第2单元 专题特训(一)氧气的性质及制取-【拔尖特训】2024-2025学年新教材九年级上册化学(人教版2024)

7. (1) 锥形瓶 (2) ⑦⑨ 观察集气瓶口的气泡冒出情 况,当集气瓶口有大量气泡冒出时,说明氧气已集满 (3) M b [解析] (2) 高锰酸钾为固体反应物,且需要加 热,故选①④⑤作为发生装置,⑦作为连接仪器,⑧⑨作为 收集装置。(3) 反应物为固液混合物,不需要加热,且需要 控制反应速率,因此选择带有分液漏斗的发生装置,故选 M作发生装置。乙炔的密度比空气略小,会在顶部聚集, 所以应从短口b端进气。 8. (1) 试管 水槽 (2) BE 高锰酸钾 加热 →锰酸钾+二氧 化锰+氧气 (3) 过氧化氢 二氧化锰 →水+氧气 (4) 便于 排尽集气瓶中的空气 将带火星的小木条放到集气瓶口, 若小木条复燃,则证明已收集满 (5) 氧气不易溶于水,且 不与水发生反应 (6) 1∶3 [解析] (1) 仪器①为试管; 仪器②为水槽。(2) 高锰酸钾为固体且反应需要加热,所 以应选择B作为发生装置,氧气不易溶于水且不与水反 应,用排水法收集的氧气较为纯净,故应选E作为收集装 置;高锰酸钾在加热的条件下反应生成锰酸钾、二氧化锰 和氧气,该反应的文字表达式为高锰酸钾 加热 →锰酸钾+二 氧化锰+氧气。(3) A装置为固液常温型发生装置,用该 装置制取氧气的反应为过氧化氢在二氧化锰的催化作用 下生成水和氧气,反应的文字表达式为过氧化氢 二氧化锰 → 水+氧气。(4) 用D装置收集氧气时,导管伸至接近集气 瓶底部的原因是便于排尽集气瓶中的空气;验满的方法为 将带火星的小木条放到集气瓶口,若小木条复燃,则证明 已收集满。(5) 能用排水法收集氧气的原因是氧气不易溶 于水,且不与水发生反应。(6) 设通入氧气的体积为x,则 通入空气的体积为100mL-x,由于氧气约占空气体积的 1 5 ,则氧气的体积分数为 x+(100mL-x)×15 100mL ×100%= 40%,x=25mL,通入氧气的体积和通入空气的体积之比 约为25mL∶(100mL-25mL)=1∶3。 气体发生装置和收集装置的选择 根据所用反应物的状态和反应条件来选择发生装 置,根据所制备气体的性质(在水中的溶解性、该气体的 密度和空气密度的相对大小、能否与水或空气中的成分 发生化学反应)来选择收集装置。用长颈漏斗时,必须 保证长颈漏斗的下端管口在液面以下,以防止产生的气 体从长颈漏斗的下端管口逸出;用分液漏斗时不需要保 证其下端管口在液面以下,只要关闭分液漏斗的活塞 即可。 专题特训（一）　氧气的性质及制取 1. D [解析] 铁丝在氧气中燃烧,火星四射,生成黑色固 体,不会发出耀眼的白光,A 错误;由于木炭燃烧生成二氧 化碳气体,瓶内的压强基本不变,因此空气中氧气含量的 测定实验中,不可以将红磷换成木炭,B 错误;高锰酸钾在 加热的条件下分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气,在加热 高锰酸钾制取氧气的过程中二氧化锰是生成物,C 错误;氧 气的化学性质比较活泼,可以与许多物质发生氧化反应,D 正确。 2. D [解析] 纳米铁粉受热后在空气中燃烧,放出大量的 热,锥形瓶中的水可防止生成物溅落炸裂瓶底,A选项说 法正确。纳米铁粉在空气中燃烧,放出大量的热,使装置内 空气受热膨胀,一段时间后,装置冷却,且纳米铁粉燃烧消 耗了氧气,装置内气体体积减小,故可观察到气球先膨胀 后变小,B选项说法正确。激光手电筒照射能为反应提供 能量,C选项说法正确。铁丝在空气中不能燃烧,纳米铁粉 在空气中可以燃烧,可知物质与氧气的接触面积是反应能 否发生的因素之一,D选项说法错误。 