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2.3氧气的制备
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．学会识图能发展科学思维。将不同质量的氯酸钾和高锰酸钾的固体混合加热，部分物质的质量随时间变化的关系如图所示。从图中信息得出的下列说法中正确的个数有
①横坐标的时间表示的是加热时间
②反应的氯酸钾的质量大于高锰酸钾的质量
③曲线c表示氧气的质量随时间的变化
④高锰酸钾不是氯酸钾分解的催化剂
⑤t3时，剩余的固体物质有四种
⑥起催化作用的物质的质量逐渐增多至不变
A．3个 B．4个 C．5个 D．6个
2．学习化学需结合学科本质去认识和理解世界。下列说法正确的是
A．分析与推理：化学变化中常伴随发光放热现象，但发光放热的变化一定是化学变化
B．变化与守恒：蔗糖、面粉灼烧后都有黑色物质，说明他们是相同物质
C．探究与创新：探究红砖粉是否为过氧化氢分解的催化剂，只需实验证明红砖粉能否改变反应速率即可
D．化学与转化：一种物质可以通过化学变化变成其他物质，但反应物及生成物应含有同种元素
3．我国科学家寻找到新型催化剂，使低温工业产氢取得突破，反应过程图示如图。相关说法正确的是（　　）
A．反应前后原子种类发生变化
B．反应前后分子种类没有发生变化
C．反应前后催化剂化学性质发生改变
D．有利于氢能源的推广
4．化学实验是进行科学探究的重要方式。对下列实验的理解错误的是
A．图A：该实验说明单位空间里氧分子数目越多，燃烧更剧烈
B．图B：该实验最终没能观察到天平平衡，但是发生的化学反应仍遵循质量守恒定律
C．图C：该实验探究的是不同种类的催化剂，对过氧化氢分解速率的影响
D．图D：热水中的白磷不能燃烧，是因为其表面有水，会吸收热量降低白磷温度
5．在实验室用高锰酸钾制取氧气时，主要操作步骤如下：①装药品；②开始收集氧气；③点燃酒精灯，给试管加热；④检查装置的气密性；⑤在集气瓶中装满水，并倒立在水槽；⑥将导气管从水槽中取出；⑦熄灭酒精灯。正确的操作顺序是
A．④①③⑤②⑥⑦ B．④①⑤③②⑥⑦
C．①④③⑤②⑥⑦ D．①④⑤③②⑥⑦
6．检验氧气的方法是
A．用火柴去点燃 B．用带火星的木条去检验
C．倒入澄清的石灰水 D．闻氧气的气味
7．如图是实验室加热高锰酸钾制取氧气的装置图，下列有关实验操作的分析错误的是
A．气密性检查：用手握紧试管，观察到水中导气管有气泡冒出，说明装置不漏气
B．试管口略向下倾斜：防止试管壁上的水流入试管底部，导致试管炸裂
C．停止加热：先把导管移出水面，再熄灭酒精灯，防水倒流
D．加热：直接用酒精灯的火焰对准药品所在位置加热，可节能
8．下列各组物质中，按单质、化合物、混合物的顺序排列的是
A．矿泉水、氧化铁、空气
B．氮气、二氧化碳、冰和水的混合物
C．五氧化二磷、稀有气体、氢气
D．铁粉、水蒸气、高锰酸钾受热完全分解后剩余的固体物质
9．下列图像符合其描述情况的是

A．加热高锰酸钾制取氧气时，随着反应进行二氧化锰的质量变化情况
B．a、b两试管中分别装有等质量的过氧化氢溶液，仅向a试管中放入催化剂
C．加热氯酸钾和二氧化锰制取氧气时，随着反应进行试管中剩余固体的质量变化情况
D．用过氧化氢和二氧化锰制取氧气时，生成氧气的质量随加入过氧化氢的质量的变化情况
10．两种气体发生化学反应的微观示意图如下，其中相同的球代表同种原子，下列说法正确的是

A．该反应是分解反应 B．生成物有两种
C．化学反应前后分子的种类不变 D．化学反应前后原子的种类不变
11．下列利用高锰酸钾制取氧气的相关实验操作中，不正确的是
A．制备氧气 B．收集氧气
C．检验氧气 D．熄灭酒精灯
12．实验室用高锰酸钾加热制取氧气，有如下操作步骤：①加热；②检查装置的气密性；③装药品；④用排水法收集氧气；⑤从水槽中取出导管；⑥熄灭酒精灯；⑦固定装置。其操作顺序正确的是
A．②③⑦①④⑤⑥ B．①③②⑦⑤④⑥
