2023年浙江省初中科学 一轮复习 第三部分 第33讲　空气、氧气 专题练习

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重难点突破
氧气的性质和用途
【例1】(2021·梧州)下列对实验现象的描述,错误的是(C)
A.铁丝在氧气中燃烧,火星四射,生成黑色固体
B.镁条燃烧时,发出耀眼的白光,生成白色固体
C.乙炔在空气中燃烧,火焰为淡蓝色,生成刺激性气味的气体
D.在蜡烛火焰上方罩一个冷而干燥的烧杯,发现烧杯内壁有液滴
变式训练
1.(2022·北部湾)下列有关空气成分的叙述错误的是(D)
A.氧气具有助燃性,可用作助燃剂
B.氮气化学性质不活泼,常用作保护气
C.稀有气体在通电时能发出不同颜色的光,可制成多种用途的电光源
D.二氧化碳是植物进行光合作用的基本原料,所以空气中二氧化碳越多越好
2.(2021·永州)某同学做氧气的性质实验,下图为木炭在氧气中燃烧的实验示意图。
实验步骤:
①用排水法收集好一瓶氧气。
②………………
③用坩埚钳夹取一小块木炭,在酒精灯上加热到发红,插入盛满氧气的集气瓶中,燃烧停止后,取出坩埚钳。
④向集气瓶中加入少量澄清石灰水,振荡。
根据实验操作,通过分析,回答下列问题:
(1)步骤②具体操作为 在水下盖上玻璃片,将集气瓶取出,正放在桌面上 。
(2)步骤③操作中,最好是将烧红的木炭由瓶口缓慢插入盛满氧气的集气瓶中,这一实验操作的主要目的是 使氧气充分反应,现象明显 。
(3)步骤④操作中,可观察到澄清石灰水变浑浊,其发生反应的化学方程式为 CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O 。
(4)酒精(化学式C2H5OH)和木炭都是常用的燃料,若取相同质量的C2H5OH和C在氧气中完全燃烧,两者中消耗O2的质量较少的是 C2H5OH (填“C2H5OH”或“C”)。
空气中氧气含量的测定
【例2】(2022·仙居一模)如图甲是测量空气中氧气的体积分数的实验装置,选用红磷作为药品是最佳选择吗?某兴趣小组设计并进行了如下实验:
①准备如图乙的玻璃容器,顶部用密封盖密封,并检查该装置的气密性。
②将氧气传感器(能实时显示容器内氧气的体积分数)固定在容器内壁,并装入足量的红磷。
③用激光笔点燃红磷,红磷剧烈燃烧,观察并记录氧气传感器所显示的氧气体积分数的变化情况。
④分别用白磷、食品脱氧剂(可以直接与氧气反应)替换红磷重复上述步骤①~③。
⑤根据实验数据,分别绘制三种物质氧化时容器内氧气体积分数随时间的变化情况,如图丙所示。
(1)步骤①中检查气密性时,将盖有密封盖的玻璃容器浸没在水中,如果观察到有气泡冒出,说明装置气密性 不好 。
(2)如图甲,150毫升集气瓶中装有1/5的水,量筒内装有50毫升水,用红磷做实验,根据图丙,实验结束后量筒内剩余的水为 33.2 毫升。
(3)根据该小组的实验结果,用图甲装置测量空气中氧气的体积分数,应选用哪种药品,并说明理由 食品脱氧剂,消耗氧气更彻底且无需点燃 或白磷,反应时间短,消耗氧气较彻底 。
变式训练
3.(2020·广州)测定空气里氧气含量的实验装置和步骤如下:(已完成装置气密性检查)
①在集气瓶内加入少量水,并将水面上方空间分为5等份;
②用弹簧夹夹紧胶皮管;
③点燃燃烧匙内的红磷后,立即伸入瓶中并把塞子塞紧,观察现象;
④红磷熄灭后,立即打开弹簧夹,观察现象。
其中有错误的实验步骤是(D)
A.① B.② C.③ D.④
4.(2021·丽水)建构合理的思维模型,既能促进深度学习,又能提高思维品质。小科建构了“两组分混合物含量测定”的思维模型:
运用该模型对教材中“测定空气中氧气含量”的实验进行了再探究:忽略含量很低的其他物质,空气可以看成由氮气和氧气组成的两组分混合物。
【探究一】根据沸点低的组分先汽化的性质,测定混合物中某组分的含量。
(1)将空气转变为液态空气,液氮先汽化。从建模角度分析,该操作属于上述思维模型中的 分离转移 ;
【探究二】根据混合物中某组分发生化学反应,测定混合物中某组分的含量。
(2)按图甲装置测定空气中氧气含量时,止水夹最合理的打开时间是 冷却到室温时 (填“反应刚结束时”或“冷却到室温时”);
【交流评价】
(3)已知:在氧气不充足时,碳与氧气反应生成一氧化碳,一氧化碳不溶于水且不与碱反应。小科用足量木炭替换红磷,等体积氢氧化钠浓溶液替换集气瓶中的水,规范操作后,测得的氧气含量将 偏小 (填“偏大”“偏小”或“不变”);
【继续探究】
