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第8讲：一二单元实验复习
专题一：测定空气中氧气含量实验
1.实验原理
文字表达式：______________________________________
点燃燃烧匙内的红磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧________________燃烧时消耗尽瓶中的_____，生成五氧化二磷固体(没生成气体)，瓶内________________，低于外界大气压，水会自动进入容器中来补充___________________________________________。
2.实验装置
集气瓶底放水的作用是:
______________________________________；
______________________________________；
______________________________________。
3.实验步骤 正确的顺序是_______________________________
①检查装置的气密性 ②连接装置 ③观察现象
待红磷熄灭，冷却至室温后，打开弹簧夹，观察现象
⑤在燃烧匙内放入足量的红磷，点燃红磷，立即伸入瓶中并把瓶塞塞紧
4.实验现象
①红磷燃烧产生大量__________，放出_________，生成_______________。
②冷却至室温后，打开弹簧夹，水经导管流入集气瓶，约上升到刻度“1”处，进入集气瓶内水的体积约占集气瓶内空气总体积的______________。
5.实验结论
______________________________________。
6.实验误差分析
进入集气瓶内水的体积小于瓶内体积的1/5：
①______________________________________；
②______________________________________；
③______________________________________。
进入集气瓶内水的体积大于瓶内体积的1/5：
①______________________________________；
②______________________________________。
7.红磷替代品的条件
①______________________________________；
②______________________________________；
③______________________________________。
【例1】某化学兴趣小组的同学在老师的指导下，正确完成如图所示两个实验。已知所用实验装置气密性良好。
关于该实验，有如下说法：
①红磷熄灭并冷却后才能打开弹簧夹；
②点燃酒精灯加热铜丝，可观察到铜丝由红色变成黑色；
③停止加热后即可读出注射器内气体的体积约为24mL；
④实验取用铜丝质量的多少不会影响实验结果；
⑤两个实验均能证明空气是混合物；
⑥两个实验均能证明空气中约含1/5体积的氧气。
其中正确说法的个数有( )
A. 2个 B. 3个 C. 4个 D. 5个
【例2】某学习小组利用下图装置，对空气成分的探究进行了如下实验：(提示：通常条件下，白磷与氢氧化钠溶液不反应。二氧化碳与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为：CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O)

(1)先检查装置的气密性，装入试剂，在医用输液袋中装入VmL空气，连接装置。
(2)打开弹簧夹K1.K2，缓慢将袋中的空气全部排出。读出量筒中液体体积为V1 mL
(3)关闭弹簧夹 K1.K2，再向烧杯中加入热水，观察到白磷燃烧。
(4)待装置冷却至室温，打开K2，读出量筒中液体体积为V2 mL。
以下说法正确的是( )
A．步骤(3)中加入热水的作用是吸收五氧化二磷，防止污染空气
B．根据以上数据分析可得氧气的体积分数为：(V1-V2)/V1×100%
C．V2 mL是空气中已反应的氧气之外的气体的总体积
D．若白磷的量不足，会导致V2的读数偏大
【例3】下图是测量空气中氧气体积分数的实验装置图，请你参与探究：
[实验1]小雯同学采用图1所示的装置，按照课本提供的方法进行实验：
请写出图1中发生反应的文字表达式 。
