3.1～3.2空气与氧气 氧化与燃烧-【压轴题】2024-2025 学年八年级科学下册同步培优训练（浙教版）

3.1空气与氧气 3.2氧化与燃烧 学习目标 1、知道空气的组成、各成分的性质及用途，能用实验说明空气是混合物（重点） 2、氧气的性质（重点） 3、氧气的制取原理，实验器材，收集方法（重点） 3、知道什么是氧化反应，了解缓慢氧化与燃烧的异同点，知道燃烧的条件。 知识重点 知识点一：空气的主要成分 （1） 空气组成成分探究： 一般说来，空气的成分是比较固定的 空气的密度为 1.293克/升 空气的平均分子量：29 （2） 空气的利用： （1） O2的用途：供给呼吸；支持燃烧，也叫助燃，常用于焊接、切割金属等方面。 （2）N2： a性质：无色、无味的气体，难溶于水；不支持燃烧。化学性质较稳定。 b用途：灯泡中充氮气可延长使用寿命；食品包装充入氮气可防腐；制造化肥、炸药的重要原料；液氮可以做冷冻剂，医疗上用液氮冷冻麻醉或冷藏人体细胞组织等。 （3）稀有气体： a氦、氖、氩、氪、氙和氡等气体的总称，是混合物。 b性质：无色、无味的气体，难溶于水，化学性质不活泼。 c用途：常用作保护气；做光源（稀有气体通电能发出不同颜色的光）。 （3）CO 1.二氧化碳可用于灭火； 2.固态二氧化碳（又称干冰）是一种致冷剂， 可用来保藏食品，也可用于人工降雨．二氧化碳是植物光合作用的原料,是一种气体肥料二氧化碳是一种化工原料，可用于制纯碱、尿素和汽水。 3.二氧化碳是植物光合作用的原料,是一种气体肥料。 4.二氧化碳是一种化工原料，可用于制纯碱、尿素和汽水。 知识点二：空气中氧气成分的测定 1、实验方案设计： 在相同气压下，看消耗掉氧气后，剩 余气体的体积占原空气的体积数用红磷燃烧，生成PO固体颗粒且可溶于水 2、装置图 3、实验现象： A、红磷燃烧发出黄白色火焰，放出热量，有大量白烟产生。 B、待集气瓶冷却后，打开止水夹，水经导管进入集气瓶，约占集气瓶内空气总体积的1/5。 4、实验结论：空气中氧气的体积约占空气总体积的1/5。 5、化学方程式： 4P + 5O2 2P2O5 6、注意事项： a.装置的气密性要好，（否则测量结果偏小）； b.所用的红磷必须过量，过少则氧气没有全部消耗完，会导致测量结果偏小； c.要等集气瓶（装置）冷却后才能打开弹簧夹，（否则测量结果偏小）； d.在实验前，导管应预先注满水，（否则测量结果偏小） e.要先夹住橡皮管，然后再点红磷（否则测量结果偏大）； f.点燃红磷伸入瓶中要立即塞紧瓶塞（否则测量结果偏大）。 红磷和氧气发生反应，P2O5溶于水，使 瓶内气体压强减小，打开止水夹后，大气 压把水压入集气瓶中，直至内外压强相等。另木炭燃烧生成的是气体二氧化碳，瓶内压 强只减小一点，倒吸入集气瓶的水就没有 1/5。就会使实验产生教大的误差。 知识点三： 氧气的性质 物质（颜色、状态） 反应现象 反应文字表达式 注意事项 硫 （淡黄色固体） 发出明亮蓝紫色火焰（空气中是微弱淡蓝色），放出热量，有刺激性气味的气体产生 硫的用量不能过多，防止对空气造成污染。实验应在通风橱中进行。 木炭 （灰黑色固体） 发出白光，放出热量，生成的气体能使澄清石灰水变浑浊 （不充足）（充足） 夹木炭用的坩埚钳应由上而下慢慢伸入瓶中。 红磷 （暗红色固体） 燃烧产生大量白烟，发出白光，放出热量 五氧化二磷是固体，现象应描述为产生白烟。 铝箔 （银白色固体） 剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出大量的热，有白色固体产生 把铝箔的一端固定在粗铁丝上，另一端缠一根火柴，引燃铝箔。 集气瓶底部先铺一层薄细沙 铁色 （银白色固体） 剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，有黑色固体生成 细铁丝绕成螺旋状； 铁丝一端系一根火柴 集气瓶内预先装少量水或铺一层薄细沙 知识点四： 氧气的制取 1．实验室里制取氧气的方法有：分解 H2O2 和加热分解 KMnO4 或 KClO3，反应过程为： 工业上用分离空气制取氧气。——物理变化 2． 在过氧化氢和氯酸钾制取氧气的反应中，用二氧化锰作为催化剂，它的作用是改变反应速度，本身的质量和化学性质在反应前后都不变。 实验室用高氯酸钾制取氧气的操作顺序：检查装置气密性→装入药品→固定装置→收集氧气；用KClO3制取时，若缺少催化剂MnO2，可加入少量KMnO4，因为KMnO4受热分解时会产生MnO2。 装置的改进与评价： (1)将固液常温型装置中的长颈漏斗换成分液漏斗或注射器(如图A、图B所示)，改进后装置的优点是通过控制液体的滴加速度，从而控制反应速； (2)C装置的优点是能随时控制反应的发生和停止。 总结：相比于高锰酸钾或氯酸钾，实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气的优点是可随时添加液体、反应不需要加热、操作简便等。 实验室用高锰酸钾制取氧气的操作顺序： 第一步：检查装置的气密性。 第二步：将药品装入试管中，用一团棉花放在靠近试管口的地方，试管口略向下倾斜固定在铁架台上。 第三步：用酒精灯外焰给试管加热，先预热。 第四步：等气泡连续均匀再用排水法收集氧气。第五步：先撤导管，再灭酒精灯。 氧气的验满方法：将一根带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，就证明已经收满。 收集装置： 方法 排水法 向上排空气法 收集装置 选取依据 气体的密度及在水中的溶解性 不易溶于水且不与水反应 密度比空气大 优缺点 优点：①收集的气体较纯净；②易判断是否收集满 缺点：收集的气体不干燥 优点：收集的气体较干燥 缺点：收集的气体纯度不高 注意事项 当观察到瓶口有气泡冒出时，证明氧气已收集满 导气管应伸至集气瓶底部，目的是排尽集气瓶中的空气 检验和验满： 检验 将带火星的木条伸入集气瓶瓶内，如果木条复燃，证明收集的气体是氧气 验满 向上排空气法：将带火星的木条放在集气瓶瓶口，如果木条复燃，说明氧气已集满 排水法：当有大量气泡从集气瓶瓶口冒出时，说明氧气已集满 排水法收集的O2中有较多水蒸气。排空气法收集的气体不能与空气中的物质反应。如NO能与O2反应，就不能用排空气法收集。 知识点四:氧化反应 1、对于氧化反应的概念“物质跟氧发生的反应叫做氧化反应”，这里的氧既指氧气，又指含氧的其他物质。不要叙述为“物质跟氧气的反应”。氧气具有氧化性，是指氧气能使别的物质得到氧，发生氧化反应，故氧气具有使别的物质发生氧化反应的作用，所以说氧气是一种氧化剂，具有氧化性。例如： 2、类型： ①缓慢氧化：氧化过程进行得非常缓慢，甚至在短期内不易察觉，如钢铁生锈、塑料和橡胶制品的老化等。 ②剧烈氧化：氧化过程进行得很剧烈，如燃烧。 知识点五：燃烧及燃烧的条件 1.燃烧的概念：通常情况下，可燃物与氧气发生的一种发光、放热的剧烈的氧化反应叫作燃烧。 2.燃烧的条件：可燃物、助燃剂、温度达到可燃物的着火点 物质 白磷 红磷 汽油 木材 木炭 硫 酒精 无烟煤 着火点℃ 40 240 250 250~330 320-370 260 558 700-750 3.