C．②③⑦①④⑥⑤ D．⑦③①②④⑥⑤
二、填空题
13．收集方法：氧气可以用________法收集， 因为氧气________________， 还可以用________法收集， 因为氧气________________。
14．A、B、C、D、E、F、G、H八种物质，有如图所示关系：其中A是一种暗紫色固体，B、G都是黑色固体，D能使带火星的木条复燃，E、F都是无色液体，H是一种能使澄清石灰水变浑浊的气体，在②的反应前后B的质量和化学性质都不改变。请你根据上述信息，推断出下列物质
A______、B______、C______、E______、H______。
15．如图是工业上利用分离液态空气的方法得到氧气的流程示意图：
(1)分离液态空气制氧气的过程主要发生______（填“物理”或“化学”）变化。
(2)能利用上述方法分离氧气和氮气的依据空气中液氧和液氮的______不同。
(3)这样制得的“工业液氧”属于______（填“纯净物”或“混合物”）。
16．阅读下列材料，回答问题。
生活中有时需要用到高浓度O2，供氧方式主要有氧气瓶、氧气袋和制氧机。氧气瓶和氧气袋中的O2一般用深冷法制得，该方法利用物质的沸点差异，从空气中分离出O2。
市面上有多种家用制氧机，其制氧原理有：
电子制氧机在药店较常见，类似于电解水的原理。整机运行比较安静，但对操作要求非常严格，绝不允许倾斜及倒置，否则其溶液会流入输氧管中喷入鼻腔对使用者造成严重的损伤。同时制氧时耗电量较大。
化学药剂制氧机采用药剂配方：例如可利用过碳酸钠和二氧化锰同时加入水中制取氧气。但由于设备简陋，操作麻烦，使用成本较高，且不能连续使用等诸多缺陷不适应家庭氧疗。
富氧膜制氧机采用膜制氧方式，通过膜对空气中氮分子的过滤，可得浓度为30%氧气，具有体积小，用电量小等优点。膜制氧方式用到的膜材料有陶瓷、聚苯胺等，其中混合导电陶瓷分离膜的工作原理示意如图甲。
分子筛式制氧机采用一种先进的气体分离技术，制氧机内装填分子筛，在加压时可将空气中氮气吸附，剩余气体收集起来，经过净化处理后即成为高纯度的氧气。整个过程为周期性地动态循环过程，分子筛并不消耗。科研人员在一定条件下分别将N2、O2通过某种沸石分子筛，测定其对N2、O2的吸附情况、结果如图乙(纵坐标数值越大，代表吸附量越大)。
(1)供氧方式主要有___________(写出一种即可)。
(2)氧压机将氧气压缩到钢瓶中，压缩氧气的微观本质是___________。
(3)几种家用制氧机的制氧原理中，属于化学变化的是___________(填序号)；其中不建议使用化学药剂制氧机的原因是___________(写出一点)。
A．电子制氧机 B．化学药剂制氧机 C．富氧膜制氧机 D．分子筛式制氧机
(4)图甲中，表示氧分子变成氧原子的是___________(填“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”)。
(5)由图乙可知，25℃时吸附压越大越有利于分离N2和O2，证据是___________。
17．下列关于催化剂的说法，正确的是( )
A．在化学反应后质量增大
B．能改变化学反应速率
C．可以使生成物的质量增大
D．在化学反应后化学性质______（填“改变”或“不变”）
三、简答题
18．在如图转化关系中，生成物D能使带火星的木条复燃，H能使澄清石灰水变浑浊，在反应②中，B的质量和化学性质均没有改变。

试推断图中A是_______，B是 _______，H是_______，
四、实验题
19．氧疗能起到较好的呼吸支持作用，纠正各种原因造成的缺氧。如图中1.0版所示，利用饮料瓶、吸管等废旧物品制作简易供氧器。
(1)通过观察1.0版洗气装置中的___________现象判断氧气的流速。
(2)简易供氧器的迭代优化，从使用角度考虑，优化后3.0版供氧器的优点___________(写一点即可)。
《2.3氧气的制备》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B D D D B B D D D D
