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4. 空气是宝贵的自然资源。如图所示是以空气等为原料合成尿素$[CO(NH_{2})_{2}$的流程(部分产物略去)。请分析流程并按要求回答相关问题。
(1)X 是空气中含量最多的气体,其名称是
(2)分离空气常用以下两种方法。
①分离液态空气:液态空气汽化时首先分离出氮气,并得到
②用分子筛分离:分子筛是一种内部分布有均匀微小孔径的固体,通过特制的分子筛把空气中的氧分子吸入孔穴而与其他分子分离,则分子大小:氮气
(3)反应①的文字表达式为
(4)反应②是氨气$(NH_{3}$与 Y 在低温、加压条件下反应生成尿素的同时还生成水,写出该反应的文字表达式:
(1)X 是空气中含量最多的气体,其名称是
氮气
。Y 是导致温室效应的主要气体,其名称是二氧化碳
。(2)分离空气常用以下两种方法。
①分离液态空气:液态空气汽化时首先分离出氮气,并得到
淡蓝
色的液态氧气,此过程发生的是物理
(选填“物理”或“化学”)变化。该方法是利用空气中各成分的沸点
不同使空气的各成分分离。②用分子筛分离:分子筛是一种内部分布有均匀微小孔径的固体,通过特制的分子筛把空气中的氧分子吸入孔穴而与其他分子分离,则分子大小:氮气
＞
(选填“$＞$”“$＜$”或“$=$”)氧气。(3)反应①的文字表达式为
$碳+氧气\xrightarrow{点燃}二氧化碳$
。该反应的基本类型是化合
(选填“化合”或“分解”)反应。(4)反应②是氨气$(NH_{3}$与 Y 在低温、加压条件下反应生成尿素的同时还生成水,写出该反应的文字表达式:
$氨气+二氧化碳\xrightarrow{低温、加压}尿素+水$
。答案
4. (1)氮气 二氧化碳 (2)①淡蓝 物理 沸点 ②＞ (3)$碳+氧气\xrightarrow{点燃}二氧化碳$ 化合 (4)$氨气+二氧化碳\xrightarrow{低温、加压}尿素+水$
解析
【分析】
本题围绕以空气为原料合成尿素的流程展开，需结合空气的成分、分离方法、常见化学反应等知识逐一分析各问题：
1. 空气中含量最多的气体是氮气，据此确定X；结合Y是O₂与碳反应的产物且为温室效应主要气体，确定Y为二氧化碳。
2. 分离液态空气时，液态氧气呈淡蓝色，该过程利用各成分沸点不同，无新物质生成，属于物理变化；分子筛分离时氧分子被吸入，说明氮分子无法进入，故氮分子更大。
3. 反应①是碳与氧气点燃生成二氧化碳，两种物质生成一种，属于化合反应。
4. 反应②是氨气与二氧化碳在低温加压下反应，生成尿素和水，据此书写文字表达式。
【解析】
(1) 空气中含量最多的气体是氮气，故X为氮气；氧气与碳反应生成的二氧化碳是导致温室效应的主要气体，故Y为二氧化碳。
(2) ①液态氧气呈淡蓝色；分离液态空气是利用空气中各成分的沸点不同，汽化时先分离出氮气，此过程无新物质生成，属于物理变化；②分子筛将氧分子吸入孔穴而与其他分子分离，说明氮分子无法进入分子筛的孔穴，因此分子大小：氮气＞氧气。
(3) 反应①是碳与氧气在点燃条件下反应生成二氧化碳，文字表达式为：碳+氧气$\xrightarrow{点燃}$二氧化碳；该反应由两种物质生成一种物质，属于化合反应。
(4) 反应②是氨气与二氧化碳在低温、加压条件下反应，生成尿素和水，文字表达式为：氨气+二氧化碳$\xrightarrow{低温、加压}$尿素+水。
【答案】
(1) 氮气；二氧化碳
(2) ①淡蓝；物理；沸点；②＞
(3) 碳+氧气$\xrightarrow{点燃}$二氧化碳；化合
(4) 氨气+二氧化碳$\xrightarrow{低温、加压}$尿素+水
【知识点】
空气的组成与分离、碳的化学性质、化学反应类型
【点评】
本题以工业合成尿素的流程为载体，综合考查空气相关的基础知识点，难度较低，侧重考查学生对基础知识的掌握和应用能力，解题时需结合流程信息和化学基础知识逐一推导。
