初中化学人教版九年级上册实验活动1 氧气的实验室制取与性质精品综合训练题

第二单元  我们周围的空气

实验活动1  氧气的实验室制取与性质

基础夯实练

01  实验室制取氧气

1.下列是实验室在常温下用块状固体和液体制取气体的四套装置,其中在制取时不能使反应随时发生或停止的装置是              (    )

2.制氧时,小明同学未能收集到两瓶氧气,其不可能的原因是 (    )

A.没有塞紧橡皮塞 B.没有及时更换收集第二瓶

C.药品的量不足 D.加热前已将两集气瓶灌满水倒立于水槽

3.实验室制取氧气的装置如图所示,下列有关叙述合理的是 (    )

A.锥形瓶里加入少量二氧化锰粉末,分液漏斗里盛放过氧化氢溶液

B.锥形瓶里加入高锰酸钾固体,分液漏斗里盛放蒸馏水

C.该装置的优点是能控制反应的发生和停止

D.当发生装置中液体与固体一接触产生了气泡即可收集

4.实验室有如图所示的装置,某同学准备利用这些装置及相关的试剂制取氧气。

下列说法正确的是 (    )

A.用氯酸钾制取氧气时不可以选用Ⅰ做发生装置 B.用过氧化氢溶液制取氧气时可用Ⅱ做发生装置

C.可以选用Ⅳ来收集氧气 D.用V收集氧气时,应从导管a通入氧气

5.制取氧气的途径如图所示,回答问题:

(1)实验室制取O2的装置最简单、最安全、操作起来最容易的途径是________(填字母序号)。

(2)通过A、B、E途径制取氧气时,用排水法刚把集气瓶收集满时,接下来的操作是________________________。

02  氧气的性质

6.下列有关氧气的制取、收集、验满、性质的实验中错误的是 (    )

能力提升练

7.如图为初中化学常见气体的发生与收集装置,下列说法不正确的是 (    )

A.装置Ⅱ中长颈漏斗可以用分液漏斗、医用注射器代替

B.装置Ⅰ可作为加热固体制取气体的发生装置

C.装置Ⅱ、Ⅳ组合可制取氧气

D.装置Ⅲ、Ⅳ可用于收集密度与空气密度差距较大,且不与空气中各成分反应的气体

8.15%的过氧化氢溶液在二氧化锰催化作用下会剧烈反应产生氧气。实验室欲利用15%的过氧化氢溶液制取氧气,则下列装置中,仪器选择和药品放置最合理的是              (    )

9.某化学兴趣小组用如图所示的装置来制取干燥的氧气,并测定生成氧气的体积。装置气密性良好,图中的锥形瓶内盛有质量为m的过氧化氢溶液,燃烧匙内装有二氧化锰,燃烧匙可以上下移动,干燥管内装有足量碱石灰(用来吸收水分,干燥气体)。下列说法正确的是              (    )

A.将装置I分别与装置Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V连接,均能达到实验目的

B.实验时应先装药品,再检查装置气密性

C.若用装置Ⅳ收集氧气,可将带火星的木条放置在a导管口处验满

D.若用装置V测量生成氧气的体积,集气瓶上方原有的空气会使测量结果偏大

10.某化学兴趣小组进行“铁丝在氧气中燃烧”的实验,并进行了一些探究活动,请你一同参与。

铁丝在氧气中燃烧实验的示意图如图所示,图中螺旋状铁丝的末端系一根火柴的作用是________；集气瓶中放一些水的作用是________________________________。

【探究一】铁丝燃烧是否需要纯氧？

【实验内容】取直径为0.38mm的铁丝,分别在体积分数为90%、70%、60%、55%的氧气中实验。实验现象如下表所示:

【结论一】就0.38mm铁丝而言,铁丝燃烧对氧气体

积分数的要求是________(填“>”“<”或“=”)55%,且氧气浓度越大,燃烧越________(填“剧烈”或“不剧烈”)。

【讨论】如果实验中所用集气瓶的容积为125mL,实验时集气瓶中需留25mL水,如果需收集100mL体积分数为80%的氧气,其操作方法是先在集气瓶中装________mL水,然后用排水法收集,直到剩下25mL水。(空气中氧气的体积分数计为20%)

