备战2022 浙教版科学 中考一轮复习 第30课时 空气、氧气、二氧化碳(一) 课件(共71张PPT)

(共71张PPT)
第30课时　空气、氧气、二氧化碳(一)
　空气组成的测定
例1　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)小明按如图甲的装置进行实验时，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。
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
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
14%
【解析】(1)测定空气中氧气的体积分数实验，必须要在密闭的环境中，故实验之前都要检查装置的气密性。检查装置气密性的原理是使装置内外产生气压差，可以加热，也可以压缩，具体视装置确定；(2)测定空气中氧气的体积分数实验操作中，将点燃的红磷插入集气瓶的过程中，瓶内气体逃逸是造成误差的主要原因，但应明确，这样操作引起的结果是测定的氧气体积分数偏大；(3)V氧气%＝(100mL－65mL)/250mL＝14%。测量结果与真实值有较大差距的原因是瓶中氧气体积分数降到一定水平后，红磷无法
继续燃烧，这样必定会使测定结果偏小，即使红磷过量也是无法克服的。有时课堂演示，看上去测定的结果很接近理论值，这是由于点燃的红磷插入集气瓶的过程中，造成瓶内气体受热逃逸使结果偏大，而红磷无法将瓶内氧气耗尽，使结果偏小，再加上导管中少量水的影响等，使实验的结果变得比较复杂，并不是实验做得很理想。对此实验的分析，我们从理论上要控制变量进行分析。
1．为提高测定空气中氧气含量实验的精确度，科学兴趣小组对课本实验进行了创新改进。
【实验步骤】
①取一根玻璃管，用橡皮塞将一端密封；
②将食品脱氧剂粉末迅速装入玻璃管，立即向管口注入一滴水将玻璃管密封，水滴的下端标为A。弹动玻璃管使脱氧剂粉末分布均匀且紧密，脱氧剂的上端标为O，如图甲所示；
③水平滚动玻璃管，使食品脱氧剂粉末平铺在玻璃管中。静置至水滴不再移动时，水滴的右端标为B，如图乙所示；
④用刻度尺测量出AO段和AB段的长度，并计算出AB与AO的比值，将数据记录在表格中；
⑤洗涤、干燥实验装置，重复上述实验。
实验次数 AO/mm AB/mm AB/AO
1 523.5 109.5 0.209 2
2 525.5 110.0 0.209 3
3 527.0 110.5 0.209 7
【得出结论】 根据表格中的实验数据， 可知空气中氧气含量
为 _______(用百分数表示)。
【思考讨论】
(1)实验步骤③中，将食品脱氧剂粉末平铺在玻璃管中的目的
是 _________________________________________。
(2)实验步骤②中，如果玻璃管内的脱氧剂粉末分布不够紧密，
会使实验结果偏大，其原因是 _____________________________
_____________________。
20.94%
增大接触面积，使氧气被脱氧剂粉末充分吸收
脱氧剂粉末不够紧密导致空气柱
测量值偏小(合理即可)
　催化剂的概念
例2　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。
实验二：数据记录表
1%H2O2溶液(mL) 50 50 50
加入MnO2的质量(g) 0.1 0.2 0.4
测量40秒末得到O2的体积(mL)
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_________
___________________________________________________。
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
【解析】催化剂的特征：“一变二不变”，即要满足能改变反应速度但本身性质和质量在反应前后不变，此处反应速度变化可以体现出来，但催化剂的性质和质量是否变化了我们不清楚，所以不能证明MnO2就是双氧水分解反应的催化剂。由表格数据中的自变量和因变量，发现实验中对加入的MnO2的质量进行了控制，所以研究的是二氧化锰质量的多少对双氧水(过氧化氢)分解的催化效果的影响。
例3　图甲是一个“火山爆发”模型。将碳酸氢钠干粉和柠檬酸(C6H8O7)干粉倒入火山模型内，火山模型内没有动静，慢慢注入水，两者就会剧烈反应(3NaHCO3＋C6H8O7===C6H5O7Na3＋3H2O＋3CO2↑)，“火山”就会爆发出来。
