例题 01 飞艇为什么选氦气 2024 山东东营中考
题目
载人飞艇气囊内适合填充的气体是：
A. 甲烷
B. 二氧化碳
C. 氦气
D. 氮气
答案与解析
解析
氦气密度远小于空气，而且在常见条件下化学性质稳定、不易燃烧。甲烷虽轻却易燃；二氧化碳比空气重；氮气密度与空气接近，不满足本题对有效轻质填充气体的要求。
本题结论
C。
外观
空气
看不见的空气，可以按组成认识，也可以借一次体积变化来测量。测氧实验的关键不是记住“水上升五分之一”，而是说明：减少了哪种气体？五分之一的分母是什么？
一、知识点 理解概念
1. 空气的组成按体积计算
| 干燥空气的主要成分 | 体积分数的常用近似 | 认识要点 |
|---|---|---|
| 氮气 N₂ | 约78% | 占比最大，不是氧气 |
| 氧气 O₂ | 约21% | 测氧实验常粗略记为五分之一 |
| 稀有气体 | 约0.94% | 主要是氩气，还包括氖、氦等 |
| 二氧化碳及其他少量气体 | 合计约0.06% | 具体含量随地点、时间变化 |
这里是体积分数，不是质量分数。水蒸气含量变化较大，表中的“干燥空气”不含水蒸气，不能不加说明地套用到各种潮湿空气。
二氧化碳的比例不是永远固定的常数。NOAA的干空气教学表列约0.042%，并说明气体含量会变化；遇到试题给定数据时，应按题设计算，而不是用另一份资料的近似数替换。NOAA：大气组成
空气是混合物，没有统一的“空气分子”。氮气不易溶于水，不能说成极易溶于水。纯氦气可以是纯净物；“稀有气体”是类别名称，不能只凭这个名称断定某份样品一定是混合物。分类方法见物质的性质与用途。
2. 用途要落到具体性质
| 成分 | 直接利用的性质 | 典型用途 | 不应扩大成 |
|---|---|---|---|
| 氧气 | 能供给呼吸 | 供氧；水生动物利用溶解氧呼吸 | 水本身就是鱼呼吸所需的氧气 |
| 氧气 | 支持燃烧 | 炼钢、助燃 | 氧气本身就是燃料 |
| 氮气 | 通常化学性质不活泼 | 食品包装保护气 | 任何条件下都不反应 |
| 氮气 | 能在特定条件下参与反应 | 合成氨、制氮肥的原料 | 作保护气就不能作化工原料 |
| 液氮 | 汽化吸热 | 低温冷却 | 因为氮气具有可燃性 |
| 氦气 | 密度小且不易燃烧 | 飞艇、气球的填充气体 | 只要密度小就同样安全 |
| 氖等稀有气体 | 通电时发出特定颜色的光 | 电光源 | 发光就必然生成新物质 |
3. 红磷测氧：用液体补上减少的气体空间
瓶内预先放的少量水用于吸收白烟中的产物，并吸热帮助冷却；它与外接水源随后进入瓶内、补充气体减少空间的作用不同。
红磷消耗氧气，生成固体。待装置恢复至初始温度后，气体减少使瓶内压强小于外界，外界大气压把水压入集气瓶。进入的水体积近似补上被消耗氧气的体积。
- 确认装置气密，确定初始水面上方气体空间，不是整个瓶子的容积。
- 在教师组织的实验中使用足量红磷，使氧气充分参与反应，避免燃烧时气体逸出。
- 观察白烟和放热；白烟是固体微粒，不是液滴形成的雾。
- 冷却至初始室温，再打开弹簧夹并读数，得到氧气体积分数约为五分之一。
实验条件不能省
红磷、白磷及其燃烧产物涉及安全风险，图示用于理解受指导的实验，不作为自行操作说明。初末温度不同、漏气、氧气未充分消耗，都会破坏“体积减少量近似等于耗氧量”的前提。
4. 更换试剂或装置，原理仍要成立
