文档文本内容
第04 讲 空气的组成
内容导航
01 预习航标 → 析目标·明方向：预习导航精准定向
02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构
情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣
深研精炼：聚焦常考要点，学会解题思路
即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容
03 过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提
预习目标
1.了解拉瓦锡测定空气成分的著名实验；
2.能依据观察的实验现象初步推断空气的主要成分；
3.能从组成上对物质进行分类，识别纯净物和混合物；
4.能体会科学家在探索空气成分过程中的智慧和方法。
预习重点
1.用红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验原理、现象和结论。
2.区分一些典型的混合物与纯净物；
3.氮气和稀有气体的性质与用途。
预习难点
1.混合物与纯净物概念的辨析；
2.实验现象的观察与分析。
问题1：“同学们请看，这个敞口的集气瓶里‘有东西’吗？（学生可能回答‘没有’或‘有空气’）很多同学会觉
得里面是‘空的’，其实不然。我们能不能设计一个实验，证明这个‘空’瓶子里充满了空气呢？”
情｜境｜启｜思
问题2：“同学们请看这套装置。如果把左边集气瓶中的空气‘捕获’到右边集气瓶中，我们可以怎么做？请观
察装置图，思考它的原理。这种方法叫做‘排水集气法’——因为空气不溶于水，所以可以用水把空气‘挤’过
去。”
问题3：“空气看得见摸不着，那么在几百年前，科学家们是怎么研究它的呢？18 世纪，法国化学家拉瓦锡
做了一个著名的实验。他用金属汞在密闭容器中连续加热，发现一部分银白色的汞变成了红色的粉末，同
时容器内的空气体积减少了约1/5。拉瓦锡由此得出结论：空气不是一种单一的物质，而是由两种气体组成
的——一种能助燃、有助于呼吸，他命名为‘氧气’；另一种不助燃、不支持呼吸，叫做‘氮气’。”
问题4：“拉瓦锡的实验为我们指明了方向——空气中含有氧气和氮气。今天，我们能否用更简便的方法来
测定空气中氧气的含量呢？请大家观察这套装置。如果让红磷在集气瓶中燃烧，消耗掉瓶内的氧气，然后
打开止水夹，你猜会发生什么？水会倒流进集气瓶吗？倒流的水的体积和氧气有什么关系？
知识点01 空气组成的测定
空气组成的测定
1.实验探究：“捕获”空气实验
（1）原理：在装有空气的集气瓶上安装一个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。通过分液漏斗向集气瓶中不断注入水，集气瓶中的水增多，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。
（2）仪器和装置如下图：
2.空气中氧气体积分数的测定
深｜研｜精｜炼
注意事项：
1.装置连接完成后要先检查装置的
；
2.检查装置气密性的方法：
升温法
把导管放入水中，用 紧握(或用酒精灯微热)容器，
若 有 冒出，松开 后(或移
开酒精灯)，导管内 ，说明装置气密性良好
液面差法
关闭 ，往长颈漏斗中 ，使漏斗中液
面 ，静置一会儿，
不变，即形成稳定的液面差，说明装置气密性良好
实验原理
及装置
利用
（只消耗氧气，不消耗空气中其他成分）消耗密闭容器内空气
中的
，使密闭容器内
减小，在大气压的作用下，进入容器内水的
体积即减少的
的体积。
实验原理
及装置
__________________________________
反应的文字表达式为：