【探究二】铁丝燃烧为什么会火星四射？

【资料】生活中常见的铁都不是纯净的铁,都含有一定量的碳。

【设计与实验】小明将直径都为0.38mm的纯铁丝和不同含碳量的铁丝放入氧气中燃烧,实验现象记录如下表,请你分析完成下表:

【结论二】以上实验说明铁丝燃烧产生火星四射现象和含碳量________(填“有关”或“无关”)。

11.化学是一门以实验为基础的科学,如图1是实验室常用的制取气体的发生装置。

(第11题图)

(1)分别写出a、b仪器的名称:____________________、____________________。

(2)用装置A和装置C都可以制备氧气,指出用装置A制备氧气的不足之处:________________；用此法代替高锰酸钾加热制备氧气,优点是___________(填字母序号)。

A.不需加热 B.需加热 C.生成物只有氧气

(3)收集好氧气后,接着做“硫在氧气中燃烧”的实验(如图2甲所示)。

①请写出硫燃烧的文字表达式:____________________。

②在实验前,集气瓶内会预留少量的水,其目的是________________________________________。

(4)若选用氯酸钾制取氧气,应选择的发生装置是________(填字母),反应的文字表达式为________________

  ________________________________。

(5)用装置B制备气体的优点是________________________________________。

(6)采用相同质量的两份5%的过氧化氢溶液,图2乙中虚线表示加热分解过氧化氢制取氧气的曲线,请你在该图中用实线画出加催化剂制取氧气的大致曲线(假定两种方法过氧化氢均完全分解)。

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12.氧气是重要的资源,回答下列问题。

(1)图1为“铁丝在氧气中燃烧”的实验改进装置(浓硫酸具有吸水性,可干燥氧气)。图1甲装置:固体是二氧化锰,其作用是________________；发生反应的文字表达式为________________________。图1丙装置:铁丝在氧气中燃烧,观察到的实验现象是__________________；用塑料瓶代替集气瓶的优点之一是____________________

________________________________________________。

(2)某兴趣小组为了研究用向上排空气法和排水法收集的氧气浓度是否有差异,做了如下实验:加热高锰酸钾固体,分别用两种方法各收集三瓶氧气,并使用传感器测定收集到的氧气浓度,数据见下表。

①用向上排空气法收集氧气时,以能使放置在集气瓶瓶口的带火星木条复燃为氧气集满的标准；用排水集气法收集氧气时,以观察到________________为氧气集满的标准。

②以上两种方法中,用________法收集到的氧气更纯净。

③不考虑操作因素,排水集气法获得的氧气体积分数不能达到100%的主要原因是________________________

④向上排空气法收集到的氧气浓度只有80%左右的原因有________(填字母序号)。

A.氧气的密度略大于空气的密度

B.加热高锰酸钾固体产生氧气的浓度只有80%左右

C.当观察到带火星的木条复燃时,集气瓶内还有空气

D.当氧气进入集气瓶时,瓶内空气与进入的氧气相互扩散

(3)分别把点燃的木炭放入装有空气和氧气的集气瓶中燃烧,如图2,对比木炭在空气和氧气中燃烧的现象,说明影响燃烧剧烈程度的一种因素是________________________________。

(4)在潜水艇中提供氧气的反应原理之一是:过氧化钠(固体)和水反应生成氢氧化钠和氧气。实验室中可用(如图3所示)________(填字母序号)装置来模拟其制取过程。

【参考答案与解析】

实验活动1  氧气的实验室制取与性质

1.A 

[解析]图A不能使反应随时发生或停止图B和图D中有止水夹和铜网,可以通过打开或关闭止水夹来控制反应的发生和停止；图C中有止水夹和铜网,且试管底部有破洞,以通过上下移动试管来控制反应的发生和停止。

