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课时训练(十七)　空气、氧气和二氧化碳的性质和用途
基础过关
1.(2024宁波模拟)空气是一种宝贵的自然资源。下列对空气的说法中正确的是 (　　)
A.二氧化碳在空气中含量增多会引起温室效应,属于空气污染物
B.空气中的稀有气体没有任何价值
C.氮气常作为膨化食品的保护气,因为氮气化学性质稳定
D.按质量分数计算,空气中约含有氮气78%,氧气21%,其他气体和杂质1%
2.(2023杭州模拟)如图K17-1所示是研究植物某一生命活动过程的装置。下列说法正确的是(　　)
图K17-1
A.该实验可用于检验植物呼吸作用产生CO2
B.甲作用吸收鼓入空气中的CO2,避免对实验造成干扰,乙则可以省略
C.丙中植物换成萌发种子,丁中不会出现浑浊现象
D.若丙不遮光,则从丁出来的气体能使带火星的木条复燃
3.(2024杭州临安一模)如图K17-2甲为教材中用红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验装置,如图乙为小明设计的实验装置,也成功地测量出了空气中的氧气含量。比较两组实验并判断以下说法正确的是 (　　)
图K17-2
A.采用加热玻璃棒的方式引燃白磷,可以让白磷燃烧得更加充分
B.改用白磷做实验,是因为白磷的着火点低,燃烧更为彻底
C.两组实验都用到了水,原因之一是水能吸收磷燃烧产生的污染物
D.待白磷燃烧结束并冷却至室温后打开止水夹,便可以测量出空气中的氧气含量
4.(2024合肥模拟)用如图K17-3所示装置测定空气中氧气的含量。量筒中先装入一定量的水,再将装有足量潮湿铁粉的矿泉水瓶(有效容积为345 mL)旋紧瓶盖放入其中,观察瓶子不再变瘪,记录反应前后数据如图所示。下列说法不正确的是 (　　)
图K17-3
A.矿泉水瓶需气密性好
B.实验原理为铁生锈消耗氧气,使瓶内压强减小
C.实验测得氧气体积分数约为20.9%
D.铁粉用量越多,测得的氧气体积分数越大
5.(2023绍兴柯桥二模)科学兴趣小组的同学用如图K17-4所示装置验证二氧化碳的性质(省略仪器的固定装置)。
图K17-4
(1)实验开始后,关闭K3,打开K1、K2。装置左侧通入CO2,一段时间后A中纸花变红,其原因为　　　　　　　
(用化学方程式解释)。同时B中短蜡烛熄灭,关闭K2,片刻后长蜡烛也熄灭,说明CO2具有的性质是　　　　　 　。
(2)关闭K1、K4,打开K3,观察D中现象:　　　 　,一段时间后再打开K4继续观察,则整个过程D中的现象为　 。
走进重高
6.(2024宁波自主招生)为验证人体呼出气体中含有的CO2不是来自空气,而是人体代谢作用产生的。某学校学生课外活动小组设计了如图K17-5所示装置,你认为该装置应选用的试剂是(选项中是瓶Ⅰ、瓶Ⅱ中试剂)(　　)
图K17-5
A.Ca(OH)2　NaOH B.NaOH　Ca(OH)2
C.稀盐酸　Ca(OH)2 D.NaOH　BaCl2
7.(2024成都)空气中含有多少氧气呢 学习小组开展“测定空气里氧气含量”的探究活动。
材料:
(1)红磷的着火点是240 ℃,白磷的着火点是40 ℃。
(2)相同的温度和体积下,气体压强与分子数成正比。
(3)相同的温度和压强下,气体体积与分子数成正比。
史料研究
二百多年前,化学家拉瓦锡利用汞能和氧气发生反应的原理,采用如图K17-6甲所示装置测出氧气约占空气体积的。
(1)加热时,曲颈甑内液态汞表面产生红色粉末,玻璃钟罩内的现象是　 , 产生该现象的原因是 　。
设计与实验
设计并利用图乙装置测定空气中氧气的含量。
图K17-6
(2)主要步骤如下,正确的顺序为　　 　　　(填序号)。
①用弹簧夹夹紧胶皮管
②红磷熄灭并冷却后,打开弹簧夹
③点燃红磷后立即伸入集气瓶中并塞紧塞子
④在集气瓶中加入少量水,将水面上方空间分成5等份
(3)实验结束,集气瓶中剩余气体的主要成分是　　　　 。
优化与实验
同学们利用图乙装置多次实验,水面均未上升到刻度“1”。经讨论后,分别取足量红磷、白磷采用图K17-7丙装置进行实验,记录并处理数据分别如图丁、图戊。
图K17-7
(4)图丁中氧气含量从8.05%上升到9.26%,原因可能是　 。
反思与交流
(5)图乙实验水面未达到刻度“1”,原因是装置中的氧气未消耗完。红磷燃烧不能将氧气消耗完的主要原因是
　。
(6)上述实验中汞、白磷和五氧化二磷均有毒,对环境“不友好”。结合实验原理和药品弊端,可选择的替代试剂有　 (写一种)。
【参考答案】
1.C　2.A　
3.C　[解析]采用加热玻璃棒的方式引燃白磷,反应始终在密闭容器中进行,无须打开胶塞点燃红磷,避免瓶内空气外逸而造成实验误差,同时防止生成的五氧化二磷逸散到空气中,更环保。改用白磷做实验,是因为白磷的着火点低,更容易燃烧。图乙实验,待白磷燃烧结束并冷却至室温后打开止水夹,还需移动玻璃管,使左右两侧玻璃管内液面保持一致,稳定时再读数,此时才能测出氧气含量。
4.D　[解析]铁生锈消耗氧气,故装入药品前,需要检查矿泉水瓶是否漏气,否则会影响实验结果;该实验铁粉需要足量,这样才能将装置内氧气耗尽,否则会影响实验结果;该实验的原理是铁生锈消耗氧气,待完全反应后,逐渐冷却至室温,由于消耗了氧气,装置内压强减小,塑料瓶变瘪,量筒中液面下降,下降的体积就是消耗氧气的体积;由B可知,该实验中,量筒中液面下降的体积就是消耗氧气的体积,则实验测得氧气体积分数约为×100%≈20.9%。
5.(1)CO2+H2OH2CO3　密度大于空气,本身不燃烧,也不支持燃烧
(2)无现象　先无现象,后溶液变浑浊
[解析](1)二氧化碳与水反应生成碳酸,碳酸能够使紫色石蕊变红。因此实验开始后,关闭K3,打开K1、K2,装置左侧通入CO2,一段时间后A中湿润紫色纸花变红。用化学方程式表示为CO2+H2OH2CO3。同时B中短蜡烛想灭,关闭K2,片刻后长蜡烛也熄灭,说明CO2具有的性质是密度大于空气密度,本身不燃烧,也不支持燃烧。(2)二氧化碳与氢氧化钠反应产生碳酸钠,与氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀。因此关闭K1、K4,打开K3,由于二氧化碳被氢氧化钠溶液吸收,因此D中澄清石灰水没有明显现象出现;一段时间后再打开K4继续观察,有二氧化碳直接进入澄清石灰水中,D中溶液变浑浊。
6.A　
7.(1)汞液面上升　汞与氧气反应,钟罩内气体减少,气压减小
(2)④①③②　(3)氮气
(4)反应结束后,温度下降,气体逐渐混合均匀
(5)反应一段时间后,氧气浓度下降到一定程度,燃烧放出的热量减少,温度降低到红磷着火点以下,红磷熄灭,所以氧气消耗不完
(6)铜粉

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