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专题29　空气(一)
【知识点回顾】
一、空气的主要成分
1．空气是一种________。
2．空气的成分(体积分数)：氧气占________，氮气占________，稀有气体、二氧化碳、其他气体和杂质共占1%。
考点2　举例说明空气在人类生活和生产中的重要作用　
1．氮气：可用于充填灯泡，延长灯泡的使用寿命；用于食品的防腐、保鲜；是制造化肥、炸药的原料；医疗上可用作冷冻剂。
2．稀有气体：用作________，制作________，医疗麻醉。
二、氧气
1．氧气的物理性质
常温下，氧气是一种________的气体，________溶于水。在标准状况下，氧气的密度比空气________。液态氧呈________，固态氧是雪花状的________固体。
2．氧气的化学性质
氧气是一种化学性质比较________的气体，能支持燃烧(但不能燃烧)，有较强的________性。
考点4　知道典型金属(镁、铁等)和非金属(碳、硫、磷、氢气等)在空气或氧气中燃烧的现象及产物　
物质 反应现象 化学方程式
磷 产生大量________ 4P＋5O22P2O5
木炭 发出________，生成能使澄清石灰水变________的气体 C＋O2CO2
硫 空气中燃烧发出________火焰，氧气中燃烧发出________火焰，生成有________气味的气体 S＋O2SO2
氢气 纯净的氢气在空气中燃烧，产生________火焰 2H2＋O22H2O
铁 剧烈燃烧，________，生成________固体 3Fe＋2O2Fe3O4
镁 发出________，生成白色粉末 2Mg＋O22MgO
反应原理 ______________________________________________________ ___________________________ ____________________________________________________________________________ ______________________________________
实验装置
收集方法 (1)________(因氧气不易溶于水) (2)________(因氧气密度比空气大)
验满方法 将带火星的木条放在集气瓶口，木条________(向上排空气法)
检验方法 将带火星的木条放在集气瓶中，木条复燃
注意事项 长颈漏斗末端要伸到液面以下(分液漏斗则不必) (1)试管口略向下倾斜 (2)铁夹夹在试管中上部 (3)实验完毕，先移走导气管，再移走酒精灯 (4)用KMnO4制O2时，试管口放一团棉花
氧气：供生物呼吸；支持燃烧等。
四、燃烧和缓慢氧化
缓慢氧化：速度缓慢、不易觉察、没有发光但有发热的一种氧化反应，如橡胶制品的老化、金属的生锈、生物呼吸、食物的腐败等。
1．燃烧是指可燃物与空气中的氧气发生发光发热的剧烈的________。
2．爆炸：在有限空间内________。如火药爆炸。
可燃物燃烧条件：①可燃物与________(或空气)充分接触。②温度达到可燃物的________。
灭火方法及原理：隔绝________、降低温度至________以下、撤离________。
1．浓烟密布时，应匍匐前进，并用湿毛巾掩盖口鼻。
2．用湿毛巾等物品塞住门和窗缝隙。
3．在窗前呼救。
考点1　1.混合物　2.21%　78%
考点2　2.保护气　霓虹灯
考点3　1.无色无味　不易　略大　淡蓝色　淡蓝色　2.活泼　氧化
考点4　白烟、放热　白光　浑浊　淡蓝色　蓝紫色
刺激性　淡蓝色　火星四射　黑色　耀眼的白光
考点5　2H2O22H2O＋O2↑　2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑、2KClO32KCl＋3O2↑
排水集气法　向上排空气法　复燃
考点7　速率　质量　化学性质　没有改变
考点8　1.质量　化学性质
考点10　1.氧化反应　2.急速燃烧
考点11　氧气　着火点
考点12　空气　着火点　可燃物
【例题精析】
（2022 温州）在“烹饪与营养”实践活动中（如图），灶内的木材燃烧一段时间后火焰变小，某同学用长木棒挑开木材堆后，火焰重新变旺，这是因为（　　）
A．灶内的木材变更多 B．木材的着火点降低
C．木材接触更多空气 D．木材的导热性变强
【解答】解：某同学用长木棒挑开木材堆后，火焰重新变旺，是因为增大了木材与氧气的接触面积，能使木材充分燃烧。可燃物的着火点一般是不变的，不能降低木材的着火点。
故选：C。
（2022 湖州）洗衣机槽清洁剂的主要成分是过碳酸钠（Na2CO4），过碳酸钠是一种白色晶体，溶于水时会与水反应生成碳酸钠和过氧化氢（化学方程式为：）。现取少许过碳酸钠晶体，加入水形成溶液。
（1）取少量二氧化锰加入试管中，再加入适量该溶液，观察到有气泡产生，为了检验该气体，可用 　带火星的木条　。
（2）待不再产生气泡时，得到的溶液呈 　碱性　（选填“酸性”或“中性”或“碱性”）。
（3）生成的碳酸钠中碳元素的化合价为 　+4　。
【解答】解：（1）过碳酸钠是一种白色晶体，溶于水时会与水反应生成碳酸钠和过氧化氢，取少量二氧化锰加入试管中，再加入适量该溶液，观察到有气泡产生，是因为过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，为了检验该气体，可用带火星的木条。
（2）过碳酸钠是一种白色晶体，溶于水时会与水反应生成碳酸钠和过氧化氢，待不再产生气泡时，得到的溶液是碳酸钠溶液，显碱性。
（3）在化合物中钠元素显+1价，氧元素一般显﹣2价，设碳元素的化合价是x，根据在化合物中正负化合价代数和为零，可得：（+1）×2+x+（﹣2）×3＝0，则x＝+4价。
故答案为：（1）带火星的木条；
（2）碱性；
（3）+4。
（2021 金华）实验室提供H2O2溶液、二氧化锰、KClO3和KMnO4四种药品及如图所示装置。
根据要求完成下列问题：
（1）根据提供的药品，写出一种实验室制取O2的化学方程式 　2H2O22H2O+O2↑或2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑或2KClO32KCl+3O2↑　；
（2）选择装置B和C制取氧气的主要步骤有：①将导气管移出水槽；②加热；③装药品；④收集；⑤熄灭酒精灯；⑥检查装置气密性。正确的操作顺序为 　⑥③②④①⑤　。
【解答】解：（1）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，反应的化学方程式为：2H2O22H2O+O2↑；高锰酸钾在加热的条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的化学方程式为：2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑；氯酸钾在二氧化锰的催化作用下加热生成氯化钾和氧气，反应的化学方程式为：2KClO32KCl+3O2↑；
