内容正文:
分层作业本·山东化学
核
心
知
识
二
初
中
必
须
掌
握
的
化
学
物
质
跨学科实践活动 2 微型空气质量“检测站”的组装与使用(人教)
空气质量与人类的健康息息相关,对空气质
量进行实时的、便携的检测显得尤为重要。 某校
化学社团组装了微型空气质量“检测站”,并进行
了检测某小区地下车库中的有害气体、分析某化
工厂附近降雨的类型、调查空气污染的原因等项
目化学习。
任务一:组装空气质量“检测站”
【查阅资料】空气质量监测系统主要是由气态污
染物监测模块、颗粒物监测模块、气象参数传感器、
无线通信模块、供电及电源管理单元等组成的。
【组装步骤】
①阅读安装说明书。
②将空气质量检测站组件———采样系统
(检测站)、分析系统和数据传输系统连接
起来(如图)。
③联网调试。
【知识串联】微型空气质量“检测站”使用不锈钢
支架,融合野外防护箱,在确保美观的前提下,还
能实现耐腐蚀、抗干扰的需求。 支架所用材料的
主要成分为 Fe (填化学式),属于 金属 材
料,该材料具有的特性为 硬度大、抗腐蚀性强(合
理即可) (写两点即可)。
任务二:了解空气污染物
(1)利用微型空气质量“检测站” 能检测多种空
气污染物。 下列气体中,不属于空气污染物的是
A (填字母序号,后同)。
A. N2 B. O3 C. SO2 D. NO2
(2)PM2. 5 是指大气中直径≤2. 5 微米的颗粒物。
下列行为会增加 PM2. 5 的是 B 。
A. 治理工地扬尘 B. 露天焚烧垃圾
C. 使用公共自行车 D. 禁止焚烧秸秆
任务三:检测某小区地下车库中的有害气体
【测定实验】用该“检测站”测得某小区地下车库
中一氧化碳在不同时间段内的浓度如图。 (已
知:50
ppm 为一氧化碳准许成年人置身其中的最
大量)
【交流分析】一氧化碳浓度最
大的时间段是 早晨 ,原因
可能是
。
任务四:分析某化工厂区附
近降雨的类型
【调查分析】同学们通过走访调查,得知该化工厂
区附近所降雨水为酸雨。
【查阅资料】常见酸雨根据致酸物质分为硫酸型
酸雨和硝酸型酸雨。
【进行实验】
实验步骤 实验现象 实验结论
①取少量雨水于试管
中,利用 pH 计检测
pH < ( 填
“ > ” “ < ” 或
“ =”)5. 6
②取少量雨水于试管
中,向其中滴加 氯化
钡(或BaCl2) 溶液
有白色沉淀生成
该化工厂区
附近所降雨
水为硫酸型
酸雨
【反思评价】
(3)步骤②发生反应的化学方程式为
。
(4)小李同学认为只进行步骤②即可得出结论,
理由是
。
任务五:调查空气污染的原因
【交流讨论】空气污染主要是由 煤(合理即可)
(填一种燃料)的燃烧造成的。
【成果分享】同学们通过项目化学习,了解了微型
空气质量“检测站”的组装和使用、有害气体的检
测等,他们一起制作了保护空气倡议书,请你将
其补充完整。
保护空气倡议书
为了让天空更蓝,人类正在积极行动,我们能做
的有很多,比如,其中一种保护空气的具体做法是
使用清洁能源(或电车代替油车,合理即可) 。
02
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命题点 2 空气中氧气含量的测定
基础过关
1. 一题练透一实验
(2021 东营)如图是测定空
气中氧气含量的实验。 对该实验的认识不正
确的是 ( B )
A. 要等到装置冷却至室温后再读数,否则测定
结果偏小
B. 该实验中的铜粉换成铁粉无法达到实验
目的
C. 将装置 1 中的气球更换为注射器(见装置 2),
可使空气与铜粉接触更充分,数据更加准确
D. 正确操作情况下,反应消耗氧气的体积应该
是反应前注射器内气体和玻璃管内气体体
积总和的
1
5
拓展设问
根据上图回答下列问题。
(1)实验前应先检查装置气密性,将注射
器活塞前沿向前推至一定刻度处,然后
松开手,若 活塞仍能返回原点(合理即
可) ,则说明装置气密性良好。
(2)该实验中铜粉在密闭容器中与空气
中的氧气反应生成氧化铜,使密闭容器
