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2025-2026学年九年级化学上册同步知识解读与专题训练
2.1 空气的组成（知识解读）
1、空气组成的测定
（1）通过离开了空气，人和动物就无法呼吸，来说明空气组成中含有氧气。
（2）通过放置在空气中的酥瓜子（或花生米、或饼干等）会变软，铁制品会生锈（也能说明空气组成中含有氧气），敞口的氢氧化钠会潮解且质量增大（也能说明空气组成中含有二氧化碳），敞口的浓硫酸会变稀且质量增大，敞口的浓盐酸在瓶口会形成白雾等；说明空气组成中含有水蒸气。
（3）通过放置在空气中的澄清的石灰水变浑浊，来说明空气组成中含有二氧化碳。
2、拉瓦锡研究空气成分：用定量的方法实验，第一次明确提出了“空气是由氧气和氮气组成”。其中氧气约占空气总体积的1/5的结论。
3、实验室测定空气中氧气含量
（1）装置图（见书P27）
（2）实验原理：红磷在密闭空间中燃烧消耗氧气，使得密闭空间中压强减小，打开弹簧夹，大气压将烧杯中的水压入集气瓶中。（压入的水的体积=被消耗的氧气的体积）（白磷同红磷燃烧的反应原理和现象相同，只是二者能够燃烧的温度不同，白磷40oC，红磷240oC）
（3）实验现象：红磷燃烧，放出热量，产生大量白烟，装置冷却到室温后打开弹簧夹，烧杯内的水倒流入集气瓶，约占集气瓶内气体体积的1/5。（烟：固体的小颗粒；雾：液体的小液滴）
（4）实验结论：氧气约占空气总体积的1/5。
（5）反应原理:文字表达式：磷 + 氧气 五氧化二磷 符号表达式：P + O2 P2O5
（6）氧气的体积分数=【氧气的体积/被测定空气的体积】x100%
（7）注意事项
①所用的红磷必须过量。[如果红磷过少则氧气没有全部消耗完,测量结果偏小]
②要等集气瓶（装置）冷却到室温后才能打开弹簧夹。（否则瓶内剩余气体仍然膨胀，剩余气体体积偏大，使得进入集气瓶内的水偏少。测量结果偏小）
③装置的气密性要好。（漏气会使外面空气漏进来，测量结果偏小）
④要先夹紧橡皮管，然后再点红磷，迅速伸入集气瓶立即塞紧瓶塞。（红磷伸入过慢，瓶内气体受热膨胀逸出，或未夹紧弹簧夹，导致燃烧时气体受热膨胀逸出，测量结果偏大）
（8）药品选择
①可否换用木炭、硫等物质？
答：不能用木炭或硫代替红磷燃烧测空气中氧气含量（因为木炭或硫燃烧会产生气体，造成瓶内气体体积变化小）。
改进：将集气瓶内的水换成氢氧化钠溶液吸收二氧化碳、二氧化硫，不占体积的前提下还是可以测量的。
②可否换用铁丝？答：不能，铁丝在空气中不燃烧。
③可否换用金属镁？答：不能。金属镁能够与氧气、氮气、二氧化碳都发生燃烧。
小结：药品选择：物质能在空气中燃烧且只与氧气反应，燃烧后的生成物为固体或液体（占的体积忽略不计）。
（9）误差分析
实际测得的结果比真实值小，其原因可能是：A红磷量不足；B装置气密性差；C未冷却至
室温就打开弹簧夹。
（10）集气瓶中水的作用
①主要是吸收有毒的五氧化二磷（固体）。
②还可以吸热加快降温，和防止热的燃烧物溅落炸裂瓶底。
（11）瓶中剩余的主要气体是：氮气（化学性质：不可燃不助燃；物理性质：难溶于水）。
（12）燃烧过程中的集气瓶压强变化：从燃烧开始，消耗氧气使得压强减小，但同时燃烧放出的大量热使瓶内的剩余气体受热迅速膨胀，压强增大。燃烧放热引起的压强增大大于消耗氧气的压强减小，所以总的效果是压强增大。待燃烧结束后，剩余气体慢慢冷却，压强减小，减小到比初始压强更小（减少的部分就是被消耗的氧气体现的压强）。打开弹簧夹或者打开装置后，水流入集气瓶，瓶内压强迅速恢复到和大气压相同。