实验步骤
（1）连接仪器，检查
。
（2）在集气瓶中预装少量的
（①吸收有毒的
②吸热加快
降温防止
），将集气瓶的容积划分为
等份并加以标记。
（3）用
夹紧橡胶管，在燃烧匙内装入
。
（4）在酒精灯火焰上点燃红磷后，将燃烧匙
伸入集气瓶内,
橡皮塞。
（5）燃烧结束待集气瓶冷却到室温后，把导管插入
（烧杯内的水要足
量），打开止水夹。
实验现象
红磷燃烧，产生大量
，并放出
；冷却至室温后，打开止水夹，烧
杯中的水沿导管进入集气瓶，进入的水的体积约占集气瓶
实验分析
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，压强减小；冷却后，容器内气压小于外
界大气压，打开止水夹，在大气压的作用下，水会进入集气瓶占据消耗氧气的体积
实验结论
氧气约占空气总体积的1/5
[该实验还能得出氮气的两点性质：①
（物理性质）；
②
（化学性质）]
3.测定空气中氧气体积分数时产生误差的原因。
结果
可能原因
影响
装置
反应结束后外界空气进入
红磷量
氧气不能完全被消耗
测定结
果小于1/5
未待装置
就打开止水夹
温度较高，剩余气体处于膨胀状态，瓶内
压强较大
点燃的红磷插入瓶中后未
塞上橡皮塞
空气受热膨胀，部分逸出
测定结
果大于1/5
实验前止水夹未
部分空气受热膨胀沿导管逸出
【特别提醒】
1.选用红磷作为反应物，是由于红磷能与空气中的氧气反应，且生成物为固体，能使反应后容器内的气
压减小。
2.实验时，集气瓶中先放少量水，既可以吸收生成的五氧化二磷固体，又可以吸收热量，使装置较快冷
却。
3.实验时要注意：保证装置气密性良好，塞紧橡皮塞，冷却至室温后才能打开弹簧夹。
【例1】（2026·云南昆明·二模）借鉴科学家的智慧，测定空气中氧气含量装置如下图，以下说法正确的是
（
）
A．图1：曲颈甑内液态汞表面产生黑色粉末
B．图2：图中的红磷可以换成木炭也可以达到目的
C．红磷相较于汞有反应更快且无毒的优点
D．原理：物质与氧气反应，装置内压强变大，液体倒吸
【即练1】（2026·广西南宁·二模）在利用数字化传感器测定空气中氧气含量的实验中，装置如图1，测得
数据曲线如图2。下列说法不正确的是（
）
A．图2 中的X 曲线表示温度变化
B．保证装置气密性良好是本实验成功的关键之一
C．集气瓶容积125mL，实验前瓶中有25mL 水，实验结束后理论上水的体积约为50mL
D．实验中氧气浓度传感器读数逐渐减小，最终保持稳定
【即练2】（25-26 八年级下·山东潍坊·期中）化学学习小组开展“测定空气中氧气含量”的探究活动。
【设计实验】设计并利用图1 装置测定空气中氧气的含量。
(1)红磷燃烧的文字表达式是______________。
【优化实验】
(2)暖宝宝贴的工作原理是铁粉与氧气缓慢反应。图2 为用氧气传感器分别测得利用暖宝宝贴和红磷在密闭
装置内实验时氧气的含量变化图像。对比分析，使用暖宝宝贴测空气中氧气含量的优点是___________。
【反思交流】
(3)如图2 所示，利用红磷测定空气中氧气含量实验中，氧气含量从8.05%上升到9.26%的原因可能是
___________（写出1 点即可）。
【创新应用】
小组同学将该实验创新设计如图3，已知食品脱氧剂（以铁粉为主的物质组成）通过化学反应能除去密闭包
装袋中的氧气，减缓食品氧化。相关数据如下表所示：
实验时间
/min
0
5
10
30
35
45
量筒中液
80
65
50.5
43.1
43.1
43.1
面的刻度
/mL
(4)根据表中数据计算，空气中氧气的体积分数为_____（用百分数表示）。
【构建模型】
构建合理的思维模型，既能促进深度学习，又能提高思维品质。以下是测定空气中氧气含量的思维模型：
