内容正文:
1.2.1 空气
【基础作业】
1.(2024·重庆)空气成分中含量多且可用作保护气的是 ( )
A.N2 B.O2
C.稀有气体 D.CO2
2.(2024·江西)洁净的空气对人类非常重要。下列气体不会污染空气的是 ( )
A.氮气 B.一氧化碳
C.二氧化硫 D.二氧化氮
3.(2024·石家庄模拟)河北省生态环境的口号之一是“用行动守护美丽河北”,下列行动不符合这一理念的是 ( )
A.坚持秸秆焚烧 B.坚持合理施肥
C.坚持垃圾分类 D.坚持绿色出行
4.(2024·滨州)下列关于空气的说法错误的是 ( )
A.空气中氮气的质量分数为78%
B.稀有气体可用于制造电光源
C.氧气能供给生物呼吸
D.植树造林可以改善空气质量
5.(2024·赤峰)测定空气中氧气含量的改进实验装置如图所示(夹持装置已省略),对该实验认识正确的是 ( )
A.现象:实验过程中,红磷燃烧,产生大量白雾
B.推论:实验后,玻璃管中剩余气体具有可燃性
C.分析:红磷的量多或少,都不会影响实验结果
D.评价:用改进装置实验,能减少对空气的污染
6.(2024·石家庄模拟)某实验小组利用下图所示装置测定空气中氧气的含量。
【查阅资料】白磷的着火点为40 ℃。
【实验准备】锥形瓶内空气体积为220 mL,注射器内水的体积为50 mL。
【实验过程】装入试剂,连接好仪器,夹紧弹簧夹。先将锥形瓶下部放入80 ℃热水中,白磷被引燃,然后将锥形瓶从热水中取出。待白磷熄灭、锥形瓶冷却到室温后,打开弹簧夹。
(1)整个实验过程中气球的变化是 。
(2)打开弹簧夹,观察到注射器内的水自动向下喷出来,原因是 ,最终注射器中的水剩余约 mL时停止下流。
7.(原创)空气和生物的生命活动息息相关。
(1)最早用定量的方法证明空气成分的科学家是 (选填 “门捷列夫”或 “拉瓦锡”)。
(2)按体积分数计算,稀有气体约占空气体积的 。放置在空气中的澄清石灰水表面会形成一层白膜,说明空气中含有 。
(3)煤在空气中燃烧会产生二氧化氮、 (填化学式)等污染物,这些气体或气体在空气中发生反应后的生成物溶于雨水,形成酸雨。
(4)下图是探究人体吸入的空气和呼出的气体中氧气含量多少的实验,该实验得出的结论是 。
【素养作业】
8.(2024·邢台模拟)科学家通过“祝融号”火星车探测器测得火星表面大气成分(体积分数)如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.火星大气不含稀有气体
B.火星大气中N2的含量最高
C.火星大气能使带火星的木条复燃
D.用澄清的石灰水可鉴别地球和火星上的大气
9.拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。某兴趣小组利用氧气浓度传感器来检测足量红磷燃烧过程中氧气的含量,如图所示,下列判断正确的是 ( )
A.a点时容器内氮气体积分数为85%
B.容器内物质总质量:b点>c点
C.氧气有剩余,说明物质燃烧时氧气必须达到一定浓度
D.此实验测得空气中氧气的质量分数为18%
10.(2024·成都)空气中含有多少氧气呢?某学习小组开展“测定空气里氧气含量”的探究活动。
资料:1.红磷的着火点是240 ℃,白磷的着火点是40 ℃。
2.相同的温度和体积下,气体压强与分子数成正比。
3.相同的温度和压强下,气体体积与分子数成正比。
【史料研究】
图1 图2
二百多年前,化学家拉瓦锡利用汞能和氧气发生反应的原理,采用图1装置测出氧气约占空气总体积的。
(1)加热时,曲颈甑内液态汞表面产生红色粉末,玻璃钟罩内的现象是 ,产生该现象的原因是 。
【设计与实验】
设计并利用图2装置测空气里氧气含量。
(2)主要步骤如下,正确的顺序为 (填序号)。
①弹簧夹夹紧乳胶管
②红磷熄灭并冷却至室温后,打开弹簧夹
③点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧塞子
④在集气瓶中加入少量水,将水面上方空间分成5等份
(3)实验结束,集气瓶中剩余气体的主要成分是 。
【优化与实验】
同学们利用图2装置多次实验,水面均未上升到刻度“1”。经讨论后,分别取足量红磷、白磷采用图3装置进行实验,记录并处理数据分别如图4、图5所示。
图3
图4 氧气含量随时间变化图
图5 压强随时间变化图
(4)图4中氧气含量从8.05%上升到9.26%,原因可能是 。
(5)图5中BC段压强增大,原因是 。计算白磷消耗的氧气约占空气总体积的 %(精确到0.01%)。
【反思与交流】
(6)图2实验水面未达到刻度“1”,原因是装置中的氧气未消耗完。红磷燃烧不能将氧气消耗完的主要原因是 。
