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第四单元我们周围的空气
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、选择题
1．神舟十八号“太空养鱼”项目进展顺利。下列能供给斑马鱼和宇航员呼吸的气体是
A．（氧气） B．（氮气） C．（二氧化碳） D．（水）
2．下列有关氧气的说法正确的是
A．在空气中氧气的体积分数最大
B．氧气常温下能与所有金属反应
C．氧气可用作食品包装袋中的保护气
D．植物的光合作用能生成氧气
3．同学们利用生活中简单的材料制作了便于携带的简易供氧器如图所示。过碳酸钠固体易溶于水，遇水分解为碳酸钠和过氧化氢。下列说法不正确的是
A．过碳酸钠需密封保存 B．二氧化锰起催化作用
C．可通过加湿仓控制产生氧气的速率 D．加湿仓中的水可用于增加O2的湿度
4．下图表格中对“问题的回答”属于“实验方案设计”的是
选项 问题 对问题的回答
A 蜡烛燃烧有二氧化碳生成吗 用内壁蘸有澄清石灰水的烧杯罩在火焰上方，观察现象。
B 酒精燃烧生成什么了 酒精燃烧生成了二氧化碳和水。
C 水是由什么组成的 水是由氢元素和氧元素组成的。
D 氧化铁能做过氧化氢分解的催化剂吗 氧化铁能加快过氧化氢分解的速率，且反应前后质量和化学性质都不改变。
A．A B．B C．C D．D
5．下列不属于空气质量指数（简称AQI）中污染物监测范畴的是
A．一氧化碳（CO） B．二氧化硫（SO2） C．氮气（N2） D．PM2.5
6．客观、全面、准确地描述观察到的实验现象，能够为研究物质及其变化提供依据。下列有关实验现象描述中，正确的是
A．氢气在空气中燃烧，发出淡蓝色火焰
B．红磷在空气中燃烧，产生大量白烟雾
C．蜡烛在空气中燃烧，生成CO2和H2O
D．木炭在空气中燃烧，生成黑色固体
7．如图所示，过氧化氢在催化剂作用下可迅速分解成水和氧气，量筒中涌出柱状的泡沫，可形象地称为“大象牙膏”。下列说法错误的是
A．反应前后，催化剂的质量发生改变
B．反应前后，催化剂的化学性质不变
C．没有催化剂过氧化氢会分解很慢
D．过氧化氢分解产生的气体可使带火星的木条复燃
8．氧气是生命活动的必需气体。下列关于氧气的性质、制备说法正确的是
A．木炭在氧气中剧烈燃烧，生成CO
B．可用向上排空气法或排水法收集氧气
C．保持氧气化学性质的最小粒子是氧原子
D．利用如图所示装置可比较和对分解速率的影响
9．如图,中科院邓德会团队将铂纳米颗粒负载在石墨烯封装的镍化钴铠甲催化剂(Pt|CoNi)上，实现了室温下一氧化碳的高效氧化。下列说法正确的是
A．该变化中的最小粒子是碳、氧原子 B．该反应前后分子种类不变
C．该反应后石墨烯质量增加 D．该技术有利于减少碳排放
10．兴趣小组同学用图1所示装置完成加热高锰酸钾并收集一瓶氧气的任务，集气瓶内液面的高度随加热时间的变化如图2所示，其中P点时将集气瓶从水槽中取出。下列说法正确的是
A．M点：导管口有气泡冒出，表示可以开始收集
B．N点：将试管内固体经溶解、过滤、蒸发，可得到二氧化锰
C．P点：试管中可能含有两种固体
D．M→N固体减少的质量等于集气瓶内减少的水的质量
二、非选择题
11．图示实验中铁丝在氧气中燃烧的反应的文字表达式为 ；可观察到铁丝剧烈燃烧，火星四射，放出大量热， 。
12．氧化物：由 种元素组成的化合物中，其中一种元素是 元素。
13．教材P38第一段的内容，总结氧气的物理性质。
(1)任务一：
①标准状况下，氧气的密度为1.429 g/L，空气的密度为1.293 g/L，所以氧气的密度比空气 。
②氧气能溶于水，但 溶于水。在室温下，1 L水中只能溶解约30 mL氧气，所以家庭水族箱中需要经常补充氧气，以供给鱼儿呼吸。