(5)从建模角度分析，图1 装置中烧杯内水所起的作用归属于上述思维模型中的_____（填标号）。
知识点02 纯净物和混合物的区别与联系
纯净物和混合物的区别与联系
纯净物
混合物
概念
只由
物质组成
由
物质混合而成
组成
固定，可用专门的
表示，如氧气
可用O2 表示
不固定，不能用化学符号表示
性质
有固定的物理性质和化学性质
混合物中各种成分都保持原有的化学性质
举例
氮气(N2)、氧气(O2) 等
空气、海水、食盐水等
联系
说明
实际应用中，绝对纯净的物质并不存在，当其中杂质成分的含量极少时，即可认为是纯净物
【特别提醒】
区分纯净物和混合物的方法：
根据所含物质的种类来判断，如洁净的空气是混合物（含多种物质）、冰水共存物（只含一种物质）
是纯净物。
【例2】（2026·湖南长沙·一模）下列物质属于纯净物的是（
）
A．冰可乐
B．脱硫燃煤
C．新鲜空气
D．氢氧化镁
【即练3】（2026·吉林·模拟预测）下列各组物质中，前者是纯净物，后者是混合物的是（
）
A．食盐水、海水
B．稀有气体、石油
C．二氧化碳、氮气
D．二氧化硫、空气
【即练4】（2026·甘肃平凉·二模）物质世界，缤纷多彩。下列生活中的物质属于纯净物的是（
）
A．超市售卖的矿泉水
B．医疗常用的生理盐水
C．用于冷冻保鲜的干冰
D．调味用的食醋
知识点03 空气的成分
空气的成分
1. 空气成分的发现史
2.空气的成分：
记忆口诀：“氮七八（78%），氧二一（21%）；零点九四（0.94%）稀有气。
【特别提醒】
注意事项：
1、在通常情况下，空气中各种成分的含量保持相对稳定，但不是一成不变的，在不同地区或同
一地区的不同时间，空气中各成分的含量可能略有不同。
2、空气中各成分的含量指的是体积分数，而不是质量分数。
【例3】（2026·湖南郴州·二模）为延长灯泡的使用寿命，灯泡内通常会充入空气中体积分数最大且化学性
空气成分
氮气（N2）
氧气（O2）
稀有气体
二氧化碳（CO2）
其他
体积分数
质不活泼的气体，这种气体是（
）
A．
2
O
B．He
C．
2
N
D．CO2
【即练5】（2026·四川内江·三模）下列有关空气的说法正确的是（
）
A．氧气约占空气质量的21%
B．空气是一种纯净物
C．氮气化学性质不活泼，可作保护气
D．二氧化碳是空气污染物
【即练6】（2026·湖南长沙·一模）空气是一种混合物。下列有关空气的说法正确的是（
）
A．空气中不含稀有气体
B．空气是一种宝贵的资源
C．空气中的氮气易溶于水
D．空气中的氧气可做燃料
知识点04 氮气、稀有气体
氮气、稀有气体
1.氮气的性质与用途
(1)氮气的物理性质
颜色、气味
无色、无气味
溶解性
常温、常压下1 体积水中大约只能溶解0.02 体积的氮气
气液转化
氮气通过极低温、加压可转化为液氮（无色液体）
（2）氮气的化学性质：通常情况下，氮气的化学性质 ， 跟其他物质发生反应，但在
高温、高能量条件下可与某些物质发生反应。
（3）氮气的用途：作制造硝酸氮肥的化工原料、做
（化学性质稳定）、 液氮做
（ 物
理 性质）。
2.稀有气体
概述
稀有气体（是
物）包括
、
、
等
化学性质
在通常条件下不与其他物质发生化学反应
用途
①氦气可用来填充电子管、气球、气体温度计和潜水服，也可作焊接金属的
；
②氖气常被用作霓虹灯的填充气，放电时能发出橘红色的光；
③氩气可用作电弧焊接的保护气等。
【特别提醒】
稀有气体用于制造多种用途的电光源是利用其物理性质。
【例4】（2026·湖南长沙·三模）2025 年，我国首艘国产大型邮轮“爱达•魔都号”实现商业运营，其焊接工
艺中使用了氩气作为保护气。下列关于空气成分的说法正确的是（
）
A．空气中含量最多的是氧气
