内容正文:
第1节第1课时空气中氧气含量
一、选择题
1.天宫空间站已在轨运行一千多天。空间站内的“空气”中,需要及时补充的是( )
A. B. C. D.稀有气体
2.下列物质中含有氧分子的是( )
A.液态空气 B.过氧化氢 C.二氧化碳 D.水
3.空气是人类生产活动的重要资源,其中体积分数为78%的气体是( )
A.氮气 B.氧气 C.稀有气体 D.二氧化碳
4.下列物质不是空气成分的是( )
A.氮气 B氦气 C.氧气 D.氢气
5.我国空间站长期有航天员入住,空间站中“人造空气”的成分和含量非常接近我们身边的空气,其中含量最多的气体是( )
A.氢气 B.氧气 C.氮气 D.二氧化碳
6.杭州西湖风景秀美,空气清新。空气中含量最多的气体是( )
A.氧气 B.氮气 C.二氧化碳 D.稀有气体
7.下列实验的设计错误的是
A
B
C
D
测定空气中氧气含量
研究水的组成
验证分子在不断运动
探究温度对分子运动快慢的影响
8.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.火星大气中氮气的含量最高 B.火星大气中二氧化碳的含量高于空气
C.火星大气不含稀有气体 D.火星大气属于纯净物
9.教材中介绍了拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分实验气装置如图所示。下列选项中不属于使用汞的优点的是( )
A.实验过程中没有污染
B.在汞槽中起到液封的作用
C.生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气
D.能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽
10.智能手机采集数据可用于“测定空气中氧气的含量”实验。实验装置如图所示,使用激光笔引燃烧杯内的红磷,观察并记录智能手机气压计和数字温度计的数值变化,记录如下。下列说法正确的是( )
A.红磷燃烧时产生大量白色烟雾 B.曲线说明红磷燃烧放出气体
C.装置内温度,点与点相同 D.红磷燃烧能耗尽保鲜盒内的氧气
11.如图装置可用于测定空气中氧气的含量,下列说法正确的是( )
A.打开止水夹观察到烧杯中的水流入集气瓶约占集气瓶体积的
B.红磷燃烧,发光放热,有大量白雾生成
C.木炭可以代替红磷进行实验
D.集气瓶底部的水可以起到吸热降温和吸收白烟的作用
12.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),对该实验认识错误的是( )
A.实验结束冷却到室温,玻璃管中的液面上升至“1”处
B.实验结束后装置内剩余气体只有氮气
C.红磷的量少,会影响实验结果
D.用改进装置实验,能减少对空气的污染
13.如图是测定空气中氧气含量的装置,锥形瓶内空气体积为100mL,注射器中水的体积为25mL,该装置气密性良好.下列说法正确的是( )
A.白磷燃烧时产生白色烟雾 B.实验过程中气球始终变瘪
C.燃烧结束后立即打开弹簧夹 D.实验结束后,注射器中还剩约5mL水
14.用红磷燃烧测定空气中氧气含量的装置如图1所示,测定过程中三颈烧瓶内压强、温度随时间变化的曲线如图2所示(忽略电火花点燃装置对环境温度的影响)。下列说法合理的是
A.t1时刻启动电火花点燃装置
B.t1-t2过程中压强减小主要是因为反应结束后温度降低
C.t3时三颈烧瓶内的反应还未结束
D.实验结束后,量筒中约减少40mL水,由此得出氧气体积约占空气总体积的16%
二、填空题
15.化学发展离不开科学家的探索与奉献,为化学理论与应用发展作出卓越贡献。
(1)门捷列夫编制的元素周期表为化学研究提供了重要依据。铝元素的元素符号为 。
(2)拉瓦锡用定量实验研究了空气的成分,为近代化学理论体系的构建作出重要贡献。空气中含量最多的气体为 (填化学符号)。
(3)道尔顿提出了近代原子学说,为化学研究奠定了坚实基础。氚原子可用于核能发电,氚原子的原子核中有1个质子和2个中子。下列示意图能表示氚原子的是 (填序号)。
三、实验探究题
16.仿照拉瓦锡实验的原理开展“测定空气中氧气的含量”的探究活动。
(1)图1实验:拉瓦锡测定空气成分的实验,将汞放在密闭的容器里,连续加热12天,得到红色粉末为④ (写物质名称)。
(2)同学们对反应装置进行了优化,如图2。通过实验测定水的体积变化。
操作
观察与记录
如图2所示,在如图的量筒内加入足量的水,用弹簧夹夹紧乳胶管。点燃燃烧匙中的红磷(足量)后,立即将其伸入集气瓶中,塞紧橡胶塞,观察红磷燃烧的现象。
红磷燃烧,放热,产生大量① 。
待红磷火焰熄灭,当温度② ,打开弹簧夹,观察实验现象。
量筒中的水被吸入集气瓶。集气瓶中水增加的量大概是③ mL。
分析与结论
依据实验现象,分析实验原理:通过燃烧方法消耗密闭容器内空气中的氧气,瓶内气体量减少,气压减少,容器内外的压强差将水压入密闭容器中,水进入的体积与消耗掉氧气的体积之间的关系是④ 。写出该反应的文字表达式为⑤ 。
(3)为更好地理解空气中氧气含量测定的实验原理,老师利用传感器技术实时测定了实验装置图3内的压强、温度和氧气浓度,它们随时间的变化曲线如图4。判断下列说法错误的是( )。
A.接通电源使用电烙铁发热,在瓶内引燃红磷,实验结果更精确
B.图4中X曲线表示的是氧气浓度变化,Y曲线表示的是温度变化
C.当反应时间为t1时才打开活塞K,看到烧杯中的水进入瓶中
D.图4中ab段气体压强变化主要原因是红磷燃烧消耗氧气
(4)比较图2和图3的实验装置,哪个实验设计更优?说明理由 。
17.某化学兴趣小组在老师指导下进行课外实验,利用如图1所示装置来探究磷单质在空气中燃烧后氧气浓度变化情况。
【查阅资料】白磷与红磷的燃烧现象、产物均相同
【提出问题】足量红磷在密闭的三颈烧瓶内燃烧熄灭后,容器中是否有氧气剩余?
