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物质科学（二）
第22课时
空气、氧气、二氧化碳(一)
知识导引
1.空气
成分，空气中氧气体积分数测定
2.氧气
氧气的制取，氧气的性质，燃烧条件及灭火
7世仁教育
已7教
空气
石灰水
图3-1空气通入石灰水
无水硫酸铜
表面皿
冰块
图3-2无水硫酸铜实验
弹簧夹
红磷
(足量)
活动
1.如图3-3所示装置,先在集气瓶里加入少
量水,再把剩余的容积分成5等份,做上记号
2.点燃燃烧匙内的红磷,立即塞紧瓶塞,观
察到的现象是
3.火焰熄灭后,振荡集气瓶,打开导管上的
夹子,观察现象,并记录瓶内水位变化情况。消
耗的气体跟剩下的气体的体积比约为
图3-3测定空气
中氧气含量的实验
实验说明
止水夹
电烙铁m止水
4321
红磷甲
红磷郾水
粉/,水
高锰酸钾
锰酸钾
二氧化锰+氧气
(KMnO)
(K,MnO)
(MnO)
二氧化锰(MnO2)
氯酸钾
氯化钾
氧气
(KCIO3)
(KCI)
(O2)
二氧化锰(MnO2)
过氧化氢
水
氧气
(H2O2)
(H2O)
(O2)
一20~50毫升15%H2O2
活动
在图3-18所示的装置上,转
动分液漏斗的活塞,滴加过氧化
氢,待装置中排净空气后,用排水
法收集气体并验证收集的是氧气。
50毫升水05克MnO
图3-18制取氧气的装置
图3-20实验室制取氧气装置
罗双氧水
水
(@二氧化锰
水
双氧水
c二氧化锰
水
双氧水
(6二氧化锰
L双氧水
水一
氧化锰
C
D
E
50毫升15%HO2
25毫升水
05克MnO2
C
高锰酸钾
分拆
m=pV=1.43克/升×0.25升=0.3575克
2KMnO
-,,
MnO,+MnO2+O2
A
316
32
0.3575克
316
320.3575克
x=3.53克<7克,即分解7克高锰酸钾得到的氧
气可盛满两瓶。
在工业生产中往往也需要用到大量的氧气。工业制氧有多种方法,空
气冷冻分离法就是其中一种常用的方法。
氮气(沸点-196℃)
多次压缩
低温蒸发
空气
液态空气
液氧(沸点-183℃)
近年来,利用膜分离技术,在一定压力下让空气通过具有富集氧气功
能的薄膜,可以得到含氧量较高的富集氧气。
在以上的反应中,二氧化锰(MnO2)只起改变(加速)反应速度的作
用,本身的质量和化学性质在反应前后都没有改变。这种物质叫做催化剂
(
catalyst),工业上又叫做触媒。催化剂在反应中起催化作用。中小学教育资源及组卷应用平台
4.5
空气、氧气、二氧化碳（一）
学案
知识导引
二、空气
例1．[2016?温州]为验证空气中氧气的体积分数，小明按图甲所示的装置进行了多次实验，发现每次测得的氧气体积分数总是远小于21%，他认为误差主要由实验装置造成，于是改用图乙装置进行实验，步骤如下：
①连接装置并检查气密性。
②在量筒内加入100毫升的水。
③在广口瓶中加入少量水，使瓶内空气体积为250毫升。
④在燃烧匙内放入过量的红磷，塞紧瓶塞，关闭止水夹，接通电源使电烙铁发热，点燃红磷后，断开电源。
⑤燃烧结束并充分冷却后，打开止水夹，待量筒内水面不再下降时，记录量筒内水的体积为65毫升。
（1）小明按如甲装置进行实验时，该如何检查装置的气密性？
　
　。
（2）与装置甲相比，装置乙中使用电烙铁可以减小实验误差，其原因是：
　
　
。
（3）根据本实验数据，计算出空气中氧气的体积分数为　
。
小明发现，测量结果与真实值仍有较大差距，查阅资料发现，引起本实验的误差除装置外，还与可燃物的性质有关。
1．[2019?衢州]1674年，英国化学家约翰?梅猷为测定空气中的氧气含量开展如下实验（装置如图甲）。
I．将一根长度等于玻璃钟罩最宽部分直径的铁棒橫放在钟罩里，把装有稀硝酸的陶罐通过铁钩挂在铁棒上，用绳索将小铁块悬挂在陶罐的正上方（铁块的升降通过在钟罩外拉动或放松绳索来实现）。
Ⅱ．调整水槽中初始水位如图乙，再使铁块浸入稀硝酸中，观察到铁块表面迅速产生大量气泡，钟罩内水面下降。[稀硝酸有强氧化性，能与铁发生如下反应：4HNO3+Fe═Fe（NO3）3+NO↑+2H2O]
Ⅲ．当水位降至接近钟罩口时（如图丙），立即取出铁块，以防气体外逸。
IV．等待一段时间后，水面稳定在如图丁的位置。（一氧化氮会与氧气等物质发生如下反应：4NO+3O2+2？＝4HNO3）
分析与评价：（1）步骤Ⅳ中的“？”处应填　
　。
（2）从图丙到图丁过程中，钟罩内水位上升的原因是　
。（忽略温度变化的影响）
（3）小科重复了上述实验，虽实验时装置气密性良好，且钟罩内液面上方气体体积均能精确测量（即测定气体体积的误差忽略不计），但经过多次实验测定，发现每次测得空气的含氧量都小于1/5，原因是　