（2）用加热法制取氧气并用排水法收集的步骤为：查（⑥检查装置气密性）、装（③装药品）、定、点（②加热）、收（④收集）、移（①将导气管移出水槽）、熄（⑤熄灭酒精灯）。
故答案为：
（1）2H2O22H2O+O2↑或2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑或2KClO32KCl+3O2↑；
（2）⑥③②④①⑤。
（2022 台州）在实验室里可以用加热氯酸钾与二氧化锰的混合物来制取氧气。
（1）请从下列各图中选择合适的实验装置（部分夹持装置未画出） 　③　（填序号）。
（2）二氧化锰、氧化铁和氧化铝都可以作为氯酸钾加热分解的催化剂。为了比较这三种金属氧化物对氯酸钾分解快慢的影响，某兴趣小组利用下列器材和药品进行实验。
实验器材：秒表、电子秤、如图中合适的装置。
实验药品：氯酸钾，颗粒大小相同的二氧化锰、氧化铁、氧化铝。
实验步骤：　①组装仪器，检查装置气密性；
②用电子秤称量ag的氯酸钾和bg
的二氧化锰，充分混合后装入试管，连接好仪器并固定；
③加热，用排水法收集一定体积的气体，记录所用的时间；
④分别用等质量的氧化铁、氧化铝代替二氧化锰，收集相同体积的气体，记录所用的时间　。
【解答】解：（1）实验室用氯酸钾制取氧气的反应物是固体，反应条件是加热，氧气密度比空气大，不易溶于水，选择合适的实验装置是：③；
（2）实验步骤是：①组装仪器，检查装置气密性；
②用电子秤称量ag的氯酸钾和bg
的二氧化锰，充分混合后装入试管，连接好仪器并固定；
③加热，用排水法收集一定体积的气体，记录所用的时间；
④分别用等质量的氧化铁、氧化铝代替二氧化锰，收集相同体积的气体，记录所用的时间。
故答案为：（1）③；
（2）①组装仪器，检查装置气密性；
②用电子秤称量ag的氯酸钾和bg
的二氧化锰，充分混合后装入试管，连接好仪器并固定；
③加热，用排水法收集一定体积的气体，记录所用的时间；
④分别用等质量的氧化铁、氧化铝代替二氧化锰，收集相同体积的气体，记录所用的时间。
（2022 温州）小明认为教室内空气中氧气含量比室外低，于是想用红磷测定教室内空气中氧气的体积分数。老师告诉他，足量的红磷燃烧并不能耗尽空气中的氧气，建议用一氧化氮气体代替红磷进行实验。
在老师的指导下，小明进行如图所示实验：用注射器获取V1毫升教室内的空气，通过导管缓缓地全部推入量筒，与量筒内足量的V2毫升一氧化氮气体混合，待充分反应后，读出量筒中剩余气体体积为V3毫升。
说明：①V1、V2、V3都是在与教室气温、气压相同的状态下测得。
②一氧化氮难溶于水，也不与水反应。
③同温同压下，在氢氧化钠溶液参与下，4体积一氧化氮与3体积氧气恰好完全反应，且产物能完全被溶液吸收。
（1）小明用气密性良好的注射器，获取V1毫升教室内空气的具体操作是 　在教室外，将注射器活塞推到底，将注射器拿到教室，再拉动活塞至刻度为V1毫升处并密封　。
（2）实验测得教室内空气中氧气的体积分数为 　100%　。（用V1、V2、V3表示）
（3）小明提出，注射器内空气中的二氧化碳也会被氢氧化钠溶液吸收，从而影响实验结果。但老师指出，相比空气中的氧气含量，二氧化碳对实验结果的影响属于“次要因素”，不是“主要因素”，可忽略不计。还有许多科学实验中存在“主要因素”和“次要因素”，请再举一例并指明次要因素。 　在探究影响重力势能大小的因素实验中，空气阻力是次要因素（其它合理答案也给分）　
【解答】解：（1）用气密性良好的注射器，获取V1毫升教室内空气的具体操作是在教室外，将注射器活塞推到底，将注射器拿到教室，再拉动活塞至刻度为V1毫升处并密封。
（2）用注射器获取V1毫升教室内的空气，通过导管缓缓地全部推入量筒，与量筒内足量的V2毫升一氧化氮气体混合，待充分反应后，读出量筒中剩余气体体积为V3毫升。则一共消耗一氧化氮和氧气体积为V1+V2﹣V3；由题干信息：同温同压下，在氢氧化钠溶液参与下，4体积一氧化氮与3体积氧气恰好完全反应，且产物能完全被溶液吸收，故氧气体积为（V1+V2﹣V3）；教室内空气中氧气的体积分数为100%100%；
（3）在探究影响重力势能大小的因素实验中，空气阻力是次要因素（其它合理答案也给分）。
故答案为：（1）在教室外，将注射器活塞推到底，将注射器拿到教室，再拉动活塞至刻度为V1毫升处并密封；
（2）100%；
（3）在探究影响重力势能大小的因素实验中，空气阻力是次要因素（合理即可）。
（2021 丽水）建构合理的思维模型，既能促进深度学习，又能提高思维品质。小科建构了“两组分混合物含量测定”的思维模型：
运用该模型对教材中“测定空气中氧气含量”的实验进行了再探究：忽略含量很低的其它物质，空气可以看成由氮气和氧气组成的两组分混合物。
【探究一】根据沸点低的组分先汽化的性质，测定混合物中某组分的含量。
（1）将空气转变为液态空气，液氮先汽化。从建模角度分析，该操作属于上述思维模型中的 　分离转移　；
【探究二】根据混合物中某组分发生化学反应，测定混合物中某组分的含量。
（2）按图甲装置测定空气中氧气含量时，止水夹最合理的打开时间是 　冷却到室温时　（填“反应刚结束时”或“冷却到室温时”）；
【交流评价】
（3）已知：在氧气不充足时，碳与氧气反应生成一氧化碳，一氧化碳不溶于水且不与碱反应。小科用足量木炭替换红磷，等体积氢氧化钠浓溶液替换集气瓶中的水，规范操作后，测得的氧气含量将 　偏小　（填“偏大”、“偏小”或“不变”）；
【继续探究】
（4）运用上述思维模型，小科又设计了图乙的实验装置，其“测定空气中氧气含量”的原理是 　铜和装置中的氧气反应，生成氧化铜固体，装置内的气体冷却到室温时注射器内减少的体积即为装置内氧气的体积，氧气的体积与反应前装置内的总体积之比即为氧气的含量　。
【解答】解：（1）将空气转变为液态空气，液氮的沸点低先汽化，从混合物中分离出来，并没有转化为新的物质，因此从建模角度分析，该操作属于上述思维模型中的分离转移；故填：分离转移；
（2）为了使测量结果更准确，装置内的压强差最大，因此在步骤⑤中应等集气瓶冷却至室温后才打开止水夹；故填：冷却到室温时；
（3）从题目中所给的信息，小科用足量木炭替换红磷，等体积氢氧化钠浓溶液替换集气瓶中的水，是通过碳与氧气反应生成二氧化碳，然后用氢氧化钠溶液吸收生成的二氧化碳，从而达到测定空气中氧气含量的目的，但木炭燃烧过程中随着反应的进行，氧气越来越少，在氧气不充足时，碳与氧气反应生成一氧化碳，一氧化碳不溶于水且不与碱反应，因此生成的气体不能被全部吸收，故测得的氧气含量将偏小；故填：偏小；
（4）图乙装置中，测定空气中氧气含量的原理是铜和装置中的氧气反应，生成氧化铜固体，装置内的气体冷却到室温时注射器内减少的体积即为装置内氧气的体积，氧气的体积与反应前装置内的总体积之比即为氧气的含量；故填：铜和装置中的氧气反应，生成氧化铜固体，装置内的气体冷却到室温时注射器内减少的体积即为装置内氧气的体积，氧气的体积与反应前装置内的总体积之比即为氧气的含量。
（2021 浙江）小嘉用H2O2溶液制取氧气时，在烧瓶中加入50毫升水及0.5克MnO2，再往分液漏斗中加入30毫升15%的H2O2溶液。为什么要加入50毫升水呢？查阅资料发现：在不加入水时，若注入H2O2溶液速度过快，反应会过于剧烈而引发事故。
【提出问题】水是如何减缓该反应速度的呢？
【建立假设】水可以降低H2O2溶液浓度，从而减缓反应速度。
