内容正文:
第2讲 空气 氧气 碳和碳的氧化物
课时1 空气 氧气
实验 空气中氧气含量的测定
某兴趣小组同学按照如图1所示实验装置进行实验,请回答相关问题:
例题图1
巩固基础要点
(1)该实验的步骤如下:①在集气瓶内加入少量水,并将水面上方空间分为5等份,并做好标记;②在燃烧匙内放入足量的红磷,用酒精灯加热,点燃红磷后,立即伸入集气瓶中并把橡胶塞塞紧;③待红磷熄灭后,立即打开弹簧夹,观察现象;④用弹簧夹夹紧乳胶管。其中有错误的实验步骤是____(填序号,下同),改进后正确的实验步骤依次为____。
(2)红磷燃烧的现象是_______,反应的化学方程式是__________。
(3)冷却后,打开弹簧夹,观察到的现象是_________。
(4)该实验中红磷需足量,原因是____________________。
(5)该实验的结论是________________。
(6)若实验测得氧气的体积分数小于1/5,可能的原因是____(填字母)。
A.装置漏气
B.未冷却至室温就打开弹簧夹
C.红磷用量过多
D.点燃红磷前未关闭弹簧夹
(7)红磷熄灭后,集气瓶内剩余的气体主要是____(填名称),可推出该气体____(选填“易”或“难”)溶于水,其化学性质______(选填“活泼”或“不活泼”)的结论。
(8)【试剂替换】不能用木炭代替红磷的原因是_________。若用硫粉代替红磷进行实验,需进行的改进是______________。
对接重难考法
(9)【装置改进】图1装置存在不足:在空气中点燃红磷会污染空气;实验过程中打开装置易产生误差,于是小组同学进行了如下改进。
①改进点燃方式:与图1进行对比,图2改进后的优点是_____________。
例题图2
例题图3
②改进测量方式:如图3所示。加热试管,红磷开始燃烧,待红磷熄灭并冷却至室温后,打开弹簧夹,若注射器中的水最终减少了____mL,说明空气中氧气的体积分数约为20%。对比图1、图3两套装置,图3装置的优点是_________(回答一点即可)。
(10)【原理创新】某兴趣小组的同学提出,教材实验会对空气造成污染,于是又设计了如图4所示的实验。该实验利用铁锈蚀原理测定空气中氧气的含量。结合红磷燃烧与铁粉除氧剂的实验原理分析,若要寻找它们的替代物,则该替代物应满足的条件是________________________(写两点)。
图4 图5
例题图
(11)【数字化实验】小组同学利用压强传感器进行如图5所示的实验,瓶内压强的变化情况如图6所示。图6中BC段气压增大的原因是_______________;D点对应的操作是________。
例题图6
命题点1 空气的成分及用途
1.(1)[2024贵州,8(1)]我们周围的空气中,按体积计含量最多的气体是______。
(2)[2023贵州,8(1)]空气是一种宝贵的资源,其中能供给呼吸的气体是______。
命题点2 空气中氧气含量的测定
2.[2022毕节,22节选]用不同燃料测定空气里氧气的含量:分别在图甲所示装置的燃烧匙内放置铁粉、红磷(均足量),电加热引燃。氧气含量随时间的变化情况如图乙、图丙所示。
第2题图
(1)铁粉燃烧的化学反应方程式为____________。铁丝不能在空气中燃烧而铁粉能在空气中燃烧的原因是___________。
(2)温度传感器显示,实验过程中瓶内温度均____(选填“升高”或“降低”)。
(3)待铁粉熄灭并恢复至室温后,打开弹簧夹,进入瓶内的水约占原水面上方空间体积的_______。
(4)分析图乙、图丙可知,实验中消耗氧气更彻底的是_______(选填“铁粉”或“红磷”,下同),消耗氧气速率更快的是____。
命题点3 空气的污染与防治
3.[2024黔南州二模]黔南州国民经济和社会发展第十四个五年规划总体要求,要牢牢守好发展和生态两条底线,作为中学生的我们应积极响应党和政府的号召。下列做法与之不相符的是( )