③常温常压下，氧气是 色、 味的 体。在压强101 kPa时，氧气在-183 ℃时变为 色 体，在-218 ℃时变为淡蓝色固体。
(2)任务二：简述如何检验一瓶无色无味的气体是否为氧气？此方法利用了氧气的什么性质？
(3)任务三：观察并描述木炭分别在空气和氧气中燃烧的现象。
实验 现象
木炭在空气中燃烧
木炭在氧气中燃烧
木炭燃烧时发生了 （填“物理”或“化学”）变化，反应的文字表达式为 。
(4)任务四：观察并描述硫分别在空气和氧气中燃烧的现象。
实验 现象
硫在空气中燃烧
硫在氧气中燃烧
硫燃烧时发生了 （填“物理”或“化学”）变化，反应的文字表达式为 。
(5)任务五：木炭和硫分别在空气和氧气中燃烧的现象不同，这说明了什么？
(6)任务六：观察并描述铁丝分别在空气和氧气中点燃后的现象。
实验 现象
铁丝在空气中受热
铁丝在氧气中燃烧
铁丝在氧气中燃烧时发生了 （填“物理”或“化学”）变化，反应的文字表达式为 。
(7)任务七：分析下列四个化学反应，有什么共同的特点？
木炭＋氧气二氧化碳
硫＋氧气二氧化硫
铁＋氧气四氧化三铁
红磷＋氧气五氧化二磷
(8)任务八：简述化合反应、氧化反应的概念，并思考下列反应是否为化合反应或氧化反应？
石蜡＋氧气二氧化碳＋水
14．I.实验室制取氧气及性质检验：

(1)仪器①的名称是 。
(2)用过氧化氢溶液和二氧化锰制取较纯氧气，发生装置是 (填序号)和收集装置是 (填序号)。
(3)用高锰酸钾制取氧气的符号表达式是 。用装置A制取氧气时，该装置还需做的改进是 。
(4)同学们设计如图装置进行氧气的性质检验：
装置 现象 反思
甲处硫粉燃烧，产生 色火焰； 乙处液体的作用是 。
II.自制简易制氧机
(5)原料选择：用过氧化氢溶液比高锰酸钾更合适的原因是 (写一条)。
(6)组装仪器：化学小组利用塑料瓶、注射器、吸管、输液管等设计并制作如图简易制氧机。下列说法错误的是______(填序号)。

A．甲瓶是气体发生装置 B．试剂B只能是二氧化锰
C．注射器可以控制滴加液体的速率 D．乙瓶可以使氧气湿润
15．氧元素在自然界中分布广泛，占地壳质量的。48.6%，是丰度最高的元素。
【O2的发现】
(1)我国古代炼丹家发现加热火硝(主要成分为KNO3)能产生“阴气”(即O2)，比欧洲发现氧气的时间早了1000多年。
①KNO3受热分解的另一产物为亚硝酸钾(KNO2)。，KNO2由氮元素的化合价为 。
②唐朝炼丹家马和在《平龙认》中指出：阴气(O2)存在于青石、火硝中，用火加热它们，阴气就会放出。运用学过的化学知识分析，该观点 (填“正确”或“错误”)。
【实验制O2】
(2)“追梦”项目小组在实验室中制取氧气并探究其性质，请根据如图所示装置回答问题。
①指出标号仪器M的名称 。
②实验室制取氧气的方法：a．过氧化氢溶液分解；b．加热氯酸钾与MnO2固体。若用b制取氧气应选用的发生装置是 (填序号)，选择时考虑的因素是 。
③可用于实验室收集氧气的装置有 (从“C、D、E"”中选择)。若用F装置收集氧气，则氧气应该从 端通入(填“a或b”)。
④空间站中水和氧气的最大化利用是生活保障的重要措施。如果在空间站失重状态下收集制得的O2，可选用右图装置中的 (填序，下同号)。
(3)过氧化氢也可用于实验室制取О2.其他条件相同时，按图2装置分别测定催化剂MnO2、CuO对过氧化氢分解的影响，测得锥形瓶内气体压强随时间变化如图3所示。
①实验室用催化剂MnO2和5%过氧化氢溶液制取O2的化学方程式为 。
②用MnO2作催化剂进行实验至60s时，压强瞬间回落，其可能原因是 。
【家庭制O2】随着科技的进步，家用制氧机逐步走进千家万户。
Ⅰ．认识制氧机