【实验方案】他利用如图装置，在相同条件下，分别用30毫升的1%、3%和7%的H2O2溶液进行实验，观察并比较。
【实验结论】加水降低了H2O2溶液的浓度，使反应速度变慢。
【交流反思】
（1）为了更好地比较反应的快慢，需控制三次实验中滴加H2O2溶液的 　速度　相同。
（2）判断产生氧气的速度时，可以通过观察产生气泡的快慢，还可以比较 　相同时间内收集到氧气的体积　。
【继续探究】针对提出的问题，他又利用如图装置，用3%的H2O2溶液分别在0℃、20℃和60℃的条件下进行实验。进行该实验所基于的假设是 　降低温度，可以减缓反应的速率　。
【解答】解：（1）除探究要素不同之外，其它条件都应该是相同的，在相同条件下，分别用30毫升的1%、3%和7%的H2O2溶液进行实验，为了更好地比较反应的快慢，需控制三次实验中滴加H2O2溶液的速度相同。
（2）图中实验，用量筒收集生成的氧气，判断产生氧气的速度时，可以通过观察产生气泡的快慢，还可以比较相同时间内收集到氧气的体积。
（3）利用如图装置，用3%的H2O2溶液分别在0℃、20℃和60℃的条件下进行实验，控制的变量是温度不同，进行该实验所基于的假设是降低温度，可以减缓反应的速率。
故答案为：
（1）速度；
（2）相同时间内收集到氧气的体积；
（3）降低温度，可以减缓反应的速率。
（2021 宁波）家庭医药箱里有一瓶标签缺损的医用双氧水，为测定其溶质质量分数，小宁设计了如图实验：在试管中放入一定量的二氧化锰，然后用注射器注入10mL该医用双氧水，直到试管中不再有气泡产生，通过测量量简中水的体积就可以大致计算出双氧水质量分数。
（1）实验中用排水法测量氧气的体积是因为氧气具有 　不易溶于水　的性质。
（2）若俯视读得量筒中水的体积，则测得的双氧水质量分数将 　偏大　（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【解答】解：（1）实验中用排水法测量氧气的体积是因为氧气具有不易溶于水的性质；故答案为：不易溶于水；
（2）若俯视读得量筒中水的体积，则测得的双氧水质量分数将偏大，因为俯视读数，把水读多了，就是把氧气读多了，因此测得的双氧水质量分数将偏大；故答案为：偏大。
（2022 绍兴）如图是人类对氧化还原反应的认识过程中的三个阶段。
【阶段Ⅰ】得失氧说：物质跟氧发生的反应叫氧化反应，含氧化合物中的氧被夺取的反应叫还原反应。
【阶段Ⅱ】化合价升降说：凡是出现元素化合价升降的化学反应都是氧化还原反应。化合价升高的反应叫氧化反应，化合价降低的反应叫还原反应。
【阶段Ⅲ】电子转移说：化合价升降的原因是电子的转移。凡有电子转移发生的化学反应都是氧化还原反应。失电子的反应叫氧化反应，得电子的反应叫还原反应。
（1）根据得失氧说，在H2+CuOCu+H2O化学变化中，H2发生了 　氧化　反应。
（2）电子转移是元素化合价改变的本质原因。失电子后，元素的化合价会 　升高　（选填“升高”或“降低”）。
（3）根据化合价升降说，化学反应的四种基本类型与氧化还原反应之间的关系如图所示，其中乙是 　置换　反应。
（4）关于氧化还原反应的认识，下列理解正确的是 　ABD　。
A.氧化和还原是相互对立又辩证统一的关系
B.电子转移说是从微观视角来探析和建构氧化还原反应的概念
C.自然界中发生的氧化还原反应对人类的生活和生产都是有利的
D.人类对氧化还原反应的认识过程是一个逐步发展、延伸和完善的过程
【解答】解：（1）根据得失氧说，在H2+CuOCu+H2O化学变化中，H2跟氧发生的反应，发生了氧化反应。
（2）失电子的反应叫氧化反应，化合价升高的反应叫氧化反应，可见，元素的原子失去电子后，其化合价会升高。
（3）因为氧化还原反应在反应前后有元素化合价发生变化，置换反应有单质参与和单质生成，所以一定有化合价变化。
（4）A、失电子的反应叫氧化反应，得电子的反应叫还原反应，可见，氧化和还原是相互对立又辩证统一的关系，故正确；
B、电子转移说是从电子得失（微观）视角来探析和建构氧化还原反应的概念，故正确；
C、自然界中发生的氧化还原反应对人类的生活和生产不一定是有利的，例如金属的锈蚀等，故错误；
D、由题干信息可知，人类对氧化还原反应的认识过程是一个逐步发展、延伸和完善的过程，故正确。
故答案为：（1）氧化；
（2）升高；
（3）置换；
（4）ABD。
【习题巩固】
一．选择题（共8小题）
1．（2022 拱墅区校级一模）利用如图装置进行燃烧条件的探究。试管①中充满氮气，试管②③中充满氧气，升温至40℃，仅观察到②中的白磷燃烧。下列叙述错误的是（　　）
A．由实验①②可验证燃烧需要氧气
B．由实验②③可推知着火点高低：红磷＞白磷
C．图中小气球有密闭装置、缓冲气压等作用
D．利用水浴控温可改变可燃物的着火点
【解答】解：A、实验①白磷不燃烧是因为白磷不接触氧气，实验②中白磷能与氧气接触能燃烧，所以对比实验①②可验证燃烧需要氧气，故A正确；
B、实验③中红磷不燃烧是因为温度为达到着火点，对比实验②③可推知着火点高低：红磷＞白磷，故B正确；
C、图中小气球有密闭装置、缓冲气压等作用，故C正确；
D、可燃物的着火点是物质固有的属性，一般不能改变，故D错误。
故选：D。
2．（2022 金华模拟）利用饱和碳酸钠溶液与酸反应，小科同学只做了如图甲所示的简易酸碱灭火器装置，并进行操作。操作结束后，对瓶中残留液进行如图乙所示的实验。实验现象：A试管溶液变红色，B试管中有白色沉淀生成。则残留液中含有的溶质有（　　）
A．盐酸 B．碳酸钠 C．硫酸钠 D．氯化钠
【解答】解：对瓶中残留液进行如图乙所示的实验，A试管溶液变红色，说明甲中反应酸过量，B试管中有白色沉淀生成。说明反应后溶液中含有硫酸根离子，因此反应物中的酸是硫酸，则残留液中含有的溶质有反应生成的硫酸钠和过量的硫酸。
故选：C。
3．（2022 西湖区校级二模）实验室用氯酸钾固体（二氧化锰作催化剂）制取氧气，下列装置组合正确的是（　　）
A．①③ B．①⑤ C．②③ D．②④
【解答】解：实验室用氯酸钾固体（二氧化锰作催化剂）制取氧气，属于固、固加热型，适合用装置①作发生装置；氧气的密度比空气略大，不易溶于水，可用装置③或④收集氧气。
故选：A。
4．（2022 钱塘区二模）小乐误将少量高锰酸钾当成二氧化锰加入氯酸钾中进行加热制取氧气，部分物质质量随时间变化如图所示。下列关于该过程的说法正确的是（　　）
A．b代表高锰酸钾
B．c代表氧气
C．t2时刻，氧气开始产生
D．t3时刻，生成氧气的质量达到最大值
【解答】解：A、根据反应特点可知，反应物质量会减小，因此a和b从高锰酸钾和氯酸钾中选择，氯酸钾需要催化剂才会加快反应，所以高锰酸钾会先发生反应，因此a代表高锰酸钾，b代表氯酸钾，选项A错误；
B、b开始减小，c开始生成，所以c与b有关系，b氯酸钾在二氧化锰催化作用下，反应生成氯化钾和氧气，因此c为氯化钾，选项B错误；
C、a为高锰酸钾，在t1时刻就开始反应，所以此时就产生了氧气，选项C错误；
D、t3时刻下，氯化钾质量最大，氯酸钾全部反应完毕，高锰酸钾在之前就全部反应完毕，所以此时能生成氧气的高锰酸钾和氯酸钾全部反应完毕，生成氧气质量最大，选项D正确；
故选：D。
