专题03 空气和氧气（期中培优讲义）九年级化学上学期新教材人教版

专题03 空气和氧气 易错题避坑清零 一、空气的成分 二、氧气的性质和用途 三、制取氧气 拉分题思维拆解 一、空气中氧气含量的测定 二、氧气制取的装置与异常现象探究 压轴题满分破局 培优练三维突破 易错通关 / 思维拔高 / 压轴攻坚 一、空气的成分 1. 探究空气中氧气的含量 （1）拉瓦锡研究空气成分 拉瓦锡是在密闭实验装置中利用汞与氧气在加热条件下反应生成氧化汞，氧化汞在加强热条件下反应生成汞与氧气的实验，得出空气是由氮气和氧气组成的。 （2）红磷燃烧测定空气中氧气的含量 实验装置 实验原理 红磷燃烧消耗集气瓶内的氧气，瓶内气体减少，压强减小，冷却后打开弹簧夹，烧杯内的水会被压入集气瓶，进入水的体积即为瓶内消耗氧气的体积。 实验现象 ①红磷燃烧，产生大量白烟，并放出热量； ②冷却后打开弹簧夹，烧杯中的水被吸入集气瓶，瓶内液面上升约1/5。 实验结论 氧气约占空气总体积的1/5。 化学方程式 _____________________ 试剂选择要求 物质能在空气中燃烧且只与氧气反应，燃烧后的生成物为固体或液体。 误差分析 小于1/5原因 ①装置漏气；②红磷量不足； ③未冷却到室温就打开弹簧夹。 大于1/5原因 ①红磷在集气瓶燃烧过程中，弹簧夹没有夹紧；②点燃的红磷伸入集气瓶没有迅速塞紧瓶塞。 2. 空气的成分及用途 空气成分 氮气（N2） 氧气（O2） 稀有气体 二氧化碳（CO2） 其他 体积分数 78% 21% 0.94% 0.04% 0.02% 空气成分 性质 对应的用途 氧气 供给呼吸 动植物呼吸、医疗急救、登山、潜水等 支持燃烧 炼钢、航天、气割、气焊等 氮气 化学性质不活泼 用作保护气：灯泡、食品、金属焊接等 液氮沸点低 制造低温环境：医疗、超导材料等 可转化为氨气等 用于化工生产，制造硝酸、化肥 稀有气体 通电发光 作电光源：霓虹灯、航标灯、闪光灯等 化学性质不活泼 用作保护气：灯泡、金属焊接等 氦气密度小 用于填充探空气球、热气球等、氩氦刀治疗肿瘤。 3.保护空气质量 （1）空气的污染及其危害 空气污染指数的有害气体主要包括_____________________； 导致酸雨：_____________________ （2）防治空气污染的措施 ①加强大气质量监测，实时发布空气质量日报，管控污染物排放。 ②使用清洁能源，减少煤、石油等化石燃料燃烧；推广太阳能、风能、氢能、天然气等无污染/低污染能源。 ③植树造林、种草，绿色植物可吸附粉尘、吸收有害气体，净化空气。 ④工业废气处理达标后再排放，工厂安装净化装置，除去废气中的二氧化硫、二氧化氮等有害气体。 4.纯净物和混合物的辨别 ①纯净物：由一种物质组成，有固定的性质，可以用化学符号来表示。如氧气O2，二氧化碳CO2等。 ②混合物: 由两种或两种以上的物质混合而成，无固定的组成和性质，混合物中各成分保持原有的化学性质。如：空气、糖水、食盐水、海水、溶液、稀有气体。 【易错典例1】（25-26九年级上·广东汕头·期中）空气是一种宝贵的自然资源。下列关于空气成分的说法正确的是 A．氧气约占空气总质量的21% B．氮气的化学性质不活泼，常用作食品包装的保护气 C．二氧化碳含量升高会形成酸雨，属于空气污染物 D．稀有气体的化学性质很活泼，容易与其他物质发生反应 【易错典例2】（25-26九年级上·湖南湘西·期中）为测定空气中氧气的含量，某同学将教材实验进行改进，改进后的实验装置如图所示(部分夹持装置已忽略)，实验时引燃红磷后便熄灭酒精灯。下列有关改进实验的说法不正确的是 A．为节约实验药品，只取用少量红磷即可 B．实验结束后试管内气体的主要成分为氮气 C．待红磷熄灭并冷却至室温，打开弹簧夹，注射器活塞向左移动 D．改进后的装置能减少测量误差，且对环境更友好 【易错典例3】（2025-2026九上·江苏镇江·期末）下列物质属于纯净物的是 A．鲜橙汁 B．蒸馏水 C．冰可乐 D．纯牛奶 二、氧气的性质及用途 1．通常状况下，氧气是无色无味气体，密度稍大于空气，不易溶于水，加压或降温可液化成淡蓝色液体或固体。加压降温后，氧气变成液氧储存在蓝色钢瓶 2．氧气化学性质比较活泼，具有助燃性，能使带火星木条复燃；供给呼吸，可用作医疗急救。 铁、硫、碳等物质与氧气反应 物质 反应现象 化学方程式 注意事项 木炭 在空气中燃烧发 红 光，在氧气中发 白 光， 放热 ，生成的气体能使澄清的石灰水变 浑浊 。 _____________________ 坩埚钳应由上而下缓慢伸入集满氧气的集气瓶中，防止瓶内氧气受热逸出 蜡烛 在氧气中燃烧比在空气中更旺，，发出 白 光，放出热量，生成 白雾 和使石灰水 浑浊 的气体 验证蜡烛燃烧产生水必须使用干燥的烧杯 铁丝 在空气中红热，在氧气中剧烈燃烧 ，火星四射 ，生成 黑色固体 _____________________ ①铁丝若生锈，必须用砂纸进行打磨处理；②细铁丝盘成螺旋状，增大铁丝的受热面积及其与氧气的接触面积；③瓶底预先加少量水（或铺少量沙子），防止生成的高温熔化物溅落，炸裂瓶底；④铁丝的末端系上火柴梗，目的是引燃铁丝；⑤当火柴梗快燃尽时再把铁丝伸入集气瓶中，以免火柴梗燃烧消耗过多的氧气，使现象不明显。 硫 在空气中燃烧发出微弱的淡蓝色火焰，在氧气中发出明亮的蓝紫色火焰，放出热量，生成有刺激性气味的气体 _____________________ 要在瓶底装少量水：吸收二氧化硫，防止污染空气 3.氧化反应 物质与氧气的反应属于氧化反应。氧化反应不是基本反应类型。 缓慢氧化：某些条件下，物质与氧气只发生缓慢的氧化反应，甚至不易被察觉。 ①常见的缓慢氧化有：动植物的呼吸作用，金属器皿的锈蚀、食物的腐烂、有机肥的腐熟等。 ②燃烧和缓慢氧化的共同点：都有氧气参加；都是氧化反应；都放热。 【易错典例1】（2025-2026九上·江苏常州·期末）氧气是我们赖以生存的重要气体，下列与氧气相关的说法中正确的是 A．发现：历史上真正发现氧气并研究了其在空气中含量的科学家是波义耳 B．制取：工业上采用分离液态空气制取氧气，是利用了氮气和氧气沸点不同的原理 C．用途：氧气能支持燃烧，可用作燃料 D．存在：鱼虾能在水中生存，说明氧气易溶于水 【易错典例2】（26-27九年级上·山西吕梁·阶段检测）小组同学用排水法收集的一瓶氧气做铁丝燃烧实验，结果未观察到“燃烧”和“火星四射”的现象。下列原因分析与该实验失败无关的是 A．未用砂纸打磨铁丝 B．集气瓶底部没有铺一层细砂 C．铁丝未用火柴引燃 D．收集氧气时集气瓶中未灌满水 【易错典例3】（25-26九年级上·江西南昌·期中）某实验小组同学通过以下实验探究氧气的性质。请回答下列问题 (1)实验一：写出木炭在氧气中完全燃烧的化学符号表达式___________。 (2)实验二：图⑤中集气瓶底部放少量水的目的是___________。 (3)实验三：图⑥中可观察到的现象是___________。 (4)实验四：将氧气倒入烧杯中，观察到带有火星的木条自下而上依次复燃，说明氧气具有的性质是：___________(写出一点)。 三、制取氧气 （一）分离空气法制取氧气 1．分离液态空气法：利用液态氧气和液态氮气的沸点不同。该方法是物理变化。 2．具体过程：在低温下加压，使空气液化，然后升温，液态氮的沸点比液态氧的沸点低，氮气先蒸发出来，剩下主要是液氧。（工业制取出来的氧气一般解压保存在淡蓝色钢瓶中） 3．膜分离法制氧和分子筛制氧，均为物理变化。 4． （二）实验室制氧气 固体与液体常温下制氧气 加热固体制氧气 化学方程式 _____________________ 发生装置 加热高锰酸钾（带棉花），加热氯酸钾和二氧化锰不用棉花 步骤 检查装置的气密性→向锥形瓶中加入二氧化锰固体→塞好带有分液漏斗【或长颈漏斗：长颈漏斗下端管口应该伸入液面以下（液封），防止生成的气体从长颈漏斗中逸出】和导管的双孔橡胶塞→向分液漏斗(或长颈漏斗)中加入过氧化氢溶液→用排水法(或向上排空气法)收集气体。 （1）查：连接装置，先下后上，从左到右的顺序，检查装置的气密性，将导管的一端浸入水槽中，用手紧握试管外壁，若水中导管口有气泡冒出，松开手后，导管口出现一段水柱，证明装置不漏气。 （2）装：装入药品，按粉末状固体取用的方法（药匙或纸槽） 试管口塞一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导气管，堵塞导管。（3）定：固定试管时，试管口应略向下倾斜（防止生成的冷凝水回流，使试管底部炸裂），铁夹应夹在试管的中上部，导管伸入试管稍露出橡皮塞，利于产生的气体排出。 （4）点：加热药品，先使试管均匀受热（预热），后在固体药品部位用酒精灯外焰加热。 （5）收：收集气体，若用排水法收集气体（导管略伸进集气瓶口），当气泡连续均匀冒出时开始收集（因为开始排出的气体是空气，会使得收集的氧气不纯）；当集气瓶口有大量气泡往外冒时，氧气收集满，在水下用玻璃片盖住瓶口，移出水槽，集气瓶正放在桌面上(氧气密度比空气大，正放)，防止气体逸出。若用向上排空气法收集气体，收集时导管应伸入集气瓶底部（为了排尽瓶内空气），验满时，将带火星的木条放在集气瓶口，若复燃，则氧气已收集满。 （6）移：先将导管移出水面 （7）熄：再停止加热 收集方法 排水法 向上排空气法 检验和验满 检验：将带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，说明是氧气。 验满：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明已满。 （三）催化剂及其作用 1．定义:在化学反应里能 改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生变化的物质叫催化剂。催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。 易错提醒： ①催化剂能改变改变化学反应速率，包括加快和减慢。 ②催化剂只能改变化学反应的速率，不能改变生成物的质量。 ③催化剂是针对具体反应而言，不能单独说某种物质是催化剂。 ④同一个化学反应，可能有多种不同的催化剂。 2．证明某物质是催化剂： ①证明是否改变反应速率：相同条件下，加或者不加药品对比实验； ②证明质量是否改变：实验前称量一次，实验后分离出来再称量一次，比较两次称量结果； ③证明化学性质是否改变：将分离出来的物质再重复进行一次实验，观察是否还能改变反应速率。 【易错典例1】（2025-2026九上·江苏南京·期中）请根据下列装置图，回答问题。 (1)仪器①的名称是___________。 (2)实验室用过氧化氢溶液制取并收集较纯净的氧气，应选择的装置是___________(填字母)，该反应的化学方程式为：___________；能用排水法收集氧气的原因：___________。 (3)兴趣小组同学在实验中多次使用注射器(如图所示)。 ①甲：用手指堵住注射器末端的小孔，仍能推动活塞，这是因为分子___________。 ②乙：向右拉动注射器活塞，若观察到___________，说明该装置的气密性良好。 ③丙：与用装置B制氧气相比，丙装置的优点是___________。 (4)小王利用加热高锰酸钾的方法验证质量守恒定律。如上图，小王将适量高锰酸钾装入试管，塞入一团棉花并测得反应装置(含棉花)与药品的总质量为m1；加热一段时间后，测得量筒中气体体积为V；再次测得反应装置(含棉花)与药品的总质量为m2.已知常温常压下氧气的密度为ρ。 ①加热高锰酸钾制得氧气的化学方程式为___________。 ②小王根据实验数据计算发现：(m1-m2)≠ρV，与质量守恒定律不符。他分析了可能的原因，其中正确的是___________(填字母)。 A．一部分氧气溶于水中 B．待导管口连续均匀冒出气泡时用量筒收集氧气 C．试管中的高锰酸钾没有完全分解 D．停止加热时，先将导管移出水面，再熄灭酒精灯 【易错典例2】图1归纳了4种制取氧气的方法。 (1)图1中的固体甲是一种白色固体。甲的化学式为___________。 (2)下图是从空气中分离出氧气的主要步骤 ①步骤C的原理是利用氮气和氧气的___________不同，通过控制温度将氮气和氧气分离开来。 ②液氧通常贮存在___________(填“黑”或“淡蓝”)色的钢瓶中。 (3)实验室常用下图甲和乙来制取氧气。 ①利用甲制取氧气的化学反应符号表达式为___________。管口塞一团蓬松的棉花团，其目的是___________。 ②利用甲进行实验时，若要调整试管的高度，保证用酒精灯的外焰加热，应调节旋钮___________(填“A”、“B”或“C”)。 ③利用甲进行实验时，下列可能导致收集到的氧气不纯的原因有___________。 A．集气瓶内预先未装满水         B．水中刚冒出气泡就开始收集 C．集气瓶内的水还未排完就盖上玻璃片，并从水中取出 ④利用乙制取氧气的化学反应符号表达式为___________。能用向上排空气法收集氧气，是利用了氧气___________的性质。 ⑤利用乙进行实验时，表明氧气已经收集满的实验方案是___________。 【易错典例3】（2025-2026九上·江苏无锡·期中）某化学兴趣小组对不同催化剂催化分解的效率开展如下探究。 选用海藻酸钠制成大小相同的微球(在本实验中不参与反应)各20粒作为催化剂的支架，负载等量催化剂(新鲜猪肝块和氧化铜)。分别加入10mL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，如图所示。 【查阅资料】猪肝块中含有过氧化氢酶，在较高温度下会失效，且不能恢复活性。 (1)对过氧化氢分解催化效果较好的是___________(填“新鲜猪肝块”或“氧化铜”)。 (2)过氧化氢被CuO催化分解的符号表达式为___________。 (3)请从催化剂作用的角度解释：120秒后曲线a、b重合的原因是___________。 (4)重复使用催化剂进行实验，发现新鲜猪肝块的催化效果越来越弱，原因可能是___________。 (5)在氧化铜催化分解实验中还想继续提高反应速率可采取的措施有___________。 一、空气中氧气含量测定的误差与拓展 失分集中在非常规装置的误差判断和药品选择逻辑。 ‌底层思维锚点‌：所有误差分析都回归「密闭体系→氧气被消耗→生成固体→压强差对应氧气体积」这条完整逻辑链，任何一个环节偏离都会直接导致结果偏差。 ‌正向偏差（进水>1/5）思维链‌：先找“瓶内气体在反应中提前逸出”的场景：弹簧夹未夹紧，红磷燃烧放热让空气从导管跑出；点燃红磷后伸入集气瓶速度过慢，塞塞子前大量热空气溢出。 ‌负向偏差（进水<1/5）思维链‌：反向排查“氧气没耗尽/压强差没拉满”的场景：红磷量不足无法耗尽氧气；装置气密性差，冷却时外界空气倒灌；未冷却到室温就打开止水夹，瓶内气体受热膨胀压强偏大。 ‌药品选择排除逻辑‌：直接排除燃烧生成气体的物质（硫、木炭），它们会填补消耗的氧气体积，无法形成有效压强差；铁丝不能在空气中点燃，镁条会同时消耗氮气和二氧化碳，导致结果远超1/5。 ‌数字化实验拓展思维‌：结合氧气浓度传感器的图像题，不能只背“最终氧气浓度降为0”，要能识别图像中红磷熄灭后氧气剩余的平台段，解释“红磷无法完全耗尽瓶内氧气”的隐藏结论。 【拉分典例1】（25-26九年级上·福建泉州·期中）暖宝宝中的发热剂可以代替红磷测定空气中氧气的体积分数。将足量的发热剂放入针筒中(发热剂体积影响忽略不计)，活塞停留在“100mL”处(如图一所示)，充分反应后活塞最终停留在“80mL”处(如图二所示)。下列说法错误的是 A．发热剂与氧气反应不产生气体 B．应等到冷却至室温再读数 C．该实验测得空气中氧气的体积分数是80% D．实验中不断转动针筒可使反应更充分 【拉分典例2】（25-26八年级下·山东潍坊·期中）化学学习小组开展“测定空气中氧气含量”的探究活动。 【设计实验】设计并利用图1装置测定空气中氧气的含量。 (1)红磷燃烧的文字表达式是______________。 【优化实验】 (2)暖宝宝贴的工作原理是铁粉与氧气缓慢反应。图2为用氧气传感器分别测得利用暖宝宝贴和红磷在密闭装置内实验时氧气的含量变化图像。对比分析，使用暖宝宝贴测空气中氧气含量的优点是___________。 【反思交流】 (3)如图2所示，利用红磷测定空气中氧气含量实验中，氧气含量从8.05%上升到9.26%的原因可能是___________（写出1点即可）。 【创新应用】 小组同学将该实验创新设计如图3，已知食品脱氧剂（以铁粉为主的物质组成）通过化学反应能除去密闭包装袋中的氧气，减缓食品氧化。