。
三、氧气
2．[2018?舟山]15%的H2O2溶液在二氧化锰催化作用下会剧烈反应产生O2．实验室欲利用15%的H2O2溶液制取O2，则下列装置中，仪器选择和药品放置最合理的是（　　）
A
B
C
D
3．[2019?舟山]在学校组织的科学实验考查中，小明抽到的是用高锰酸钾制取氧气的实验。
（1）他看到实验桌上有如图所示的器材，要完成本实验，除选取①②③④⑤器材外，还
需　
　（填序号）。
（2）小明组装装置后，开始制取并收集氧气，实验结束时出现了水槽中的水倒流进入试管的现象，他在操作中的错误是　
　。
4．[2016?宁波]如图是小科完成CO2的制取、收集和验满的主要操作过程，其中需要纠正的是（　　）
A．气密性检查
B．添加试剂
C．制取并收集气体
D．气体验满
例2．[2018?金华]小君和小英同学发现：带火星的竹签在空气中不会复燃，若用装有60%水的集气瓶倒置在水槽中收集氧气，得到的气体能使带火星的竹签复燃。为了找到能使带火星竹签复燃的氧气含量最小值，他们进行了如下探究：
【设计实验】小君设计了如图的装置，该装置的圆底烧瓶中放入25毫升水的目的是
　
　。
【实验研究】第一组实验：取3只集气瓶，编号为①②③，分别装入15%、30%和45%的水，盖上盖玻片倒置在水槽中。当气泡　
　放出后，导管口伸入集气瓶把其中的水全部排出，将相同的3支带火星竹签分别插入①～③号瓶中，记录实验现象。
获得第一组实验现象后，小君又做了第二组实验，并记录实验现象。两组实验数据和现象见下表：得出上述两组实验现象后，小英认为还不能确定能使带火星竹签复燃的氧气含量最小值，需继续进行实验，则实验序号⑦的集气瓶装水的体积分数应该是　
　%。
【实验结论】再经过数次实验并计算后得出：能使带火星竹签复燃的氧气含量最小值为48.7%。
【继续探究】小君认为采用该方法收集的氧气中含有一定量的水蒸气，请你提出实验改进的措施
。
例3．[2018?衢州]小柯为了研究用向上排空气法和排水法收集的氧气浓度是否有差异，做了如下实验：加热高锰酸钾固体，分别用两种方法各收集三瓶氧气，井使用传感器测定收集到的氧气浓度，数据见表。
（1）小柯用向上排空气法收集氧气时，以能使放置在集气瓶瓶口的带火星木条复燃为氧气集满的标准；用排水法收集氧气时，以观察到
为氧气集满的标准。
（2）以上两种方法中，　
　
法收集到的氧气更纯净。
（3）向上排空气法收集到的氧气浓度只有80%左右的原因有　
　。
A．氧气的密度略大于空气的密度
B．加热高锰酸钾固体产生氧气的浓度只有80%左右
C．当观察到带火星木条复燃时，集气瓶内还有空气
D．当氧气进入集气瓶时，瓶内空气与进入的氧气相互扩散
例4．在氧气性质探究和制取的实验中，实验册提示取用高锰酸钾的质量为7克。
(1)计算分析：小科实验时采用容积为125毫升的集气瓶，如果按实验册提示，他能否制得两瓶氧气？(氧气密度为1.43克/升)
(2)实验操作：
①在组装实验装置时，小科欲调整试管的倾斜度，应调节图中A、B、C哪个旋钮？____；
②制氧气时，未能收集到两瓶氧气，其原因可能是_____；
A．没有塞紧试管塞
B．试管口放有棉花
C．没有及时更换收集第二瓶
D．加热前已将集气瓶灌满水倒放水槽
(3)小明从水槽中取出充满氧气的集气瓶，正放于实验桌上，发现瓶口上方的玻璃片容易滑动，其原因是______________________。
5.为探究催化剂对双氧水(H2O2)分解的催化效果，某研究小组做了如下实验。
实验一：图中的实验能否证明MnO2是双氧水分解反应的催化剂？并说明理由：
。
实验二：从表格的设计上可以看出，该实验的目的是
。
例5.小乐同学查阅资料得知：氯化铁、氧化铁也可用作过氧化氢分解的催化剂，于是他和同学利用实验室药品和装置进行实验验证，实验中观察到如下现象：a试管立即产生大量的无色气泡，将
_____________________，木条复燃；b试管无明显现象。
(1)小乐认为根据实验一即可证明FeCl3是H2O2分解的催化剂。
(2)小李同学认为要证明FeCl3是H2O2分解的催化剂，还需要补充实验证明反应前后FeCl3的化学性质和质量都没有改变，于是他取反应后的溶液设计了如下实验二：
①写出生成红褐色沉淀的化学方程式_____________________________；
②操作①的内容
_________________；
③如果m1＝____________________，证明氯化铁的质量在反应前后没有发生变化。
6．[2018?杭州]小金在做硫燃烧实验时，进行了如下操作：
①在燃烧匙里放入少量硫；