| 方案 | 是否能直接照搬标准水封燃烧法 | 原因 |
|---|---|---|
| 红磷 | 可以作为常用方案 | 能在空气中燃烧，主要消耗氧气，产物不补充气体 |
| 铁丝 | 不能直接代替红磷燃烧 | 普通空气中不能像在氧气中那样持续剧烈燃烧 |
| 镁条 | 不能 | 还可能消耗氮气等成分，减少的不只氧气 |
| 木炭、硫 | 不能直接替换 | 生成气体，抵消气体减少；需另设计可靠吸收等条件 |
| 钢丝棉锈蚀 | 可设计其他装置 | 缓慢耗氧；要留足反应时间，并控制其他影响 |
| 加热铜粉 | 可设计其他装置 | 氧气转化为固体氧化铜；须充分接触、冷却后读数 |
密闭后再引发反应，可减少开塞引入的气体逸出与污染；用量筒或注射器测读，必须分清它里面装的是水还是气体。加热铜粉装置中，若硬质玻璃管与注射器都装有空气，分母要计入所有参与测量的初始空气，不能只算其中一支注射器。
5. 空气质量与空气组成不是同一个问题
空气含量最多的是氮气，不意味着它就是常见空气污染问题的主因。常见关注对象包括一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物及颗粒物等；减少燃烧排放、处理尾气和控制扬尘，要对应具体污染来源。
二氧化碳既是空气成分、光合作用原料，也是温室气体。初中题通常把它与CO、SO₂等常见空气污染物区别，不应扩写成“二氧化碳增多对环境没有影响”。
二、考点 方法与例题
1. 选用途时，同时检查性能与限制
方法： 先找任务需要什么，再看候选气体能否满足全部关键条件。例如载人飞艇不仅要气体轻，还要避免易燃风险；解释呼吸用途则不能拿助燃性来替代。
例题 02 鱼与宇航员需要哪种气体 2024 湖南长沙中考·改编
题目
“太空养鱼”项目中，能供给斑马鱼和宇航员呼吸的气体是：
A. O₂
B. N₂
C. CO₂
D. H₂O
答案与解析
解析
氧气供给呼吸。鱼利用的是溶解在水中的氧气，不是把水蒸气当作氧气。氧气不易溶于水，并不等于完全不溶于水。
本题结论
A。
2. 测氧计算先画清初末状态
方法： ①圈出初始空气空间；②判断减少的体积由什么读数表示；③求初末差，而非直接抄终读数；④用耗氧体积除以初始空气体积。注射器内是水时，它的水量不属于初始空气。
例题 03 注射器的40 mL是变化量还是终点 2024 北京中考·改编
题目
装置①原先装满水，取出200 mL水后连成装置②。注射器初始装有100 mL水。充分反应并冷却后，测得氧气约占初始空气体积的五分之一。求消耗氧气的体积及注射器最终读数。
答案与解析
解析
取出200 mL水腾出的空间被空气占据，因此初始空气为200 mL。
消耗氧气：200×1/5＝40 mL。相应有40 mL水进入瓶内，注射器剩余100−40＝60 mL。
100 mL是水，不应加到空气体积中；40 mL是进入瓶的水量，不是注射器终读数。
本题结论
耗氧40 mL；注射器终读数60 mL。
3. 传感器曲线先看纵轴，再解释各阶段
方法： 浓度曲线读的是某成分比例，不等于气体总量；压强曲线还同时受温度影响。先标出点燃、冷却、开夹三个事件，不能把每一段上升都解释为“生成气体”。
例题 04 氧气曲线为什么没有降到零 2023 湖南衡阳中考·改编
题目
足量红磷在密闭容器中燃烧，传感器记录如图。判断：
①a点其余85%的气体全部是氮气。
②b、c两点容器内物质总质量相等。