(4)新型分子筛制氧机以空气为原料，将氧分子从空气中“筛”出去，从而获得高浓度的氧气，其原理如图4所示，该获得O2的过程属于 (填“物理”或“化学”)变化。
(5)化学药剂型家用制氧机如图5，可利用过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2，是一种白色固体，遇水分解为Na2CO3和H2O2，2 Na2CO3·3H2O24Na2CO3+6H2O+3O2↑)等试剂与水反应获取O2。加湿仓中的水除了有过滤杂质提纯氧气的作用外，还可以起到的作用是_______(填序号)。
A．使氧气具有一定湿度 B．观察氧气产生速率 C．加快氧气的生成
Ⅱ．自制简易供氧器
(6)同学们利用饮料瓶、注射器、吸管、输液管等日常用品设计并制作了三套装置如图所示。
右瓶中所装液体为水，向左侧瓶中加入制氧药品后，发现装置有缺陷的是 。
《第四单元我们周围的空气》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A D C A C A A B A C
1．A
【详解】氧气能供给呼吸，是能供给斑马鱼和宇航员呼吸的气体。
故选A。
2．D
【详解】A、空气中氮气占有的体积分数最大，故错误；
B、氧气在常温下能与部分金属（如铁）反应（如铁生锈），但并非所有金属都反应。例如，金、铂等金属在常温下不与氧气反应，故错误；
C、氧气具有氧化性，会加速食品腐败变质，因此不能用作保护气。食品包装中通常使用氮气等作为保护气，故错误；
D、植物的光合作用是利用光能、二氧化碳和水合成有机物（如葡萄糖），并释放氧气，故正确。
故选D。
3．C
【详解】A、过碳酸钠遇水分解，所以需密封保存，防止与空气中的水分接触而分解，该选项正确；
B、过碳酸钠遇水分解为碳酸钠和过氧化氢，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成氧气，所以二氧化锰起催化作用，该选项正确；
C、加湿仓的作用是增加氧气的湿度，不能控制产生氧气的速率，控制氧气产生速率应在反应仓相关环节，该选项错误；
D、加湿仓中的水可使氧气通过时携带水分，从而增加O2的湿度，该选项正确。
故选C。
4．A
【详解】A、用内壁蘸有澄清石灰水的烧杯罩在火焰上方，观察现象，该回答描述了具体的实验操作步骤（使用澄清石灰水检测气体），并指出通过观察现象（如石灰水变浑浊）来验证二氧化碳的生成，这属于实验方案设计，符合题意；
B、酒精燃烧生成了二氧化碳和水是燃烧产物的结论，没有描述任何实验操作或观察方法，属于实验结论，不属于实验方案设计，不符合题意；
C、水是由氢元素和氧元素组成的是水的元素组成的结论，没有描述任何实验操作或观察方法，属于实验结论，不属于实验方案设计，不符合题意；
D、氧化铁能加快过氧化氢分解的速率，且反应前后质量和化学性质都不改变描述了催化剂的定义和性质（即催化剂的特征），但没有提供具体的实验操作（如如何加入氧化铁、如何测量分解速率或验证质量变化），只是结论描述，不属于实验方案设计，不符合题意。
故选A。
5．C
【详解】氮气是空气的主要成分之一，不属于空气污染物，不需要列入监测项目；目前计入空气质量评价的主要污染物为：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入颗粒物（粒径小于等于10微米的颗粒物，称PM10）、细颗粒物（粒径小于等于2.5微米的颗粒物，称PM2.5）和臭氧等，故选C。
6．A
【详解】A、氢气燃烧，发出淡蓝色火焰，该选项描述正确；
B、红磷燃烧，产生大量白烟，而不是白色烟雾，该选项描述不正确；
C、描述实验现象时，不能出现生成物名称，该选项描述不正确；
