专题13 气体制取题(期中真题汇编,苏州专用)九年级化学上学期
2026-09-17
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摘要:
**基本信息**
聚焦氧气制取主题,整合实验室、家庭、工业、太空等多场景,通过实验装置选择、催化剂探究、微观原理分析及实际应用计算,体现化学与生活、科技的深度联系。
**题型特征**
|题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色|
|----|-----------|----------|----------|
|非选择题|15道|实验室制氧(KMnO₄、H₂O₂)、工业制氧(分子筛/膜分离)、催化剂作用、气体收集验满、微观粒子变化、氧烛/暖宝宝原理|情境时代性:含空间站制氧、国际月球科研站等科技前沿;问题层次:基础(化学方程式书写)、能力(装置选择与改进)、创新(暖宝宝成分作用探究);学科特色:科学探究(催化剂效率对比实验)、微观解释(分子间隙变化)|
内容正文:
专题13 气体制取题
1.(2025-2026九上·江苏省苏州市工业园区东沙湖实验中学·期中)氧气是人类无法离开的物质,氧气的获得有多种方法。
Ⅰ.自然界获得氧气
如图所示,自然界通过绿色植物的光合作用获得
(1)光合作用是大自然利用 能(填一种能量名称)最成功的范例。
(2)试写出绿色植物光合作用的化学表达式 。
Ⅱ.工业获得氧气
在低温条件下加压,使空气变为液态,然后升温,使氮气首先从液态空气中蒸发出来,剩下的主要是液态氧,将其贮存在钢瓶中。
(3)空气变为液态,微粒间的空隙 (填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)液氮的沸点 液氧的沸点(填“>”“<”或“=”)。
Ⅲ.实验室获得氧气
实验室里常用加热或催化溶液分解制取氧气。
(5)从图中选择仪器组装装置,完成用制取并用排水法收集氧气实验,需选择A、B、C、E、G、 (填字母序号),该反应的化学表达式为 。
(6)用溶液和制备氧气,发生装置从图中选择仪器D、F后,还需增加 (填一种仪器名称)。若利用如图所示空塑料输液袋收集制得的氧气,氧气应从 (填“a”或“b”)端进入。
Ⅳ.家庭获得氧气
某品牌家庭制氧机是利用分子筛制氧,空气经过分子筛时氮气被吸附、氧气通过,获得高浓度的氧气。其微观示意图如图:
(7)请将如图方框补充完整
(8)分子筛制氧的过程属于 (填“物理”或“化学”)变化。
(9)分子筛制氧的原理类似于化学实验中的 (填操作名称)。
Ⅴ.空间站获得氧气
基于如上图所示原理,研制的氧气循环再生组件成功应用于我国天宫空间站。
(10)反应Ⅰ需要在催化剂和加热的条件下才能发生,写出该反应的化学表达式 。
(11)氧气循环再生过程中需要定期补充一定量的水,可能的原因是 。
【答案】(1)太阳 (2) (3)变小 (4)< (5)① H ② (6)① 长颈漏斗 ② a (7) (8)物理 (9)过滤 (10)H2+CO2 H2O+CH4 (11)循环再生过程中生成了CH4,而CH4不参与循环再生过程,消耗了氢元素
【解析】(1)光合作用是二氧化碳和水在光和叶绿体的作用下反应生成有机物和氧气,故光合作用是大自然利用太阳能最成功的范例。
(2)绿色植物光合作用的反应为二氧化碳和水在光和叶绿体的作用下反应生成葡萄糖和氧气,反应的化学表达式为:。
(3)在低温条件下加压,使空气变为液态,加压后,微粒间的空隙变小。
(4)在低温条件下加压,使空气变为液态,然后升高温度,氮气首先从液态空气中蒸发出来,说明液氮的沸点<液氧的沸点。
(5)高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气,该反应适用于固体加热型,且用排水法收集氧气实验,则需选择A、B、C、E、G、H;该反应的化学表达式为。
(6)用H2O2溶液和MnO2制备氧气,属于固-液不加热反应,发生装置从图选择仪器D、F后,由于F是双孔塞,故还需要增加的仪器是长颈漏斗;氧气的密度大于空气,若利用如图所示空塑料输液袋收集制得的氧气,氧气应从a端进入。
(7)某品牌家庭制氧机是利用分子筛制氧,空气经过分子筛时氮气被吸附、氧气通过,获得高浓度的氧气,根据题意可知氮分子不能通过,氧分子全部通过,通过后的情况如图所示
(8)分子筛制氧的原理是空气经过分子筛时氮气被吸附、氧气通过,无新物质生成,属于物理变化。
(9)分子筛制氧的原理类似于化学实验中的过滤,均是将不同颗粒大小的物质分离。
(10)由图可知,反应I为二氧化碳和氢气在催化剂和加热的条件下反应生成甲烷和水,该反应的化学表达式为:H2+CO2 H2O+CH4 。
(11)氧气循环再生过程中,水电解生成H2和O2,再通过呼吸作用产生CO2,CO2和H2在催化剂和加热的条件下生成CH4和H2O,由于循环再生过程中生成了CH4,而CH4不参与循环再生过程,消耗了氢元素,根据质量守恒定律,反应前后元素种类和质量不变,因此要定期补充一定量的水。
2.(2025-2026九上·江苏苏州工业园区校·期中)如图是实验室制取氧气及潜艇制取氧气装置,请回答下列问题。
I、实验室制取氧气方法
(1)实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制氧气,该反应的符号表达式是: 。为了气流平稳且氧气较纯,选择制取和收集氧气的装置组合可以是 (填字母);若用环保空塑料输液袋G装置收集氧气,验满的方法是 。
(2)双氧水属于 (填“纯净物”或“混合物”)。过氧化氢分解酶催化作用的微观过程示意图如图所示,下列说法正确的是 (填字母)。
a.该反应中,反应物先被吸附到催化剂的表面是物理变化
b.甲分子是保持过氧化氢化学性质的最小粒子
c.该反应前后催化剂的质量和性质不变
d.取一定量的过氧化氢,加入的催化剂越多,生成氧气的量越多
(3)如图是进行铁丝在氧气中燃烧的实验,下列几种操作能提高实验成功率的方式是 。
II、潜艇制取氧气装置
“氧烛”如图甲所示,利用固体燃料——产氧药块(由氯酸钠和一定量的镁粉、二氧化锰等均匀混合制成)制氧气。该反应需要在300℃左右进行。若温度过低,反应会终止,若温度过高,会产生大量氯气。
(4)氯酸钠与氯酸钾的分解相似,加热时生成氯化钠和氧气。启动“氧烛”时,按压点火装置,产氧药块中镁粉与氧气先发生反应,该反应的目的是 。
(5)产氧药块中需均匀分布一定质量的镁粉,但不能过多,除了会消耗过多氧气外,还有 。
(6)“氧烛”的填充材料会影响其放氧时间(即完成反应的时间)和外壳温度。兴趣小组同学分别测试了无填充材料、填充材料A和填充材料B三种情况下“氧烛”的放氧时间及外壳温度,结果如图乙所示。根据图像分析,“氧烛”应选择的填充材料是 。(选填“A”或“B”)
【答案】(1)① H2O2H2O+O2 ② CD DC ③ 将带火星的木条放在n端管口,若木条复燃,说明氧气已经集满 (2)① 混合物 ② ab ba (3)c (4)持续放热,维持反应温度 (5)产生大量氯气,导致收集到的氧气不纯 (6)B
【解析】(1)过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气,该反应的符号表达式是:H2O2H2O+O2;C装置能通过分液漏斗控制滴加液体的速率,从而控制反应速率,用D装置(排水法)收集的氧气较纯净,所以为了气流平稳且氧气较纯,选择制取和收集氧气的装置组合可以是CD;氧气的密度比空气大,若用环保空塑料输液袋G装置收集氧气,氧气从m端通入,将空气从n端排出,氧气具有助燃性,验满的方法是将带火星的木条放在n端管口,若木条复燃,说明氧气已经集满。
(2)双氧水是过氧化氢的水溶液,属于混合物。
a、该反应中,反应物先被吸附到催化剂的表面,该过程没有新物质生成,属于物理变化,正确;
b、由分子构成的物质,分子是保持其化学性质的最小粒子,甲分子是过氧化氢分子,是保持过氧化氢化学性质的最小粒子,正确;
c、该反应前后催化剂的质量和化学性质不变,物理性质可能改变,错误;
d、催化剂只能改变化学反应速率,不能改变生成物的质量,取一定量的过氧化氢,加入更多的催化剂并不能增加生成氧气的量,错误。
故选ab。
(3)如图是进行铁丝在氧气中燃烧的实验,由图可知,c的方式更容易利用火焰持续预热火柴梗,使火柴持续燃烧,同时利用火焰加热铁丝,使其温度达到着火点,所以能提高实验成功率的方式是c。
(4)氯酸钠的分解反应需要在300℃左右进行,若温度过低,反应会终止,启动“氧烛”时,按压点火装置,产氧药块中镁粉与氧气先发生反应,该反应的目的是持续放热,维持反应温度,使产氧药块中的氯酸钠完全反应。
(5)氯酸钠的分解反应需要在300℃左右进行,若温度过高,会产生大量氯气,产氧药块中需均匀分布一定质量的镁粉,但不能过多,除了会消耗过多氧气外,还有产生大量氯气,导致收集到的氧气不纯。
(6)“氧烛”的填充材料会影响其放氧时间(即完成反应的时间)和外壳温度。兴趣小组同学分别测试了无填充材料、填充材料A和填充材料B三种情况下“氧烛”的放氧时间及外壳温度,结果如图乙所示,根据图像分析,材料B能够更好防止热量散失,维持产氧药块温度,延长放氧时间,所以“氧烛”应选择的填充材料是B。
3.(2025-2026九上·江苏省苏州市振华中学校·期中)在实验室里,利用下列实验装置制取有关气体,并进行有关气体的性质实验。
(1)图中仪器的名称是 。
(2)从“物质组成的角度”分析,实验室选用高锰酸钾制取氧气的理由是 ,写出该反应的符号表达式 ,该发生装置中试管口需要塞一团蓬松的棉花,目的是 。
(3)实验时使用装置添加液体的优点是 。
实验室制备氧气,进行蜡烛燃烧实验,并验证燃烧产物。
(4)制取氧气应选择的药品是___________(填下列字母序号)。
A. 氯酸钾和二氧化锰 B. 过氧化氢溶液和二氧化锰
(5)制取氧气的装置是 (从上述实验装置“A~E”中选择)。
(6)某小组同学用E装置收集的氧气,做铁丝燃烧实验时,只发现铁丝红热一下,没有看到铁丝剧烈燃烧,则在收集氧气的过程中可能导致该现象的操作是___________(填字母)。
A. 导管口开始有气泡放出时,立即收集 B. 收集结束时瓶中预留少量水
C. 收集结束时,在水面下用玻璃片盖住瓶口 D. 开始时集气瓶内未装满水
(7)F是一种可用于集气、洗气等的多功能装置。甲烷是一种密度比空气小、难溶于水且与水不反应的气体,若用装置排空气法收集甲烷,甲烷应从 (填“m”或“n”)进入F中;若将F装置内装满水,再连接量筒,就可以用于测定甲烷的体积,则量筒与F装置 (填“m”或“n”)连接。
【答案】(1)锥形瓶 (2)① 高锰酸钾的组成中含有氧元素 ② ③ 防止加热时试管内粉末状物质进入导管 (3)可以控制反应速率 (4)A (5)AC (6)AD (7)① n ② m
【解析】(1)由图可知,仪器a的名称是:锥形瓶;
(2)根据质量守恒定律,化学反应前后元素的种类不变,高锰酸钾的组成中含有氧元素,故可选用高锰酸钾制取氧气;
高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气,该反应的符号表达式为:;
该发生装置中试管口需要塞一团蓬松的棉花,目的是:防止加热时试管内粉末状物质进入导管;
(3)实验时使用装置添加液体,可通过b装置控制液体的滴加速率,从而控制反应速率;
(4)蜡烛燃烧生成二氧化碳和水,则制取的氧气需要干燥,否则会对水的检验产生干扰,利用过氧化氢溶液和二氧化锰制取的氧气中会混有水蒸气,氯酸钾和二氧化锰制取的氧气比较干燥,故应选择的药品是氯酸钾和二氧化锰。
故选A;
(5)用氯酸钾和二氧化锰制取氧气,属于固体加热反应,发生装置可选A,氧气不易溶于水,密度比空气略大,可用排水法或向上排空气法收集,向上排空气法收集的气体比较干燥,故收集装置可选C,故填:AC;
(6)A、导管口开始有气泡放出时,立即收集,会导致收集的氧气中混有空气,导致收集的氧气不纯,因为一开始排出的是装置内的空气,从而导致铁丝不能燃烧,符合题意;
B、收集结束时瓶中预留少量水,可以防止铁丝燃烧时,高温熔融物溅落,炸裂瓶底,是正确的做法,不会导致铁丝不能燃烧,不符合题意;
C、收集结束时,在水面下用玻璃片盖住瓶口,是正确的做法,不会导致铁丝不能燃烧,不符合题意;
D、开始时集气瓶内未装满水,未将集气瓶内空气排尽,会导致收集的氧气中混有空气,导致收集的氧气不纯,从而导致铁丝不能燃烧,符合题意。
故选AD;
(7)若用装置排空气法收集甲烷,甲烷的密度比空气小,甲烷应从n端通入;
若将F装置内装满水,再连接量筒,就可以用于测定甲烷的体积,甲烷的密度比水小,甲烷从n端通入,水从m端排出,则量筒与F装置m端连接,用量筒测量排出水的体积,排出水的体积就是生成甲烷的体积。
4.(2025-2026九上·江苏苏州·期中)“暖宝宝”是日常生活中应用广泛的一次性取暖用品。
已知:暖宝宝的主要成分有铁粉、水、活性炭和氯化钠等。
探究1.暖宝宝撕开外袋发热是否与氧气有关?