可燃物的着火点：物质燃烧所需达到的最低温度叫着火点 不同物质的着火点是不同的。 已知白磷的着火点是40℃，红磷的着火点是240℃。 可燃物在空气中燃烧和在氧气中燃烧的异同点：①本质一样，都是与氧气发生反应;②现象不一样，在氧气中燃烧剧烈一些 原因：反应物浓度越大，反应越剧烈 自燃:由于缓慢氧化产生的热量被积累后，温度升高达到该可燃物的着火点时，在氧气充足的情况下，不经点火就自发燃烧起来的现象 爆炸:如果燃烧以极快的速率在有限的空间里发生，瞬间内累积大量的热，使气体体积急剧地膨胀，就会引起爆炸。 化学变化：鞭炮 物理变化：高压锅爆炸 燃烧 爆炸 自燃 区别 可燃物和氧气发生的一种发光、发热、剧烈的氧化反应 在有限的空间里发生的急速燃烧 缓慢氧化引起的自发燃烧 发生条件 ① 可燃物与氧气接触 ② 可燃物温度达到着火点 由于急速燃烧发生在有限的空间里，聚积大量的热，使气体体积急剧地膨胀而引起爆炸 由于缓慢氧化过程中产生的热量得不到及时散失，聚积的热量使可燃物温度达到着火点而发生自燃 联系 ① 燃烧、爆炸、自燃均属于氧化反应 ② 知识点六： 灭火 破坏燃烧的三个条件之一，就可以达到灭火的目的。 （1）清除可燃物或使可燃物与火源隔离 （2）隔绝空气(或氧气) （3）使可燃物的温度降到着火点以下 促进燃烧: （1）增大氧气的浓度(氧气的浓度越大燃烧越剧烈) （2）增大可燃物和氧气的接触面积 (接触面积越大燃烧越剧烈) 知识点七：化学反应中的能量变化 化学反应在生成新物质的同时，伴有能量的变化，而能量的变化通常表现为热量的变化，即有放热现象或吸热现象放出热量的反应： (1)如燃料的燃烧，生石灰与水结合成氢氧化钙，镁与盐酸反应等。 (2)吸收热量的反应：如碳与二氧化碳在高温条件下生成CO，Ba(OH)2与NH4Cl反应。 题型一．空气组成的测定 [例题1] 白磷的着火点为40℃，现用如图装置测定空气中氧气的体积分数。实验步骤为：集气瓶里先装适量a体积的水，在酒精灯灯焰上把玻璃棒下端加热，装置如图密封。用力把玻璃棒按下与白磷接触，白磷燃烧。燃烧停止后，稍振荡，完全冷却后，量出集气瓶中水的体积（b）和整个集气瓶容积（c）。则下列说法错误的是（　　） A．反应过程中集气瓶内液面的变化是先下降后上升 B．该实验测得氧气与空气的体积比为（a﹣b）：（c﹣a） C．燃烧匙中的白磷不能换成木炭或硫粉 D．该装置没有用止水夹，不会影响实验结果 题型二．氧气与碳、磷、硫、铁等物质的反应现象 [例题2] 下列有关物质燃烧现象的叙述中，正确的是（　　） 选项 实验名称 实验现象 A 铁丝在空气中燃烧 剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体 B 红磷在空气中燃烧 剧烈燃烧，发出白光，放出热量，生成大量的白雾 C 硫粉在氧气中燃烧 产生明亮的蓝紫色火焰，生成一种具有刺激性气味的气体 D 碳在氧气中充分燃烧 剧烈燃烧，发出白光，放出大量的热，生成二氧化碳 题型三．实验室制取氧气的反应原理 [例题3] 如图所示，①为制取氧气的发生装置（气密性良好），其中的燃烧匙可以上下移动。②和③为氧气的收集装置。小金欲制取一瓶干燥的氧气，下列分析正确的是（　　） A．在①中，将MnO2浸入H2O2溶液，MnO2可分解产生氧气 B．若用装置②的方法收集氧气，需等到导管口气泡均匀并连续冒出时才可收集 C．若用装置③的方法收集氧气，可将带火星的木条放在瓶口进行验满 D．将装置①分别与装置②或③连接，均能达到实验目的 题型四．氧气的收集方法 [例题4] 根据氧气的性质，以下装置能收集到相对较纯氧气的是（　　） A． B． C． D． 题型五．燃烧的条件 [例题5] 小海通过图示实验装置（夹持部分已略去）及药品，按如下实验步骤，验证了可燃物燃烧的条件。其中实验装置气密性良好，所用药品均足量（已知红磷的着火点为240℃，白磷的着火点为40℃）。 步骤一：向大烧杯中注入足量的冷水，打开K1关闭K2向下压左侧注射器活塞，使生成的氧气持续通入U形管，并观察U形管中现象。 步骤二：关闭K1打开K2向下压右侧注射器活塞，使生成的二氧化碳将U形管内的氧气排尽，然后将烧杯中的冷水换成等量的80℃的热水，并观察U形管中现象。 步骤三……并观察U形管中现象。 （1）实验中将冷水换成等量的80°的热水的目的是探究可燃物燃烧的条件之一是 。 （2）简述步骤二中判断U形管内氧气已经排尽的方法。 [例题6] 小明进行了金属燃烧实验，操作步骤如下： 实验 1 2 3 4 步骤 将一片打磨过的铝箔在空气中用酒精灯加热 用针去刺破实验1中的液滴 将另一片相同铝箔伸入充满氧气的集气瓶中，引燃 将另一片相同铝箔磨成铝粉，在空气中点燃 现象 铝箔不燃烧，熔化成液滴但不滴落 观察到里面的液态物质依然没有流出来 铝箔剧烈燃烧，发出耀眼白光 剧烈燃烧，甚至发生爆炸 查阅资料：铝的熔点为660.37℃，氧化铝的熔点为2054℃，酒精灯火焰最高温度为665.5℃ 请根据上述资料，并结合已学知识，解释各实验中出现的现象。 题型六．灭火与火灾自救 [例题7] 某兴趣小组欲自己设计新型干粉灭火球，进行了以下两个阶段的项目化学习。阶段一：探究科学原理。灭火球滚入明火中，引线从球体中间引燃将两个半球分开，并引燃内部引爆物喷洒干粉，覆盖在燃烧物体表面，实现灭火。下列与灭火球灭火原理相同的是（　　） A．用水扑灭自燃的汽车 B．将山火蔓延路径上的树木砍掉 C．将火场中的煤气罐转移到安全地带 D．用二氧化碳灭火器给精密仪器灭火 [例题8] 人们常在可燃物建筑材料中添加阻燃剂以防止火灾，Mg（OH）2是一种常见的阻燃剂，它在380℃时分解成水蒸气和耐高温的MgO，并吸收大量的热。下列说法错误的是（　　） A．Mg（OH）2分解吸热能降低可燃物的着火点 B．Mg（OH）2分解吸热能降低可燃物的温度 C．Mg（OH）2分解的产物能使可燃物与氧气隔离 D．MgCO3受热易分解成MgO和CO2，也可作阻燃剂 题型七．氧化反应与还原反应 [例题9] 常温下，新型纳米材料MFe2Ox，能使工业废气中的SO2转化为S，反应过程如下：2MFe2Ox+SO2═2MFe2Oy+S，其中M表示+2价的金属元素．已知MFe2Oy中Fe的化合价为+3价，M在该反应中化合价不变．下列说法中，错误的是（　　） A．MFe2Ox可用于环保 B．该反应属于氧化还原反应 C．x的值小于y的值 D．该反应中只有硫元素的化合价发生了变化 巩固提高 [练习1] 如图是“测定空气中氧气含量”的两个实验装置，下列有关说法不正确的是（　　） A．装置a中的气球先变瘪后膨胀变大 B．装置a能证明空气中含有氧气，但不能测得氧气的体积分数 C．装置b可直接读出进入集气瓶中水的体积 D．将装置b中的红磷换成木炭也可测得氧气的体积分数 [练习2] 利用图1装置测定空气中氧气的含量，用压强传感器测定的压强随时间的变化情况如图2所示。下列分析不正确的是（　　） A．实验前图1瓶中装水的主要作用是吸热并吸收五氧化二磷 B．图1中表明氧气含量的现象是瓶中水面上升至1左右 C．图2中a点到b点是由于反应放热使瓶内压强增大 D．图2中b点对应的操作是打开弹簧夹 [练习3] 可燃物在密闭容器中燃烧能否耗尽氧气？查阅资料：空气中氧气的体积分数约为21%，当氧气体积分数达到50%左右可使带火星的木条复燃。