D、木炭燃烧，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体，该选项描述不正确。
故选A。
7．A
【详解】A、化学反应前后，催化剂的质量不变，符合题意；
B、催化剂能改变化学反应速率，化学反应前后，其质量和化学性质不变，不符合题意；
C、没有催化剂，过氧化氢也能分解，只是分解速率很慢，不符合题意；
D、过氧化氢分解生成水和氧气，氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，不符合题意。
故选A。
8．B
【详解】A、木炭在氧气中剧烈燃烧，生成二氧化碳，故A错误；
B、氧气的密度比空气的密度略大，可用向上排空气法收集，氧气不易溶于水，可用排水法收集，故B正确；
C、分子是保持物质化学性质的最小粒子，故保持氧气化学性质的最小粒子是氧分子，故C错误；
D、做对比试验必须控制变量，如图装置中过氧化氢溶液的浓度不相同，不能比较MnO2和CuO对分解的影响，故D错误。
故选B。
9．A
【详解】A、原子是化学变化中的最小粒子，则该变化中的最小粒子是碳、氧原子，说法正确，符合题意；
B、由微观示意图可知，该反应为一氧化碳与氧气在催化剂作用下反应生成二氧化碳，反应前后分子种类发生了改变，说法错误，不符合题意；
C、该技术将铂纳米颗粒负载在石墨烯封装的镍化钴铠甲催化剂上，实现了室温下一氧化碳的高效氧化，催化剂在反应前后的质量和化学性质不变，则反应后石墨烯质量不变，说法错误，不符合题意；
D、该技术将铂纳米颗粒负载在石墨烯封装的镍化钴铠甲催化剂上，实现了室温下一氧化碳的高效氧化，一氧化碳与氧气在催化剂作用下反应生成二氧化碳，有利于减少CO排放，说法错误，不符合题意。
故选：A。
10．C
【详解】A.高锰酸钾受热分解产生的氧气需先排尽导管和集气瓶中原有的空气，通常以“导管口连续放出气泡”作为可以正式收集氧气的标志，从图线看，M点水面没有开始明显下降、导管口没有气泡连续均匀冒出，故说法错误，不符合题意；
B.加热高锰酸钾后，试管中主要会生成MnO2和K2MnO4，N点有部分高锰酸钾未分解，则试管中可能含有KMnO4、K2MnO4和MnO2三种固体，N点试管中的固体溶于水并过滤，滤渣才是MnO2；若再蒸发滤液，则得到可溶性锰酸盐晶体和高锰酸钾晶体，而非MnO2，因此“经溶解、过滤、蒸发可得到二氧化锰”的说法不恰当，故不符合题意；
C.由图2可知，P点液面高度不下降，说明P点高锰酸钾已完全分解，因此，试管中主要会有MnO2和K2MnO4两种固体，故说法正确，符合题意；
D.由M到N，集气瓶中排出的水的质量远大于生成的氧气质量（氧气密度比水小得多），故“固体减少的质量等于排出水的质量”不成立，故不符合题意，故选C。
11． 生成黑色固体
【详解】铁和氧气反应产生四氧化三铁，该反应的符号表达式为：；
实验中，可观察到铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体。
12． 两 氧
【详解】氧化物是由两种元素组成，其中一种是氧元素的化合物，故填：两；氧。
13．(1) 略大 不易 无 无 气 淡蓝 液
(2)把带火星的木条伸入盛有该气体的集气瓶中，木条复燃则是氧气；氧气具有助燃性。
(3) 木炭在空气中受热后持续红热，放出热量，生成一种能使澄清石灰水变浑浊的气体 木炭在氧气中剧烈燃烧，发出白光，放出热量，生成一种能使澄清石灰水变浑浊的气体 化学
(4) 硫在空气中安静的燃烧，发出淡蓝色的火焰，放出热量，生成一种无色有刺激性气味的气体 硫在氧气中剧烈的燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，放出大量的热，生成一种无色有刺激性气味的气体 化学