【实验】
装置
步骤
现象
Ⅰ.按左图组装实验装置,打开K,紧握仪器a.
水中导管口有气泡冒出。
Ⅱ.撕开外袋取出暖宝宝,打开橡皮塞,将暖宝宝粘贴在温度计上,立即将橡皮塞旋紧。
导管中液面上升,温度计示数升高,氧气体积分数持续下降。
(1)仪器a的名称为 。
(2)分析产生“导管中液面上升”现象的主要原因是 。
根据上述实验得到的结论:暖宝宝工作时发热现象与氧气有关。
(3)用氧气替代空气重复上述实验,测得相同时间导管中液柱高度的变化数据,如下表:
时间/s
10
20
30
40
50
60
70
80
空气中液柱高度/cm
0.3
0.7
1.6
2.4
3.2
4.1
5.0
5.7
氧气中液柱高度/cm
0.4
1.1
2.5
3.8
5.1
6.5
7.9
9.1
分析表中数据,能得到的结论是 。
(4)暖宝宝发热过程中铁转化为氢氧化亚铁,该反应的符号表达式为 。
探究2.暖宝宝中氯化钠和活性炭的作用是什么?
【实验】向盛有干燥空气的锥形瓶中分别放入下表中序号①~④中的物质,用温度传感器分别测量相同时间内的温度变化,测得的相应数据如图-1所示:
物质序号
铁粉/g
水/mL
氯化钠/g
活性炭/g
①
9
6
0
0
②
9
6
3
0
③
9
6
0
6
④
6
3
6
(5)④中x为 g。
(6)根据实验①和②可得出的结论是 。
(7)欲得到“活性炭能加快反应速率”的结论,依据的两个实验是 (填序号)。
【答案】(1)锥形瓶 (2)暖宝宝工作时,消耗氧气使压强减小的趋势大于放出热量使压强增大的趋势,锥形瓶内,压强小于大气压,水被压入导管 (3)相同时间内,暖宝宝在氧气中的反应速率比在空气中快 (4) (5)9 (6)氯化钠能加快暖宝宝发热反应的速率 (7)① 和③(或② 和④)
【解析】(1)仪器a的名称为锥形瓶;
(2)暖宝宝含有铁粉,工作时,铁粉要与锥形瓶中的氧气反应而消耗氧气,这使得瓶内气压减小,而工作时放出的热量使瓶内气压增大,若消耗氧气使气压减小的趋势大于放出热量使气压增大的趋势,则锥形瓶内总压强是小于外界大气压的,此时水被压入导管,使管内液面上升;
(3)表格中的数据显示,相同时间内,空气中液柱高度小于氧气中液柱高度,因此得到的结论是:相同时间内,暖宝宝在氧气中的反应速率比在空气中快;
(4)暖宝宝发热过程中铁转化为氢氧化亚铁,根据质量守恒定律,生成物是氢氧化亚铁,暖宝宝的主要成分有水,说明暖宝宝发热除了与氧气有关还与水有关,该反应的符号表达式为;
(5)探究暖宝宝中氯化钠和活性炭的作用是什么,就需要保证除这两个变量以外的其他条件相同,在表格中,x的值表示铁粉的量,应该与其他三组铁粉的量相同,故x=9;
(6)实验① ② 其他条件相同,变量是有无氯化钠,所以得出的结论是氯化钠能加快化学反应速率;
(7)要得出活性炭能加快反应速率,就要设置活性炭的量不同,而除活性炭以外的量相同,① 和③ 满足条件,② 和④ 也满足条件,故填① ③ 或② ④ ;
5.(2025-2026九上·江苏苏州·期中)制取气体是初中化学实验的重要内容。
Ⅰ.高锰酸钾制取氧气
(1)加热高锰酸钾固体制取氧气,可选用的发生装置为 (选填字母)。
(2)检查装置的气密性:图-1所示是实验中观察伸入水槽内导管处不同时刻所产生的现象,其出现的先后顺序是 (填序号)。
(3)氧气可用排水法收集的原因是 。
(4)氧气收集完毕后,正确的操作是___________(填字母)。
A. 熄灭酒精灯 B. 将导管移出水面
Ⅱ.过氧化氢制取氧气
(5)常温下过氧化氢会缓慢分解产生氧气,该反应的符号表达式为 。
(6)兴趣小组为探究不同催化剂对过氧化氢分解的催化效果,取大小相同的新鲜猪肝块和新鲜土豆块,分别加入30 mL相同浓度的过氧化氢稀溶液,用压强传感器测量如图-2装置中的压强,测得压强与时间变化关系如图-3中曲线m、n所示。
①上述实验中催化效率更高的是 (选填“新鲜猪肝块”或“新鲜土豆块”)。
②分析曲线m,过氧化氢分解反应是 (选填“放热”或“吸热”)反应。
③120s后曲线m、n最终达到相同的压强,说明 。
III.氯酸钾制取氧气
(7)KClO3制氧原理:
。
245 gKClO3按上式完全分解,理论上能生成O2的质量为 g。
【答案】(1)A (2)① ② (3)氧气不易溶于水且不与水反应 (4)BA (5) (6)① 新鲜猪肝块 ② 放热 ③ 催化剂不改变生成物的质量 (7)96
【解析】(1)加热高锰酸钾固体制取氧气,反应条件是加热,反应物是固体,故选固体加热型发生装置,故选A。
(2)检查装置的气密性,将导管放入水中,双手紧握试管,会观察到导管口有气泡冒出(① ),松开手后,试管内压强减小,会观察到导管出现一段水柱(② ),故其现象出现的先后顺序是① ② 。
(3)氧气不易溶于水,且不与水反应,故可用排水法收集。
(4)氧气收集完毕后,正确的操作是先将导管移出水面,再熄灭酒精灯,防止水槽中的水倒吸进入试管,使试管炸裂。故选BA。
(5)常温下过氧化氢分解生成水和氧气,据此写出符号表达式:。
(6)① 观察图乙中曲线a、b,曲线a(猪肝块)对应的气压上升更快,说明猪肝块催化效率更佳;
② 从曲线a、b变化看,气压先增大后减小,气压增大是因为反应放热使气体膨胀,所以过氧化氢分解是放热反应;
③ 催化剂的作用是改变反应速率,而不能改变生成物的量,所以曲线a、b最终达到相同的压强,是因为催化剂不能改变过氧化氢分解生成氧气的量。
(7)解:设生成氧气的质量为x。
解得
答:理论上生成氧气的质量为96g。
6.(2025-2026九上·江苏省苏州市高新区实验初中学·期中)氧气是人类赖以生存的重要物质。
I.太空制氧
中国计划于2035年前建成国际月球科研站,站内的物质循环系统设计如图1所示。
(1)该系统中能生成氧气的反应的符号表达式为 ,该反应的能量转化形式为 。
(2)催化剂的使用可使反应I在较低温度和压力下进行。该反应的符号表达式为 ,其中氢元素化合价的变化为 。
Ⅱ.实验室制氧
下图是实验室中常见的气体制备和收集装置。
(3)仪器①、②的名称:① ,② 。
(4)实验室常用A装置完成高锰酸钾制氧气,该反应的符号表达式为 ,实验时A装置需进行的调整是 。将A和F连接制取氧气,实验结束时应先 (填“a”或“b”)。
a.将导管移出水面 b.熄灭酒精灯
(5)若选用E装置收集氧气,验满的具体操作、现象、结论是 。
(6)实验室用双氧水和二氧化锰制氧气时,与装置B对比,选用C作发生装置的优点是 。若选用D装置,图中为药品加入完毕后的状态,要使反应进行,应进行的操作是 。
(7)若直接用30%的双氧水利用C装置制取氧气,反应速率太快。为获得较为平稳的气流,图-2所示发生装置中能达到最佳效果的是 (填序号)。
(8)图-3是重油、褐煤在氧气含量不同的空气中燃烧的有关数据。结合图-3的图1说明空气中氧气含量与燃烧产生的温度的关系: 。根据图-3的图2可知,减少燃料燃烧尾气污染的可行措施有 。
【答案】(1)① ② 电能转化为化学能 (2)① ② 变为 (3)① 试管 ② 长颈漏斗 (4)① ② 在试管口放一团棉花 ③ (5)将带火星的木条伸到导管口,若木条复燃,则氧气收集满 (6)① 可以控制反应速率 ② 挤压软塑料管,使双氧水与二氧化锰接触 (7)① (8)① 氧气含量越高,燃烧产生的温度越高 ② 增大氧气的含量(答案合理即可)
【解析】(1)① 由图可知,该系统中产生的氧气是由电解水得到的,水在电解的条件下反应生成氢气和氧气,反应的符号表达式为,故填:。
② 该过程的能量转化形式是电能转化为化学能,故填:电能转化为化学能。
(2)① 由图中反应I是与在催化剂的作用下反应生成和,反应的符号表达式为,故填:。
② 该反应中中氢元素的化合价为,、中氢元素的化合价为价,则氢元素化合价的变化为变为,故填:变为。
(3)① 由图可知仪器① 为试管,故填:试管。
② 由图可知仪器② 为长颈漏斗,故填:长颈漏斗。
(4)① 高锰酸钾在加热的条件下反应生成锰酸钾、二氧化锰和氧气,反应的符号表达式为,故填:。
② 加热高锰酸钾制取氧气时,通常在试管口放一团棉花,可以防止加热时试管内的粉末状物质进入导管,故填:在试管口放一团棉花。
③ 实验结束时先将导管移出水面再熄灭酒精灯,目的是防止水倒吸,使试管炸裂,故填:。
(5)选用装置 E 收集氧气时,氧气从导管进入集气瓶,从导管排出空气,则验满将带火星的木条伸到导管口,若木条复燃,则氧气收集满,故填:将带火星的木条伸到导管口,若木条复燃,则氧气收集满。
(6)① 与装置 B 比较,选用装置 C 的优点是可以控制液体滴加速度,控制反应速率,故填:可以控制反应速率。
② 若选用装置 D,则需挤压软塑料管使双氧水与二氧化锰接触才能使反应进行,故填:挤压软塑料管,使双氧水与二氧化锰接触。
(7)图-2所示发生装置使双氧水放出氧气最平稳的装置是① ,故填:① 。
(8)① 比较图中数据可知相同物质燃烧时,氧气含量越高,燃烧产生的温度越高,故填:氧气含量越高,燃烧产生的温度越高。
② 比较图中数据可知,氧气含量越高,燃料燃烧产生的烟尘量减小,故填:增大氧气含量(答案合理即可)。
7.(2025-2026九上·江苏省苏州中学伟长实验部·期中)我们已经学习的几种常见气体在生产生活中和实验研究中都有很多应用。
(一)在实验室和生活中选择合适的药品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。
(1)加热氯酸钾和二氧化锰来制备并收集一瓶氧气,进行蜡烛燃烧实验并验证反应后生成物,选用的装置组合是(A-E中选填字母) ,反应的符号表达式为 。
(2)若用F装置来收集氧气,气体应从 (填a或b)端通入。
(3)搭建如图2所示装置时,需要调整试管的倾斜角度,可松开 (选填“”、“”或“”)处的螺丝,待调整后再拧紧。
(4)实验室用FeS固体和稀硫酸反应制取气体。是有毒气体,能溶于水。制取选择的发生装置是(A-E中选填字母) ,为了防止逸散到空气中,常用NaOH溶液来吸收。图中“防倒吸装置”应选择 (选填“甲”或“乙”)。
(二)化学实验室常用二氧化锰催化过氧化氢溶液分解的方法制取氧气。
(5)用二氧化锰催化过氧化氢溶液制取氧气的符号表达式是 。
某化学兴趣小组对影响过氧化氢溶液分解快慢的因素进行如下研究:
【提出问题】影响过氧化氢溶液分解快慢的因素有哪些?