3. (1) 都是两种或两种以上物质生成一种物质的反应 化合 磷+氧气 点燃 →五氧化二磷(合理答案均可) (2) 都 是物质与氧气发生的化学反应(合理答案均可) 甲烷充分燃 烧的生成物是两种(合理答案均可) 氧化反应 [解析] (1) 从 反应物和生成物的种类来看,①②③④都是两种或两种以 上物质生成一种物质的反应,均属于化合反应;磷在氧气 中燃烧生成五氧化二磷,也属于化合反应。(2) 甲烷充分 燃烧的反应与①②③三个反应均是物质与氧气发生的化 学反应,均属于氧化反应,不同点是甲烷充分燃烧的生成 物是两种,而①②③三个反应均生成一种物质。 4. [提出猜想] 瓶内虽有氧气,但氧气浓度较低,导致硫熄 灭 [设计实验] 白烟 [实验反思] (1) 开始为蓝紫色火 焰,一段时间后变为淡蓝色火焰 (2) 没有有害气体逸出, 更加环保 (3) 防止瓶底受热不均匀而炸裂 (4) 红磷可 以在氧气浓度更低的环境中燃烧,消耗氧气比硫更加彻 底,使实验结果更加准确(合理答案均可) [解析] [提出 猜想] 硫燃烧消耗了瓶内的氧气,氧气浓度过低时,可能导 致硫熄灭。[设计实验] 根据红磷燃烧的实验现象可知,除 放热外还会产生白烟。[实验反思] (1) 实验1开始时氧气 浓度较高,火焰颜色为蓝紫色,随着燃烧的进行,氧气浓度 逐渐降低,火焰颜色逐渐变为淡蓝色。(2) 实验1的装置 比教材里的实验装置更密封,所以实验1的优点是没有有 害气体逸出,更加环保。(3) 由于红磷燃烧放热,容易造成 集气瓶瓶底因受热不均匀而炸裂,因此实验2中集气瓶内 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 8 垫细沙的作用是防止瓶底受热不均匀而炸裂。(4) 由题表 中实验现象可知:与硫相比,红磷可以在氧气浓度更低的 环境中燃烧,能充分消耗空气中的氧气,消耗氧气比硫更 加彻底,使实验结果更加准确。 5. D [解析] 若a处的粉末是木炭粉,加热木炭粉,能看 到木炭粉燃烧,但没有白烟产生,A错误;该实验不能证明 二氧化锰是过氧化氢分解反应的催化剂,要证明它是催化 剂,还需要验证二氧化锰的质量和化学性质在反应前后不 变,B错误;推入过氧化氢溶液后,不需要对准二氧化锰处 加热就能产生氧气,C错误;产生氧气越多,反应越剧烈,本 实验可以得出氧气浓度越大,燃烧得越剧烈的结论,D 正确。 6. D [解析] 装置①中的棉花是为了防止加热时,试管内 的粉末状物质随气流进入导管,A 错误;装置②中的仪器 包括长颈漏斗、锥形瓶、双孔橡胶塞和玻璃导管,B 错误;氧 气不易溶于水且不与水反应,密度比空气大且通常状况下 不与空气中的成分反应,可用排水法或向上排空气法收 集,故装置③和⑤均可用于收集氧气,C 错误;用装置⑥收 集氢气时,由于氢气的密度比空气的小,因此应从导管 a 处通入氢气,D 正确。 7. (1) ① 铁架台 ② 水槽 ③ 集气瓶 (2) A a (3) BD(或BE;或BF) (4) BC(或BF) (5) 81.4% [解析] (1) 题图甲中标号仪器的名称:①为铁架台;②为 水槽;③为集气瓶。(2) 发生装置是由反应物状态和是否 需要加热决定的。过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件 下常温分解,故选固液常温型发生装置A;氧气密度比水的 小且不易溶于水,若用F装置装满水来收集氧气,则氧气 应该从a端通入。(3) 加热高锰酸钾制取氧气要用固体加 热型发生装置,故选B;氧气密度比空气的大且不易溶于 水,收集装置可选D、E或F。(4) 实验室用加热氯化铵和 氢氧化钙两种固体混合物的方法来制备氨气,发生装置选 用固体加热型装置B;氨气密度比空气的小,极易溶于水, 收集装置选用C或F。(5) 设集气瓶的容积为V,开始时 集气瓶中装有集气瓶容积80%的水,此时集气瓶中装有集 气瓶容积20%的空气,则其中含有空气的体积为0.2V,含 有水的体积为0.8V;用排水法收集氧气后,集气瓶中仍留 有集气瓶容积15%的水,现有水的体积为0.15V,则此时 其中含有的气体总体积为0.85V,排水收集氧气的体积为 0.65V,故 此 时 气 体 中 氧 气 的 体 积 分 数 为 0.2V×21%+0.65V 0.85V ×100%≈81.4% 。 