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物質科學（二）
第22課時
空氣、氧氣、二氧化碳(一)
知識導引
1.空氣
成分，空氣中氧氣體積分數測定
2.氧氣
氧氣的制取，氧氣的性質，燃燒條件及滅火
7世仁教育
已7教
空氣
石灰水
圖3-1空氣通入石灰水
無水硫酸銅
表面皿
冰塊
圖3-2無水硫酸銅實驗
彈簧夾
紅磷
(足量)
活動
1.如圖3-3所示裝置,先在集氣瓶里加入少
量水,再把剩余的容積分成5等份,做上記號
2.點燃燃燒匙內的紅磷,立即塞緊瓶塞,觀
察到的現象是
3.火焰熄滅后,振蕩集氣瓶,打開導管上的
夾子,觀察現象,并記錄瓶內水位變化情況。消
耗的氣體跟剩下的氣體的體積比約為
圖3-3測定空氣
中氧氣含量的實驗
實驗說明
止水夾
電烙鐵m止水
4321
紅磷甲
紅磷郾水
粉/,水
高錳酸鉀
錳酸鉀
二氧化錳+氧氣
(KMnO)
(K,MnO)
(MnO)
二氧化錳(MnO2)
氯酸鉀
氯化鉀
氧氣
(KCIO3)
(KCI)
(O2)
二氧化錳(MnO2)
過氧化氫
水
氧氣
(H2O2)
(H2O)
(O2)
一20~50毫升15%H2O2
活動
在圖3-18所示的裝置上,轉
動分液漏斗的活塞,滴加過氧化
氫,待裝置中排凈空氣后,用排水
法收集氣體并驗證收集的是氧氣。
50毫升水05克MnO
圖3-18制取氧氣的裝置
圖3-20實驗室制取氧氣裝置
羅雙氧水
水
(@二氧化錳
水
雙氧水
c二氧化錳
水
雙氧水
(6二氧化錳
L雙氧水
水一
氧化錳
C
D
E
50毫升15%HO2
25毫升水
05克MnO2
C
高錳酸鉀
分拆
m=pV=1.43克/升×0.25升=0.3575克
2KMnO
-,,
MnO,+MnO2+O2
A
316
32
0.3575克
316
320.3575克
x=3.53克<7克,即分解7克高錳酸鉀得到的氧
氣可盛滿兩瓶。
在工業生產中往往也需要用到大量的氧氣。工業制氧有多種方法,空
氣冷凍分離法就是其中一種常用的方法。
氮氣(沸點-196℃)
多次壓縮
低溫蒸發
空氣
液態空氣
液氧(沸點-183℃)
近年來,利用膜分離技術,在一定壓力下讓空氣通過具有富集氧氣功
能的薄膜,可以得到含氧量較高的富集氧氣。
在以上的反應中,二氧化錳(MnO2)只起改變(加速)反應速度的作
用,本身的質量和化學性質在反應前后都沒有改變。這種物質叫做催化劑
(
catalyst),工業上又叫做觸媒。催化劑在反應中起催化作用。中小學教育資源及組卷應用平臺
4.5
空氣、氧氣、二氧化碳（一）
學案
知識導引
二、空氣
例1．[2016?溫州]為驗證空氣中氧氣的體積分數，小明按圖甲所示的裝置進行了多次實驗，發現每次測得的氧氣體積分數總是遠小于21%，他認為誤差主要由實驗裝置造成，于是改用圖乙裝置進行實驗，步驟如下：
①連接裝置并檢查氣密性。
②在量筒內加入100毫升的水。
③在廣口瓶中加入少量水，使瓶內空氣體積為250毫升。
④在燃燒匙內放入過量的紅磷，塞緊瓶塞，關閉止水夾，接通電源使電烙鐵發熱，點燃紅磷后，斷開電源。
⑤燃燒結束并充分冷卻后，打開止水夾，待量筒內水面不再下降時，記錄量筒內水的體積為65毫升。
（1）小明按如甲裝置進行實驗時，該如何檢查裝置的氣密性？
　
　。
（2）與裝置甲相比，裝置乙中使用電烙鐵可以減小實驗誤差，其原因是：
　
　
。
（3）根據本實驗數據，計算出空氣中氧氣的體積分數為　