B．稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，可用于霓虹灯
C．氮气化学性质活泼，不能用作保护气
D．二氧化碳是空气污染物
【即练7】（2026·四川眉山·一模）下列关于空气及其成分的说法中，错误的是（
）
A．空气的成分按质量计算，氮气占78%，氧气占21%
B．空气质量指数越低，空气质量越好
C．燃放烟花爆竹会产生污染空气的气体
D．稀有气体能用于航标灯、霓虹灯，照明灯等
【即练8】（2026·辽宁铁岭·模拟预测）高层住宅安装的窗户玻璃常常采用充入稀有气体来降低玻璃的导热
效率。下列气体属于稀有气体的是（
）
A．二氧化碳
B．氮气
C．氖气
D．臭氧
1．（2026·江苏常州·三模）历史上第一次明确提出空气是由氧气和氮气组成的科学家是（
）
A．波义耳
B．拉瓦锡
C．门捷列夫
D．道尔顿
2．（2026·河南平顶山·二模）二百多年前拉瓦锡研究空气的成分时用到了一种金属，这种金属是（
）
A．镁
B．铁
C．汞
D．磷
3．（2026·江苏常州·模拟预测）“苏超”联赛组委会规定将干燥的空气冲入足球内，其中含量最高的气体是
（
）
A．稀有气体
B．氮气
C．二氧化碳
D．氧气
4．（2026·云南昆明·二模）下列有关空气的说法正确的是（
）
A．干净的空气是纯净物
B．氮气约占空气质量的78%
C．氧气助燃，可以作为燃料使用
D．空气中的稀有气体占比虽然很小，但用途广泛
5．（2026·湖南邵阳·模拟预测）绚丽多彩的世界是由种类繁多的物质组成的，掌握好物质分类的方法对于
学好化学非常重要。下列物质中前者是纯净物，后者是混合物的是（
）
A．氢氧化钙、液氮
B．碘酒、二氧化硫
C．海水、大理石
D．高锰酸钾、煤
6．（2026·吉林·二模）氮气具有广泛的用途，以下不属于氮气用途的是（
）
A．作保护气
B．作燃料
C．制硝酸
D．医疗冷冻
7．（2026·吉林长春·二模）空气是一种宝贵的资源，空气中体积分数约占21%的是（
）
A．二氧化碳
B．氮气
C．氧气
D．稀有气体
8．（2026·湖北襄阳·二模）中国航空航天空间站“天宫”内的空气与我们周围的空气成分基本一致，那么空
间站内的空气中含量最多的气体是（
）
A．氮气
B．氧气
C．二氧化碳
D．水蒸气
9．（25-26 九年级下·广东肇庆·期中）下列有关空气及其成分的说法错误
．．的是（
）
A．空气中含有氧气，因此空气可直接用于医疗急救
B．食品包装中充入氮气是因为氮气的化学性质不活泼
C．“回南天”到来时，空气中水蒸气的含量增大
D．空气质量指数越小，空气质量越好
10．（2026·河北邯郸·模拟预测）空气是重要的自然资源。下列关于空气及其成分的说法正确的是（
）
A．空气中
2
CO 含量过高会形成酸雨
B．空气中体积分数约为78% 的气体是氮气
C．空气质量指数越高，空气质量越好
D．
2
O 具有助燃性，可用作燃料
11．（2026·湖南长沙·三模）2026 年4 月24 日是第十一个“中国航天日”，天和核心舱内的气体成分与地球
大气相近。其中体积分数最大、用于维持舱内压力平衡的气体是（
）
A．氮气
B．氧气
C．二氧化碳
D．水蒸气
12．（2026·福建厦门·模拟预测）小组同学使用传感器测量密闭装置内蜡烛从燃烧到熄灭的过程中氧气、二
氧化碳含量的变化，实验装置及结果如下图所示。下列结论或分析错误的是（
）
A．曲线1 表示瓶内
2
O 体积分数的变化
B．当燃烧时间到达80 s 时，蜡烛已熄灭
C．80 s 后，装置内的气体只剩
2
O 和CO2 D．蜡烛熄灭后，CO2的体积分数比
2
O 少
13．（2026·江苏徐州·二模）下图所示是测定空气中氧气含量的创新实验装置(夹持装置已省略，试管底部
有开口，红磷足量)，对该实验认识不正确
．．．的是（ ）