A.发展火力发电,提高燃料的需求量
B.积极植树造林,净化空气
C.增加风力发电,减少化石燃料的使用
D.发展新能源汽车,减少空气污染
命题点4 氧气的实验室制取与性质
4.[2023贵州,10]化学是一门以实验为基础的学科。
第4题图
(1)用图1、图2装置进行氧气实验室制取及性质实验。
①加热高锰酸钾制取氧气,往试管中加入高锰酸钾粉末的操作是___________________,反应的化学方程式为______________,反应的基本类型是_______。
②用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气,应选择的发生和收集装置是______(填字母)。检验氧气的方法是__________。
③图2中发生化学反应的现象为_____________。
(2)图3是一种紧急供氧设备内部结构示意图。使用时按动点火装置,金属粉末反应放热,使药块分解持续供氧,并有氯化钠生成。其中产生氧气的化学方程式为___________。
第4题图3
5.[2024黔东南州一模]氧气是与生命息息相关的物质,研究氧气对我们认识生命活动具有重要意义,在实验室中选择合适的试剂和装置可以制取氧气。实验室用图1所示装置制取并收集氧气。
第5题图1
(1)装置A中仪器X的名称为______。
(2)加热高锰酸钾制取氧气,反应的化学方程式为___________。收集较干燥的氧气应选取的收集装置为___(填字母)。
(3)搭建图2所示装置时,需要调整试管的高度,可松开___(选填“K1”“K2”或“K3”)处的螺丝,待调整后再拧紧。
第5题图2
(4)实验结束时,下列两步操作中先进行的是____(填字母)。
a.移走并熄灭仪器X
b.断开试管与集气瓶之间的连接
命题点5 催化剂与催化作用
6.[2020贵阳,33节选]加热高锰酸钾、分解过氧化氢溶液或加热氯酸钾均可产生氧气,其中分解过氧化氢溶液和加热氯酸钾时,加入二氧化锰在反应中起的作用是____。
1.[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
2.[2024宜宾]中国空间站首次进行“太空养鱼”实验。在实验中,金鱼藻为斑马鱼提供呼吸所需的( )
A.N2 B.O2
C.CO2 D.H2O
3.[人教九上P42,3题改编]对下列实验现象描述正确的是( )
A.木炭在氧气中燃烧,生成一氧化碳气体
B.蜡烛在空气中燃烧生成二氧化碳和水
C.硫在氧气中燃烧发出蓝紫色火焰
D.铁丝在空气中燃烧,生成黑色固体
4.[2024烟台]空气是一种宝贵的自然资源。下列有关空气及其成分的说法错误的是( )
A.二氧化碳是空气污染物,也是重要的资源
B.工业上可用分离液态空气法制氧气
C.氧气能供给生物呼吸,约占空气体积的21%
D.氮气化学性质不活泼,可用来延长食品保质期
5.[2024河南]建设美丽家园需要天蓝、地绿、水清。下列做法不利于保护环境的是( )
A.开发和利用新能源
B.积极植树、造林、种草
C.露天焚烧树叶、塑料袋
D.将垃圾分类、回收利用
6.[2024宜宾]化学是一门以实验为基础的科学。选择下图中的部分仪器完成高锰酸钾固体制取氧气的实验。回答下列问题:
第6题图
(1)仪器B的名称是_____。
(2)加热时需垫陶土网的仪器是____(填字母)。
(3)加热高锰酸钾固体制取氧气的化学方程式是____________。
(4)该实验应选择的仪器有______(填字母,不重复选用仪器)。
(5)用制取的O2进行铁丝燃烧实验:点燃系在光亮的螺旋状细铁丝底端的火柴后,迅速插入盛满O2的集气瓶中,观察到火柴剧烈燃烧,但细铁丝未燃烧。细铁丝未燃烧的原因是_________。
7.[2024云南]化学是一门以实验为基础的科学。
第7题图1
(1)仪器a的名称为________。