。
小明發現，測量結果與真實值仍有較大差距，查閱資料發現，引起本實驗的誤差除裝置外，還與可燃物的性質有關。
1．[2019?衢州]1674年，英國化學家約翰?梅猷為測定空氣中的氧氣含量開展如下實驗（裝置如圖甲）。
I．將一根長度等于玻璃鐘罩最寬部分直徑的鐵棒橫放在鐘罩里，把裝有稀硝酸的陶罐通過鐵鉤掛在鐵棒上，用繩索將小鐵塊懸掛在陶罐的正上方（鐵塊的升降通過在鐘罩外拉動或放松繩索來實現）。
Ⅱ．調整水槽中初始水位如圖乙，再使鐵塊浸入稀硝酸中，觀察到鐵塊表面迅速產生大量氣泡，鐘罩內水面下降。[稀硝酸有強氧化性，能與鐵發生如下反應：4HNO3+Fe═Fe（NO3）3+NO↑+2H2O]
Ⅲ．當水位降至接近鐘罩口時（如圖丙），立即取出鐵塊，以防氣體外逸。
IV．等待一段時間后，水面穩定在如圖丁的位置。（一氧化氮會與氧氣等物質發生如下反應：4NO+3O2+2？＝4HNO3）
分析與評價：（1）步驟Ⅳ中的“？”處應填　
　。
（2）從圖丙到圖丁過程中，鐘罩內水位上升的原因是　
。（忽略溫度變化的影響）
（3）小科重復了上述實驗，雖實驗時裝置氣密性良好，且鐘罩內液面上方氣體體積均能精確測量（即測定氣體體積的誤差忽略不計），但經過多次實驗測定，發現每次測得空氣的含氧量都小于1/5，原因是　
。
三、氧氣
2．[2018?舟山]15%的H2O2溶液在二氧化錳催化作用下會劇烈反應產生O2．實驗室欲利用15%的H2O2溶液制取O2，則下列裝置中，儀器選擇和藥品放置最合理的是（　　）
A
B
C
D
3．[2019?舟山]在學校組織的科學實驗考查中，小明抽到的是用高錳酸鉀制取氧氣的實驗。
（1）他看到實驗桌上有如圖所示的器材，要完成本實驗，除選取①②③④⑤器材外，還
需　
　（填序號）。
（2）小明組裝裝置后，開始制取并收集氧氣，實驗結束時出現了水槽中的水倒流進入試管的現象，他在操作中的錯誤是　
　。
4．[2016?寧波]如圖是小科完成CO2的制取、收集和驗滿的主要操作過程，其中需要糾正的是（　　）
A．氣密性檢查
B．添加試劑
C．制取并收集氣體
D．氣體驗滿
例2．[2018?金華]小君和小英同學發現：帶火星的竹簽在空氣中不會復燃，若用裝有60%水的集氣瓶倒置在水槽中收集氧氣，得到的氣體能使帶火星的竹簽復燃。為了找到能使帶火星竹簽復燃的氧氣含量最小值，他們進行了如下探究：
【設計實驗】小君設計了如圖的裝置，該裝置的圓底燒瓶中放入25毫升水的目的是
　
　。
【實驗研究】第一組實驗：取3只集氣瓶，編號為①②③，分別裝入15%、30%和45%的水，蓋上蓋玻片倒置在水槽中。當氣泡　
　放出后，導管口伸入集氣瓶把其中的水全部排出，將相同的3支帶火星竹簽分別插入①～③號瓶中，記錄實驗現象。
獲得第一組實驗現象后，小君又做了第二組實驗，并記錄實驗現象。兩組實驗數據和現象見下表：得出上述兩組實驗現象后，小英認為還不能確定能使帶火星竹簽復燃的氧氣含量最小值，需繼續進行實驗，則實驗序號⑦的集氣瓶裝水的體積分數應該是　
　%。
【實驗結論】再經過數次實驗并計算后得出：能使帶火星竹簽復燃的氧氣含量最小值為48.7%。
【繼續探究】小君認為采用該方法收集的氧氣中含有一定量的水蒸氣，請你提出實驗改進的措施
。
例3．[2018?衢州]小柯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。
（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，　