【作出假设】假设1:过氧化氢溶液浓度;假设2:催化剂的质量;假设3:温度。
【设计实验】小红同学设计如下实验:
实验序号
过氧化氢溶液浓度/%
过氧化氢溶液体积/ml
温度/℃
二氧化锰用量/g
收集氧气的体积/ml
反应所需的时间/s
①
5%
10
20
0.1
90
16
②
30%
10
20
0.1
90
2
③
30%
10
35
无
90
149
(6)通过实验①和②对比可得到的结论是 。
【讨论交流】
(7)小明同学认为在这个实验中,应该用 法收集氧气更合适。
(8)小辉提出小红的实验无法验证温度对过氧化氢溶液分解快慢有影响,请说出小辉的理由 ;
(9)若用如图实验装置制取氧气,取5毫升5%过氧化氢溶液在水浴温度控制在80摄氏度时,测定的收集气体体积会比真实值偏大,其原因是 。
【答案】(1)① AD ② (2)b (3) (4)① B ② 乙 (5) (6)相同条件下,过氧化氢溶液的浓度越大,过氧化氢的分解速率越快 (7)排水 (8)小红的实验方案中没有温度不同,其它因素全部相同的对比实验 (9)该实验中温度较高,水会受热蒸发变为水蒸气
【解析】(1)加热氯酸钾和二氧化锰制取氧气,属于固体加热反应,发生装置可选A,收集的氧气需要进行蜡烛燃烧实验并验证反应后生成物,蜡烛燃烧二氧化碳和水,故收集的氧气必须干燥,否则会对水的检验产生干扰,氧气不易溶于水,密度比空气略大,可用排水法或向上排空气法收集,向上排空气法收集的气体比较干燥,故收集装置可选D,故填:AD;
氯酸钾在二氧化锰的催化下受热分解生成氯化钾和氧气,该反应的符号表达式为:;
(2)若用F装置来收集氧气,氧气的密度比空气略大,气体应从b端通入;
(3)铁架台上三个旋钮的作用:K1顶住铁架台竖直的铁杆,用于固定铁夹的高度;K2顶住铁夹后面的铁杆,用于固定铁夹的角度(试管口略向下倾斜);K3在铁夹上,用于夹紧试管。故需要调整试管的倾斜角度,可松开处的螺丝,待调整后再拧紧;
(4)实验室用FeS固体和稀硫酸反应制取气体,属于固液不加热反应,发生装置可选B;
为了防止逸散到空气中,常用NaOH溶液来吸收。图中“防倒吸装置”应选择乙,乙中导管口刚露出橡皮塞,液体不会倒吸;
(5)过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气,该反应的符号表达式为:;
(6)实验① 和② 中过氧化氢溶液的浓度不同,其他因素相同,且相同条件下,过氧化氢溶液的浓度越大,收集等体积氧气所需时间越短,则可得出结论:相同条件下,过氧化氢溶液的浓度越大,过氧化氢的分解速率越快;
(7)在这个实验中,需要测定收集90mL氧气所需时间,则用排水法收集氧气更合适;
(8)实验①③ 中温度不同,过氧化氢溶液的浓度,二氧化锰的用量也不同,变量不唯一,实验②③ 中温度不同,二氧化锰的用量也不同,变量不唯一,即小红的实验方案中没有温度不同,其它因素全部相同的对比实验,无法验证温度对过氧化氢溶液分解快慢有影响;
(9)该实验中温度较高,水会受热蒸发变为水蒸气,故测定的收集气体体积会比真实值偏大。
8.(2024-2025九上·江苏苏州吴中、吴江、相城、高新·期中)氧气支持生命活动,也是一种重要的化工原料。
Ⅰ.空气制氧
利用分子筛吸附氮气和氧气能力的差异将二者分离,部分过程的示意图如图-1所示。
(1)空气通过分子筛吸附材料时,更容易被吸附的分子是 (填“”或“”)。
(2)将被吸附的气体释放出去,分子筛便可以恢复吸附能力。可采用的方法是 (填“加压”或“减压”)。
(3)下列说法不正确的是________(填字母序号)。
A. 分子筛中发生的变化是物理变化
B. 分子筛吸附法制取的氧气中含有水蒸气和二氧化碳
C. 分子筛对氮气的吸附能力与吸附塔内气体压强无关
Ⅱ.高锰酸钾制氧
(4)实验室用高锰酸钾制取氧气,如图-2中可选择的发生装置为 (填字母序号),该反应的文字表达式为 。
(5)收集装置中,不能用来收集氧气的是 (填字母序号);若用F装置收集氧气,则气体应从导管 (填“a”或“b”)端通入。
Ⅲ.催化剂制氧
兴趣小组用如图-3所示装置探究不同催化剂对过氧化氢分解的催化效果。取大小相同的新鲜土豆块和新鲜猪肝块作催化剂,分别加入相同浓度的过氧化氢稀溶液后,用传感器测量装置中气压的变化,如图-4中曲线a、b所示。
(6)过氧化氢在土豆块催化作用下能迅速放出氧气,该反应的文字表达式为 。结合实验和曲线a、b分析,两种催化剂中催化效率更高的是 (填“猪肝块”或“土豆块”)。
(7)加猪肝块催化的过氧化氢完全反应所用的时间大约是 s(填“30”、“65”或“120”)。
(8)采用两种不同催化剂进行实验,最终测得的气体压强相同,其原因是 。
【答案】(1)N2 (2)减压 (3)BC (4)① A ② (5)① D ② a (6)① ② 猪肝块 (7)30 (8)催化剂只能改变化学反应速率,不能改变生成物的质量
【解析】(1)由图可知,空气通过分子筛吸附材料时,更容易被吸附的分子是N2;
(2)分子筛吸附氮气后压强会变大,则可以通过减压的方式将被吸附的气体释放出去,分子筛便可以恢复吸附能力;
(3)A、分子筛中发生的变化没有新物质生成,是物理变化,故正确;
B、氧化铝可去除水蒸气和二氧化碳,则分子筛吸附法制取的氧气中不含有水蒸气和二氧化碳,故不正确;
C、在吸附塔中,通过增压与减压的交替循环,分子筛完成吸附和释放氮气的过程,可以使分子筛重复使用,所以分子筛对氮气的吸附能力与吸附塔内气体压强有关,故不正确。
故选BC;
(4)实验室用高锰酸钾制取氧气,属于固体加热反应,发生装置可选A;
高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气,该反应的文字表达式为:;
(5)氧气不易溶于水,密度比空气略大,可用排水法或向上排空气法收集,故不能用来收集氧气的是:D;
若用F装置收集氧气,氧气的密度比空气略大,则气体应从导管a端通入;
(6)过氧化氢在土豆块催化作用下反应生成水和氧气,该反应的文字表达式为:;
结合实验和曲线a、b分析,相同时间内猪肝块作催化剂时,装置内压强变化更大,说明相同时间内猪肝块作催化剂时,过氧化氢分解产生的氧气更多,则两种催化剂中催化效率更高的是猪肝块;
(7)由图可知,30s时加猪肝块催化的过氧化氢使装置内压强达到最大,说明加猪肝块催化的过氧化氢完全反应所用的时间大约是30s;
(8)采用两种不同催化剂进行实验,最终测得的气体压强相同,其原因是:催化剂只能改变化学反应速率,不能改变生成物的质量,该实验中过氧化氢的浓度和体积相同,最后生成氧气的质量相同,故压强相同。
9.(2024-2025九上·江苏苏州工业园区五校·期中)如图是实验室常用气体制备或收集装置图,请回答下列问题:
(1)图中仪器a的名称是 。
(2)实验室用高锰酸钾制氧气的符号表达式为 用该原理制取并收集较纯净的氧气,装置可选用 (填字母),为防止高锰酸钾粉末进入导管,该装置需要做出的改进是 。
(3)某学习小组利用图1所示装置对氯酸钾制氧气进行探究,实验时测得氧气浓度随温度的变化如图2。
①氯酸钾与二氧化锰混合制氧气的符号表达式为
②由图2可知:的作用有 .(选填序号)。
a.加快反应速率 b降低分解温度 c.增加氧气产量
(4)氨气是一种无色有刺激性气味的气体密度小于空气,极易溶于水。实验室常用加热碱石灰(生石灰和氢氧化钠的固体混合物)与氯化铵混合物的方法制取氨气,发生装置可以选用 (填字母);若选用G装置收集,气体应该从 (填“m”或“n”)通入,还需要装置G后接装置H,H装置中倒置漏斗作用是 。
【答案】(1)集气瓶 (2)① ② AF ③ 在试管口塞一团棉花 (3)① ② ab (4)① A ② n ③ 防倒吸
【解析】(1)仪器a是集气瓶;
(2)高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气,反应的符号表达式为;反应物为固体,反应条件需要加热,发生装置为固体加热型,即选择A,要收集纯净的氧气用排水法,氧气不易溶于水,选择装置F,则用该原理制取并收集较纯净的氧气,装置可选用AF;为防止粉末状物质进入导管,该装置需要做出的改进是在试管口放一团棉花;
(3)① 氯酸钾在二氧化锰的催化下加热生成氯化钾和氧气,符号表达式为;
②由图2可知,MnO2可以加快反应速率,降低分解温度,但不能增加氧气产量,故选:ab;
(4)用加热碱石灰(生石灰和氢氧化钠的固体混合物)与氯化铵混合物的方法制取氨气,反应物为固体,反应条件需要加热,发生装置选择固体加热型,则发生装置可以选用A;氨气密度比空气小,若选用G装置收集,气体应该从n通入,还需要装置G后接装置H,氨气极易溶于水,则H装置中倒置漏斗作用是防倒吸。
10.(2025-2026九上·江苏苏州吴中·期中)化学兴趣小组同学进行“氧气制取”系列实验研讨活动。
【实验一】实验室制氧气
如图1制取氧气
(1)图中仪器①的名称是 。针筒功能类似分液漏斗,其作用是 。
(2)推压针筒注入双氧水,发生反应的化学方程式为 。收集时导管伸入集气瓶中的时机是 。
【实验二】家庭制氧气
(3)小玲自制了一个家庭简易制氧机如图2所示(空饮料瓶内有过氧化氢溶液,用纱布包裹的自制二氧化锰颗粒通过可上下抽拉的线绳固定)。
①利用可以上下抽拉的线绳,实现与溶液的接触与分离,这样设计的优点是 。
②若想利用B装置监测产生氧气的速度,改进的措施是 (填字母)。
A.将a导管加长并伸入水面以下 B.将b号管加长并伸入水面以下 C.将a和b导管同时加长并伸入水面以下
(4)市售家用制氧机内部结构如图3(制氧剂:过碳酸钠固体和二氧化锰,加入水中后过碳酸钠先分解生成过氧化氢,过氧化氢再分解产生氧气;装置含反应仓、隔板、加湿过滤仓)。
①加湿过滤仓中的水除了过滤杂质提纯氧气外,还可以起到的作用是 (填字母)。
A.可以通过气泡观察氧气生成的速率 B.降低氧气温度 C.加快氧气的生成 D.湿润氧气
②如图4所示为反应速率与反应物浓度、温度的关系()。为了使制氧机出氧流量保持平稳,在使用规定量制氧剂的情况下,反应仓中的夏季和冬季水位线需设置不同,原因是 。
【答案】(1)① 锥形瓶 ② 控制滴加液体的速率和用量,获得平稳气流 (2)① ② 导管口气泡连续均匀冒出时 (3)① 控制反应的发生和停止 ② A (4)① ABD ② 夏季温度高,冬季温度低,为使反应速率平稳,通过调整水位线改变反应物浓度来平衡温度对反应速率的影响(合理即可)
【解析】(1)由图可知,仪器① 的名称是锥形瓶。针筒功能类似分液漏斗,其作用是控制滴加液体的速率和量,获得平稳气流。