②将燃烧匙在酒精灯火焰上加热，直至硫燃烧；
③将燃烧匙伸入盛有氧气的集气瓶中（集气瓶内盛有滴加紫色石装试液的少量水）。
实验中可观察到的现象与结论不符合的是（　　）
A．对比①和②可说明硫燃烧需要达到一定的温度
B．对比②和③中硫的燃烧现象说明氧气具有助燃性
C．在③中观察到紫色石蕊试液变红，说明硫燃烧是化学变化
D．在③中观察到紫色石蕊试液变红，说明硫燃烧产物是一种酸
例6　(1)某校化学兴趣小组的同学在一号实验室中进行了氧气分别与碳、硫、铁反应的实验，实验方法如下图所示：其中不合理的是____(填序号)；
C中的现象是_______________________________________________________；
B中反应的化学方程式为
_______________________________。
(2)为了解上述实验产生的气体对空气成分造成的影响，接着设计了下图所示实验装置进行实验(图中多孔球泡的作用是增大气体与溶液的接触面积，使反应充分进行)。
①该实验在没有受到污染的二号实验室中进行，需从一号实验室中取空气样品，其正确的方法是
_____________________________________。
②将取得的空气样品按上图所示的装置进行实验测定，其中装置A的作用是
________________，
装置C的作用是
____________________________________。
③若通入空气样品100mL，实验结束后，量筒中液体的体积为99mL(导管内液体忽略不计)，说明装置_________(填序号)中吸收了1mL气体。
④写出一种氧气性质实验中减少对环境污染的做法：预先在一号实验C装置中加入少量的__________溶液。
例7　下列关于燃烧现象的解释或分析正确的是(
)
A．如图中将煤球变成蜂窝煤后再燃烧，其目的是延长煤燃烧的时间
B．如图中火柴头斜向下时更容易燃烧，是因为降低了火柴梗的着火点
C．如图中蜡烛火焰很快熄灭，是因为金属丝阻碍空气的流动
D．由如图中的现象可知，金属镁燃烧的火灾不能用二氧化碳灭火
7．水蒸气能点燃火柴吗？做如图所示实验，加热烧瓶中的水使之沸腾，水蒸气通过加热的铜管喷出；把火柴靠近铜管口处，火柴被加热；迅速从蒸气中移开，火柴燃着了。
(1)A处气压大于标准大气压，则烧瓶内沸水的温度应________
(填“等于”“小于”或“高于”)100℃。
(2)B处水蒸气对点燃火柴所起的作用是：__________________________________。
(3)火柴为什么移离蒸气才能燃烧？_____________________________________。
参考答案
二、例1
(1)可将导管一端插入水中，用手紧握广口瓶外壁，观察水中的导管口是否有气泡冒出，如果有气泡冒出，说明装置气密性好
(2)改进后的装置无需打开瓶塞点燃红磷，避免瓶内空气受热外逸而影响实验结果
(3)14%
1.(1)H2O
(2)一氧化氮与氧气参加了反应，气体减少，使钟罩内气压减小，外界大气压大于钟罩内气压，水被压入钟罩，导致钟罩内水位上升
(3)实验中较难控制铁与稀硝酸反应生成的一氧化氮恰好与装置中的氧气完全反应，无论是一氧化氮过量还是氧气过量，均会使测定的结果偏小
三、2.D
3.(1)⑦⑨⑩
(2)先撤酒精灯，后移出导管
4.D
例2.稀释过氧化氢溶液，减缓过氧化氢的分解速率
连续、均匀
36
收集氧气前增加气体的干燥装置，再用抽气法收集氧气
例3.(1)当气泡从瓶口冒出时或观察到瓶中水排尽时
(2)排水
(3)ACD
例4.(1)
(2)①
B
②AC
(3)瓶内的气压大于大气压
5.不能，虽然能改变反应速度，但无法判断MnO2在反应前后质量和化学性质有无改变
探究二氧化锰质量的多少对双氧水(过氧化氢)分解催化效果的影响
例5.带火星的木条伸入试管
(2)①FeCl3＋3NaOH===3NaCl＋Fe(OH)3↓
②过滤、洗涤、烘干
③112m2/107＋142m3/287
6.D
例6.(1)B
发出明亮的蓝紫色火焰，放热，产生刺激性气味的气体
3Fe＋2O2
Fe3O4
(2)①用注射器(针筒)抽取一号实验室的空气
②吸收CO2、SO2气体
量取B中排出水的体积，即为剩余气体的体积
③A
④
NaOH
例7.D
7.(1)高于
(2)加热使火柴温度达到着火点(3)移离蒸气能保证有充足的氧
1
实验二：数据记录表
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精品试卷·第
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