第3章 空气与生命 培优提升练习（含答案）

空气与生命
一、选择题
1．2021年12月9日，“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富在中国“天和号”空间站进行“天宫课堂”第一课。水球光学实验中打入的“人造空气”含有21%氧气、78%氮气和0.7%二氧化碳等物质。下列说法正确的是（　　）
A．用红磷燃烧实验可测定“人造空气”中O2的含量
B．将燃着的木条放入“人造空气”中，会很快熄灭
C．题干中的21%和78%指的是气体物质的质量分数
D．若“人造空气”只含有O2，将更有益于人的呼吸
2．变压吸附法的原理是利用分子筛吸附氮气和氧气能力的差异将二者进行分离。在吸附塔中，通过加压与减压的交替循环，可以使分子筛重复使用。部分过程的示意图如图：下列说法不正确的是（　　）
A．变压吸法制取的氧气中含有稀有气体
B．变压吸附法制取的氧气中含有二氧化碳
C．分子筛对氮气的吸附能力与吸附塔内气体压强有关
D．分子筛中发生的变化是物理变化
3．下列实验室操作不正确的是（　　）
A．被火焰烫伤皮肤，用大量冷水冲洗受伤处
B．被化学试剂灼伤，用缓缓流水冲洗一分钟以上
C．将固体垃圾或有毒、有害废液直接倒入水槽
D．碰洒的酒精在桌面燃烧，立即用湿抹布盖灭
4．如图是探究反应前后质量变化的实验，玻璃管在酒精灯上烧热后，塞紧橡皮塞同时玻璃管触碰瓶底的白磷后发生燃烧反应，下列说法正确的是（　　）
A．白磷必须过量，否则会影响实验结果
B．实验中反应的化学方程式为4P+5O2=2P2O5
C．燃烧后玻璃管顶端的小气球始终胀大
D．燃烧时有大量白烟生成
5．如图是“用双氧水制取一瓶氧气”实验的主要步骤，其中操作错误的是（ ）
A．放入药品 B．收集气体
C．检查装置气密性 D．验满
6．某化学兴趣小组的同学在老师的知道下，正确完成如图所示的测定空气中氧气含量的两个实验，已知所用实验装置气密性良好，铜在加热时只与氧气反应生成黑色的氧化铜固体。关于该实验，有如下说法：
①实验一中若导管口有气泡冒出，则该因素易导致测得的氧气含量偏小；
②实验二需固定左边注射器的活塞，以减小实验误差；
③停止加热后即可读出注射器内气体的体积约为24mL；
④实验取用铜丝质量的多少不会影响实验结果；
⑤实验二全过程中，可观察到注射器内气体的体积一直在减少；
⑥两个实验均能证明空气中约含体积的氧气。其中正确说法的个数有（　　）
A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
7．某同学误将少量KMnO4当成MnO2加入KClO3中进行加热制取氧气，部分物质质量随时间变化如图所示，下列关于该过程的说法正确的是（　　）
A．c代表氯化钾 B．t2时刻，O2开始产生
C．t1时刻，KClO3开始分解 D．KMnO4质量在反应前后不变
8．如图所示的“人工树叶”是一种模拟电化学实验装置，该装置模拟植物的光合作用，利用太阳能将水和二氧化碳转化为氧气和燃料丙醇（C3H8O）。则下列不属于“人工树叶”作用的是（　　）
A．将太阳能转化为化学能 B．有利于减缓温室效应
C．为人类提供能源 D．为人类提供食物
9．某同学加热氯酸钾制取氧气，在盛有氯酸钾的试管a中错将高锰酸钾当作二氧化锰加入其中，与只加热相同质量氯酸钾的试管b相比，正确的是（　　）
A．高锰酸钾是氯酸钾分解反应的催化剂 B．a试管中生成氧气质量更多
C．两试管中生成氧气的质量一样 D．反应结束后试管a中剩余固体种类更少
10．如图是模拟膈肌运动的示意图，下列对其分析正确的是（　　）
A．甲是呼气过程，膈肌收缩 B．乙是呼气过程，膈肌收缩
C．乙是吸气过程，膈肌舒张 D．甲是呼气过程，膈肌舒张
11．新房装修过程中，往往会产生很多有毒的甲醛（CH2O），对人体有一定危害。科学家经过研究发现利用某种催化剂可以有效去除甲醛，其反应原理的微观示意图如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．反应后生成物共有三种物质