题号 11 12
答案 B A
1．B
【详解】①由图可知，一开始，固体混合物的质量不变，待一段时间后，固体质量逐渐减小，说明横坐标表示的是加热时间，一开始温度没有达到高锰酸钾和氯酸钾的分解温度，故固体质量不变，正确；
②高锰酸钾的分解温度低，故高锰酸钾先开始分解，氯酸钾后分解，故b表示的是高锰酸钾，a表示的是氯酸钾，由图可知，反应的氯酸钾的质量大于高锰酸钾的质量。正确；
③高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，故氧气的质量从t1开始增加，氯酸钾在二氧化锰的催化下受热分解生成氯化钾和氧气，故氯化钾的质量从t2开始增加，故c表示氯化钾的质量随时间的变化，错误；
④高锰酸钾受热分解生成二氧化锰，二氧化锰是氯酸钾分解的催化剂，不是高锰酸钾，正确；
⑤t3时，高锰酸钾和氯酸钾已经完全反应，此时剩余的固体物质为氯化钾、二氧化锰、锰酸钾三种，错误；
⑥起催化作用的物质是二氧化锰，高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，故起催化作用的物质的质量逐渐增多至不变，正确。
故正确的个数是4个。
故选B。
2．D
【详解】A、化学变化中常伴随发光放热现象，有些物理变化也伴随发光放热现象，如灯泡发光放热，故说法不正确；
B、蔗糖、面粉灼烧后都有黑色物质，根据反应前后元素的种类不变，可知蔗糖和面粉中应含有相同元素，但不能说明他们是相同物质，故说法不正确；
C、催化剂是指能改变反应速率，但反应前后质量和化学性质不变，则探究红砖粉是否为过氧化氢分解的催化剂，不仅要证明红砖粉能否改变反应速率，还需证明反应前后质量和化学性质不变，故说法不正确；
D、一种物质可以通过化学变化变成其他物质，反应前后元素的种类不变，则反应物及生成物应含有同种元素，故说法正确。
故选：D。
3．D
【分析】根据质量守恒定律，反应前后，元素种类、原子个数和种类均不变。
【详解】A、化学反应前后原子种类不发生变化，故A不正确；
B、反应前后分子种类发生变化，故B不正确；
C、反应前后催化剂化学性质不发生改变，故C不正确；
D、反应生成氢气，有利于氢能源的推广，故D正确。故选D。
【点睛】在化学反应里能改变反应物化学反应速率（提高或降低）而不改变化学平衡，且本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质叫催化剂。
4．D
【详解】A、木炭在氧气中燃烧的剧烈程度比在空气中更剧烈，说明物质和氧气发生化学反应时，单位体积的空间里氧分子的数目越多，反应就越剧烈，故说法正确；
B、反应后，天平的指针偏右，是因为碳酸钠和稀盐酸反应生成的二氧化碳逸出装置，该反应遵循质量守恒定律，故说法正确；
C、图中实验，除了催化剂的种类不同外，其它条件均相同，可用于研究不同催化剂对过氧化氢溶液分解速率的影响，故说法正确；
D、浸在热水中的白磷不能燃烧，是因为白磷没有与氧气接触，故说法错误。
故选D。
5．B
【详解】实验室加热高锰酸钾制取氧气的操作步骤和注意点分别是：连（连接仪器、组装实验装置）→查（检查装置的气密性）→装（装入固体药品，注意用高锰酸钾时，在试管口放一团棉花）→定（用铁架台固定仪器装置，在集气瓶中装满水，并倒立在水槽）→点（用火柴点燃酒精灯，给试管加热）→收（开始收集氧气）→移（将导气管从水槽中取出面）→熄（熄灭酒精灯），可得正确的操作顺序是：④①⑤③②⑥⑦；
故选：B。
6．B
【分析】根据氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，考虑氧气的检验方法。
【详解】由于氧气具有助燃性，能支持可燃物的燃烧，能使带火星的木条复燃，所以验证氧气的方法是将带火星的木条伸入瓶内，如果带火星的木条复燃，说明该气体是氧气。
故选：B。
7．D
