Question

【題目】氧氣是我們身邊無法離開的物質。請結合下圖回答問題：

Ⅰ．空氣中氧氣含量測定再認識:

（1）實驗室常用紅磷燃燒的方法測定空氣中氧氣的含量（裝置如圖1），寫出紅磷燃燒的化學方程式_______，該反應的現象為_________。燃燒結束后冷卻至室溫，打開止水夾觀察到的現象為__________。

（2）興趣小組用該方法測出的氧氣含量常常遠低于理論值，可能的原因有：①裝置漏氣；②________，裝置內氧氣有剩余；

（3）小明根據鐵生銹的原理，探究用鐵能否準確測定空氣中氧氣的含量，于是進行了實驗（裝置如圖2），通過7天測得的數據計算空氣中氧氣的含量為19.13%。與用紅磷燃燒的方法相比，用鐵絲生銹的方法測定的主要優點是：_______。

（4）為了加快反應速率，小明通過查閱資料，利用鐵粉、炭粉、氯化鈉等物質又進行了實驗（裝置如圖3），8分鐘后測得的數據如表：

實驗前的體積		實驗后的體積
集氣瓶內空氣	燒杯內蒸餾水	燒杯內剩余蒸餾水
131mL	90.0mL	63.6mL

請計算出空氣中氧氣含量_________（計算結果保留一位小數）

Ⅱ．氧氣的制備：

（1）寫出如圖中有標號儀器的名稱：①__________; ② _________________。

（2）用高錳酸鉀制取氧氣的化學方程式_____________；用該裝置作為發生裝置時有一明顯錯誤是___________。

（3）用氯酸鉀和二氧化錳制備氧氣時，利用下列流程分離并回收充分反應后的剩余固體，回答下列問題（氯化鉀可溶于水，二氧化錳難溶于水）。

①操作m的名稱是________；操作m和操作n中都用到的玻璃儀器是______，操作m中該儀器的作用是_____________。

②在分離并回收到剩余固體的過程中需要控制水的用量，原因有_____（填字母序號）。

A．提高實驗效率 B．保證剩余固體全部溶解 C．節約能源

③若測得回收到的氯化鉀固體質量比理論值小，原因可能是________。

A．氯化鉀沒有完全溶解即過濾 B．過濾時液面高于濾紙邊緣

C．器皿上粘有的氯化鉀沒有全部轉移到稱量紙上

Ⅲ．氧氣的收集:

某興趣小組為了研究用向上排空氣法和排水法收集的氧氣濃度是否有差異，做了如下實驗：加熱高錳酸鉀固體，分別用兩種方法各收集三瓶氧氣，井使用傳感器測定收集到的氧氣濃度，數據見表。

收集方法	向上排空氣法			排水集氣法
氧氣濃度%	79.6	79.7	79.9	90.0	89.8	89.3
氧氣平均濃度%	79.7			89.7

（1）小柯用向上排空氣法收集氧氣時，以能使放置在集氣瓶瓶口的帶火星木條復燃為氧氣集滿的標準；用排水集氣法收集氧氣時，以觀察到______________為氧氣集滿的標準。

（2）以上兩種方法中，用__________法收集到的氧氣更純凈。

（3）不考慮操作因素，排水集氣法獲得的氧氣體積分數不能達到100%的主要原因是___________。

（4）向上排空氣法收集到的氧氣濃度只有80%左右的原因有________（填字母序號）。

A．氧氣的密度略大于空氣的密度

B．加熱高錳酸鉀固體產生氧氣的濃度只有80%左右

C．當觀察到帶火星木條復燃時，集氣瓶內還有空氣

D．當氧氣進入集氣瓶時，瓶內空氣與進入的氧氣相互擴散

Ⅳ．氧氣的性質：

（1）鐵絲在氧氣中的燃燒的化學方程式___________。實驗時集氣瓶底部要放少量水或細沙的目的是_____________。

（2）鎂帶燃燒的化學方程式__________，該反應類型為__________。

Answer 1

【答案】4P+5O22P2O5 產生大量白煙 燒杯中的水部分進入集氣瓶中，進入水的體積約占集氣瓶內水面以上容積的 紅磷的量不足 裝置內殘留的氧氣更少，實驗結果更準確 20.2% 酒精燈 鐵架臺 2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2↑ 試管口沒放棉花團 過濾 玻璃棒 引流 AC AC 集氣瓶口有氣泡冒出 排水法 氧氣中含有水蒸氣 ACD 3Fe+2O2 Fe3O4 防止集氣瓶底炸裂 2Mg+O22MgO 化合反應

