3.1空氣與氧氣（原卷版）

3.1空氣與氧氣學(xué)習(xí)目標學(xué)習(xí)目標1、知道空氣的組成、各成分的性質(zhì)及用途，能用實驗說明空氣是混合物。2、氧氣的性質(zhì)3、氧氣的制取原理，實驗器材，收集方法。002預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)知識點一：空氣的主要成分空氣組成成分探究：一般說來，空氣的成分是比較固定的空氣的密度為1.293克/升空氣的平均分子量：29空氣的利用：O2的用途：供給呼吸；支持燃燒，也叫助燃，常用于焊接、切割金屬等方面。（2）N2：a性質(zhì)：無色、無味的氣體，難溶于水；不支持燃燒?；瘜W(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定。b用途：燈泡中充氮氣可延長使用壽命；食品包裝充入氮氣可防腐；制造化肥、炸藥的重要原料；液氮可以做冷凍劑，醫(yī)療上用液氮冷凍麻醉或冷藏人體細胞組織等。（3）稀有氣體：a氦、氖、氬、氪、氙和氡等氣體的總稱，是混合物。b性質(zhì)：無色、無味的氣體，難溶于水，化學(xué)性質(zhì)不活潑。c用途：常用作保護氣；做光源（稀有氣體通電能發(fā)出不同顏色的光）。（3）CO：1.二氧化碳可用于滅火；2.固態(tài)二氧化碳（又稱干冰）是一種致冷劑，可用來保藏食品，也可用于人工降雨．二氧化碳是植物光合作用的原料,是一種氣體肥料二氧化碳是一種化工原料，可用于制純堿、尿素和汽水。3.二氧化碳是植物光合作用的原料,是一種氣體肥料。4.二氧化碳是一種化工原料，可用于制純堿、尿素和汽水。知識點二：空氣中氧氣成分的測定1、實驗方案設(shè)計：在相同氣壓下，看消耗掉氧氣后，剩余氣體的體積占原空氣的體積數(shù)用紅磷燃燒，生成PO固體顆粒且可溶于水2、裝置圖實驗現(xiàn)象：A、紅磷燃燒發(fā)出黃白色火焰，放出熱量，有大量白煙產(chǎn)生。B、待集氣瓶冷卻后，打開止水夾，水經(jīng)導(dǎo)管進入集氣瓶，約占集氣瓶內(nèi)空氣總體積的1/5。4、實驗結(jié)論：空氣中氧氣的體積約占空氣總體積的1/5。5、化學(xué)方程式：4P+5O22P2O56、注意事項：a.裝置的氣密性要好，（否則測量結(jié)果偏?。?；b.所用的紅磷必須過量，過少則氧氣沒有全部消耗完，會導(dǎo)致測量結(jié)果偏?。籧.要等集氣瓶（裝置）冷卻后才能打開彈簧夾，（否則測量結(jié)果偏?。?；d.在實驗前，導(dǎo)管應(yīng)預(yù)先注滿水，（否則測量結(jié)果偏?。〆.要先夾住橡皮管，然后再點紅磷（否則測量結(jié)果偏大）；f.點燃紅磷伸入瓶中要立即塞緊瓶塞（否則測量結(jié)果偏大）。紅磷和氧氣發(fā)生反應(yīng)，P2O5溶于水，使瓶內(nèi)氣體壓強減小，打開止水夾后，大氣壓把水壓入集氣瓶中，直至內(nèi)外壓強相等另木炭燃燒生成的是氣體二氧化碳，瓶內(nèi)壓強只減小一點，倒吸入集氣瓶的水就沒有1/5。就會使實驗產(chǎn)生教大的誤差。知識點三：氧氣的制取1．實驗室里制取氧氣的方法有：分解H2O2和加熱分解KMnO4或KClO3，化學(xué)方程式為：（1）2H2O2MnO22H2O+O2↑（2）2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑（3）2KClO3MnO22KCl+3O2↑工業(yè)上用分離空氣制取氧氣?！