【典例1-1】如图所示装置可用于测定空气中氧气的含量，实验前在集气瓶内加入少量水，并做上记号。下列说法不正确的是
A．该实验证明氧气体积约占空气总体积的
B．实验时红磷一定要足量
C．点燃红磷缓慢伸入集气瓶中后，再塞紧瓶塞
D．这个实验能证明氮气难溶于水，不支持燃烧的性质
【典例1-2】如图为测定空气中氧气的含量实验：
(1)该实验将瓶内氧气完全消耗，则红磷的用量要______；
(2)红磷燃烧的现象：______；
(3)实验中发生反应的符号表达式为：______。
(4)实验得到如下结论，其中正确的是：______ (填序号)。
A．氧气约占空气体积的1/5 B．剩余的气体主要是氮气
C．可用木炭代替红磷完成该实验 D．氮气难溶于水
【典例1-3】某化学兴趣小组对教材中“测定空气里氧气含量”的实验（如图1）进行了大胆改进，设计图2，（选用容积为的试管作反应容器）实验方案进行，收到了良好的效果。请你对比分析图1、图2实验，回答下列有关问题：
(1)红磷熄灭后，打开止水夹可观察到的现象是______。
(2)如果实验测定的氧气体积分数小于，则可能原因是（写两点）______、______。
(3)图2实验的操作步骤如下，正确的实验操作顺序是______（填序号）。
①点燃酒精灯
②撤去酒精灯，待试管冷却后松开弹簧夹
③将少量红磷平装入试管中，将的注射器活塞置于刻度处，并按图2中所示的连接方式固定好，再将弹簧夹夹紧橡皮管
④读取注射器活塞的数据
(4)图2实验中，注射器活塞将从刻度处慢慢前移到约为______刻度处才停止。
(5)图2实验中，小明忘记关闭弹簧夹就进行实验，注射器活塞一开始先向______（填“左”或“右”）移动，原因是______；等实验结束时，注射器活塞将从刻度处慢慢前移到约为______刻度处才停止。
【变式1-1】为测定空气中氧气的含量，某同学设计实验装置如图所示(部分夹持装置已略去)，实验时引燃红磷后便熄灭酒精灯。下列有关该实验的说法不正确的是
A．红磷的量不足可能导致所测氧气含量偏低
B．待红磷熄灭并冷却至室温，打开弹簧夹，注射器活塞向右移动
C．实验结束后试管内气体的主要成分为氮气
D．用该装置实验时，不能用木炭代替红磷
【变式1-2】写出以下化学反应的文字表达式：
(1)红磷在空气中燃烧：______。
(2)氧化汞受热分解：______。
【变式1-3】化学兴趣小组的同学们在实验室分别进行测定空气中氧气的含量的实验。图1和图2除了凸透镜之外，均是相同的药品和仪器。请回答下列问题：
(1)小雪按图1装置的实验过程是：
第一步：测得集气瓶的体积为60mL，瓶中预装了10mL的水。
第二步：点燃燃烧匙内的红磷(足量)，伸入集气瓶中并把塞子塞紧。
第三步：待红磷熄灭，冷却到室温后，打开弹簧夹，测得集气瓶中水的体积为19.5mL。
①红磷燃烧的文字表达式为______。
②由实验数据得出结论是：空气中氧气所占的体积百分数为______。
(2)小娟用木炭来代替红磷，也按图1的步骤进行实验，小娟无法测出氧气在空气中的含量，你认为原因是______。
(3)小清按图2装置进行实验，与图1相比优点是______。若用图2进行实验，测量结果偏低，原因可能是______。
1、物质的分类：纯净物和混合物。
（1）纯净物：由一种物质组成的。（可用化学符号表示）。
（2）混合物：两种或多种物质组成的。这些物质相互间没有发生化学反应，各物质都保持
各自的性质。
2、纯净物和混合物的判别
（1）从宏观角度看：它含有几种物质，含有一种的是纯净物；含有多种的是混合物；当然，