(2)推压针筒注入双氧水,发生的是过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气的反应,方程式为 。开始冒出气体主要是装置内空气,不宜收集,收集时导管伸入集气瓶中的时机是导管口气泡连续并均匀冒出时。
(3) ① 利用可以上下抽拉的线绳,实现二氧化锰与过氧化氢溶液的接触与分离,固液接触反应发生,固液分离反应停止,这样设计的优点是可以控制反应的发生和停止。
② 若想利用B装置监测产生氧气的速度,B装置改进的措施是将a导管加长并伸入水面以下,使气体从水中导出,通过观察产生气泡速度,判定产生气体速度。
故选A。
(4)① 加湿过滤仓中的水除了过滤杂质提纯氧气外,还可以起到通过气泡观察氧气生成的速率 、降低氧气温度 、湿润氧气,但不能加快氧气的生成。
故选ABD。
②温度、反应物的浓度会影响过碳酸钠、过氧化氢的分解速率;在使用规定量制氧剂的情况下,制氧机反应仓上夏季和冬季的水位线设置不同,是由于夏季温度高,反应速率快,需加更多水(高水位)以降低反应物浓度,使反应平缓;冬季温度低,反应速率慢,需加较少水(低水位)以增大反应物浓度,加快反应速率。
11.(2025-2026九上·江苏苏州·期中)Ⅰ.下列是实验室制取气体的一些装置,请回答有关问题:
(1)写出a仪器的名称: 。
(2)小彤使用A装置制取氧气,发生反应的符号表达式为: ,实验过程中,发现试管破裂,其原因可能是: (填一点即可)。
(3)检查B装置气密性的方法:用弹簧夹夹紧乳胶管,推动注射器活塞,若 (填操作、现象),则气密性良好。
(4)小梅准备把过氧化氢溶液缓缓加入到盛有二氧化锰的容器中制取并收集较纯净的氧气,完成该实验应选用的制取装置的组合是 (填字母)。这种装置与“把二氧化锰加入盛有过氧化氢溶液的试管中制氧气”相比,具有的优点是 。
Ⅱ.小明同学通过百度搜索发现二氧化氮是一种能使带火星木条复燃的红棕色、有刺激性气味的气体,在标准状况下,其沸点为21℃,熔点为-11℃。已知,在加热条件下分解硝酸铜固体,可以同时得到氧气和二氧化氮这两种气体,且气体的体积比为1:4(氧气不与二氧化氮反应)。小明同学为了探究硝酸铜分解产物,设计如下方案:
实验操作
实验现象
实验结论
步骤1:如下图所示装置进行实验
集气瓶中出现红棕色气体
_________________
步骤2:在步骤1所用的装置的试管集气瓶之间接如下图所示的装置,重新进行加热硝酸铜的实验
_________________
有氧气生成
(5)步骤1中可得出实验结论: 。
(6)步骤2中连接“含冰制冷剂”装置的目的是 。
(7)步骤2中的实验现象: 。
(8)小白同学认为只需要观察到步骤1集气瓶中出现红棕色气体,带火星的木条复燃,就能通过理论分析得出二氧化氮具有助燃性。他的理由是
(9)已知镁在二氧化氮气体中燃烧生成氮气和氧化镁,写出该反应的符号表达式 。
【答案】(1)水槽 (2)① ② 试管外壁有水未擦干、加热前没有预热等 (3)松开手后活塞回到原来的位置 (4)① BF ② 可以控制反应速率 (5)硝酸铜分解生成了二氧化氮 (6)去除二氧化氮,防止对氧气的验证产生干扰 (7)带火星的木条复燃 (8)空气中氧气与氮气的体积比也约为1:4,但空气不能使带火星的木条复燃,而步骤1中气体能使带火星的木条复燃,说明二氧化氮具有助燃性 (9)
【解析】(1)仪器a的名称是水槽;
(2)A装置为固体加热型发生装置且试管口有一团棉花,则用A装置制取氧气的原理是高锰酸钾在加热条件下分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气,符号表达式为;
实验过程中,发现试管破裂,其原因可能是:试管外壁有水未擦干、加热前没有预热等;
(3)检查B装置气密性的方法:用弹簧夹夹紧乳胶管,推动注射器活塞,若松开手后活塞回到原来的位置,说明装置气密性良好;
(4)过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气,该反应中反应物为固体和液体,反应条件为常温,应选择固液常温型发生装置,即装置B或C,其中装置B能通过注射器控制液体药品的滴加,故发生装置应选择装置B,氧气密度比空气略大、不易溶于水且不与水反应,可采用向上排空气法或排水法收集,其中用排水法能收集到较纯净的氧气,即装置F,综上可知,该实验应选用的制取装置的组合是BF;
这种装置与“把二氧化锰加入盛有过氧化氢溶液的试管中制氧气”相比,具有的优点是能通过注射器控制液体药品的滴加,从而控制反应速率,故填:可以控制反应速率;
(5)已知二氧化氮是一种红棕色气体,根据步骤1实验现象集气瓶中出现红棕色气体,说明硝酸铜分解生成了二氧化氮;
(6)氧气、二氧化氮均能使带火星的木条复燃,在标准状况下,二氧化氮的沸点为21℃,所以步骤2中连接“含冰制冷剂”装置可使生成的二氧化氮气体液化,无法从导管排出,能防止对氧气的验证产生干扰,故其目的是去除二氧化氮,防止对氧气的验证产生干扰;
(7)根据步骤2实验结论有氧气生成,氧气具有助燃性,则实验现象为带火星的木条复燃;
(8)在加热条件下分解硝酸铜固体,可以同时得到氧气和二氧化氮这两种气体,且气体的体积比为1:4,而在空气中氧气与氮气的体积比也约为1:4,但空气不能使带火星的木条复燃,而步骤1中气体能使带火星的木条复燃,说明二氧化氮具有助燃性,故填:空气中氧气与氮气的体积比也约为1:4,但空气不能使带火星的木条复燃,而步骤1中气体能使带火星的木条复燃,说明二氧化氮具有助燃性;
(9)镁在二氧化氮气体中燃烧生成氮气和氧化镁,符号表达式为。
12.(2025-2026九上·江苏苏州工业园·期中)兴趣小组的同学开展了“基于特定需求制取氧气”为主题的学习活动。
Ⅰ.实验室制取氧气
(1)下图是实验室制取氧气常用的实验装置,试根据要求回答下列问题:
①实验室可用加热高锰酸钾固体的方法制取氧气。若用高锰酸钾制取并收集一瓶干燥的氧气,选择的发生装置和收集装置为 。该装置需要改进的地方是 。
②实验室还可采用过氧化氢溶液和二氧化锰混合来制取氧气。下列说法正确的是 (填字母)。
A.反应后二氧化锰的质量变少
B.反应后二氧化锰的化学性质不变
C.加二氧化锰可使产生氧气的质量变多
D.除二氧化锰外,一些物质也能催化过氧化氢分解
Ⅱ.探究家用制氧机制取氧气
(2)通过对实验室制取氧气知识的学习,同学们对市面上常见的一种简易制氧机进行了研究,发现其工作原理如图所示:
【查阅资料】甲试剂的主要成分是过碳酸钠(化学式为),它是一种白色固体,溶于水或受热时,会生成碳酸钠和过氧化氢;乙试剂是难溶于水的二氧化锰固体。将一定量的甲试剂和乙试剂先后放入盛有水的反应仓中,即可产生氧气。
①写出反应仓中,过氧化氢分解产生氧气的符号表达式 。
②可将 放置在加湿过滤仓管口处,来检验氧气。
③如图所示,同学们利用饮料瓶、注射器、吸管等日常用品设计并制作简易家庭制氧机。下列关于该简易制氧机说法中,正确的是 (填序号)。
A.装药品前先检查装置的气密性
B.实验中采用注射器可控制液体药品的滴速
C.通过乙瓶中的水可监测氧气产生的速率
D.通过乙瓶中的水可增大产生氧气的湿度
Ⅲ.了解潜艇内氧气的来源
(3)潜艇可用氧烛作为应急氧源,氧烛是一种便携式供氧设备。使用时发生如下两个过程:①按下火帽点燃内部金属镁粉,放出大量的热。②放出的热促使产氧药块中的氯酸钠(NaClO3)在催化剂的催化下持续分解,放出氧气。一枚某型号氧烛中约含氯酸钠21.3 kg,假设完全反应后氯酸钠中氧元素全部转化为氧气,理论上最多可生成氧气的质量为 kg。实际供氧过程中,发现制取的氧气质量小于理论值,原因可能是 。
【答案】(1)① BD ② 在试管口处堵一团棉花 ③ BD (2)① ② 带火星的木条 ③ ABCD (3)① 9.6 ② 氯酸钠分解不完全或有氧气损耗等
【解析】(1)① 若用高锰酸钾制取并收集一瓶干燥的氧气,反应物为固体,反应需要加热,选择B为发生装置;排水法收集到的气体较纯净,排空气法收集到的气体较干燥,氧气的密度略大于空气,不易溶于水,要收集干燥的氧气,应选择向上排空气法,故选D为收集装置;
高锰酸钾制氧气,为防止固体粉末随气流进入导管,应在试管口处堵一团棉花;
②A、用过氧化氢溶液制取氧气时,二氧化锰作催化剂,二氧化锰可以加快过氧化氢的分解,但是二氧化锰的质量不变,此选项错误;
B、二氧化锰作催化剂,所以二氧化锰的化学性质不变,此选项正确;
C、生成氧气的质量与反应物过氧化氢的质量有关,与二氧化锰无关,此选项错误;
D、过氧化氢的催化剂不是只有二氧化锰,如氧化铜也能催化过氧化氢分解,此选项正确;
故选BD;
(2)① 过氧化氢在二氧化锰的作用下生成水和氧气,反应的符号表达式为;
② 氧气支持燃烧,能使带火星的木条复燃,所以将带火星的木条放置在加湿过滤仓管口处,若带火星的木条复燃,证明是氧气;
③ A、装药品前先检查装置的气密性,防止装置漏气,此选项正确;
B、实验中采用注射器可控制液体药品的滴速,从而控制反应速率,此选项正确;
C、通过乙瓶水中的气泡判断反应速率的快慢,此选项正确;
D、氧气通过乙瓶中的水,会携带水蒸气,从而增大氧气的湿度,此选项正确;
故选ABCD;
(3)完全反应后氯酸钠中氧元素全部转化为氧气,则氧气的质量=氯酸钠中氧元素的质量=;
实际供氧时,氯酸钠的分解可能不完全,导致部分氯酸钠中的氧元素未转化为氧气,此外,反应过程中也可能有氧气损耗,因此实际制取的氧气质量小于理论值。
13.(2025-2026九上·江苏省苏州市立达、沧浪、景范中学校·期中)如图是实验室制取氧气及氧气的化学性质部分实验装置,请回答下列问题。
(1)实验室用氯酸钾与二氧化锰混合加热制取氧气的同时生成了氯化钾,该反应的符号表达式为: ;为了获得较为纯净的氧气,选择制取和收集氧气的装置组合可以是 (填字母,从A~F中选);若用环保空塑料输液袋G装置如上图收集氧气,验满的方法是 。
(2)若此时需要收集0.48g氧气进行后续实验,假设氧气中的氧元素全部来自于氯酸钾,则至少需要准备多少g的氯酸钾?(写出计算过程)
(3)排水法收集了三瓶氧气,如图是硫、木炭、铁丝三种物质在氧气中的燃烧,回答问题:
【查阅资料】二氧化硫有毒,且极易溶于水
①1号瓶底放水的作用是 。
②在空气中点燃木炭后,再将其伸入2号瓶中,对比在空气与氧气中燃烧的剧烈程度不同,其原因是 。
③如图是进行3号瓶实验时的几种操作,更能提高实验成功率的方式是 (填编号)。
a. b. c.
