3.1 空气与氧气 同步练习（含解析）

3.1空气与氧气
、选择题
空气中含量最多的气体是（　　）
A．氮气 B．二氧化碳 C．稀有气体 D．氧气
下列说法不正确的是（　　）
A．空气是一种宝贵的自然资源
B．空气中氧气的质量分数是21%
C．空气是由多种气体组成的混合物
D．空气的成分一般是固定的
下列图示分别是氧气的制取、干燥、收集和检验的装置，其中错误的是（　　）
A．制取氧气 B．干燥氧气 C．收集氧气 D．检验氧气
如图为空气中氧气含量测定的实验装置，通过足量的红磷在集气瓶中燃烧来达到实验目的，下列有关说法正确的是(　　)
A．燃烧匙中的红磷可以换成铁丝
B．燃烧匙中的红磷可以换成硫或木炭
C．若燃烧匙中的红磷继续增多，水位上升将更多
D．若燃烧匙中红磷不足，会使测量氧气含量偏少
下列实验现象的记录正确的是（　　）
A．木炭在氧气中燃烧，发出红光，放热
B．铁在空气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，放热
C．红磷在空气中燃烧，发出黄白色的火焰，产生大量的白色烟雾
D．蜡烛燃烧时冒黑烟，熄灭时冒白烟
实验室用高锰酸钾制氧气时，错误的操作是（　　）
A．检查装置的气密性时，先对试管加热，过一会儿把导管放入水里，没有看到气泡逸出，说明装置漏气
B．固定在铁夹上的试管，试管口应略向下倾斜
C．加热时，先使试管均匀受热，然后再对准高锰酸钾所在部位加热
D．试管口要放一团棉花，以防止加热时生成的气体把试管内的固体带到导管中
下列物质的性质与用途没有直接关系的是（　　）
A．氧气的密度比空气略大——用于急救病人
B．稀有气体的性质稳定——作保护气
C．石墨能导电——可作电极
D．干冰升华吸热——用于人工降雨
实验室用KMnO4制O2，应选用的发生装置是（　　）
A． B． C． D．
某同学取用一定量的过氧化氢溶液与一定量的二氧化锰混合制取氧气，下列有关氧气的体积（V）、二氧化锰的质量（n）与时间（t）关系的图示中正确的是（　　）
A． B．
C． D．
下列反应属于分解反应的是（　　）
A．镁+氧气 氧化镁
B．氯酸钾 氯化钾+氧气
C．氢气+氧气 水
D．蜡烛+氧气 二氧化碳+水
、填空题
如图是实验室制取、收集有关气体的装置图。请按要求回答下列问题：
（1）用H2O2制取O2的文字表达式为　 　；
（2）要收集O2，收集装置可选择上述装置中的D或者　 　；（填上述字母序号）
（3）若分别用发生装置A或B制取O2，发生装置A的优点是　 　。（写出一点）
（4）铁丝在氧气中燃烧实验中，集气瓶底部放一定量水或者细沙的目的是　 　。
2014年夏季青奥会于8月16日至28日在南京举行，嫦娥三号着陆器在38万公里外的月球上，圆满完成南京青年奥林匹克运动会网络火炬的传递，这是青奥会火炬首次实现太空传递．
（1）嫦娥三号的着陆器以液氢、液氧作推进剂，工业上制取氧气、氢气的方法：
①分离液态空气法制氧气：利用空气中各成分的　 　不同进行分离；
②水电解法制氢气：可在水电解器的两极上分别制得氢气和氧气，氢气在与电源　 　极相连的电极上产生；
③水煤气法制氢气：用焦炭（主要成分是碳单质）为原料与水蒸气在高温时反应制得H2和CO2．反应的化学方程式为　 　，这个反应中发生还原反应的物质是　 　；
（2）“砳砳”是2014年南京青奥会的吉祥物，制作它的外部材料是纯羊毛绒，内充无毒的合成纤维，内充物属于　 　材料，区别它们时可用　 　方法．
氧气能与许多物质发生反应。小明同学学习了之后进行了如图整理。（部分反应条件已略去）。
（1）反应①硫在点燃的情况下伸入盛有氧气的集气瓶中，则生成物X的化学式为　 　。
（2）在反应③实验时，要预先在盛放氧气的集气瓶中放少量水或细沙子，其目的是　 　。
（3）由图可知氧气是化学性质比较　 　（填“稳定”或“活泼”）的气体。
、实验题
下面是几种实验室制取气体的发生装置与收集装置。
（1）写出仪器名称：Ⅰ.　 　；Ⅱ.　 　。
