空气的组成是什么(空气的组成和成分)

导语：中考知识点——空气的组成

在化学世界里，我们研究对象大多数都是纯净物，今天来看一个特殊的混合物——空气。为了更好的构建知识体系，加深我们对于物质分类的理解，我们来看看下图：

通过上图，同学们对于物质分类有了一个清晰的认识吧！

科学家们通过许多科学实验证明:在空气的各成分中,能够支持燃烧的气体—一氧气(O2)约占空气体积的1/5;剩下不支持燃烧的气体约占4/5,其中主要成分是氮气(N2);此外,还有少量其他气体,如稀有气体、二氧化碳(CO2)和水蒸气(H2O)等。

空气中去昂其含量的测定实验：

实验原理：利用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,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。

实验装置：①仪器:集气瓶、燃烧匙、玻璃导管、烧杯、弹簧夹、胶皮管②药品:红磷、水③实验装置如图1所示。

实验步骤：①连接装置;②检查装置的气密性;③在集气瓶内加入少量水后,把集气瓶剩余容积五等分;④用弹簧夹夹紧胶皮管;⑤点燃红磷后,立即伸入集气瓶内并把塞子塞紧;⑥燃烧结束冷却后,打开弹簧夹。

实验现象：红磷在集气瓶内燃烧,生成大量白烟(五氧化二磷小颗粒),冷却到室温,打开弹簧夹,水经导管进入集气瓶,集气瓶中的水面上升,约占瓶内原有空气总体积的五分之一。

分析与结论：红磷燃烧生成的五氧化二磷为固体,溶于水且几乎不占有体积,燃烧消耗了集气瓶内的氧气,使瓶内气体减少,压强降低。冷却后,在外界大气压作用下,水被压进集气瓶,进入请论水的体积约是集气瓶内消耗的氧气的体积,由此证明氧气约占空气总体积的1/5。

注意事项：①装置的气密性要良好。避免瓶外空气进入集气瓶内,导致进入水的体积减少,使测得的氧气的体积分数偏小。②红磷要过量。如果红磷的量不足,则不能将集气瓶内空气中的氧气完全反应掉,导致测得空气中氧气的体积分数偏小。③不能用木炭、硫、铁丝等代替红磷。木炭、硫燃烧后的生成物分别是二氧化碳、二氧化硫气体,会弥补所消耗氧气的体积,而铁丝在空气中不燃烧。④必须冷却至室温后再打开弹簧夹。由于气体体积随温度升高而增大,如不冷却到室温就打开弹簧夹,会使进入水的体积偏小,导致测量结果偏低。⑤集气瓶内加少量的水。一是为了防止热的燃烧物溅落炸裂集气瓶;二是为了吸收红磷燃烧后生成的白色固体—五氧化二磷。⑥导管内事先应注满水,否则燃烧冷却后,进入的水有一部分存在于导管中,使进入集气瓶内水的体积减少,导致测量结果偏低。⑦烧杯内的水要足量。⑧弹簧夹要夹紧,防止红磷燃烧时使装置内气体受热膨胀沿导管逸出,导致进水量增多。⑨将点燃的红磷放入集气瓶要迅速,防止装置内气体受热膨胀从瓶口逸出而使进水量增多。

经典例题：

1、在“空气中氧气含量的测定”实验探究中，甲生设计了如下实验方案：

在燃烧匙内盛过量红磷，点燃后立即插入集气瓶内，塞紧橡皮塞，待红磷火焰熄灭，集气瓶冷却至室温，打开铁夹，水注入集气瓶．（实验装置如下图所示）回答下列问题：

（1）实验过程中，观察到的主要现象是______，______．反应的化学方程式是______．

（2）乙生用上述实验装置测定的结果是：空气中氧气含量与正常值有较明显的偏差，其操作上的原因可能是（要求答出两种）：______，______．

（3）丙生也设计了一个实验方案，装置和操作同上，只不过用木炭代替了红磷．当木炭停止燃烧，集气瓶冷却至室温，打开铁夹后，水能否进入集气瓶？为什么？____________．

（4）若仍然用木炭代替红磷，丙生的实验方案应作何改进，才能保证实验成功？（只需答出实验方案中须改进的地方）

分析：

（1）实验现象要考虑到红磷燃烧和进入集气瓶中水的体积，化学方程式要注意配平和条件．

（2）造成实验结果不准确的原因要从是否进入空气和氧气是否全部被消耗等方面考虑．

（3）用其他试剂代替红磷时，主要考虑和氧气反应的生成物是否是气体，因为生成气体会影响实验结果．

（4）为了保证实验结果，就要把生成的气体吸收，吸收二氧化碳就要用氢氧化钠溶液．

解答：

（1）实验现象：红磷燃烧时生成大量白烟，进入集气瓶中水的体积约占总气体的，化学方程式为

（2）验结果不准确的原因要从是否进入空气和氧气是否全部被消耗等方面考虑．进入空气就是瓶塞没有塞紧或装置漏气，红磷不足会使氧气有剩余，另外，如果装置没冷却就打开止水夹，进入的气体也会比实际的少．