中压强 减小 ;实验中可观察到硬质玻
璃管中的现象是 红色固体变为黑色 ,发
生反应的化学方程式为
。
(3)若装置 1 硬质玻璃管的体积为 50
mL,
实验开始前注射器中活塞前沿停在 30
mL
刻度线处,则等到玻璃管冷却至室温后观
察,活塞前沿约停在 14 mL 刻度线处。
(4)同学们测得空气中氧气的体积分数
小于理论值,可能的原因是 ①② (填
序号)。
①铜粉的量不足
②装置漏气
③读数前未将气球内的气体全部挤出
请解释③对测量结果产生影响的原因:
气球内含气体时会导致反应后读取的注
射器数值偏小,导致消耗气体体积偏大,实
验结果偏大 。
2. 一题练透一实验
(2024 成都改编)空气中含有
多少氧气呢? 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 260
℃,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】
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
气体积的
1
5
。
(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 汞液面上升 ,产生
该现象的原因是 汞与氧气反应,钟罩内气体减
少,气压减小 。 发生反应的化学方程式为
。
图 1 图 2
【设计与实验】
设计并利用图 2 装置测空气里氧气含量。
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(2)装入试剂前应先 。
(3)主要步骤如下,正确的顺序为 ④①③②
(填序号)。
①弹簧夹夹紧胶皮管
②红磷熄灭并冷却后,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
(4) 发生反应的化学方程式为 4P+5O2
点燃
2P2O5 。 红磷燃烧时产生的现象是 放出热
量,产生大量白烟 ,图 2 红磷熄灭并冷却后,打
开弹簧夹,烧杯中的水能够进入到集气瓶中的
原因是
。
(5)实验结束,集气瓶中剩余气体的主要成分
是 氮气 。
【误差分析】
(6)实验结束后,若集气瓶中水面未上升到刻
度“1”,可能的原因是 红磷量不足(或装置未冷
却至室温就打开弹簧夹或装置漏气,合理即可)
(写一条即可);若集气瓶中水面上升到刻度
“1”以上,可能的原因是 弹簧夹未夹紧(或伸
入燃烧匙过慢,合理即可) (写一条即可)。
【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。
图 3
图 4 氧气含量
随时间变化图
(7)图 4 中氧气含量从 8. 05%上升到 9. 26%,原
因可能是 反应结束后,温度下降气体逐渐混合均
匀(或温度下降水蒸气变成液态,氧气含量增大) 。
图 5 压强随时间变化图
(8)图 5 中 BC 段压强增大,原因是 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 。 计算白磷消耗的氧气占空气体积的
19. 37 %(精确到 0. 01%)。
【反思与交流】
(9)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 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
红磷的着火点以下,红磷熄灭,所以氧气消耗不完 。
(10)上述实验中汞、白磷和五氧化二磷有毒,
对环境“不友好”。 于是有同学提出可将白磷
换成木炭进行实验,你认为 不合理 (填“合
理”或“不合理”),理由是 木炭燃烧生成 CO
和 CO2,消耗气体的同时又生成气体,使瓶内压强
变化不明显 。 结合实验原理和试剂弊端,可
选择的替代试剂有 铜粉 (写一种)。
能力提升
3. 【创新实验】(2024 北京)用如图所示装置进行实
验,测定出空气中 O2 约占