B．该反应的化学方程式为3CH2O+3O23CO2+3H2O
C．参加反应的甲醛和氧气的质量比为15:16
D．催化剂一定可以加快化学反应的速率
12．图示分析法是学习科学的一种重要方法。下列图示分析正确的是（ ）
A．地壳中元素含量
B．原子结构
C．物质分类
D．空气中各成分含量
13．对图中各曲线的解释，正确的是（　　）
A．A图表示在大豆种子萌发成幼苗过程中，有机物含量的变化情况
B．B图表示树林里一天内CO2浓度变化的情况
C．C图表示人体温度随环境温度变化情况
D．D图表示正常人饭后胰岛素分泌情况
14．如图是模拟人体膈肌的升降与呼吸关系的装置，有关描述正确的是（　　）
A．装置中编号3模拟肺
B．装置中编号1模拟食道
C．手向下拉4，小气球2变小
D．手向下拉4，模拟胸腔内气压变小过程
15．大气压在抗击新冠肺炎疫情中发挥了重要作用。如“负压病房，所谓“负压”是指内部的气压低于外部的气压，下列现象中有可能处于“负压状态的是
A．正在熬粥的高压锅内 B．吹大后的气球内
C．充满气后的氧气罐内 D．人吸气时肺的内部
二、填空题
16．合理储藏有利于水果保鲜。科研人员为了探究某因素对蓝莓保鲜的影响，测定了蓝莓在密闭容器内产生CO2的速率，结果见图甲和图乙。
试回答下列问题：
（1）上述实验的假设是________会影响蓝莓的呼吸作用，从而影响水果的保鲜。
（2）分析图甲或图乙可知，随着蓝莓储藏时间的增加，产生CO2的速率均有下降，原因是密闭容器内CO2浓度会逐步________（填“增大”或“减小”），从而抑制了蓝莓细胞的呼吸作用。
17．某科学兴趣小组对教材中“测定空气中氧气含量”的实验（见图I）进行了大胆改进，设计图（Ⅱ）（选用容积为45mL的试管作反应容器）实验方案进行，收到了良好的效果。请你对比分析下面图I、图Ⅱ实验，回答下列有关问题：
（1）A瓶冷却后打开止水夹，现象为：______。
（2）某同学用图Ⅱ实验的操作步骤如下：①点燃酒精灯；②撤去酒精灯，待试管冷却后松开弹簧夹；③将少量红磷平装入试管中，将20mL的注射器活塞置于10mL刻度处，并按图Ⅱ中所示的连接方式固定好，再将弹簧夹夹紧橡皮管；④读取注射器活塞的数据。
你认为正确的实验操作顺序是______填序号）。
（3）图Ⅱ实验中，注射器活塞将从10mL刻度处慢慢前移到约为______mL刻度处才停止。
18．2022年在北京举办了第24届冬季奥林匹克运动会，如图甲是冬奥会标志性场馆“冰丝带”，届时该场馆将利用无处不在的“空气能”为3000 m2场馆供暖，从而实现每年减排二氧化碳160t，进而可缓解的环境问题是______。如图乙是小科验证该问题的实验装置，在______（填“阳光”或“黑暗”）下一段时间后，可观察到水柱向______（填“左”或“右”）移动。
19．图甲是某农场建立的生产反季节蔬菜现代化温室，乙是温室18小时内二氧化碳含量的变化情况。由图乙可以看出，从早上6点到傍晚18点二氧化碳的含量不断减少，由此可知，温室内的植物体内的有机物的含量会 。（填“增加”或“减少”）
20．今年“五·一”假期，小义随爸爸到北山游玩，期间看到许多漂亮的石灰石。于是她带了一些回来，想去学校实验室测定这些石灰石中的含量。她称取了20克石灰石样品置于烧杯中，然后将250 g稀盐酸分成五等份，依次加入烧杯充分反应，记录有关实验数据如下表所示（石灰石中其他成分均不溶于水，也不参与化学反应）。
加入次数 一 二 三 四 五
加入稀盐酸的质量/g 50 50 50 50 50
烧杯中剩余固体的质量/g 15 10 5 5
试求：（1）m的值应为______。
（2）实验中石灰石样品所含的质量分数为______。
（3）实验中所用稀盐酸的溶质质量分数。