小晨同学利用图甲装置进行探究，测量氧气在容器中的体积分数随时间变化的曲线如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．从图乙可以看出，实验室测定空气中氧气含量最好选择红磷，因为红磷着火点比较高，安全，且测得的值最精确 B．从图乙可以看出，铁也能在空气中燃烧消耗氧气 C．铁丝在充满纯氧的集气瓶中燃烧完，装置冷却后，打开瓶塞，进入空气，此时集气瓶内的气体能使带火星的木条复燃 D．上述实验发生反应都没有新物质生成属于物理变化 [练习4] 用氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气，混合物的质量变化情况如图。下列分析正确的是（　　） A．反应到t2时生成了b克氧气 B．P点处固体成分是KCl和MnO2 C．0～t1时段固体混合物质量不变可能是温度没有达到氯酸钾分解温度 D．在0～t2时段，MnO2在混合物中的质量分数不断增大 [练习5] 已知分解温度：高锰酸钾240℃、氯酸钾400℃以上。如图为等质量的高锰酸钾和氯酸钾分别用相同的酒精灯加热时，产生氧气的质量（m/g）随消耗时间（t/s）的变化关系示意图。据右图分析，下列说法正确的是（　　） A．图中甲代表高锰酸钾分解的示意图 B．0﹣t1没有氧气放出是因为还未开始加热 C．高锰酸钾可以做氯酸钾分解的催化剂 D．比较m1和m2可知，制得相同质量的氧气需要氯酸钾的质量少 [练习6] 如图所示进行A、B、C三个实验，将A和B两个锥形瓶浸入80℃的热水中，C锥形瓶放置在室温下，观察到：A中白磷没有燃烧；B中白磷燃烧产生大量白烟；C中白磷先冒白烟一会剧烈燃烧。运用所学知识解释上述实验现象。（资料：白磷着火点为40℃） [练习7] 如图是一组用于研究可燃物燃烧条件的对比实验，对有关实验现象和结论的判断错误的是（　　） A．实验1中红磷未燃烧，说明红磷的着火点高于白磷 B．实验2中白磷燃烧，说明实验2中的热水温度高于实验1 C．实验2中如果停止通入氧气，燃着的白磷会熄灭 D．可燃物燃烧需要氧气（或空气），并达到着火点 [练习8] 为了测定能使带火星的木条复燃时氧气的最低含量是多少，课外活动小组空气的同学们进行了实验探究。他们设计的实验方案是先将氧气和空气按不同的体积比收集在集气瓶里，收集气体的装置如图所示。收集气体的方法：在100mL集气瓶里装满水，塞紧胶塞并关闭活塞b，打开活塞a通入氧气，把瓶里的水排入量筒，当量筒内的水达到设定的体积后立即关闭活塞a，然后打开活塞b通入空气，把瓶里的水全部排入量筒。若要收集一瓶含氧气的体积分数约为44%的气体，则通入氧气的体积和通入空气的体积比约是 。 [练习9] 资料显示：可燃物在氧气浓度低于一定值时不能燃烧，如红磷在氧气体积分数为10%以上才能燃烧，但铁粉在氧气体积分数为0.5%时还能继续缓慢氧化消耗氧气。暖宝宝是由铁粉、氯化钠、木炭粉、水组成，拆开包装接触氧气后铁粉生锈放出热量均匀稳定，其中氯化钠、木炭粉起到加速铁粉氧化的作用。小秀想用暖宝宝来替代红磷完成空气中氧气体积分数的精确测定。 （1）如图为书本上用红磷测氧气体积分数的实验，实验中进入左瓶中的水位不足集气瓶体积的，原因有哪些 。 A.导管内残留部分水 B.点燃红磷后插入集气瓶动作缓慢 C.装置气密性不好 D.氧气浓度过低时红磷无法继续燃烧 （2）小秀同学操作步骤如下： ①如图甲，往集气瓶中加适量的水使液面没过导管口，此时集气瓶内上方空气体积为V0，然后在集气瓶中挂有足量拆封后的暖宝宝片，开始时量筒内所盛水的体积为V1。 ②实验一段时间等暖宝宝片不再发热，让整个装置慢慢冷却到室温后，集气瓶内水位上升到一定高度保持不变，此时集气瓶内水的体积比原来增加了V3，如图乙。量筒内剩余水的体积为V2。 根据小秀同学的实验测出空气中氧气体积分数为 （用V0、V1、V2或V3的相关数据来表示）。 [练习10] 构建合理的思维模型，既能促进深度学习，又能提高思维品质。小宁建构了“两组份混合物含量测定”的思维模型，如下所示： 运用该模型对教材中“测定空气中氧气含量”的实验进行了再探究，忽略含量很低的其它物质，空气可以看成由氮气和氧气组成的两组份混合物。 【探究一】根据沸点低的组份先汽化的性质，测定混合物中某组份的含量。 （1）将空气转变为液态空气，液氮先汽化，从建模角度分析，该操作属于上述思维模型中的 。 【探究二】根据混合物中某组份发生化学反应，测定混合物中某组份的含量。 （2）按图甲实验装置测定空气中氧气的含量时，红磷燃烧结束后，打开止水夹最合理的时间为 ，否则将因此导致 。 【交流评价】查阅资料：铜粉在加热条件下能和氧气反应，生成黑色固体。运用上述思维模型，小宁又设计了图乙的实验装置。 （3）反应前装置内气体的总体积已知，则利用该装置“测得空气中氧气含量”的原理是 。 [练习11] 利用图甲所示的教材装置测量空气中氧气的体积分数，选用红磷作为药品是最佳选择吗？某兴趣小组设计并开展了如下实验： ①准备如图乙的玻璃容器，顶部用密封盖密封后，将该容器浸没在水中。 ②将氧气传感器（能实时显示容器内氧气的体积分数）固定在容器内壁，并装入足量的红磷。 ③用激光笔点燃红磷，红磷剧烈燃烧，观察并记录氧气传感器所显示的氧气体积分数的变化情况。 ④用白磷替换红磷重复上步骤①～③。 ⑤换用食品脱氧剂（可以直接与氧气反应，无需点燃的物质）重复上述步骤①～③。 根据实验数据，分别绘制三种物质氧化时容器内氧气体积分数随时间的变化情况，如图丙所示。 （1）步骤①中将玻璃容器浸没水中的目的是 。 （2）装置甲中150毫升集气瓶中装入的水，量筒内装有50毫升水，根据图丙的实验数据，用红磷做实验，理论上实验结束后量筒内剩余的水为 毫升。 （3）根据该兴趣小组的实验结果，用图甲装置测量空气中氧气的体积分数，你会选用哪种药品，并说明理由： 。 [练习12] 小科用食品脱氧剂粉末（能吸收空气中氧气且不产生新的气体，不与空气中的其它成分反应）和玻璃管来测定空气中氧气含量，装置如图甲，实验步骤： ①取一根玻璃管，用橡皮塞将一端密封。 ②将食品脱氧剂粉末迅速装入玻璃管，立即向管口注入一滴水将玻璃管密封，水滴的下端标为A。弹动玻璃管使脱氧剂粉末分布均匀且紧密，脱氧剂的上端标为O，如图甲所示。 ③水平滚动玻璃管，使食品脱氧剂粉末平铺在玻璃管中。静置至水滴不再移动时，水滴的 端标为B，如图乙。 ④用刻度尺测量AO段与AB段的长度，计算出AB与AO的比值，将数据记录在表格中。 次数 1 2 3 4 AO/mm 513.5 515.5 516.3 517.0 AB/mm 107.4 113.4 103.3 108.3 AB/AO 0.21 0.22 0.20 0.21 ⑤洗涤、干燥各装置，重复上述实验。 请回答下列问题： （1）实验步骤③中静置至水滴不再移动时，水滴的 （填“a”或“b”）端标为B。 （2）实验步骤④测量AO段和AB段的长度的原因是由于食品脱氧剂能吸收完空气中的氧气，使气体体积 （填“增大”或“减小”），且玻璃管的管径各处相同，所以氧气与空气的体积之比就等于AB与AO的比值。 （3）根据实验记录数据，可知空气中氧气含量为 %。 （4）实验步骤②中，如果玻璃管内的脱氧剂粉末分布不够紧密，会使实验结果 （“偏大”或“偏小”），其原因是 。 [练习13] 依据如图进行实验（夹持仪器略去）。实验过程： ①通入N2，点燃酒精灯，一段时间后，a、b中均无明显现象； ②熄灭酒精灯，立即改通O2，a中无明显现象，b中红磷燃烧。 （1）实验过程中，通入氮气的目的是 。 （2）实验过程②中，对比a、b中的实验现象，可知可燃物燃烧的条件之一是 。 （3）实验过程中，能说明可燃物燃烧需要氧气的实验现象是 。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 3.1空气与氧气 3.2氧化与燃烧 学习目标 1、知道空气的组成、各成分的性质及用途，能用实验说明空气是混合物（重点） 2、氧气的性质（重点） 3、氧气的制取原理，实验器材，收集方法（重点） 3、知道什么是氧化反应，了解缓慢氧化与燃烧的异同点，知道燃烧的条件。 知识重点 知识点一：空气的主要成分 （1） 空气组成成分探究： 一般说来，空气的成分是比较固定的 空气的密度为 1.293克/升 空气的平均分子量：29 （2） 空气的利用： （1） O2的用途：供给呼吸；支持燃烧，也叫助燃，常用于焊接、切割金属等方面。 （2）N2： a性质：无色、无味的气体，难溶于水；不支持燃烧。化学性质较稳定。 b用途：灯泡中充氮气可延长使用寿命；食品包装充入氮气可防腐；制造化肥、炸药的重要原料；液氮可以做冷冻剂，医疗上用液氮冷冻麻醉或冷藏人体细胞组织等。 （3）稀有气体： a氦、氖、氩、氪、氙和氡等气体的总称，是混合物。 b性质：无色、无味的气体，难溶于水，化学性质不活泼。 c用途：常用作保护气；做光源（稀有气体通电能发出不同颜色的光）。 （3）CO 1.二氧化碳可用于灭火； 2.固态二氧化碳（又称干冰）是一种致冷剂， 可用来保藏食品，也可用于人工降雨．二氧化碳是植物光合作用的原料,是一种气体肥料二氧化碳是一种化工原料，可用于制纯碱、尿素和汽水。 3.二氧化碳是植物光合作用的原料,是一种气体肥料。 4.二氧化碳是一种化工原料，可用于制纯碱、尿素和汽水。 知识点二：空气中氧气成分的测定 1、实验方案设计： 在相同气压下，看消耗掉氧气后，剩 余气体的体积占原空气的体积数用红磷燃烧，生成PO固体颗粒且可溶于水 2、装置图 3、实验现象： A、红磷燃烧发出黄白色火焰，放出热量，有大量白烟产生。 B、待集气瓶冷却后，打开止水夹，水经导管进入集气瓶，约占集气瓶内空气总体积的1/5。 4、实验结论：空气中氧气的体积约占空气总体积的1/5。 5、化学方程式： 4P + 5O2 2P2O5 6、注意事项： a.装置的气密性要好，（否则测量结果偏小）； b.所用的红磷必须过量，过少则氧气没有全部消耗完，会导致测量结果偏小； c.要等集气瓶（装置）冷却后才能打开弹簧夹，（否则测量结果偏小）； d.在实验前，导管应预先注满水，（否则测量结果偏小） e.要先夹住橡皮管，然后再点红磷（否则测量结果偏大）； f.点燃红磷伸入瓶中要立即塞紧瓶塞（否则测量结果偏大）。 红磷和氧气发生反应，P2O5溶于水，使 瓶内气体压强减小，打开止水夹后，大气 压把水压入集气瓶中，直至内外压强相等。另木炭燃烧生成的是气体二氧化碳，瓶内压 强只减小一点，倒吸入集气瓶的水就没有 1/5。就会使实验产生教大的误差。 知识点三： 氧气的性质 物质（颜色、状态） 反应现象 反应文字表达式 注意事项 硫 （淡黄色固体） 发出明亮蓝紫色火焰（空气中是微弱淡蓝色），放出热量，有刺激性气味的气体产生 硫的用量不能过多，防止对空气造成污染。实验应在通风橱中进行。 木炭 （灰黑色固体） 发出白光，放出热量，生成的气体能使澄清石灰水变浑浊 （不充足）（充足） 夹木炭用的坩埚钳应由上而下慢慢伸入瓶中。 红磷 （暗红色固体） 燃烧产生大量白烟，发出白光，放出热量 五氧化二磷是固体，现象应描述为产生白烟。 铝箔 （银白色固体） 剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出大量的热，有白色固体产生 把铝箔的一端固定在粗铁丝上，另一端缠一根火柴，引燃铝箔。 集气瓶底部先铺一层薄细沙 铁色 （银白色固体） 剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，有黑色固体生成 细铁丝绕成螺旋状； 铁丝一端系一根火柴 集气瓶内预先装少量水或铺一层薄细沙 知识点四： 氧气的制取 1．实验室里制取氧气的方法有：分解 H2O2 和加热分解 KMnO4 或 KClO3，反应过程为： 工业上用分离空气制取氧气。——物理变化 2． 在过氧化氢和氯酸钾制取氧气的反应中，用二氧化锰作为催化剂，它的作用是改变反应速度，本身的质量和化学性质在反应前后都不变。 实验室用高氯酸钾制取氧气的操作顺序：检查装置气密性→装入药品→固定装置→收集氧气；用KClO3制取时，若缺少催化剂MnO2，可加入少量KMnO4，因为KMnO4受热分解时会产生MnO2。 装置的改进与评价： (1)将固液常温型装置中的长颈漏斗换成分液漏斗或注射器(如图A、图B所示)，改进后装置的优点是通过控制液体的滴加速度，从而控制反应速； (2)C装置的优点是能随时控制反应的发生和停止。 总结：相比于高锰酸钾或氯酸钾，实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气的优点是可随时添加液体、反应不需要加热、操作简便等。 实验室用高锰酸钾制取氧气的操作顺序： 第一步：检查装置的气密性。 第二步：将药品装入试管中，用一团棉花放在靠近试管口的地方，试管口略向下倾斜固定在铁架台上。 第三步：用酒精灯外焰给试管加热，先预热。 第四步：等气泡连续均匀再用排水法收集氧气。第五步：先撤导管，再灭酒精灯。 氧气的验满方法：将一根带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，就证明已经收满。 收集装置： 方法 排水法 向上排空气法 收集装置 选取依据 气体的密度及在水中的溶解性 不易溶于水且不与水反应 密度比空气大 优缺点 优点：①收集的气体较纯净；②易判断是否收集满 缺点：收集的气体不干燥 优点：收集的气体较干燥 缺点：收集的气体纯度不高 注意事项 当观察到瓶口有气泡冒出时，证明氧气已收集满 导气管应伸至集气瓶底部，目的是排尽集气瓶中的空气 检验和验满： 检验 将带火星的木条伸入集气瓶瓶内，如果木条复燃，证明收集的气体是氧气 验满 向上排空气法：将带火星的木条放在集气瓶瓶口，如果木条复燃，说明氧气已集满 排水法：当有大量气泡从集气瓶瓶口冒出时，说明氧气已集满 排水法收集的O2中有较多水蒸气。排空气法收集的气体不能与空气中的物质反应。如NO能与O2反应，就不能用排空气法收集。 知识点四:氧化反应 1、对于氧化反应的概念“物质跟氧发生的反应叫做氧化反应”，这里的氧既指氧气，又指含氧的其他物质。不要叙述为“物质跟氧气的反应”。氧气具有氧化性，是指氧气能使别的物质得到氧，发生氧化反应，故氧气具有使别的物质发生氧化反应的作用，所以说氧气是一种氧化剂，具有氧化性。例如： 2、类型： ①缓慢氧化：氧化过程进行得非常缓慢，甚至在短期内不易察觉，如钢铁生锈、塑料和橡胶制品的老化等。 ②剧烈氧化：氧化过程进行得很剧烈，如燃烧。 