相关数据如下表所示： 实验时间/min 0 5 10 30 35 45 量筒中液面的刻度/mL 80 65 50.5 43.1 43.1 43.1 (4)根据表中数据计算，空气中氧气的体积分数为_____（用百分数表示）。 【构建模型】 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。以下是测定空气中氧气含量的思维模型： (5)从建模角度分析，图1装置中烧杯内水所起的作用归属于上述思维模型中的_____（填标号）。 二、氧气制取的装置与异常现象探究 该类题跳出课本标准装置，以陌生固液/固固加热装置为载体，考查气密性检查、异常现象归因，是实验题核心拉分区。 ‌装置选型思维链‌：先明确“反应物状态+反应条件”定发生装置，再根据“气体密度、溶解性、是否与空气反应”定收集装置，最后补全除杂、防倒吸等细节环节。 ‌气密性检查通用逻辑‌：三步法构建封闭体系→人为制造压强差→观察稳定的气泡/液面差现象，拒绝只写“看有没有气泡”的不规范表述。 ‌异常现象归因拆解‌：比如高锰酸钾制氧气水槽水变红，直接定位“试管口未放棉花，粉末沿导管进入水槽”；排水法收集的氧气不纯，按“集气瓶未装满水留气泡、刚冒气泡就开始收集”两个维度排查。 ‌催化剂探究控制变量思维‌：严格锁定单一变量，验证二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂，必须同时完成“改变速率、反应前后质量不变、化学性质不变”三组对照，缺任意一组都不能得出催化剂结论。 【拉分典例1】（26-27九年级上·天津·阶段检测）实验室利用如图实验装置进行有关化学实验： (1)写出仪器①的名称______。 (2)若用高锰酸钾制取氧气，应选用的发生装置是______(填字母)，你认为该装置中还缺少______，该实验用品的作用是______，该反应用文字可表示为______，若用D装置收集氧气，依据是_____，操作中要等导管口气泡_____放出时才能收集。 (3)下列关于用装置A和D制取氧气的实验操作中，正确的是_____(填字母)。 A．先检查装置的气密性，再装药品 B．先给试管均匀预热，再对着药品部位加热 C．先把盛满氧气的集气瓶从水槽中取出，再盖好玻璃片 D．先熄灭酒精灯，再将导管从水槽中取出 (4)若用过氧化氢溶液和二氧化锰制取一瓶较为干燥的氧气，最好选用的装置为______(填字母，在A~E中选取)。 (5)F是一种可用于集气、洗气等的多功能装置，若用向上排空气法收集氧气，气体应该从______(填“a”或“b”)通入F中。 (6)天然气的主要成分是甲烷(CH4)，它是无色无味的气体，密度比空气小，极难溶于水，能燃烧。实验室用无水醋酸钠和碱石灰固体混合物加热制取甲烷气体。若用此法制取并收集甲烷气体，应该选用的装置是______。 【拉分典例2】（25-26九年级上·广西贵港·期中）某化学兴趣小组在学习制备时，对做催化剂加快过氧化氢分解产生了兴趣，他们提出疑问：其他物质、过氧化氢溶液的浓度等能否对过氧化氢分解速率产生影响？ 【查阅资料】影响化学反应速率的因素有很多，如：使用催化剂、改变反应物的浓度等。 【实验探究】同学们按下图组装实验装置，在室温下分别进行了四组实验，并用传感器测定实验过程中，含量的变化情况，得到如下图所示曲线： 【交流与解释】对比四条曲线，分析： (1)第1组实验的目的是___________。 (2)补全第2组实验的内容：___________。 (3)四组实验中，催化效率最高的是第___________组的实验。 (4)对比第2组和第___________组实验，能说明过氧化氢的分解速率与催化剂的种类有关。 (5)对比第3、4两组实验的试剂和含量随时间变化的曲线，可得出的结论为：___________。 (6)实验小组的同学用第2组的方案制备氧气，发现反应速率偏慢。根据上述实验结论，你认为可采取的改进措施有___________、___________。 【压轴典例1】（25-26九年级上·广东深圳·期中）氧气是我们身边无法离开的物质。某兴趣小组对氧气的研究如下： 任务一：制取氧气 (1)工业上常采取分离液态空气法制取氧气，其原理是利用空气中各成分的______不同进行分离，最终得到较纯净的氧气。 (2)若利用高锰酸钾制取较纯净的氧气，应选择制取装置______（从A~D选），该反应的文字表达式是______；该反应的基本类型属于______反应。 (3)若利用装置E收集氧气，验满的方法______。 任务二：测定空气中氧气的含量 兴趣小组同学分别利用不同的方法测定空气中氧气的含量。 甲组：按图2所示装置，用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的体积分数。 (4)红磷燃烧的实验现象______。 (5)图2装置相比图1的优点______。（写一点即可） 乙组：按图3所示装置，食品脱氧剂（以铁粉为主的物质组成）通过化学反应能除去密闭包装袋中的氧气，减缓食品氧化、抑制微生物生存。同学们用如图3装置进行实验来测定空气中氧气的含量。量筒中装有50 mL水，记录相关数据如下表所示： 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______。（用百分数表示，保留至小数点后一位） (7)甲、乙小组进一步改进实验装置，分别将图2、图3实验装置连接数字传感器，测得实验中氧气的体积分数随时间变化的关系分别如图所示。依据信息，______（填“图2”或“图3”）测定方法更准确。 破局通法 数字化实验+氧气含量测定综合题 ‌满分破局第一步：先锚定图像三个关键节点‌ 反应开始后，红磷燃烧放热让瓶内压强先上升，随后氧气被消耗、温度回落，压强持续下降，最终冷却到室温打开弹簧夹，水倒吸入瓶内，压强回弹至接近初始值。 ‌隐藏考点满分表述‌：图像最终氧气浓度不会降到0，要能准确写出“红磷燃烧无法完全耗尽密闭容器内的氧气，当氧气浓度低于某一阈值时红磷自动熄灭”，这是区分满分和普通得分的核心采分点。 ‌非常规药品替代答题模板‌：用铁粉生锈替代红磷的改进实验，优势表述必须完整覆盖“反应更彻底，氧气耗尽更充分，实验误差更小，不会有明火引燃风险，更环保”，缺任意一点都会被扣1分。 ‌误差反向推导逻辑‌：若最终测得氧气体积分数大于1/5，直接锁定两个操作失误：弹簧夹未夹紧，红磷燃烧放热让瓶内空气沿导管逸出；点燃红磷后伸入集气瓶速度过慢，塞紧瓶塞前大量热空气溢出瓶外。 【压轴典例2】（25-26九年级上·安徽合肥·期中）某化学兴趣小组查阅资料发现，氯酸钾加热到580℃也能分解产生氧气，同时生成氯化钾，兴趣小组开展了以下探究。 【活动一】寻找氯酸钾分解的催化剂 完成实验：按下表进行实验，并测定分解温度。 实验编号 实验药品 分解温度(℃) ① 氯酸钾 580 ② 氯酸钾、氧化铜(质量比1：1) 370 (1)由实验数据可得出的结论是__________________________________。 (2)若要证明氧化铜是该反应的催化剂，还要验证它在化学反应前后的质量和_____________不变。 (3)写出实验编号②中发生反应的文字表达式_________________________________。 【活动二】探究催化剂的用量对反应速率的影响 小组同学完成上述实验后，又深一步进行“氧化铜用量与一定质量氯酸钾制取氧气反应速率关系”的探究。下表是他们的有关实验数据，请你回答有关问题： 氧化铜与氯酸钾的质量比 1：40 1：20 1：10 1：5 1：3 1：2 2：3 1：1 2：1 生成1 L氧气所需的时间(s) 124 79 50 54 75 93 106 153 240 【分析整理】 (4)氧化铜与氯酸钾的质量比为_____________时，反应速率最快。 (5)请你解释当氧化铜与氯酸钾的质量比大于最佳质量比时，生成1L氧气所需时间更长的原因可能是__________________________________。 【活动三】探究其他因素对反应速率的影响 (6)质量相同的同种催化剂，自身还有什么因素会影响催化氯酸钾分解的速率？ 【提出猜想】_________________________________________________。 【设计实验】_________________________________________________。 破局通法 ‌催化剂三性闭环答题模板‌：要证明某物质是反应的催化剂，必须同时完成三组验证：① 加入该物质后反应速率明显加快；② 反应结束后将该物质分离、干燥、称量，质量与反应前完全相等；③ 将回收后的该物质再次加入过氧化氢溶液中，依然能加快分解速率，化学性质未发生改变。缺任意一组验证，结论都不成立。 ‌速率对比规范表述‌：描述催化效果差异，必须限定“其他条件完全相同的前提下”，通过观察“相同时间内产生气泡的快慢、相同时间内收集到氧气体积的大小”来比较，不能省略控制变量前提。 【压轴典例3】（24-25九年级上·福建泉州·阶段检测）兴趣小组开展“自制简易制氧机”的跨学科实践活动。 活动一：探秘制氧原理 (1)渗透膜法制氧。利用膜材料对气体分子的选择性渗透作用，在一定压力下，让空气通过氧气分离膜，可得到高浓度的氧气，如图2所示。 ①同温同压下，气体的体积比等于分子个数比。图1表示空气微观模型的是______(空气中其他成分忽略不计，填字母)。 ②空气通过氧气分离膜时，氮分子渗透速率______(填“＞”或“＜”)氧分子渗透速率。 (2)化学试剂制氧。 ①以下试剂可用于制取氧气的是______(填字母)。 a.过氧化钠(Na2O2)     b.氯化铵(NH4Cl)     c.甲烷(CH4)      d.过氧化钙(CaO2) ②常见制氧剂为过碳酸钠(Na2CO4)和二氧化锰。制氧机部分配方说明见表，其中甲、乙剂的成分是过碳酸钠或二氧化锰。 甲剂 乙剂 平均供氧量(毫升/分钟) 供氧时间(分钟) 配方一 1袋 1袋 ≥320 ≥15 配方二 2袋 1袋 ≥500 ≥25 配方三 3袋 2袋 ≥1000 ≥15 已知制氧原理可分为两步，步骤一是过碳酸钠溶于水产生过氧化氢和碳酸钠(Na2CO3)，该反应的符号表达式为______；则甲剂的成分是______。 ③若突发缺氧性疾病，在呼叫救护的同时进行快速吸氧。三个配方中，供氧速率最快的是_____。 活动二：制作简易制氧机 (3)同学们利用以上制氧剂、饮料瓶和吸管制作了简易制氧机(如图3)。 ①观察到甲瓶中黑色粉末翻腾、液体浑浊，瓶壁温热，说明该反应_____(填“放热”或“吸热”)。 ②乙瓶中装水是利用氧气_____溶于水的性质，水的作用是_____。 破局通法 真实工业/生活情境综合探究题 这类题以家用制氧机、工业富氧膜、空间站人造空气为新情境，完全跳出课本原型的题型。 ‌信息锚定三步法‌：第一步先圈出题干给出的陌生反应方程式、物质性质数据；第二步把新信息锚定到课本已学的氧气制取、空气成分核心知识点上；第三步用质量守恒定律推导未知产物，绝对不能凭课外经验答题。 ‌过碳酸钠制氧满分答题链‌：家用制氧机选用过碳酸钠固体而非直接用过氧化氢溶液，标准表述是“过碳酸钠是固体，便于储存和运输，不会出现过氧化氢溶液易分解、泄漏腐蚀的问题，加水后缓慢释放氧气，供氧更平稳持久”。 ‌工业制氧隐藏考点‌：打开液态空气容器盖，将燃着木条放在容器口，现象是木条先熄灭后复燃，原因是氮气沸点-196℃比氧气-183℃更低，先蒸发出来，氮气不支持燃烧，木条瞬间熄灭；等氮气大量逸出后，浓度升高的氧气接触木条，木条重新复燃。 ‌分子筛富氧技术答题逻辑‌：空气经过分子筛时，氮气被吸附，氧气通过，得到富氧空气，该过程属于物理变化，没有新物质生成，氧气浓度高于21%但依然属于混合物。 易错通关 1．（25-26九年级下·河南周口·期中）空气是一种宝贵资源，有关空气说法正确的是 A．氧气约占空气质量的21% B．氮气化学性质稳定，可作食品保护气 C．二氧化碳属于空气污染物 D．稀有气体没有任何实用价值 2．（26-27九年级上·四川成都·期中）下列物质中，前者属于纯净物，后者属于混合物的是 A．净化后的空气、红磷 B．冰水混合物、澄清石灰水 C．稀有气体、人呼出的气体 D．五氧化二磷、氧气 3．（25-26九年级上·重庆长寿·期中）治理空气污染需从源头做起，下列关于空气污染物的说法正确的是 A．“绿色出行”可减少空气污染 B．污染指数越高，空气质量情况越好 C．增加烟囱高度，可防止空气污染 D．计入空气污染物的有SO2、CO、CO2 4．（25-26八年级上·山东潍坊·期中）对化学反应进行分类有助于我们更好地理解和描述化学反应的过程和本质，下列选项符合图中阴影部分化学反应的是 A．镁+氧气氧化镁 B．石蜡+氧气水+二氧化碳 C．二氧化碳+水→碳酸 D．氢气+氧化铜铜+水 5．（2026·福建泉州·一模）下列关于氧气的说法正确的是 A．鱼能在水中生存，说明氧气易溶于水 B．氧气能支持燃烧，所以可以做燃料 C．物质与氧气的反应都是缓慢氧化 D．铁丝在氧气中燃烧产生黑色固体 6．（26-27九年级上·河南新乡·期中）如图是小阳用手势总结的氧气的化学性质的表示方法，手指上的物质能与氧气反应，则下列对实验现象的描述正确的是 A．木炭在氧气中燃烧，发出白光 B．铁丝在空气中燃烧，有黑色固体生成 C．红磷在空气中燃烧，产生大量白雾 D．镁在空气中燃烧，发出耀眼的白光，生成氧化镁 7．（25-26八年级下·河北石家庄·期中）工业制氧气采用分离液态空气法，先将空气液化，然后逐渐升温，关于这个过程的描述正确的是 A．该过程属于化学变化 B．利用了氮气和氧气的沸点不同 C．也可以将其应用于实验室快速制备氧气 D．过程中有新物质氧气生成 8．（25-26九年级上·山东枣庄·期中）关于氧气的两个性质实验，如图甲、乙所示，下列叙述正确的是 A．生成物都是固体 B．集气瓶底部放入水的作用都相同 C．铁丝和硫都发生了氧化反应 D．铁丝和硫都能在空气中点燃 9．（25-26九年级上·广东汕头·期中）过氧化氢溶液在二氧化锰的作用下能迅速放出氧气。下列关于催化剂的说法正确的是 A．催化剂一定能加快化学反应的速率 B．二氧化锰是所有化学反应的催化剂 C．反应前后催化剂的质量和化学性质都不变 D．没有催化剂，过氧化氢就永远不能分解 10．（2025·河北石家庄·一模）图所示为兴趣小组同学利用矿泉水瓶、胶带、铜丝等材料自制的简易供氧器。下列说法错误的是 A．通过推拉铜丝可调控反应的进行 B．在b口用带火星的木条检验氧气 C．二氧化锰能增加生成氧气的质量 D．通过a口的气泡判断氧气的流速 11．（25-26九年级上·河北唐山·期中）如图所示装置：室温下，两滴管同时滴入1 mL等浓度的过氧化氢溶液，可观察到两试管内都产生气泡，球膜向右凸。下列叙述正确的是 A．本实验能证明二氧化锰是催化剂 B．完全反应后恢复室温，球膜保持右凸 C．球膜变形是因为消耗二氧化锰生成更多氧气 D．二氧化锰能加快过氧化氢分解，质量和化学性质均不变 思维拔高 12．（25-26九年级上·山东济南·期中）用如图所示装置来测定空气中氧气的含量，对该实验认识不正确的是 A．若装置漏气，会使测量结果偏小 B．若铜粉用量不足，会导致测量结果偏小 C．实验结束后，装置内气体的主要成分为氮气 D．若操作正确，该实验测得氧气的体积是反应前注射器内气体体积的 13．（25-26九年级上·江苏徐州·期中）纳米铁粉在激光手电照射下可以在空气中燃烧，装置如图。下列说法不正确的是 A．纳米铁粉和氧气的反应属于化合反应 B．水可防止生成物溅落炸裂瓶底 C．纳米铁粉燃烧发生缓慢氧化 D．可观察到气球先变大后又变小 14．（25-26九年级上·山西吕梁·期中）兴趣小组的同学利用数据传感技术测得过氧化氢溶液在有无催化剂的条件下，装置内的变化。下列有关分析错误的是 A．实验前要确保装置的气密性良好 B．乙装置中的过氧化氢不分解 C．曲线①表示甲装置中的气压变化 D．甲、乙装置中最终得到的氧气量相同 15．（25-26九年级上·山东青岛·期中）数形结合有助于知识归纳梳理，下列四个与氧气知识相关的图像中正确的是 A．过氧化氢和二氧化锰制取氧气 B．加热一定量的高锰酸钾制取氧气 C．用等质量、等浓度的过氧化氢溶液来制取氧气 D．一定质量的木炭在足量氧气中燃烧 16．（25-26八年级下·山东日照·期中）某兴趣小组的同学利用现代传感器技术进行测定空气中氧气含量的实验，测得实验过程中容器内温度和气体压强随时间的变化趋势如图所示。下列说法中错误的是 A．压强曲线BC段下降的原因是装置不断冷却降温 B．实验过程中容器内温度先升高后下降至室温 C．要保证实验的准确性，白磷必须过量 D．