（3）用木炭代替红磷时，木炭和氧气反应生成二氧化碳，因为的生成气体会影响实验结果．

（4）为了保证实验结果，就要把生成的气体吸收，吸收二氧化碳就要用氢氧化钠溶液，故可以在瓶壁上预先淌一层氢氧化钠溶液．

答案：（1）红磷燃烧生成大量白烟；注入集气瓶中的水约占其体积的，化学方程式为

（2）瓶塞未塞紧，造成装置漏气；红磷不足；集气瓶未冷却至室温就注入水

（3）不能；木炭燃烧生成的CO2与消耗的氧气的体积相等，红磷燃烧前后集气瓶内的压强不变

（4）在集气瓶内壁上预先淌一层氢氧化钠溶液或在瓶塞上插入吸有NaOH溶液的胶头滴管在打开铁夹前，将胶头滴管中的NaOH溶液注入集气瓶中．

2、某研究性学习小组设计了如图所示的装置,探究空气中氧气的体积分数,其中A是底面积为50cm2、高20cm的圆筒状玻璃容器(带密封盖),上面标有以cm为单位的刻度,B是带刻度的敞口玻璃管(其它辅助装置略).

a.检查装置的气密性；

b.加入水并调整B的高度，使A中的液面至刻度15cm处；

c.将过量的铜粉平铺在惰性电热板上，盖紧密封盖；

d.通电加热铜粉,待充分反应后,冷却到原来的状况,调整B的高度使容器A. B中的液面保持水平,记录液面刻度.(注：A容器内固态物质所占的体积忽略不计)

(1)在操作a中检查装置气密性的方法是___.

(2)有同学认为设计上述实验时，木炭不能用于代替铜粉，你认为这种说法是否正确?并说明理由___.

(3)在操作d结束时,与装置A中液面最接近的刻度是___cm(填整数).

(4)比较课本中测空气中氧气含量的实验，如图乙，请你评价本实验的优点___.

分析：

（1）凡是有气体参加或产生的实验，实验前一定要检查装置的气密性，以防装置漏气影响实验结果；

（2）铜和氧气在加热条件下反应生成氧化铜，木炭在空气中燃烧生成二氧化碳气体；

（3）氧气约占空气总体积的五分之一；

（4）不同的实验装置，优缺点不同．

解答：

(1)在操作a中检查装置气密性的方法是：由B装置中玻璃管的敞口处加入适量的水，A. B中形成液面差，静置一段时间后，液面差不变，说明装置不漏气。

故填：由B装置中玻璃管的敞口处加入适量的水，A. B中形成液面差，静置一段时间后，液面差不变，说明装置不漏气。

(2)设计上述实验时，木炭不能用于代替铜粉，这是因为木炭燃烧生成二氧化碳气体，会导致A装置外的水不能进入A中。

故填：正确，因为木炭燃烧生成二氧化碳气体，会导致A装置外的水不能进入A中。

(3)因为氧气约占空气总体积的五分之一,A装置中空气中的氧气占得刻度值为：15cm×15=3cm，因此在操作d结束时，与装置A中液面最接近的刻度是：15cm−3cm=12cm.

故填：12.

(4)本实验的优点有：能够避免乙中燃烧的红磷伸入集气瓶时导致的空气膨胀外逸，从而减小误差，同时能够避免乙中燃烧产生的红磷污染环境。

故填：误差小，不污染环境。

3、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I)进行了大胆改进,设计图(Ⅱ)(选用容积为45mL的18×180mm的试管作反应容器)实验方案进行，收到了良好的效果。请你对比分析下面图I、图Ⅱ实验，回答下列有关问题：

(1)写出红磷在氧气中燃烧的化学方程式___能否将红磷换成木炭?___ (能或不能).

(2)若用图I装置实验结果是：空气中氧气含量比正常值偏小,其操作上的原因可能是___ (写出一点即可).

(3)图II所示实验中，注射器活塞将从10mL刻度处慢慢前移到约____ mL刻度处才停止。

(4)对照图I实验,你认为图Ⅱ实验有何优点?(回答一点即可)___.

分析：

红磷在空气中燃烧时产生大量白烟，生成五氧化二磷；

木炭燃烧生成二氧化碳气体；

氧气约占空气总体积的五分之一；

如果装置漏气，红磷不足，没有冷却至室温就打开弹簧夹，都能够导致进入集气瓶中的水不到集气瓶容积的五分之一；

不同是实验装置，优缺点不同．

解答：

(1)红磷在氧气中燃烧生成五氧化二磷,反应的化学方程式为：4P+5O2 点燃 . 2P2O5；

不能将红磷换成木炭，这是因为木炭燃烧生成二氧化碳气体，导致水不能进入集气瓶。

故填：4P+5O2 点燃 . 2P2O5；不能。

(2)若用图I装置实验结果是：空气中氧气含量比正常值偏小，其操作上的原因可能是没有冷却至室温就打开弹簧夹。

故填：没有冷却至室温就打开弹簧夹。

(3)图II所示实验中,试管中的氧气体积为：45mL×15=9mL，注射器活塞将从10mL刻度处慢慢前移到约1mL刻度处才停止。

故填：1.

(4)对照图I实验，图Ⅱ实验的优点是：避免了燃烧匙伸入集气瓶中时导致的气体受热外逸，结果更准确，同时实验装置小，节约药品。

故填：结果更准确。

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