5．（2022 玉环市一模）使用如图装置验证空气中氧气的含量，下列叙述正确的是（　　）
A．最终量筒中液面约降至26毫升刻度线处
B．白磷的作用是消耗试管中的氮气
C．该实验中的白磷可以用木炭代替
D．白磷在空气中燃烧产生大量的白雾
【解答】解：A、氧气约占空气总体积的五分之一，最终量筒中液面约降至50毫升﹣120毫升26毫升刻度线处，该选项正确。
B、白磷的作用是消耗试管中的氧气，该选项不正确。
C、不能用木炭代替，是因为木炭燃烧生成二氧化碳，导致试管中的气压无明显变化，不能测定氧气含量，该选项不正确。
D、白磷燃烧产生白烟，不产生雾，该选项不正确。
故选：A。
6．（2022 钱塘区二模）测定空气里氧气含量实验的改进装置如图所示。下列叙述错误的是（　　）
A．实验前应检查装置的气密性
B．按图装好药品、连好装置，用凸透镜引燃白磷
C．燃烧结束后立即打开弹簧夹，流入水的体积会偏少
D．只将燃烧匙内的白磷换成木炭，也可以达成实验目的
【解答】解：A、实验前应检查装置的气密性，该选项正确。
B、按图装好药品、连好装置，用凸透镜引燃白磷，该选项正确。
C、燃烧结束后立即打开弹簧夹，集气瓶中的温度高于室温，导致流入水的体积会偏少，该选项正确。
D、木炭燃烧生成二氧化碳，导致瓶内气压无明显变化，水不能进入集气瓶，不能测定氧气含量，该选项不正确。
故选：D。
7．（2022 桐庐县一模）利用如图装置验证空气中氧气的含量。下列叙述正确的是（　　）
A．实验前需检查装置气密性
B．白磷的作用是燃烧放热
C．白磷熄火立即打开止水夹
D．最终量筒中液面约降至26mL刻度线处
【解答】解：A、该装置是利用白磷燃烧消耗装置内的氧气，反应后，装置内压强减小，由于存在压强差，量筒中的水进入试管，进入水的体积等于空气中氧气的体积，所以实验前需检查装置的气密性，防止装置漏气，外界空气进入，会使实验结果偏小，故A正确；
B、白磷的作用是将试管内的氧气耗尽，使装置内的压强减小，由于存在压强差，量筒中的水进入试管，进入水的体积就是空气中氧气的体积，故B错误；
C、白磷熄灭，试管冷却至室温后，再打开止水夹，否则，试管内的气体受热膨胀，占据了一定的空间，会使进入水的体积偏小，从而使实验结果偏小，故C错误；
D、空气中氧气的体积约占空气体积的五分之一，故进入水的体积大约是：130mL26mL，故最终量筒中液面约降至50mL﹣26mL＝24mL刻度线处，故D错误。
故选：A。
8．（2022 龙湾区一模）科学兴趣小组利用如图所示的改进装置测定空气中氧气的含量。胶头滴管中的水接触生石灰一段时间后，白磷开始燃烧，待白磷熄灭冷却至室温后打开止水夹。下列关于该实验的描述正确的是（　　）
A．白磷不足会使测定结果偏大
B．试管中的细沙可防止试管炸裂
C．注射器中的活塞先左移再右移
D．滴管中的水和注射器中的水作用相同
【解答】解：A、白磷燃烧消耗氧气，当白磷不足时，不能将试管内的氧气完全反应掉，测量结果偏小，故A错误；
B、白磷燃烧会发出热量，为防止试管炸裂，可在试管底部放少量细沙，将白磷放在细沙上，故B正确；
C、因为实验中是在白磷熄灭冷却至室温后再打开止水夹，因此注射器中的活塞会向左移动，最终停留在10mL刻度处，故C错误；
D、生石灰遇水会放出大量热，向烧杯中加水是为了提高烧杯内的温度，从而达到白磷的着火点；注射器中的水是用于推断消耗的氧气的体积，作用不同，故D错误。
故选：B。
二．填空题（共2小题）
9．（2022 婺城区一模）利用大气压原理解释现象时，有同学经分析后概括出以下思维模型：
（1）思维模型中的“？”处应填 　密闭　（“开放”或“密闭”）。
（2）图2是“测定空气中氧气含量的实验”，待红磷燃烧火焰熄灭后，冷却，打开止水夹，可以观察到水被倒吸入集气瓶中。根据该思维模型，本实验是通过 　减少质量　的方式来减小集气瓶中的气压的。
【解答】解：（1）思维模型中的“？”处应填密闭。
故答案为：密闭。
（2）图2是“测定空气中氧气含量的实验”，待红磷燃烧火焰熄灭后，冷却，打开止水夹，可以观察到水被倒吸入集气瓶中。根据该思维模型，本实验是通过减少质量（减少的是氧气）的方式来减小集气瓶中的气压的。
故答案为：减少质量。
10．（2022 婺城区一模）小科同学在实验室做“用高锰酸钾制取并收集氧气”的实验。请回答：
（1）如图甲是小科组装好的气体发生装置，其中有一处明显错误，请改正：　试管口应略低于试管底部　。
（2）如图乙是初中化学中常见的气体收集装置，其中不能用于收集氧气的装置有 　④⑤　（填序号）。
【解答】解：（1）图中反应物是高锰酸钾，发生装置属于固固加热型，故试管口应略低于试管底部；
（2）氧气是一种密度比空气略大，难溶于水的气体，可用排水法和向上排空气法收集，图中①是排水法，可用于收集氧气；②是排水法，可用于收集氧气；③是向上排空气法，可用于收集氧气；④是向下排空气法，不能用于收集氧气；⑤是向下排空气法，不能用于收集氧气；⑥是向上排空气法，可用于收集氧气，故选：④⑤。
故答案为：（1）试管口应略低于试管底部；
（2）④⑤。
三．实验探究题（共6小题）
11．（2022 义乌市一模）如图，某科学兴趣小组对“测定空气中氧气含量“的实验进行了改进。装置气密性良好，调节右边敞口容器和集气瓶里的水面相平，此时集气瓶内气体的体积为V1。关闭活塞，点燃燃烧匙内的红磷，立即塞紧瓶塞，如图甲。待火焰熄灭、装置冷却至室温后打开活塞，观察到集气瓶中的水位逐渐上升后停止，如图乙，保持活塞处于打开状态，则：
（1）如图乙时，若广口瓶的底部A点和烧杯底部B点所受压强分别为PA和PB，则PA　＜　PB（选填“＞”、“＝”或“＜”）。
（2）要准确测出空气中氧气体积分数，应往图乙的烧杯中注水至与集气瓶内液面相平，若测得此时集气瓶内的气体体积为V2。则氧气体积占空气总体积的比例可用V1、V2表示为 　　。
【解答】解：（1）A中的液面比B中的高，说明PA+ρgΔh＝PB，（△h为A、B液面的高度差），所以PA＜PB，故答案为：＜；
（2）连通后两边液面相平，说明两边压强相等，均等于1个大气压，故消耗氧气的体积为V1﹣V2，氧气的体积占空气总体积的比例为：，故答案为：。
12．（2022 云和县模拟）如图甲测定空气中氧气的体积分数实验，不易成功，科学兴趣小组对该实验进行了分析和反思。
（1）小科认为漏气是实验失败最主要的问题。在实验中由于有强烈的气压变化，对装置的气密性的要求比较高，检查气密性时，先将止水夹打开，将导管放入水中，双手握住集气瓶，当观察到导管口有气泡产生后，放开双手，等待一段时间，如果观察到 　导管内形成一段水柱　，则证明气密性良好，可以实验。
（2）图乙用放大镜会聚阳光来引燃红磷，与图甲将红磷在瓶外点燃后再放入集气瓶相比，你认为图乙操作的优点是 　装置始终密封，测定结果更精确　。
（3）小明认为实验时从烧杯中倒吸进入集气瓶的水也可以起到吸热作用，所以，集气瓶内不需预先装入水，也无需使用止水夹，于是他利用图丙装置进行实验。请分析小明利用该装置测量出的氧气体积分数 　偏大　（选填“偏大”或“偏小”），理由是 　装置内的空气由于红磷燃烧放热体积会膨胀，部分空气会由导管逸出，实验结束装置冷却至室温后，进入集气瓶内的水偏多　。
【解答】解：（1）检查气密性时，先将止水夹打开，将导管放入水中，双手握住集气瓶，当观察到导管口有气泡产生后，放开双手，等待一段时间，如果观察到导管内形成一段水柱，则证明气密性良好，可以实验；故答案为：导管内形成一段水柱；