(7)上述实验中汞、白磷和五氧化二磷有毒,对环境“不友好”。结合实验原理和试剂弊端,可选择的替代试剂有 (写一种)。
答案
1.A 【解析】空气成分中含量多的是氮气,氮气的化学性质不活泼,可作为保护气。
2.A 【解析】氮气属于空气的主要成分,不属于空气污染物。
3.A 【解析】焚烧秸秆会产生大量的空气污染物,造成空气污染。
4.A 【解析】A.空气中氮气约占空气总体积的78%,不是质量,错误;B.稀有气体通电时会发出不同颜色的光,可制造多种电光源,正确;C.氧气用于供给动植物的呼吸,正确;D.植树造林可以吸收有害气体,改善空气质量,正确。
5.D 【解析】A.实验过程中,红磷燃烧,产生大量白烟,错误;B.实验后,红磷有剩余,且不再燃烧,说明玻璃管中剩余气体不具有可燃性,错误;C.红磷必须过量,确保试管中的氧气被完全消耗,红磷不足会导致试管中有氧气剩余,测量结果偏小,错误;D.红磷燃烧产生的五氧化二磷是有毒物质,该装置在密封装置内引燃红磷,能减少五氧化二磷对空气的污染,正确。
6.(1)先变大,后变小
(2)白磷燃烧消耗锥形瓶中的氧气,导致锥形瓶内压强减小,水被压入锥形瓶内 6
【解析】(1)白磷燃烧,产生大量的白烟,白磷燃烧放出大量的热,使装置内气体受热膨胀,压强增大,气球变大;反应后氧气被消耗,冷却至室温后,压强减小,气球变小。(2)打开弹簧夹,观察到注射器内的水自动向下喷出来,原因是白磷燃烧消耗锥形瓶中的氧气,导致锥形瓶内压强减小,水被压入锥形瓶内;氧气约占空气总体积的五分之一,锥形瓶内空气体积为220 mL,则锥形瓶内气体减少约220 mL×=44 mL,最终注射器中的水剩余约50 mL-44 mL=6 mL时停止下流。
7.(1)拉瓦锡
(2)0.94% CO2
(3)SO2
(4)人体吸入的空气中氧气的含量大于呼出的气体中氧气的含量
8.D 【解析】A.由图可知,火星大气中的氩气属于稀有气体,错误;B.火星大气中二氧化碳的含量最高,错误;C.火星大气中主要成分是二氧化碳、氮气和氩气,三者都不能使带火星的木条复燃,错误;D.火星大气中主要成分为二氧化碳,二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊,地球大气中主要成分为氮气和氧气,氮气和氧气不能使澄清石灰水变浑浊,正确。
9.C 【解析】由曲线图可知,a点时容器内氧气的体积分数为15%,故容器内其余气体(氮气、稀有气体、二氧化碳等)的体积分数为85%,故氮气体积分数小于85%;由图可知,反应是在密闭容器中进行的,根据质量守恒定律,反应前后物质的总质量不变,故容器内物质总质量:b点=c点;由曲线图可知,反应停止时,容器内剩余3%的氧气,由于红磷是足量的,而氧气有剩余,说明物质燃烧时氧气必须达到一定浓度;由曲线图可知,反应过程中氧气的体积分数减小18%,不是质量分数。
10.(1)汞液面上升 汞与氧气反应,钟罩内气体减少,压强减小
(2)④①③②
(3)氮气
(4)反应结束后,温度下降,气体逐渐混合均匀
(5)反应刚开始,温度升高对压强的影响比气体减少对压强的影响大 19.37
(6)反应一段时间后,氧气浓度下降到一定程度,燃烧放出的热量减少,温度降低到红磷着火点以下,红磷熄灭(合理即可)
(7)铜粉
【解析】(1)汞和氧气反应生成氧化汞固体,钟罩内气体减少,压强减小,则玻璃钟罩内的现象是汞液面上升。
(2)该实验步骤是检查装置气密性,在集气瓶中加入少量水,将水面上方空间分成5等份,用弹簧夹夹紧乳胶管,点燃红磷后立即伸入瓶中并塞紧塞子,红磷熄灭并冷却至室温后,打开弹簧夹,则正确的顺序为④①③②。
(3)空气主要由氮气和氧气组成,红磷燃烧消耗了氧气,则实验结束后,集气瓶中剩余气体的主要成分是氮气。
(4)白磷燃烧消耗氧气并放出热量,而其他气体不变,氧气的含量逐渐减小,但反应结束后,温度下降,气体逐渐混合均匀,导致氧气的含量增大。
(5)红磷燃烧放热,温度升高,装置内压强增大,同时红磷燃烧消耗氧气,装置内压强减小,但反应刚开始,温度升高对压强的影响比气体减少对压强的影响大,所以图5中BC段压强增大。白磷消耗的氧气约占空气总体积的(103.15 kPa-83.17 kPa)/103.15 kPa×100%≈19.37%。
(6)红磷燃烧放热,但反应一段时间后,氧气浓度下降到一定程度,燃烧放出的热量减少,温度降低到红磷着火点以下,红磷熄灭,导致不能将氧气消耗完。
(7)铜粉在空气中加热,生成氧化铜固体,不会造成空气污染。
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