2.D 

[解析]A.如果没有塞紧橡皮塞,装置会漏气,可能导致未能收集到两瓶氧气；B.如果没有及时更换收集第二瓶,可能导致未能收集到两瓶氧气；C.如果药品的量不足,可能导致未能收集到两瓶氧气；D.加热前将两集气瓶灌满水倒立于水槽中,是正确的操作。

3.A 

[解析]该装置是固、液常温型装置,所以制取氧气使用的药品是过氧化氢溶液和二氧化锰,故A说法正确用高锰酸钾制取氧气时,需要加热,故B说法错误；该装置能控制反应速率,但不能控制反应的发生和停止,故C说法错误；用排水法收集氧气时,要等气泡连续且均匀冒出时再收集,以防收集的氧气不纯,故D说法错误。

4.B 

[解析]用氯酸钾制氧气属于加热固体制取气体,发生装置应选,故A错误；过氧化氢溶液是液体,二氧化锰是固体,反应条件是常温.故选Ⅱ做发生装置,故B正确；氧气的密度大于空气的密度,不能用向下排空气法收集,故C错误；用V装置收集氧气时,氧气应从导管b进入,将水从导管a排出,故D错误。

5.

(1)A

(2)在水中先盖上玻璃片,再将集气瓶拿出水面,正放在桌面上

(1)实验室用过氧化氢分解制取氧气的反应,生成物除了氧气外只有水,不污染环境,反应条件是常温,节约资源,所以实验室制取O2装置最简单、最安全、操作起来最容易的途径是A。

(2)通过A、B、E途径制取氧气时,用排水法刚把集气瓶收集满时,接下来的操作是在水中先盖上玻璃片,再将集气瓶拿出水面,正放在桌面上。

6.D 

[解析]用过氧化氢溶液分解制取氧气应选用固、液常温型装置,A图中所示装置正确。氧气的密度比空气的密度大,可用向上排空气法收集,B图中所示装置正确。检验氧气是否收集满时,应将带火星的木条放在集气瓶口,C图中所示装置正确。铁丝在氧气中燃烧时,为防止生成物溅落下来使瓶底炸裂,集气瓶的底部应放少量的水或铺一层细沙,图中集气瓶的底部没有放少量的水或铺一层细沙,所以D装置错误。

7.c  

[解析]氧气的密度大于空气的密度不能用向下排空气法收集,C错误。

8.D 

[解析]实验室利用15%的过氧化氢溶液制取氧气,反应速率较快,选择的制取装置应能控制反应的速率。A图中装置不能控制反应速率,故A错误；15%的过氧化氢溶液与二氧化锰混合,反应速率较快,故B、C错误；D图中所示装置能控制15%的过氧化氢溶液滴加的速率,从而控制反应的速率,故D正确。

9.c 

[解析]将装置I分别与装置Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ连接无法测出生成氧气的体积,故A错误；实验时应先检查装置的气密性,再装入药品,故B错误；因为氧气的密度比空气的大,故若用装置Ⅳ收集氧气,可将带火星的木条放在a导管口处验满,故C正确；排出水的体积就是生成氧气的体积,若用装置V测量生成氧气的体积,集气瓶上方原有的空气不会影响测量结果,故D错误。

10.引燃铁丝  防止铁丝燃烧产生的高温熔化物溅落炸裂瓶底

【结论一】>  剧烈

【讨论】100

【设计与实验】剧烈燃烧,火星四射

【结论二】有关

[解析]做铁丝在氧气中燃烧的实验时,螺旋状铁丝的末端系一根火柴是为了引燃铁丝；集气瓶中放一些水的作用是防止铁丝燃烧生成的高温熔化物溅落炸裂瓶底。

【结论一】根据表格中提供的数据可以看出,就0.38mm的铁丝而言,铁丝燃烧对氧气体积分数的要求是大于55%,且氧气浓度越大,燃烧越剧烈。

【讨论】实验中所用集气瓶的容积为125mL,实验时集气瓶中需留25mL水,如果需收集100mL体积分数为80%的氧气,则需要先在集气瓶中装100ml水,然后用排水法收集氧气,直到剩下25mL水。

【设计与实验】结合表格中提供的现象可推知,含碳0.6%的铁丝会剧烈燃烧,火星四射。

【结论二】通过以上实验可以看出,铁丝燃烧产生火星四射的现象和含碳量有关。

11.