④.4号瓶中反应的符号表达式是 。
(4)某研究小组以过氧化氢溶液为原料,探究制取氧气的适宜催化剂。实验方案如下:在试管中加入20mL 5%H2O2溶液,分别取等质量的重铬酸钾(K2Cr2O7)、CuO、Fe2O3三种物质放在锥形瓶中,采用如图实验装置进行实验,并记录锥形瓶内压强随时间变化的曲线图。
①为了证明CuO是催化剂,除了上述实验,还需要设计实验证明: 。
②根据实验结果,小明认为在实验室用过氧化氢溶液制取氧气实验中,应选择重铬酸钾作为催化剂。你是否同意他的观点,并说明理由 。
【答案】(1)① ② AD ③ 将带火星的木条放在n端导管口处,木条复燃,说明氧气已收集满 (2)解:设收集0.48g氧气至少需要氯酸钾的质量为x。
答:至少需要1.225g氯酸钾。 (3)① 吸收生成的二氧化硫,防止污染空气 ② 空气中氧气浓度和2号瓶中氧气浓度不同 ③ c ④ 、 (4)① 反应前后CuO的质量和化学性质不变 ② 不同意,理由是重铬酸钾作催化剂时反应速率较快,气体不易收集
【解析】(1)氯酸钾在二氧化锰和加热条件下分解生成氯化钾和氧气,符号表达式为;该反应中反应物为固体,反应条件为加热,应选择固体加热型发生装置,即装置A,氧气密度比空气略大、不易溶于水且不与水反应,可采用向上排空气法或排水法收集,其中用排水法能收集到较纯净的氧气,即装置D,综上可知,为了获得较为纯净的氧气,选择制取和收集氧气的装置组合可以是AD;
若用环保空塑料输液袋G装置如上图收集氧气,由于氧气密度比空气略大,则氧气从m端通入,空气从n端排出,氧气具有助燃性,则验满的方法是:将带火星的木条放在n端导管口处,木条复燃,说明氧气已收集满;
(2)计算过程见答案;
(3)① 1号瓶硫在氧气中燃烧时,瓶底放水的作用是吸收生成的二氧化硫,防止污染空气;
② 由于空气中氧气浓度和2号瓶中氧气浓度不同,所以在空气中点燃木炭后,再将其伸入2号瓶中,在空气与氧气中燃烧的剧烈程度不同;
③ 进行3号瓶实验时,火柴头朝下,可充分加热铁丝,更易达到铁丝的着火点,使其燃烧,故更能提高实验成功率的方式是c;
④ 4号瓶中过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气,铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁,符号表达式为、;
(4)① 由于催化剂在化学反应前后的质量和化学性质不变,所以为了证明CuO是催化剂,除了上述实验,还需要设计实验证明:反应前后CuO的质量和化学性质不变;
② 由图可知,短时间内,重铬酸钾作催化剂使装置内压强急剧增加,说明重铬酸钾作催化剂时反应速率较快,气体不易收集,则实验室用过氧化氢溶液制取氧气实验中,不应选择重铬酸钾作为催化剂,故填:不同意,理由是重铬酸钾作催化剂时反应速率较快,气体不易收集。
14.(2024-2025九上·江苏苏州工业园区星湾学校·期中)氧气是人类赖以生存的重要物质。
Ⅰ.空气中的氧气来源
(1)植物叶片通过光合作用合成有机物,下列示意图能正确表示其中物质消耗和产生的是 。
A.
B.
C.
D.
Ⅱ.工业上从空气中分离氧气
(2)在低温条件下加压,使空气变为液态,然后升温,使氮气首先从液态空气中蒸发出来,剩下的主要是液态氧,将其贮存在钢瓶中。液氮的沸点 液氧的沸点(填>、<或=)。
(3)分子筛制氧,空气经过分子筛时氮气被吸附、氧气通过,获得高浓度的氧气。其微观示意图如图所示,请将如图方框补充完整 。
Ⅲ.实验室利用化学反应制备氧气
实验室里常用加热KMnO4 或 MnO2催化 H2O2溶液分解制取氧气。
(4)仪器①的名称为 。
(5)二氧化锰催化过氧化氢分解的化学方程式为 。若要用KMnO4 制取并收集一瓶干燥的氧气,装置组合可选用 (填字母)。所选择的发生装置需要改进的地方是 。
(6)某兴趣小组查阅资料发现Cu2+也能催化过氧化氢分解,小组成员提出猜想:温度升高,Cu2+催化能力增强。该小组设计如下实验验证猜想。
实验序号
30%过氧化氢溶液/mL
一定浓度硫酸铜溶液/mL
水/mL
水浴温度/℃
3分钟内生成氧气的平均速率(mL/分钟)
1
10
1
1
20
2.4
2
10
1
1
30
9
3
10
1
1
40
90
4
10
0
2
20
A1
5
10
2
30
A2
6
10
0
2
40
A3
①小组同学认为实验1~实验3的结果不能证明猜想成立,理由是 。
②为验证猜想,补充实验4~实验6,请完善实验5的方案:硫酸铜溶液体积是 mL。
③小组同学结合实验1~实验6的结果判断猜想成立,依据是 。
Ⅳ.太空舱制取氧气
我国太空舱用电解水制取氧气,电极上微观粒子的变化情况如图1所示。已知:提高电解效率的措施主要包括:增强导电性、改变电解温度、设置超声波场等。
(7)太空舱制氧系统中电源A极是 极。
(8)B电极表面生成H2的过程可描述为 。
(9)如图分别为两种不同条件下不锈钢电极表面的气泡直径分布情况图。
①气泡覆盖在电极表面使电解反应界面 (选填“增大”或“减小”),降低了电解效率。
②超声波振动能提高电解效率的原因是 。
【答案】(1)B (2)< (3) (4)长颈漏斗 (5)① ② AF ③ 在试管口处放一团棉花 (6)① 过氧化氢在加热的条件下分解速率也会加快 ② 0 ③ 结合实验4~实验6,可知温度升高,会加快过氧化氢的分解,但影响很小,再根据实验1~实验3的结果可知,温度升高,Cu2+催化能力增强 (7)正 (8)氢离子得到电子变成氢原子,每两个氢原子结合形成氢分子 (9)① 减小 ② 超声波振动使气泡破裂,电极表面气泡的覆盖面积减小
【解析】(1)光合作用是以二氧化碳和水为反应物在光照的条件下生成有机物和氧气。故填:B。
(2)升温的过程中液氮先蒸发,剩下的主要是液态氧,说明液氮的沸点低于液氧。故填:<。
(3)空气经过分子筛时氮气被吸附、氧气通过,说明通过后的气体应为氧气。故填:
(4)仪器① 为长颈漏斗。故填:长颈漏斗。
(5)过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气。故该反应的化学方程式为: 。
若要用KMnO4 制取并收集一瓶干燥的氧气,反应物为固体,反应条件为加热,发生装置应选择加热固体型装置,收集装置应选择向上排空气法。故填:AF。
用KMnO4 制取氧气时,为了防止加热时粉末状物质进入导管,需在试管口处放一团棉花。故填:在试管口处放一团棉花。
(6)过氧化氢在加热的条件下分解速率也会加快,所以温度升高过氧化氢分解速率加快并不能证明温度升高,Cu2+催化能力增强。故填:过氧化氢在加热的条件下分解速率也会加快。
实验4~实验6中变量为水浴温度,实验5中硫酸铜溶液体积应为0mL。故填:0。
结合实验4~实验6可知,温度升高,过氧化氢的分解速率会加快,但影响很小。再根据实验1~实验3的结果可知,温度升高,Cu2+催化能力增强。
(7)太空舱制氧系统中电源A极释放出的是氧气,所以A极是正极。故填:正极
(8)从图中可知,氢离子得到电子变成氢原子,每两个氢原子结合形成氢分子。故填:氢离子得到电子变成氢原子,每两个氢原子结合形成氢分子。
(9)气泡覆盖在电极表面使电解反应界面减小才会导致电解效率降低。故填:减小。
超声波振动能提高电解效率的原因是超声波振动使气泡破裂,电极表面气泡的覆盖面积减小。故填:超声波振动使气泡破裂,电极表面气泡的覆盖面积减小。
15.(2024-2025九上·江苏省苏州市立达中学·期中)氧气对生产生活有重要作用,氧气的获得有多种方法。
Ⅰ.实验室制氧气
根据图中所列举的验室制取氧气的装置(如图1所示),回答下列问题。
(1)写出标号的仪器名称:① ;② 。
(2)用高锰酸钾制取氧气,反应的符号表达式为 ,制取并收集一瓶干燥的氧气所用的装置组合为 (从中选择,填序号)。
Ⅱ.简易供氧器制氧气
某同学以过碳酸钠、二氧化锰为药品,用两个塑料瓶分别作为反应仓和加湿仓,设计制作简易“制氧机”,如图2所示。[过碳酸钠()为白色固体,加水溶解分解生成碳酸钠和过氧化氢。]
(3)制氧时,在反应仓中加入适量水,再依次加入过碳酸钠和二氧化锰。反应仓中过氧化氢生成氧气的符号表达式为 ,二氧化锰的作用是 。
(4)加湿仓为图中 瓶(填“左”或“右”),将产生的氧气通过加湿仓的目的是 。
(5)制作简易供氧器,选择反应原理时需要考虑的因素是 。
Ⅲ.工业制氧气
膜分离制氧是在一定压力下将空气透过分离膜,渗透速率较快的氧气在膜的渗透侧富集(提高浓度),渗透速率慢的氮气被截留,流程如图3所示。
(6)从微观角度分析,空气经过压缩机时发生改变的是 。
(7)据图4分析,当膜进口温度,压强时,富集得到的氧气体积分数为 ,渗透物的主要成分是 。
(8)膜进口温度对膜分离效果有一定影响。为证实这一观点,某研究团队在以下进行了实验(防止温度过高降低膜的寿命),得到氧气体积分数与膜进口温度的关系如图4所示。根据图像,可得出的结论是 。
【答案】(1)① 试管 ② 水槽 (2)① ② AC (3)① ② 催化作用 (4)① 右 ② 增加氧气的湿度 (5)原料是否廉价易得、反应速率是否适中、制得气体是否纯净、实验条件是否易于控制等 (6)分子间隔 (7)① 48% ② 氧气 (8)膜进口温度越高,所得到氧气体积分数越低
【解析】(1)由图可知,仪器① 的名称是试管,仪器② 的名称是水槽;
(2)高锰酸钾在加热条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气,反应的符号表达式为: ;该反应属于固体加热型,发生装置选择A,氧气的密度比空气的密度大,收集干燥的氧气应选用向上排空气法,收集装置选择C,故填AC;
(3)反应仓中过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气,反应的符号表达式为: ;二氧化锰是该反应的催化剂,其作用是催化作用;
(4)加湿仓为图中右瓶,将产生的氧气通过加湿仓的目的是增加氧气的湿度;
(5)制作简易供氧器,选择反应原理时需要考虑的因素是原料是否廉价易得、反应速率是否适中、制得气体是否纯净、实验条件是否易于控制等;
(6)从微观角度分析,空气经过压缩机时发生改变的是分子间隔,压强增大,分子间的间隔减小
(7)据图4分析,当膜进口温度17℃,压强0.78MPa时,富集得到的氧气体积分数为48%,渗透速率较快的氧气在膜的渗透侧富集(提高浓度),渗透速率慢的氮气被截留,所以渗透物的主要成分是氧气;
(8)根据图像,可得出膜进口温度越高,所得到氧气体积分数越低。
试卷第1页,共3页