21．科研人员利用红外测量仪可以灵敏地测量一个密闭的小室中的CO2浓度。现进行如下实验：在密闭但可透光的两相同小室中分别放置叶面积都是10cm2的A、B两种植物的叶片，小室的容积均为1升，在充足的光照条件下测量CO2的浓度，测量结果记录于下表：（CO2的浓度单位：毫克/升）
记录时间（分） 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
A种植物叶片 150 113 83 58 50 48 48 48 48 48
B种植物叶片 150 110 75 50 35 18 8 8 8 8
根据表中记录到的数据回答下列问题：
（1）从表中可以看出密闭小室中的CO2浓度变化趋势是逐渐降低，原因是___________。
（2）从记录的结果看，当CO2浓度降低到一定水平后不再降低了，维持在这个水平上，其原因是___________。
（3）如果将大小、长势相似的A种植物和B种植物培养在同一个密闭的钟罩内进行实验，其他条件相同，一段时间后，生长较良好的是___________种植物。（填A或B）
22．硫燃烧产生的二氧化硫气体会造成空气污染。为避免二氧化硫污染空气，某教师对教材中“硫在空气和氧气中燃烧”的实验进行了改进与创新，设计了如图甲所示的实验装置：
【实验原理】
① B装置是燃烧匙固定在带有A导管的单塞上，硬质玻璃管透光性好，不影响实验现象的观察；
② C装置的广口瓶中盛放氢氧化钠溶液可吸收二氧化硫气体，避免污染；
③ 打开D装置中的阀门，气体就会从左向右依次进入装置。
【实验过程】步骤一：将硫粉放在燃烧匙上，在空气中点燃后，迅速伸入硬质玻璃管内（如图B装置），打开阀门，观察硫在空气中燃烧的现象；
步骤二：将导管a伸入盛有氧气的集气瓶中（如图A装置），观察硫在氧气中燃烧的现象。
【交流讨论】
（1）氢氧化钠溶液吸收SO2气体的反应原理是___________（用化学方程式表示）；
（2）气流能从左向右作定向流动的原因是___________；
【拓展应用】小芳同学认为，运用该装置设计原理，还能进行其它有毒气体的实验，同样能达到避免污染的目的。于是设计了图乙实验装置，用以完成“CO还原氧化铜”实验。
（3）图乙D装置在实验中除了形成气体定向流动外，还有的用途是___________；
（4）实验时，小芳同学先打开止水夹K1和阀门，过一会儿再点燃酒精灯，她这样操作的目的是_________。
三、探究题
23．根据实验示意图回答相关问题：
（1）A 实验中图乙为教材“测量空气中氧气含量”的实验，该实验需要用到止水夹， 而图甲实验一般不需要止水夹的原因是___________。
（2）B 实验中称取氯化钠的实际质量是___________g。
（3）C 实验中比较a、b 处的现象可以得出燃烧的条件之一是___________，实验结束，Y 形管充分冷却后，观察到气球比放入热水前更瘪，其原因是___________。
24．某化学小组测定空气中氧气的体积分数。用四硫化钠（Na2S4）固体可替代红磷测定空气中氧气的体积分数。反应原理为：2Na2S4+O2+2H2O＝8S↓+4NaOH。
小资料：四硫化钠（Na2S4）与氧气、水反应生成难溶于水的固体硫（S）和易溶于水的氢氧化钠。
【实验过程】
①取部分四硫化钠固体加入试管中，再加入适量的水，塞紧橡胶塞，充分振荡。测量液面至橡胶塞下沿的距离，记录数据h1（如图1所示）。
②将该试管插入水中（如图2所示），拔下橡胶塞，观察到______，待装置冷却到室温后，塞紧橡胶塞。将试管取出，倒转过来，测量液面至橡胶塞下沿的距离，记录数据h2。
③按照①和②再重复实验2次、3次实验数据如下表所示。
第1次 第2次 第3次
h1/cm 11.0 11.4 11.6
h2/cm 9.6 9.7 9.8
根据第3次实验数据，计算空气中氧气的体积分数为______%（结果精确到 0.1%）