（2）图乙用放大镜会聚阳光来引燃红磷，与图甲将红磷在瓶外点燃后再放入集气瓶相比，图乙操作的优点是装置始终密封，测定结果更精确；故答案为：装置始终密封，测定结果更精确；
（3）若不夹上止水夹，装置内的空气由于红磷燃烧放热体积会膨胀，部分空气会由导管逸出，实验结束装置冷却至室温后，进入集气瓶内的水偏多，测定结果偏大；故答案为：偏大；装置内的空气由于红磷燃烧放热体积会膨胀，部分空气会由导管逸出，实验结束装置冷却至室温后，进入集气瓶内的水偏多。
13．（2022 常山县模拟）利用图甲所示的教材装置测量空气中氧气的体积分数，选用红磷作为药品是最佳选择吗？某兴趣小组设计并开展了如下实验：
①准备如图乙所示的玻璃容器，顶部用密封盖密封，检查该装置的气密性。
②将氧气传感器（能实时显示容器内氧气的体积分数）固定在容器内壁，装入足量的红磷。
③用激光笔点燃红磷，红磷剧烈燃烧，观察并记录氧气传感器所显示的氧气体积分数，绘制氧气体积分数随时间变化的图像（如图丙）。
④将红磷分别用白磷、食品脱氧剂替换（只与空气中的氧气反应），重复上述步骤。
（1）步骤①中检查气密性时，将玻璃容器浸没水中，观察到 　不出现气泡　现象，说明装置气密性好。
（2）在装置甲集气瓶中装入的水，量筒中装50毫升的水，根据图丙的实验数据，用红磷做实验，理论上实验结束后量筒内剩余的水为 　33.2　毫升。
（3）小科认为食品脱氧剂是完成测定空气体积分数实验的最佳药品，他的理由是 　食品脱氧剂消耗氧气最彻底　。
【解答】解：（1）步骤①中检查气密性时，将玻璃容器浸没水中，观察到不出现气泡，说明装置气密性好。
故答案为：不出现气泡。
（2）在装置甲集气瓶中装入的水，量筒中装50毫升的水，根据图丙的实验数据，红磷消耗氧气后剩余氧气体积分数是7%，集气瓶中的空气体积是150mL﹣150mL120mL，红磷消耗氧气的体积是120mL×（21%﹣7%）＝16.8mL，用红磷做实验，理论上实验结束后量筒内剩余的水为50毫升﹣16.8毫升＝33.2毫升。
故答案为：33.2。
（3）小科认为食品脱氧剂是完成测定空气体积分数实验的最佳药品，他的理由是食品脱氧剂消耗氧气最彻底。
故答案为：食品脱氧剂消耗氧气最彻底。
14．（2022 江山市一模）为验证空气中氧气的体积分数，小科按照如甲图所示的装置进行实验，其中燃烧匙内的红磷用大功率激光笔点燃，集气瓶内气压用气压测量仪测定，瓶内气压变化如乙图所示。
（1）甲图中，对集气瓶内进行5等分的空间是指 　B　（填字母）。
A.整个集气瓶的内部
B.集气瓶内水面以上部分
（2）乙图中，t1时刻后的一段时间内气压显著增加，其原因是 　白磷燃烧放热，气体膨胀，气压增大　。
（3）小江对该装置进行了一定的改进（丙图），导管伸入集气瓶内的水面以下，并且去掉止水夹，其它装置和相应操作均不变，改进后，重新做实验。请你对实验改进后与实验改进前t1时刻后的一段时间内气压变化情况作一比较并作出解释 　气压上升较小，气压先降低且较缓慢，最终相同，因为实验改进后装置中没有止水夹，燃烧开始时燃烧放出热量导致气压增大的幅度比氧气消耗导致气压减小的幅度大，气压增大，当燃烧放出热量导致气压增大的幅度比氧气消耗导致气压减小的幅度小时，气压开始减小，导管在集气瓶中伸入水面以下，可防止气体通过导管逸出，故最终气压相等　。
【解答】解：（1）氧气约占空气体积的五分之一，故甲图中，对集气瓶内进行5等分的空间是指集气瓶内水面以上部分，故选：B。
（2）t1时刻后的一段时间内瓶内气压显著增加，其原因是白磷燃烧放热，气体膨胀，气压增大。
（3）实验改进后比实验改进前t1时刻后的一段时间内气压上升较小，气压先降低且较缓慢，最终相同，因为实验改进后装置中没有止水夹，燃烧开始时燃烧放出热量导致气压增大的幅度比氧气消耗导致气压减小的幅度大，气压增大，当燃烧放出热量导致气压增大的幅度比氧气消耗导致气压减小的幅度小时，气压开始减小，导管在集气瓶中伸入水面以下，可防止气体通过导管逸出，故最终气压相等。
故答案为：（1）B；
（2）白磷燃烧放热，气体膨胀，气压增大；
（3）气压上升较小，气压先降低且较缓慢，最终相同，因为实验改进后装置中没有止水夹，燃烧开始时燃烧放出热量导致气压增大的幅度比氧气消耗导致气压减小的幅度大，气压增大，当燃烧放出热量导致气压增大的幅度比氧气消耗导致气压减小的幅度小时，气压开始减小，导管在集气瓶中伸入水面以下，可防止气体通过导管逸出，故最终气压相等。
15．（2022 绍兴模拟）利用图甲所示的教材装置测量空气中氧气的体积分数，选用红磷作为药品是最佳选择吗？某兴趣小组设计并开展了如下实验：
①准备如图乙的玻璃容器，顶部用密封盖密封，并检查该装置的气密性。
②将氧气传感器（能实时显示容器内氧气的体积分数）固定在容器内壁，并装入足量的红磷。
③用激光笔点燃红磷，红磷剧烈燃烧，观察并记录氧气传感器所显示的氧气体积分数的变化情况。
④用白磷替换红磷重复步骤①～③。
⑤换用食品脱氧剂（可以直接与氧气反应，无需点燃的物质）重复上述步骤①～③。
根据实验数据，分别绘制三种物质氧化时容器内氧气体积分数随时间的变化情况，如图丙所示。
（1）步骤①中检查气密性时，将玻璃容器浸没水中，如果观察到 　容器内出现水或有气泡冒出　，则说明气密性不好。
（2）装置甲中150毫升集气瓶中装入的水，量筒内装有50毫升水，根据图丙的实验数据，用红磷做实验，理论上实验结束后量筒内剩余的水为 　33.2　毫升。
（3）根据该兴趣小组的实验结果，用图甲装置测量空气中氧气的体积分数，你会选用哪种药品，并说明理由：　食品脱氧剂，因为其能耗尽密闭容器内的氧气且不需要点燃（或白磷，因其耗时最短；或红磷，因其着火点、燃烧时间较适宜）　。
【解答】解：（1）步骤①中检查气密性时，将玻璃容器浸没水中，如果观察到容器内出现水或有气泡冒出，则说明气密性不好。
（2）装置甲内空气的体积：150ml×（1）＝120ml；根据丙图可知，适用红磷最终消耗的氧气体积为：120ml×（21%﹣7%）＝16.8mL；那么实验结束后量筒内剩余水的体积：50mL﹣16.8mL＝33.2mL。
（3）根据该兴趣小组的实验结果，用图甲装置测量空气中氧气的体积分数，①我会选择食品脱氧剂，因为其能耗尽密闭容器内的氧气且不需要点燃；②我会选择白磷，因其耗时最短；③我会选择红磷，因其着火点、燃烧时间较适宜。故答案为：（1）容器内出现水或有气泡冒出；
（2）33.2；
（3）食品脱氧剂，因为其能耗尽密闭容器内的氧气且不需要点燃（或白磷，因其耗时最短；或红磷，因其着火点、燃烧时间较适宜）。
16．（2022 龙港市模拟）某同学利用如图装置验证空气中氧气的体积分数，将装有足量红磷的燃烧匙置于瓶内中间，并把装有足量白磷的燃烧匙浸没在蒸馏水下。图乙表示用氧气传感器测量的容器内氧气浓度变化曲线图。
他用激光笔点燃红磷。
【提出问题】红磷在烧瓶内熄灭后，瓶中是否有氧气剩余？
【猜想假设】猜想：①有氧气剩余；②无氧气剩余。
【实验验证】待装置完全冷却后，将装有白磷的燃烧匙提出水面，用激光笔点燃白磷。
【得出结论】分析图乙得出，猜想　①　正确（填①或②）。
【反思交流】