【详解】用酒精灯的火焰要先预热后再对准药品所在位置加热，故D说法错误，故选D。
8．D
【分析】由同种元素组成的纯净物为单质；由两种或两种以上的元素组成的纯净物为化合物；由两种或两种以上的物质组成的为混合物。
【详解】A、矿泉水中含有水和可溶性杂质，属于混合物；氧化铁是由氧元素和铁元素组成的纯净物，属于化合物；空气中含有氮气、氧气等气体，属于混合物，故A不符合题意；
B、氮气是由氮元素组成的纯净物，属于单质；二氧化碳是由碳元素和氧元素组成的纯净物，属于化合物；冰和水的混合物中只含有水一种物质，水是由氢元素和氧元素组成的纯净物，属于化合物，故B不符合题意；
C、五氧化二磷是由磷元素和氧元素组成的纯净物，属于化合物；稀有气体中含有氦、氖、氩、氪、氙等气体，属于混合物；氢气是由氢元素组成的纯净物，属于单质，故C不符合题意；
D、铁粉是由铁元素组成的纯净物，属于单质；水蒸气是由氢元素和氧元素组成的纯净物，属于化合物；高锰酸钾受热分解成锰酸钾、二氧化锰和氧气，高锰酸钾受热完全分解后剩余的固体物质为锰酸钾和二氧化锰的混合物，故D符合题意；
故选D。
9．D
【详解】A、高锰酸钾在加热的条件下分解为锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应未开始时，二氧化锰的质量为零，随着反应的进行，二氧化锰的质量不断增大，当高锰酸钾完全分解后，二氧化锰的质量不再改变，错误；
B、催化剂只能改变化学反应的速率，并不能改变生成物的质量，因此a、b两试管中分别装有等质量的过氧化氢溶液，仅向a试管中放入催化剂，因此a试管反应的速率较快，但最终生成氧气的质量相等，错误；
C、氯酸钾在二氧化锰的催化作用下、加热分解为氯化钾和氧气，随着反应的进行试管内剩余固体的质量在减少，当氯酸钾完全分解后，试管中剩余的固体是氯化钾和二氧化锰，固体质量不为零，错误；
D、过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解为水和氧气。生成氧气的质量随着过氧化氢溶液的加入而不断增大，正确。
故选D。
10．D
【详解】A、由图可知，该反应为两种反应物生成一种生成物的反应，属于化合反应，该选项说法不正确；
B、由图可知，该反应的生成物只有一种，该选项说法不正确；
C、化学反应前后，分子种类改变，该选项说法不正确；
D、化学反应的实质为原子的重新组合过程，则原子种类不变，该选项说法正确。
故选D。
11．B
【详解】 A、加热高锰酸钾制备氧气时，试管口略向下倾斜（防止冷凝水回流炸裂试管）、试管口放棉花（防止高锰酸钾粉末进入导管），装置符合要求，操作正确；
B、排水法收集氧气时，因氧气密度比水小，应从短导管进气，使水从长导管排出。图中氧气从长导管进入，操作不正确；
C、检验氧气的方法是将带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃则为氧气，操作正确；
D、熄灭酒精灯需用灯帽盖灭，不能用嘴吹，操作正确。
故选：B。
12．A
【详解】高锰酸钾制氧气时，应先检查装置的气密性，然后再装药品，固定好装置后再开始加热，收集气体，最后当气体收集满时，为了防止水槽中的水倒吸，则应先将导管移出水面，再熄灭酒精灯，故操作顺序为②③⑦①④⑤⑥；故选A。
13． 向上排空气 密度比空气大 排水 不易溶于水，且与水不反应
【详解】氧气可用向上排空气法收集，是因为氧气密度比空气大；氧气可用排水法收集，是因为氧气不易溶于水，且与水不反应。
14． 高锰酸钾 二氧化锰 锰酸钾 过氧化氢 二氧化碳
【详解】根据题意D能使带火星的木条复燃，所以D是氧气，H是一种能使澄清石灰水变浑浊的气体，所以H是二氧化碳，在②的反应前后B的质量和化学性质都不改变，所以B是反应②的催化剂，通常状况下E为无色液体，E在催化剂B的作用下生成无色液体和氧气，结合实验室制取氧气的药品和方法可知，B是二氧化锰，E是过氧化氢，F就是水，A是一种暗紫色固体，A在加热的条件下生成二氧化锰、氧气和C，所以A是高锰酸钾，C是锰酸钾；氧气和单质碳反应生成二氧化碳， H是二氧化碳，G为单质碳；综上所述，A是高锰酸钾，B是二氧化锰，C是锰酸钾，E是过氧化氢，H是二氧化碳。