【解析】

Ⅰ．（1）紅磷燃燒生成五氧化二磷，紅磷燃燒時產生大量白煙，燃燒結束后冷卻至室溫，由于集氣瓶內氣體減少，壓強變小，打開止水夾，燒杯中的水部分進入集氣瓶中，進入水的體積等于消耗氧氣的體積，進入水的體積約占集氣瓶內水面以上容積的。（2）興趣小組用該方法測出的氧氣含量常常遠低于理論值，可能的原因有：裝置漏氣、紅磷的量不足消耗部分氧氣而使進入水的體積偏小、裝置內氧氣有剩余。（3）由于可燃物要在含有一定濃度的氧氣中才能燃燒，故用燃燒法不能將氧氣完全消耗，而用鐵絲生銹的方法測定則能更充分的消耗氧氣，所以與用紅磷燃燒的方法相比，用鐵絲生銹的方法測定的主要優點是裝置內殘留的氧氣更少，實驗結果更準確。（4）該實驗的原理是鐵生銹消耗氧氣，導致集氣瓶中的壓強變小，水倒流入集氣瓶中的體積即為消耗的氧氣的體積。由表中數據可知，倒流入集氣瓶中蒸餾水的體積為：90.0mL-63.6mL，該體積即為集氣瓶中氧氣的體積，集氣瓶中空氣的體積為131mL，故氧氣的體積分數=×100%=20.2%

Ⅱ．（1）①是酒精燈，②是鐵架臺。（2）高錳酸鉀在加熱條件下，發生反應生成錳酸鉀、二氧化錳、氧氣，用高錳酸鉀制取氧氣，試管口要放一團棉花，以防高錳酸鉀顆粒堵塞導氣管。

（3）①通過過濾可將固體與液體分離，操作m是過濾，蒸發溶液中的溶劑可得到溶質，操作n是蒸發，過濾和蒸發操作中都要用到玻璃棒，過濾操作中玻璃棒的作用是引流。②控制水的用量，可縮短過濾的時間和加熱的時間，提高實驗的效率，加熱時間短，也能節約酒精燈內的酒精，故選AC。③A．氯化鉀沒有完全溶解即過濾，進入濾液中的氯化鉀小于實際值，結果偏小，此選項正確；B．過濾時液面高于濾紙邊緣，濁液會流進濾液，得到的固體大于實際值，結果偏大，此選項錯誤；C．器皿上粘有的氯化鉀沒有全部轉移到稱量紙上，稱得數值小于實際值，此選項正確。故選AC。

Ⅲ．（1）用排水集氣法收集氧氣時，觀察到氣泡從集氣瓶口冒出，說明收集滿了氧氣。

（2）根據用向上排空氣法和用排水法收集的氧氣濃度對比可知，用排水法收集到的氧氣更純凈。（3）不考慮操作因素，排水集氣法獲得的氧氣體積分數不能達到100%的主要原因是收集到的氧氣中含有水蒸氣。（4）A．氧氣的密度略大于空氣的密度，收集氧氣時，不能完全排盡空氣，故收集的氣體不純，此選項正確；B．加熱高錳酸鉀固體產生的氧氣是純氧氣，此選項錯誤；C．當氧氣的濃度達到一定程度時，帶火星的木條即可復燃，此選項正確；D．當氧氣進入集氣瓶時，瓶內空氣與進入的氧氣相互擴散，使收集的氣體濃度較低，此選項正確。故選ACD。

Ⅳ．（1）鐵絲在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵，鐵絲燃燒放出大量的熱，會使固體熔化為液體落到集氣瓶底而炸裂瓶底，所以實驗時集氣瓶底部要放少量水或細沙，目的是防止瓶底炸裂。

（2）鎂帶燃燒生成氧化鎂，由兩種或兩種以上的物質發生化學反應生成一種物質的反應是化合反應。