（1）根据本实验的结论，教材中用“燃烧红磷测定空气中氧气含量”的方法是否可行并说明理由　不可行；足量红磷不能把装置中的氧气耗尽　。
（2）曲线 DE 段氧气浓度变化的主要原因是　白磷燃烧消耗氧气　。
（3）查阅资料，验证空气中氧气体积分数，可利用铁的缓慢氧化，将空气中氧气浓度消耗至0.2%．如图丙将足量细铁丝置于试管底部，并倒扣在装有水的烧杯中，一段时间后你将看到的现象是　细铁丝生锈，试管中的液面约上升至试管中空气总体积的五分之一处　。
【解答】解：【得出结论】白磷能够燃烧，说明装置中含有氧气，即红磷没有把装置中的氧气耗尽，因此猜想①正确；故填：①；
【反思交流】（1）课本上用“燃烧红磷测定空气中氧气含量”的方法是不严谨的，其理由是足量红磷不能把装置中的氧气耗尽。故填：不可行；足量红磷不能把装置中的氧气耗尽；
（2）DE段：白磷燃烧消耗氧气，导致氧气浓度减小；故填：白磷燃烧消耗氧气；
（3）一段时间后将看到的现象是细铁丝绒生锈，试管中的液面约上升至试管中空气总体积的五分之一处。故填：细铁丝生锈，试管中的液面约上升至试管中空气总体积的五分之一处。
四．解答题（共1小题）
17．（2022 永康市模拟）淬火是钢热处理工艺中应用最为广泛的工艺方法，在现在机械制造工业得到广泛的应用。最常见的是水冷淬火，即把钢材加热到一定温度，再放到冷水中快速冷却的过程。当把一大捆高温钢材（1000℃以上）放入水中时，水面上会燃起熊火，并出现大量白雾。入水后，水中出现大量气泡，水面上的火焰会持续一段时间，出现“水火共存”的奇观。请根据所学知识解释出现这一现象的原因。
资料：1.钢的主要成分是铁，铁和水蒸气在高温条件下会反应生成四氧化三铁和氢气
2.常见物质着火点
物质名称 白磷 汽油 木材 氢气 无烟煤
着火点℃ 40 250 250﹣﹣330 574 700﹣﹣750
【解答】解：把钢材加热到一定温度，再放到冷水中快速冷却，当把一大捆高温钢材（1000℃以上）放入水中时，钢的主要成分是铁，铁和水蒸气在高温条件下会反应生成四氧化三铁和氢气，故会产生大量氢气，温度高会达到氢气着火点，氢气燃烧，并出现大量白雾。入水后，水中出现大量气泡，水面上的火焰会持续一段时间，所以会出现“水火共存”的奇观。故答案为：铁和水蒸气在高温条件下生成氢气，氢气燃烧。专题29　空气(一)
【知识点回顾】
一、空气的主要成分
1．空气是一种________。
2．空气的成分(体积分数)：氧气占________，氮气占________，稀有气体、二氧化碳、其他气体和杂质共占1%。
考点2　举例说明空气在人类生活和生产中的重要作用　
1．氮气：可用于充填灯泡，延长灯泡的使用寿命；用于食品的防腐、保鲜；是制造化肥、炸药的原料；医疗上可用作冷冻剂。
2．稀有气体：用作________，制作________，医疗麻醉。
二、氧气
1．氧气的物理性质
常温下，氧气是一种________的气体，________溶于水。在标准状况下，氧气的密度比空气________。液态氧呈________，固态氧是雪花状的________固体。
2．氧气的化学性质
氧气是一种化学性质比较________的气体，能支持燃烧(但不能燃烧)，有较强的________性。
考点4　知道典型金属(镁、铁等)和非金属(碳、硫、磷、氢气等)在空气或氧气中燃烧的现象及产物　
物质 反应现象 化学方程式
磷 产生大量________ 4P＋5O22P2O5
木炭 发出________，生成能使澄清石灰水变________的气体 C＋O2CO2
硫 空气中燃烧发出________火焰，氧气中燃烧发出________火焰，生成有________气味的气体 S＋O2SO2
氢气 纯净的氢气在空气中燃烧，产生________火焰 2H2＋O22H2O
铁 剧烈燃烧，________，生成________固体 3Fe＋2O2Fe3O4
镁 发出________，生成白色粉末 2Mg＋O22MgO
反应原理 ______________________________________________________ ___________________________ ____________________________________________________________________________ ______________________________________
实验装置
收集方法 (1)________(因氧气不易溶于水) (2)________(因氧气密度比空气大)
验满方法 将带火星的木条放在集气瓶口，木条________(向上排空气法)
检验方法 将带火星的木条放在集气瓶中，木条复燃
注意事项 长颈漏斗末端要伸到液面以下(分液漏斗则不必) (1)试管口略向下倾斜 (2)铁夹夹在试管中上部 (3)实验完毕，先移走导气管，再移走酒精灯 (4)用KMnO4制O2时，试管口放一团棉花
氧气：供生物呼吸；支持燃烧等。
四、燃烧和缓慢氧化
缓慢氧化：速度缓慢、不易觉察、没有发光但有发热的一种氧化反应，如橡胶制品的老化、金属的生锈、生物呼吸、食物的腐败等。
1．燃烧是指可燃物与空气中的氧气发生发光发热的剧烈的________。
2．爆炸：在有限空间内________。如火药爆炸。
可燃物燃烧条件：①可燃物与________(或空气)充分接触。②温度达到可燃物的________。
灭火方法及原理：隔绝________、降低温度至________以下、撤离________。
1．浓烟密布时，应匍匐前进，并用湿毛巾掩盖口鼻。
2．用湿毛巾等物品塞住门和窗缝隙。
3．在窗前呼救。
【例题精析】
（2022 温州）在“烹饪与营养”实践活动中（如图），灶内的木材燃烧一段时间后火焰变小，某同学用长木棒挑开木材堆后，火焰重新变旺，这是因为（　　）
A．灶内的木材变更多 B．木材的着火点降低
C．木材接触更多空气 D．木材的导热性变强
（2022 湖州）洗衣机槽清洁剂的主要成分是过碳酸钠（Na2CO4），过碳酸钠是一种白色晶体，溶于水时会与水反应生成碳酸钠和过氧化氢（化学方程式为：）。现取少许过碳酸钠晶体，加入水形成溶液。
（1）取少量二氧化锰加入试管中，再加入适量该溶液，观察到有气泡产生，为了检验该气体，可用 　 　。
（2）待不再产生气泡时，得到的溶液呈 　 　（选填“酸性”或“中性”或“碱性”）。
（3）生成的碳酸钠中碳元素的化合价为 　 　。
（2021 金华）实验室提供H2O2溶液、二氧化锰、KClO3和KMnO4四种药品及如图所示装置。
根据要求完成下列问题：
（1）根据提供的药品，写出一种实验室制取O2的化学方程式 　 　；
（2）选择装置B和C制取氧气的主要步骤有：①将导气管移出水槽；②加热；③装药品；④收集；⑤熄灭酒精灯；⑥检查装置气密性。正确的操作顺序为 　 　。
（2022 台州）在实验室里可以用加热氯酸钾与二氧化锰的混合物来制取氧气。
（1）请从下列各图中选择合适的实验装置（部分夹持装置未画出） 　 　（填序号）。
（2）二氧化锰、氧化铁和氧化铝都可以作为氯酸钾加热分解的催化剂。为了比较这三种金属氧化物对氯酸钾分解快慢的影响，某兴趣小组利用下列器材和药品进行实验。
实验器材：秒表、电子秤、如图中合适的装置。
实验药品：氯酸钾，颗粒大小相同的二氧化锰、氧化铁、氧化铝。