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专题13 气体制取题
1.(2025-2026九上·江苏省苏州市工业园区东沙湖实验中学·期中)氧气是人类无法离开的物质,氧气的获得有多种方法。
Ⅰ.自然界获得氧气
如图所示,自然界通过绿色植物的光合作用获得
(1)光合作用是大自然利用 能(填一种能量名称)最成功的范例。
(2)试写出绿色植物光合作用的化学表达式 。
Ⅱ.工业获得氧气
在低温条件下加压,使空气变为液态,然后升温,使氮气首先从液态空气中蒸发出来,剩下的主要是液态氧,将其贮存在钢瓶中。
(3)空气变为液态,微粒间的空隙 (填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)液氮的沸点 液氧的沸点(填“>”“<”或“=”)。
Ⅲ.实验室获得氧气
实验室里常用加热或催化溶液分解制取氧气。
(5)从图中选择仪器组装装置,完成用制取并用排水法收集氧气实验,需选择A、B、C、E、G、 (填字母序号),该反应的化学表达式为 。
(6)用溶液和制备氧气,发生装置从图中选择仪器D、F后,还需增加 (填一种仪器名称)。若利用如图所示空塑料输液袋收集制得的氧气,氧气应从 (填“a”或“b”)端进入。
Ⅳ.家庭获得氧气
某品牌家庭制氧机是利用分子筛制氧,空气经过分子筛时氮气被吸附、氧气通过,获得高浓度的氧气。其微观示意图如图:
(7)请将如图方框补充完整
(8)分子筛制氧的过程属于 (填“物理”或“化学”)变化。
(9)分子筛制氧的原理类似于化学实验中的 (填操作名称)。
Ⅴ.空间站获得氧气
基于如上图所示原理,研制的氧气循环再生组件成功应用于我国天宫空间站。
(10)反应Ⅰ需要在催化剂和加热的条件下才能发生,写出该反应的化学表达式 。
(11)氧气循环再生过程中需要定期补充一定量的水,可能的原因是 。
2.(2025-2026九上·江苏苏州工业园区校·期中)如图是实验室制取氧气及潜艇制取氧气装置,请回答下列问题。
I、实验室制取氧气方法
(1)实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制氧气,该反应的符号表达式是: 。为了气流平稳且氧气较纯,选择制取和收集氧气的装置组合可以是 (填字母);若用环保空塑料输液袋G装置收集氧气,验满的方法是 。
(2)双氧水属于 (填“纯净物”或“混合物”)。过氧化氢分解酶催化作用的微观过程示意图如图所示,下列说法正确的是 (填字母)。
a.该反应中,反应物先被吸附到催化剂的表面是物理变化
b.甲分子是保持过氧化氢化学性质的最小粒子
c.该反应前后催化剂的质量和性质不变
d.取一定量的过氧化氢,加入的催化剂越多,生成氧气的量越多
(3)如图是进行铁丝在氧气中燃烧的实验,下列几种操作能提高实验成功率的方式是 。
II、潜艇制取氧气装置
“氧烛”如图甲所示,利用固体燃料——产氧药块(由氯酸钠和一定量的镁粉、二氧化锰等均匀混合制成)制氧气。该反应需要在300℃左右进行。若温度过低,反应会终止,若温度过高,会产生大量氯气。
(4)氯酸钠与氯酸钾的分解相似,加热时生成氯化钠和氧气。启动“氧烛”时,按压点火装置,产氧药块中镁粉与氧气先发生反应,该反应的目的是 。
(5)产氧药块中需均匀分布一定质量的镁粉,但不能过多,除了会消耗过多氧气外,还有 。
(6)“氧烛”的填充材料会影响其放氧时间(即完成反应的时间)和外壳温度。兴趣小组同学分别测试了无填充材料、填充材料A和填充材料B三种情况下“氧烛”的放氧时间及外壳温度,结果如图乙所示。根据图像分析,“氧烛”应选择的填充材料是 。(选填“A”或“B”)
3.(2025-2026九上·江苏省苏州市振华中学校·期中)在实验室里,利用下列实验装置制取有关气体,并进行有关气体的性质实验。
(1)图中仪器的名称是 。
(2)从“物质组成的角度”分析,实验室选用高锰酸钾制取氧气的理由是 ,写出该反应的符号表达式 ,该发生装置中试管口需要塞一团蓬松的棉花,目的是 。
(3)实验时使用装置添加液体的优点是 。
实验室制备氧气,进行蜡烛燃烧实验,并验证燃烧产物。
(4)制取氧气应选择的药品是___________(填下列字母序号)。
A. 氯酸钾和二氧化锰 B. 过氧化氢溶液和二氧化锰
(5)制取氧气的装置是 (从上述实验装置“A~E”中选择)。
(6)某小组同学用E装置收集的氧气,做铁丝燃烧实验时,只发现铁丝红热一下,没有看到铁丝剧烈燃烧,则在收集氧气的过程中可能导致该现象的操作是___________(填字母)。
A. 导管口开始有气泡放出时,立即收集 B. 收集结束时瓶中预留少量水
C. 收集结束时,在水面下用玻璃片盖住瓶口 D. 开始时集气瓶内未装满水
(7)F是一种可用于集气、洗气等的多功能装置。甲烷是一种密度比空气小、难溶于水且与水不反应的气体,若用装置排空气法收集甲烷,甲烷应从 (填“m”或“n”)进入F中;若将F装置内装满水,再连接量筒,就可以用于测定甲烷的体积,则量筒与F装置 (填“m”或“n”)连接。
4.(2025-2026九上·江苏苏州·期中)“暖宝宝”是日常生活中应用广泛的一次性取暖用品。
已知:暖宝宝的主要成分有铁粉、水、活性炭和氯化钠等。
探究1.暖宝宝撕开外袋发热是否与氧气有关?
【实验】
装置
步骤
现象
Ⅰ.按左图组装实验装置,打开K,紧握仪器a.
水中导管口有气泡冒出。
Ⅱ.撕开外袋取出暖宝宝,打开橡皮塞,将暖宝宝粘贴在温度计上,立即将橡皮塞旋紧。
导管中液面上升,温度计示数升高,氧气体积分数持续下降。
(1)仪器a的名称为 。
(2)分析产生“导管中液面上升”现象的主要原因是 。
根据上述实验得到的结论:暖宝宝工作时发热现象与氧气有关。
(3)用氧气替代空气重复上述实验,测得相同时间导管中液柱高度的变化数据,如下表:
时间/s
10
20
30
40
50
60
70
80
空气中液柱高度/cm
0.3
0.7
1.6
2.4
3.2
4.1
5.0
5.7
氧气中液柱高度/cm
0.4
1.1
2.5
3.8
5.1
6.5
7.9
9.1
分析表中数据,能得到的结论是 。
(4)暖宝宝发热过程中铁转化为氢氧化亚铁,该反应的符号表达式为 。
探究2.暖宝宝中氯化钠和活性炭的作用是什么?
【实验】向盛有干燥空气的锥形瓶中分别放入下表中序号①~④中的物质,用温度传感器分别测量相同时间内的温度变化,测得的相应数据如图-1所示:
物质序号
铁粉/g
水/mL
氯化钠/g
活性炭/g
①
9
6
0
0
②
9
6
3
0
③
9
6
0
6
④
6
3
6
(5)④中x为 g。
(6)根据实验①和②可得出的结论是 。
(7)欲得到“活性炭能加快反应速率”的结论,依据的两个实验是 (填序号)。
5.(2025-2026九上·江苏苏州·期中)制取气体是初中化学实验的重要内容。
Ⅰ.高锰酸钾制取氧气
(1)加热高锰酸钾固体制取氧气,可选用的发生装置为 (选填字母)。
(2)检查装置的气密性:图-1所示是实验中观察伸入水槽内导管处不同时刻所产生的现象,其出现的先后顺序是 (填序号)。
(3)氧气可用排水法收集的原因是 。
(4)氧气收集完毕后,正确的操作是___________(填字母)。
A. 熄灭酒精灯 B. 将导管移出水面
Ⅱ.过氧化氢制取氧气
(5)常温下过氧化氢会缓慢分解产生氧气,该反应的符号表达式为 。
(6)兴趣小组为探究不同催化剂对过氧化氢分解的催化效果,取大小相同的新鲜猪肝块和新鲜土豆块,分别加入30 mL相同浓度的过氧化氢稀溶液,用压强传感器测量如图-2装置中的压强,测得压强与时间变化关系如图-3中曲线m、n所示。
①上述实验中催化效率更高的是 (选填“新鲜猪肝块”或“新鲜土豆块”)。
②分析曲线m,过氧化氢分解反应是 (选填“放热”或“吸热”)反应。
③120s后曲线m、n最终达到相同的压强,说明 。
III.氯酸钾制取氧气
(7)KClO3制氧原理:
。
245 gKClO3按上式完全分解,理论上能生成O2的质量为 g。
6.(2025-2026九上·江苏省苏州市高新区实验初中学·期中)氧气是人类赖以生存的重要物质。
I.太空制氧
中国计划于2035年前建成国际月球科研站,站内的物质循环系统设计如图1所示。
(1)该系统中能生成氧气的反应的符号表达式为 ,该反应的能量转化形式为 。
(2)催化剂的使用可使反应I在较低温度和压力下进行。该反应的符号表达式为 ,其中氢元素化合价的变化为 。
Ⅱ.实验室制氧
下图是实验室中常见的气体制备和收集装置。
(3)仪器①、②的名称:① ,② 。
(4)实验室常用A装置完成高锰酸钾制氧气,该反应的符号表达式为 ,实验时A装置需进行的调整是 。将A和F连接制取氧气,实验结束时应先 (填“a”或“b”)。
a.将导管移出水面 b.熄灭酒精灯
(5)若选用E装置收集氧气,验满的具体操作、现象、结论是 。
(6)实验室用双氧水和二氧化锰制氧气时,与装置B对比,选用C作发生装置的优点是 。若选用D装置,图中为药品加入完毕后的状态,要使反应进行,应进行的操作是 。
(7)若直接用30%的双氧水利用C装置制取氧气,反应速率太快。为获得较为平稳的气流,图-2所示发生装置中能达到最佳效果的是 (填序号)。
(8)图-3是重油、褐煤在氧气含量不同的空气中燃烧的有关数据。结合图-3的图1说明空气中氧气含量与燃烧产生的温度的关系: 。根据图-3的图2可知,减少燃料燃烧尾气污染的可行措施有 。
7.(2025-2026九上·江苏省苏州中学伟长实验部·期中)我们已经学习的几种常见气体在生产生活中和实验研究中都有很多应用。
(一)在实验室和生活中选择合适的药品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。
(1)加热氯酸钾和二氧化锰来制备并收集一瓶氧气,进行蜡烛燃烧实验并验证反应后生成物,选用的装置组合是(A-E中选填字母) ,反应的符号表达式为 。
(2)若用F装置来收集氧气,气体应从 (填a或b)端通入。
(3)搭建如图2所示装置时,需要调整试管的倾斜角度,可松开 (选填“”、“”或“”)处的螺丝,待调整后再拧紧。
(4)实验室用FeS固体和稀硫酸反应制取气体。是有毒气体,能溶于水。制取选择的发生装置是(A-E中选填字母) ,为了防止逸散到空气中,常用NaOH溶液来吸收。图中“防倒吸装置”应选择 (选填“甲”或“乙”)。
(二)化学实验室常用二氧化锰催化过氧化氢溶液分解的方法制取氧气。
(5)用二氧化锰催化过氧化氢溶液制取氧气的符号表达式是 。
某化学兴趣小组对影响过氧化氢溶液分解快慢的因素进行如下研究:
【提出问题】影响过氧化氢溶液分解快慢的因素有哪些?