知识点五：燃烧及燃烧的条件 1.燃烧的概念：通常情况下，可燃物与氧气发生的一种发光、放热的剧烈的氧化反应叫作燃烧。 2.燃烧的条件：可燃物、助燃剂、温度达到可燃物的着火点 物质 白磷 红磷 汽油 木材 木炭 硫 酒精 无烟煤 着火点℃ 40 240 250 250~330 320-370 260 558 700-750 3.可燃物的着火点：物质燃烧所需达到的最低温度叫着火点 不同物质的着火点是不同的。 已知白磷的着火点是40℃，红磷的着火点是240℃。 可燃物在空气中燃烧和在氧气中燃烧的异同点：①本质一样，都是与氧气发生反应;②现象不一样，在氧气中燃烧剧烈一些 原因：反应物浓度越大，反应越剧烈 自燃:由于缓慢氧化产生的热量被积累后，温度升高达到该可燃物的着火点时，在氧气充足的情况下，不经点火就自发燃烧起来的现象 爆炸:如果燃烧以极快的速率在有限的空间里发生，瞬间内累积大量的热，使气体体积急剧地膨胀，就会引起爆炸。 化学变化：鞭炮 物理变化：高压锅爆炸 燃烧 爆炸 自燃 区别 可燃物和氧气发生的一种发光、发热、剧烈的氧化反应 在有限的空间里发生的急速燃烧 缓慢氧化引起的自发燃烧 发生条件 ① 可燃物与氧气接触 ② 可燃物温度达到着火点 由于急速燃烧发生在有限的空间里，聚积大量的热，使气体体积急剧地膨胀而引起爆炸 由于缓慢氧化过程中产生的热量得不到及时散失，聚积的热量使可燃物温度达到着火点而发生自燃 联系 ① 燃烧、爆炸、自燃均属于氧化反应 ② 知识点六： 灭火 破坏燃烧的三个条件之一，就可以达到灭火的目的。 （1）清除可燃物或使可燃物与火源隔离 （2）隔绝空气(或氧气) （3）使可燃物的温度降到着火点以下 促进燃烧: （1）增大氧气的浓度(氧气的浓度越大燃烧越剧烈) （2）增大可燃物和氧气的接触面积 (接触面积越大燃烧越剧烈) 知识点七：化学反应中的能量变化 化学反应在生成新物质的同时，伴有能量的变化，而能量的变化通常表现为热量的变化，即有放热现象或吸热现象放出热量的反应： (1)如燃料的燃烧，生石灰与水结合成氢氧化钙，镁与盐酸反应等。 (2)吸收热量的反应：如碳与二氧化碳在高温条件下生成CO，Ba(OH)2与NH4Cl反应。 题型一．空气组成的测定 [例题1] 白磷的着火点为40℃，现用如图装置测定空气中氧气的体积分数。实验步骤为：集气瓶里先装适量a体积的水，在酒精灯灯焰上把玻璃棒下端加热，装置如图密封。用力把玻璃棒按下与白磷接触，白磷燃烧。燃烧停止后，稍振荡，完全冷却后，量出集气瓶中水的体积（b）和整个集气瓶容积（c）。则下列说法错误的是（　　） A．反应过程中集气瓶内液面的变化是先下降后上升 B．该实验测得氧气与空气的体积比为（a﹣b）：（c﹣a） C．燃烧匙中的白磷不能换成木炭或硫粉 D．该装置没有用止水夹，不会影响实验结果 【解答】解：A、白磷燃烧放热，装置中的温度升高，压强增大，则集气瓶中的水会进入烧杯中，液面下降，但红磷燃烧消耗氧气，装置中的气体会减小，烧杯中的水会进入集气瓶中，液面又会上升，该选项说法正确； B、集气瓶中液面上升的体积为消耗的氧气的体积，则该实验测得氧气与空气的体积比为（b﹣a）：（c﹣a），该选项说法不正确； C、木炭或硫粉燃烧生成二氧化碳或二氧化硫气体，装置中的压强几乎不变，则不能测定空气中氧气的含量，该选项说法正确； D、由于集气瓶中的导管伸入水下，形成液封，则该装置没有用止水夹，也不会影响实验结果，该选项说法正确。 故选：B。 题型二．氧气与碳、磷、硫、铁等物质的反应现象 [例题2] 下列有关物质燃烧现象的叙述中，正确的是（　　） 选项 实验名称 实验现象 A 铁丝在空气中燃烧 剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体 B 红磷在空气中燃烧 剧烈燃烧，发出白光，放出热量，生成大量的白雾 C 硫粉在氧气中燃烧 产生明亮的蓝紫色火焰，生成一种具有刺激性气味的气体 D 碳在氧气中充分燃烧 剧烈燃烧，发出白光，放出大量的热，生成二氧化碳 【解答】解：A、铁丝在空气中只能烧至发红，不会产生剧烈燃烧、火星四射，故选项说法错误。 B、红磷在空气中燃烧，产生大量的白烟，而不是白雾，故选项说法错误。 C、硫粉在氧气中燃烧，产生明亮的蓝紫色火焰，生成一种具有刺激性气味的气体，故选项说法正确。 D、碳在氧气中剧烈燃烧，生成二氧化碳属于结论，不是现象，故选项说法错误。 故选：D。 题型三．实验室制取氧气的反应原理 [例题3] 如图所示，①为制取氧气的发生装置（气密性良好），其中的燃烧匙可以上下移动。②和③为氧气的收集装置。小金欲制取一瓶干燥的氧气，下列分析正确的是（　　） A．在①中，将MnO2浸入H2O2溶液，MnO2可分解产生氧气 B．若用装置②的方法收集氧气，需等到导管口气泡均匀并连续冒出时才可收集 C．若用装置③的方法收集氧气，可将带火星的木条放在瓶口进行验满 D．将装置①分别与装置②或③连接，均能达到实验目的 【解答】解：A、在①中，将MnO2浸入H2O2溶液，MnO2可分解产生氧气错误，因为二氧化锰是催化剂；故选项错误； B、若用装置②的方法收集氧气，需等到导管口气泡均匀并连续冒出时才可收集，但题目要求收集干燥的氧气，不能用排水法收集；故选项错误； C、若用装置③的方法收集氧气，可将带火星的木条放在集气瓶口验满，故选项正确； D、将装置①分别与装置②或③连接，均能达到实验目的错误，因为排水法收集的氧气不干燥；故选项错误； 故选：C。 题型四．氧气的收集方法 [例题4] 根据氧气的性质，以下装置能收集到相对较纯氧气的是（　　） A． B． C． D． 【解答】解：氧气的密度比空气的大，应使用向上排空气法收集，导管应伸入集气瓶的底部，以利于空气的排出，则能收集到相对较纯氧气的是A。 故选：A。 题型五．燃烧的条件 [例题5] 小海通过图示实验装置（夹持部分已略去）及药品，按如下实验步骤，验证了可燃物燃烧的条件。其中实验装置气密性良好，所用药品均足量（已知红磷的着火点为240℃，白磷的着火点为40℃）。 步骤一：向大烧杯中注入足量的冷水，打开K1关闭K2向下压左侧注射器活塞，使生成的氧气持续通入U形管，并观察U形管中现象。 步骤二：关闭K1打开K2向下压右侧注射器活塞，使生成的二氧化碳将U形管内的氧气排尽，然后将烧杯中的冷水换成等量的80℃的热水，并观察U形管中现象。 步骤三……并观察U形管中现象。 （1）实验中将冷水换成等量的80°的热水的目的是探究可燃物燃烧的条件之一是 。 （2）简述步骤二中判断U形管内氧气已经排尽的方法。 【解答】解：（1）在烧杯中加入冷水，U型管内的红磷和白磷均不燃烧，把冷水换成80℃热水，红磷不燃烧而白磷燃烧；因此实验中将冷水换成等量的80℃的热水的目的是探究可燃物燃烧需要温度到达该物质的着火点这一条件； （2）氧气具有助燃性，可以使燃着的木条燃烧更旺；因此把燃烧的木条放在U型管出气口处，如果燃烧的木条熄灭，则U形管内氧气已经排尽。 故答案为： （1）可燃物燃烧需要温度到达该物质的着火点； （2）把燃烧的木条放在U型管出气口处，如果燃烧的木条熄灭，则U形管内氧气已经排尽。 [例题6] 小明进行了金属燃烧实验，操作步骤如下： 实验 1 2 3 4 步骤 将一片打磨过的铝箔在空气中用酒精灯加热 用针去刺破实验1中的液滴 将另一片相同铝箔伸入充满氧气的集气瓶中，引燃 将另一片相同铝箔磨成铝粉，在空气中点燃 现象 铝箔不燃烧，熔化成液滴但不滴落 观察到里面的液态物质依然没有流出来 铝箔剧烈燃烧，发出耀眼白光 剧烈燃烧，甚至发生爆炸 查阅资料：铝的熔点为660.37℃，氧化铝的熔点为2054℃，酒精灯火焰最高温度为665.5℃ 请根据上述资料，并结合已学知识，解释各实验中出现的现象。 【解答】解：实验1：发现熔化的铝不滴落，好像有一层膜兜着，是因为铝箔表面有一层氧化铝。故答案为：铝箔表面有一层氧化铝； 实验2：铝箔离开酒精灯后，用针去刺破实验1中的液滴，外面氧化铝熔点高，会包住里面液体的铝；故填：外面氧化铝熔点高，会包住里面液体的铝； 实验3：点燃后，铝箔能在氧气中剧烈燃烧、发出耀眼的白光，这是因为氧气的浓度增大，满足了铝箔燃烧的条件，故填：氧气的浓度增大，满足了铝箔燃烧的条件； 实验4：将另一片相同铝箔磨成铝粉，在空气中点燃，发现铝粉剧烈燃烧，甚至发生爆炸，这是因为增大了铝与氧气的接触面积，铝粉剧烈燃烧，甚至发生爆炸；故填：增大了铝与氧气的接触面积。 题型六．灭火与火灾自救 [例题7] 某兴趣小组欲自己设计新型干粉灭火球，进行了以下两个阶段的项目化学习。阶段一：探究科学原理。灭火球滚入明火中，引线从球体中间引燃将两个半球分开，并引燃内部引爆物喷洒干粉，覆盖在燃烧物体表面，实现灭火。下列与灭火球灭火原理相同的是（　　） A．用水扑灭自燃的汽车 B．将山火蔓延路径上的树木砍掉 C．将火场中的煤气罐转移到安全地带 D．用二氧化碳灭火器给精密仪器灭火 【解答】解：灭火球滚入明火中，引线从球体中间引燃将两个半球分开，并引燃内部引爆物喷洒干粉，覆盖在燃烧物体表面，实现灭火，利用的是隔绝氧气的灭火原理。 A、用水扑灭自燃的汽车，利用的是水汽化吸热，使温度降到可燃物的着火点以下的原理，故选项错误。 B、将山火蔓延路径上的树木砍掉，利用的是清除可燃物的灭火原理，故选项错误。 C、将火场中的煤气罐转移到安全地带，利用的是清除可燃物的灭火原理，故选项错误。 D、用二氧化碳灭火器给精密仪器灭火，二氧化碳的密度比空气的大，利用的原理之一是隔绝氧气的灭火原理，故选项正确。 故选：D。 [例题8] 人们常在可燃物建筑材料中添加阻燃剂以防止火灾，Mg（OH）2是一种常见的阻燃剂，它在380℃时分解成水蒸气和耐高温的MgO，并吸收大量的热。下列说法错误的是（　　） A．Mg（OH）2分解吸热能降低可燃物的着火点 B．Mg（OH）2分解吸热能降低可燃物的温度 C．Mg（OH）2分解的产物能使可燃物与氧气隔离 D．MgCO3受热易分解成MgO和CO2，也可作阻燃剂 【解答】解：A、Mg（OH）2分解吸热能降低温度，不是降低可燃物的着火点，错误； B、Mg（OH）2分解吸热能降低可燃物的温度，正确； C、Mg（OH）2分解的产物能使可燃物与氧气隔离，正确； D、MgCO3受热易分解成MgO和CO2，也可作阻燃剂，正确； 故选：A。 题型七．氧化反应与还原反应 [例题9] 常温下，新型纳米材料MFe2Ox，能使工业废气中的SO2转化为S，反应过程如下：2MFe2Ox+SO2═2MFe2Oy+S，其中M表示+2价的金属元素．已知MFe2Oy中Fe的化合价为+3价，M在该反应中化合价不变．下列说法中，错误的是（　　） A．MFe2Ox可用于环保 B．该反应属于氧化还原反应 C．x的值小于y的值 D．该反应中只有硫元素的化合价发生了变化 【解答】解：A、常温下，新型纳米材料MFe2Ox能使工业废气中的SO2转化为S，可得出MFe2Ox可用于环保，故选项说法正确； B、反应中硫的化合价降低，所以铁的化合价一定升高，属于氧化还原反应，正确； C、反应中硫的化合价降低，所以铁的化合价一定升高，因为M+2价，在MFe2Oy中有两个Fe．所以正的化合价有2+3×2＝8，又因为O为﹣2价，所以y的数值为4，而3＜x＜4，故x的值小于y的值，正确； D、由方程式可知，在该反应中，SO2转化为单质的硫，硫元素的化合价发生了改变；MFe2Ox转化为MFe2Oy，由于，M、氧在该反应中化合价不变，则铁的化合价一定发生了改变。故选项说法错误。 故选：D。 巩固提高 [练习1] 如图是“测定空气中氧气含量”的两个实验装置，下列有关说法不正确的是（　　） A．装置a中的气球先变瘪后膨胀变大 B．装置a能证明空气中含有氧气，但不能测得氧气的体积分数 C．装置b可直接读出进入集气瓶中水的体积 D．将装置b中的红磷换成木炭也可测得氧气的体积分数 【解答】解：A、装置a中的止水夹在实验前已经夹上，所以实验结束后，由于红磷燃烧消耗了装置内的氧气，造成瓶内压强减小，打开止水夹会观察到气球膨胀，不会变瘪，选项说法错误； B、红磷燃烧需要氧气，装置a只能定性判断空气中含有氧气，不能测得氧气的体积分数，选项说法正确； C、红磷燃烧耗尽了瓶内的氧气，实验结束装置冷却至室温后，由于瓶内压强减小，打开止水夹，量筒内的水进入集气瓶，进入的水的体积即为消耗的氧气的体积，选项说法正确。 D、木炭燃烧生成二氧化碳，氢氧化钠溶液能吸收二氧化碳，所以把装置b中的红磷换成木炭、水换成烧碱溶液，也可得出结论，选项说法正确； 故选：A。 [练习2] 利用图1装置测定空气中氧气的含量，用压强传感器测定的压强随时间的变化情况如图2所示。下列分析不正确的是（　　） A．实验前图1瓶中装水的主要作用是吸热并吸收五氧化二磷 B．图1中表明氧气含量的现象是瓶中水面上升至1左右 C．图2中a点到b点是由于反应放热使瓶内压强增大 D．图2中b点对应的操作是打开弹簧夹 【解答】解：A、图1瓶中水的作用是有利于容器内温度的降低，节约了实验的时间，同时能吸收生成的五氧化二磷，防止污染空气，故A正确； B、图1中表明氧气含量的现象是瓶中水面上升至1处，故B正确； C、图2中a点到b点是红磷燃烧放出了大量的热，使瓶内压强增大，故C正确。 D、图2中c点对应的操作是打开弹簧夹，水进入集气瓶，气压恢复至常压，不是b点，故D错误。 故选：D。 [练习3] 可燃物在密闭容器中燃烧能否耗尽氧气？查阅资料：空气中氧气的体积分数约为21%，当氧气体积分数达到50%左右可使带火星的木条复燃。小晨同学利用图甲装置进行探究，测量氧气在容器中的体积分数随时间变化的曲线如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．从图乙可以看出，实验室测定空气中氧气含量最好选择红磷，因为红磷着火点比较高，安全，且测得的值最精确 B．从图乙可以看出，铁也能在空气中燃烧消耗氧气 C．铁丝在充满纯氧的集气瓶中燃烧完，装置冷却后，打开瓶塞，进入空气，此时集气瓶内的气体能使带火星的木条复燃 D．上述实验发生反应都没有新物质生成属于物理变化 【解答】解：A．根据图乙所示可知，白磷燃烧后剩余氧气的浓度小于红磷的，因此实验室测定空气中氧气含量最好选择白磷，测得的值最精确，故A错误； B．根据乙图所示可知，当氧气的含量小于37%时铁丝就不能燃烧，空气中氧气的含量仅为21%，铁在空气中不能燃烧，故B错误； C．当铁丝熄灭后集气瓶中还有大约37%的氧气，进入空气后瓶中氧气的含量大约为（1﹣37%）×21%+37%＝50.23%，根据题意：当氧气体积分数达到50%左右可使带火星的木条复燃，故C正确； D．