(1)自然界中的火山是 _____变动的表现。
(2)这个模拟实验为什么要加水呢？将碳酸氢钠干粉和柠檬酸干粉
混合后，置于试管中(如图乙)，立即伸入燃着的木条，火焰没有
熄灭。用棉花封住管口，静置约半小时后再伸入燃着的木条，火
焰熄灭。可见，水在本模拟实验中的作用是 _________________
_________________。
地壳
使反应在溶液中进
行，加快反应速度
【解析】(1)自然界中的火山是地壳变动的表现。(2)影响一个化学反应快慢的因素有温度、反应物的浓度及催化剂。化学反应的本质，从微观角度来看，首先是反应物的粒子要有有效碰撞，温度高、反应物浓度大都会使反应物粒子的有效碰撞机会增大。本模拟实验中，加水使反应加速到底是催化作用呢，还是增大了微粒碰撞的机会呢？催化剂改变反应速度的本质是改变了化学反应的途径，碳酸氢钠与柠檬酸的反应，本质上是氢离子与碳酸氢根离子的反应，而水的作用就是让这两种物质电离出大量的氢离子与碳酸氢根离子，使反应得以快速进行，所以本实验中水的作用不是催化，而是溶解并使反应物发生电离。
2．二氧化锰和过氧化氢酶均能催化过氧化氢分解制取氧气。为比较两者的催化能力，小明按图甲所示装置进行了如下实验。
①取1.5毫克过氧化氢酶和8毫升蒸馏水加入容器中，搅拌后塞紧橡皮塞。
②用注射器A从容器中抽出2毫升气体，用注射器B将2毫升H2O2溶液注入容器中，采集数据。直至反应结束。
③用3.1毫克、5.6毫克过氧化氢酶及1.5毫克、5.6毫克、10.7毫克二氧化锰重复上述实验，获取数据如图乙。
(1)步骤②将注射器B中的2mL H2O2溶液全部注入容器前，用注射
器A先从容器中抽出2毫升气体，其目的是 ___________________
_______________________。
(2)小明分析相关数据，得出“过氧化氢酶对过氧化氢的催化能
力比二氧化锰强”这一结论，其依据是 _____________________
_________________________。
调整密闭容器内的压
强，使得测定结果更准确
在相同时间内，加入过
氧化氢酶的容器内压强更大
(3)查阅资料得知：过氧化氢分解为放热反应。小明推测：过氧化
氢酶质量过大，可能导致实验过程中过氧化氢分解突然变慢。请
说明其理由： ___________________________________________
_________________________________________________________
___________。
过氧化氢酶质量过大反应速率加快，温度升高过
大，过氧化氢酶的活性受热后降低，所以催化效果减弱，反应速
率突然变慢
3．小明查阅资料得知：除二氧化锰外，许多水果对过氧化氢分解也有催化作用。为了探究苹果质量对过氧化氢分解速度的影响，用如图甲所示装置(固定装置未画出)进行以下实验。
①检查装置气密性。
②称取1克苹果，切成小块放入烧瓶中，量取10毫升溶质质量分数为5%的过氧化氢溶液倒入烧瓶中，迅速塞紧塞子，当液滴移至A点时开始计时。
③当观察到液滴恰好至B点时(AB间玻璃管容积为6毫升)，记录所需时间。
④依次用不同质量的苹果重复步骤②和③，记录并处理数据，结果如图乙。
(1)小明把烧瓶放在盛有水的水槽中进行实验，目的是为了保持温
度不变。温度升高会导致液滴移动变快，原因是_______________
__________________________________________________________
__________。
(2)本实验可得出的结论是 _________________________________
___________________________________________。
温度升高导致生
成气体膨胀，体积变大(或温度升高苹果中所含酶对过氧化氢催化
作用增强)
过氧化氢溶液用量一定时，其分解速
度随苹果质量的增大而增大，但增大得越来越慢
(3)若用20毫升5%的过氧化氢溶液与6克苹果重复上述实验，预测实验中步骤③记录的时间是多少秒，说明理由。
解：由乙图可知，苹果质量为6g时，产生气体的速率为0.04毫升/秒，所以其所需时间为6毫升÷0.04毫升/秒＝150s，加入反应物量变大，提高反应速率，所以收集时间小于150秒，因此只要时间不超过150秒，合理即可。
　 考查氧气的性质
例4　(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
____________________。
====
点燃
B
发出明亮的蓝紫色火焰，放