[实验2]小华同学采用图2所示的装置进行实验：
锥形瓶内空气体积为230 mL，注射器中水的体积为50 mL，该装置气密性良好。装入药品，按图所示连接好仪器，夹紧弹簧夹，先将锥形瓶底部放入热水中，白磷很快被引燃，然后将锥形瓶从热水中取出。(说明：白磷40℃即燃烧,且和红磷的成分相同)
在整个实验过程中，可观察到气球的变化是 _______________；待白磷熄灭、锥形瓶冷却到室温后，打开弹簧夹，还可观察到的现象是：①注射器中的水自动喷射出来，②当注射器中的水还剩 ______ mL时停止向下流。
图1 图2 图3
[实验3] 小明同学采用图3所示的装置进行实验：
在实际容积为150 mL的集气瓶里,先装进50 mL的水，再按图连好仪器,按下热的玻璃棒，白磷立即被点燃。
白磷从燃烧到熄灭冷却的过程中，集气瓶内水面的变化是_________________；
与图1所示的实验对比，按照图2和图3进行实验的优点是 。
【练1】某实验小组同学用下图装置测定空气中氧气的含量。先用弹簧夹夹住胶皮管。点燃红磷，伸入瓶中并塞上瓶塞。待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察广口瓶内水面变化情况。实验完毕，甲同学的广口瓶内水面上升明显小于瓶内空气体积的1/5，乙同学的广口瓶内水面上升明显大于瓶内空气体积的1/5。下列对这两种现象解释合理的是(　　)
①甲同学可能使用红磷的量不足，瓶内氧气没有消耗完
②甲同学可能未塞紧瓶塞，红磷熄灭冷却时外界空气进入瓶内
③乙同学可能没夹紧弹簧夹，红磷燃烧时瓶内部分空气从导管逸出
④乙同学可能插燃烧匙太慢，塞紧瓶塞之前，瓶内部分空气受热逸出
A．①③　 　　B．②④ C．①②③ D．①②③④
【练2】用右图所示装置测定空气中氧气的含量，其中集气瓶的容积为200mL，量筒的容量为250mL。实验步骤如下（装置气密性良好，部分操作已略去）：
I. 先将集气瓶装满水，打开止水夹a 和b，向集气瓶中缓慢鼓入一定量空气，稍后，测得进入到量筒中的水的体积为V1 mL，并关闭止水夹a和b；
II. 用强光手电照射，引燃红磷；
III. 红磷熄灭并冷却至室温，打开止水夹b，测得量筒中的水的体积变为V2 mL；
IV. 计算空气中氧气的体积分数。
关于该实验有下列说法
①步骤I中，鼓入空气的体积可以是小于200 mL 的任意体积
②步骤II中，红磷燃烧时可以不关闭止水夹a和b
③步骤II中，可以观察到现象是红磷燃烧，产生大量的白烟
④步骤III 中，未冷却至室温会使测得的V2 数值偏高
⑤步骤IV 中，求得氧气的体积分数等于(V2/ V1)×100 %
其中正确的是
A．③④ B. ④⑤ C. ①② D. ③⑤
【练3】某同学设计了测定空气中氧气含量的实验，实验装置如图1．该同学的实验步骤如下：
①将图1中的集气瓶容积分为5等份，并作好标记．
②在酒精灯上点燃红磷，并立即伸入集气瓶内，塞紧橡皮塞．
③充分反应后，待集气瓶冷却至室温，打开弹簧夹．
请回答下列问题：
（1）该实验中红磷需稍过量，目的是__________________．
（2）步骤②集气瓶中的现象是_______________________，由步骤③中打开弹簧夹后观察到的现象可得出空气中氧气的体积分数约为______．
（3）某课外活动小组在学习了书本“空气中氧气的含量的测定”实验后，知道P2O5不能随便排放到空气中，否则会对空气造成污染，所以对该实验进行了改进：在由两个注射器组成的密闭系统内共有50mL空气，如图2．然后给装有红磷的玻璃管加热．同时缓慢交替推动两个注射器的活塞，至玻璃管内的红磷变成白烟，且较长时间内无进一步变化时停止．停止加热后，待冷却至室温将气体全部推至一个注射器内．
请根据你对上述实验的理解，回答下列问题：
①实验结束后，注射器内的气体体积理论上应该减少约______mL．
②在实验的加热过程中，交替缓慢推动两个注射器活塞的目的是________________________．写出反应的文字表达式________________________．
③上述实验只是粗略测定空气中氧气含量的一种方法，你认为造成该实验不够精确的可能原因是___________________________（写出其中一种）．
专题二：氧气制取、收集和检验
氧气的实验室制取
1、高锰酸钾__________________________
注意事项：
2、氯酸钾__________________________
3、过氧化氢_____________________________