在t2时打开了弹簧夹 17．（25-26八年级下·山东德州·期末）氧气是重要的气体，“追梦”活动小组对氧气有关内容进行研究，请回答问题。 (1)写出仪器的名称：①________；②________。 (2)用分解过氧化氢溶液的方法来制取氧气，反应的符号表达式为_______，该反应属于______反应（填基本反应类型）。可选用的发生装置为______（填字母）；用E装置收集氧气时，导管口出现_______现象时开始收集。用F装置收集氧气，氧气应从_____（选填“a”或“b”）端通入。 (3)用加热分解高锰酸钾的方法制取干燥的氧气，反应的符号表达式为_________；在装置A~E中可选用的制取组合为_______（填字母），试管口放一团棉花，可防止__________。 (4)用如图装置探究氧气性质时，发现铁丝剧烈燃烧，反应的符号表达式为_______，细沙的作用是______。 18．（25-26八年级下·山东德州·期末）某校化学兴趣小组为元旦晚会准备了“大象牙膏”趣味实验。在实验时发现泡沫未出现“牙膏”状喷射效果，于是他们对该实验再次进行了探究。 任务一：“大象牙膏”的实验原理 【实验原理】如图所示，过氧化氢溶液在催化剂作用下迅速分解放出大量氧气，使发泡剂膨胀喷涌而出。 (1)写出二氧化锰催化分解过氧化氢的化学方程式为____________。 (2)下列说法错误的是____________（填序号）。 A．过氧化氢分解生成水和氧气 B．没有催化剂，过氧化氢不会分解 C．催化剂可以增加生成物的量 D．产生的泡沫要远离明火 任务二：探究“大象牙膏”喷射形成的条件 【查阅资料】常用的催化剂有二氧化锰（）、氯化铁（）和碘化钾（）等； 【实验探究】在烧瓶中加入50 mL不同浓度的过氧化氢溶液，并加入一定量发泡剂，在等质量的不同催化剂中加入15 mL水，充分搅拌后倒入烧瓶中。 实验 过氧化氢溶液的浓度 发泡剂的体积 催化剂 “牙膏”的喷射效果 1 30% 20 mL 喷射无力，夹杂黑色的粉末 2 x% 20 mL 喷射激烈，泡沫来不及形成 3 30% 20 mL 泡沫快速涌出 4 50% 20 mL 喷射力不足 5 50% 12 mL 喷射高，“牙膏”连续 (3)实验1、2、3是探究催化剂种类对“牙膏”喷射效果的影响，则表中x为____________。 (4)通过对比实验____________和____________（填序号），可知过氧化氢浓度会影响“牙膏”喷射效果。 【实验结论】 (5)实验____________（填序号）中“大象牙膏”喷射能达到最佳效果。 【实验反思】 (6)过氧化氢溶液浓度越大，腐蚀性越强。下列说法不正确的是____________（填字母）。 A．进行实验时，应佩戴护目镜防止液体溅入眼睛 B．当“牙膏”喷出时，不要立刻触摸以免烫伤 C．清理“牙膏”时，须戴手套避免接触皮肤 D．过氧化氢会分解，沾到皮肤上无需处理 压轴攻坚 19．（25-26八年级上·山东泰安·期末）某兴趣小组的同学对空气中氧气含量的测定实验进行了巩固探究。 【模型建构】思维模型的建构既方便于问题的解决，又能促进深度学习。以下是测量空气中氧气体积分数实验的思维模型： 构建封闭体系 → 反应消耗气体 → 观察气压变化 → 间接测量消耗气体的_____ → 计算待测气体含量 (1)思维模型中“_____”应填入的内容为_____(填“体积”或“质量”)。 【任务一】 通过查阅资料可知，二百多年前，法国化学家拉瓦锡利用图1装置研究空气的成分，得出了空气由氮气和氧气组成的结论。 甲同学分别用图2两种装置探究空气中氧气的含量。 【任务二】 (2)用装置二进行实验时，加热铜粉，记录实验中各数据如表所示。 硬质玻璃管中空气的体积 反应前注射器中空气的体积 反应后注射器中气体的体积 实验测得空气中氧气的体积分数 44mL 36mL 24mL _____ (3)装置一和装置二中气球的位置不同，_____(填“装置一”或“装置二”)更合理。 (4)若实验测得的结果偏小(氧气的体积分数小于21%)，可能的原因有_____(填字母)。 A．加热时间太长 B．铜粉的量不足 C．读数时气球内仍留有气体 【任务三】 按图3所示装置，用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的体积分数。 (5)红磷燃烧的现象为_____，依据瓶内水的体积变化可测得氧气的体积分数。 【任务四】 (6)乙同学设计了图4所示装置测定空气中氧气含量：将食品脱氧剂粉末(主要成分为铁粉，铁锈蚀会消耗氧气)迅速装入玻璃管，立即向管口注入一滴水将玻璃管密封，弹动玻璃管使脱氧剂粉末分布均匀且紧密，测出AO的长度为L1。然后水平滚动玻璃管，使脱氧剂粉末平铺在玻璃管右侧。一段时间后，待水滴停止移动后，测得BO的长度为L2。 ①一段时间后，水滴会向_____移动(填“左”或“右”)。 ②用该方法测得的空气中氧气的体积分数为_____(用L1和L2表示)。 20．（25-26八年级上·上海·期末）航天员将在中国空间站完成各项任务，保障航天员的氧气需求至关重要。空间站氧气的来源：进入太空前制备的氧气和利用空间站资源进行再生的氧气。 (一)进入太空前制备的氧气 (1)分离液态空气法 分离液态空气制氧气，其原理是利用氮气和氧气的___________不同。 (2)分子筛制氧法：分子筛是一种内部分布有均匀微小孔径的固体，可以把空气中的氧分子吸入孔穴而得到氮气，则分子直径N2 ___________（填“大于”或“小于”）O2。 (二)利用空间站资源再生的氧气 (3)我国已成功利用空气循环系统，实现空间站中氧气和水等物质的自产自销。当空间站空气循环系统出现故障或遇到紧急情况时，航天员会启动紧急供氧器设备，同学们开展了设计和制作“太空紧急状态下的供氧器”的实践活动。 【开展实验】同学们利用下图装置进行实验。 I．方案一：用高锰酸钾制氧气。 ①应选择的发生装置是___________，选择的依据是___________。 ②若用装置E收集氧气，开始收集气体的标志是___________。 ③实验结束时，应先将导管移出水面，再熄灭酒精灯，原因是___________。 II．方案二：用过氧化氢溶液和二氧化锰制氧气。 ①发生反应的符号表达式是___________，二氧化锰的作用是___________。 ②装置B使用仪器①的优点是___________，若用F装置收集，验满的方法是___________。 【查阅资料】①过氧化氢的稳定性较差，浓度较大时具有腐蚀性；②过碳酸钠遇水会分解生成碳酸钠和过氧化氢。③过氧化氢分解时会放出热量。 III．方案三：用过碳酸钠、水和二氧化锰作为原料制氧气。某品牌家用制氧机也采用相同的原料，剂为过碳酸钠，剂为二氧化锰，如图。 ①家用制氧机用过碳酸钠作为原料而不用过氧化氢溶液的原因是___________。 A．过碳酸钠不用加入二氧化锰就能快速产生氧气 B．过碳酸钠是固体且较稳定，易于携带保存 C．过氧化氢溶液不稳定，易分解，不易存放 ②反应仓中制出的氧气从过滤仓底部导气管口冒出，过滤仓中的水除了可以过滤杂质提纯氧气外，还有___________作用。（写一条） 【方案评价】 (4)小组同学经过讨论认为方案一和方案二均不适用于在太空中制取氧气，请任选一种分析原因___________，最终他们选择了方案三中的试剂作制氧剂。 21．（25-26九年级上·山东烟台·期末）同学们在实验室中制取氧气并探究其性质，请回答下列问题： （一）根据下列装置回答问题： (1)写出装置A中①的仪器名称：________。 (2)小强用高锰酸钾制取并收集一瓶较干燥的氧气，他选择装置________（填序号）进行组装。试管口要略向下倾斜原因________。你认为该装置中还缺少________。 (3)小红利用过氧化氢和二氧化锰的混合物，选用装置AE组合制取氧气，写出反应的文字表达式________。 (4)小丽想用图D装置灌满水收集一瓶氧气，则氧气由________（选“a”或“b”）端进入。 （二）某兴趣小组围绕氯酸钾制取氧气开展实验探究活动。请回答下列问题： 【查询信息】氯酸钾是白色固体，熔点为356℃。 【提出问题】不加二氧化锰，氯酸钾受热是否会分解产生氧气？ 【猜想与假设】不加二氧化锰，氯酸钾受热会分解产生氧气。 【设计并进行实验】 步骤I：向试管中加入一定质量氯酸钾后，将高温传感器探头插入试剂内，把氧气传感器放在试管口（氧气传感器测量极限值约为29%），如图1所示。 步骤Ⅱ：点燃酒精灯加热试管。 【分析与解释】测定试管中氧气含量随温度变化情况如图2所示 (5)观察图1，加热氯酸钾固体是在________（“敞开”或“密闭”）体系中进行。 (6)观察图2，氯酸钾的分解温度________（填“高于”、“等于”或“低于”）其熔点。加热氯酸钾时，试管口向上倾斜的原因是________。 (7)在氯酸钾分解前，氧气传感器测得试管内氧气含量在一段时间内略有下降的原因可能是________。 (8)实验可得到“不加二氧化锰，氯酸钾受热会分解产生氧气”的结论，其证据是________。 (9)请设计“加二氧化锰，氯酸钾受热分解产生氧气速率更快”的实验方案，你的实验方案为________。 22．（25-26八年级上·上海奉贤·期末）2024年神舟十八号航天员乘组顺利打开“家门”，欢迎远道而来的神舟十九号航天员乘组入驻中国空间站，这是中国航天史上第5次“太空会师”。航天员们根据任务时长和当前空间站氧气储量，通常会携带一定数量的加压氧气罐，作为备用。 （一）工业上可通过分离液态空气的方法获得氧气。空气中部分成分的沸点如表所示。 物质名称 氮气 氧气 氩气 二氧化碳 沸点 -195.8 -183.0 -185.7 -78.5 (1)分离液态空气过程属于__________（“物理变化”或“化学变化”）。 (2)关于空气的成分，下列描述正确的是_______。 A．稀有气体通电能发有色光 B．含量最多的物质的化学式为N2 C．二氧化碳是空气中含量最多的化合物 D．空气中氧气的体积分数为21% (3)据上表，将液态空气升温，最先逸出的物质是__________（填物质名称）；剩下“液态氧”，它属于__________（填“纯净物”或“混合物”）。 (4)下图左侧是微观角度下，液态空气中两种分子的分布示意图，已知图中“”表示氧分子，“”表示氮分子，请在右侧相应区域内画出升温至时，两种分示意图_______。 （二）实验室常采用分解过氧化氢和加热高锰酸钾等方法制取氧气。根据下图回答下列问题： (5)请写出仪器的名称：a__________；b__________。 (6)若选用高锰酸钾制取氧气： ①该反应的文字表达式是__________。 ②可选用的发生装置为__________（填字母），选择该发生装置的依据是__________。 ③若选用装置E收集氧气是利用了氧气__________的性质；证明氧气已经集满的现象是__________，待收集满后对集气瓶的正确操作顺序是__________（填字母）。 a.从水槽中取出集气瓶    b.在瓶口盖好毛玻璃片    c.瓶口向上放置在桌上 ④实验开始前，应按照__________的顺序搭建好整套装置。 A．从上到下，从左到右         B．从下到上，从右到左 C．从上到下，从右到左         D．从下到上，从左到右 ⑤实验结束时，应先__________（选填“将导管移出水面”或“熄灭酒精灯”），以防水槽中的水倒吸使试管破裂。 ⑥若最终收集到的氧气不纯，可能的原因是__________。 A．装置的气密性不好         B．在加热前将导管放入集气瓶 C．集气瓶中原本没有装满水     D．集气瓶中的水没有完全排尽 (7)若选用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气： ①实验过程中常用到二氧化锰，其颜色为__________色，通常用__________取用（填仪器名称）。 ②若要获得平稳的气流，应选择的发生装置是__________（填字母）。 ③若选择装置G收集氧气，则气体应从__________（填“c”或“d”）进入。 ④如在空间站失重状态下收集制得的可选用上图装置中的__________（选填“H”或“I”）。 ⑤不论选用哪种方法制取氧气，装置气密性对于实验的成功至关重要。下图左侧检查装置气密性最适宜的方法是__________（选填字母）。将导管浸入水中，双手紧握试管，如果导管处出现__________（选填“甲-丁”，下同）的现象，且松手后导管处出现__________的现象，说明装置气密性良好。 (8)氧气除了能供给航天员呼吸，另一重要用途是支持燃烧，如用作火箭推进剂、炼钢等。若想进行铁丝在氧气中燃烧的实验，应选择排水法收集氧气的原因是__________，实验成功可观察到的现象是__________。 23．（24-25九年级上·福建福州·期末）请参加“基于野外环境下急救设计制作供氧器”的跨学科实践活动。 (1)实验室加热固体______（填化学式）获取氧气，不适用于野外环境急救时制氧。 (2)某款家用制氧机的结构如下。 ①制氧原理：Ⅰ、℃； Ⅱ、在二氧化锰催化下生成氧气。 写出步骤Ⅱ反应的化学方程式：______；上述两步原理都属于______（填基本反应类型）。 ②实验室制取氧气的收集装置相当于上图中______仓。 (3)探究药品用量和温度对反应速率的影响，实验数据如下表： 实验序号 过碳酸钠的质量/g 二氧化锰的质量/g 水的体积/mL 温度/℃ 收集100mL氧气所用的时间/s Ⅰ 10 0.3 100 26 36.59 Ⅱ a 0.3 100 41 22 Ⅲ 20 b 100 26 11.67 ①上表中a=______，b=______。 ②反思上述实验，再提出一个影响产氧速率的因素进一步探究。你的实验方案是______。 (4)该制氧反应总原理可表示为 ①根据化学方程式计算：过碳酸钠（相对分子质量为314）分解产生氧气的质量______。 ②过碳酸钠分解产生的氧气______（填“能”或“不能”）满足一般吸氧的最低要求（平均供氧量≥0.7g/min，供氧时间≥25 min）。 (5)学习团队将自制的供氧器在1.0版基础上迭代优化为2.0版（如下图）。 ①1.0版制氧机装入适量试剂后，盖紧瓶盖；当观察到______可得到较纯净氧气。 ②比较2.0版优于1.0版的优点有______（写一点）。 24．（24-25九年级上·江苏·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_________。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 空气和氧气 易错题避坑清零 一、空气的成分 二、氧气的性质和用途 三、制取氧气 拉分题思维拆解 一、空气中氧气含量的测定 二、氧气制取的装置与异常现象探究 压轴题满分破局 培优练三维突破 易错通关 / 思维拔高 / 压轴攻坚 一、空气的成分 1. 探究空气中氧气的含量 （1）拉瓦锡研究空气成分 拉瓦锡是在密闭实验装置中利用汞与氧气在加热条件下反应生成氧化汞，氧化汞在加强热条件下反应生成汞与氧气的实验，得出空气是由氮气和氧气组成的。 （2）红磷燃烧测定空气中氧气的含量 实验装置 实验原理 红磷燃烧消耗集气瓶内的氧气，瓶内气体减少，压强减小，冷却后打开弹簧夹，烧杯内的水会被压入集气瓶，进入水的体积即为瓶内消耗氧气的体积。 实验现象 ①红磷燃烧，产生大量白烟，并放出热量； ②冷却后打开弹簧夹，烧杯中的水被吸入集气瓶，瓶内液面上升约1/5。 实验结论 氧气约占空气总体积的1/5。 化学方程式 4P＋5O2 2P2O5 试剂选择要求 物质能在空气中燃烧且只与氧气反应，燃烧后的生成物为固体或液体。 误差分析 小于1/5原因 ①装置漏气；②红磷量不足； ③未冷却到室温就打开弹簧夹。 大于1/5原因 ①红磷在集气瓶燃烧过程中，弹簧夹没有夹紧；②点燃的红磷伸入集气瓶没有迅速塞紧瓶塞。 2. 空气的成分及用途 空气成分 氮气（N2） 氧气（O2） 稀有气体 二氧化碳（CO2） 其他 体积分数 78% 21% 0.94% 0.04% 0.02% 空气成分 性质 对应的用途 氧气 供给呼吸 动植物呼吸、医疗急救、登山、潜水等 支持燃烧 炼钢、航天、气割、气焊等 氮气 化学性质不活泼 用作保护气：灯泡、食品、金属焊接等 液氮沸点低 制造低温环境：医疗、超导材料等 可转化为氨气等 用于化工生产，制造硝酸、化肥 稀有气体 通电发光 作电光源：霓虹灯、航标灯、闪光灯等 化学性质不活泼 用作保护气：灯泡、金属焊接等 氦气密度小 用于填充探空气球、热气球等、氩氦刀治疗肿瘤。 