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第2章 空气与水资源
全章高频考点专训
知识梳理
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1. 近年来利用膜分离技术,在一定压力下,让空气通过具有富集氧气功能的薄膜,可得到含氧量较高的“富氧空气”。下列关于“富氧空气”的说法正确的是( )
A. “富氧空气”是纯净物
B. “富氧空气”中氧气和氮气的体积比可能为1:5
C. 分离液态空气制氧气是物理变化,膜分离制“富氧空气”是化学变化
D. “富氧空气”中的各种气体仍然保持其原有的化学性质
D
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【点拨】
“富氧空气”中含有氧气、氮气等多种物质,属于混合物,故A不正确;“富氧空气”中氧气含量高于普通空气,所以氧气和氮气的体积比大于1:4,不可能为1:5,故B不正确;分离液态空气制氧气和膜分离制“富氧空气”的过程中都没有生成新物质,都是物理变化,故C不正确;由于混合物中各种成分保持各自的化学性质,因此“富氧空气”中的各种气体仍然保持其原有的化学性质,故D正确。
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C
2. 实验室常用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的体积分数(装置如图),结合图示回答问题。
(1)实验过程中,下列做法不正确的是________(填字母)。
A. 检查装置的气密性
B. 保证燃烧匙中的红磷足量
C. 点燃红磷后将燃烧匙缓慢伸入集气瓶中,塞紧橡皮塞
D. 红磷刚熄灭时,不能马上打开止水夹
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(2)写出红磷燃烧的文字表达式:____________________________。
(3)该实验能不能用木炭或蜡烛代替红磷?________(填“能”或“不能”)。若用镁条代替红磷(镁能与空气中的氮气和二氧化碳反应),则测定结果________(填“大于”或“小于”)1/5。
磷+氧气――→五氧化二磷
点燃
不能
大于
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B
3. [2024·龙岩八中期中改编]氧气是我们身边常见的物质,以下关于氧气的叙述不正确的是( )
A. 物质与氧气发生的反应都是氧化反应
B. 夏天食物容易腐烂是因为气温高,与氧气性质无关
C. 在标准状况下,氧气的密度比空气的密度略大
D. 氧气可以供给呼吸,和体内物质反应而释放能量,维持生命活动
【点拨】夏天食物容易腐烂是因为气温高,缓慢氧化进行得快,与氧气性质有关,故B错误。
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A
4. 如图是关于氧气化学性质的部分知识网络,下列说法正确的是( )
A. Ⅰ、Ⅱ两类反应发生的都是氧化反应
B. Ⅰ、Ⅱ两类反应均会发光
C. Ⅰ、Ⅱ两类反应均体现了氧气的可燃性
D. Ⅰ类反应放出热量,Ⅱ类反应吸收热量
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【点拨】
燃烧属于氧化反应,缓慢氧化也属于氧化反应,A正确;燃烧发光,缓慢氧化不发光,B不正确;Ⅰ类反应是燃烧,体现了氧气的助燃性,Ⅱ类反应是缓慢氧化,缓慢氧化没有体现氧气的助燃性,且氧气不具有可燃性,C不正确;燃烧、缓慢氧化都放出热量,D不正确。
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B
5. [2024·常州期中]实验室用H2O2溶液、MnO2制取O2涉及的实验装置及操作不正确的是( )
【点拨】B项装置中的长颈漏斗应伸入液面以下,形成液封,防止氧气逸出。
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6. [2024·泰兴期中改编]氧气是维持生命活动的必需气体。
(一)工业制O2
(1)变压吸附法是工业上常用的制氧方法。变压吸附法的部分简易流程如图1所示,其原理是利用分子筛吸附氮气和氧气能力的差异,在分子筛中通过加压与减压的交替循环将二者进行分离,可连续生产大量纯度较高的氧气。已知分子筛吸附材料释放气体后会恢复吸附能力,分子筛对氮气、氧气的吸附能力如图2所示。
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过程1中空气通过分子筛吸附材料时,采用________(填“增压”或“减压”)的方法使________分子更容易被吸附;过程2中采用________(填“增压”或“减压”)的方法,能使被吸附的气体释放出去,分子筛________(填“可以”或“不可以”)重复使用。
增压
氮气
减压
可以
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(二)实验室制O2(装置如图3所示)
(2)仪器a的名称为__________。
长颈漏斗
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(3)①选择装置A用KMnO4制备O2的文字表达式为______________________________________;试管口放置棉花的作用是__________________________________ ___________;用装置E收集O2,当导管口气泡___________________冒出时开始收集;气体收集完毕后,先熄灭酒精灯,再把导管从水槽中取出的后果是___________________________________。
②能用装置C收集O2的原因是_________________________ ________________________________________________。
加热
高锰酸钾――→锰酸钾+二氧化锰+氧气
防止高锰酸钾粉末进入导管造成堵塞或污染水槽
连续、均匀
水槽中的水倒流,使试管炸裂
氧气的密度比空气大,且不与空气中的成分反应
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(三)家庭制O2
某家用制氧机的结构示意图如图4所示,使用说明书如图5所示。
已知:A剂、B剂是过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)或二氧化锰。过碳酸钠为白色颗粒,氧释放剂,过碳酸钠溶于水会生成碳酸钠(Na2CO3)和过氧化氢。
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(4)制氧机的反应仓与图3中的装置________(填字母)类似。
(5)为探究制O2原理中B剂的作用,向盛有水的烧杯中加入一包A剂,观察到有少量气泡产生,再向烧杯中加入一包B剂,立即有大量气泡产生。