(2)实验室用高锰酸钾制取氧气,发生反应的化学方程式为________。用B装置收集氧气,体现了氧气的物理性质是______;停止加热时,为防止倒吸,应先进行的操作是______(选填“熄灭酒精灯”或“把导管移出水面”)。
(3)用上述收集的O2完成如图C所示的实验,观察到澄清石灰水____。
(4)某同学为探究燃烧的条件设计了如图2实验。已知白磷的着火点是40 ℃。
第7题图2
向装置甲中通入空气,甲中的热水压入到乙中,甲、乙中的白磷均燃烧。由液面降低后甲中白磷燃烧的事实,说明燃烧需要________;由热水进入后乙中白磷燃烧的事实,说明燃烧需要_________。
8.[2024赤峰]如图是测定空气中氧气含量的改进实验装置(夹持装置已省略),对该实验认识正确的是( )
第8题图
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
9.[2024成都]氧气的制取和性质实验如图。下列说法正确的是( )
第9题图
A.发生装置仅由试剂状态决定
B.该装置能收集到纯净的氧气
C.红热木炭应迅速伸入集气瓶瓶底
D.制取氧气的原料一定含有氧元素
10.如图所示,甲、乙两个气密性良好的集气瓶中都充满了空气。甲、乙瓶中的燃烧匙内分别放有足量的红磷和炭粉,A为止水夹。分别点燃红磷和炭粉,充分燃烧后,恢复至室温,打开A止水夹,则烧杯中的水可能进入( )
第10题图
A.先进入甲瓶,再进入乙瓶
B.进入甲瓶,不会进入乙瓶
C.两瓶都不会进入
D.同时进入甲、乙瓶
11.[2024重庆A]O2在医疗急救、化工生产等领域都有重要应用。
(1)从元素守恒角度看,下列物质不能用于制取氧气的是____(填字母)。
A.CH4 B.KMnO4
C.NaCl
(2)某探究小组进行了“催化剂等因素对过氧化氢分解的影响”的系列探究,该小组分别取1 g不同的催化剂,再加入溶质质量分数为5%的过氧化氢溶液20 mL,进行了如下实验。
序号
催化剂
温度
实验现象
甲
MnO2粉末
常温
持续产生气泡,速率适中,气流平稳
乙
红砖粉末
60 ℃
持续产生气泡,速率适中,气流平稳
丙
红砖
小颗粒
常温
缓慢,有少量气泡逸出
丁
块状红砖
常温
十分缓慢,几乎看不到气泡
①写出实验甲中发生反应的化学方程式:_____________。
②MnO2粉末与红砖粉末对过氧化氢溶液分解具有相同的催化效果,你认为此结论是否科学?____(选填“是”或“否”)。理由是________。
③能说明催化剂的催化效果与其形态有关的实验组合是____(填实验序号)。
④在一定温度下,另取2 g红砖小颗粒,向其中加入8%的过氧化氢溶液20 mL,继续实验,发现产生气泡的速率明显比实验丙快。请分析可能的原因:________(至少写两条)。
同载体整合训练——氧气
1.[2024连云港改编]O2是人类生存必需的物质,认识和获取O2具有重要意义。
(1)工业生产的O2可加压储存在蓝色钢瓶中,在此过程中发生的变化是____(填字母)。
A.O2分子质量变小 B.O2分子间间隔减小
C.O2分子转变为其他分子
(2)实验室里现有MnO2固体、H2O2溶液以及下列装置(A~D)。
第1题图1
①仪器M的名称是____(填字母)。
a.长颈漏斗 B.锥形瓶
C.集气瓶
②利用上述试剂制取O2,应选择的两个装置是____(填字母)。
③检验一瓶无色气体是氧气的简单方法是_________(包括操作和现象)。
(3)“便携式制氧机”可用于家庭输氧,其工作原理如图2所示。甲剂为白色固体(Na2CO3·3H2O2)作制氧剂;乙剂为MnO2,可作______剂。该制氧机的制氧原理有两步。
第1题图2
①第一步:2Na2CO3·3H2O2 2Na2CO3+3H2O2;第二步:_________(用化学方程式表示)。利用上述实验室仪器模拟组装该制氧机时,装置B相当于制氧机中的____(选填“反应仓”或“加湿过滤仓”)。
②过滤仓中的水起到的作用是_________________(写一条)。