3.保护空气质量 （1）空气的污染及其危害 空气污染指数的有害气体主要包括、、以及臭氧； 导致酸雨：、NOx（氮氧化物） （2）防治空气污染的措施 ①加强大气质量监测，实时发布空气质量日报，管控污染物排放。 ②使用清洁能源，减少煤、石油等化石燃料燃烧；推广太阳能、风能、氢能、天然气等无污染/低污染能源。 ③植树造林、种草，绿色植物可吸附粉尘、吸收有害气体，净化空气。 ④工业废气处理达标后再排放，工厂安装净化装置，除去废气中的二氧化硫、二氧化氮等有害气体。 4.纯净物和混合物的辨别 ①纯净物：由一种物质组成，有固定的性质，可以用化学符号来表示。如氧气O2，二氧化碳CO2等。 ②混合物: 由两种或两种以上的物质混合而成，无固定的组成和性质，混合物中各成分保持原有的化学性质。如：空气、糖水、食盐水、海水、溶液、稀有气体。 【易错典例1】（25-26九年级上·广东汕头·期中）空气是一种宝贵的自然资源。下列关于空气成分的说法正确的是 A．氧气约占空气总质量的21% B．氮气的化学性质不活泼，常用作食品包装的保护气 C．二氧化碳含量升高会形成酸雨，属于空气污染物 D．稀有气体的化学性质很活泼，容易与其他物质发生反应 【答案】B 【详解】A.空气中氧气的占比是体积分数约21%，不是质量分数，选项错误。 B.氮气化学性质稳定不活泼，能隔绝氧气防止食品氧化变质，且无毒低成本，常被填充在食品包装袋中作保护气，选项正确。 C.二氧化碳含量升高会加剧温室效应，并不会形成酸雨，同时二氧化碳不属于常规空气污染物，选项错误。 D.稀有气体曾被称为“惰性气体”，化学性质极不活泼，很难和其他物质发生化学反应，选项错误。 【易错典例2】（25-26九年级上·湖南湘西·期中）为测定空气中氧气的含量，某同学将教材实验进行改进，改进后的实验装置如图所示(部分夹持装置已忽略)，实验时引燃红磷后便熄灭酒精灯。下列有关改进实验的说法不正确的是 A．为节约实验药品，只取用少量红磷即可 B．实验结束后试管内气体的主要成分为氮气 C．待红磷熄灭并冷却至室温，打开弹簧夹，注射器活塞向左移动 D．改进后的装置能减少测量误差，且对环境更友好 【答案】A 【详解】A.红磷必须足量才能完全消耗装置内的氧气，若仅取少量红磷，氧气无法被耗尽，会导致测定结果偏小，说法错误； B.空气主要由和组成，不支持燃烧、也不与红磷反应，被消耗后，试管内剩余气体主要为，说法正确； C.红磷熄灭并冷却至室温后，装置内压强小于外界大气压，打开弹簧夹，外界大气压会推动注射器活塞向左移动，说法正确； D.改进装置为密闭体系，避免了教材实验中点燃红磷后伸入容器时的气体逸出，也防止扩散污染空气，因此测量误差更小、对环境更友好，说法正确。 【易错典例3】（2025-2026九上·江苏镇江·期末）下列物质属于纯净物的是 A．鲜橙汁 B．蒸馏水 C．冰可乐 D．纯牛奶 【答案】B 【详解】A、鲜橙汁是由水、糖类等多种物质混合而成，属于混合物，不符合题意； B、蒸馏水由水一种物质组成，属于纯净物，符合题意； C、冰可乐由水、碳酸等混合而成，属于混合物，不符合题意； D、纯牛奶由蛋白质、水等混合而成，属于混合物，不符合题意。 故选B。 二、氧气的性质及用途 1．通常状况下，氧气是无色无味气体，密度稍大于空气，不易溶于水，加压或降温可液化成淡蓝色液体或固体。加压降温后，氧气变成液氧储存在蓝色钢瓶 2．氧气化学性质比较活泼，具有助燃性，能使带火星木条复燃；供给呼吸，可用作医疗急救。 铁、硫、碳等物质与氧气反应 物质 反应现象 化学方程式 注意事项 木炭 在空气中燃烧发 红 光，在氧气中发 白 光， 放热 ，生成的气体能使澄清的石灰水变 浑浊 。 C＋O2CO2 坩埚钳应由上而下缓慢伸入集满氧气的集气瓶中，防止瓶内氧气受热逸出 蜡烛 在氧气中燃烧比在空气中更旺，，发出 白 光，放出热量，生成 白雾 和使石灰水 浑浊 的气体 验证蜡烛燃烧产生水必须使用干燥的烧杯 铁丝 在空气中红热，在氧气中剧烈燃烧 ，火星四射 ，生成 黑色固体 3Fe＋2O2 Fe3O4 ①铁丝若生锈，必须用砂纸进行打磨处理；②细铁丝盘成螺旋状，增大铁丝的受热面积及其与氧气的接触面积；③瓶底预先加少量水（或铺少量沙子），防止生成的高温熔化物溅落，炸裂瓶底；④铁丝的末端系上火柴梗，目的是引燃铁丝；⑤当火柴梗快燃尽时再把铁丝伸入集气瓶中，以免火柴梗燃烧消耗过多的氧气，使现象不明显。 硫 在空气中燃烧发出微弱的淡蓝色火焰，在氧气中发出明亮的蓝紫色火焰，放出热量，生成有刺激性气味的气体 S＋O2 SO2 要在瓶底装少量水：吸收二氧化硫，防止污染空气 3.氧化反应 物质与氧气的反应属于氧化反应。氧化反应不是基本反应类型。 缓慢氧化：某些条件下，物质与氧气只发生缓慢的氧化反应，甚至不易被察觉。 ①常见的缓慢氧化有：动植物的呼吸作用，金属器皿的锈蚀、食物的腐烂、有机肥的腐熟等。 ②燃烧和缓慢氧化的共同点：都有氧气参加；都是氧化反应；都放热。 【易错典例1】（2025-2026九上·江苏常州·期末）氧气是我们赖以生存的重要气体，下列与氧气相关的说法中正确的是 A．发现：历史上真正发现氧气并研究了其在空气中含量的科学家是波义耳 B．制取：工业上采用分离液态空气制取氧气，是利用了氮气和氧气沸点不同的原理 C．用途：氧气能支持燃烧，可用作燃料 D．存在：鱼虾能在水中生存，说明氧气易溶于水 【答案】B 【详解】A、历史上真正发现氧气并研究了其在空气中含量的科学家是拉瓦锡，错误； B、工业分离液态空气利用氮气（沸点-196°C）和氧气（沸点-183°C）沸点差异，正确； C、氧气支持燃烧但不可作燃料，错误； D、鱼虾能在水中生存，说明水中溶有氧气，但不能说明氧气的溶解性，氧气不易溶于水，错误； 故选B。 【易错典例2】（26-27九年级上·山西吕梁·阶段检测）小组同学用排水法收集的一瓶氧气做铁丝燃烧实验，结果未观察到“燃烧”和“火星四射”的现象。下列原因分析与该实验失败无关的是 A．未用砂纸打磨铁丝 B．集气瓶底部没有铺一层细砂 C．铁丝未用火柴引燃 D．收集氧气时集气瓶中未灌满水 【答案】B 【详解】A.未打磨的铁丝表面覆盖铁锈，铁锈不可燃且会阻碍铁与氧气接触，会导致实验失败，与失败原因有关。 B.集气瓶底部铺细砂的作用是防止高温熔融物溅落炸裂瓶底，仅为实验安全操作，与铁丝能否燃烧无关，符合题意。 C.火柴的作用是引燃铁丝，使温度达到铁丝的着火点，未引燃则温度不足，铁丝无法燃烧，与失败原因有关。 D.集气瓶未灌满水会导致收集的氧气中混有空气，氧气浓度不足，铁丝无法燃烧，与失败原因有关。 【易错典例3】（25-26九年级上·江西南昌·期中）某实验小组同学通过以下实验探究氧气的性质。请回答下列问题 (1)实验一：写出木炭在氧气中完全燃烧的化学符号表达式___________。 (2)实验二：图⑤中集气瓶底部放少量水的目的是___________。 (3)实验三：图⑥中可观察到的现象是___________。 (4)实验四：将氧气倒入烧杯中，观察到带有火星的木条自下而上依次复燃，说明氧气具有的性质是：___________(写出一点)。 【答案】(1) (2)防止高温熔融物溅落，炸裂瓶底 (3)剧烈燃烧，产生淡蓝色火焰，生成有刺激性气味的气体 (4)密度比空气大(或支持燃烧) 【详解】（1）木炭在氧气中完全燃烧生成二氧化碳，据此写出符号表达式：。 （2）铁丝在氧气中燃烧时，会生成高温熔融物，集气瓶底部放少量水是为了防止高温熔融物溅落炸裂集气瓶底。 （3）硫在空气中燃烧产生淡蓝色火焰，生成有刺激性气味的二氧化硫气体，放热。 （4）氧气具有助燃性，可以使带火星的木条复燃；看到木条自下而上依次复燃证明了氧气的密度比空气大。 三、制取氧气 （一）分离空气法制取氧气 1．分离液态空气法：利用液态氧气和液态氮气的沸点不同。该方法是物理变化。 2．具体过程：在低温下加压，使空气液化，然后升温，液态氮的沸点比液态氧的沸点低，氮气先蒸发出来，剩下主要是液氧。（工业制取出来的氧气一般解压保存在淡蓝色钢瓶中） 3．膜分离法制氧和分子筛制氧，均为物理变化。 4． （二）实验室制氧气 固体与液体常温下制氧气 加热固体制氧气 化学方程式 2H2O2 2H2O＋O2↑ 2KMnO4 K2MnO4＋MnO2＋O2↑ 2KClO3 2KCl＋3O2↑ 发生装置 加热高锰酸钾（带棉花），加热氯酸钾和二氧化锰不用棉花 步骤 检查装置的气密性→向锥形瓶中加入二氧化锰固体→塞好带有分液漏斗【或长颈漏斗：长颈漏斗下端管口应该伸入液面以下（液封），防止生成的气体从长颈漏斗中逸出】和导管的双孔橡胶塞→向分液漏斗(或长颈漏斗)中加入过氧化氢溶液→用排水法(或向上排空气法)收集气体。 （1）查：连接装置，先下后上，从左到右的顺序，检查装置的气密性，将导管的一端浸入水槽中，用手紧握试管外壁，若水中导管口有气泡冒出，松开手后，导管口出现一段水柱，证明装置不漏气。 （2）装：装入药品，按粉末状固体取用的方法（药匙或纸槽） 试管口塞一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导气管，堵塞导管。（3）定：固定试管时，试管口应略向下倾斜（防止生成的冷凝水回流，使试管底部炸裂），铁夹应夹在试管的中上部，导管伸入试管稍露出橡皮塞，利于产生的气体排出。 （4）点：加热药品，先使试管均匀受热（预热），后在固体药品部位用酒精灯外焰加热。 （5）收：收集气体，若用排水法收集气体（导管略伸进集气瓶口），当气泡连续均匀冒出时开始收集（因为开始排出的气体是空气，会使得收集的氧气不纯）；当集气瓶口有大量气泡往外冒时，氧气收集满，在水下用玻璃片盖住瓶口，移出水槽，集气瓶正放在桌面上(氧气密度比空气大，正放)，防止气体逸出。若用向上排空气法收集气体，收集时导管应伸入集气瓶底部（为了排尽瓶内空气），验满时，将带火星的木条放在集气瓶口，若复燃，则氧气已收集满。 （6）移：先将导管移出水面 （7）熄：再停止加热 收集方法 排水法 向上排空气法 检验和验满 检验：将带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，说明是氧气。 验满：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明已满。 （三）催化剂及其作用 1．定义:在化学反应里能 改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生变化的物质叫催化剂。催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。 易错提醒： ①催化剂能改变改变化学反应速率，包括加快和减慢。 ②催化剂只能改变化学反应的速率，不能改变生成物的质量。 ③催化剂是针对具体反应而言，不能单独说某种物质是催化剂。 ④同一个化学反应，可能有多种不同的催化剂。 2．证明某物质是催化剂： ①证明是否改变反应速率：相同条件下，加或者不加药品对比实验； ②证明质量是否改变：实验前称量一次，实验后分离出来再称量一次，比较两次称量结果； ③证明化学性质是否改变：将分离出来的物质再重复进行一次实验，观察是否还能改变反应速率。 【易错典例1】（2025-2026九上·江苏南京·期中）请根据下列装置图，回答问题。 (1)仪器①的名称是___________。 (2)实验室用过氧化氢溶液制取并收集较纯净的氧气，应选择的装置是___________(填字母)，该反应的化学方程式为：___________；能用排水法收集氧气的原因：___________。 (3)兴趣小组同学在实验中多次使用注射器(如图所示)。 ①甲：用手指堵住注射器末端的小孔，仍能推动活塞，这是因为分子___________。 ②乙：向右拉动注射器活塞，若观察到___________，说明该装置的气密性良好。 ③丙：与用装置B制氧气相比，丙装置的优点是___________。 (4)小王利用加热高锰酸钾的方法验证质量守恒定律。如上图，小王将适量高锰酸钾装入试管，塞入一团棉花并测得反应装置(含棉花)与药品的总质量为m1；加热一段时间后，测得量筒中气体体积为V；再次测得反应装置(含棉花)与药品的总质量为m2.已知常温常压下氧气的密度为ρ。 ①加热高锰酸钾制得氧气的化学方程式为___________。 ②小王根据实验数据计算发现：(m1-m2)≠ρV，与质量守恒定律不符。他分析了可能的原因，其中正确的是___________(填字母)。 A．一部分氧气溶于水中 B．待导管口连续均匀冒出气泡时用量筒收集氧气 C．试管中的高锰酸钾没有完全分解 D．停止加热时，先将导管移出水面，再熄灭酒精灯 【答案】(1)锥形瓶 (2) BE 氧气不易溶于水且不与水反应 (3) 分子间有间隔 长颈漏斗下端有气泡冒出 可以控制化学反应速率 (4) AB 【详解】（1）仪器①的名称是锥形瓶。    （2）实验室用过氧化氢制氧气，反应药品是液体和固体，反应条件是常温，所以发生装置选B； 要收集较纯净的氧气，排水法收集的气体更纯净，所以收集装置选E，应选择的装置是BE。 过氧化氢在二氧化锰的催化作用和加热条件下分解生成水和氧气，化学方程式为。 能用排水法收集氧气的原因是氧气不易溶于水且不与水反应。 （3）用手握住连接注射器末端的小孔，仍能推动活塞，这是因为分子间有间隔，所以能推动活塞。 向右拉动注射器活塞，若观察到长颈漏斗下端有气泡冒出，说明装置内压强变小，外界空气进入，装置的气密性良好。 丙装置用注射器，可以控制化学反应速率。 （4）加热高锰酸钾生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，化学方程式为。 A、一部分氧气溶于水，会使收集到的氧气体积偏小，则 ρV偏小，可能出现(m1- m2) >ρV，该选项正确。 B、导管口均匀冒出气泡时用量筒收集氧气，此时收集的氧气量少，会使ρV小，可能出现(m1-m2) > ρV，该选项正确。 C、试管中的高锰酸钾没有完全分解，只要发生了反应，就遵循质量守恒定律，(m1-m2)是反应生成氧气的质量，与是否完全分解无关，该选项错误。 D、停止加热时，先将导管移出水面，再熄灭酒精灯，这是正确的操作，不会导致(m1- m2) ≠ρV，该选项错误。 故选AB。 【易错典例2】图1归纳了4种制取氧气的方法。 (1)图1中的固体甲是一种白色固体。甲的化学式为___________。 (2)下图是从空气中分离出氧气的主要步骤 ①步骤C的原理是利用氮气和氧气的___________不同，通过控制温度将氮气和氧气分离开来。 ②液氧通常贮存在___________(填“黑”或“淡蓝”)色的钢瓶中。 (3)实验室常用下图甲和乙来制取氧气。 ①利用甲制取氧气的化学反应符号表达式为___________。管口塞一团蓬松的棉花团，其目的是___________。 ②利用甲进行实验时，若要调整试管的高度，保证用酒精灯的外焰加热，应调节旋钮___________(填“A”、“B”或“C”)。 ③利用甲进行实验时，下列可能导致收集到的氧气不纯的原因有___________。 A．集气瓶内预先未装满水         B．水中刚冒出气泡就开始收集 C．集气瓶内的水还未排完就盖上玻璃片，并从水中取出 ④利用乙制取氧气的化学反应符号表达式为___________。能用向上排空气法收集氧气，是利用了氧气___________的性质。 ⑤利用乙进行实验时，表明氧气已经收集满的实验方案是___________。 【答案】(1) (2) 沸点 淡蓝 (3) 防止加热时高锰酸钾粉末进入导管 A ABC 密度比空气大 将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明氧气已收集满 【详解】（1）固体甲是白色固体，且能制得氧气，因此可能为。 （2）① 步骤 C 的原理是利用氮气和氧气的沸点不同，通过控制温度分离。 ② 液氧通常贮存在淡蓝色的钢瓶中。 （3）① 甲装置是加热高锰酸钾制氧气，反应符号表达式为：。管口塞棉花的目的是防止加热时高锰酸钾粉末进入导管。 ② 调整试管高度需调节A（铁架台的旋钮）。 ③ A、集气瓶内预先未装满水，会残留空气，可能导致收集到的氧气不纯； B、水中刚冒出气泡就开始收集，初始气泡是装置内的空气，可能导致收集到的氧气不纯； C、 集气瓶内水未排完就盖塞取出，会残留空气，可能导致收集到的氧气不纯。 故选ABC。 ④ 乙装置是过氧化氢在二氧化锰催化下制氧气，反应符号表达式为：；向上排空气法收集是利用氧气密度比空气大的性质。 ⑤ 氧气已收集满的验满方法：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明氧气已收集满。 