①待反应完全后,将烧杯中的剩余固体经______(填操作名称)、洗涤、干燥,称得固体质量为3g,则可认为B剂为催化剂。
B
过滤
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②通过①中实验确定B剂为催化剂的理由不够充分,原因是______________________________________________。
③加入B剂产生大量气泡的文字表达式为________________________________________________。
没有验证B剂的化学性质在反应前后是否发生改变
过氧化氢―――→水+氧气
二氧化锰
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D
7. [2025·苏州期末]“生命吸管”是一种野外获得饮用水的简易装置,其原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A. pp棉滤网利用过滤原理除去水中的泥沙
B. 活性炭滤芯可除去水中的色素和异味
C. 除菌超滤膜能除去水中的细菌
D. 天然水经过该装置后得到的液体是纯水
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B
8. [2024·昆明模拟]如图1是电解水的实验,图2是氢气燃烧的实验。下列说法错误的是( )
A. 图1玻璃管a中产生的气体是氢气
B. 图1实验中采用的电源是交流电
C. 图2实验中,烧杯内可观察到有水雾
D. 两个实验均可说明水由氢元素、氧元素组成
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【点拨】
由电解水实验结论“正氧负氢、氢二氧一”可知,试管a中产生的气体多,是氢气,A正确;电解水实验中采用的电源是直流电,B错误;图2实验中,氢气燃烧生成水,烧杯内可观察到有水雾,C正确;电解水的实验和氢气燃烧的实验均可说明水由氢元素、氧元素组成,D正确。
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9. 水是宝贵的资源。
(1)电解水可以得到氢气和氧气,氢气在氧气中燃烧可以生成水,这两个实验说明组成水的元素是__________________,电解水时生成氢气与氧气的体积比约为________。
(2)自来水厂利用活性炭除去天然水中的色素和异味,这是利用了活性炭的________性。
氢元素和氧元素
2:1
吸附
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ABC
(3)水能溶解许多物质。下列观点正确的是________(填字母)。
A. 自然界不存在“绝对纯净”的水
B. 水能溶解许多物质,因而水也易被污染
C. 在自然界中,不同状态的水处于不断循环中
D. 地下水可持续不断大量开采
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10. [2024·西南大学附中期中]小西用过氧化氢消毒液清洗伤口时,发现过氧化氢溶液接触伤口产生气泡的速度会变快,他对该现象产生了兴趣。
【查阅资料】Ⅰ. 人体中的过氧化氢酶可加快过氧化氢分解;Ⅱ. 过氧化氢的分解过程会放热。
【猜想与假设】 过氧化氢酶可作过氧化氢分解的催化剂。
【进行实验】用3%的过氧化氢溶液和过氧化氢酶进行探究。
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(1)请根据信息完善下列表格:
实验序号 实验操作 实验现象
1 25 ℃,向试管中加入5 mL过氧化氢溶液 产生极少量气泡
2 25 ℃,向试管中加入______ mL过氧化氢溶液和0. 1 g过氧化氢酶 产生大量气泡
3 实验2反应结束后,向该试管中再加入5 mL过氧化氢溶液 产生大量气泡
4 通过酶固定技术测出实验3反应结束后过氧化氢酶的质量 质量为______g
5
0. 1
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(2)实验3的目的是验证过氧化氢酶的__________不变。
【实验结论】 过氧化氢酶可以作过氧化氢分解的催化剂。
(3)写出实验2中过氧化氢分解的文字表达式:_______________________________。
化学性质
过氧化氢――――→水+氧气
过氧化氢酶
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(4)为了探究影响过氧化氢酶催化效果的因素,小西用图1的密闭装置进行了以下探究。将三组不同质量的过氧化氢酶与等体积、等浓度的过氧化氢溶液混合,其他实验条件相同,用气压测量仪测得装置内压强的变化曲线如图2所示。
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①检查图1装置的气密性时,用注射器A向锥形瓶内注入一定体积的空气,若注射器B的活塞_____________________ ____________________________,则表明装置气密性良好。
②分析图2中的曲线,发现过氧化氢的分解速率与____________________有关,催化剂对最终产生氧气的量________(填“有”或“无”)影响。
向外移动的刻度与注射器A的活塞向内移动的刻度相同
过氧化氢酶的质量
无
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过氧化氢酶的质量过大,导致过氧化氢分解速率过快,单位时间内放热太多,温度过高,过氧化氢酶失去催化效果
【拓展提升】 (5)已知过氧化氢酶会因温度过高而失去催化效果,若实验时使用的过氧化氢酶的质量过大,过氧化氢的分解速率会突然变慢,请说明原因:_______________________________________________________________________________________________________________________________________。
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【点拨】
(4)①检查图1装置的气密性时,用注射器A向锥形瓶内注入一定体积的空气,若注射器B的活塞向外移动的刻度与注射器A的活塞向内移动的刻度相同,则表明装置气密性良好。②图2中三条曲线中过氧化氢酶的质量不同,单位时间内的压强变化不同,说明过氧化氢的分解速率与过氧化氢酶的质量有关,最终生成氧气的量相等,则催化剂对最终产生氧气的量无影响。
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(5)由题中所给信息“过氧化氢的分解过程会放热”和“过氧化氢酶会因温度过高而失去催化效果”可推测,过氧化氢酶的质量过大,导致过氧化氢分解速率过快,单位时间内放热太多,温度过高,过氧化氢酶失去催化效果,使实验过程中过氧化氢的分解速率突然变慢。
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