发生装置：(1)固—固加热型：用高锰酸钾或氯酸钾和二氧化锰制取氧气时用该装置；
(2)固—液不加热型：用过氧化氢和二氧化锰制取氧气时用该装置。
收集方法：(1)排水法：氧气______溶于水，可以用排水法收集；
(2)向上排空气法：氧气的密度比空气______，可以用向上排空气法收集。
验证：用向上排空气法收集时，将_______的木条__________，观察到木条_______，说明该气体是氧气
验满：用向上排空气法收集时，把_______的木条__________，观察到木条________，说明已收集满。
验满：用排水法收集时，如果集气瓶口有 出现，说明已收集满
【例1】某探究小组的同学们为探究一定量的高锰酸钾所制得氧气的体积和细铁丝在氧气中燃烧的实验现象，进行了如下实验，请回答有关问题：
（1）写出图中标号仪器的名称：① __________ ，② ___________ 。
（2）该实验中产生氧气的表达式是 ；制取氧气时应选择的发生装置是 ______ （填序号）。若用D装置收集氧气，氧气收集满时的现象是 ；
（3）为了粗略测定生成氧气的体积，各装置的正确连接顺序是 → → → __ （用a、b、c、…等表示）。实验结束后他们发现收集到的气体比计算出来的理论值偏少，原因可能是（写一点）__________________________________ ；
（4）他们用G装置探究铁丝在氧气中燃烧的实验时，没有观察到“剧烈燃烧、火星四射”的实验现象，可能的原因是 _________________________________ 。
【练习1】、用向上排空气法收集氧气，检验氧气是否集满的最简便的方法是（　　）
A．看集气瓶口是否有气体冒出
B．将带火星的木条伸入集气瓶中，看木条是否复燃
C．将带火星的木条伸到集气瓶口，看木条是否复燃
D．倒入澄清的石灰水，看是否变浑浊
【练习2】、实验室制取氧气的装置如图所示，下列有关叙述合理的是（　　）
A．锥形瓶里加入少量二氧化锰粉末，分液漏斗里盛放双氧水
B．锥形瓶里加入高锰酸钾固体，分液漏斗里盛放蒸馏水
C．集满氧气的集气瓶从水槽里取出后倒放在桌面上
D．当发生装置中液体与固体一接触产生了气泡即可收集
【练3】图1是实验室制取氧气的一些装置，据图回答有关问题．（以下所选装置均填装置序号）
（1）写出指定仪器的名称：①　 　；②　 　．
（2）若以高锰酸钾为原料，用C、D装置制取、收集氧气时，C装置中一处明显的错误是　 　；试管口略向下倾斜的原因是　 　；实验结束时，应先　 　，后　 　．
（3）实验室在常温下用块状电石与水反应制取微溶于水的乙炔气体，该反应必须严格控制加水速度，以免剧烈反应放热引起发生装置炸裂．你认为图中最适合制取乙炔气体的发生装置是　 　；如果用图2装置收集乙炔，气体应从　 　（填“a”或“b”）端管口通入．
专题三：催化剂及其实验探究
1. 催化剂是指在化学反应中能__________其它物质的反应速率，而本身的__________和___________在化学反应前后都没有改变的物质（又叫触媒）。催化剂在化学反应中所起的作用叫_______________作用。 2. 催化剂具有“一变”和“两不变”的特点。
“一变”：___________________________________________;
“两不变”：__________________________________________。
【例1】下列有关催化剂的说法正确的是（　　）
A．在化学反应后其质量减少 B．在化学反应后其质量增加
C．在化学反应后其化学性质发生改变 D．催化剂能改变反应的速率
【例2】某小组同学设计并进行实验，探究影响过氧化氢分解速率的因素（实验装置如图1所示，夹持仪器已略去）。
【猜想与假设】影响过氧化氢分解速率的因素可能有温度、溶液的浓度、催化剂种类。
【实验记录】同学们进行了6组实验，实验记录如表：
实验序号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
过氧化氢溶液的浓度（%） 30 30 15 30 30 30
过氧化氢溶液的体积（mL） 6 x 6 6 6 6
水槽中水的温度 20 90 70 70 20 20
锥形瓶中的其它物质 无 无 无 无 0.5 gNaCl 0.5 gFeCl3
60min内产生氧气（mL） 0.0 41.0 4.5 12.1 2.0 650.0