　
法收集到的氧氣更純凈。
（3）向上排空氣法收集到的氧氣濃度只有80%左右的原因有　
　。
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
例4．在氧氣性質探究和制取的實驗中，實驗冊提示取用高錳酸鉀的質量為7克。
(1)計算分析：小科實驗時采用容積為125毫升的集氣瓶，如果按實驗冊提示，他能否制得兩瓶氧氣？(氧氣密度為1.43克/升)
(2)實驗操作：
①在組裝實驗裝置時，小科欲調整試管的傾斜度，應調節圖中A、B、C哪個旋鈕？____；
②制氧氣時，未能收集到兩瓶氧氣，其原因可能是_____；
A．沒有塞緊試管塞
B．試管口放有棉花
C．沒有及時更換收集第二瓶
D．加熱前已將集氣瓶灌滿水倒放水槽
(3)小明從水槽中取出充滿氧氣的集氣瓶，正放于實驗桌上，發現瓶口上方的玻璃片容易滑動，其原因是______________________。
5.為探究催化劑對雙氧水(H2O2)分解的催化效果，某研究小組做了如下實驗。
實驗一：圖中的實驗能否證明MnO2是雙氧水分解反應的催化劑？并說明理由：
。
實驗二：從表格的設計上可以看出，該實驗的目的是
。
例5.小樂同學查閱資料得知：氯化鐵、氧化鐵也可用作過氧化氫分解的催化劑，于是他和同學利用實驗室藥品和裝置進行實驗驗證，實驗中觀察到如下現象：a試管立即產生大量的無色氣泡，將
_____________________，木條復燃；b試管無明顯現象。
(1)小樂認為根據實驗一即可證明FeCl3是H2O2分解的催化劑。
(2)小李同學認為要證明FeCl3是H2O2分解的催化劑，還需要補充實驗證明反應前后FeCl3的化學性質和質量都沒有改變，于是他取反應后的溶液設計了如下實驗二：
①寫出生成紅褐色沉淀的化學方程式_____________________________；
②操作①的內容
_________________；
③如果m1＝____________________，證明氯化鐵的質量在反應前后沒有發生變化。
6．[2018?杭州]小金在做硫燃燒實驗時，進行了如下操作：
①在燃燒匙里放入少量硫；
②將燃燒匙在酒精燈火焰上加熱，直至硫燃燒；
③將燃燒匙伸入盛有氧氣的集氣瓶中（集氣瓶內盛有滴加紫色石裝試液的少量水）。
實驗中可觀察到的現象與結論不符合的是（　　）
A．對比①和②可說明硫燃燒需要達到一定的溫度
B．對比②和③中硫的燃燒現象說明氧氣具有助燃性
C．在③中觀察到紫色石蕊試液變紅，說明硫燃燒是化學變化
D．在③中觀察到紫色石蕊試液變紅，說明硫燃燒產物是一種酸
例6　(1)某校化學興趣小組的同學在一號實驗室中進行了氧氣分別與碳、硫、鐵反應的實驗，實驗方法如下圖所示：其中不合理的是____(填序號)；
C中的現象是_______________________________________________________；
B中反應的化學方程式為
_______________________________。
(2)為了解上述實驗產生的氣體對空氣成分造成的影響，接著設計了下圖所示實驗裝置進行實驗(圖中多孔球泡的作用是增大氣體與溶液的接觸面積，使反應充分進行)。
①該實驗在沒有受到污染的二號實驗室中進行，需從一號實驗室中取空氣樣品，其正確的方法是
_____________________________________。
②將取得的空氣樣品按上圖所示的裝置進行實驗測定，其中裝置A的作用是