A．现象：实验过程中，红磷燃烧，产生大量的白烟
B．推论：实验后试管内剩余气体的主要成分是氮气
C．分析：实验后冷却至室温试管内液面升至“4”处
D．评价：改用电热棒加热可减少对空气环境的污染
14．（2026·安徽淮北·三模）实验小组使用如图所示实验装置(气密性良好)验证空气中氧气含量，待装置冷
却后，所得实验数据见表所列。下列说法错误的是（
）
实验测得的相关数据
实验序号
空气体积/mL
实验前注射器/mL
实验后注射器/mL
氧气体积分数/%
1
330
100
37
19.09
2
330
100
38
18.79
3
330
100
36
19.39
A．实验结束后装置内剩余的主要气体是氮气
B．实验前注射器预留的气体体积可以小于66 mL
C．实验过程，注射器活塞先向上移动，后向下移动
D．由表格数据可知，测得空气中氧气体积分数偏低，可能原因是红磷的用量不足
15．（2026·云南德宏·模拟预测）空气中的各种成分广泛应用于工农业生产、医疗和科研等领域，下列有关
空气的说法正确的是（
）
A．空气是纯净物
B．空气中的氧气可与所有物质反应
C．稀有气体可用于制作霓虹灯
D．空气中的氮气易溶于水
16．（25-26 八年级下·山东德州·期中）下列有关空气的说法中，错误的是（
）
A．空气中含有水蒸气
B．二氧化碳是空气污染物
C．空气中的氮气不易溶于水
D．空气中的氧气主要来自光合作用
17．（25-26 八年级下·黑龙江哈尔滨·期中）下列物质的用途和其性质对应错误
．．的是（
）
A．液氧用于火箭推进剂——可燃性
B．氦气用作探空气球——密度小且稳定
C．氮气作保护气——化学性质不活泼
D．液氢用作高能燃料——可燃性
18．（2026·河南周口·二模）下列关于氮气的说法，错误的是（
）
A．在空气中的体积分数约为78%
B．通常情况下不支持燃烧
C．不与任何物质发生化学反应
D．可以填充食品包装袋保鲜
19．（2026·山东东营·一模）下列关于空气中各组成成分的说法中，正确的是（
）
A．空气中的氧气只有点燃条件下才能发生化学反应
B．空气中的二氧化碳不同于人体呼出的二氧化碳
C．空气中的氮气可作为生产氮肥的原料
D．空气中的稀有气体通电时可以发出不同颜色的光，所以可以用作保护气
20．（2026·山东济南·二模）小明同学设计了如图所示的装置测定空气中氧气的含量（图中部分仪器已略
去）。下列关于该实验的说法中，不正确
．．．的是（
）
A．该实验利用了铜丝的导热性来引燃红磷
B．用木炭代替红磷进行实验，不会影响测定结果
C．红磷燃烧结束后，待装置恢复至室温时再读数
D．实验成功的标志为左侧玻璃管内液面约上升到刻度1 附近
21．（2026·陕西西安·二模）空气是人类赖以生存的主要资源。下列关于空气及其成分说法正确的是（
）
A．进行测定空气中氧气含量实验时，可以用铜粉代替红磷
B．空气质量指数越大，空气质量状况越好
C．温室效应是大量排放二氧化碳引起的，因此二氧化碳是空气污染物
D．空气中氧气与氮气的质量比约为1∶4
22．（2026·河南新乡·二模）化学实验的现象精彩纷呈。下列不属于“利用红磷燃烧测定空气中氧气含量”的
实验现象的是（
）
A．产生大量烟雾
B．红磷燃烧时放出热量
C．红磷燃烧时有火焰
D．冷却后打开弹簧夹水进入集气瓶
23．（2026·湖南湘潭·二模）某化学兴趣小组同学利用图1 装置测定空气中氧气含量，测得数据曲线如图
2。下列说法不正确的是（
）
A．保证装置气密性良好是本实验成功的关键之一
B．图2 中的X 曲线表示反应过程中温度变化
C．图2 中A 点压强与瓶外大气压强相等
D．红磷燃烧后需等装置冷却至室温再打开弹簧夹
24．（2026·福建宁德·一模）下列图表是验证空气中氧气含量的实验装置和数据。下列说法错误的是（