【作出假设】假设1:过氧化氢溶液浓度;假设2:催化剂的质量;假设3:温度。
【设计实验】小红同学设计如下实验:
实验序号
过氧化氢溶液浓度/%
过氧化氢溶液体积/ml
温度/℃
二氧化锰用量/g
收集氧气的体积/ml
反应所需的时间/s
①
5%
10
20
0.1
90
16
②
30%
10
20
0.1
90
2
③
30%
10
35
无
90
149
(6)通过实验①和②对比可得到的结论是 。
【讨论交流】
(7)小明同学认为在这个实验中,应该用 法收集氧气更合适。
(8)小辉提出小红的实验无法验证温度对过氧化氢溶液分解快慢有影响,请说出小辉的理由 ;
(9)若用如图实验装置制取氧气,取5毫升5%过氧化氢溶液在水浴温度控制在80摄氏度时,测定的收集气体体积会比真实值偏大,其原因是 。
8.(2024-2025九上·江苏苏州吴中、吴江、相城、高新·期中)氧气支持生命活动,也是一种重要的化工原料。
Ⅰ.空气制氧
利用分子筛吸附氮气和氧气能力的差异将二者分离,部分过程的示意图如图-1所示。
(1)空气通过分子筛吸附材料时,更容易被吸附的分子是 (填“”或“”)。
(2)将被吸附的气体释放出去,分子筛便可以恢复吸附能力。可采用的方法是 (填“加压”或“减压”)。
(3)下列说法不正确的是________(填字母序号)。
A. 分子筛中发生的变化是物理变化
B. 分子筛吸附法制取的氧气中含有水蒸气和二氧化碳
C. 分子筛对氮气的吸附能力与吸附塔内气体压强无关
Ⅱ.高锰酸钾制氧
(4)实验室用高锰酸钾制取氧气,如图-2中可选择的发生装置为 (填字母序号),该反应的文字表达式为 。
(5)收集装置中,不能用来收集氧气的是 (填字母序号);若用F装置收集氧气,则气体应从导管 (填“a”或“b”)端通入。
Ⅲ.催化剂制氧
兴趣小组用如图-3所示装置探究不同催化剂对过氧化氢分解的催化效果。取大小相同的新鲜土豆块和新鲜猪肝块作催化剂,分别加入相同浓度的过氧化氢稀溶液后,用传感器测量装置中气压的变化,如图-4中曲线a、b所示。
(6)过氧化氢在土豆块催化作用下能迅速放出氧气,该反应的文字表达式为 。结合实验和曲线a、b分析,两种催化剂中催化效率更高的是 (填“猪肝块”或“土豆块”)。
(7)加猪肝块催化的过氧化氢完全反应所用的时间大约是 s(填“30”、“65”或“120”)。
(8)采用两种不同催化剂进行实验,最终测得的气体压强相同,其原因是 。
9.(2024-2025九上·江苏苏州工业园区五校·期中)如图是实验室常用气体制备或收集装置图,请回答下列问题:
(1)图中仪器a的名称是 。
(2)实验室用高锰酸钾制氧气的符号表达式为 用该原理制取并收集较纯净的氧气,装置可选用 (填字母),为防止高锰酸钾粉末进入导管,该装置需要做出的改进是 。
(3)某学习小组利用图1所示装置对氯酸钾制氧气进行探究,实验时测得氧气浓度随温度的变化如图2。
①氯酸钾与二氧化锰混合制氧气的符号表达式为
②由图2可知:的作用有 .(选填序号)。
a.加快反应速率 b降低分解温度 c.增加氧气产量
(4)氨气是一种无色有刺激性气味的气体密度小于空气,极易溶于水。实验室常用加热碱石灰(生石灰和氢氧化钠的固体混合物)与氯化铵混合物的方法制取氨气,发生装置可以选用 (填字母);若选用G装置收集,气体应该从 (填“m”或“n”)通入,还需要装置G后接装置H,H装置中倒置漏斗作用是 。
10.(2025-2026九上·江苏苏州吴中·期中)化学兴趣小组同学进行“氧气制取”系列实验研讨活动。
【实验一】实验室制氧气
如图1制取氧气
(1)图中仪器①的名称是 。针筒功能类似分液漏斗,其作用是 。
(2)推压针筒注入双氧水,发生反应的化学方程式为 。收集时导管伸入集气瓶中的时机是 。
【实验二】家庭制氧气
(3)小玲自制了一个家庭简易制氧机如图2所示(空饮料瓶内有过氧化氢溶液,用纱布包裹的自制二氧化锰颗粒通过可上下抽拉的线绳固定)。
①利用可以上下抽拉的线绳,实现与溶液的接触与分离,这样设计的优点是 。
②若想利用B装置监测产生氧气的速度,改进的措施是 (填字母)。
A.将a导管加长并伸入水面以下 B.将b号管加长并伸入水面以下 C.将a和b导管同时加长并伸入水面以下
(4)市售家用制氧机内部结构如图3(制氧剂:过碳酸钠固体和二氧化锰,加入水中后过碳酸钠先分解生成过氧化氢,过氧化氢再分解产生氧气;装置含反应仓、隔板、加湿过滤仓)。
①加湿过滤仓中的水除了过滤杂质提纯氧气外,还可以起到的作用是 (填字母)。
A.可以通过气泡观察氧气生成的速率 B.降低氧气温度 C.加快氧气的生成 D.湿润氧气
②如图4所示为反应速率与反应物浓度、温度的关系()。为了使制氧机出氧流量保持平稳,在使用规定量制氧剂的情况下,反应仓中的夏季和冬季水位线需设置不同,原因是 。
11.(2025-2026九上·江苏苏州·期中)Ⅰ.下列是实验室制取气体的一些装置,请回答有关问题:
(1)写出a仪器的名称: 。
(2)小彤使用A装置制取氧气,发生反应的符号表达式为: ,实验过程中,发现试管破裂,其原因可能是: (填一点即可)。
(3)检查B装置气密性的方法:用弹簧夹夹紧乳胶管,推动注射器活塞,若 (填操作、现象),则气密性良好。
(4)小梅准备把过氧化氢溶液缓缓加入到盛有二氧化锰的容器中制取并收集较纯净的氧气,完成该实验应选用的制取装置的组合是 (填字母)。这种装置与“把二氧化锰加入盛有过氧化氢溶液的试管中制氧气”相比,具有的优点是 。
Ⅱ.小明同学通过百度搜索发现二氧化氮是一种能使带火星木条复燃的红棕色、有刺激性气味的气体,在标准状况下,其沸点为21℃,熔点为-11℃。已知,在加热条件下分解硝酸铜固体,可以同时得到氧气和二氧化氮这两种气体,且气体的体积比为1:4(氧气不与二氧化氮反应)。小明同学为了探究硝酸铜分解产物,设计如下方案:
实验操作
实验现象
实验结论
步骤1:如下图所示装置进行实验
集气瓶中出现红棕色气体
_________________
步骤2:在步骤1所用的装置的试管集气瓶之间接如下图所示的装置,重新进行加热硝酸铜的实验
_________________
有氧气生成
(5)步骤1中可得出实验结论: 。
(6)步骤2中连接“含冰制冷剂”装置的目的是 。
(7)步骤2中的实验现象: 。
(8)小白同学认为只需要观察到步骤1集气瓶中出现红棕色气体,带火星的木条复燃,就能通过理论分析得出二氧化氮具有助燃性。他的理由是
(9)已知镁在二氧化氮气体中燃烧生成氮气和氧化镁,写出该反应的符号表达式 。
12.(2025-2026九上·江苏苏州工业园·期中)兴趣小组的同学开展了“基于特定需求制取氧气”为主题的学习活动。
Ⅰ.实验室制取氧气
(1)下图是实验室制取氧气常用的实验装置,试根据要求回答下列问题:
①实验室可用加热高锰酸钾固体的方法制取氧气。若用高锰酸钾制取并收集一瓶干燥的氧气,选择的发生装置和收集装置为 。该装置需要改进的地方是 。
②实验室还可采用过氧化氢溶液和二氧化锰混合来制取氧气。下列说法正确的是 (填字母)。
A.反应后二氧化锰的质量变少
B.反应后二氧化锰的化学性质不变
C.加二氧化锰可使产生氧气的质量变多
D.除二氧化锰外,一些物质也能催化过氧化氢分解
Ⅱ.探究家用制氧机制取氧气
(2)通过对实验室制取氧气知识的学习,同学们对市面上常见的一种简易制氧机进行了研究,发现其工作原理如图所示:
【查阅资料】甲试剂的主要成分是过碳酸钠(化学式为),它是一种白色固体,溶于水或受热时,会生成碳酸钠和过氧化氢;乙试剂是难溶于水的二氧化锰固体。将一定量的甲试剂和乙试剂先后放入盛有水的反应仓中,即可产生氧气。
①写出反应仓中,过氧化氢分解产生氧气的符号表达式 。
②可将 放置在加湿过滤仓管口处,来检验氧气。
③如图所示,同学们利用饮料瓶、注射器、吸管等日常用品设计并制作简易家庭制氧机。下列关于该简易制氧机说法中,正确的是 (填序号)。
A.装药品前先检查装置的气密性
B.实验中采用注射器可控制液体药品的滴速
C.通过乙瓶中的水可监测氧气产生的速率
D.通过乙瓶中的水可增大产生氧气的湿度
Ⅲ.了解潜艇内氧气的来源
(3)潜艇可用氧烛作为应急氧源,氧烛是一种便携式供氧设备。使用时发生如下两个过程:①按下火帽点燃内部金属镁粉,放出大量的热。②放出的热促使产氧药块中的氯酸钠(NaClO3)在催化剂的催化下持续分解,放出氧气。一枚某型号氧烛中约含氯酸钠21.3 kg,假设完全反应后氯酸钠中氧元素全部转化为氧气,理论上最多可生成氧气的质量为 kg。实际供氧过程中,发现制取的氧气质量小于理论值,原因可能是 。
13.(2025-2026九上·江苏省苏州市立达、沧浪、景范中学校·期中)如图是实验室制取氧气及氧气的化学性质部分实验装置,请回答下列问题。
(1)实验室用氯酸钾与二氧化锰混合加热制取氧气的同时生成了氯化钾,该反应的符号表达式为: ;为了获得较为纯净的氧气,选择制取和收集氧气的装置组合可以是 (填字母,从A~F中选);若用环保空塑料输液袋G装置如上图收集氧气,验满的方法是 。
(2)若此时需要收集0.48g氧气进行后续实验,假设氧气中的氧元素全部来自于氯酸钾,则至少需要准备多少g的氯酸钾?(写出计算过程)
(3)排水法收集了三瓶氧气,如图是硫、木炭、铁丝三种物质在氧气中的燃烧,回答问题:
【查阅资料】二氧化硫有毒,且极易溶于水
①1号瓶底放水的作用是 。
②在空气中点燃木炭后,再将其伸入2号瓶中,对比在空气与氧气中燃烧的剧烈程度不同,其原因是 。
③如图是进行3号瓶实验时的几种操作,更能提高实验成功率的方式是 (填编号)。
a. b. c.