1
5
(按体积计算)。
下列叙述不正确的是 ( 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 O2
D. 最终注射器活塞移至约 40
mL 刻度线处
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拓展设问
下列有关此题的拓展说法正确的是 H
(填字母序号)。
E. 现象:实验过程中,白磷燃烧,产生大
量白雾
F. 推论:实验后,集气瓶中剩余气体具有
可燃性
G. 分析:白磷的量多或少,都不会影响实
验结果
H. 评价:用该装置实验,能减少对空气的
污染
4. 【创新实验—原理创新】用如图装置测定空气中
氧气的含量。 量筒中先装入一定量的水,再将
装有足量潮湿铁粉的矿泉水瓶(有效容积为
345
mL)旋紧瓶盖放入其中,观察瓶子不再变
瘪,记录反应前后数据如图所示。 下列说法不
正确的是 ( D )
A. 矿泉水瓶需气密性好
B. 实验原理为铁生锈消耗氧气,使瓶内压强
减小
C. 实验测得氧气体积分数约为 20. 9%
D. 铁粉用量越多,测得的氧气体积分数越大
5. 【数字化实验】某兴趣小组利用图甲所示的装
置,进行测定空气中氧气含量的实验,测得的
相关数据如图乙、图丙、图丁所示。 下列说法
不正确的是 ( B )
甲
A. 图甲装置加外壳、隔热层的主要目的是防止
热量散失
B. 打开止水夹的时刻对应图乙中的点 b
C. 图乙中点 c 时装置内的温度等于图丙中点 g
时装置内的温度
D. 由图丁可知红磷熄灭后氧气有剩余,说明物
质燃烧时氧气必须达到一定的浓度
乙 丙
丁
6. 【数字化实验】(2024 吉林)为探究铜的化学性质,
某同学借助氧气传感器在密闭装置中进行如
图所示实验,观察实验现象并分析氧气含量随
时间变化的曲线图。 其中终点 D(203,6. 15%)
表示时间为 203 秒时,装置中氧气含量为 6. 15%。
结合图示判断下列说法错误的是 ( C )
A. 加热前的空气样品中氧气含量为 20. 99%
B. 铜在加热条件下能与氧气发生化学反应
C. 拐点 C 至终点 D 所对应的时间范围内,装置
内物质的总质量逐渐减少
D. 通过现象证据和数据证据,可以从定性和定
量的视角分析得出合理解释
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参考答案与重难题解析·山东化学
分
层
作
业
本
6. C 7. C 8. B
9. Ⅰ. 化合物 Ⅱ. b Ⅲ. (1) ①③⑤ (2) ②④⑥⑦⑧
⑨⑩ (3)②④⑥ (4)⑦⑧⑨⑩
(5)⑦ (6)⑩ ⑨ ⑧ (7)
主题一 空气、氧气、二氧化碳
命题点 1 空气的成分及用途、污染与防治
1. B 【拓展考法】【变式 1】A 【变式 2】C
2. A 【拓展考法】【变式 1】C 【变式 2】A
3. D 4. A 【拓展设问】SO2 、NO2 5. C
6. B 【拓展设问】FG
跨学科实践活动 2 微型空气质量“检测站”
的组装与使用(人教)
任务一:【知识串联】 Fe 金属 硬度大、抗腐蚀性强(合
理即可) 任务二:(1) A (2) B 任务三:【交流分析】
早晨 上班高峰期,汽车尾气产生较多一氧化碳
任务四:【进行实验】< 氯化钡(或 BaCl2 )
【反思评价】(3)BaCl2 +H2 SO4 BaSO4 ↓+2HCl
(4)氯化钡和硫酸反应生成硫酸钡沉淀,硝酸不与氯化钡
反应 任务五:【交流讨论】煤(合理即可) 【成果分享】
使用清洁能源(或电车代替油车,合理即可)
命题点 2 空气中氧气含量的测定
1. B 【拓展设问】(1)活塞仍能返回原点(合理即可)
(2)减小 红色固体变为黑色 2Cu+O2
△
2CuO
(3)14 (4) ①② 气球内含气体时会导致反应后读
取的注射器数值偏小,导致消耗气体体积偏大,实验结
果偏大
2. (1)汞液面上升 汞与氧气反应,钟罩内气体减少,气
压减小 2Hg+O2