（2）实验室可用二氧化锰与过氧化氢制取氧气。若要较好地控制产生氧气的速度，应选用装置　 　 (填编号)。
（3）用D装置收集氧气，操作的正确顺序为　 　 (填编号)。
a.当出现连续、均匀的气泡时，将导管伸入集气瓶口，气体进入瓶中
b.将装满水的集气瓶倒置在水槽中
c.当气体收集满时，用毛玻璃片盖上瓶口，将集气瓶移出水面正放
若用E装置进行排空气法收集氧气，气体应从　 　 (填“a”或“b”)端通入。
若E装置的瓶中装满水，用排水法收集氧气，氧气应从　 　 (“a”或“b”)端通入。
、解答题
为了测定能使带火星的木条复燃的氧气体积分数的最小值，进行了如下的实验：
①取5～6只集气瓶，用量筒分别测出它们的容积并标记；
②向集气瓶中分别装入其总容积的10%、20%、30%、40%、50%的水，并用毛玻璃盖住，依次编号为1、2、3、4、5。
③在反应容器中加入一定量的MnO2和H2O2使其反应，分别用排水法将上述1～5号瓶中的水排出。
④将带火星的木条依次插入1～5号瓶中，观察并记录现象如下表：
集气瓶号 1 2 3 4 5
木条火星状况 微亮 亮 很亮 复燃 复燃
（1）写出上述方法制取氧气的化学方程式　 　；
（2）假定空气的成分体积比只为4:1的氮气和氧气，则用排水法得到氧气后，2号瓶中氧气的体种分数约为　 　；
（3）若要得到更精确的数据，你认为下一步应如何操作？　 　
（4）实验结果表明用“使带火星的木条是否复燃”的方法来检验集气瓶中氧气是否集满的方法是否可靠？　 　。
3.1空气与氧气答案解析
、选择题
A
【解析】【解答】空气中各成分及体积分数为：氮气：78%、氧气：21%、稀有气体：0.94%、二氧化碳0.03%、水蒸气和杂质：0.03%．
故选：A．
根据空气中各成分及体积分数来回答本题．并能灵活运用解释一些生活中常见现象．
B
【解析】A、空气是一种宝贵的自然资源；B、空气中氧气的体积分数是21%；C、空气中含有氮气、氧气、二氧化碳、稀有气体、水蒸气等，所以空气是由多种气体组成的混合物；D、空气的成分一般是固定的．
【解答】解：
A、空气是一种宝贵的自然资源，故A正确；
B、空气中氧气的体积分数是21%，故B错误；
C、空气中含有氮气、氧气、二氧化碳、稀有气体、水蒸气等，所以空气是由多种气体组成的混合物，故C正确；
D、空气的成分一般是固定的，故D正确；
故选B．
A
【分析】
氧气制备一共有四个方式
H2O2（固液不加热型）产物是H2O和O2
KClO3（固固加热型）产物是KCl和O2
KMnO4（固固加热型） 产物是K2MnO4、MnO2、O2
H2O(电解)产物是O2和H2
气体制备后需要经过除杂、干燥、收集、验满、检验等过程。
【详解】
选项A，长颈漏斗应该深入液面以下，防止产生的气体从长颈漏斗逸出，符合题意。
选项B，氧气是中性气体，在收集前干燥可以用浓硫酸干燥，正确。
选项C，收集气体要考虑气体的密度和溶解性，氧气密度略大于空气，不易溶于水，所以可以采用向上排空气法和向下排水法收集，正确。
选项D，检验氧气，氧气能使带火星的木条复燃。正确。
综上所述，故选择A。
【点睛】
熟知氧气制备和收集的流程和注意点。
D
【解析】燃烧匙中的物质燃烧，消耗集气瓶中的氧气，从而使里面的气压减小。在外界大气压强的作用下，烧杯里的水被压进集气瓶，从而造成集气瓶内气压增大。当瓶内压强等于外界气压时，水不再流动，此时集气瓶内水的体积就是消耗氧气的体积，据此分析判断。
【解答】A.铁丝在空气中不能燃烧，故A错误；
B.硫燃烧生成二氧化氯，木炭燃烧生成二氧化碳，二者产物都是气体，会使集气瓶内气压几乎不变，无法测量消耗氧气的体积，故B错误；
C.加入红磷是足量的，如果集气瓶中的氧气已经完全消耗，那么即使加入再多的红磷，也无法使水温上升，故C错误；
D.如果红磷不足，那么不能将集气瓶中的氧气全部消耗，进入集气瓶内水的体积会偏小，从而使测得氧气含量偏少，故D正确。
故选D。
D
【解析】A、根据木炭在氧气中燃烧的现象进行分析判断．
B、根据铁在空气中不能燃烧进行分析判断．
C、根据红磷在空气中燃烧的现象进行分析判断．