________________，
裝置C的作用是
____________________________________。
③若通入空氣樣品100mL，實驗結束后，量筒中液體的體積為99mL(導管內液體忽略不計)，說明裝置_________(填序號)中吸收了1mL氣體。
④寫出一種氧氣性質實驗中減少對環境污染的做法：預先在一號實驗C裝置中加入少量的__________溶液。
例7　下列關于燃燒現象的解釋或分析正確的是(
)
A．如圖中將煤球變成蜂窩煤后再燃燒，其目的是延長煤燃燒的時間
B．如圖中火柴頭斜向下時更容易燃燒，是因為降低了火柴梗的著火點
C．如圖中蠟燭火焰很快熄滅，是因為金屬絲阻礙空氣的流動
D．由如圖中的現象可知，金屬鎂燃燒的火災不能用二氧化碳滅火
7．水蒸氣能點燃火柴嗎？做如圖所示實驗，加熱燒瓶中的水使之沸騰，水蒸氣通過加熱的銅管噴出；把火柴靠近銅管口處，火柴被加熱；迅速從蒸氣中移開，火柴燃著了。
(1)A處氣壓大于標準大氣壓，則燒瓶內沸水的溫度應________
(填“等于”“小于”或“高于”)100℃。
(2)B處水蒸氣對點燃火柴所起的作用是：__________________________________。
(3)火柴為什么移離蒸氣才能燃燒？_____________________________________。
參考答案
二、例1
(1)可將導管一端插入水中，用手緊握廣口瓶外壁，觀察水中的導管口是否有氣泡冒出，如果有氣泡冒出，說明裝置氣密性好
(2)改進后的裝置無需打開瓶塞點燃紅磷，避免瓶內空氣受熱外逸而影響實驗結果
(3)14%
1.(1)H2O
(2)一氧化氮與氧氣參加了反應，氣體減少，使鐘罩內氣壓減小，外界大氣壓大于鐘罩內氣壓，水被壓入鐘罩，導致鐘罩內水位上升
(3)實驗中較難控制鐵與稀硝酸反應生成的一氧化氮恰好與裝置中的氧氣完全反應，無論是一氧化氮過量還是氧氣過量，均會使測定的結果偏小
三、2.D
3.(1)⑦⑨⑩
(2)先撤酒精燈，后移出導管
4.D
例2.稀釋過氧化氫溶液，減緩過氧化氫的分解速率
連續、均勻
36
收集氧氣前增加氣體的干燥裝置，再用抽氣法收集氧氣
例3.(1)當氣泡從瓶口冒出時或觀察到瓶中水排盡時
(2)排水
(3)ACD
例4.(1)
(2)①
B
②AC
(3)瓶內的氣壓大于大氣壓
5.不能，雖然能改變反應速度，但無法判斷MnO2在反應前后質量和化學性質有無改變
探究二氧化錳質量的多少對雙氧水(過氧化氫)分解催化效果的影響
例5.帶火星的木條伸入試管
(2)①FeCl3＋3NaOH===3NaCl＋Fe(OH)3↓
②過濾、洗滌、烘干
③112m2/107＋142m3/287
6.D
例6.(1)B
發出明亮的藍紫色火焰，放熱，產生刺激性氣味的氣體
3Fe＋2O2
Fe3O4
(2)①用注射器(針筒)抽取一號實驗室的空氣
②吸收CO2、SO2氣體
量取B中排出水的體積，即為剩余氣體的體積
③A
④
NaOH
例7.D
7.(1)高于
(2)加熱使火柴溫度達到著火點(3)移離蒸氣能保證有充足的氧
1
實驗二：數據記錄表
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精品試卷·第
2
頁
（共
2
頁）
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