锢碜兓谶^氧化氫和氯酸鉀制取氧氣的反應(yīng)中，用二氧化錳作為催化劑，它的作用是改變反應(yīng)速度，本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后都不變。實驗室用高氯酸鉀制取氧氣的操作順序：檢查裝置氣密性→裝入藥品→固定裝置→收集氧氣；用KClO3制取時，若缺少催化劑MnO2，可加入少量KMnO4，因為KMnO4受熱分解時會產(chǎn)生MnO2。裝置的改進與評價：(1)將固液常溫型裝置中的長頸漏斗換成分液漏斗或注射器(如圖A、圖B所示)，改進后裝置的優(yōu)點是通過控制液體的滴加速度，從而控制反應(yīng)速；(2)C裝置的優(yōu)點是能隨時控制反應(yīng)的發(fā)生和停止?？偨Y(jié)：相比于高錳酸鉀或氯酸鉀，實驗室用過氧化氫溶液和二氧化錳制取氧氣的優(yōu)點是可隨時添加液體、反應(yīng)不需要加熱、操作簡便等。實驗室用高錳酸鉀制取氧氣的操作順序：第一步：檢查裝置的氣密性。第二步：將藥品裝入試管中，用一團棉花放在靠近試管口的地方，試管口略向下傾斜固定在鐵架臺上。第三步：用酒精燈外焰給試管加熱，先預(yù)熱。第四步：等氣泡連續(xù)均勻再用排水法收集氧氣。第五步：先撤導(dǎo)管，再滅酒精燈。氧氣的驗滿方法：將一根帶火星的木條放在集氣瓶口，若木條復(fù)燃，就證明已經(jīng)收滿。收集裝置：方法排水法向上排空氣法收集裝置選取依據(jù)氣體的密度及在水中的溶解性不易溶于水且不與水反應(yīng)密度比空氣大優(yōu)缺點優(yōu)點：①收集的氣體較純凈；②易判斷是否收集滿缺點：收集的氣體不干燥優(yōu)點：收集的氣體較干燥缺點：收集的氣體純度不高注意事項當觀察到瓶口有氣泡冒出時，證明氧氣已收集滿導(dǎo)氣管應(yīng)伸至集氣瓶底部，目的是排盡集氣瓶中的空氣檢驗和驗滿：檢驗將帶火星的木條伸入集氣瓶瓶內(nèi)，如果木條復(fù)燃，證明收集的氣體是氧氣驗滿向上排空氣法：將帶火星的木條放在集氣瓶瓶口，如果木條復(fù)燃，說明氧氣已集滿排水法：當有大量氣泡從集氣瓶瓶口冒出時，說明氧氣已集滿排水法收集的O2中有較多水蒸氣。排空氣法收集的氣體不能與空氣中的物質(zhì)反應(yīng)。如NO能與O2反應(yīng)，就不能用排空氣法收集。0303考向釋疑（2023春?上城區(qū)校級期中）小明利用如圖實驗測定空氣中氧氣的體積分數(shù)，下列操作中不會造成測量結(jié)果偏小的是（）A．燃燒匙中的紅磷不足 B．紅磷熄滅時瓶內(nèi)還有氧氣剩余 C．點燃紅磷后塞緊瓶塞時瓶內(nèi)有部分氣體逸出 D．紅磷熄滅后未冷卻至室溫便立即打開止水夾讀數(shù)（2023春?金華期中）下列有關(guān)物質(zhì)燃燒時觀察到的現(xiàn)象的敘述中，正確的是（）A．硫在氧氣中燃燒，發(fā)出淡藍色火焰，生成有刺激性氣味的氣體 B．木炭在氧氣中燃燒，發(fā)出白光，生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體 C．紅磷在氧氣中燃燒，放出大量熱，產(chǎn)生大量白霧 D．鐵絲在氧氣中燃燒，火星四射，生成四氧化三鐵（2023春?金東區(qū)期中）在進行“氧氣的實驗室制取與性質(zhì)”實驗時，某同學(xué)制得的氧氣不純。你認為可能的原因是（）A．用排水法收集O2時，集氣瓶裝滿水 B．用向上排空氣法收集O2，驗滿時，將帶火星的木條伸入到集氣瓶中 C．