15．(1)物理
(2)沸点
(3)混合物
【详解】（1）工业制氧气是根据空气中液氧和液氮的沸点不同，将其分离，此过程没有生成新物质，属于物理变化；
（2）液氮的沸点较低，能利用上述方法分离氧气和氮气的依据空气中液氧和液氮的沸点不同，最先逸出的物质主要是氮气；
（3）这样制得的“工业液氧”除了氧气还有稀有气体等，属于混合物。
16．(1)氧气瓶或氧气袋或制氧机
(2)分子间隔减小
(3) AB 操作麻烦
(4)Ⅲ
(5)相同条件下，随着吸附压的增大，N2的吸附比迅速增大，而O2的吸附比仅小幅上升
【详解】（1）根据文章内容 ， 供氧方式主要有氧气瓶、氧气袋和制氧机， 因此， 可以填写其中一种， 如氧气瓶( 或氧气袋或制氧机 ) ；故答案为：氧气瓶( 或氧气袋或制氧机)。
（2）氧压机将氧气压缩到钢瓶中，因为气体分子之间的距离比液体和固体的大，分子之间的作用力比较小，所以比较容易被压缩。
（3）根据材料可知：
A、子制氧机在药店较常见，类似于电解水的原理，有新的物质产生，属于化学变化；
B、化学药剂制氧机通过药剂之间发生化学反应来制取氧气，在这个过程中有新物质（氧气）生成，反应前后物质的种类发生了改变，这是典型的化学变化特征，所以化学药剂制氧机的制氧过程属于化学变化；
C、富氧膜制氧机采用膜制氧方式，通过膜对空气中氮分子的过滤，可得浓度为30%氧气,没有新的物质产生，属于物理变化；
D、分子筛式制氧机采用物理方法，这是一种气体分离技术。工作时将空气中的氧气提取出来直接使用即可，是利用分子筛对空气中不同气体吸附能力的差异来分离氧气，没有新物质生成，属于物理变化；
故选AB。
不建议使用化学药剂制氧机的原因是设备简陋，操作复杂。
（4）在图甲中，表示氧分子变成氧原子的过程需要涉及到化学变化， 即氧分子被分解成氧原子的过程，然而， 观察图甲中的三个过程，只有过程Ⅲ由氧分子变成了氧原子， 因此 ， 表示氧分子变成氧原子的是过程Ⅲ； 故答案为： Ⅲ。
（5） (4) 由图乙可知 ，在25°C时 ， 随着吸附压的增大，N 和O 的吸附量都在增加，但是，N 的吸附量增加得更快 ， 而O 的吸附量虽然也在增加， 但相对较慢， 这意味着在较大的吸附压下，N 和O 之间的吸附差异变得更加明显，从而更有利于它们的分离，因此， 证据是在相同温度下， 随着吸附压的增大，N 和O 的吸附量差值逐渐增大。
17． B 不变
【详解】A、化学反应前后催化剂的质量不变，不符合题意；
B、催化剂能改变化学反应速率，不能改变生成物的质量，符合题意；
C、催化剂能改变化学反应速率，不能改变生成物的质量，不符合题意；
D、化学反应前后催化剂的化学性质不变。
故选B，填：不变。
18． 高锰酸钾/KMnO4 二氧化锰/MnO2 二氧化碳/CO2
【详解】生成物D能使带火星的木条复燃，则D是氧气。A加热生成B、C、氧气，则A是高锰酸钾，加热生成氧气、锰酸钾、二氧化碳。在反应②中，B的质量和化学性质均没有改变，则B是该反应的催化剂，E分解生成氧气和F，则B是二氧化锰，E是过氧化氢，F是水，则C是锰酸钾。H能使澄清石灰水变浑浊，则H是二氧化碳，氧气和G反应生成二氧化碳，则G可以是碳。代入验证无误。
所以A是高锰酸钾，B是二氧化锰，H是二氧化碳。
19．(1)长导管口气泡的冒出速率
(2)能使氧气更顺畅的进入洗气装置
【详解】（1）氧气不易溶于水，通过观察1.0版洗气装置中的长导管口气泡冒出速率现象判断氧气的流速。
（2）简易供氧器的迭代优化，从使用角度考虑，优化后3.0版供氧器的优点是产氧和洗气装置一体化，更方便使用。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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