(5)物质燃烧是与空气中的氧气发生反应，氧气的浓度越大，燃烧越剧烈，空气中氧气的含量低，所以在空气中燃烧没有在纯氧中剧烈。
(6) 铁丝在空气中加热只能发生红热现象，不能燃烧 铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体 化学
(7)反应物是两种，生成物是一种；反应物中都有氧气。
(8)化合反应：有两种或两种以上的物质生成另一种新物质的反应。
氧化反应：物质跟氧气发生的反应。
此反应不符合“多变一”的特点，不是化合反应，反应物中有氧气参与反应，属于氧化反应。
【详解】（1）①标准状况下，氧气的密度为1.429 g/L，空气的密度为1.293 g/L，所以氧气的密度比空气略大，故填：略大；
②氧气能溶于水，但不易溶于水。在室温下，1 L水中只能溶解约30 mL氧气，所以家庭水族箱中需要经常补充氧气，以供给鱼儿呼吸，故填：不易；
③常温常压下，氧气是无色、无味的气体。在压强101 kPa时，氧气在-183 ℃时变为淡蓝色液体，在-218 ℃时变为淡蓝色固体，故填：无；无；气；淡蓝；液
（2）氧气具有助燃性，则检验一瓶无色无味的气体是否为氧气的操作为把带火星的木条伸入盛有该气体的集气瓶中，木条复燃则是氧气，故答：把带火星的木条伸入盛有该气体的集气瓶中，木条复燃则是氧气；氧气具有助燃性。
（3）木炭在空气中燃烧：木炭在空气中燃烧，可观察到木炭在空气中受热后持续红热，放出热量，生成一种能使澄清石灰水变浑浊的气体，故填：木炭在空气中受热后持续红热，放出热量，生成一种能使澄清石灰水变浑浊的气体；
木炭在氧气中燃烧：木炭在氧气中燃烧，可观察到木炭在氧气中剧烈燃烧，发出白光，放出热量，生成一种能使澄清石灰水变浑浊的气体，故填：木炭在氧气中剧烈燃烧，发出白光，放出热量，生成一种能使澄清石灰水变浑浊的气体；
碳燃烧时生成了二氧化碳，有新物质的生成，属于化学变化，文字表达式为，故填：化学；；
（4）硫在空气中燃烧：可观察到硫在空气中安静的燃烧，发出淡蓝色的火焰，放出热量，生成一种无色有刺激性气味的气体，故填：硫在空气中安静的燃烧，发出淡蓝色的火焰，放出热量，生成一种无色有刺激性气味的气体；
硫在氧气中燃烧：可观察到硫在氧气中剧烈的燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，放出大量的热，生成一种无色有刺激性气味的气体，故填：硫在氧气中剧烈的燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，放出大量的热，生成一种无色有刺激性气味的气体；
硫燃烧时生成了二氧化硫，有新物质生成，属于化学变化，文字表达式为，故填：化学；；
（5）详见答案；
（6）铁丝在空气中受热：可观察到铁丝在空气中加热只能发生红热现象，不能燃烧，故填：铁丝在空气中加热只能发生红热现象，不能燃烧；
铁丝在氧气中燃烧：可观察到铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体，故填：铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体；
铁丝在氧气中燃烧生成了四氧化三铁，有新物质的生成，属于化学变化，文字表达式为，故填：化学；；
（7）详见答案；
（8）详见答案。
14．(1)铁架台
(2) B C
(3) 在试管口放一团棉花
(4) 蓝紫 吸收生成的二氧化硫，防止污染空气
(5)不需要加热，操作更方便（答案合理即可）
(6)B
【详解】（1）由图示可知，仪器①为铁架台，故填：铁架台；
（2）用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，该反应不需加热，发生装置选择B，故填：B；