(4)运用上述思维模型,小科又设计了图乙的实验装置,其“测定空气中氧气含量”的原理是 铜和装置中的氧气反应,生成氧化铜固体,装置内的气体冷却到室温时注射器内减少的体积即为装置内氧气的体积,氧气的体积与反应前装置内的总体积之比即为氧气的含量 。
氧气的制取
【例3】(2022·宜昌改编)氧气是人类不可离开的物质。根据下列装置图回答问题。
(1)实验室用氯酸钾制氧气的化学方程式为 2KClO32KCl+3O2↑ ,其发生装置可选用 A (填字母序号,下同);用C装置收集氧气前,将集气瓶内空气完全排尽的方法是 将集气瓶装满水 。
(2)某同学欲按图F所示方法做细铁丝燃烧的实验,收集所需氧气最好选用的装置是 D ;做硫燃烧实验,收集所需氧气最好选用的装置是 C 。由此可见,选择气体的收集方法主要应考虑气体的性质,此外往往还要考虑 操作是否优化 。
变式训练
5.(2022·杭州节选)小金设计了一款在缺氧环境或出现高浓度有毒有害气体环境下逃生时使用的自救呼吸器。其设计思路如图甲所示,自救呼吸器的结构如图乙所示(其中箭头方向表示气体流动方向)。
(1)生氧药品的选择:小金查阅资料发现超氧化物(用MO2表示,其中M为+1价)可与人呼出气中的CO2、H2O反应生成O2,其反应的化学方程式为
4MO2+2H2O4X+3O2↑
4MO2+2CO22M2CO3+3O2
X的化学式为 MOH 。500 g超氧化钾(KO2)和500 g超氧化钠(NaO2)的生氧性能如图丙所示。小金依据人正常呼吸时需要生氧药品的生氧速度不低于1 L·min-1,并结合自救呼吸器的结构和生氧药品的生氧性能,选取了KO2作为生氧药品。选取KO2的优点是 生氧速度波动较小,使用时间较长,氧气浪费较少 。(写出1点)
(2)影响自救呼吸器有效防护时间的因素有 ①④ (选填序号)。
①生氧药品的质量
②外界有毒有害气体浓度
③外界氧气浓度
④生氧药品的种类
6.(2021·嘉兴)小嘉用H2O2溶液制取氧气时,在烧瓶中加入50毫升水及0.5克MnO2,再往分液漏斗中加入30毫升15%的H2O2溶液。为什么要加入50毫升水呢?查阅资料发现:在不加入水时,若注入H2O2溶液速度过快,反应会过于剧烈而引发事故。
【提出问题】水是如何减缓该反应速度的呢?
【建立假设】水可以降低H2O2溶液浓度,从而减缓反应速度。
【实验方案】他利用如图装置,在相同条件下,分别用30毫升的1%、3%和7%的H2O2溶液进行实验,观察并比较。
【实验结论】加水降低了H2O2溶液的浓度,使反应速度变慢。
【交流反思】
(1)为了更好地比较反应的快慢,需控制三次实验中滴加H2O2溶液的 速度 相同。
(2)判断产生氧气的速度时,可以通过观察产生气泡的快慢,还可以比较 相同时间内收集到氧气的体积 。
【继续探究】针对提出的问题,他又利用如图装置,用3%的H2O2溶液分别在0 ℃、20 ℃和60 ℃的条件下进行实验。进行该实验所基于的假设是 水可以降低温度,减缓反应的速率 。

当堂检测
1.空气是人类赖以生存的物质基础。下列有关说法错误的是(A)
A.空气中的氧气是一种常见的燃料
B.二氧化硫是空气污染物之一
C.空气中氮气的体积分数约为78%
D.植树造林有利于保护空气
2.(2021·苏州)下列有关空气的说法正确的是(C)
A.洁净的空气属于纯净物
B.工业分离液态空气时发生化学变化
C.食品在空气中因与氧气发生缓慢氧化而变质
D.空气中的二氧化碳含量过高不会对环境造成影响
3.(2021·十堰)下列关于氧气的说法正确的是(D)
A.鱼类能在水中生存,说明氧气易溶于水
B.硫在氧气中燃烧放热,产生微弱的淡蓝色火焰
C.氧气能支持燃烧,可用作火箭燃料
D.空气中的氧气主要来自于植物的光合作用
4.(2021·杭州)如图是进行木炭在氧气中燃烧实验的示意图,有关实验仪器名称的判断,错误的是(A)
A.a是试管夹 B.b是酒精灯
C.c是集气瓶D.d是烧杯
5.(2022·宁波)下列实验操作规范的是(B)
6.(2022·成都)如图是氧气的实验室制取与性质实验。
(1)试管口棉花的作用是 防止加热时试管内的粉末状物质进入导管 。
(2)检验氧气集满的方法是 将带火星的木条放在集气瓶口,若木条复燃,则集满 。
(3)制取氧气的主要步骤如下,正确的顺序是 ④①③② (填序号)。
①装入药品,开始加热 ②停止加热 ③收集气体 ④组装仪器,检查气密性
(4)硫在氧气中燃烧的现象是 发出明亮的蓝紫色火焰,放出热量,放出有刺激性气味的气体 。
(5)根据化学方程式计算,制取0.96 g氧气,至少需要高锰酸钾的质量是多少?