△
2HgO (2)检查装置气密性
(3)④①③② (4)4P+5O2
点燃
2P2 O5 放出热量,产
生大量白烟 红磷燃烧的过程中消耗集气瓶中的氧
气,使瓶内压强减小,冷却到室温后,打开弹簧夹,在大
气压作用下将水压入集气瓶中 (5)氮气 (6)红磷
量不足(或装置未冷却至室温就打开弹簧夹或装置漏
气,合理即可) 弹簧夹未夹紧(或伸入燃烧匙过慢,合
理即可) (7)反应结束后,温度下降气体逐渐混合均
匀(或温度下降水蒸气变成液态,氧气含量增大)
(8)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 (9)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
红磷的着火点以下,红磷熄灭,所以氧气消耗不完
(10)不合理 木炭燃烧生成 CO 和 CO2 ,消耗气体的同
时又生成气体,使瓶内压强变化不明显 铜粉
3. D 【拓展设问】H 4. D 5. B 6. C
命题点 3 氧气的性质
1. D 2. B 【拓展设问】FH
3. B 【拓展考法】【变式 1】D 【变式 2】FHI 【变式 3】B
4. (1)①发出蓝紫色火焰,放出热量,生成有刺激性气味
的气体 S+O2
点燃
SO2 ②吸收生成的二氧化硫,防
止污染空气 毛面 大于
(2)①坩埚钳 使木炭与氧气充分反应 C+O2
点燃
CO2
②剧烈燃烧,发出白光,放出大量的热 二氧化碳(或 CO2)
(3)①除去铁丝表面的铁锈 ②引燃铁丝 火柴燃烧
消耗了太多的氧气,使氧气不足 3Fe+2O2
点燃
Fe3 O4
③铁丝挨集气瓶内壁太近(或高温熔融物溅到集气瓶
内壁上) ④催化 火星四射 氧气的浓度
5. B
命题点 4 碳单质的性质与用途
1. A 2. B 3. B 4. A 5. D
6. A 【拓展设问】 (1)防止冷凝水流至热的试管底部使
试管炸裂 (2) 黑色粉末变红 C + 2CuO
△
2Cu +
CO2 ↑ 澄清石灰水变浑浊 Ca ( OH) 2 + CO2
CaCO3 ↓+H2 O (3)防止灼热的铜被空气中的氧气重
新氧化 (4)CO2 +C
高温
2CO 防止有害气体逸出,污
染空气
命题点 5 二氧化碳和一氧化碳的性质与用途
1. C 2. B 3. A 【拓展考法】D 4. D 【拓展设问】E
5. (1)化合物 (2)
(3)密度比空气大,不燃烧也
不支持燃烧 (4)压强 (5)减少化石燃料的燃烧(合
理即可)
6. A 7. D 8. A
9. (1)右 分子在不断运动 (2)低处的蜡烛先熄灭,高
处的蜡烛后熄灭 不燃烧也不支持燃烧,密度比空气大
灭火 (3) 澄清石灰水变浑浊 CO2 +Ca( OH) 2
CaCO3 ↓+H2 O 检验二氧化碳 (4)塑料瓶变瘪 二
氧化碳能溶于水 (5)湿石蕊纸花 能与水反应,并生
成酸性物质 CO2 +H2 O
H2 CO3 红色变为紫色
(6)①红 ②2NaOH+CO2 Na2 CO3 +H2 O ③减小
【拓展考法】C
10. D 11. B 12. D
13. C 14. C 15. B 16. B
17. (1)分液漏斗 锥形瓶
(2)A2 (3)CO+CuO
△
Cu+CO2
(4)黑色固体变为红色 澄清石灰水变浑浊
(5)装置 C 后面缺少尾气处理装置
跨学科实践活动 3 基于碳中和理念
设计低碳行动方案
(1)D (2)化石燃料燃烧(合理即可) (3)60
(4)加入水时,瓶内气体逸出,振荡,瓶内剩余气体溶于
水,使瓶内的压强减小 (5)CO2 +H2 O
H2 CO3
(6)CO2 +3H2
一定条件
CH3 OH+H2 O
(7)增大反应物间的接触面积,使反应更充分
(8)CaO+H2 O
Ca( OH) 2 (9)碳酸钙高温煅烧,耗
能多 (10)多使用新能源汽车(合理即可) 光合
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