【实验反思】已知空气中氧气的体积分数理论值为21%，与实验结果有较大偏差，可能原因是______（写出一条即可）
25．某兴趣小组利用如图装置，在透明密闭小室内放置一新鲜叶片和二氧化碳缓冲液（可使小室内CO2的量保持恒定）进行了有关实验。在不同强度光照条件下，根据毛细管内水柱的移动距离测得小室内气体体积变化如下表所示。请分析回答：
（1）该小组为了探究光照强度对光合作用强度的影响，实验过程中要改变光照强度，可进行的操作是______。
（2）实验后需将数据进行矫正，矫正后结果如下表，分析其中数据可得，光照强度与光合作用强度的关系是______。
光照强度/klx 0 5 10 20 30 40
气体体积变化量/μL /(cm2·min) －0.25 ＋0.5 ＋1.2 ＋1.7 ＋1.7 ＋1.7
（3）若用此装置测定叶片呼吸作用的速率，则需对装置做哪些改进？______。
26．如下是小科在进行研究性学习课题《化学反应中质量守恒的研究》的过程。
[提出问题]：氧化汞（HgO）加热时，会生成汞和氧气。反应结束后，所生成的汞和氧气的质量总和与参加反应的氧化汞的质量是否相等呢？
[实验设计及过程]：按图示方法加热氧化汞，有以下步骤：a．加热试管；b．检查装置的气密性；c．向试管中加入适量的药品，并测得反应装置、滤毒器与物质总质量为m1；d．用带导管的单孔胶塞塞好后，固定在铁架台上，并组装好收集装置；e．收集气体，直至量筒内液面下降至合适位置；f．停止加热，冷却至室温；g。将导管从水槽中取出；h。测得量筒中气体体积增加量为V，反应装置、滤毒器与剩余物质总质量为m2。
（1）你觉得小科应按怎样的顺序操作( )
A．bcdaefgh B．abcdefgh C．bcdaegfh D．abcdegfh
（2）实验时，小科在量筒中加入一些煤油的目的是______，组装实验装置时，发现试管固定得太高了，应调节图中旋钮______（选填“①”“②”或“③”）；
（3）[实验分析] ：小科根据数据计算得m1-m2≠ρV（常温常压下，氧气密度为ρ），与质量守恒定律不符。造成这一实验结果的原因分析你认为正确的是( )
A．试管中氧化汞没有完全分解
B．导管口连续且均匀冒气泡时开始收集气体
C．未调节量筒内外液面相平就读数
四、简答题
27．在一次实验课上，某同学把一小块干冰（固体二氧化碳）放入水中，立即看到水中产生了大量的气泡，并观察到水面上方出现了浓厚的白雾，好奇的她把手指伸入白雾中，她感觉到手指凉凉的、湿湿的。请根据所学知识解释上述现象。
28．2020年3月，四川省木里县再次发生特大森林火灾
（1）消防员开辟防火带主要是为了______（填字母）。
A．隔绝空气　　B．隔绝可燃物　　C．降低温度　　D．便于运水
（2）山林中遭遇火灾，若被大火包围，则要选择杂草稀疏、地势平坦的地段，用衣服藏住头部，快速______（填“顺风”或“逆风”）冲过火线。
29．图甲是一款简易呼吸器，可用于人工呼吸急救，图乙是它的工作原理。急救时，让制氧罐中的制氧剂产生氧气，打开进气阀，氧气进入气囊。按压气囊，气囊内气压增大，进气阀关闭，呼吸阀门自动打开，病人就可从面罩口吸入氧气。限压阀可以控制气压，当气压过大时，限压阀会打开，让气体排出。制氧剂的主要成分如下表，反应原理：2Na2CO42Na2CO3+O2↑。
制氧剂成分 质量/包
A剂：过碳酸钠（Na2CO4） 50克/包
B剂：二氧化锰（MnO2） 50克/包
（1）限压阀的压强值可以人工设定，为呼吸暂停的病人急救时，限压阀的压强设定值P1与病人肺内气压值P2的大小关系是P1________P2。（填“大于”、“小于”或“等于”）
（2）小明查阅资料发现，普通供氧时加入制氧剂为“2A+1B”（2包A剂和1包B剂），供氧速度约为0.8克/分钟。急救时需要提供1.5克/分钟的氧气，持续16分钟，那么添加“4A+2B”剂量，能否满足要求，请通过计算说明________。