【解释与结论】（1）写出实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气的化学方程式 。
（2）实验②中应加入过氧化氢溶液的体积x是 ______ mL。
（3）实验①～⑥通过测定相同时间内产生氧气的体积来比较过氧化氢的分解速率，还可以通过测定 ______ 来比较过氧化氢的分解速率。
（4）通过实验③④可得出的结论是______________________
（5）得出温度越高，过氧化氢分解速率越大的结论，所依据的实验的序号是______________ 。
【反思与评价】
（6）同学们认为实验室制氧气，应选择实验⑥而不选实验②。这是因为实验⑥有如下的优点： ____________________________________________（答一点）
（7）小华同学认为要证明FeCl3是过氧化氢分解反应的催化剂，还需要增加一个实验，探究FeCl3的_______________________________________________ 。
课后作业
1．加热氯酸钾和高锰酸钾混合物片刻，试管里最多可能含有几种固体物质（　　）
A．五种 B．四种 C．三种 D．二种
2．某同学加热氯酸钾制氧气，错把高锰酸钾当作二氧化锰放入氯酸钾内，其结果与只加热氯酸钾相比（　　）
A．反应速率不变 B．生成氧气质量不变
C．反应速率加快，生成氧气质量不变 D．反应速率加快，生成氧气质量增加
3．如图所示，打开分液漏斗的旋塞，滴下少量双氧水．下列现象正确的是（　　）
A．气球涨大，红墨水左移 B．气球缩小，红墨水右移
C．气球涨大，红墨水右移 D．气球缩小，红墨水左移
4．实验室需收集一瓶约含空气的氧气，下列操作正确的是（　　）
A．集气瓶中灌的水 B．集气瓶中灌的水
C．导管伸入到集气瓶体积的处 D．导管伸入到集气瓶体积的处
5. 图1所示装置可用于测定空气中氧气的含量，其中与集气瓶相连的压强传感器等电子设备能将集气瓶内气体压强精确地记录并保存下来．图2、图3是用该装置测得的红磷和木炭分别在集气瓶中燃烧的压强﹣时间关系图（该装置气密性良好，p0是集气瓶内初始气压，p和p′分别是反应结束后恢复到室温时集气瓶内的气压）．下列说法正确的是（　 　）
A．燃烧匙内所装红磷或木炭的多少对实验结果无影响
B．反应开始时集气瓶中压强瞬间变大的是由燃烧放热造成的
C．P＝0.79 P0，P/＝P0是因为红磷的着火点比木炭低
D．由图3可推出空气中氧气的含量
6．氧气是人体生命所必需的，在一般情况下，人可以呼吸空气中的氧气，但在特殊情况下，如在核潜艇里工作的人员，如何获得氧气呢？研究表明用“金属过氧化物处理系统”使氧“再生”具有良好的实际应用价值．已知：淡黄色的过氧化钠固体在常温下即能与二氧化碳反应生成氧气和碳酸钠（为白色固体），反应的化学方程式为：过氧化钠 + 二氧化碳 → 碳酸钠 + 氧气
（1）你认为用这种方法制氧气的优点是　 　；
（2）小明欲探究过氧化钠吸收和释放的气体之间体积关系以及反应的热效应，设计实验如下，请回答下列相关问题：
①简述检查装置气密性的方法　 　；
②向U形管内盛装过量的Na2O2药品，注射器中为二氧化碳气体，连接好装置．药品为什么需过量　 　；
③缓缓推动注射器A活塞，片刻，可以观察到温度计液柱明显上升，
说明反应　 　（填“吸热”或“放热”），同时还可以观察到固体粉末发生变化的现象是　 　；
7. 测定空气中氧气的含量，小华同学打算设计如下方案：选用实际容积为40mL的试管作反应容器，将过量的红磷放入试管，用橡皮塞塞紧试管，通过导管与实际容积为60mL且润滑性很好的针筒注射器组成如图的实验装置。假设此实验能够按照小华的设想正常进行，且白磷所占体积与导管内的气体体积忽略不计，请回答下列问题：
(1)实验前,打开弹簧夹,将注射器活塞前沿从20mL 刻度处推至15mL刻度处,然后松开手,若活塞仍能返回至20mL刻度处,则说明装置是否漏气(填是或否)___；
(2)若先夹紧弹簧夹，用酒精灯加热红磷，燃烧结束，等到试管冷却后再松开弹簧夹。可观察到的现象____________________________________________；
(3)若不使用弹簧夹，用酒精灯加热红磷，充分反应直至燃烧结束，试管冷却。可观察到的现象 ______________________________________________________；
(4)若按小华的设想进行此实验，实际可能遇到诸多问题而发生危险，造成实验失败。试举一例：___________________________.