实验步骤：　 　。
（2022 温州）小明认为教室内空气中氧气含量比室外低，于是想用红磷测定教室内空气中氧气的体积分数。老师告诉他，足量的红磷燃烧并不能耗尽空气中的氧气，建议用一氧化氮气体代替红磷进行实验。
在老师的指导下，小明进行如图所示实验：用注射器获取V1毫升教室内的空气，通过导管缓缓地全部推入量筒，与量筒内足量的V2毫升一氧化氮气体混合，待充分反应后，读出量筒中剩余气体体积为V3毫升。
说明：①V1、V2、V3都是在与教室气温、气压相同的状态下测得。
②一氧化氮难溶于水，也不与水反应。
③同温同压下，在氢氧化钠溶液参与下，4体积一氧化氮与3体积氧气恰好完全反应，且产物能完全被溶液吸收。
（1）小明用气密性良好的注射器，获取V1毫升教室内空气的具体操作是 　 　。
（2）实验测得教室内空气中氧气的体积分数为 　 　。（用V1、V2、V3表示）
（3）小明提出，注射器内空气中的二氧化碳也会被氢氧化钠溶液吸收，从而影响实验结果。但老师指出，相比空气中的氧气含量，二氧化碳对实验结果的影响属于“次要因素”，不是“主要因素”，可忽略不计。还有许多科学实验中存在“主要因素”和“次要因素”，请再举一例并指明次要因素。 　 　
（2021 丽水）建构合理的思维模型，既能促进深度学习，又能提高思维品质。小科建构了“两组分混合物含量测定”的思维模型：
运用该模型对教材中“测定空气中氧气含量”的实验进行了再探究：忽略含量很低的其它物质，空气可以看成由氮气和氧气组成的两组分混合物。
【探究一】根据沸点低的组分先汽化的性质，测定混合物中某组分的含量。
（1）将空气转变为液态空气，液氮先汽化。从建模角度分析，该操作属于上述思维模型中的 　 　；
【探究二】根据混合物中某组分发生化学反应，测定混合物中某组分的含量。
（2）按图甲装置测定空气中氧气含量时，止水夹最合理的打开时间是 　 　（填“反应刚结束时”或“冷却到室温时”）；
【交流评价】
（3）已知：在氧气不充足时，碳与氧气反应生成一氧化碳，一氧化碳不溶于水且不与碱反应。小科用足量木炭替换红磷，等体积氢氧化钠浓溶液替换集气瓶中的水，规范操作后，测得的氧气含量将 　 　（填“偏大”、“偏小”或“不变”）；
【继续探究】
（4）运用上述思维模型，小科又设计了图乙的实验装置，其“测定空气中氧气含量”的原理是 　 　。
（2021 浙江）小嘉用H2O2溶液制取氧气时，在烧瓶中加入50毫升水及0.5克MnO2，再往分液漏斗中加入30毫升15%的H2O2溶液。为什么要加入50毫升水呢？查阅资料发现：在不加入水时，若注入H2O2溶液速度过快，反应会过于剧烈而引发事故。
【提出问题】水是如何减缓该反应速度的呢？
【建立假设】水可以降低H2O2溶液浓度，从而减缓反应速度。
【实验方案】他利用如图装置，在相同条件下，分别用30毫升的1%、3%和7%的H2O2溶液进行实验，观察并比较。
【实验结论】加水降低了H2O2溶液的浓度，使反应速度变慢。
【交流反思】
（1）为了更好地比较反应的快慢，需控制三次实验中滴加H2O2溶液的 　 　相同。
（2）判断产生氧气的速度时，可以通过观察产生气泡的快慢，还可以比较 　 　。
【继续探究】针对提出的问题，他又利用如图装置，用3%的H2O2溶液分别在0℃、20℃和60℃的条件下进行实验。进行该实验所基于的假设是 　 　。
（2021 宁波）家庭医药箱里有一瓶标签缺损的医用双氧水，为测定其溶质质量分数，小宁设计了如图实验：在试管中放入一定量的二氧化锰，然后用注射器注入10mL该医用双氧水，直到试管中不再有气泡产生，通过测量量简中水的体积就可以大致计算出双氧水质量分数。
（1）实验中用排水法测量氧气的体积是因为氧气具有 　 　的性质。
（2）若俯视读得量筒中水的体积，则测得的双氧水质量分数将 　 　（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
（2022 绍兴）如图是人类对氧化还原反应的认识过程中的三个阶段。
【阶段Ⅰ】得失氧说：物质跟氧发生的反应叫氧化反应，含氧化合物中的氧被夺取的反应叫还原反应。
【阶段Ⅱ】化合价升降说：凡是出现元素化合价升降的化学反应都是氧化还原反应。化合价升高的反应叫氧化反应，化合价降低的反应叫还原反应。
【阶段Ⅲ】电子转移说：化合价升降的原因是电子的转移。凡有电子转移发生的化学反应都是氧化还原反应。失电子的反应叫氧化反应，得电子的反应叫还原反应。
（1）根据得失氧说，在H2+CuOCu+H2O化学变化中，H2发生了 　 　反应。
（2）电子转移是元素化合价改变的本质原因。失电子后，元素的化合价会 　 　（选填“升高”或“降低”）。
（3）根据化合价升降说，化学反应的四种基本类型与氧化还原反应之间的关系如图所示，其中乙是 　 　反应。
（4）关于氧化还原反应的认识，下列理解正确的是 　 　。
A.氧化和还原是相互对立又辩证统一的关系
B.电子转移说是从微观视角来探析和建构氧化还原反应的概念
C.自然界中发生的氧化还原反应对人类的生活和生产都是有利的
D.人类对氧化还原反应的认识过程是一个逐步发展、延伸和完善的过程
【习题巩固】
一．选择题（共8小题）
1．（2022 拱墅区校级一模）利用如图装置进行燃烧条件的探究。试管①中充满氮气，试管②③中充满氧气，升温至40℃，仅观察到②中的白磷燃烧。下列叙述错误的是（　　）
A．由实验①②可验证燃烧需要氧气
B．由实验②③可推知着火点高低：红磷＞白磷
C．图中小气球有密闭装置、缓冲气压等作用
D．利用水浴控温可改变可燃物的着火点
2．（2022 金华模拟）利用饱和碳酸钠溶液与酸反应，小科同学只做了如图甲所示的简易酸碱灭火器装置，并进行操作。操作结束后，对瓶中残留液进行如图乙所示的实验。实验现象：A试管溶液变红色，B试管中有白色沉淀生成。则残留液中含有的溶质有（　　）
A．盐酸 B．碳酸钠 C．硫酸钠 D．氯化钠
3．（2022 西湖区校级二模）实验室用氯酸钾固体（二氧化锰作催化剂）制取氧气，下列装置组合正确的是（　　）
A．①③ B．①⑤ C．②③ D．②④
4．（2022 钱塘区二模）小乐误将少量高锰酸钾当成二氧化锰加入氯酸钾中进行加热制取氧气，部分物质质量随时间变化如图所示。下列关于该过程的说法正确的是（　　）
A．b代表高锰酸钾
B．c代表氧气
C．t2时刻，氧气开始产生
D．t3时刻，生成氧气的质量达到最大值
5．（2022 玉环市一模）使用如图装置验证空气中氧气的含量，下列叙述正确的是（　　）
A．最终量筒中液面约降至26毫升刻度线处
B．白磷的作用是消耗试管中的氮气
C．该实验中的白磷可以用木炭代替
D．白磷在空气中燃烧产生大量的白雾
6．（2022 钱塘区二模）测定空气里氧气含量实验的改进装置如图所示。下列叙述错误的是（　　）
A．实验前应检查装置的气密性
B．按图装好药品、连好装置，用凸透镜引燃白磷
C．燃烧结束后立即打开弹簧夹，流入水的体积会偏少
D．只将燃烧匙内的白磷换成木炭，也可以达成实验目的
7．（2022 桐庐县一模）利用如图装置验证空气中氧气的含量。下列叙述正确的是（　　）
A．实验前需检查装置气密性
B．白磷的作用是燃烧放热
C．白磷熄火立即打开止水夹
D．最终量筒中液面约降至26mL刻度线处