(1)锥形瓶  分液漏斗

(2)不能控制反应速率  A

(3)①硫+氧气二氧化硫  ②吸收二氧化硫,防止污染环境

(4)D  氯酸氯化钾+氧气

(5)能使反应随时进行或停止

(6)

[解析]

(1)a、b仪器的名称分别是锥形瓶、分液漏斗。

(2)用装置A制备氧气的不足之处是不能控制反应速率；用此法代替高锰酸钾加热制备氧气,优点是不需加热。

(3)①硫燃烧生成二氧化硫,反应点燃的文字表达式为硫+氧气二氧化硫。②在实验前,集气瓶内会预留少量的水,其目的是吸收二氧化硫,防止污染环境。

(4)用氯酸钾制取氧气需要加热,应选择的发生装置是D,氯酸钾在二氧化锰催化作用下受热分解生成氯化钾和氧气,反应的文字表达式为氯酸钾氯化钾+氧气。

(5)用装置B制备气体的优点是能使反应随时进行或停止。原理:关闭开关时试管中的气体增多,压强增大,把液体压入长颈漏斗中,使固体和液体分离,反应停止；打开开关时,气体导出,压强减小,液体和固体混合,反应进行。

(6)利用催化剂比利用加热的方法反应速率快,过氧化氢和催化剂混合后立即产生气体,并且两种方法最终生成氧气的质量相等。

12.

(1)催化作用  过氧化氢水+氧气  剧烈燃烧、火星四射、生成黑色固体、放出大量的热

防止炸裂,更安全

(2)①当大量气泡从瓶口冒出时(或观察到瓶中水排尽时)  ②排水  ③集气瓶中含有水蒸气  ④ACD

(3)氧气的浓度

(4)B或C

[解析]

(1)二氧化锰对过氧化氢的分解起催化作用；过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气文字表达式为过氧化氢水+氧气；铁丝在氧气中燃烧的实验现象:剧烈燃烧、火星四射、生成黑色固体、放出大量的热；用塑料瓶代替集气瓶的优点之一是防止炸裂,更安全。

(2)①用排水法收集氧气时,当大量气泡从瓶口冒出时或观察到瓶中水排尽时,说明该瓶内的气体已集满。②氧气的密度比空气的密度大,不易溶于水,因此能用向上排空气法和排水法收集,由题表中信息可知排水法收集的氧气比较纯净。③如果各项操作没有问题,获得的氧气体积分数不能达到100%的主要原因可能是用排水法收集会有水蒸气留存在集气瓶中。④用向上排空气法收集到的氧气浓度只有80%左右的原因有很多,如氧气的密度只是略大于空气的密度,很容易出现排不净空气或氧气与空气少量混合的情况；当用带火星的木条验满时,木条复燃只能说明瓶中的氧气浓度大,不能说明集气瓶内一点空气也没有；在收集氧气时,氧气与空气可能进行少量的扩散混合,也会造成氧气浓度的减小。

(3)把点燃的木炭分别放入装有空气和氧气的集气瓶中燃烧,对比木炭在空气和氧气中燃烧的现象可知,木炭在氧气中燃烧比在空气中燃烧剧烈,说明氧气的浓度影响可燃物燃烧的剧烈程度。

(4)过氧化钠(固体)和水反应生成氢氧化钠和氧气,不需要加热,反应物的状态是固体和液体,所以实验室中可用B或C装置来模拟其制取过程。

本题借助氧气的性质实验及氧气的收集方法的探究实验培养了“科学探究与创新意识”的学科素养。

铁丝在氧气中燃烧易引起集气瓶的炸裂,把集气瓶换成塑料瓶,就能很好地解决该问题；对比木炭在氧气和空气中燃烧的现象,可以很好地说明氧气的浓度是影响燃烧剧烈程度的因素之一；利用传感器测定的氧气浓度数据就能很好地说明排水法收集到的氧气更纯净。