Question

【题目】我们每时每刻都生活在空气的“海洋”里。

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一、空气及其成分探究

（1）图Ⅰ用于粗略研究空气的组成，发生反应的文字或符号表达式为___________________。

（2）拉瓦锡用图Ⅱ所示装置研究了空气的组成。他把少量汞放在密闭的容器中连续加热，得到了红色氧化汞粉末，同时钟罩内的汞液面上升。该反应的文字或符号表达式是：____________。

（3）某学习小组用图Ⅲ装置进行镁条在空气中燃烧的实验。燃烧、冷却后打开止水夹，有水进入了集气瓶 。

（问题）实验操作正确，但实验后发现进入集气瓶中水的体积约为其容积的 70%。

（猜想）镁除了与氧气反应外，还与空气中的其他气体（X）发生了反应。对该气体提出猜想：

猜想1：只是二氧化碳 猜想2：只是氮气 猜想3：氮气和二氧化碳等

（资料）镁是一种化学性质活泼的金属，能在氮气燃烧生成氮化镁，能在二氧化碳中燃烧生成碳和氧化镁。

①经讨论一致认为猜想1不正确，理由是___________；

②镁在二氧化碳中燃烧的文字或符号表达式_______________。

（结论）猜想3正确

（4）（改进实验）小明同学利用如图装置测定空气中氧气含量，步骤如下（装置气密性良好，部分操作已略去，因导管产生的误差忽略不计）：

Ⅰ．打开止水夹a、b，向集气瓶中通入一定量的空气，使盛有白磷的燃烧匙在水面上方，测得进入量筒中水的体积为V1。

Ⅱ．关闭止水夹a，用强光照射引燃白磷。白磷熄灭并冷却至室温，至液面不再变化，测得量筒内水的体积是V2。 根据实验记录V1、V2，得出空气中氧气的体积分数的计算式是_______________。

二、氧气的制备和性质

实验一：用高锰酸钾制取一瓶氧气，做细铁丝燃烧实验。

（5）铁丝在氧气中燃烧的文字或符号表达式___________。

（6）用B收集到的氧气做细铁丝燃烧的实验时，发现瓶壁炸裂，分析原因：___________。

（7）小组同学改进了实验一（如图E），优点是__________。

A氧气无需提前制备和收集，操作更方便。

B塑料瓶代替集气瓶，防止集气瓶炸裂，更安全。

C装置集氧气的制取、干燥、性质于一体，实验更优化。

（8）潜水艇要配备氧气的再生装置，以保证长时间潜航。有以下几种制氧气的方法：

①加热高锰酸钾；

②双氧水催化分解；

③常温下用过氧化钠固体与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气。

写出方法③反应的文字表达式________。同学们认为③最合适在潜水艇里制氧气，与其他两种方法相比，这种方法的优点是______。

实验二：粗略测定加热2.0g高锰酸钾所收集到的氧气体积。

（9）装置正确连接顺序是：(填接口字母 )a →（________） →（________） →（________）

（10）收集氧气的最佳时机是________________（填“加热后立刻收集”或“加热一段时间后”）。

实验三：小江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，并使用传感器则定收集到的氧气浓度，数据见表。

收集方法	向上排空气法			排水法
氧气浓度%	79.6	79.7	79.9	90.0	89.8	89.3
氧气平均浓度%	79.7			89.7

①小江用向上排空气法收集氧气时，以能使在集气瓶瓶口带火星木条复燃为氧气集满的标准；用排水法收集氧气时，以观察到______________________为氧气集满的标准。

②向上排空气法收集到的氧气浓度只有80%左右的原因有_______。

A 当观察到带火星木条复燃时，集气瓶内还有空气

B 氧气的密度略大于空气的密度

C 加热高锰酸钾固体产生氧气的浓度只有80%左右

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不考虑操作因素，排水法获得的氧气体积分数不能达到100%的主要原因是_____________。

Answer 1

【答案】磷+氧气五氧化二磷（或P+O2P2O5） 汞+氧气氧化汞（或Hg+O2HgO） 空气中二氧化碳太少，即使全部反应完，进入集气瓶中的水也不会达到70% 镁+二氧化碳氧化镁和碳（或Mg+CO2MgO+C） 铁+氧气四氧化三铁或Fe + O2 Fe3O4 实验时燃烧的铁丝靠到集气瓶内壁 ABC 过氧化钠 + 二氧化碳 → 碳酸钠 + 氧气 生成氧气的同时，能去除二氧化碳 c b d 加热一段时间后 集气瓶中水被排尽或气泡冒出瓶外 ABD 氧气中混有水蒸气

【解析】

（1）红磷在氧气中燃烧生成五氧化二磷，文字表达式（或符号表达式）为：磷+氧气五氧化二磷（或P+O2P2O5）；

（2）汞和氧气反应生成氧化汞，文字表达式（或符号表达式）为：汞+氧气氧化汞（或Hg+O2HgO）；
（3）①在空气中二氧化碳只占空气体积的0.03%，空气中二氧化碳太少，即使全部反应完，进入集气瓶中的水也不会达到70%；

②镁在二氧化碳中燃烧生成氧化镁和碳，文字表达式（或符号表达式）为：镁+二氧化碳氧化镁和碳（或Mg+CO2MgO+C）；
（4）空气中氧气的体积分数的计算式=；

（5）铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁，反应的文字或符号表达式为：铁+氧气四氧化三铁或Fe + O2 Fe3O4；

（6）用B收集到的氧气做细铁丝燃烧的实验时，发现瓶壁炸裂，原因是：实验时燃烧的铁丝靠到集气瓶内壁；

（7）实验装置改进后，氧气无需提前制备和收集，操作更方便；塑料瓶代替集气瓶，防止集气瓶炸裂，更安全；装置集氧气的制取、干燥和性质验证一体，实验更优化。故填：ABC；

（8）已知过氧化钠与二氧化碳在常温下反应生成碳酸钠和氧气，反应的文字表达式：过氧化钠+二氧化碳→碳酸钠+氧气；方法③不用加热，不用通电，操作简单，还能将人呼出的二氧化碳转化为氧气；

（9）氧气不易溶于水，氧气密度比水小，所以对于装置B应该是长进短出，正确连接顺序是：a→c→b→d；

（10）为了收集较纯的氧气，收集氧气的最佳时机加热一段时间后；

实验三：

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；用排水法收集氧气时，以观察到集气瓶中水排空或集气瓶口有气泡冒出为氧气集满的标准；

②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：当观察到带火星木条复燃时，集气瓶内还有空气；氧气密度只是略大于空气，很容易出现排不净空气或少量混合的情况；当氧气进入集气瓶时，瓶内空气与进入的氧气相互扩散；这些都会造成氧气浓度的减小；加热高锰酸钾制取的是纯净氧气，加热高锰酸钾固体产生氧气的浓度只有80%左右的说法是错误的。故选ABD；

③不考虑操作因素，排水法获得的氧气体积分数不能达到100%的主要原因是氧气中混有水蒸气。