D、根据蜡烛燃烧的现象进行分析判断．
【解答】解：A、木炭在氧气中燃烧，发出白光，放热，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体，故选项说法错误．
B、铁丝在空气中只能烧至发红，不会产生火星，故选项说法错误．
C、红磷在空气中燃烧，发出黄白色的火焰，产生大量的白烟，而不是白色烟雾，故选项说法错误．
D、蜡烛燃烧时产生少量黑烟，熄灭时产生一缕白烟，故选项说法正确．
故选：D．
A
【解析】A、根据检查制氧装置的气密性的方法解答；
B、根据为了防止药品受潮加热有水生成，倒流引起试管炸裂解答；
C、根据加热时，先使酒精灯在试管下方来回移动，使试管均匀受热解答；
D、根据为了防止高锰酸钾加热时堵塞导气管，试管口要放一团棉花解答；
【解答】解：
A、先检查制氧装置的气密性，要检查装置是否漏气，应先把导气管的一端浸入烧杯或水槽的水中，用手紧握试管，如果装置不漏气，导管口就有气泡冒出，然后把手移开，水就从烧杯或水槽中升到导气管里，形成一段水柱，则表明装置不漏气；
B、试管固定在铁架台上，试管口应向下倾斜，防止水倒流进试管使试管炸裂；
C、加热时，先使酒精灯在试管下方来回移动，使试管均匀受热，然后再对准高锰酸钾所在部位加热；
D、排为了防止高锰酸钾加热时堵塞导气管，试管口要放一团棉花，故C看法正确．
答案：A．
A
【解析】氧气的密度比空气略大，无色无味；氧气的化学性质比较活泼；
【解答】A、急救病人是利用氧气的化学性质；跟氧气的密度没有关系；A符合题意；
B、稀有气体的性质稳定，很难与其他物质反应，因此用来作保护气；B不符合题意；
C、作电极的条件之一就是能导电，而石墨是导电的，C不符合题意；
D、干冰是易升华的物质，在升华过程中能吸收大量的热量，会导致空气中的水蒸气液化形成降雨，D不符合题意；
故答案为：A。
C
【解析】【解答】高锰酸钾是固体，制取氧气时需要加热，且试管口要放一团棉花放在高锰酸钾粉末堵塞导管；试管口要略向下倾斜，防止冷凝水倒流使试管破裂，故选择C．
答案：C．
根据选择发生装置考虑反应物的状态和反应条件解答．
D
【解析】根据用过氧化氢与二氧化锰混合制氧气中二氧化锰是催化剂，催化剂的质量在反应前后不变分析．
【解答】解：用过氧化氢与二氧化锰混合制氧气中二氧化锰是催化剂，催化剂的质量在反应前后不变，故D符合题意．
故答案为：D．
B
【解析】分解反应是化学变化的基本类型之一，指一种物质反应后生成两种或两种以上物质的反应，简单概括为“一变多”，其反应的基本形式为：A→B+C+…．
【解答】解：A、镁和氧气两种物质反应生成一种物质氧化镁，属于“多变一”的化合反应，故不选；
B、氯酸钾一种物质生成氯化钾、氧气两种物质，符合“一变多”的分解反应特点，故可选；
C、氢气和氧气两种物质生成一种物质水，不符合“一变多”的分解反应特点，故不选．
D、蜡烛和氧气生成二氧化碳、水，不符合“一变多”的分解反应特点，故不选．
故选B．
、填空题
（1）过氧化氢 →水＋氧气
（2）C
（3）方便添加药品，能控制反应的速度
（4）防止火星溅落使集气瓶破裂
【解析】（1）确定反应物、反应条件和生成物，据此写出反应的文字表达式；
（2）根据气体的性质选择合适的收集方法。
（3）在装置A中，过氧化氢液体放在注射器内，只要推动注射器的活塞，反应就能进行；停止推动注射器活塞，待试管里面的过氧化氢反应后就会停止。
（4）铁丝在氧气中燃烧时，火花四射，放出大量的热。一旦熔融物低落瓶底，可能引起瓶底炸裂。
【解答】（1）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解，生成水和氧气，反应的文字表达式为： 过氧化氢 →水＋氧气 。
（2）氧气难溶于水，则使用排水法收集；氧气的密度大于空气，则使用向上排空气法收集，故选D或C。
（3）若分别用发生装置A或B制取O2，发生装置A的优点是：方便添加药品，能控制反应的速度。