第二单元复习 ［知识体系构建］ 78% 21% 二氧化硫 二氧化氮 一氧化碳 二氧化 碳 二氧化硫 五氧化二磷 四氧化三铁 二氧化碳+ 水 水+氧气 锰酸钾+二氧化锰+氧气 排水 向上 排空气 液态空气 供给呼吸 支持燃烧(合理答案均可) ［高频考点突破］ 典例1 D [解析] 氧气可用于医疗急救是因为氧气具有 氧化性,能供给呼吸,A错误;氮气在一定条件下能与其他 物质发生反应,如与氧气在放电条件下化合,再进一步反 应,从而用于制造硝酸,B错误;干冰是固态二氧化碳的俗 称,将二氧化碳气体转化为固体,即可制得干冰,C错误;稀 有气体通电时能发出不同颜色的光,可制成多种用途的电 光源,如航标灯等,D正确。 [跟踪训练] 1. B [解析] 物质与氧气发生的反应属于氧 化反应,在氧化反应中,氧气提供氧,具有氧化性,A说法正 确;空气中氧气的体积分数约为21%,氮气约为78%,两者 的体积之比约为1∶4,B说法错误;利用液态氮和液态氧 沸点的不同,工业上用分离液态空气法制取氧气,C说法正 确;空气质量指数日报中空气质量指数越大,说明空气污 染物越多,空气质量越差,D说法正确。 典例2 D [解析] 该实验是利用铁生锈原理,消耗瓶内 的氧气,瓶内气体体积减少量即为氧气含量,A选项说法 正确;为了减小实验误差,饮用水瓶需气密性好,防止瓶外 的空气进入或瓶内的空气逸出,造成实验误差,B选项说法 正确;实验测得氧气体积分数为850mL-778mL 345mL ×100%≈ 20.87%,C选项说法正确;瓶内空气中的氧气含量是固定 的,铁粉应过量,保证完全消耗瓶内氧气,当氧气消耗完后, 剩余铁粉不再发生反应,氧气体积分数不再变化,所以并 不是铁粉用量越多,测得的氧气体积分数越大,D选项说法 不正确。 [跟踪训练] 2. (1) 红磷+氧气 点燃 →五氧化二磷 (2) 将氧 气完全消耗 36mL (3) 红磷燃烧放热,使瓶内气体受热 膨胀 反应消耗了氧气且温度逐渐降低 打开弹簧夹 (4) 燃烧过程中压强随时间的变化情况是先变大再变小, 先变大说明一开始反应放热,温度升高对压强的影响大于 氧气减少对压强的影响 [解析] (2) 实验中红磷要足量 的原因是将氧气完全消耗;若集气瓶的容积为200mL,则 理论上倒流入集气瓶中的水的体积为(200mL-20mL)× 1 5=36mL 。(3) 图乙中BC段压强升高,变化的原因是红 磷燃烧放热,使瓶内气体受热膨胀;CD 段压强减小,变化 的原因是反应消耗了氧气且温度逐渐降低;DE 段压强上 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 9 20 专题特训（一）　氧气的性质及制取 ▶ “答案与解析”见P8 类型一 氧气的性质 1. 下列关于氧气的实验的叙述,正确的是( ) A. 铁丝在氧气中燃烧,发出耀眼的白光,生 成黑色固体 B. 空气中氧气含量的测定实验中,可以将红 磷换成木炭 C. 实验室用高锰酸钾制取氧气后的固体中 二氧化锰是催化剂 D. 氧气的化学性质比较活泼,可以和许多物 质发生氧化反应 2. (2024·苏州工业园区期中)纳米铁粉在空气 中不易自燃,但稍加热即可剧烈燃烧,如图所 示为纳米铁粉在锥形瓶中燃烧的实验。下列 说法中,不正确的是 ( ) (第2题) A. 水可防止生成物溅落炸裂瓶底 B. 气球先膨胀后变小 C. 激光手电筒照射为反应提供能量 D. 对比铁丝在空气中不能燃烧,可知物质种 类是反应能否发生的因素之一 3. 对知识进行回顾与整理是学习化学的重要方 法。现有四个反应的文字表达式:① 镁+氧 气 点燃 →氧化镁;② 碳+氧气 点燃 →二氧化碳; ③ 铁+氧气 点燃 →四氧化三铁;④ 铜+氧气+ 水+二氧化碳 →碱式碳酸铜。 (1) 从反应物和生成物的种类来看,它们的 共同点是 , 这类反应属于 反应。请再写出一个 符合这个特点的化学反应的文字表达式: 。 (2) 天然气的主要成分是甲烷,它充分燃烧 的文字表达式为甲烷+氧气 点燃 →二氧化碳+ 水,该反应与上述①②③三个反应既有相同 点,也有不同点,相同点是 ,不同点是 , 它们可以归为一类反应,即 。 答案讲解 4. (2023·沧州质检)如图所示,同学 们对硫在氧气中燃烧的实验做了改 进,如实验1,当火焰熄灭后发现硫 有剩余,硫为什么会熄灭呢? 每个人都提出 了不同的猜想。 (第4题) [提出猜想] 甲同学猜想:硫燃烧耗尽了瓶内的氧气,所以 它熄灭了。 乙同学猜想:硫燃烧后瓶内二氧化硫(不支持 硫的燃烧)浓度过高导致硫熄灭。 丙同学猜想: 。 [设计实验] 丙同学设计了实验2来验证自 己的猜想。 实验步骤 实验现象 实验结论 ① 把少量红磷放在铝 盒内,然后放入装有细 沙的集气瓶中,塞紧橡 胶塞,用放大镜 点 燃 硫,观察现象 硫 燃 烧 了 一 会 儿 就 熄灭了 ② 待装置冷却后,用放 大镜聚光加热铝盒中 的红磷,观察现象 红磷燃烧, 放 出 热 量 的 同 时 产 生 丙同学的 猜想是正 确的 [实验反思] (1) 实验1中火焰颜色的变化情况是 。 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 化学(人教版)九年级上 21 (2) 与教材里的实验相比,实验1的优点是 。 (3) 实验2中集气瓶内垫细沙的作用是 。 (4) 教材里探究空气中氧气含量的实验为什 么使用红磷而不用硫粉? 。 类型二 氧气的制取 5. 用W形玻璃管进行如图所示的微型实验:先 给a处物质加热使之燃烧,然后将注射器中 的过氧化氢溶液推入管中使其与二氧化锰接 触,并始终控制液体不进入a处。下列说法 中,正确的是 ( ) (第5题) A. 若a处的粉末是木炭粉,则实验过程中能 看到木炭粉燃烧,冒白烟 B. 该实验证明二氧化锰是过氧化氢分解反 应的催化剂 C. 推入过氧化氢溶液后,要对准二氧化锰处 加热才能产生氧气 D. 本实验可以得出氧气浓度越大,燃烧得越 剧烈的结论 6. 实验室制取气体的常见装置如图所示。下列 说法中,正确的是 ( ) (第6题) A. 装置①中的棉花是为了防止冷凝水回流 到热的试管底部,炸裂试管 B. 装置②中的仪器包括分液漏斗、锥形瓶、 双孔橡胶塞和玻璃导管 C. 装置④和⑤均可用于收集氧气 D. 用装置⑥收集氢气(已知氢气的密度比空 气的小)时,应从导管a 处通入氢气 答案讲解 7. (2024·珠海期中)现有如图甲所示 的实验装置,结合该图回答下列 问题: (第7题甲) (1) 写出图甲中标号仪器的名称:① ; ② ;③ 。 (2) 实验室若用分解过氧化氢溶液的方法来 制取氧气,则可选用的发生装置为 (填字母);若用F装置装满水来收集氧气,则 氧气应该从 (填“a”或“b”)端通入。 (3) 若用加热高锰酸钾的方法制取氧气,则 可选用的发生和收集装置组合为 (填字母)。 (4) 查阅资料得知:氨气是一种无色、有刺激 性气味的气体,密度比空气的小,极易溶于 水,其水溶液称为氨水。实验室用加热氯化 铵和氢氧化钙两种固体混合物的方法来制备 氨气,则实验室制取氨气的装置组合可以选 用 (填字母)。 (5) 若用如图乙所示的方法收集氧气:图Ⅰ的 集气瓶中装有集气瓶容积80%的水,用排水 法收集氧气后,集气瓶中仍留有集气瓶容积 15%的水(如图Ⅱ所示),图Ⅱ集气瓶内气体中 氧气的体积分数为 (计算结果精确至 0.1%,空气中氧气的体积分数为21%)。 (第7题乙) 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 第二单元　空气和氧气