（3）请结合该简易呼吸器的功能和工作原理，推测气袋的作用是________。
30．用95.6g氢氧化钠溶液充分吸收二氧化碳气体，得到100.0g碳酸钠溶液。试计算：
（1）参加反应的二氧化碳气体的质量是__g；
（2）反应后溶液中溶质的质量分数是多少_______？
31．如图1是测定光合作用速率的装置，在密封的试管内放一新鲜叶片和二氧化碳缓冲液（作用是使装置内的CO2浓度保持相对稳定），试管内气体体积的变化可根据毛细玻璃刻度管内红色液滴移动距离经计算获得。在不同强度的光照条件下，测得气体体积变化如图2所示。
（1）当光照强度为15千勒克司，1小时光合作用产生该气体的量为_________毫升。
（2）为了使实验结果更具说服力，本实验还应设置对照实验。在光照相同的情况下，如果对照组刻度管中的红色液滴较初始位置向右移了5毫升，其可能的原因是_________。
（3）理想条件下将某绿色植物放在特定实验装置中，研究温度对光合作用与细胞呼吸的影响，获得的实验数据如下表所示，回答问题：
温度（℃） 5 10 15 20 25 30 35
光照下吸收的二氧化碳量（mg/h） 1.0 1.75 2.5 3.25 3.75 3.5 3.5
黑暗中释放的二氧化碳量（mg/h） 0.5 0.75 1.0 1.5 2.25 3.0 3.5
若每天提供12小时光照，其余时间黑暗处理，则24小时内植物有机物积累量最大时的温度约为_________。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
2．B
3．C
4．D
5．D
6．A
7．A
8．D
9．B
10．D
11．C
12．D
13．A
14．D
15．D
16． 温度 增大
17． （1）水通过导管进入集气瓶A，且约占集气瓶容积的1/5 ③①②④ 1
18． 温室效应 阳光 左
19． 增加
20．（1）5（2）75%（3）解：设所用稀盐酸的溶质质量分数为的150g稀盐酸与15g碳酸钙恰好完全反应。
，
21． CO2被叶片光合作用吸收 叶片光合作用强度和呼吸作用强度相等 B
22． 2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O 水位下降，压强减小，形成内外压强差 储存气体或收集气体 排尽装置中的空气，防止爆炸
23． 图乙中红磷燃烧放热，集气瓶内气压变大，不用止水夹气体会从烧杯内导管口逸出；图甲中铁粉 缓慢氧化常温反应， 气体不逸出 12.0 温度达到可燃物的着火点 白磷燃烧消耗了其中的氧气
24． 试管内液面上升至液面高度不再改变 15.5 四硫化钠固体不足
25． 改变灯泡与装置的距离或改变灯泡的亮度等 在一定光照范围内，随着光照强度的增强，光合作用逐渐增强，当达到一定光强后，再增加光照强度，光合作用不再增强 在黑暗条件下（关掉灯泡）、二氧化碳缓冲液改为NaOH溶液
26． A 防止产生的氧气溶解在水中 ① B，C
27．把干冰放入水中时，干冰迅速升华变成二氧化碳气体，在水中产生大量气泡；干冰升华时会吸收大量的热量，致使水面上方温度降低，手指感觉到凉凉的；当空气中的水蒸气遇到冷的气体会液化成小水滴，形成了白雾，手指会感觉湿湿的
28． B 逆风
29． 大于 解：持续16分钟需要氧气的质量=1.5克/分钟×16分钟=24克
设需要过碳酸钠的质量为x
=
x=183g
4包过碳酸钠质量=50克/包包=200克，且2A+1B速度为0.8克/分钟，因此4A+2B即可达到1.6克/分钟，所以能够满足要求
答：能满足要求。 储存氧气，调节气压，当气压不足时，可以通过挤压气袋来增大气囊内的气压
30． 4.4 10.6%
31． 200 环境物理因素（如温度变化等）对实验的影响 20℃
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