（4）铁丝在氧气中燃烧实验中，集气瓶底部放一定量水或者细沙的目的是：防止火星溅落使集气瓶破裂。
（1）沸点；负；C+2H2O CO2+2H2；C
（2）合成；灼烧
【解析】（1）①根据工业制取氧气的原理来分析；②根据电解水的实验现象来分析；③根据题干信息来书写化学方程式，根据化合价的改变情况来分析被还原的物质；（2）根据羊毛的主要成分是蛋白质和燃烧时发出的气味判断．
【解答】解：（1）①分离液态空气法是根据组成空气的各成分的沸点不同加以分离的方法；②根据“正氧负氢、氢二氧一”进行分析可知，连接电源负极的玻璃管内产生的是氢气；③根据题干信息可知，该反应的反应物是碳和水蒸气，生成物是二氧化碳和氢气，条件是高温，来书写方程式，反应的化学方程式为：C+2H2O CO2+2H2；氧化还原反应中，氧化剂得电子被还原，所含元素化合价降低，还原剂失电子被氧化，所含元素化合价升高，由此判断具有还原性的物质是C；（2）合成纤维，属于合成材料，纯羊毛是动物纤维，主要成分是蛋白质，燃烧时有烧焦羽毛的气味，燃烧后的黑色粉末容易捏碎．
故答案为：（1）①沸点；②负；③C+2H2O CO2+2H2；C；（2）合成，灼烧．
（1）SO2
（2）防止高温生成物溅落炸裂瓶底
（3）活泼
【解析】本题考查了对氧气化学性质的了解，氧化反应包括燃烧和缓慢氧化，缓慢氧化不发光。首先了解氧气的物理性质：在通常状况下，氧气是一种没有颜色、没有气味的气体。在标准状况下，氧气的密度比空气的密度略大，它不易溶于水，氧气是一种化学性质比较活泼的气体，能够跟许多物质发生化学反应。
【解答】（1）硫与氧气燃烧生成二氧化硫，化学式为SO2；
（2）反应③为铁在氧气中燃烧的化学反应现象时，剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成一种黑色固体。放沙子的目的是防止高温生成物溅落炸裂瓶底；
（3）由图可以看出氧气可以与许多金属和非金属反应，说明氧气是化学性质比较活泼的气体。
故答案为：（1）SO2；（2）防止高温生成物溅落炸裂瓶底；（3）活泼。
、实验题
（1）试管；锥形瓶
（2）C
（3）bac；b；a
【解析】该题是氧气制取实验得综合题型，主要考查实验器材的认识及气体制取过程如何选择装置和收集气体；
【解答】（1）实验器材的认识。故答案为：试管，锥形瓶；
（2）控制氧气的速度就是控制反应药品的加入速度，观察图中三个反应装置，只有分液漏斗可以控制药品滴加的速度；故答案为：C；
（3）收集气体的步骤，首先要把集气瓶中灌满水，然后等气体均匀且连续放出时开始收集，收集满之后要在水下盖上玻璃片，再把集气瓶正放在桌面上；图E是万能瓶，氧气密度比空气大，因此要长进短出；如果装满水，因为氧气密度比水小，故应该短进长出；故答案为：bac，b，a；
故答案为：（1）试管，锥形瓶；（2）C；（3）bac，b，a。
、解答题
（1）2H2O2 2H2O+O2↑
（2）36%
（3）再取若干只集气瓶，分别装入其总容积的30%~40%的水，同样做上述实验，以获得更准确的数据。
（4）不可靠
【解析】（1）在实验室里常采用分解过氧化氢溶液、加热高锰酸钾或氯酸钾的方法来制取氧气；
（1）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，反应的化学方程式为：2H2O2 2H2O+O2↑．（2）当集气瓶中装水量为20%时，氧气体积分数为 =36%；（3）根据图表中现象，带火星的木条在3号瓶中很亮，4号瓶中复燃，说明使带火星的木条复燃所需氧气的最小体积介于30%-40%之间；故若需要准确的体积分数范围，只需要调整①步骤中集气瓶内水占集气瓶的体积分数为30%-40%多做几次实验；（4）使带火星的木条复燃的气体中氧气体积分数的最小值是 ，即当氧气的体积分数是45%时，带火星的木条复燃，即用带火星的木条插入集气瓶口，木条复燃时，集气瓶中一定装满了氧气的结论不可靠。
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