合物;
3.能体会科学家在探索空气成分过程中的智慧和方法。
实验操作
实验现象
实验结论或解释
如图所示，在集气瓶内加入少量水，将水面上方空间分为5等份，并做好标记。用弹簧夹夹紧胶管。点燃燃烧匙内放入足量的红磷，用酒精灯加热，点燃红磷后立即伸入瓶中并把橡胶塞塞紧。待红磷熄灭并冷却至室温，打开弹簧夹，观察实验现象及水面的变化情况。
红磷燃烧，产生黄色火焰，放热，生成大量白烟，冷却至室温后打开弹簧夹，烧杯中水倒流进入集气瓶，进入水的体积约占集气瓶内空气总体积的1/5
集气瓶内水平面上升约1/5，说明空气中的氧气被消耗了，消耗的氧气约占空气体积的1/5。
反应的文字表达式：
磷+氧气五氧化二磷。
主要性质
用途
氮气
物理性质：无色、无味气体，难溶于水，液氮沸点低，在极低温条件下加压才能液化成无色液体，液氮通常储存于黑色钢瓶中。
化学性质：化学性质不活泼，
不燃烧也不支持燃烧，不供给呼吸
①用于制造低温环境或医疗上冷冻麻醉
②作保护气（如使粮食休眠和缺氧）。
③将氮气充灌在白炽灯泡里，可防止钨丝氧化，延长灯泡的使用寿命。
④博物馆中“真空充氮杀虫灭菌消毒机”来处理和保护文物。
⑤制氮肥
稀有气体
物理性质：无色、无味气体，通电时能发出不同颜色的光
化学性质：很不活泼
①氦气可填充电子管、气球、气体温度计、潜水服，焊接金属保护气
②氖气作霓虹灯的填充气，放电时发出橘红色的光。
③氩气作电弧焊接保护气。