8．小明参观某养鱼池时，好奇的发现农民向养鱼池中撒一种叫做过氧化钙的淡黄色固体，用来增加鱼池中的含氧量．小明刚学完氧气的实验室制法，于是他想可否用过氧化钙来制取氧气呢？
【提出问题】过氧化钙可否用于制取氧气？
【查阅资料】部分内容如下：过氧化钙（CaO2）室温下稳定，在300℃时分解成氧气，可做增氧剂、杀菌剂等．
【猜想与论证】
（1）小明依据　 　，提出猜想Ⅰ．
猜想Ⅰ：加热过氧化钙可制取氧气．
实验装置 实验主要过程
①检验装置气密性．操作如下：先将导管伸入液面下，用手紧握试管，观察到　 　，松开手后，有液体进入导管．②加入过氧化钙于试管中，加热，导管口有大量气泡冒出．③收集满一瓶气体．④停止加热．熄灭酒精灯前，应　 　．⑤检验气体．方法是________________________________
【实验结论】：加热过氧化钙可制取氧气．
（2）小明联想到农民用过氧化钙增加鱼池中的含氧量，提出猜想Ⅱ．
猜想Ⅱ：过氧化钙与水反应可制取氧气．
实验装置 实验主要过程
①检验装置气密性．②加入过氧化钙和水后，有少量细小气泡缓慢放出，在导管口几乎收集不到气体．该装置放置到第二天，集气瓶只收集到极少量气体，振荡试管后仍有少量细小气泡缓慢放出．
实验结论：不能用过氧化钙与水反应制取氧气．
【分析与反思】：
①虽然没有快速收集到大量氧气，但由此实验现象，小明认为农民用过氧化钙做增氧剂的主要原因是　 　．
②小明希望对此实验进行改进，使该反应加快，你能帮他提出建议吗？
你的合理建议：　 　．
以上建议是否可行，还需进一步通过实验验证．
9. 某研究小组对过氧化氢溶液制取氧气进行如下探究
(1)实验一：氧气的制取实验
①在如图所示的装置中，不能作为实验室用过氧化氢溶液制取氧气 的发生装置的是_____(填序号)。
②把H装满水，用排水法收集氧气并测定氧气的体积，应在_______端(填“a”或“b”)连接上一个量筒。
③检查B装置气密性的操作是：用止水夹夹住胶皮管，向长颈漏斗内加水，一段时间后，若_____，则装置气密性良好。
(2)实验二：探究制取氧气的适宜催化剂
实验方案如下：
Ⅰ.用二氧化锰.氧化铜.氧化铁.氧化铬(Cr 2O 3)四种催化剂分别与海藻酸钠溶液混合，滴入氯化钙溶液制成含等质量催化剂大小相同的海藻酸钠微球，备用。
Ⅱ.取30粒含MnO 2的海藻酸钠微球，采用如图所示装置进行实验。改用其他三种微球，分别重复上述实验，得到锥形瓶内压强随时间变化的曲线图如下：
①每次实验时，海藻酸钠微球数应相同的原因___________。
②用含二氧化锰的海藻酸钠微球进行实验，60s时压强瞬间回落的原因是_________。
③从实验曲线看，催化效果较好.反应温和的催化剂是________。(填化学式)
a
b

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