【易错典例3】（2025-2026九上·江苏无锡·期中）某化学兴趣小组对不同催化剂催化分解的效率开展如下探究。 选用海藻酸钠制成大小相同的微球(在本实验中不参与反应)各20粒作为催化剂的支架，负载等量催化剂(新鲜猪肝块和氧化铜)。分别加入10mL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，如图所示。 【查阅资料】猪肝块中含有过氧化氢酶，在较高温度下会失效，且不能恢复活性。 (1)对过氧化氢分解催化效果较好的是___________(填“新鲜猪肝块”或“氧化铜”)。 (2)过氧化氢被CuO催化分解的符号表达式为___________。 (3)请从催化剂作用的角度解释：120秒后曲线a、b重合的原因是___________。 (4)重复使用催化剂进行实验，发现新鲜猪肝块的催化效果越来越弱，原因可能是___________。 (5)在氧化铜催化分解实验中还想继续提高反应速率可采取的措施有___________。 【答案】(1)新鲜猪肝块 (2) (3)催化剂不会改变生成物的量 (4)温度升高，酶活性会降低 (5)提高温度、搅拌、增加过氧化氢溶液浓度、加入其他催化剂等 【详解】（1）由右图可知，新鲜猪肝块做催化剂压强变化更快，故两种催化剂中催化效率更高的是新鲜猪肝块； （2）过氧化氢在氧化铜的催化下分解生成氧气和水，其符号表达式为：； （3）120秒后曲线a、b重合，说明催化剂只能改变反应的速率不能增大生成物的质量； （4）重复使用催化剂进行实验，发现新鲜猪肝块的催化效果越来越弱，可能原因是猪肝块富含过氧化氢酶，随着反应的进行，温度升高导致过氧化氢酶的活性逐渐降低，催化作用也越来越差； （5）在氧化铜催化过氧化氢分解实验中还想继续提高反应速率可采取的措施有提高温度、搅拌、增加过氧化氢溶液浓度、加入其他催化剂等。 一、空气中氧气含量测定的误差与拓展 失分集中在非常规装置的误差判断和药品选择逻辑。 ‌底层思维锚点‌：所有误差分析都回归「密闭体系→氧气被消耗→生成固体→压强差对应氧气体积」这条完整逻辑链，任何一个环节偏离都会直接导致结果偏差。 ‌正向偏差（进水>1/5）思维链‌：先找“瓶内气体在反应中提前逸出”的场景：弹簧夹未夹紧，红磷燃烧放热让空气从导管跑出；点燃红磷后伸入集气瓶速度过慢，塞塞子前大量热空气溢出。 ‌负向偏差（进水<1/5）思维链‌：反向排查“氧气没耗尽/压强差没拉满”的场景：红磷量不足无法耗尽氧气；装置气密性差，冷却时外界空气倒灌；未冷却到室温就打开止水夹，瓶内气体受热膨胀压强偏大。 ‌药品选择排除逻辑‌：直接排除燃烧生成气体的物质（硫、木炭），它们会填补消耗的氧气体积，无法形成有效压强差；铁丝不能在空气中点燃，镁条会同时消耗氮气和二氧化碳，导致结果远超1/5。 ‌数字化实验拓展思维‌：结合氧气浓度传感器的图像题，不能只背“最终氧气浓度降为0”，要能识别图像中红磷熄灭后氧气剩余的平台段，解释“红磷无法完全耗尽瓶内氧气”的隐藏结论。 【拉分典例1】（25-26九年级上·福建泉州·期中）暖宝宝中的发热剂可以代替红磷测定空气中氧气的体积分数。将足量的发热剂放入针筒中(发热剂体积影响忽略不计)，活塞停留在“100mL”处(如图一所示)，充分反应后活塞最终停留在“80mL”处(如图二所示)。下列说法错误的是 A．发热剂与氧气反应不产生气体 B．应等到冷却至室温再读数 C．该实验测得空气中氧气的体积分数是80% D．实验中不断转动针筒可使反应更充分 【答案】C 【详解】A、活塞开始停留在“100”刻度处，充分反应后活塞最终停留在“80”刻度处，说明消耗了空气中的氧气，压强变小，发热剂与氧气反应不产生气体，A 正确。 B、反应放热会使气体膨胀，若不冷却至室温读数，结果会偏小，因此需冷却后读数，B 正确。 C、发热剂体积影响忽略不计，反应前空气体积为100mL，则实验测得空气中氧气的体积分数，C 错误。 D、实验中不断转动针筒可使发热剂与氧气充分接触，让反应更充分，D 正确。 故选C。 【拉分典例2】（25-26八年级下·山东潍坊·期中）化学学习小组开展“测定空气中氧气含量”的探究活动。 【设计实验】设计并利用图1装置测定空气中氧气的含量。 (1)红磷燃烧的文字表达式是______________。 【优化实验】 (2)暖宝宝贴的工作原理是铁粉与氧气缓慢反应。图2为用氧气传感器分别测得利用暖宝宝贴和红磷在密闭装置内实验时氧气的含量变化图像。对比分析，使用暖宝宝贴测空气中氧气含量的优点是___________。 【反思交流】 (3)如图2所示，利用红磷测定空气中氧气含量实验中，氧气含量从8.05%上升到9.26%的原因可能是___________（写出1点即可）。 【创新应用】 小组同学将该实验创新设计如图3，已知食品脱氧剂（以铁粉为主的物质组成）通过化学反应能除去密闭包装袋中的氧气，减缓食品氧化。相关数据如下表所示： 实验时间/min 0 5 10 30 35 45 量筒中液面的刻度/mL 80 65 50.5 43.1 43.1 43.1 (4)根据表中数据计算，空气中氧气的体积分数为_____（用百分数表示）。 【构建模型】 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。以下是测定空气中氧气含量的思维模型： (5)从建模角度分析，图1装置中烧杯内水所起的作用归属于上述思维模型中的_____（填标号）。 【答案】(1) (2)消耗氧气更彻底，测定结果更准确 (3)装置气密性不佳，反应结束后外界空气进入装置 (4)20.5% (5)④ 【详解】（1）红磷在点燃条件下与氧气反应生成五氧化二磷，按照文字表达式书写规则作答即可。 （2）由图2可知，暖宝宝贴反应后装置内剩余氧气仅为0.05%，远低于红磷燃烧后剩余的氧气含量，测定误差更小，且不需要点燃操作，更安全环保。 （3）氧气含量上升说明装置内进入了含氧气的外界气体，因此是装置气密性不好导致。 （4）广口瓶内空气体积为180mL，消耗氧气的体积等于倒吸入广口瓶的水的体积，即，因此氧气体积分数为。 （5）烧杯中的水在装置内氧气消耗、气压减小时会进入集气瓶，进入水的体积等于消耗的氧气体积，作用是间接测量消耗气体的体积，对应思维模型中的④。 二、氧气制取的装置与异常现象探究 该类题跳出课本标准装置，以陌生固液/固固加热装置为载体，考查气密性检查、异常现象归因，是实验题核心拉分区。 ‌装置选型思维链‌：先明确“反应物状态+反应条件”定发生装置，再根据“气体密度、溶解性、是否与空气反应”定收集装置，最后补全除杂、防倒吸等细节环节。 ‌气密性检查通用逻辑‌：三步法构建封闭体系→人为制造压强差→观察稳定的气泡/液面差现象，拒绝只写“看有没有气泡”的不规范表述。 ‌异常现象归因拆解‌：比如高锰酸钾制氧气水槽水变红，直接定位“试管口未放棉花，粉末沿导管进入水槽”；排水法收集的氧气不纯，按“集气瓶未装满水留气泡、刚冒气泡就开始收集”两个维度排查。 ‌催化剂探究控制变量思维‌：严格锁定单一变量，验证二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂，必须同时完成“改变速率、反应前后质量不变、化学性质不变”三组对照，缺任意一组都不能得出催化剂结论。 【拉分典例1】（26-27九年级上·天津·阶段检测）实验室利用如图实验装置进行有关化学实验： (1)写出仪器①的名称______。 (2)若用高锰酸钾制取氧气，应选用的发生装置是______(填字母)，你认为该装置中还缺少______，该实验用品的作用是______，该反应用文字可表示为______，若用D装置收集氧气，依据是_____，操作中要等导管口气泡_____放出时才能收集。 (3)下列关于用装置A和D制取氧气的实验操作中，正确的是_____(填字母)。 A．先检查装置的气密性，再装药品 B．先给试管均匀预热，再对着药品部位加热 C．先把盛满氧气的集气瓶从水槽中取出，再盖好玻璃片 D．先熄灭酒精灯，再将导管从水槽中取出 (4)若用过氧化氢溶液和二氧化锰制取一瓶较为干燥的氧气，最好选用的装置为______(填字母，在A~E中选取)。 (5)F是一种可用于集气、洗气等的多功能装置，若用向上排空气法收集氧气，气体应该从______(填“a”或“b”)通入F中。 (6)天然气的主要成分是甲烷(CH4)，它是无色无味的气体，密度比空气小，极难溶于水，能燃烧。实验室用无水醋酸钠和碱石灰固体混合物加热制取甲烷气体。若用此法制取并收集甲烷气体，应该选用的装置是______。 【答案】(1)集气瓶 (2)A 棉花 防止固体粉末进入导管，堵塞导管 氧气不易溶于水，且不和水反应 连续且均匀 (3)AB (4)BC (5)a (6)AD/AE 【详解】（1）由图可知，仪器①为集气瓶。 （2）高锰酸钾在加热条件下能分解生成氧气，故发生装置选A； 加热时，为了防止固体粉末进入导管，堵塞导管，试管口应塞一团棉花，故该装置中还缺少一团棉花； 高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的文字表达式为：； D装置为排水法收集装置，氧气不易溶于水且不和水反应，则可选该装置收集； 用排水法收集气体时，由于刚产生的气泡为装置中的空气，则应待气泡连续且均匀冒出时再开始收集。 （3）A.制取气体时，应先检查装置气密性，再装入药品，正确； B.加热时，应先预热，再集中加热，正确； C.排水法收集满气体时，应先在水下盖上玻璃片，再将集气瓶取出，不正确； D.实验结束时，为了防止水槽中的水倒吸，应先将导管移出水面，再熄灭酒精灯，不正确。 （4）过氧化氢制取氧气的反应为固体和液体在常温下的反应，发生装置选B，排空气法收集的氧气较干燥，且氧气密度比空气大，收集装置选C。 （5）若用向上排空气法收集氧气，气体应从a口通入，然后空气从b口排出。 （6）制取甲烷的反应为加热固体的反应，发生装置选A，甲烷密度比空气小且极难溶于水，收集装置可选E或D。 【拉分典例2】（25-26九年级上·广西贵港·期中）某化学兴趣小组在学习制备时，对做催化剂加快过氧化氢分解产生了兴趣，他们提出疑问：其他物质、过氧化氢溶液的浓度等能否对过氧化氢分解速率产生影响？ 【查阅资料】影响化学反应速率的因素有很多，如：使用催化剂、改变反应物的浓度等。 【实验探究】同学们按下图组装实验装置，在室温下分别进行了四组实验，并用传感器测定实验过程中，含量的变化情况，得到如下图所示曲线： 【交流与解释】对比四条曲线，分析： (1)第1组实验的目的是___________。 (2)补全第2组实验的内容：___________。 (3)四组实验中，催化效率最高的是第___________组的实验。 (4)对比第2组和第___________组实验，能说明过氧化氢的分解速率与催化剂的种类有关。 (5)对比第3、4两组实验的试剂和含量随时间变化的曲线，可得出的结论为：___________。 (6)实验小组的同学用第2组的方案制备氧气，发现反应速率偏慢。根据上述实验结论，你认为可采取的改进措施有___________、___________。 【答案】(1)作对照（或对比）实验 (2) (3)4 (4)3 (5)其他条件相同时，溶液的浓度越大分解速率越快 (6) 增加溶液的浓度 将换成 【详解】（1）第1组试剂只有的溶液（无催化剂），作用是作为空白对照实验，探究过氧化氢溶液在无催化剂时的自然分解速率。 故填：作对照（或对比）实验。 （2）实验需控制变量（探究的催化作用），因此溶液的浓度应与第组一致，补全为。 故填：。 （3）催化效率越高，含量增长速率越快（曲线上升越陡），从曲线看，第4组的含量增长最快，因此催化效率最高的是第4组。 故填：4。 （4）需控制浓度相同、催化剂种类不同：第 2 组（）与第 3 组（）符合。 故填：3。 （5）第3组（）、第4组（）的变量是浓度，曲线显示第4组速率更快，结论为：在催化剂种类和质量相同的情况下，溶液的浓度越高，其分解速率越快。 故填：其他条件相同时，溶液的浓度越大分解速率越快。 （6）结合实验结论，可采取的措施：换用浓度更高的过氧化氢溶液（如）；换用催化效率更高的催化剂（如）。 故填：增加溶液的浓度；将换成。 【压轴典例1】（25-26九年级上·广东深圳·期中）氧气是我们身边无法离开的物质。某兴趣小组对氧气的研究如下： 任务一：制取氧气 (1)工业上常采取分离液态空气法制取氧气，其原理是利用空气中各成分的______不同进行分离，最终得到较纯净的氧气。 (2)若利用高锰酸钾制取较纯净的氧气，应选择制取装置______（从A~D选），该反应的文字表达式是______；该反应的基本类型属于______反应。 (3)若利用装置E收集氧气，验满的方法______。 任务二：测定空气中氧气的含量 兴趣小组同学分别利用不同的方法测定空气中氧气的含量。 甲组：按图2所示装置，用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的体积分数。 (4)红磷燃烧的实验现象______。 (5)图2装置相比图1的优点______。（写一点即可） 乙组：按图3所示装置，食品脱氧剂（以铁粉为主的物质组成）通过化学反应能除去密闭包装袋中的氧气，减缓食品氧化、抑制微生物生存。同学们用如图3装置进行实验来测定空气中氧气的含量。量筒中装有50 mL水，记录相关数据如下表所示： 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______。（用百分数表示，保留至小数点后一位） (7)甲、乙小组进一步改进实验装置，分别将图2、图3实验装置连接数字传感器，测得实验中氧气的体积分数随时间变化的关系分别如图所示。依据信息，______（填“图2”或“图3”）测定方法更准确。 【答案】(1)沸点 (2) AC 高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气 分解 (3)将带火星的小木条伸至b口，若复燃则已满 (4)产生大量白烟，放热 (5)更环保、更准确（合理即可） (6)20.2% (7)图3 【详解】（1）工业分离液态空气法制取氧气的原理是利用空气各成分的沸点不同； （2）高锰酸钾制氧选“固体加热型”发生装置，要收集较纯净的氧气可用排水法收集，装置组合为A、C； 加热高锰酸钾生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的文字表达式为：高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气；该反应符合一变多的特点，属于分解反应； （3）氧气的密度比空气大，具有助燃性，装置E验满氧气的方法：将带火星的木条放在b导管口，木条复燃则证明已收集满； （4）红磷燃烧的实验现象：产生大量白烟，放出热量，生成白色固体； （5）图2装置相比图1的优点：无需打开瓶塞点燃红磷，避免空气逸出，实验结果更准确（或无污染、操作更安全等）； （6）氧气体积=初始水体积-最终水体积=50mL-19.7mL=30.3mL；空气中氧气体积分数为：； （7）图2最终剩余氧气体积分数为8.6%，图3为0.49%，图3剩余氧气更少，测定更准确，故填图3。 破局通法 数字化实验+氧气含量测定综合题 ‌满分破局第一步：先锚定图像三个关键节点‌ 反应开始后，红磷燃烧放热让瓶内压强先上升，随后氧气被消耗、温度回落，压强持续下降，最终冷却到室温打开弹簧夹，水倒吸入瓶内，压强回弹至接近初始值。 ‌隐藏考点满分表述‌：图像最终氧气浓度不会降到0，要能准确写出“红磷燃烧无法完全耗尽密闭容器内的氧气，当氧气浓度低于某一阈值时红磷自动熄灭”，这是区分满分和普通得分的核心采分点。 ‌非常规药品替代答题模板‌：用铁粉生锈替代红磷的改进实验，优势表述必须完整覆盖“反应更彻底，氧气耗尽更充分，实验误差更小，不会有明火引燃风险，更环保”，缺任意一点都会被扣1分。 ‌误差反向推导逻辑‌：若最终测得氧气体积分数大于1/5，直接锁定两个操作失误：弹簧夹未夹紧，红磷燃烧放热让瓶内空气沿导管逸出；点燃红磷后伸入集气瓶速度过慢，塞紧瓶塞前大量热空气溢出瓶外。 【压轴典例2】（25-26九年级上·安徽合肥·期中）某化学兴趣小组查阅资料发现，氯酸钾加热到580℃也能分解产生氧气，同时生成氯化钾，兴趣小组开展了以下探究。 【活动一】寻找氯酸钾分解的催化剂 完成实验：按下表进行实验，并测定分解温度。 实验编号 实验药品 分解温度(℃) ① 氯酸钾 580 ② 氯酸钾、氧化铜(质量比1：1) 370 (1)由实验数据可得出的结论是__________________________________。 (2)若要证明氧化铜是该反应的催化剂，还要验证它在化学反应前后的质量和_____________不变。 (3)写出实验编号②中发生反应的文字表达式_________________________________。 【活动二】探究催化剂的用量对反应速率的影响 小组同学完成上述实验后，又深一步进行“氧化铜用量与一定质量氯酸钾制取氧气反应速率关系”的探究。下表是他们的有关实验数据，请你回答有关问题： 氧化铜与氯酸钾的质量比 1：40 1：20 1：10 1：5 1：3 1：2 2：3 1：1 2：1 生成1 L氧气所需的时间(s) 124 79 50 54 75 93 106 153 240 【分析整理】 (4)氧化铜与氯酸钾的质量比为_____________时，反应速率最快。 (5)请你解释当氧化铜与氯酸钾的质量比大于最佳质量比时，生成1L氧气所需时间更长的原因可能是__________________________________。 【活动三】探究其他因素对反应速率的影响 (6)质量相同的同种催化剂，自身还有什么因素会影响催化氯酸钾分解的速率？ 【提出猜想】_________________________________________________。 【设计实验】_________________________________________________。 【答案】(1)氧化铜能加快氯酸钾分解 (2)化学性质 (3)氯酸钾氯化钾+氧气 (4)1：10 (5)随氧化铜占比不断增加，氯酸钾的质量分数降低，反应速率降低（合理即可） (6) 同种催化剂的颗粒大小可能影响催化效果（合理即可，注意要与【设计实验】对应） 分别取质量相等的氧化铜粉末和氧化铜颗粒，与氯酸钾按质量比充分混合后加热，测生成1L氧气所需的时间 【详解】（1）对比实验数据，加入氧化铜后氯酸钾发生分解所需的温度下降，由此可得氧化铜能够加快氯酸钾的分解速率。 （2）判断某物质属于反应的催化剂，需要同时确认反应前后物质的质量、化学性质均不发生改变，题目已给出质量的验证要求，因此还需验证化学性质不变。 （3）氯酸钾以氧化铜作催化剂，在加热条件下发生分解反应，生成氯化钾与氧气，文字表达式为氯酸钾氯化钾+氧气。 （4）制取同等体积的氧气，实验耗时越短，代表反应速率越快，结合实验记录，氧化铜和氯酸钾质量比为时，反应速率达到最大。 （5）混合物总质量固定，氧化铜的占比高于最佳配比时，氯酸钾在混合物中的质量分数下降，反应物占比降低，致使化学反应速率下降，收集等量氧气的时间随之增加。 （6）催化剂与反应物的接触面积能够影响催化效果，据此提出猜想：同种催化剂的颗粒大小会对催化效果产生影响。 验证催化剂颗粒大小的影响，应采用控制变量法，仅改变氧化铜颗粒大小，保持催化剂质量、反应物配比、加热环境等全部条件一致，通过对比生成1L氧气的用时，判断催化效果差异。 破局通法 ‌催化剂三性闭环答题模板‌：要证明某物质是反应的催化剂，必须同时完成三组验证：① 加入该物质后反应速率明显加快；② 反应结束后将该物质分离、干燥、称量，质量与反应前完全相等；③ 将回收后的该物质再次加入过氧化氢溶液中，依然能加快分解速率，化学性质未发生改变。缺任意一组验证，结论都不成立。 ‌速率对比规范表述‌：描述催化效果差异，必须限定“其他条件完全相同的前提下”，通过观察“相同时间内产生气泡的快慢、相同时间内收集到氧气体积的大小”来比较，不能省略控制变量前提。 【压轴典例3】（24-25九年级上·福建泉州·阶段检测）兴趣小组开展“自制简易制氧机”的跨学科实践活动。 活动一：探秘制氧原理 (1)渗透膜法制氧。利用膜材料对气体分子的选择性渗透作用，在一定压力下，让空气通过氧气分离膜，可得到高浓度的氧气，如图2所示。 ①同温同压下，气体的体积比等于分子个数比。图1表示空气微观模型的是______(空气中其他成分忽略不计，填字母)。 ②空气通过氧气分离膜时，氮分子渗透速率______(填“＞”或“＜”)氧分子渗透速率。 (2)化学试剂制氧。 ①以下试剂可用于制取氧气的是______(填字母)。 a.过氧化钠(Na2O2)     b.氯化铵(NH4Cl)     c.甲烷(CH4)      d.过氧化钙(CaO2) ②常见制氧剂为过碳酸钠(Na2CO4)和二氧化锰。制氧机部分配方说明见表，其中甲、乙剂的成分是过碳酸钠或二氧化锰。 甲剂 乙剂 平均供氧量(毫升/分钟) 供氧时间(分钟) 配方一 1袋 1袋 ≥320 ≥15 配方二 2袋 1袋 ≥500 ≥25 配方三 3袋 2袋 ≥1000 ≥15 已知制氧原理可分为两步，步骤一是过碳酸钠溶于水产生过氧化氢和碳酸钠(Na2CO3)，该反应的符号表达式为______；则甲剂的成分是______。 ③若突发缺氧性疾病，在呼叫救护的同时进行快速吸氧。三个配方中，供氧速率最快的是_____。 活动二：制作简易制氧机 (3)同学们利用以上制氧剂、饮料瓶和吸管制作了简易制氧机(如图3)。 ①观察到甲瓶中黑色粉末翻腾、液体浑浊，瓶壁温热，说明该反应_____(填“放热”或“吸热”)。 ②乙瓶中装水是利用氧气_____溶于水的性质，水的作用是_____。 【答案】(1) B ＜ (2) ad 过碳酸钠 配方三 (3) 放热 不易 通过气泡观察氧气产生的速率、润湿氧气 【详解】（1）①同温同压下，气体的体积比等于分子个数比，氮气约占空气体积的78%，氧气约占空气体积的21%，氮气分子与氧气分子个数比约为4:1，图1表示空气微观模型的是B； ②渗透膜法制氧利用膜材料对气体分子的选择性渗透作用，在一定压力下，让空气通过氧气分离膜，可得到富氧空气，结合图示可知，氮分子渗透速率小于氧分子渗透速率； （2）①反应前后元素的种类不变，制取氧气则反应物中需含有氧元素，可用于制取氧气的是过氧化钠和过氧化钙，故选：ad； ②过碳酸钠溶于水生成过氧化氢和碳酸钠，反应的符号表达式为：； 由表中内容可知，对比配方一、二，甲剂的量不同，平均供氧量和供氧时间不同，而该反应中，二氧化锰为催化剂，不能改变生成物质量，则甲剂为过碳酸钠； ③若突发缺氧性疾病，在呼叫救护的同时进行吸氧，则需短时间内形成大量氧气，配方三形成氧气速率和氧气量较多，则应选择配方三； （3）①观察到甲瓶中黑色粉末翻腾、液体浑浊，瓶壁温热，说明该反应放热； ②乙瓶中装水是利用氧气不易溶于水的性质，水的作用是通过气泡观察氧气产生的速率、润湿氧气。 破局通法 真实工业/生活情境综合探究题 这类题以家用制氧机、工业富氧膜、空间站人造空气为新情境，完全跳出课本原型的题型。 ‌信息锚定三步法‌：第一步先圈出题干给出的陌生反应方程式、物质性质数据；第二步把新信息锚定到课本已学的氧气制取、空气成分核心知识点上；第三步用质量守恒定律推导未知产物，绝对不能凭课外经验答题。 ‌过碳酸钠制氧满分答题链‌：家用制氧机选用过碳酸钠固体而非直接用过氧化氢溶液，标准表述是“过碳酸钠是固体，便于储存和运输，不会出现过氧化氢溶液易分解、泄漏腐蚀的问题，加水后缓慢释放氧气，供氧更平稳持久”。 ‌工业制氧隐藏考点‌：打开液态空气容器盖，将燃着木条放在容器口，现象是木条先熄灭后复燃，原因是氮气沸点-196℃比氧气-183℃更低，先蒸发出来，氮气不支持燃烧，木条瞬间熄灭；等氮气大量逸出后，浓度升高的氧气接触木条，木条重新复燃。 ‌分子筛富氧技术答题逻辑‌：空气经过分子筛时，氮气被吸附，氧气通过，得到富氧空气，该过程属于物理变化，没有新物质生成，氧气浓度高于21%但依然属于混合物。 易错通关 1．（25-26九年级下·河南周口·期中）空气是一种宝贵资源，有关空气说法正确的是 A．氧气约占空气质量的21% B．氮气化学性质稳定，可作食品保护气 C．二氧化碳属于空气污染物 D．稀有气体没有任何实用价值 【答案】B 【详解】A.氧气约占空气体积的21%，不是质量占比，错误。 B.氮气化学性质稳定，不易与食品发生反应，可作食品保护气，正确。 C.二氧化碳是空气的正常组成成分，不属于空气污染物，错误。 D.稀有气体可制作电光源、稀有气体稳定可以做保护气等，具有实用价值，错误。 2．（26-27九年级上·四川成都·期中）下列物质中，前者属于纯净物，后者属于混合物的是 A．净化后的空气、红磷 B．冰水混合物、澄清石灰水 C．稀有气体、人呼出的气体 D．五氧化二磷、氧气 【答案】B 【详解】A. 净化后的空气中含有氮气、氧气等多种物质，属于混合物，红磷由一种物质组成，属于纯净物，错误； B. 冰是固态的水，冰水混合物由水一种物质组成，属于纯净物；澄清石灰水由氢氧化钙和水混合而成，属于混合物，正确； C. 稀有气体中含有氖气、氦气等，属于混合物；人呼出的气体中含有氮气、二氧化碳等，属于混合物，错误； D. 五氧化二磷和氧气均由一种物质组成，均属于纯净物，错误。 3．（25-26九年级上·重庆长寿·期中）治理空气污染需从源头做起，下列关于空气污染物的说法正确的是 A．“绿色出行”可减少空气污染 B．污染指数越高，空气质量情况越好 C．增加烟囱高度，可防止空气污染 D．计入空气污染物的有SO2、CO、CO2 【答案】A 【详解】A、绿色出行减少机动车尾气排放，从而减少空气污染，此选项正确； B、污染指数越高，空气质量越差，此选项错误； C、增加烟囱高度不能减少污染物排放，无法防止污染，此选项错误； D、CO2是空气成分，不属于污染物，常见污染物包括SO2、CO等，此选项错误。 故选：A。 4．（25-26八年级上·山东潍坊·期中）对化学反应进行分类有助于我们更好地理解和描述化学反应的过程和本质，下列选项符合图中阴影部分化学反应的是 A．镁+氧气氧化镁 B．石蜡+氧气水+二氧化碳 C．二氧化碳+水→碳酸 D．氢气+氧化铜铜+水 【答案】A 【详解】由图可知，阴影部分的反应既属于氧化反应，又属于化合反应。 A、镁+氧气氧化镁，该反应有氧气参加反应，属于氧化反应，且符合“多变一”的特点，属于化合反应，故选项符合题意。 B、石蜡+氧气水+二氧化碳，该反应有氧气参加反应，属于氧化反应，但生成物中有两种物质，不符合“多变一”的特点，不属于化合反应，故选项不符合题意。 C、二氧化碳+水→碳酸，该反应符合“多变一”的特点，属于化合反应，但反应物中没有氧气参加反应，不属于氧化反应，故选项不符合题意。 D、氢气+氧化铜铜+水，该反应的生成物中有两种物质，不符合“多变一”的特点，不属于化合反应，故选项不符合题意。 故选A。 5．（2026·福建泉州·一模）下列关于氧气的说法正确的是 A．鱼能在水中生存，说明氧气易溶于水 B．氧气能支持燃烧，所以可以做燃料 C．物质与氧气的反应都是缓慢氧化 D．铁丝在氧气中燃烧产生黑色固体 【答案】D 【详解】A、氧气不易溶于水，鱼能在水中生存是因为水中溶解有少量氧气，该选项不符合题意； B、氧气具有助燃性，无可燃性，不能作燃料，该选项不符合题意； C、物质与氧气的反应包括剧烈氧化（如燃烧）和缓慢氧化，并非都是缓慢氧化，该选项不符合题意； D、铁丝在氧气中燃烧生成黑色的四氧化三铁固体，该选项符合题意； 故选D。 6．（26-27九年级上·河南新乡·期中）如图是小阳用手势总结的氧气的化学性质的表示方法，手指上的物质能与氧气反应，则下列对实验现象的描述正确的是 A．木炭在氧气中燃烧，发出白光 B．铁丝在空气中燃烧，有黑色固体生成 C．红磷在空气中燃烧，产生大量白雾 D．镁在空气中燃烧，发出耀眼的白光，生成氧化镁 【答案】A 【详解】A.木炭在氧气中剧烈燃烧，发出白光，放出热量，说法正确。 B.铁丝不能在空气中燃烧，只能在氧气中剧烈燃烧、火星四射，生成黑色固体，说法错误。 C.红磷燃烧生成五氧化二磷固体，现象是大量白烟；“雾”是液体小液滴，不能混用，说法错误。 D. “生成氧化镁”是实验结论，不是实验现象。现象描述只能写看到的，不能写生成物名称，说法错误。 7．（25-26八年级下·河北石家庄·期中）工业制氧气采用分离液态空气法，先将空气液化，然后逐渐升温，关于这个过程的描述正确的是 A．该过程属于化学变化 B．利用了氮气和氧气的沸点不同 C．也可以将其应用于实验室快速制备氧气 D．过程中有新物质氧气生成 【答案】B 【详解】A、分离液态空气制氧气的过程中没有新物质生成，属于物理变化，错误； B、分离液态空气法是利用氮气和氧气的沸点不同，升温时沸点低的氮气先汽化，从而实现分离，正确； C、分离液态空气法需要低温、高压的特殊条件，实验室难以满足，无法用于实验室快速制备氧气，错误； D、该过程只是将空气中原本存在的氧气分离出来，没有新物质生成，错误。 8．（25-26九年级上·山东枣庄·期中）关于氧气的两个性质实验，如图甲、乙所示，下列叙述正确的是 A．生成物都是固体 B．集气瓶底部放入水的作用都相同 C．铁丝和硫都发生了氧化反应 D．铁丝和硫都能在空气中点燃 【答案】C 【详解】A、铁丝、硫在氧气中燃烧，分别生成四氧化三铁固体、二氧化硫气体，不符合题意； B、集气瓶底部放入水的作用是不同的，甲中水的作用是：防止生成物熔化溅落下来炸裂集气瓶，乙中水的作用是吸收二氧化硫，防止污染空气，不符合题意； C、铁丝、硫与氧气反应，都是氧化反应，符合题意； D、硫能在空气中点燃，铁丝在空气中不能燃烧，不符合题意； 故选C。 9．（25-26九年级上·广东汕头·期中）过氧化氢溶液在二氧化锰的作用下能迅速放出氧气。下列关于催化剂的说法正确的是 A．催化剂一定能加快化学反应的速率 B．二氧化锰是所有化学反应的催化剂 C．反应前后催化剂的质量和化学性质都不变 D．没有催化剂，过氧化氢就永远不能分解 【答案】C 【详解】A.催化剂的作用是“改变反应速率”，不只是加快，部分催化剂也可以减慢化学反应速率，错误。 B.二氧化锰只是特定反应（比如过氧化氢分解、氯酸钾受热分解）的催化剂，并不是所有化学反应的催化剂，很多化学反应不需要二氧化锰催化，也有很多反应的催化剂不是二氧化锰，错误。 C.完全符合催化剂的基本特征要求，正确。 D.没有加入二氧化锰等催化剂时，过氧化氢本身在常温下也会缓慢分解，只是分解速率很慢，并非永远不能分解，错误。 10．（2025·河北石家庄·一模）图所示为兴趣小组同学利用矿泉水瓶、胶带、铜丝等材料自制的简易供氧器。下列说法错误的是 A．通过推拉铜丝可调控反应的进行 B．在b口用带火星的木条检验氧气 C．二氧化锰能增加生成氧气的质量 D．通过a口的气泡判断氧气的流速 【答案】C 【详解】A、通过推拉铜丝，可以实现固液的接触和分离，从而控制反应的发生和停止，不符合题意； B、氧气具有助燃性，可在b口用带火星的木条检验氧气，带火星的木条复燃，说明是氧气，不符合题意； C、过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，在该反应中，二氧化锰是催化剂，催化剂只能改变化学反应速率，不能增加生成氧气的质量，符合题意； D、该实验中，可通过a口产生气泡的速率观测生成氧气的速率，不符合题意。 故选C。 11．（25-26九年级上·河北唐山·期中）如图所示装置：室温下，两滴管同时滴入1 mL等浓度的过氧化氢溶液，可观察到两试管内都产生气泡，球膜向右凸。下列叙述正确的是 A．本实验能证明二氧化锰是催化剂 B．完全反应后恢复室温，球膜保持右凸 C．球膜变形是因为消耗二氧化锰生成更多氧气 D．二氧化锰能加快过氧化氢分解，质量和化学性质均不变 【答案】D 【详解】A、要证明二氧化锰是催化剂，不仅需要证明它能加快反应速率，还需要验证其质量和化学性质在反应前后不变，本实验仅观察到反应速率加快，不能证明二氧化锰是催化剂，故选项错误； B、由于两支试管中加入的过氧化氢溶液的量相等，最终生成的氧气质量也相等。完全反应后恢复室温，两边试管内压强相等，因此球膜恢复原状，故选项错误； C、二氧化锰是催化剂，在反应中质量不变，球膜变形是因为过氧化氢分解产生氧气，使装置内压强增大，故选项错误； D、二氧化锰可以作为过氧化氢分解的催化剂，能加快过氧化氢分解的速率，质量和化学性质均不变，故选项正确； 故选D。 思维拔高 12．（25-26九年级上·山东济南·期中）用如图所示装置来测定空气中氧气的含量，对该实验认识不正确的是 A．若装置漏气，会使测量结果偏小 B．若铜粉用量不足，会导致测量结果偏小 C．实验结束后，装置内气体的主要成分为氮气 D．若操作正确，该实验测得氧气的体积是反应前注射器内气体体积的 【答案】D 【详解】A、若装置漏气，反应后外界空气会进入装置，导致测得的氧气体积偏小，该认识正确。 B、铜粉用量不足时，无法完全消耗装置内的氧气，会使测得的氧气体积偏小，该认识正确。 C、空气中主要成分是氮气（约78%）和氧气（约21%），铜粉只与氧气反应，因此实验后剩余气体主要为氮气，该认识正确。 