）
实验测得的相关数据
实验序号
空气
体积
/mL
实验前
注射器
/mL
实验后
注射器
/mL
氧气体
积分数
/%
1
330
100
37
19.09
2
330
100
38
18.79
3
330
100
36
19.39
A．实验时红磷要足量，装置气密性要良好
B．注射器预留气体体积可小于65mL
C．实验过程，注射器活塞先向上移动，后向下移动
D．测得的氧气含量偏小，推测可能是氧气含量较低时，红磷不再燃烧
25．（2026·河南信阳·二模）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”代表的稀有气体中，可用于探空气球的是__________。
26．（25-26 九年级·全国·二轮复习）如图所示，分别将氧气浓度传感器、压强传感器、温度传感器与数据
采集器、计算机连接，把传感器插入盛有空气的容器中（如图1），通过计算机处理得到相应的曲线（如图
2）。
(1)根据上述曲线分析：曲线Y 表示的是____（填“温度”或“氧气浓度”）变化曲线。
(2)结合X、Y 两条曲线解释BC 段压强变化的原因：________。
27．检查装置的气密性
(1)检查时间：一般是在装置连接好________（填“之后”或“之前”，下同），装入试剂________。
(2)装置气密性的检查方法
原理
使装置内外产生压强差，现象明显
将导管末端浸入水中，用手紧握试管，若水中导管口______，松开
手后导管末端形成________，则装置气密性良好
方法
夹紧弹簧夹，向长颈漏斗中加入一定量的水，当长颈漏斗内液面与
锥形瓶内液面形成一定的液面差时停止加水，静置观察，若_____，
说明该装置气密性良好
当向外拉注射器活塞时，长颈漏斗内液面下降，下端导管口处
________，则说明该装置气密性良好
28．（2026·湖南长沙·二模）生活中处处有化学，请回答下列问题：
(1)氦气可用于填充探空气球，这是因为氦气具有的物理性质是_________。
(2)黑火药是我国古代四大发明之一，其成分包括硝酸钾、木炭和硫粉等。黑火药属于_________（填“混合
物”或“纯净物”）。
29．（25-26 八年级下·山东东营·期末）实验是科学探究的重要方法。如下图装置一所示是教材中的实验装
置图；装置二是某同学设计的测定空气中氧气含量实验的装置图，请结合图示回答下列有关问题：
(1)某同学利用装置二，三次实验记录的实验数据如下：填写表中空白，帮助完成实验数据的统计。
实
验
小
组
硬质玻璃
管的容积
/mL
反应前注射器
中气体体积
/mL
反应后注射器
中气体体积
/mL
反应消耗的氧
气体积/mL
空气中氧气的体
积分数(%)
甲
45
15
4
11
18.3
乙
40
18
5
13
22.4
丙
50
20
6
___________
___________
(2)实验过程中加热时铜粉发生的反应现象为___________；该实验中反应的文字表达式是___________。
(3)在实验加热过程中，硬质玻璃管上小气球的作用是___________；缓慢推拉注射器活塞的目的是
___________；装置一和装置二中气球的位置不同，___________(填“装置一”或“装置二”)更合理，理由：
___________。
(4)若实验测得的结果偏小(氧气的体积分数小于21%)，可能的原因有哪些？(请列举两条)___________；
___________。
(5)若实验测得的结果偏大(氧气的体积分数大于21%)，可能的原因有哪些？(列举一条)___________。
(6)要测定空气中氧气的含量，设计实验原理时要考虑哪些因素(答出两条即可)___________；___________。