上述实验过程中均有新物质生成，发生的属于化学变化，故D错误。 故选：C。 [练习4] 用氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气，混合物的质量变化情况如图。下列分析正确的是（　　） A．反应到t2时生成了b克氧气 B．P点处固体成分是KCl和MnO2 C．0～t1时段固体混合物质量不变可能是温度没有达到氯酸钾分解温度 D．在0～t2时段，MnO2在混合物中的质量分数不断增大 【解答】解：氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气，化学方程式：2KClO32KCl+3O2↑， A、根据质量守恒定律可知，反应到t2时生成了氧气质量为固体质量减少的质量为（a﹣b）g，故A错误； B、P点处氯酸钾还没有完全分解，所以固体成分是KClO3、KCl和MnO2，故B错误； C、0～t1时段固体混合物质量不变可能是温度没有达到氯酸钾分解温度，故C正确； D、0～t1时段固体混合物质量不变，MnO2在混合物中的质量分数不变，在t1～t2时段，MnO2在混合物中的质量分数不断增大，故D错误； 故选：C。 [练习5] 已知分解温度：高锰酸钾240℃、氯酸钾400℃以上。如图为等质量的高锰酸钾和氯酸钾分别用相同的酒精灯加热时，产生氧气的质量（m/g）随消耗时间（t/s）的变化关系示意图。据右图分析，下列说法正确的是（　　） A．图中甲代表高锰酸钾分解的示意图 B．0﹣t1没有氧气放出是因为还未开始加热 C．高锰酸钾可以做氯酸钾分解的催化剂 D．比较m1和m2可知，制得相同质量的氧气需要氯酸钾的质量少 【解答】解：A.由题干信息可知，同时加热时，高锰酸钾首先分解产生氧气，所以乙图代表高锰酸钾分解的示意图，甲图代表氯酸钾分解的示意图，选项说法错误； B.观察图示可知，0﹣t1没有氧气放出是因为没有达到固体分解所需的温度，选项说法错误； C.高锰酸钾分解生成的二氧化锰可以做氯酸钾分解的催化剂，而非高锰酸钾可以做氯酸钾分解的催化剂，选项说法错误； D.观察图示可知，比较m1和m2可知，等质量的氯酸钾与高锰酸钾完全分解时，氯酸钾生成的氧气多，所以制得相同质量的氧气需要氯酸钾的质量少，选项说法正确。 故选：D。 [练习6] 如图所示进行A、B、C三个实验，将A和B两个锥形瓶浸入80℃的热水中，C锥形瓶放置在室温下，观察到：A中白磷没有燃烧；B中白磷燃烧产生大量白烟；C中白磷先冒白烟一会剧烈燃烧。运用所学知识解释上述实验现象。（资料：白磷着火点为40℃） 【解答】燃烧所需的三个条件为：物质为可燃物、可燃物与氧气或空气接触、温度达到可燃物的着火点，三个条件缺一不可。A中白磷为可燃物，放入80℃的热水中，温度能够达到可燃物的着火点，但锥形瓶内充满二氧化碳，二氧化碳不支持燃烧，不能满足燃烧所需的条件，故A中白磷不燃烧；B中的锥形瓶放入80℃的热水中，温度能够达到可燃物的着火点，锥形瓶内充满空气，空气中含有氧气能够支持白磷燃烧，满足燃烧所需的条件，故B中白磷燃烧，产生大量白烟；C中的锥形瓶内充满氧气，氧气能够支持白磷燃烧，但锥形瓶放在室温下，温度不能达到白磷燃烧的着火点，故C中的白磷与氧气发生缓慢氧化，冒出白烟，缓慢氧化过程中放热，当温度达到白磷的着火点后，能够观察到白磷开始剧烈燃烧，故C中白磷先冒白烟一会剧烈燃烧；故答案为：A中白磷在80℃的热水中温度达到着火点但没有氧气而没有燃烧；B中白磷在80℃的热水中温度达到着火点且与空气中的氧气接触而燃烧，生成大量五氧化二磷产生大量白烟；C中白磷与氧气接触发生缓慢氧化生成五氧化二磷产生白烟，同时放热，一会温度达到白磷着火点，且氧气浓度大，白磷剧烈燃烧。 [练习7] 如图是一组用于研究可燃物燃烧条件的对比实验，对有关实验现象和结论的判断错误的是（　　） A．实验1中红磷未燃烧，说明红磷的着火点高于白磷 B．实验2中白磷燃烧，说明实验2中的热水温度高于实验1 C．实验2中如果停止通入氧气，燃着的白磷会熄灭 D．可燃物燃烧需要氧气（或空气），并达到着火点 【解答】解：A、实验1中现象是白磷燃烧、红磷不燃烧，分析燃烧的条件：都与空气接触，都具有可燃性，通过红磷未燃烧，说明了红磷的着火点比白磷高；故A正确； B、图2中水下白磷能燃烧，是因为与氧气接触，温度达到着火点，符合燃烧条件，故B错误； C、图2中如果停止通入氧气，燃着的白磷会熄灭，是因为水下白磷没有与氧气接触，故C正确； D、可燃物燃烧需要氧气（或空气），并达到着火点，故D正确。 故选：B。 [练习8] 为了测定能使带火星的木条复燃时氧气的最低含量是多少，课外活动小组空气的同学们进行了实验探究。他们设计的实验方案是先将氧气和空气按不同的体积比收集在集气瓶里，收集气体的装置如图所示。收集气体的方法：在100mL集气瓶里装满水，塞紧胶塞并关闭活塞b，打开活塞a通入氧气，把瓶里的水排入量筒，当量筒内的水达到设定的体积后立即关闭活塞a，然后打开活塞b通入空气，把瓶里的水全部排入量筒。若要收集一瓶含氧气的体积分数约为44%的气体，则通入氧气的体积和通入空气的体积比约是 。 【解答】解：设通入氧气的体积为xmL，则通入空气的体积为（100﹣x）mL，那么空气中的氧气体积为（100﹣x）mL，依据瓶中氧气的体积分数约为44%建立等式：x+（100﹣x）100×44%，解得：x＝30，通入氧气的体积和通入空气的体积比为：30：（100﹣30）＝3：7； 故答案为：3：7。 [练习9] 资料显示：可燃物在氧气浓度低于一定值时不能燃烧，如红磷在氧气体积分数为10%以上才能燃烧，但铁粉在氧气体积分数为0.5%时还能继续缓慢氧化消耗氧气。暖宝宝是由铁粉、氯化钠、木炭粉、水组成，拆开包装接触氧气后铁粉生锈放出热量均匀稳定，其中氯化钠、木炭粉起到加速铁粉氧化的作用。小秀想用暖宝宝来替代红磷完成空气中氧气体积分数的精确测定。 （1）如图为书本上用红磷测氧气体积分数的实验，实验中进入左瓶中的水位不足集气瓶体积的，原因有哪些 。 A.导管内残留部分水 B.点燃红磷后插入集气瓶动作缓慢 C.装置气密性不好 D.氧气浓度过低时红磷无法继续燃烧 （2）小秀同学操作步骤如下： ①如图甲，往集气瓶中加适量的水使液面没过导管口，此时集气瓶内上方空气体积为V0，然后在集气瓶中挂有足量拆封后的暖宝宝片，开始时量筒内所盛水的体积为V1。 ②实验一段时间等暖宝宝片不再发热，让整个装置慢慢冷却到室温后，集气瓶内水位上升到一定高度保持不变，此时集气瓶内水的体积比原来增加了V3，如图乙。量筒内剩余水的体积为V2。 根据小秀同学的实验测出空气中氧气体积分数为 （用V0、V1、V2或V3的相关数据来表示）。 【解答】解：（1）如图为书本上用红磷测氧气体积分数的实验，实验中进入左瓶中的水位不足集气瓶体积的，原因可能是导管内残留部分水、装置气密性不好、氧气浓度过低时红磷无法继续燃烧。而 点燃红磷后插入集气瓶动作缓慢会导致测定结果偏大，故答案为：ACD。 （2）原集气瓶内上方空气体积为V0，集气瓶内的水增加的体积即为被消耗的氧气的体积，即被消耗的氧气的体积为V3，则测出空气中氧气体积分数为；量筒内水减少的体积即为消耗的氧气的体积，表示为：V1﹣V2，则测出空气中氧气体积分数又可表示为；故答案为：或。 [练习10] 构建合理的思维模型，既能促进深度学习，又能提高思维品质。小宁建构了“两组份混合物含量测定”的思维模型，如下所示： 运用该模型对教材中“测定空气中氧气含量”的实验进行了再探究，忽略含量很低的其它物质，空气可以看成由氮气和氧气组成的两组份混合物。 【探究一】根据沸点低的组份先汽化的性质，测定混合物中某组份的含量。 （1）将空气转变为液态空气，液氮先汽化，从建模角度分析，该操作属于上述思维模型中的 。 【探究二】根据混合物中某组份发生化学反应，测定混合物中某组份的含量。 （2）按图甲实验装置测定空气中氧气的含量时，红磷燃烧结束后，打开止水夹最合理的时间为 ，否则将因此导致 。 【交流评价】查阅资料：铜粉在加热条件下能和氧气反应，生成黑色固体。运用上述思维模型，小宁又设计了图乙的实验装置。 （3）反应前装置内气体的总体积已知，则利用该装置“测得空气中氧气含量”的原理是 。 【解答】解：（1）将空气转变为液态空气，液氮的沸点低先汽化，从混合物中分离出来，并没有转化成新的物质，所以从建模角度分析，该操作属于上述思维模型中的分离转移。 （2）按图2甲装置测定空气中氧气含量时，为了使测量结果更准确，止水夹最合理的打开时间是冷却到室温时，否则会因为装置未冷却，瓶内压强较大，会使进入集气瓶的水减少，导致测量的结果偏小。 （3）图乙的实验装置中，反应前装置内气体的总体积已知，测得空气中氧气含量的原理是：铜和装置中的氧气反应，生成氧化铜固体，装置内的气体冷却到室温时注射器内减少的体积即为装置内氧气的体积，氧气的体积与反应前装置内的总体积之比即为氧气的含量。 故答案为： （1）分离转移； （2）冷却到室温时；偏小； （3）铜和装置中的氧气反应，生成氧化铜固体，装置内的气体冷却到室温时注射器内减少的体积即为装置内氧气的体积，氧气的体积与反应前装置内的总体积之比即为氧气的含量。 [练习11] 利用图甲所示的教材装置测量空气中氧气的体积分数，选用红磷作为药品是最佳选择吗？某兴趣小组设计并开展了如下实验： ①准备如图乙的玻璃容器，顶部用密封盖密封后，将该容器浸没在水中。 ②将氧气传感器（能实时显示容器内氧气的体积分数）固定在容器内壁，并装入足量的红磷。 ③用激光笔点燃红磷，红磷剧烈燃烧，观察并记录氧气传感器所显示的氧气体积分数的变化情况。 ④用白磷替换红磷重复上步骤①～③。 ⑤换用食品脱氧剂（可以直接与氧气反应，无需点燃的物质）重复上述步骤①～③。 根据实验数据，分别绘制三种物质氧化时容器内氧气体积分数随时间的变化情况，如图丙所示。 （1）步骤①中将玻璃容器浸没水中的目的是 。 （2）装置甲中150毫升集气瓶中装入的水，量筒内装有50毫升水，根据图丙的实验数据，用红磷做实验，理论上实验结束后量筒内剩余的水为 毫升。 （3）根据该兴趣小组的实验结果，用图甲装置测量空气中氧气的体积分数，你会选用哪种药品，并说明理由： 。 【解答】解：（1）步骤①中检查气密性时，将玻璃容器浸没水中，如果观察到容器内出现水或有气泡冒出，则说明气密性不好。 （2）装置甲内空气的体积为150mL×（1）＝120mL，根据丙图可知，使用红磷最终消耗的氧气体积为120mL×（21%﹣7%）＝16.8mL，那么实验结束后量筒内剩余水的体积为50mL﹣16.8mL＝33.2mL； （3）根据该兴趣小组的实验结果，用图甲装置测量空气中氧气的体积分数，①我会选择食品脱氧剂，因为食品脱氧剂能耗尽密闭容器内的氧气且不需要点燃，②我会选择白磷，因为食品脱氧，白磷耗时最短，③我会选择红磷，因为红磷着火点、燃烧时间较适宜。 故答案为：（1）检查装置的气密性； （2）33.2； （3）食品脱氧剂，因为食品脱氧剂能耗尽密闭容器内的氧气且不需要点燃，或白磷，因为白磷耗时最短，或红磷，因为红磷着火点、燃烧时间较适宜。 [练习12] 小科用食品脱氧剂粉末（能吸收空气中氧气且不产生新的气体，不与空气中的其它成分反应）和玻璃管来测定空气中氧气含量，装置如图甲，实验步骤： ①取一根玻璃管，用橡皮塞将一端密封。 ②将食品脱氧剂粉末迅速装入玻璃管，立即向管口注入一滴水将玻璃管密封，水滴的下端标为A。弹动玻璃管使脱氧剂粉末分布均匀且紧密，脱氧剂的上端标为O，如图甲所示。 ③水平滚动玻璃管，使食品脱氧剂粉末平铺在玻璃管中。静置至水滴不再移动时，水滴的 端标为B，如图乙。 ④用刻度尺测量AO段与AB段的长度，计算出AB与AO的比值，将数据记录在表格中。 次数 1 2 3 4 AO/mm 513.5 515.5 516.3 517.0 AB/mm 107.4 113.4 103.3 108.3 AB/AO 0.21 0.22 0.20 0.21 ⑤洗涤、干燥各装置，重复上述实验。 请回答下列问题： （1）实验步骤③中静置至水滴不再移动时，水滴的 （填“a”或“b”）端标为B。 （2）实验步骤④测量AO段和AB段的长度的原因是由于食品脱氧剂能吸收完空气中的氧气，使气体体积 （填“增大”或“减小”），且玻璃管的管径各处相同，所以氧气与空气的体积之比就等于AB与AO的比值。 （3）根据实验记录数据，可知空气中氧气含量为 %。 （4）实验步骤②中，如果玻璃管内的脱氧剂粉末分布不够紧密，会使实验结果 （“偏大”或“偏小”），其原因是 。 【解答】解：③水平滚动玻璃管，使食品脱氧剂粉末平铺在玻璃管中。静置至水滴不再移动时，水滴的右端标为B，如图乙。 故答案为：右。 （1）实验步骤③中静置至水滴不再移动时，水滴的b端标为B。 故答案为：b。 （2）实验步骤④测量AO段和AB段的长度的原因是由于食品脱氧剂能吸收完空气中的氧气，使气体体积减小，且玻璃管的管径各处相同，所以氧气与空气的体积之比就等于AB与AO的比值。 故答案为：减小。 （3）根据实验记录数据，可知空气中氧气含量为{（0.21+0.22+0.20+0.21）÷4}×100%＝21%。 故答案为：21。 （4）实验步骤②中，如果玻璃管内的脱氧剂粉末分布不够紧密，会使实验结果偏大，其原因是实际的空气体积偏大，导致计算的氧气体积偏大。 故答案为：偏大；实际的空气体积偏大，导致计算的氧气体积偏大。 [练习13] 依据如图进行实验（夹持仪器略去）。实验过程： ①通入N2，点燃酒精灯，一段时间后，a、b中均无明显现象； ②熄灭酒精灯，立即改通O2，a中无明显现象，b中红磷燃烧。 （1）实验过程中，通入氮气的目的是 。 （2）实验过程②中，对比a、b中的实验现象，可知可燃物燃烧的条件之一是 。 （3）实验过程中，能说明可燃物燃烧需要氧气的实验现象是 。 【解答】解：（1）由于氮气不支持燃烧，通入氮气时加热红磷不燃烧，所以实验过程中，通入氮气的目的是：对比说明燃烧的条件之一是可燃物与氧气接触。 （2）实验过程②中，对比a、b中的实验现象，a处的红磷不燃烧，b处的红磷能燃烧，可得出可燃物燃烧的条件之一是燃烧需要温度达到可燃物的着火点。 （3）实验过程中，能说明可燃物燃烧需要氧气的实验现象是：通入氮气b处红磷不燃烧，通入氧气b处红磷能燃烧。 故答案为：（1）对比说明燃烧的条件之一是可燃物与氧气接触；（2）燃烧需要温度达到可燃物的着火点；（3）通入氮气b处红磷不燃烧，通入氧气b处红磷能燃烧。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$