8．（2022 龙湾区一模）科学兴趣小组利用如图所示的改进装置测定空气中氧气的含量。胶头滴管中的水接触生石灰一段时间后，白磷开始燃烧，待白磷熄灭冷却至室温后打开止水夹。下列关于该实验的描述正确的是（　　）
A．白磷不足会使测定结果偏大
B．试管中的细沙可防止试管炸裂
C．注射器中的活塞先左移再右移
D．滴管中的水和注射器中的水作用相同
二．填空题（共2小题）
9．（2022 婺城区一模）利用大气压原理解释现象时，有同学经分析后概括出以下思维模型：
（1）思维模型中的“？”处应填 　 　（“开放”或“密闭”）。
（2）图2是“测定空气中氧气含量的实验”，待红磷燃烧火焰熄灭后，冷却，打开止水夹，可以观察到水被倒吸入集气瓶中。根据该思维模型，本实验是通过 　 　的方式来减小集气瓶中的气压的。
10．（2022 婺城区一模）小科同学在实验室做“用高锰酸钾制取并收集氧气”的实验。请回答：
（1）如图甲是小科组装好的气体发生装置，其中有一处明显错误，请改正：　 　。
（2）如图乙是初中化学中常见的气体收集装置，其中不能用于收集氧气的装置有 　 　（填序号）。
三．实验探究题（共6小题）
11．（2022 义乌市一模）如图，某科学兴趣小组对“测定空气中氧气含量“的实验进行了改进。装置气密性良好，调节右边敞口容器和集气瓶里的水面相平，此时集气瓶内气体的体积为V1。关闭活塞，点燃燃烧匙内的红磷，立即塞紧瓶塞，如图甲。待火焰熄灭、装置冷却至室温后打开活塞，观察到集气瓶中的水位逐渐上升后停止，如图乙，保持活塞处于打开状态，则：
（1）如图乙时，若广口瓶的底部A点和烧杯底部B点所受压强分别为PA和PB，则PA　 　PB（选填“＞”、“＝”或“＜”）。
（2）要准确测出空气中氧气体积分数，应往图乙的烧杯中注水至与集气瓶内液面相平，若测得此时集气瓶内的气体体积为V2。则氧气体积占空气总体积的比例可用V1、V2表示为 　 　。
12．（2022 云和县模拟）如图甲测定空气中氧气的体积分数实验，不易成功，科学兴趣小组对该实验进行了分析和反思。
（1）小科认为漏气是实验失败最主要的问题。在实验中由于有强烈的气压变化，对装置的气密性的要求比较高，检查气密性时，先将止水夹打开，将导管放入水中，双手握住集气瓶，当观察到导管口有气泡产生后，放开双手，等待一段时间，如果观察到 　 　，则证明气密性良好，可以实验。
（2）图乙用放大镜会聚阳光来引燃红磷，与图甲将红磷在瓶外点燃后再放入集气瓶相比，你认为图乙操作的优点是 　 　。
（3）小明认为实验时从烧杯中倒吸进入集气瓶的水也可以起到吸热作用，所以，集气瓶内不需预先装入水，也无需使用止水夹，于是他利用图丙装置进行实验。请分析小明利用该装置测量出的氧气体积分数 　 　（选填“偏大”或“偏小”），理由是 　 　。
13．（2022 常山县模拟）利用图甲所示的教材装置测量空气中氧气的体积分数，选用红磷作为药品是最佳选择吗？某兴趣小组设计并开展了如下实验：
①准备如图乙所示的玻璃容器，顶部用密封盖密封，检查该装置的气密性。
②将氧气传感器（能实时显示容器内氧气的体积分数）固定在容器内壁，装入足量的红磷。
③用激光笔点燃红磷，红磷剧烈燃烧，观察并记录氧气传感器所显示的氧气体积分数，绘制氧气体积分数随时间变化的图像（如图丙）。
④将红磷分别用白磷、食品脱氧剂替换（只与空气中的氧气反应），重复上述步骤。
（1）步骤①中检查气密性时，将玻璃容器浸没水中，观察到 　 　现象，说明装置气密性好。
（2）在装置甲集气瓶中装入的水，量筒中装50毫升的水，根据图丙的实验数据，用红磷做实验，理论上实验结束后量筒内剩余的水为 　 　毫升。
（3）小科认为食品脱氧剂是完成测定空气体积分数实验的最佳药品，他的理由是 　 　。
14．（2022 江山市一模）为验证空气中氧气的体积分数，小科按照如甲图所示的装置进行实验，其中燃烧匙内的红磷用大功率激光笔点燃，集气瓶内气压用气压测量仪测定，瓶内气压变化如乙图所示。
（1）甲图中，对集气瓶内进行5等分的空间是指 　 　（填字母）。
A.整个集气瓶的内部
B.集气瓶内水面以上部分
（2）乙图中，t1时刻后的一段时间内气压显著增加，其原因是 　 　。
（3）小江对该装置进行了一定的改进（丙图），导管伸入集气瓶内的水面以下，并且去掉止水夹，其它装置和相应操作均不变，改进后，重新做实验。请你对实验改进后与实验改进前t1时刻后的一段时间内气压变化情况作一比较并作出解释 　 　。
15．（2022 绍兴模拟）利用图甲所示的教材装置测量空气中氧气的体积分数，选用红磷作为药品是最佳选择吗？某兴趣小组设计并开展了如下实验：
①准备如图乙的玻璃容器，顶部用密封盖密封，并检查该装置的气密性。
②将氧气传感器（能实时显示容器内氧气的体积分数）固定在容器内壁，并装入足量的红磷。
③用激光笔点燃红磷，红磷剧烈燃烧，观察并记录氧气传感器所显示的氧气体积分数的变化情况。
④用白磷替换红磷重复步骤①～③。
⑤换用食品脱氧剂（可以直接与氧气反应，无需点燃的物质）重复上述步骤①～③。
根据实验数据，分别绘制三种物质氧化时容器内氧气体积分数随时间的变化情况，如图丙所示。
（1）步骤①中检查气密性时，将玻璃容器浸没水中，如果观察到 　 　，则说明气密性不好。
（2）装置甲中150毫升集气瓶中装入的水，量筒内装有50毫升水，根据图丙的实验数据，用红磷做实验，理论上实验结束后量筒内剩余的水为 　 　毫升。
（3）根据该兴趣小组的实验结果，用图甲装置测量空气中氧气的体积分数，你会选用哪种药品，并说明理由：　 　。
16．（2022 龙港市模拟）某同学利用如图装置验证空气中氧气的体积分数，将装有足量红磷的燃烧匙置于瓶内中间，并把装有足量白磷的燃烧匙浸没在蒸馏水下。图乙表示用氧气传感器测量的容器内氧气浓度变化曲线图。
他用激光笔点燃红磷。
【提出问题】红磷在烧瓶内熄灭后，瓶中是否有氧气剩余？
【猜想假设】猜想：①有氧气剩余；②无氧气剩余。
【实验验证】待装置完全冷却后，将装有白磷的燃烧匙提出水面，用激光笔点燃白磷。
【得出结论】分析图乙得出，猜想　 　正确（填①或②）。
【反思交流】
（1）根据本实验的结论，教材中用“燃烧红磷测定空气中氧气含量”的方法是否可行并说明理由　 　。
（2）曲线 DE 段氧气浓度变化的主要原因是　 　。
（3）查阅资料，验证空气中氧气体积分数，可利用铁的缓慢氧化，将空气中氧气浓度消耗至0.2%．如图丙将足量细铁丝置于试管底部，并倒扣在装有水的烧杯中，一段时间后你将看到的现象是　 　。
四．解答题（共1小题）
17．（2022 永康市模拟）淬火是钢热处理工艺中应用最为广泛的工艺方法，在现在机械制造工业得到广泛的应用。最常见的是水冷淬火，即把钢材加热到一定温度，再放到冷水中快速冷却的过程。当把一大捆高温钢材（1000℃以上）放入水中时，水面上会燃起熊火，并出现大量白雾。入水后，水中出现大量气泡，水面上的火焰会持续一段时间，出现“水火共存”的奇观。请根据所学知识解释出现这一现象的原因。
资料：1.钢的主要成分是铁，铁和水蒸气在高温条件下会反应生成四氧化三铁和氢气
2.常见物质着火点
物质名称 白磷 汽油 木材 氢气 无烟煤
着火点℃ 40 250 250﹣﹣330 574 700﹣﹣750

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