也有一定的规律或技巧所在，那就是只要它是溶液、悬浊液、乳浊液或合金时，就不用再细
分析了，它一定是混合物。
（2）从微观角度看：如果是由分子构成的物质，那么含有一种分子的是纯净物，含有多种
分子的是混合物；如果是由原子构成的物质，那么含有一种原子的是纯净物，含有多种原
子的是混合物。
（3）纯净物与混合物的区别在于“这种物质由几种物质组成”。注意判断物质种类时不能被物质的字面描述误导，“新鲜”“洁净”“清洁”“混合”不是判断物质种类的依据，如洁净的空气属于混合物，冰水混合物属于纯净物。
3、常见的纯净物和混合物
混合物：空气（或洁净的空气）、溶液（盐酸、生理盐水）、合金、石油、天然气等。
纯净物：冰水共存物、液氧、液氢、干冰、铁等。
【典例2-1】如图所示为物质分类关系，①与②是并列关系，③包含在②中，若②是纯净物，则③不可能是
A．冰水 B．硫酸锌 C．液氧 D．空气
【典例2-2】以下物质：①氧气②河水③冰水混合物④自来水⑤二氧化碳⑥新鲜的空气⑦雨水；其中一定属于纯净物的是______。一定属于混合物是______。（填序号）
【变式2-1】下列各物质中属于混合物的是
A．氧气 B．氮气 C．洁净的空气 D．二氧化碳
【变式2-2】下列物质：①氮气、②空气、③二氧化碳、④矿泉水。
(1)属于纯净物的有______（填序号），仿写一例______（填名称）。
(2)属于混合物的有______（填序号），仿写一例______（填名称）。
1、空气的主要成分（按体积分数）：氮气（N2）78%，氧气（O2）21%（氮气与氧气体积比约为4比1），稀有气体0.94%，二氧化碳（CO2）0.03%，其它气体和杂质0.03%。（记忆口诀：“氮七八（78%），氧二一（21%）；零点九四（0.94%）稀有气；还有两个零零三（0.03%），二氧化碳气杂唤”）
2、空气主要成分的性质和用途
| 氧气 | 氮气 | 稀有气体 | |
| 主要性质 | 无色、无味气体，不易溶于水，不可燃，能支持燃烧，能供给呼吸。 | 无色、无味气体，难溶于水，不燃烧也不支持燃烧，不供给呼吸，化学性质不活泼。 | 无色、无味气体，通电时能发出不同颜色的光（物理性质），化学性质很不活泼（不易和别的物质反应）。 |
| 用途 | ①动植物呼吸②医疗急救③金属切割④炼钢⑤宇宙航行 | ①作保护气②食品充氮作防腐剂等③用于制造低温环境或医疗上冷冻麻醉④制硝酸和氮肥 | ①作保护气②制多种用途的电光源等③氦气充气球（密度比空气小且化学性质稳定）④氦气用于制造低温环境 |
【典例3-1】空气成分中，体积分数约占78%的是
A．氮气 B．氧气 C．稀有气体 D．二氧化碳
【典例3-2】物质的性质很大程度上决定物质的用途。请从下列物质中选择适当的物质填空(均填序号)：
①氮气 ②二氧化碳 ③氧气 ④稀有气体
…………
参考答案
【典例1-1】C
【详解】A、红磷燃烧消耗集气瓶内的氧气，生成五氧化二磷固体，集气瓶内压强减小，待装置冷却至室温，打开弹簧夹，烧杯中的水进入集气瓶，进入的水的体积就是空气中氧气的体积，进入水的体积约占集气瓶内空气体积的五分之之一，则该实验证明氧气体积约占空气总体积的五分之一，故选项说法正确；
B、实验时红磷一定要足量，以保证将集气瓶内的氧气耗尽，故选项说法正确；
C、点燃红磷伸入瓶中时，缓慢伸入，会使集气瓶中的气体受热膨胀排出一部分，倒流入集气瓶中水的体积偏大，进而会导致实验结果偏大，故选项说法错误；
…………
不错
很有用
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