氧气密度比空气大，可选用向上排空气法收集，氧气不易溶于水，可选用排水法收集，排水法收集的氧气较为纯净，收集装置选择C，故填：C。
（3）用高锰酸钾制取氧气，生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，该反应的符号表达式是，故填：；
用装置A制取氧气时，该装置还需做的改进是在试管口放一团棉花，防止加热时试管中粉末状物质进入玻璃导管，故填：在试管口放一团棉花；
（4）硫在氧气中燃烧产生蓝紫色火焰，甲处硫粉燃烧，产生蓝紫色火焰，故填：蓝紫；
二氧化硫有毒，是空气污染物，乙处液体的作用是吸收生成的二氧化硫，防止污染空气，故填：吸收生成的二氧化硫，防止污染空气；
（5）用过氧化氢溶液比高锰酸钾更合适的原因是用过氧化氢溶液制取氧气不需要加热，操作更方便，故填：不需要加热，操作更方便（答案合理即可）；
（6）A.甲瓶是气体发生装置，制取氧气，故选项说法正确；
B.试剂B是过氧化氢分解的催化剂，过氧化氢的催化剂还有氧化铁、氧化铜，故选项说法错误；
C.注射器可以控制滴加液体的速率，从而控制反应速率，故选项说法正确；
D.乙瓶中的水可以使氧气湿润，故选项说法正确；
故选：B。
15．(1) +3 错误
(2) 锥形瓶 A 药品状态和反应条件 D和E a D
(3) 瓶内压强过大，造成橡皮塞被冲开
(4)物理
(5)AB
(6)乙
【详解】（1）①KNO2中钾元素化合价为+1价，氧元素的化合价为-2价，设氮元素化合价为x，根据化合物中化合价正负代数和为0，（+1）+x+（-2）×2=0，解得x=+3；
②硝酸钾中含有氧元素，硝酸钾加热会分解产生氧气，但硝酸钾中不含氧气，所以错误；
（2）①由图可知，标号仪器M的名称是锥形瓶；
②加热氯酸钾与MnO2固体制取氧气，由于反应物的状态为固体和固体，反应条件需要加热，则应选用的发生装置是A，选择时考虑的因素是药品状态和反应条件；
③氧气的密度比空气大，可采用向上排空气法收集;氧气不易溶于水，可采用排水法收集，故可用实验室收集氧气的装置有D和E；氧气的密度比空气大，若用F装置收集氧气，则氧气应从长管进入，即从a端通入；
④A、装置A适用于收集密度比空气大的气体，在失重状态下无法正常使用，不符合题意；
B、装置B适用于收集密度比空气小的气体，在失重状态下氧气密度比空气大，不能采用向下排空气法收集，不符合题意；
C、装置C用于排水法收集气体，但在失重状态下水也处于漂浮状态，不易操作，不符合题意；
D、在空间站失重状态下，可以利用真空袋收集氧气，符合题意；
故选：D；
（3）①过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下分解产生水和氧气，反应的化学方程式为：；
②用MnO2作催化剂进行实验至60s时，压强瞬间回落，可能是由于实验过程中过氧化氢分解产生大量的气体，瓶内气体增多，压强过大冲开了橡皮塞造成的；
（4）新型分子筛制氧机以空气为原料，将氧分子从空气中“筛”出去，从而获得高浓度的氧气。此过程中没有新物质生成属于物理变化；
（5）A、加湿仓中的水能将氧气润湿，使氧气具有一定湿度，利于呼吸，选项正确；
B、通过气泡观察氧气生成的速率，选项正确；
C、过滤仓中的水不能加快氧气的生成，选项错误；
故选：AB；
（6）乙装置中，右侧瓶中导管在液面以下，反应生成的氧气无法导出，该装置有缺陷，丙装置可通过注射器控制液体的滴加速率，从而控制氧气流量，而甲装置将制氧药品和水直接混合，无法控制生成氧气的流量，则丙装置更适合，故选乙。

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