用排水法收集O2時，導(dǎo)管口連續(xù)均勻地冒出氣泡，再開始收集 D．用向上排空氣法收集O2時，導(dǎo)管伸入到集氣瓶的底部（2023春?椒江區(qū)校級期中）如圖所示，①為制取氧氣的發(fā)生裝置（氣密性良好），其中的燃燒匙可以上下移動。②和③為氧氣的收集裝置。小金欲制取一瓶干燥的氧氣，下列分析正確的是（）A．在①中，將MnO2浸入H2O2溶液，MnO2可分解產(chǎn)生氧氣 B．若用裝置②的方法收集氧氣，需等到導(dǎo)管口氣泡均勻并連續(xù)冒出時才可收集 C．若用裝置③的方法收集氧氣，可將帶火星的木條放入瓶口進行驗滿 D．將裝置①分別與裝置②或③連接，均能達到實驗?zāi)康模?023春?江干區(qū)校級期中）小正在用氯酸鉀制取氧氣時，誤把高錳酸鉀當作二氧化錳加入了。下列對該實驗的反應(yīng)過程的分析不正確的是（）A．反應(yīng)中高錳酸鉀起催化作用 B．產(chǎn)生的氧氣的質(zhì)量增加了 C．生成氧氣的速度加快了 D．試管中的固體種類最多5種，最少3種（2023春?下城區(qū)校級期中）已知分解溫度：高錳酸鉀240℃、氯酸鉀400℃以上。如圖為等質(zhì)量的高錳酸鉀和氯酸鉀分別用相同的酒精燈加熱時，產(chǎn)生氧氣的質(zhì)量（m/g）隨消耗時間（t/s）的變化關(guān)系示意圖。據(jù)右圖分析，下列說法正確的是（）A．圖中甲代表高錳酸鉀分解的示意圖 B．0﹣t1沒有氧氣放出是因為還未開始加熱 C．高錳酸鉀可以做氯酸鉀分解的催化劑 D．比較m1和m2可知，制得相同質(zhì)量的氧氣需要氯酸鉀的質(zhì)量少（2023春?鹿城區(qū)校級期中）為了避免瓶內(nèi)空氣外逸而造成實驗誤差，小實用如圖甲所示裝置“測定空氣里氧氣的體積分數(shù)”，其中橡皮管體積忽略不計。他將少量紅磷裝入容積為40毫升的試管置中，注射器活塞初始置于10毫升刻度處。點燃酒精燈進行實驗，火焰熄滅后，待到合適時間，讀取注射器活塞的數(shù)據(jù)（實驗過程中注射器不會彈出）。實驗后，小實換用食品脫氧劑去代替紅磷測量氧氣體積分數(shù)，得到結(jié)果如圖乙。（1）實驗中待到“合適時間”指得是。（2）根據(jù)實驗結(jié)果，小實用紅磷做實驗時，注射器活塞將從10毫升刻度處慢慢前移到約為毫升刻度處才停止。（3）根據(jù)圖乙結(jié)果，若要測定空氣里氧氣的體積分數(shù)，你會選擇哪種藥品，并說明理由：。（2021春?黃巖區(qū)期中）某科學(xué)興趣小組對“測定空氣中氧氣含量”的實驗進行了改進：將數(shù)顯設(shè)備、氣體壓強傳感器和空氣中氧氣含量測量裝置按如圖所示連接。裝置氣密性良好，調(diào)節(jié)右邊敞口容器和集氣瓶里的水面相平，此時集氣瓶內(nèi)氣體的體積為V1關(guān)閉活塞，點燃燃燒匙內(nèi)的紅磷，立即塞緊瓶塞，待火焰熄滅后，過段時間打開活塞，觀察到集氣瓶中的水位上升，待集氣瓶內(nèi)的水而不再上升時集氣瓶內(nèi)的體積為V2。然后向右邊容器內(nèi)加入一定量的水至兩邊水面再次相平，此時集氣瓶內(nèi)的氣體體積為V3。在點燃紅磷至打開活塞這一過程中，觀察到數(shù)顯設(shè)備顯示集氣瓶內(nèi)的氣體壓強先上升后下降，再趨于穩(wěn)定。請回答：（1）數(shù)顯設(shè)備顯示，開始一段時間集氣瓶內(nèi)氣體壓強上升，這是因為。（2）“向右邊容器內(nèi)加入一定量的水至兩邊水面再次相平”的目的是。