D、该实验测量的是整个装置内（硬质玻璃管+注射器）空气总体积中氧气的含量，而非“反应前注射器内气体体积的 ”，该认识错误。 故选D。 13．（25-26九年级上·江苏徐州·期中）纳米铁粉在激光手电照射下可以在空气中燃烧，装置如图。下列说法不正确的是 A．纳米铁粉和氧气的反应属于化合反应 B．水可防止生成物溅落炸裂瓶底 C．纳米铁粉燃烧发生缓慢氧化 D．可观察到气球先变大后又变小 【答案】C 【详解】A、铁和氧气反应生成四氧化三铁，该反应为多种物质生成一种物质的反应，属于化合反应，该选项说法正确； B、瓶底水的作用为防止高温熔融物溅落，使瓶底炸裂，该选项说法正确； C、铁粉燃烧火星四射、放热，属于剧烈的氧化反应，不属于缓慢氧化，该选项说法不正确； D、铁粉燃烧放热，装置中的温度升高，压强增大，则气球膨胀，但随着氧气的消耗，装置中的压强又减小，气球又会变小，该选项说法正确。 故选C。 14．（25-26九年级上·山西吕梁·期中）兴趣小组的同学利用数据传感技术测得过氧化氢溶液在有无催化剂的条件下，装置内的变化。下列有关分析错误的是 A．实验前要确保装置的气密性良好 B．乙装置中的过氧化氢不分解 C．曲线①表示甲装置中的气压变化 D．甲、乙装置中最终得到的氧气量相同 【答案】B 【详解】A、该实验中生成了氧气，氧气是气体，实验前要确保装置的气密性良好，防止装置漏气，影响实验，不符合题意； B、乙装置中的过氧化氢也能分解，只是分解速率较慢，符合题意； C、在过氧化氢分解制取氧气的反应中，二氧化锰是催化剂，可以加快过氧化氢的分解速率，故相同条件下，甲装置中相同时间内生成的氧气更多，气压更大，故曲线①表示甲装置中的气压变化，不符合题意； D、催化剂只能改变化学反应速率，不能改变生成物的质量，甲、乙装置中过氧化氢溶液的体积和浓度相同，则最后生成氧气的质量相等，不符合题意。 故选B。 15．（25-26九年级上·山东青岛·期中）数形结合有助于知识归纳梳理，下列四个与氧气知识相关的图像中正确的是 A．过氧化氢和二氧化锰制取氧气 B．加热一定量的高锰酸钾制取氧气 C．用等质量、等浓度的过氧化氢溶液来制取氧气 D．一定质量的木炭在足量氧气中燃烧 【答案】D 【详解】A、在过氧化氢和二氧化锰制取氧气反应中，二氧化锰是该反应的催化剂，在化学反应前后质量和化学性质都不发生改变，故选项图像不正确。 B、高锰酸钾分解，生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，随着反应的进行，固体质量逐渐减少，但不会减少至0，因为反应结束后，剩余固体中还有锰酸钾和二氧化锰，故选项图像不正确。 C、用等质量、等浓度的过氧化氢溶液在有无催化剂条件下制取氧气，催化剂只能影响反应速率，不影响产生氧气的质量，有催化剂的反应速率快，至完全反应所需时间短，故选项图像不正确。 D、一定质量木炭在足量氧气中燃烧，生成二氧化碳，随着反应的进行，二氧化碳的质量从0开始逐渐增加，当木炭完全燃烧后，二氧化碳的质量保持不变，故选项图像正确。 故选D。 16．（25-26八年级下·山东日照·期中）某兴趣小组的同学利用现代传感器技术进行测定空气中氧气含量的实验，测得实验过程中容器内温度和气体压强随时间的变化趋势如图所示。下列说法中错误的是 A．压强曲线BC段下降的原因是装置不断冷却降温 B．实验过程中容器内温度先升高后下降至室温 C．要保证实验的准确性，白磷必须过量 D．在t2时打开了弹簧夹 【答案】A 【详解】该实验原理为白磷燃烧消耗容器内氧气，燃烧放热使装置温度先升高，反应结束后温度逐渐降至室温，最终打开弹簧夹，水倒吸入容器，压强回升。 A.BC段压强下降是两个因素共同作用的结果，一是装置温度逐渐冷却，二是白磷燃烧消耗了容器内的氧气，不只是因为降温，错误。 B.从温度变化曲线可看出，燃烧放热使温度先升高，反应结束后温度下降至室温，正确。 C.白磷过量才能保证完全消耗容器内的氧气，使实验结果准确，正确。 D.t2时压强突然升高，是因为打开弹簧夹后烧杯中的水倒吸入容器，容器内气体被压缩，压强回升，正确。 17．（25-26八年级下·山东德州·期末）氧气是重要的气体，“追梦”活动小组对氧气有关内容进行研究，请回答问题。 (1)写出仪器的名称：①________；②________。 (2)用分解过氧化氢溶液的方法来制取氧气，反应的符号表达式为_______，该反应属于______反应（填基本反应类型）。可选用的发生装置为______（填字母）；用E装置收集氧气时，导管口出现_______现象时开始收集。用F装置收集氧气，氧气应从_____（选填“a”或“b”）端通入。 (3)用加热分解高锰酸钾的方法制取干燥的氧气，反应的符号表达式为_________；在装置A~E中可选用的制取组合为_______（填字母），试管口放一团棉花，可防止__________。 (4)用如图装置探究氧气性质时，发现铁丝剧烈燃烧，反应的符号表达式为_______，细沙的作用是______。 【答案】(1) 铁架台 水槽 (2) 分解 A 连续并均匀地冒出气泡 b (3) BD 加热时试管内的粉末状物质进入导管 (4) 防止生成的高温物质溅落下来，炸裂瓶底 【详解】（1）略。 略。 （2）过氧化氢在二氧化锰催化下分解生成水和氧气。 一种反应物生成两种或多种生成物，符合“一变多”特征，属于四大基本反应中的分解反应。 反应物是过氧化氢，反应不需要加热，A属于固液常温型装置。 刚开始反应时，导管排出的是装置内原有空气，若立即收集，氧气纯度低；待气泡连续均匀冒出，空气排尽，再收集。 氧气密度比空气大，用万能瓶向上排空气法时，长管b进氧气，氧气在瓶底聚集，空气从短管a排出。 （3）高锰酸钾受热分解，符号表达式见答案。 发生装置B：高锰酸钾是固体，反应需要加热，选固体加热型B。收集装置D：题目要求干燥氧气，排水法E收集的气体混有水蒸气，不能选；氧气密度大于空气，向上排空气法D收集的气体干燥纯净。 高锰酸钾粉末受热易飞溅，棉花阻挡粉末，防止粉末进入导管造成堵塞。 （4）铁与氧气点燃生成四氧化三铁，符号表达式见答案。 铁丝燃烧生成高温熔融态四氧化三铁，温度极高；直接掉落会使集气瓶冷热不均炸裂，细沙隔绝熔融物与瓶底，防止集气瓶炸裂。 18．（25-26八年级下·山东德州·期末）某校化学兴趣小组为元旦晚会准备了“大象牙膏”趣味实验。在实验时发现泡沫未出现“牙膏”状喷射效果，于是他们对该实验再次进行了探究。 任务一：“大象牙膏”的实验原理 【实验原理】如图所示，过氧化氢溶液在催化剂作用下迅速分解放出大量氧气，使发泡剂膨胀喷涌而出。 (1)写出二氧化锰催化分解过氧化氢的化学方程式为____________。 (2)下列说法错误的是____________（填序号）。 A．过氧化氢分解生成水和氧气 B．没有催化剂，过氧化氢不会分解 C．催化剂可以增加生成物的量 D．产生的泡沫要远离明火 任务二：探究“大象牙膏”喷射形成的条件 【查阅资料】常用的催化剂有二氧化锰（）、氯化铁（）和碘化钾（）等； 【实验探究】在烧瓶中加入50 mL不同浓度的过氧化氢溶液，并加入一定量发泡剂，在等质量的不同催化剂中加入15 mL水，充分搅拌后倒入烧瓶中。 实验 过氧化氢溶液的浓度 发泡剂的体积 催化剂 “牙膏”的喷射效果 1 30% 20 mL 喷射无力，夹杂黑色的粉末 2 x% 20 mL 喷射激烈，泡沫来不及形成 3 30% 20 mL 泡沫快速涌出 4 50% 20 mL 喷射力不足 5 50% 12 mL 喷射高，“牙膏”连续 (3)实验1、2、3是探究催化剂种类对“牙膏”喷射效果的影响，则表中x为____________。 (4)通过对比实验____________和____________（填序号），可知过氧化氢浓度会影响“牙膏”喷射效果。 【实验结论】 (5)实验____________（填序号）中“大象牙膏”喷射能达到最佳效果。 【实验反思】 (6)过氧化氢溶液浓度越大，腐蚀性越强。下列说法不正确的是____________（填字母）。 A．进行实验时，应佩戴护目镜防止液体溅入眼睛 B．当“牙膏”喷出时，不要立刻触摸以免烫伤 C．清理“牙膏”时，须戴手套避免接触皮肤 D．过氧化氢会分解，沾到皮肤上无需处理 【答案】(1) (2)BC (3)30 (4) 3 4 (5)5 (6)D 【详解】（1）过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解为水和氧气，化学方程式为：； （2）A.过氧化氢分解生成水和氧气，该说法正确； B.没有催化剂，过氧化氢也会分解，只是分解速率很慢，该说法错误； C.催化剂只能改变化学反应的速率，不能增加生成物的总量，该说法错误； D.反应生成氧气，氧气具有助燃性，应当远离明火，该说法正确； 故选BC； （3）实验1、2、3是探究催化剂种类对“牙膏”喷射效果的影响，根据控制变量法，除催化剂种类不同外，其他条件应相同，所以过氧化氢溶液的浓度应相同，即x为30； （4）要探究过氧化氢浓度会影响“牙膏”喷射效果，需要控制其它变量相同，只有过氧化氢浓度不同，实验3、4符合要求； （5）由表中实验5喷射效果现象可知，实验5能达到最佳效果； （6）A.进行实验时，应佩戴护目镜防止液体溅入眼睛，该说法正确； B.当“牙膏”喷出时，不要立刻触摸，因为反应有可能放热，触摸会导致烫伤，该说法正确； C.过氧化氢溶液浓度越大，腐蚀性越强，清理“牙膏”时，须戴手套避免接触皮肤，该说法正确； D.过氧化氢具有腐蚀性，沾到皮肤上需要立即处理，该说法错误； 压轴攻坚 19．（25-26八年级上·山东泰安·期末）某兴趣小组的同学对空气中氧气含量的测定实验进行了巩固探究。 【模型建构】思维模型的建构既方便于问题的解决，又能促进深度学习。以下是测量空气中氧气体积分数实验的思维模型： 构建封闭体系 → 反应消耗气体 → 观察气压变化 → 间接测量消耗气体的_____ → 计算待测气体含量 (1)思维模型中“_____”应填入的内容为_____(填“体积”或“质量”)。 【任务一】 通过查阅资料可知，二百多年前，法国化学家拉瓦锡利用图1装置研究空气的成分，得出了空气由氮气和氧气组成的结论。 甲同学分别用图2两种装置探究空气中氧气的含量。 【任务二】 (2)用装置二进行实验时，加热铜粉，记录实验中各数据如表所示。 硬质玻璃管中空气的体积 反应前注射器中空气的体积 反应后注射器中气体的体积 实验测得空气中氧气的体积分数 44mL 36mL 24mL _____ (3)装置一和装置二中气球的位置不同，_____(填“装置一”或“装置二”)更合理。 (4)若实验测得的结果偏小(氧气的体积分数小于21%)，可能的原因有_____(填字母)。 A．加热时间太长 B．铜粉的量不足 C．读数时气球内仍留有气体 【任务三】 按图3所示装置，用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的体积分数。 (5)红磷燃烧的现象为_____，依据瓶内水的体积变化可测得氧气的体积分数。 【任务四】 (6)乙同学设计了图4所示装置测定空气中氧气含量：将食品脱氧剂粉末(主要成分为铁粉，铁锈蚀会消耗氧气)迅速装入玻璃管，立即向管口注入一滴水将玻璃管密封，弹动玻璃管使脱氧剂粉末分布均匀且紧密，测出AO的长度为L1。然后水平滚动玻璃管，使脱氧剂粉末平铺在玻璃管右侧。一段时间后，待水滴停止移动后，测得BO的长度为L2。 ①一段时间后，水滴会向_____移动(填“左”或“右”)。 ②用该方法测得的空气中氧气的体积分数为_____(用L1和L2表示)。 【答案】(1)体积 (2)15% (3)装置二 (4)B (5)产生大量白烟，放出热量 (6) 右 【详解】（1）测量空气中氧气体积分数实验，是通过测量进入集气瓶中水的体积来确定氧气的体积，所以思维模型中应填入体积。故填：体积。 （2）铜与氧气在加热条件下反应生成氧化铜，反应前后注射器中减少的气体体积为消耗的氧气的体积，则空气中氧气的体积分数为：。故填：15%。 （3）装置二能使空气充分流动，氧气反应更彻底，所以装置二更合理。故填：装置二。 （4）A.加热时间太长，会浪费燃料，但不会使结果偏小，不符合题意； B.铜粉的量不足，氧气不能完全消耗，会使测量结果偏小，符合题意； C.读数时气球内仍留有气体，说明装置内压强偏大，注射器移动的体积偏小，会使测量结果偏大，不符合题意。 故选：B。 （5）红磷在空气中燃烧，产生大量白烟，放出热量。故填：产生大量白烟，放出热量。 （6）①铁锈蚀消耗氧气，导致玻璃管内气体减少，压强小于外界大气压，水滴在大气压作用下向右移动。 由于氧气被消耗，造成玻璃管内气体减少，减少的体积为氧气的体积，因此空气中氧气的体积分数为：。 故填：右；。 20．（25-26八年级上·上海·期末）航天员将在中国空间站完成各项任务，保障航天员的氧气需求至关重要。空间站氧气的来源：进入太空前制备的氧气和利用空间站资源进行再生的氧气。 (一)进入太空前制备的氧气 (1)分离液态空气法 分离液态空气制氧气，其原理是利用氮气和氧气的___________不同。 (2)分子筛制氧法：分子筛是一种内部分布有均匀微小孔径的固体，可以把空气中的氧分子吸入孔穴而得到氮气，则分子直径N2 ___________（填“大于”或“小于”）O2。 (二)利用空间站资源再生的氧气 (3)我国已成功利用空气循环系统，实现空间站中氧气和水等物质的自产自销。当空间站空气循环系统出现故障或遇到紧急情况时，航天员会启动紧急供氧器设备，同学们开展了设计和制作“太空紧急状态下的供氧器”的实践活动。 【开展实验】同学们利用下图装置进行实验。 I．方案一：用高锰酸钾制氧气。 ①应选择的发生装置是___________，选择的依据是___________。 ②若用装置E收集氧气，开始收集气体的标志是___________。 ③实验结束时，应先将导管移出水面，再熄灭酒精灯，原因是___________。 II．方案二：用过氧化氢溶液和二氧化锰制氧气。 ①发生反应的符号表达式是___________，二氧化锰的作用是___________。 ②装置B使用仪器①的优点是___________，若用F装置收集，验满的方法是___________。 【查阅资料】①过氧化氢的稳定性较差，浓度较大时具有腐蚀性；②过碳酸钠遇水会分解生成碳酸钠和过氧化氢。③过氧化氢分解时会放出热量。 III．方案三：用过碳酸钠、水和二氧化锰作为原料制氧气。某品牌家用制氧机也采用相同的原料，剂为过碳酸钠，剂为二氧化锰，如图。 ①家用制氧机用过碳酸钠作为原料而不用过氧化氢溶液的原因是___________。 A．过碳酸钠不用加入二氧化锰就能快速产生氧气 B．过碳酸钠是固体且较稳定，易于携带保存 C．过氧化氢溶液不稳定，易分解，不易存放 ②反应仓中制出的氧气从过滤仓底部导气管口冒出，过滤仓中的水除了可以过滤杂质提纯氧气外，还有___________作用。（写一条） 【方案评价】 (4)小组同学经过讨论认为方案一和方案二均不适用于在太空中制取氧气，请任选一种分析原因___________，最终他们选择了方案三中的试剂作制氧剂。 【答案】(1)沸点不同 (2)大于 (3) A 高锰酸钾为固体，需要加热 导管口有连续均匀的气泡产生 防止水回流，炸裂试管 催化作用 控制反应速率 将带火星的木条放在b导管处 BC 湿润气体 (4)消耗能源，且太空舱内为密闭环境，加热操作易引发火灾或爆炸风险，同时加热装置在失重环境下难以稳定操作（答案不唯一，合理即可） 【详解】（1）工业上制氧气采用的是分离液态空气法，在低温条件下加压，使空气转变为液态空气，然后蒸发，由于氮气的沸点比氧气的沸点低，因此氮气首先从液态空气中蒸发出来，剩下的主要是液态氧，故填写：沸点不同。 （2）由题干可知，分子筛是一种内部分布有均匀微小孔径的固体，可以把空气中的氧分子吸入孔穴而得到氮气，则分子直径N2大于O2，故填写：大于。 （3）I．①高锰酸钾制氧气，需要加热，只有A装置有酒精灯，因此，发生装置选择固体加热型，故填写：A； 选择该装置的依据是高锰酸钾为固体，需要加热。 ②装置E是用排水法收集氧气，待导管口有连续均匀的气泡产生时开始收集，故填写：导管口有连续均匀的气泡产生。 ③加热高锰酸钾制取氧气完成后先取导管在熄灭酒精灯的原因是防止发生倒吸，导致试管炸裂，故填写：防止水回流，炸裂试管。 II．①过氧化氢在二氧化锰催化下，生成水和氧气，符号表达式为：，故填写：； 二氧化锰在该反应中所起的作用是催化作用，故填写：催化作用。 ②装置B中有分液漏斗，可以控制液体的滴加速率，最终控制反应速率，故填写：控制反应速率； 氧气具有助燃性，可以使带火星的木条复燃，因此，验满的方法是将带火星的木条放在b导管处，故填写：将带火星的木条放在b导管处。 