【猜想假设】猜想①:有氧气剩余;猜想②:无氧气剩余。
【实验验证】该小组同学按图1组装好实验装置,利用高能激光笔照射燃烧匙上的红磷,红磷燃烧直至熄灭;待装置完全冷却后,将装有白磷的燃烧匙提出水面,用高能激光笔照射,白磷燃烧。
(1)红磷在空气中燃烧的现象为产生 ,放热。
(2)红磷在空气中燃烧的符号表达式为 。
【实验结论】(3)猜想 正确。
【交流讨论】(4)测定空气中氧气含量的实验中,是否能用铁丝代替红磷 (填“能”或“不能”)。
【拓展延伸】图2是该小组同学从开始实验到最后装置冷却后的整个实验过程中,用传感器测量容器内氧气浓度变化的曲线图。
(5)在图2中 点(填图中字母序号)时红磷燃烧熄灭。
【实验拓展】研究小组的同学再次查阅资料发现,食品脱氧剂能通过化学反应除去密闭包装袋中的氧气,使食品处于无氧状态。他们尝试用图3装置进行实验来测定空气中氧气的体积分数,量筒中装有50mL水,记录相关数据如表所示:
实验时间/min
0
5
10
30
35
45
量筒中液面的刻度/mL
50
35
27.5
19.7
19.7
19.7
(6)根据表中实验数据计算空气中氧气的体积分数约为 。
18.测定空气里氧气的含量是一项重要的课题,兴趣小组同学以此为课题开展项目式学习。
【任务一】利用红磷燃烧测定空气中氧气的含量
(1)红磷燃烧的现象是 。红磷燃烧停止并冷却后打开止水夹,观察到进入集气瓶中水的体积不到总容积的1/5,可能的原因是 。(答一点即可)
【任务二】改进装置和药品测定空气中氧气的含量
(2)选用实际容积为40mL的试管作反应容器,将过量白磷放入试管中,如图塞紧橡皮塞。实验前,打开弹簧夹,将注射器的活塞前沿从20mL刻度处推至15mL刻度处,松手后,若活塞仍能返回到20mL刻度处,则说明装置气密性 (填“良好”或“不好”)。若夹紧弹簧夹,用酒精灯加热白磷(足量),燃烧结束,试管冷却后再打开弹簧夹,可观察到注射器的活塞最终停在 mL处(空气成分按体积计算,假定氧气为20%)。
【任务三】拓展实验—数字化实验
(3)小明将压强传感器与图1装置连接,精确地记录并保存了实验过程中集气瓶内的压强变化曲线,如图2所示。
分析:图2显示,红磷燃烧开始后,集气瓶内压强随时间变化是先变大后变小,原因是 。
答案:
1.A 2.A 3.A 4.D 5.C 6.B 7.C 8.B 9.A 10.C 11.D 12.B 13.D 14.D
15.(1)Al(2)N2(3)A
16.(1)氧化汞(2)白烟;冷却至室温;90;相等;红磷+氧气五氧化二磷
(3)B;D(4)图3设计更优,图3能够防止红磷伸入集气瓶中时导致的瓶内气体、五氧化二磷逸出,实验结果更准确,更环保
17.白烟;;①;不能;C;20.2%
18.产生大量白烟;红磷量不足(或装置漏气或未冷却至室温就打开止水夹等合理答案);良好;12;红磷燃烧放热,使集气瓶内气体受热膨胀,压强增大;反应消耗氧气,冷却后瓶内气体减少,压强减
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