热，产生有刺激性气味的气体
3Fe＋2O2 Fe3O4
(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 ______________
___________________________。
用注射器(针筒)抽取一号实验
室的空气
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
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。
A
NaOH
【解析】(1)在氧气性质实验中，要求熟练掌握实验的基本操作，准确描述实验现象，并能关注实验的注意事项。铁丝在氧气中燃烧由于有灼热的溅落物，所以集气瓶底部要铺细砂或盛少量水，避免瓶底爆裂。硫在氧气中燃烧的实验现象，要描述出火焰及颜色，并与空气中进行对比性的叙述，对于产物的物理性质要进行描述。(2)从某一环境中获取气体的样本，直接用针筒抽取或塑料袋盛取都是很简便的方法。为测定所取实验室中气体所含的二氧化碳与二氧化硫的体积，可用碱性液体吸收，再用排水法测出剩余气体的体积。
4．小金在做硫燃烧实验时，进行了如下操作：①在铺有细砂的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蕊试液的少量水)。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
　 考查燃烧的条件
例5　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
【解析】A．煤做成蜂窝状，增大了煤与氧气的接触面积，能使煤充分燃烧。B.当火柴头斜向下时，燃烧产生的热量能给火柴梗预热，容易达到其着火点，所以更容易持续燃烧。而火柴头向上时，燃烧产生的热量随热空气上升，不能给火柴梗加热，火柴梗达不到其着火点，容易熄灭。C.金属具有导热性，是热的良导体，当金属丝制成的线圈罩在蜡烛火焰上时，金属丝由于吸热，致使燃烧产生的热量被快速传递，温度降到蜡烛的着火点以下，从而使蜡烛火焰熄灭。D.镁能在二氧化碳中燃烧，则金属镁燃烧的火灾不能用二氧化碳灭火。
5．火是文明的起源，人类取火的方法经过了漫长的演变过程。
(1)古人取火时，用火镰击打火石，产生的火花引燃可燃物。艾绒
是一种常用的引燃物，主要是它的 _________，因而容易点燃。
(2)1830年发明了火柴。原理是将白磷、硫、KClO3、MnO2混合，
摩擦后发生KClO3分解等一系列反应，引燃火柴杆。推测 KClO3在
此过程中的作用是 _________，使燃烧更剧烈。
着火点低
提供氧气
　 氧气的实验室制法
例6　某化学兴趣小组用下图所示的装置来制取干燥的氧气，并测定H2O2溶液中溶质的质量分数。装置气密性良好，图中的锥形瓶内盛有质量为m的H2O2溶液，燃烧匙内装有二氧化锰，燃烧匙可以上下移动，干燥管内装有足量碱石灰(CaO和NaOH的混合物)。下列说法正确的是( )
A．将装置Ⅰ分别与装置Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ连接，均能达到实验目的
B．称量装置Ⅰ反应前及完全反应冷却后的质量，可计算出H2O2溶液中溶质的质量分数
C．若用装置Ⅳ收集氧气，可将带火星的木条放置在b导管口处验满
D．若用装置Ⅴ测量生成氧气的体积，集气瓶上方原有的空气会使测量结果偏大
【解析】A．装置Ⅱ无法收集到干燥的氧气，错误；B.称量装置Ⅰ反应前及完全反应冷却后的质量，计算出质量差，该质量差即为生成的氧气的质量，通过氧气的质量，可计算出H2O2溶液中溶质的质量分数，正确；C.由于氧气的密度比空气大，用装置Ⅳ收集氧气，氧气应从“b进a出”，故应将带火星的木条放置在a导管口处验满，错误；D.用装置Ⅴ测量生成氧气的体积，通过增大压强将集气瓶中的水压入量筒，集气瓶上方原有的空气不会影响测量结果，错误。
6．资料显示，将新制的溶质质量分数为5%的H2O2溶液，加热到
80℃时，才有较多氧气产生。而相同质量5%的H2O2溶液加入催化
剂，常温下就会立即产生氧气，反应速度快、所需时间短。
(1)小晨按图甲装置进行实验，当试管中有大量气泡出现时，伸
入带火星的木条，木条并未复燃。为此，他利用图乙装置收集气
体，再用带火星的木条检验，木条复燃。那么图甲实验中带火星
木条未复燃的原因是 ____________________________________
______________________。
氧气中混有较多水蒸气(“水蒸气含量过
高”或“氧气浓度低”)