④.4号瓶中反应的符号表达式是 。
(4)某研究小组以过氧化氢溶液为原料,探究制取氧气的适宜催化剂。实验方案如下:在试管中加入20mL 5%H2O2溶液,分别取等质量的重铬酸钾(K2Cr2O7)、CuO、Fe2O3三种物质放在锥形瓶中,采用如图实验装置进行实验,并记录锥形瓶内压强随时间变化的曲线图。
①为了证明CuO是催化剂,除了上述实验,还需要设计实验证明: 。
②根据实验结果,小明认为在实验室用过氧化氢溶液制取氧气实验中,应选择重铬酸钾作为催化剂。你是否同意他的观点,并说明理由 。
14.(2024-2025九上·江苏苏州工业园区星湾学校·期中)氧气是人类赖以生存的重要物质。
Ⅰ.空气中的氧气来源
(1)植物叶片通过光合作用合成有机物,下列示意图能正确表示其中物质消耗和产生的是 。
A.
B.
C.
D.
Ⅱ.工业上从空气中分离氧气
(2)在低温条件下加压,使空气变为液态,然后升温,使氮气首先从液态空气中蒸发出来,剩下的主要是液态氧,将其贮存在钢瓶中。液氮的沸点 液氧的沸点(填>、<或=)。
(3)分子筛制氧,空气经过分子筛时氮气被吸附、氧气通过,获得高浓度的氧气。其微观示意图如图所示,请将如图方框补充完整 。
Ⅲ.实验室利用化学反应制备氧气
实验室里常用加热KMnO4 或 MnO2催化 H2O2溶液分解制取氧气。
(4)仪器①的名称为 。
(5)二氧化锰催化过氧化氢分解的化学方程式为 。若要用KMnO4 制取并收集一瓶干燥的氧气,装置组合可选用 (填字母)。所选择的发生装置需要改进的地方是 。
(6)某兴趣小组查阅资料发现Cu2+也能催化过氧化氢分解,小组成员提出猜想:温度升高,Cu2+催化能力增强。该小组设计如下实验验证猜想。
实验序号
30%过氧化氢溶液/mL
一定浓度硫酸铜溶液/mL
水/mL
水浴温度/℃
3分钟内生成氧气的平均速率(mL/分钟)
1
10
1
1
20
2.4
2
10
1
1
30
9
3
10
1
1
40
90
4
10
0
2
20
A1
5
10
2
30
A2
6
10
0
2
40
A3
①小组同学认为实验1~实验3的结果不能证明猜想成立,理由是 。
②为验证猜想,补充实验4~实验6,请完善实验5的方案:硫酸铜溶液体积是 mL。
③小组同学结合实验1~实验6的结果判断猜想成立,依据是 。
Ⅳ.太空舱制取氧气
我国太空舱用电解水制取氧气,电极上微观粒子的变化情况如图1所示。已知:提高电解效率的措施主要包括:增强导电性、改变电解温度、设置超声波场等。
(7)太空舱制氧系统中电源A极是 极。
(8)B电极表面生成H2的过程可描述为 。
(9)如图分别为两种不同条件下不锈钢电极表面的气泡直径分布情况图。
①气泡覆盖在电极表面使电解反应界面 (选填“增大”或“减小”),降低了电解效率。
②超声波振动能提高电解效率的原因是 。
15.(2024-2025九上·江苏省苏州市立达中学·期中)氧气对生产生活有重要作用,氧气的获得有多种方法。
Ⅰ.实验室制氧气
根据图中所列举的验室制取氧气的装置(如图1所示),回答下列问题。
(1)写出标号的仪器名称:① ;② 。
(2)用高锰酸钾制取氧气,反应的符号表达式为 ,制取并收集一瓶干燥的氧气所用的装置组合为 (从中选择,填序号)。
Ⅱ.简易供氧器制氧气
某同学以过碳酸钠、二氧化锰为药品,用两个塑料瓶分别作为反应仓和加湿仓,设计制作简易“制氧机”,如图2所示。[过碳酸钠()为白色固体,加水溶解分解生成碳酸钠和过氧化氢。]
(3)制氧时,在反应仓中加入适量水,再依次加入过碳酸钠和二氧化锰。反应仓中过氧化氢生成氧气的符号表达式为 ,二氧化锰的作用是 。
(4)加湿仓为图中 瓶(填“左”或“右”),将产生的氧气通过加湿仓的目的是 。
(5)制作简易供氧器,选择反应原理时需要考虑的因素是 。
Ⅲ.工业制氧气
膜分离制氧是在一定压力下将空气透过分离膜,渗透速率较快的氧气在膜的渗透侧富集(提高浓度),渗透速率慢的氮气被截留,流程如图3所示。
(6)从微观角度分析,空气经过压缩机时发生改变的是 。
(7)据图4分析,当膜进口温度,压强时,富集得到的氧气体积分数为 ,渗透物的主要成分是 。
(8)膜进口温度对膜分离效果有一定影响。为证实这一观点,某研究团队在以下进行了实验(防止温度过高降低膜的寿命),得到氧气体积分数与膜进口温度的关系如图4所示。根据图像,可得出的结论是 。
试卷第1页,共3页
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专题13 气体制取题
1.【答案】(1)太阳 (2) (3)变小 (4)< (5)① H ② (6)① 长颈漏斗 ② a (7) (8)物理 (9)过滤 (10)H2+CO2 H2O+CH4 (11)循环再生过程中生成了CH4,而CH4不参与循环再生过程,消耗了氢元素
2.【答案】(1)① H2O2H2O+O2 ② CD DC ③ 将带火星的木条放在n端管口,若木条复燃,说明氧气已经集满 (2)① 混合物 ② ab ba (3)c (4)持续放热,维持反应温度 (5)产生大量氯气,导致收集到的氧气不纯 (6)B
3.【答案】(1)锥形瓶 (2)① 高锰酸钾的组成中含有氧元素 ② ③ 防止加热时试管内粉末状物质进入导管 (3)可以控制反应速率 (4)A (5)AC (6)AD (7)① n ② m
4.【答案】(1)锥形瓶 (2)暖宝宝工作时,消耗氧气使压强减小的趋势大于放出热量使压强增大的趋势,锥形瓶内,压强小于大气压,水被压入导管 (3)相同时间内,暖宝宝在氧气中的反应速率比在空气中快 (4) (5)9 (6)氯化钠能加快暖宝宝发热反应的速率 (7)① 和③(或② 和④)
5.【答案】(1)A (2)① ② (3)氧气不易溶于水且不与水反应 (4)BA (5) (6)① 新鲜猪肝块 ② 放热 ③ 催化剂不改变生成物的质量 (7)96
6.【答案】(1)① ② 电能转化为化学能 (2)① ② 变为 (3)① 试管 ② 长颈漏斗 (4)① ② 在试管口放一团棉花 ③ (5)将带火星的木条伸到导管口,若木条复燃,则氧气收集满 (6)① 可以控制反应速率 ② 挤压软塑料管,使双氧水与二氧化锰接触 (7)① (8)① 氧气含量越高,燃烧产生的温度越高 ② 增大氧气的含量(答案合理即可)
7.【答案】(1)① AD ② (2)b (3) (4)① B ② 乙 (5) (6)相同条件下,过氧化氢溶液的浓度越大,过氧化氢的分解速率越快 (7)排水 (8)小红的实验方案中没有温度不同,其它因素全部相同的对比实验 (9)该实验中温度较高,水会受热蒸发变为水蒸气
8.【答案】(1)N2 (2)减压 (3)BC (4)① A ② (5)① D ② a (6)① ② 猪肝块 (7)30 (8)催化剂只能改变化学反应速率,不能改变生成物的质量
9.【答案】(1)集气瓶 (2)① ② AF ③ 在试管口塞一团棉花 (3)① ② ab (4)① A ② n ③ 防倒吸
10.【答案】(1)① 锥形瓶 ② 控制滴加液体的速率和用量,获得平稳气流 (2)① ② 导管口气泡连续均匀冒出时 (3)① 控制反应的发生和停止 ② A (4)① ABD ② 夏季温度高,冬季温度低,为使反应速率平稳,通过调整水位线改变反应物浓度来平衡温度对反应速率的影响(合理即可)
11.【答案】(1)水槽 (2)① ② 试管外壁有水未擦干、加热前没有预热等 (3)松开手后活塞回到原来的位置 (4)① BF ② 可以控制反应速率 (5)硝酸铜分解生成了二氧化氮 (6)去除二氧化氮,防止对氧气的验证产生干扰 (7)带火星的木条复燃 (8)空气中氧气与氮气的体积比也约为1:4,但空气不能使带火星的木条复燃,而步骤1中气体能使带火星的木条复燃,说明二氧化氮具有助燃性 (9)
12.【答案】(1)① BD ② 在试管口处堵一团棉花 ③ BD (2)① ② 带火星的木条 ③ ABCD (3)① 9.6 ② 氯酸钠分解不完全或有氧气损耗等
13.【答案】(1)① ② AD ③ 将带火星的木条放在n端导管口处,木条复燃,说明氧气已收集满 (2)解:设收集0.48g氧气至少需要氯酸钾的质量为x。
答:至少需要1.225g氯酸钾。 (3)① 吸收生成的二氧化硫,防止污染空气 ② 空气中氧气浓度和2号瓶中氧气浓度不同 ③ c ④ 、 (4)① 反应前后CuO的质量和化学性质不变 ② 不同意,理由是重铬酸钾作催化剂时反应速率较快,气体不易收集
14.【答案】(1)B (2)< (3) (4)长颈漏斗 (5)① ② AF ③ 在试管口处放一团棉花 (6)① 过氧化氢在加热的条件下分解速率也会加快 ② 0 ③ 结合实验4~实验6,可知温度升高,会加快过氧化氢的分解,但影响很小,再根据实验1~实验3的结果可知,温度升高,Cu2+催化能力增强 (7)正 (8)氢离子得到电子变成氢原子,每两个氢原子结合形成氢分子 (9)① 减小 ② 超声波振动使气泡破裂,电极表面气泡的覆盖面积减小
15.【答案】(1)① 试管 ② 水槽 (2)① ② AC (3)① ② 催化作用 (4)① 右 ② 增加氧气的湿度 (5)原料是否廉价易得、反应速率是否适中、制得气体是否纯净、实验条件是否易于控制等 (6)分子间隔 (7)① 48% ② 氧气 (8)膜进口温度越高,所得到氧气体积分数越低
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