答:9.48 g
7.(2021·金华)实验室提供H2O2溶液、MnO2、KClO3和KMnO4四种药品及如图装置。
根据要求完成下列问题。
(1)根据提供的药品,写出一种实验室制取O2的化学方程式 2H2O22H2O+O2↑或2KClO32KCl+3O2↑ ;
(2)选择装置B和C制取氧气的主要步骤有①将导气管移出水槽;②加热;③装药品;④收集;⑤熄灭酒精灯;⑥检查装置气密性。正确的操作顺序为 ⑥③②④①⑤ 。
8.(2021·宁波)家庭医药箱里有一瓶标签缺损的医用双氧水,为测定其溶质质量分数,小宁设计了如图实验:在试管中放入一定量的二氧化锰,然后用注射器注入10 mL该医用双氧水,直到试管中不再有气泡产生,通过测量量筒内水的体积就可以大致计算出双氧水质量分数。
(1)实验中用排水法测量氧气的体积是因为氧气具有 不易溶于水 的性质。
(2)若俯视读得量筒中水的体积,则测得的双氧水质量分数将 偏大 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
9.(2022·温州)小明认为教室内空气中氧气含量比室外低,于是想用红磷测定教室内空气中氧气的体积分数。老师告诉他,足量的红磷燃烧并不能耗尽空气中的氧气,建议用一氧化氮气体代替红磷进行实验。在老师的指导下,小明进行如图所示实验:用注射器获取V1毫升教室内的空气,通过导管缓缓地全部推入量筒,与量筒内足量的V2毫升一氧化氮气体混合,待充分反应后,读出量筒中剩余气体体积为V3毫升。说明:
①V1、V2、V3都是在与教室气温、气压相同的状态下测得。
②一氧化氮难溶于水,也不与水反应。
③同温同压下,在氢氧化钠溶液参与下,4体积一氧化氮与3体积氧气恰好完全反应,且产物能完全被溶液吸收。
(1)小明用气密性良好的注射器,获取V1毫升教室内空气的具体操作是 在教室外,将注射器活塞推到底,将注射器拿到教室,再拉动活塞至刻度为V1毫升处并密封 。
(2)实验测得教室内空气中氧气的体积分数为 3(V1+V2-V3)7V1 。(用V1、V2、V3表示)
(3)小明提出,注射器内空气中的二氧化碳也会被氢氧化钠溶液吸收,从而影响实验结果。但老师指出,相比空气中的氧气含量,二氧化碳对实验结果的影响属于“次要因素”,不是“主要因素”,可忽略不计。还有许多科学实验中存在“主要因素”和“次要因素”,请再举一例并指明次要因素 在探究影响重力势能大小的因素实验中,空气阻力是次要因素(合理即可) 。
10.学习了“过氧化氢制氧气使用二氧化锰作催化剂”,化学社团在“寻找新的催化剂”的活动中,对“硫酸铜能否作过氧化氢分解的催化剂”进行了以下探究。
【实验探究】甲同学按如下方案进行实验。
【评价改进】大家认为甲同学的实验结论不严谨。若要确定该实验结论正确,还需证明硫酸铜的 质量和化学性质 在反应前后都没有发生改变。
【继续探究】乙同学补做以下实验,进而确认了甲同学的实验结论。
根据上述实验中m1∶m2= 160∶98(或80∶49) ,证明反应前后铜离子没有发生变化;将实验方案中的氢氧化钠溶液换成 氯化钡(或硝酸钡) 溶液,再次实验,证明反应前后硫酸根离子也没有发生变化。
【讨论交流】大家认为还可以采取另一种方法获取上述实验结论:在甲同学实验的基础上,将乙同学实验时烧杯B中的溶液蒸发、干燥得到白色固体,再称其质量为 m1 g,然后将固体加入5%的过氧化氢溶液中,仍然可以加速过氧化氢分解。
【拓展延伸】比较硫酸铜和二氧化锰对过氧化氢制氧气的催化效果,实验过程中不需要控制的条件是 D (填序号)。
A.溶液的起始温度
B.催化剂的质量
C.溶液的浓度
D.反应起始时间
A.点燃
酒精灯
B.装固体粉末
C.滴加
液体
D.测溶
液的pH
实验步骤
实验现象
实验结论
步骤①木条不复燃;步骤②产生气泡,溶液变蓝色;步骤③带火星的木条复燃
硫酸铜能作过氧化氢分解的催化剂,反应的化学方程式为2H2O22H2O+O2↑