（3）在整個實驗過程中，集氣瓶中減少的氧氣體積是（填或“V1﹣V3”或“V1﹣V2”或“V2﹣V3”）。00401強化訓(xùn)練（2023春?江干區(qū)校級期中）下列展示的實驗室用高錳酸鉀制取氧氣及氧氣化學(xué)性質(zhì)的有關(guān)裝置，存在錯誤的是（）A．制取 B．排空氣法收集 C．排水法收集 D．性質(zhì)檢驗（2023春?義烏市校級期中）下列對有關(guān)實驗現(xiàn)象的描述正確的是（）A．硫在氧氣中燃燒，產(chǎn)生淡藍色火焰，放出大量的熱 B．紅磷在空氣中燃燒，產(chǎn)生大量白色煙霧 C．鎂條在空氣中劇烈燃燒，生成氧化鎂 D．木炭在空氣中充分燃燒，生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體（2023春?義烏市校級期中）實驗室常用如圖甲、乙的發(fā)生裝置制取氧氣，小金又設(shè)計了如圖丙、丁的裝置用于制取氧氣，以及測量氧氣體積，相關(guān)敘述合理的是（）A．分解雙氧水制取氧氣時，需定期向甲圖燒瓶中添加二氧化錳粉末 B．乙圖中先關(guān)閉止水夾a再向上拉注射器的活塞，放手后若活塞下落到原位置則裝置氣密性良好 C．利用丙圖二氧化錳粉末與雙氧水制取氧氣可實現(xiàn)“隨開隨用、隨關(guān)隨?！钡牟僮?D．若用裝置丁測量生成氧氣的體積，集氣瓶上方原有的空氣會使測量結(jié)果偏大（2023春?嵊州市期中）某同學(xué)用去瓶底的玻璃瓶制成如圖所示裝置（紅磷燃燒前瓶內(nèi)外水面相平，瓶內(nèi)剩余容積劃為五等份），來測定空氣中氧氣的含量。下列對該實驗的認識，正確的是（）A．使用的紅磷量的多少，不會影響實驗結(jié)果 B．足夠的紅磷燃燒后可使瓶內(nèi)水面上升到五分之四刻度線處 C．紅磷燃燒消耗了空氣中的氧氣，瓶內(nèi)氣壓下降，瓶內(nèi)水面上升 D．紅磷一燃燒完，就要立即觀察，并記錄水進入容器的刻度（2023春?紹興期中）某同學(xué)為提高實驗精準度，對“紅磷燃燒測定空氣中氧氣含量”的實驗進行了如圖所示的改進。實驗結(jié)束后冷卻至室溫，液面上升至低于1刻度處。下列關(guān)于改進實驗的說法錯誤的是（）A．該實驗銅絲可以換成鐵絲代替 B．實驗過程中左側(cè)液面先下降后上升 C．實驗結(jié)束后，左側(cè)玻璃管內(nèi)壓強等于右側(cè) D．實驗結(jié)束后，白磷沒有將裝置內(nèi)氧氣耗盡（2023春?永嘉縣校級期中）在通常狀況下，氧氣是一種無色、無味的氣體，在空氣中有相當大的含量。某興趣小組使用如圖裝置測量空氣中氧氣的含量，下列敘述正確的是（）A．該實驗中可以用木炭代替白磷 B．白磷的作用是消耗試管中的氧氣 C．白磷熄滅并冷卻后，試管內(nèi)壓強增大 D．最終量筒中液面約降至40毫升刻度線處（2023春?西湖區(qū)校級期中）小馬同學(xué)將一定量的氯酸鉀與少量高錳酸鉀的混合物加熱制取氧氣，部分物質(zhì)質(zhì)量隨時間的變化如圖所示，下列有關(guān)敘述正確的是（）A．在t1至t2時間內(nèi)，氯酸鉀的質(zhì)量在減少 B．在t3至t4時間內(nèi)，二氧化錳的質(zhì)量增加 C．t3時，試管中有4種固體物質(zhì) D．曲線c代表加熱過程中生成氧氣質(zhì)量的變化（2023春?東陽市校級期中）在學(xué)習(xí)氧氣的性質(zhì)時，小科進行了如下探究。（1）用過氧化氫作為原料制取氧氣，收集時要得到平穩(wěn)的氣流，應(yīng)選擇圖甲中的（填字母）作為發(fā)生裝置。