(4)气焊的化学原理为2X+5O2 4CO2+2H2O,X的化学式为___。
(5)氧循环对维持自然界中的物质、能量及生态平衡具有重要意义。
①能向自然界中释放O2的是____(填字母)。
a.动植物的呼吸 B.可燃物的燃烧
c.植物的光合作用
②氧气和臭氧(O3)可以相互转化。将O2通过臭氧发生器,部分O2在放电条件下可转化为O3,得到O2与O3的混合气体。可用微观粒子示意图表示反应3O2 2O3前后物质的变化,在图3中画出反应前物质的微观粒子示意图。
第1题图3
③分离液态空气可制备O2。分离液态空气可获得N2和液态氧,该方法能实现空气中N2、O2分离的原因是____;可利用分子筛分离空气获得高浓度的氧气,分子筛是一种内部分布着均匀微小孔径的固体,通过特制的分子筛把空气中的氧分子吸入孔穴而与其他分子分离,其原理如图4。据此比较N2和O2这两种分子的大小:N2____(选填“>”或“<”)O2。
第1题图4
答案精析
实验一题通关
例 (1)③ ①④②③ (2)产生大量白烟,放出热量
4P+5O2 2P2O5 (3)烧杯中的水沿导管进入集气瓶中,集气瓶内水面上升至约刻度1处 (4)使集气瓶中的氧气被充分消耗,减小实验误差 (5)氧气体积约占空气总体积的 (6)AB (7)氮气 难 不活泼 (8)木炭在空气中燃烧生成气体,因此密闭容器中压强变化不明显 用氢氧化钠溶液代替集气瓶中的水 (9)①减小实验误差,操作简单,不污染环境(合理即可) ②10 实验结果更准确(合理即可)
(10)不是气体、只与空气中的氧气反应(合理即可) (11)白磷燃烧消耗氧气并放出热量,温度升高引起的气压变化大于氧气减少引起的气压变化 打开弹簧夹
真题模拟明考向
1.(1)氮气(或N2) (2)氧气(或O2)
2.(1)3Fe+2O2 Fe3O4 铁粉与氧气接触得更充分 (2)升高 (3) (4)铁粉 铁粉
3.A
4.(1)①把试管横放,用纸槽把高锰酸钾粉末送入试管底部,然后慢慢直立试管 2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑ 分解反应 ②BC(或BE) 将带火星的木条伸入集气瓶内,若木条复燃,说明是氧气
③铁丝剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体,放出热量 (2)2NaClO3 2NaCl+3O2↑
5.(1)酒精灯 (2)2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑ C (4)b
6.催化作用
情境试题分阶练
1.A 2.B 3.C 4.A 5.C
6.(1)试管 (2)H (3)2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑ (4)ABDEFG (5)火柴燃烧消耗了氧气,瓶中氧气不足,不能支持铁丝燃烧
7.(1)铁架台 (2)2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑ 氧气不易溶于水 把导管移出水面
(3)变浑浊 (4)可燃物与空气接触 温度达到可燃物的着火点
8.D 9.D 10.D
11.(1)AC (2)①2H2O2 2H2O+O2↑
②否 两组实验温度不同,没有控制单一变量 ③丙和丁 ④过氧化氢溶液浓度高、红砖质量大(合理即可)
同载体整合训练——氧气K
1.(1)B (2)①a ②BC ③将带火星的木条伸入集气瓶中,若木条复燃,说明该气体是氧气 (3)催化
①2H2O2 2H2O+O2↑ 反应仓 ②通过气泡的多少判断输出氧气的速率(合理即可)
(4)C2H2 (5)①c ② ③氮气和氧气的沸点不同 >
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