【难度系数】
0.6
本题围绕以空气为原料合成尿素的流程展开，需结合空气的成分、分离方法、常见化学反应等知识逐一分析各问题：
1. 空气中含量最多的气体是氮气，据此确定X；结合Y是O₂与碳反应的产物且为温室效应主要气体，确定Y为二氧化碳。
2. 分离液态空气时，液态氧气呈淡蓝色，该过程利用各成分沸点不同，无新物质生成，属于物理变化；分子筛分离时氧分子被吸入，说明氮分子无法进入，故氮分子更大。
3. 反应①是碳与氧气点燃生成二氧化碳，两种物质生成一种，属于化合反应。
4. 反应②是氨气与二氧化碳在低温加压下反应，生成尿素和水，据此书写文字表达式。
【解析】
(1) 空气中含量最多的气体是氮气，故X为氮气；氧气与碳反应生成的二氧化碳是导致温室效应的主要气体，故Y为二氧化碳。
(2) ①液态氧气呈淡蓝色；分离液态空气是利用空气中各成分的沸点不同，汽化时先分离出氮气，此过程无新物质生成，属于物理变化；②分子筛将氧分子吸入孔穴而与其他分子分离，说明氮分子无法进入分子筛的孔穴，因此分子大小：氮气＞氧气。
(3) 反应①是碳与氧气在点燃条件下反应生成二氧化碳，文字表达式为：碳+氧气$\xrightarrow{点燃}$二氧化碳；该反应由两种物质生成一种物质，属于化合反应。
(4) 反应②是氨气与二氧化碳在低温、加压条件下反应，生成尿素和水，文字表达式为：氨气+二氧化碳$\xrightarrow{低温、加压}$尿素+水。
【答案】
(1) 氮气；二氧化碳
(2) ①淡蓝；物理；沸点；②＞
(3) 碳+氧气$\xrightarrow{点燃}$二氧化碳；化合
(4) 氨气+二氧化碳$\xrightarrow{低温、加压}$尿素+水
【知识点】
空气的组成与分离、碳的化学性质、化学反应类型
【点评】
本题以工业合成尿素的流程为载体，综合考查空气相关的基础知识点，难度较低，侧重考查学生对基础知识的掌握和应用能力，解题时需结合流程信息和化学基础知识逐一推导。
【难度系数】
0.6
1. (2025·德州)兴趣小组利用氧气传感器检测足量红磷在空气中燃烧时氧气的含量,结果如图所示。下列说法正确的是
（
A.空气中氧气的质量分数为$21\%$
B.燃烧时,容器内产生大量白雾
C.恢复至室温后,容器内的压强比燃烧前小
D.红磷燃烧将容器内的氧气全部消耗
（
C
）A.空气中氧气的质量分数为$21\%$
B.燃烧时,容器内产生大量白雾
C.恢复至室温后,容器内的压强比燃烧前小
D.红磷燃烧将容器内的氧气全部消耗
答案
1.C
解析
【分析】本题围绕红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验展开，需结合实验原理、现象及图像信息逐一分析选项：首先明确空气中氧气的分数是体积而非质量，红磷燃烧的产物是固体对应“烟”，反应后容器内气体减少导致压强变化，再结合图像判断氧气是否完全消耗。
【解析】逐一分析各选项：
1. 选项A：空气中氧气的体积分数约为21%，并非质量分数，该选项错误；
2. 选项B：红磷燃烧时产生的是大量白烟（五氧化二磷固体小颗粒），白雾是小液滴形成的，该选项错误；
3. 选项C：红磷燃烧消耗了容器内的氧气，反应结束恢复至室温后，容器内气体总量减少，压强比燃烧前小，该选项正确；
4. 选项D：从图像可知，反应后容器内氧气的体积分数约为10%，说明氧气未被全部消耗，该选项错误。
【答案】C
【知识点】空气中氧气含量、红磷燃烧实验、压强变化
【点评】本题结合氧气传感器图像考查红磷燃烧实验的核心知识点，需注意区分“体积分数与质量分数”“烟与雾”等易混概念，同时能从图像中提取有效信息，属于基础实验类题目。
【难度系数】0.7
【解析】逐一分析各选项：
1. 选项A：空气中氧气的体积分数约为21%，并非质量分数，该选项错误；
2. 选项B：红磷燃烧时产生的是大量白烟（五氧化二磷固体小颗粒），白雾是小液滴形成的，该选项错误；