（2）小科想用圖乙裝置來驗證氧氣的密度大于空氣密度的性質(zhì)。他用帶火星的木條分別以①、②兩種方式迅速插入，預(yù)期觀察到的現(xiàn)象是。（2023春?西湖區(qū)校級期中）根據(jù)氧氣的制取和性質(zhì)的相關(guān)知識，回答下列問題：（1）圖甲裝置中二氧化錳的作用是；（2）要獲得一瓶干燥的氧氣，圖甲裝置中導(dǎo)管的連接順序為a→；（3）下列關(guān)于硫燃燒實驗（如圖乙）的相關(guān)描述合理的有（填序號）；①硫在空氣中燃燒產(chǎn)生淡藍色火焰②硫燃燒是劇烈氧化的現(xiàn)象③硫在空氣和氧氣中燃燒的產(chǎn)物不同④集氣瓶底部留有水可以減少燃燒產(chǎn)物對空氣的污染（2023春?下城區(qū)校級期中）如圖1中的甲圖所示為測定空氣中氧氣含量的裝置及藥品。（1）為獲得較為準確的實驗數(shù)據(jù)，下列做法不正確的是。A.檢查裝置的氣密性B.燃燒匙中的紅磷足量C.點燃紅磷后緩慢將燃燒匙插入瓶中，塞緊瓶塞D.紅磷熄滅，立即打開彈簧夾讓水進入廣口瓶便于降溫（2）小明同學(xué)用足量的木炭代替紅磷、氫氧化鈉溶液代替水（氫氧化鈉能吸收二氧化碳）來做此實驗。小明操作正確，但是測得的數(shù)據(jù)小于用紅磷測得的數(shù)據(jù)，其原因是木炭燃燒除生成二氧化碳外還可能生成。（3）市售“暖寶寶”中發(fā)熱劑主要成分是：鐵粉、炭粉、水和食鹽等，反應(yīng)原理可簡化為鐵生銹。小明用配制的發(fā)熱劑按圖乙裝置實驗。他不是將足量的發(fā)熱劑堆在瓶底，而是將其涂抹在廣口瓶內(nèi)壁的四周，這樣做的目的是。（4）在上述三個實驗操作都正確的情況下，與另兩個實驗的測量結(jié)果相比，第三個實驗的測量結(jié)果與空氣中的氧氣含量更接近。推測其主要原因，最合理的是。（5）在這個實驗過程中，圖2所示能正確表示的廣口瓶內(nèi)氣體體積變化情況的是。（2023春?柯橋區(qū)期中）小北查閱資料并設(shè)計如圖所示的實驗裝置測定空氣中氧氣含量。裝置中導(dǎo)管很細，其容積忽略不計。資料1：白磷著火點為40℃，白磷、五氧化二磷均有毒，吸入、皮膚接觸等均會導(dǎo)致中毒，白磷致死量為50mg。資料2：白磷與硫酸銅反應(yīng)生成無毒物質(zhì)，五氧化二磷能溶于水。步驟1：按圖1所示裝置（集氣瓶實際容積為150mL），連接器材并將90mL的70℃硫酸銅溶液加入量筒。步驟2：檢查裝置的氣密性如圖2：松開止水夾，輕拉注射器活塞至10mL處，此時硫酸銅溶液進入集氣瓶（液面在燃燒匙下方），量筒中的溶液也恰好減少10mL，說明裝置密封性良好。此時電子測溫儀示數(shù)為54℃。步驟3：拔出瓶塞，并將注射器的活塞推到最低處，夾緊止水夾，將裝有足量白磷的燃燒匙迅速插入集氣瓶，蓋緊瓶塞。過了一會，觀察到白磷燃燒，產(chǎn)生大量白煙，放出大量熱。步驟4：待集氣瓶中溫度冷卻到室溫18℃，松開止水夾后測得量筒中硫酸銅體積為38mL。步驟5：計算空氣中氧氣的體積分數(shù)。（1）根據(jù)小北查閱的資料，實驗中70℃硫酸銅的作用是（寫出兩點）。（2）實驗中測得的氧氣的體積分數(shù)為。（3）小北多次重復(fù)上述實驗，但是空氣中氧氣的體積分數(shù)遠大于21%，老師提示他是實驗步驟設(shè)計上出現(xiàn)錯誤，請說明原因。（2023春?上城區(qū)期末）用氯酸鉀和二氧化錳的混合物制取氧氣，混合物的質(zhì)量變化情況如圖。下列分析正確的是（）A．