III．①A.由资料可知，过碳酸钠遇水会分解生成碳酸钠和过氧化氢，因此，过碳酸钠不加入二氧化锰不能快速产生氧气，故不符合题意； B.由资料可知，过碳酸钠是固体，化学性质稳定，便于携带和保存，故符合题意； C.由资料可知，过氧化氢的稳定性较差，浓度较大时具有腐蚀性，所以，过氧化氢溶液不稳定，易分解，不易存放，故符合题意，故填写：BC。 ②过滤仓中的水除了可以过滤杂质提纯氧气外，还有湿润气体的作用，故填写：湿润气体。 （4）方案一（加热高锰酸钾）：需要加热，消耗能源，且太空舱内为密闭环境，加热操作易引发火灾或爆炸风险，同时加热装置在失重环境下难以稳定操作，方案二（用过氧化氢溶液和二氧化锰制氧气）：过氧化氢溶液不稳定，易分解，不易存放，故填写：消耗能源，且太空舱内为密闭环境，加热操作易引发火灾或爆炸风险，同时加热装置在失重环境下难以稳定操作（答案不唯一，合理即可）。 21．（25-26九年级上·山东烟台·期末）同学们在实验室中制取氧气并探究其性质，请回答下列问题： （一）根据下列装置回答问题： (1)写出装置A中①的仪器名称：________。 (2)小强用高锰酸钾制取并收集一瓶较干燥的氧气，他选择装置________（填序号）进行组装。试管口要略向下倾斜原因________。你认为该装置中还缺少________。 (3)小红利用过氧化氢和二氧化锰的混合物，选用装置AE组合制取氧气，写出反应的文字表达式________。 (4)小丽想用图D装置灌满水收集一瓶氧气，则氧气由________（选“a”或“b”）端进入。 （二）某兴趣小组围绕氯酸钾制取氧气开展实验探究活动。请回答下列问题： 【查询信息】氯酸钾是白色固体，熔点为356℃。 【提出问题】不加二氧化锰，氯酸钾受热是否会分解产生氧气？ 【猜想与假设】不加二氧化锰，氯酸钾受热会分解产生氧气。 【设计并进行实验】 步骤I：向试管中加入一定质量氯酸钾后，将高温传感器探头插入试剂内，把氧气传感器放在试管口（氧气传感器测量极限值约为29%），如图1所示。 步骤Ⅱ：点燃酒精灯加热试管。 【分析与解释】测定试管中氧气含量随温度变化情况如图2所示 (5)观察图1，加热氯酸钾固体是在________（“敞开”或“密闭”）体系中进行。 (6)观察图2，氯酸钾的分解温度________（填“高于”、“等于”或“低于”）其熔点。加热氯酸钾时，试管口向上倾斜的原因是________。 (7)在氯酸钾分解前，氧气传感器测得试管内氧气含量在一段时间内略有下降的原因可能是________。 (8)实验可得到“不加二氧化锰，氯酸钾受热会分解产生氧气”的结论，其证据是________。 (9)请设计“加二氧化锰，氯酸钾受热分解产生氧气速率更快”的实验方案，你的实验方案为________。 【答案】(1)锥形瓶 (2) BD或BE 防止冷凝水倒流，炸裂试管 一团棉花 (3) (4)b (5)敞开 (6) 高于 防止氯酸钾熔化后流出试管 (7)药品中含有水，受热后变成水蒸气，使氧气体积分数降低（合理即可） (8)当温度升高到一定程度时，氧气含量显著上升 (9)取两份等质量的氯酸钾，一份加入适量二氧化锰，另一份不加；分别在相同装置中加热，用氧气传感器同时测量试管口氧气含量随温度（或时间）的变化，比较氧气含量上升的速率 【详解】（1）由图可知，装置A中①的仪器名称：锥形瓶； （2）用高锰酸钾制取氧气，属于固体加热反应，发生装置可选B，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或E，故填：BD或BE； 试管口要略向下倾斜原因：防止冷凝水倒流，炸裂试管； 用高锰酸钾制取氧气，应在试管口塞一团棉花，防止加热时试管内粉末状物质进入导管，故该装置中还缺少一团棉花； （3）过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，该反应的文字表达式为：； （4）用图D装置灌满水收集一瓶氧气，氧气的密度比水小，则氧气由b端进入； （5）观察图1，试管口连接氧气传感器，体系与外界相通，因此加热氯酸钾固体是在敞开体系中进行； （6）氯酸钾熔点为356℃，由图2可知，氯酸钾分解温度约为380℃，因此氯酸钾的分解温度高于其熔点； 由于氯酸钾熔点低于分解温度，加热时会先熔化。若试管口向下倾斜，熔化的氯酸钾会流出试管，因此试管口向上倾斜的原因是防止氯酸钾熔化后流出试管； （7）在氯酸钾分解前，氧气传感器测得试管内氧气含量在一段时间内略有下降的原因可能是：药品中含有水，受热后变成水蒸气，使氧气体积分数降低； （8）由图2可知，当温度升高到一定程度时，氧气含量显著上升，说明不加二氧化锰时，氯酸钾受热也能分解产生氧气； （9）设计“加二氧化锰，氯酸钾受热分解产生氧气速率更快”的实验方案，根据控制变量法，一个加入二氧化锰，一个不加，其他因素相同，则实验方案为：取两份等质量的氯酸钾，一份加入适量二氧化锰，另一份不加；分别在相同装置中加热，用氧气传感器同时测量试管口氧气含量随温度（或时间）的变化，比较氧气含量上升的速率。 22．（25-26八年级上·上海奉贤·期末）2024年神舟十八号航天员乘组顺利打开“家门”，欢迎远道而来的神舟十九号航天员乘组入驻中国空间站，这是中国航天史上第5次“太空会师”。航天员们根据任务时长和当前空间站氧气储量，通常会携带一定数量的加压氧气罐，作为备用。 （一）工业上可通过分离液态空气的方法获得氧气。空气中部分成分的沸点如表所示。 物质名称 氮气 氧气 氩气 二氧化碳 沸点 -195.8 -183.0 -185.7 -78.5 (1)分离液态空气过程属于__________（“物理变化”或“化学变化”）。 (2)关于空气的成分，下列描述正确的是_______。 A．稀有气体通电能发有色光 B．含量最多的物质的化学式为N2 C．二氧化碳是空气中含量最多的化合物 D．空气中氧气的体积分数为21% (3)据上表，将液态空气升温，最先逸出的物质是__________（填物质名称）；剩下“液态氧”，它属于__________（填“纯净物”或“混合物”）。 (4)下图左侧是微观角度下，液态空气中两种分子的分布示意图，已知图中“”表示氧分子，“”表示氮分子，请在右侧相应区域内画出升温至时，两种分示意图_______。 （二）实验室常采用分解过氧化氢和加热高锰酸钾等方法制取氧气。根据下图回答下列问题： (5)请写出仪器的名称：a__________；b__________。 (6)若选用高锰酸钾制取氧气： ①该反应的文字表达式是__________。 ②可选用的发生装置为__________（填字母），选择该发生装置的依据是__________。 ③若选用装置E收集氧气是利用了氧气__________的性质；证明氧气已经集满的现象是__________，待收集满后对集气瓶的正确操作顺序是__________（填字母）。 a.从水槽中取出集气瓶    b.在瓶口盖好毛玻璃片    c.瓶口向上放置在桌上 ④实验开始前，应按照__________的顺序搭建好整套装置。 A．从上到下，从左到右         B．从下到上，从右到左 C．从上到下，从右到左         D．从下到上，从左到右 ⑤实验结束时，应先__________（选填“将导管移出水面”或“熄灭酒精灯”），以防水槽中的水倒吸使试管破裂。 ⑥若最终收集到的氧气不纯，可能的原因是__________。 A．装置的气密性不好         B．在加热前将导管放入集气瓶 C．集气瓶中原本没有装满水     D．集气瓶中的水没有完全排尽 (7)若选用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气： ①实验过程中常用到二氧化锰，其颜色为__________色，通常用__________取用（填仪器名称）。 ②若要获得平稳的气流，应选择的发生装置是__________（填字母）。 ③若选择装置G收集氧气，则气体应从__________（填“c”或“d”）进入。 ④如在空间站失重状态下收集制得的可选用上图装置中的__________（选填“H”或“I”）。 ⑤不论选用哪种方法制取氧气，装置气密性对于实验的成功至关重要。下图左侧检查装置气密性最适宜的方法是__________（选填字母）。将导管浸入水中，双手紧握试管，如果导管处出现__________（选填“甲-丁”，下同）的现象，且松手后导管处出现__________的现象，说明装置气密性良好。 (8)氧气除了能供给航天员呼吸，另一重要用途是支持燃烧，如用作火箭推进剂、炼钢等。若想进行铁丝在氧气中燃烧的实验，应选择排水法收集氧气的原因是__________，实验成功可观察到的现象是__________。 【答案】(1)物理变化 (2)ABCD (3) 氮气 混合物 (4) (5) 长颈漏斗 锥形瓶 (6) A 反应物为固体，反应条件为加热 不易溶于水，且不和水反应 集气瓶口有大气泡冒出 bac D 将导管移出水面 BC (7) 黑 药匙 C c I A 甲 乙 (8) 收集的氧气较纯，且瓶底能留少量的水 铁丝剧烈燃烧，火星四射，放热，生成黑色固体 【详解】（1）工业上利用液氮和液氧的沸点不同，将它们进行分离，过程中没有新物质生成，属于物理变化。 （2）A、稀有气体通电时能发出有色光，则可作电光源，该选项描述正确； B、空气中含量最多的为氮气，约占空气体积的78%，化学式为N2，该选项描述正确； C、按空气体积分数计，氮气约占78%、氧气约占21%、稀有气体约占0.94%、二氧化碳约占0.03%，其他为0.03%，其中氮气、氧气为单质，稀有气体为混合物，二氧化碳由两种元素组成为化合物，则二氧化碳是空气中含量最多的化合物，该选项描述正确； D、空气中氧气的体积分数为21%，该选项说法正确。 故选ABCD。 （3）根据表中内容可知，氮气的沸点最低，则最先逸出的物质是氮气； 由于二氧化碳的沸点比液态氧高，则剩下的液态气体中还含有氧气和二氧化碳，属于混合物。 （4）升温至-195℃时，氮气变为气态，但氧气仍为液态，则图为。 （5）由图可知，仪器a为长颈漏斗，仪器b为锥形瓶。 （6）高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的文字表达式为：。 该反应的反应物为固体，反应条件为加热，发生装置选A。 装置E为排水法收集装置，氧气不易溶于水且不和水反应，则可选该装置收集； 当集气瓶口有大气泡冒出时，则说明装置已收集满； 收集满后，先在水下盖好玻璃片，然后再用水中取出集气瓶，正方在桌上，故顺序为bac。 组装装置时，应按从下到上，从左到右的顺序，故选D。 加热高锰酸钾时，为了防止水槽中的水倒流，应先将导管逸出水面，再熄灭酒精灯。 A、用排水法收集氧气时，若装置气密性不好，会导致收集不到氧气，但不会使氧气不纯； B、在加热前将导管放入集气瓶中，由于刚开始产生的气泡为装置中的空气，则会使收集的氧气不纯； C、开始前集气瓶没有装满水，则其中会有空气，从而导致收集的氧气不纯； D、集气瓶中的水没有完全排尽，会导致集气瓶中有水，但不会影响氧气的纯度。 故选BC。 （7）①二氧化锰为黑色粉末，取用时用药匙。 过氧化氢制取氧气的反应为固液常温反应，且分液漏斗能控制液体的滴加，进而控制反应速率，则若要获得平稳的气流，发生装置可选用C。 氧气密度比空气大，用G装置收集时，气体应从c端通入。 如在空间站失重状态下收集制得的，不能选择排空气法或排水法收集气体，应选择真空袋收集氧气，则收集装置选I。 检查装置气密性时，先将导管放入水中，再用双手紧握试管，故选A； 由于气体受热膨胀，则观察到导管口有气泡产生，故选甲； 松手后，试管中的温度降低，则导管口的液面上升，且高于烧杯液面，故选乙。 （8）铁丝燃烧实验中，为了防止高温熔融物溅落，使瓶底炸裂，则最好选用排水法收集，因为该方法收集的氧气较纯，且瓶底可留少量水； 铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体。 23．（24-25九年级上·福建福州·期末）请参加“基于野外环境下急救设计制作供氧器”的跨学科实践活动。 (1)实验室加热固体______（填化学式）获取氧气，不适用于野外环境急救时制氧。 (2)某款家用制氧机的结构如下。 ①制氧原理：Ⅰ、℃； Ⅱ、在二氧化锰催化下生成氧气。 写出步骤Ⅱ反应的化学方程式：______；上述两步原理都属于______（填基本反应类型）。 ②实验室制取氧气的收集装置相当于上图中______仓。 (3)探究药品用量和温度对反应速率的影响，实验数据如下表： 实验序号 过碳酸钠的质量/g 二氧化锰的质量/g 水的体积/mL 温度/℃ 收集100mL氧气所用的时间/s Ⅰ 10 0.3 100 26 36.59 Ⅱ a 0.3 100 41 22 Ⅲ 20 b 100 26 11.67 ①上表中a=______，b=______。 ②反思上述实验，再提出一个影响产氧速率的因素进一步探究。你的实验方案是______。 (4)该制氧反应总原理可表示为 ①根据化学方程式计算：过碳酸钠（相对分子质量为314）分解产生氧气的质量______。 ②过碳酸钠分解产生的氧气______（填“能”或“不能”）满足一般吸氧的最低要求（平均供氧量≥0.7g/min，供氧时间≥25 min）。 (5)学习团队将自制的供氧器在1.0版基础上迭代优化为2.0版（如下图）。 ①1.0版制氧机装入适量试剂后，盖紧瓶盖；当观察到______可得到较纯净氧气。 ②比较2.0版优于1.0版的优点有______（写一点）。 【答案】(1)/KClO3 (2) 分解反应 加湿 (3) 10 0.3 其他条件相同时，提高（或降低）二氧化锰的质量到0.4g、0.5g，测定收集氧气所用的时间【或其他条件相同时，提高（或降低）水的体积到、，测定收集 氧气所用的时间】 (4) 解：设过碳酸钠能分解产生氧气的质量为x 　 x=24g 答：157g过碳酸钠能分解产生24g氧气。 能 (5) 导管口有连续均匀的气泡冒出时 可以调节氧气的输出速度、方便携带、所占空间小、一体化、缩短出氧时间等（合理即可） 【详解】（1）实验室常用加热KMnO4（或KClO3）固体的方法获取氧气，加热需要热源，在野外环境中获取热源不方便，所以不适用于野外环境急救时制氧； （2）①步骤II中在二氧化锰催化下生成氧气和水，化学方程式为：；上述两步反应中，步骤I是过碳酸钠分解，步骤II是过氧化氢分解，这两个反应都是由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应，均属于分解反应； ②实验室制取氧气若用排水法收集，收集装置需有集气瓶和水槽等，用于收集和储存氧气；家用制氧机中加湿仓起到类似水槽的作用，可使氧气湿润，同时也能在一定程度上储存氧气，所以实验室制取氧气的收集装置相当于上图中加湿仓； （3）①探究试剂用量和温度对反应速率的影响，实验I 和II中温度不同，其他条件应相同，所以a=10，b=0.3； ②影响产氧速率的因素还有催化剂的颗粒大小等，实验方案为：取相同质量（如10g）的过碳酸钠，分别加入相同质量（如0.3g）但颗粒大小不同的二氧化锰，加入相同体积（如100mL）的水，在相同温度（如26°C）下进行实验，记录收集100mL氧气所用的时间，比较不同颗粒大小催化剂对产氧速率的影响； （4）①见答案； ②一般吸氧的最低要求是平均供氧量≥0.7g/min,供氧时间≥25min，则最低需氧量为 0.7g/minx25min=17.5g，因为24g>17.5g，所以157g过碳酸钠分解产生的氧气能满足一般吸氧的最低要求； （5）①1.0版制氧机装入适量试剂后，盖紧瓶盖，当观察到气泡连续均匀冒出时，说明装置内的空气已排尽，此时可得到较纯净氧气； ②2.0版优于1.0版的优点有：2.0版增加了流速调节器，可以调节氧气的输出速度，能更好地满足不同人群的吸氧需求。 24．（24-25九年级上·江苏·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) A (5) D a (6) 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 【详解】（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。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 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