Question

【題目】我們每時每刻都生活在空氣的“海洋”里。

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一、空氣及其成分探究

（1）圖Ⅰ用于粗略研究空氣的組成，發生反應的文字或符號表達式為___________________。

（2）拉瓦錫用圖Ⅱ所示裝置研究了空氣的組成。他把少量汞放在密閉的容器中連續加熱，得到了紅色氧化汞粉末，同時鐘罩內的汞液面上升。該反應的文字或符號表達式是：____________。

（3）某學習小組用圖Ⅲ裝置進行鎂條在空氣中燃燒的實驗。燃燒、冷卻后打開止水夾，有水進入了集氣瓶 。

（問題）實驗操作正確，但實驗后發現進入集氣瓶中水的體積約為其容積的 70%。

（猜想）鎂除了與氧氣反應外，還與空氣中的其他氣體（X）發生了反應。對該氣體提出猜想：

猜想1：只是二氧化碳 猜想2：只是氮氣 猜想3：氮氣和二氧化碳等

（資料）鎂是一種化學性質活潑的金屬，能在氮氣燃燒生成氮化鎂，能在二氧化碳中燃燒生成碳和氧化鎂。

①經討論一致認為猜想1不正確，理由是___________；

②鎂在二氧化碳中燃燒的文字或符號表達式_______________。

（結論）猜想3正確

（4）（改進實驗）小明同學利用如圖裝置測定空氣中氧氣含量，步驟如下（裝置氣密性良好，部分操作已略去，因導管產生的誤差忽略不計）：

Ⅰ．打開止水夾a、b，向集氣瓶中通入一定量的空氣，使盛有白磷的燃燒匙在水面上方，測得進入量筒中水的體積為V1。

Ⅱ．關閉止水夾a，用強光照射引燃白磷。白磷熄滅并冷卻至室溫，至液面不再變化，測得量筒內水的體積是V2。 根據實驗記錄V1、V2，得出空氣中氧氣的體積分數的計算式是_______________。

二、氧氣的制備和性質

實驗一：用高錳酸鉀制取一瓶氧氣，做細鐵絲燃燒實驗。

（5）鐵絲在氧氣中燃燒的文字或符號表達式___________。

（6）用B收集到的氧氣做細鐵絲燃燒的實驗時，發現瓶壁炸裂，分析原因：___________。

（7）小組同學改進了實驗一（如圖E），優點是__________。

A氧氣無需提前制備和收集，操作更方便。

B塑料瓶代替集氣瓶，防止集氣瓶炸裂，更安全。

C裝置集氧氣的制取、干燥、性質于一體，實驗更優化。

（8）潛水艇要配備氧氣的再生裝置，以保證長時間潛航。有以下幾種制氧氣的方法：

①加熱高錳酸鉀；

②雙氧水催化分解；

③常溫下用過氧化鈉固體與二氧化碳反應生成碳酸鈉和氧氣。

寫出方法③反應的文字表達式________。同學們認為③最合適在潛水艇里制氧氣，與其他兩種方法相比，這種方法的優點是______。

實驗二：粗略測定加熱2.0g高錳酸鉀所收集到的氧氣體積。

（9）裝置正確連接順序是：(填接口字母 )a →（________） →（________） →（________）

（10）收集氧氣的最佳時機是________________（填“加熱后立刻收集”或“加熱一段時間后”）。

實驗三：小江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，并使用傳感器則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小江用向上排空氣法收集氧氣時，以能使在集氣瓶瓶口帶火星木條復燃為氧氣集滿的標準；用排水法收集氧氣時，以觀察到______________________為氧氣集滿的標準。

②向上排空氣法收集到的氧氣濃度只有80%左右的原因有_______。

A 當觀察到帶火星木條復燃時，集氣瓶內還有空氣

B 氧氣的密度略大于空氣的密度

C 加熱高錳酸鉀固體產生氧氣的濃度只有80%左右

D 當氧氣進入集氣瓶時，瓶內空氣與進入的氧氣相互擴散

③不考慮操作因素，排水法獲得的氧氣體積分數不能達到100%的主要原因是_____________。

Answer 1

【答案】磷+氧氣五氧化二磷（或P+O2P2O5） 汞+氧氣氧化汞（或Hg+O2HgO） 空氣中二氧化碳太少，即使全部反應完，進入集氣瓶中的水也不會達到70% 鎂+二氧化碳氧化鎂和碳（或Mg+CO2MgO+C） 鐵+氧氣四氧化三鐵或Fe + O2 Fe3O4 實驗時燃燒的鐵絲靠到集氣瓶內壁 ABC 過氧化鈉 + 二氧化碳 → 碳酸鈉 + 氧氣 生成氧氣的同時，能去除二氧化碳 c b d 加熱一段時間后 集氣瓶中水被排盡或氣泡冒出瓶外 ABD 氧氣中混有水蒸氣

【解析】

（1）紅磷在氧氣中燃燒生成五氧化二磷，文字表達式（或符號表達式）為：磷+氧氣五氧化二磷（或P+O2P2O5）；

（2）汞和氧氣反應生成氧化汞，文字表達式（或符號表達式）為：汞+氧氣氧化汞（或Hg+O2HgO）；
（3）①在空氣中二氧化碳只占空氣體積的0.03%，空氣中二氧化碳太少，即使全部反應完，進入集氣瓶中的水也不會達到70%；

②鎂在二氧化碳中燃燒生成氧化鎂和碳，文字表達式（或符號表達式）為：鎂+二氧化碳氧化鎂和碳（或Mg+CO2MgO+C）；
（4）空氣中氧氣的體積分數的計算式=；

（5）鐵絲在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵，反應的文字或符號表達式為：鐵+氧氣四氧化三鐵或Fe + O2 Fe3O4；

（6）用B收集到的氧氣做細鐵絲燃燒的實驗時，發現瓶壁炸裂，原因是：實驗時燃燒的鐵絲靠到集氣瓶內壁；

（7）實驗裝置改進后，氧氣無需提前制備和收集，操作更方便；塑料瓶代替集氣瓶，防止集氣瓶炸裂，更安全；裝置集氧氣的制取、干燥和性質驗證一體，實驗更優化。故填：ABC；

（8）已知過氧化鈉與二氧化碳在常溫下反應生成碳酸鈉和氧氣，反應的文字表達式：過氧化鈉+二氧化碳→碳酸鈉+氧氣；方法③不用加熱，不用通電，操作簡單，還能將人呼出的二氧化碳轉化為氧氣；

（9）氧氣不易溶于水，氧氣密度比水小，所以對于裝置B應該是長進短出，正確連接順序是：a→c→b→d；

（10）為了收集較純的氧氣，收集氧氣的最佳時機加熱一段時間后；

實驗三：

①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；用排水法收集氧氣時，以觀察到集氣瓶中水排空或集氣瓶口有氣泡冒出為氧氣集滿的標準；

②用向上排空氣法收集到的氧氣濃度只有80%左右的原因有很多，如：當觀察到帶火星木條復燃時，集氣瓶內還有空氣；氧氣密度只是略大于空氣，很容易出現排不凈空氣或少量混合的情況；當氧氣進入集氣瓶時，瓶內空氣與進入的氧氣相互擴散；這些都會造成氧氣濃度的減小；加熱高錳酸鉀制取的是純凈氧氣，加熱高錳酸鉀固體產生氧氣的濃度只有80%左右的說法是錯誤的。故選ABD；

③不考慮操作因素，排水法獲得的氧氣體積分數不能達到100%的主要原因是氧氣中混有水蒸氣。