(2)小柯利用催化剂使H2O2溶液分解制取氧气，图丙是他设计的气体发生装置，请你指出一处错误。
_____________________________________________________。
(3)采用相同质量5%的H2O2溶液，图丁虚线表示加热分解制取氧气的曲线，请你在该图中用实线画出利用催化剂制取氧气的大致曲线。(假定两种方法H2O2均完全分解)
_______________________________________________________
__________________________________
长颈漏斗口下端没有插入液面下(或气体会从长颈漏斗逸出)
【注意】①“O”点开始；②斜率大于虚线(反应所需时间较虚
线短)；③最终产生氧气的质量相等。
7．某同学以高锰酸钾为原料制取氧气。
(1)用如图方法检查装置的气密性，使劲捂住试管却仍观察不到
导管口有气泡冒出，若此装置气密性良好，为顺利完成该装置的
气密性检査，提一条合理建议： ___________________________
________________________________________________________
_________________________________________________________
__________________。
双手分开，增大与试管的接触
面积(或用冷水冲刷试管外壁，擦干后再重新实验；用冷水冲试
管外壁，导管中形成一段水柱；用酒精灯加热试管；把试管浸入
热水等，合理均可)
(2)清洗试管时，试管中的固体物质落在衣服上，留下了黑点，用
高锰酸钾漂液(主要成分是过氧化氢)清洗，黑点处迅速产生气
泡，请用化学反应方程式表示气泡产生的原因： ______________
______。
====
Mn2O4
2H2O2 2H2O
＋O2↑
氧气的制取与计算
例7　过氧化氢溶液保存时，因其缓慢分解导致质量分数变小。为探究酸碱性对过氧化氢分解快慢的影响，小明利用图甲装置，每次实验往锥形瓶中加10克30%过氧化氢溶液，再滴加调节剂，使其pH分别从3依次调至13，在60℃反应温度下进行实验，获得数据如图乙。
(1)氧气能用排水法收集，是因为 _______________。
(2)根据本实验结果，对实验室常温保存过氧化氢溶液提出合理
的建议： _____________________________。
(3)某次实验中，当10克溶质质量分数为30%的过氧化氢溶液分解
产生0.32克氧气时，剩余过氧化氢溶液的溶质质量分数为多少？
(滴加的试剂对溶液质量的影响忽略不计，计算结果精确到1%)
氧气不易溶于水
在pH约为3～5的酸性条件下保存
【解析】(1)用排水法收集氧气的依据要从氧气的溶解性角度分析；(2)合理保存过氧化氢溶液就是要使其分解的速度降到最低限度，要在对实验数据分析的基础上下结论；(3)剩余过氧化氢溶液的溶质质量分数计算除了准确求解已分解的过氧化氢外，特别要注意剩余溶液的质量必须是原溶液质量减去产生氧气的质量。
8．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
B
AC
(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_____________________。
瓶内的气压大于大气压
9．“化学氧自救呼吸器”是一种在缺氧环境中通过制氧剂临时供
氧的装置。制氧剂的主要成分是超氧化钾(KO2)，产生氧气的主要
原理是超氧化钾与人体呼出的水汽反应，其化学方程式为：4KO2
＋2H2O===4KOH＋3O2↑。制氧剂中其他成分不能生成氧气。
(1)小明设计化学氧自救呼吸器时，为确定制氧剂的用量，除了
查阅人体每分钟呼吸次数外，还需了解哪些与人体呼吸相关的数
据？ ____________________________________________________
________(列举一个)。
(2)若该呼吸器需为使用者提供48克氧气，则至少需要含超氧化钾
80%的制氧剂多少克？
呼出气体中的水蒸气含量(或每次呼吸耗氧量)(其他合理答
案也可)
(3)小明设计了如图甲、乙两种化学氧自救呼吸器，其内部气体路
径如图所示。你认为哪种方案更合理？说明理由：_____________
_________________________________________________________
_________________。
甲合理，水汽
能快速与制氧剂接触，且呼气和吸气时水汽都有机会与制氧剂反
应，水汽利用率高