③红磷熄灭后仍检测到少量氧气，说明燃烧需要氧气浓度达到一定水平。
④该图直接测出了空气中氧气的质量分数。
答案与解析
解析
①错误。除氧气外，还有氮气、稀有气体等，不能把其余气体都算成氮气。
②正确。装置密闭，物质没有出入，化学反应前后总质量守恒。
③正确。红磷熄灭不必意味着氧气严格为零；低于维持燃烧所需浓度时也会熄灭。
④错误。纵轴明确是氧气体积分数，不是质量分数；初始约21%，末端仍约3%。
本题结论
②③正确；①④错误。
例题 05 压强先升后降的原因 知识清单传感器例题·改编
题目
密闭装置内以聚光方式点燃红磷。红磷熄灭并冷却后，在D点打开弹簧夹，外界水进入瓶中。解释BC、CD、DE三段压强变化。
答案与解析
解析
BC：红磷燃烧放热，温度升高，热效应使压强上升；不是生成大量气体。
CD：氧气被消耗，同时装置逐渐冷却，压强下降；不能只看下降就把整段变化都归因于耗氧。
DE：打开弹簧夹后，水进入瓶内，气体空间减小，压强回升至接近外界压强。
本题结论
升压不等于产气；要结合放热、耗氧、冷却与进水解释。
三、坑点 辨析与纠错
1. 容器总容积不等于空气体积
自查： 初始有水或固体占据的空间，要按题设排除；测量范围若包含导管或玻璃管空气，又不能漏计。
辨析 01 该除以250还是200 自编
题目
某集气瓶容积250 mL，实验开始前已有50 mL水。其他影响可忽略，充分反应并冷却后又进入40 mL水。氧气体积分数是否为40÷250＝16%？
答案与解析
解析
不是。初始空气占据250−50＝200 mL。应计算40÷200＝20%。原有水不属于初始空气，后来进入的水才是本题所用的体积变化。
本题结论
约20%，不是16%。
2. 误差方向取决于气体怎样变化
| 异常情形 | 体积减少量的变化 | 常见结果 |
|---|---|---|
| 红磷不足，氧气未充分消耗 | 偏少 | 偏小 |
| 冷却后瓶内低压时，外界空气漏入 | 气体减少被补偿 | 偏小 |
| 未冷却便打开夹子并读数 | 热气体仍占较大空间，进水偏少 | 偏小 |
| 点燃后塞瓶过慢，部分原空气受热逸出 | 除耗氧外又损失了气体 | 可能偏大 |
自查： “漏气”本身没有给出流动方向，不能脱离阶段一律判大或小。
辨析 02 同是漏气，为什么不能死记方向 据知识清单误差分析改编
题目
甲装置冷却后有外界空气漏入；乙装置燃烧受热时有气体逸出。两种异常对测得氧气含量的影响是否必定相同？
答案与解析
解析
不相同。甲中漏入的空气补偿气体减少，使进入的水变少，结果偏小。乙中气体逸出使最终缺少的气体不再全是耗掉的氧气，进水可能增多，结果可能偏大。还需结合装置、漏气时段和具体数据判断。
本题结论
不能一概而论；先判断气体流向和发生阶段。
3. 不活泼不是永不反应，助燃不是可燃
自查： 看清“一般条件”“任何条件”，也看清是谁在燃烧。性质结论有适用范围。
辨析 03 改正两句过强结论 知识清单易错辨析·改编
题目
①氧气支持燃烧，所以可作燃料。
②氮气、稀有气体通常不活泼，所以在任何条件下都不会发生化学反应。
答案与解析
解析
①混淆助燃性与可燃性。在初中讨论的常见燃烧中，氧气是助燃物，不是燃料。
②把一般条件扩大为任何条件。氮气可以在特定条件下参与合成氨等反应；稀有气体通常稳定，也不能据此宣称绝无化学反应可能。
本题结论
①助燃不等于可燃；②通常稳定不等于永不反应。