3. 选项C：红磷燃烧消耗了容器内的氧气，反应结束恢复至室温后，容器内气体总量减少，压强比燃烧前小，该选项正确；
4. 选项D：从图像可知，反应后容器内氧气的体积分数约为10%，说明氧气未被全部消耗，该选项错误。
【答案】C
【知识点】空气中氧气含量、红磷燃烧实验、压强变化
【点评】本题结合氧气传感器图像考查红磷燃烧实验的核心知识点，需注意区分“体积分数与质量分数”“烟与雾”等易混概念，同时能从图像中提取有效信息，属于基础实验类题目。
【难度系数】0.7
2.（2024·北京）用如图所示装置进行实验，测定出空气中的氧气约占空气总体积的1/5。下列叙述不正确的是（
A.②中瓶内空气的体积约为 200 mL
B.可加热铁丝引燃铜匙中的白磷
C.白磷的作用是消耗②中瓶内的氧气
D.最终注射器的活塞移至约 40 mL 刻度线处
D
）A.②中瓶内空气的体积约为 200 mL
B.可加热铁丝引燃铜匙中的白磷
C.白磷的作用是消耗②中瓶内的氧气
D.最终注射器的活塞移至约 40 mL 刻度线处
答案
2.D
解析
【分析】
要判断各选项是否正确，需结合测定空气中氧气含量的实验原理：利用可燃物消耗密闭容器内的氧气，使容器内压强减小，根据压强变化计算氧气的体积。首先分析装置：①中装满水，取出200mL水后连接装置，故②中瓶内空气体积为200mL；白磷着火点低，可通过导热的铁丝引燃，其作用是消耗瓶内氧气；氧气约占空气体积的1/5，据此分析注射器活塞的移动情况。
【解析】
逐一分析选项：
A选项：①中装满水，取出200mL水后，②中瓶内空气体积等于取出水的体积，即约200mL，该选项正确。
B选项：铁丝具有导热性，加热铁丝可将热量传递给白磷，达到白磷的着火点（40℃），从而引燃白磷，该选项正确。
C选项：白磷燃烧能与氧气反应生成固体五氧化二磷，其作用是消耗②中瓶内的氧气，使瓶内压强减小，该选项正确。
D选项：②中瓶内空气体积约200mL，氧气约占空气体积的1/5，故氧气的体积为200mL×1/5=40mL。反应后瓶内压强减小，注射器中的水会流入瓶内，流入水的体积等于氧气的体积，因此注射器内剩余水的体积为100mL-40mL=60mL，即活塞应移至约60mL刻度线处，而非40mL，该选项错误。
【答案】
D
【知识点】
空气中氧气含量测定、实验装置分析
【点评】
本题考查测定空气中氧气含量的实验，需明确实验原理、装置特点及各物质的作用，易错点在于注射器活塞移动的体积计算，要注意流入瓶内的水的体积等于消耗氧气的体积，而非剩余体积。
【难度系数】
0.6
要判断各选项是否正确，需结合测定空气中氧气含量的实验原理：利用可燃物消耗密闭容器内的氧气，使容器内压强减小，根据压强变化计算氧气的体积。首先分析装置：①中装满水，取出200mL水后连接装置，故②中瓶内空气体积为200mL；白磷着火点低，可通过导热的铁丝引燃，其作用是消耗瓶内氧气；氧气约占空气体积的1/5，据此分析注射器活塞的移动情况。
【解析】
逐一分析选项：
A选项：①中装满水，取出200mL水后，②中瓶内空气体积等于取出水的体积，即约200mL，该选项正确。
B选项：铁丝具有导热性，加热铁丝可将热量传递给白磷，达到白磷的着火点（40℃），从而引燃白磷，该选项正确。
C选项：白磷燃烧能与氧气反应生成固体五氧化二磷，其作用是消耗②中瓶内的氧气，使瓶内压强减小，该选项正确。
D选项：②中瓶内空气体积约200mL，氧气约占空气体积的1/5，故氧气的体积为200mL×1/5=40mL。反应后瓶内压强减小，注射器中的水会流入瓶内，流入水的体积等于氧气的体积，因此注射器内剩余水的体积为100mL-40mL=60mL，即活塞应移至约60mL刻度线处，而非40mL，该选项错误。
【答案】
D
【知识点】
空气中氧气含量测定、实验装置分析
【点评】
本题考查测定空气中氧气含量的实验，需明确实验原理、装置特点及各物质的作用，易错点在于注射器活塞移动的体积计算，要注意流入瓶内的水的体积等于消耗氧气的体积，而非剩余体积。
【难度系数】
0.6
