第3章 空气与生命 综合强化（3.1-3.3，含解析）

3.1-3.3综合强化
、选择题
下列实验现象叙述正确的（　　）
A．木炭在空气中燃烧，发出红色火焰，生成大量白烟
B．铁丝在空气中燃烧，火星四射，生成黑色固体
C．硫粉在空气中燃烧火焰，呈微弱的淡蓝色，生成一种刺激性气味的气体
D．蜡烛在空气中燃烧火焰呈黄色，生成水和二氧化碳
下列说法中正确的有(　　)
①呼吸作用、食物腐烂、铁生锈都是缓慢氧化
②燃烧不一定发光、发热
③化学反应中只有燃烧反应才能放出热量
④自燃是由缓慢氧化引起的
⑤白磷在空气中和在氧气中的着火点不同
⑥燃烧、自燃、缓慢氧化的共同点是都属于氧化反应，并都有热量产生
A．①②③ B．③④⑤ C．①④⑥ D．②④⑥
下列氧气用途中，利用氧气支持燃烧并放出热量性质的是（　　）
①气焊 ②动植物的呼吸 ③医疗 ④潜水 ⑤宇航．
A．①⑤ B．①②③ C．①③④⑤ D．①②③④⑤
下列有关氧气的物理性质叙述，错误的是（　　）
A．氧气是无色、无味的气体
B．液态氧是白色的，若在加压降温下可以变成雪花状的蓝色固体
C．氧气不易溶解于水
D．相同条件下氧气的密度略大于空气的密度
某兴趣小组要收集一瓶（100mL）含氧气的体积分数约为68%的气体，收集气体的装置如图。方法是：在100mL集气瓶里装满水，塞紧胶塞并关闭止水夹b，打开止水夹a通入氧气，把瓶里的一部分水排入量筒，当量筒内的水达到设定的体积后立即关闭止水夹a，然后打开止水夹b通入空气，把瓶里剩下的水全部排入量筒。通入氧气的体积和空气的体积大约是（　　）
A．60mL和40mL B．75mL和25mL
C．77.5mL和22.5mL D．68mL和32mL
某容器内充满了空气，经测定含氮气10L，根据空气中氮气、氧气所占的体积分数，推出该容器中氧气的体积为（　　）
A．12.8L B．2.0L C．2.7L D．2.9L
实验室制取氧气的装置如图所示，下列有关叙述合理的是（ ）
A. 集满氧气的集气瓶从水槽里取出后倒放在桌面上
B. 锥形瓶里加入高锰酸钾固体，分液漏斗里盛放蒸馏水
C. 当发生装置中液体与固体一接触产生了气泡即可收集
D. 锥形瓶里加入少量MnO2粉末，分液漏斗里盛放6%的双氧水
第12题图 第13题图
将10g碳酸钙高温加热，至固体中钙元素含量达50%时，产生CO2的质量为（　　）
A．5.0g B．4.0g C．3.0g D．2.0g
科研人员研发出一种能将二氧化碳转化为甲烷的新技术，该技术以纳米镍粒子为催化剂，将二氧化碳和氢气混合加热发生反应，生成甲烷等物质，从而减少碳排放。该反应前后发生变化的是（　　）
A．元素的种类 B．碳原子的数目
C．氢元素的化合价 D．纳米镍粒子的化学性质
CO与O2的混合气体48g，在一定条件下充分反应后，生成44gCO2，则原混合气体中CO与O2的质量比可能是（　　）
A．2：1 B．7：4 C．8：5 D．7：8
、填空题
为了降低汽车尾气对空气的污染，可用纳米级的某种氧化物作催化剂，使尾气中的CO与氮氧化物（NOx）反应转化为空气中含有的两种气体（其中一种为单质），则该转化的化学方程式为：　 　。
实验室用氯酸钾和二氧化锰制氧气，加热至气体不再产生，试管内剩余固体物质有　 　、　 　．改用高锰酸钾制氧气，加热到没有气体产生时，试管内固体剩余物有　 　、　 　．这两个反应的固体剩余物中都有　 　．但它在两个反应中作用不一样，在氯酸钾分解反应中它是　 　，在高锰酸钾分解反应中它是　 　．
在一个密闭容器中有A、B、C、D四种物质，在一定条件下充分反应，测得数据如表：
物质 A B C D
反应前的质量/g 6.4 3.2 4.0 2.8
反应后的质量/g 5.2 待测 7.2 2.0
反应后待测的B的质量是　 　克，该反应所属的基本反应类型是　 　。
小敏用图甲装置测定空气中氧气含量。
（1）红磷点燃后立即伸入瓶中并塞紧瓶塞，此时能观察到的现象是　 　。
（2）火焰熄灭后振荡集气瓶，等装置冷却至室温，打开止水夹，烧杯内的部分水通过导管进入集气瓶，集气瓶中消耗的氧气体积可用　 　表示。
（3）小敏将装置改成图乙所示，点燃红磷前先塞紧瓶塞，再用电热棒给红磷加热。请分析改进后的优势：　 　。
根据要求回答问题：
（1）在4P+5O2 2P2O5反应中，　 　份质量的磷与　 　份质量的氧气反应生成　 　份质量的五氧化二磷．
（2）实验室配制溶液时，常涉及以下过程：①溶解②称量③计算④装瓶存放．请按要求回答问题：
现欲配制50g5%氯化钠溶液，配制过程的先后顺序是　 　（填序号），在量取蒸馏水体积时，若仰视读数，则会导致氯化钠溶液的溶质质量分数　 　 5%（填“＜”“＞”）．
、实验题
阳春市八甲中学九（7）班兴趣小组将大小相同的若干棉布手帕在五份不同浓度的酒精水溶液中浸透后取出点火，做烧不坏的手帕实验，其实验结果如下：
实验序号 ① ② ③ ④ ⑤
所用酒精的 体积分数 95% 65% 55% 15% 5%
实验现象 酒精烧完， 手帕烧坏 酒精烧完， 手帕无损 酒精烧完， 手帕无损 不燃烧
（1）推测实验⑤的现象是　 　．
（2）结合所学知识，分析研究实验②③中“酒精烧完，手帕无损”的原因　 　．
（3）实验室里常出现酒精灯内有酒精，而酒精灯不易点燃的现象，可能原因是　 　．
、解答题
如图为我们课堂上利用红磷测定空气中氧气含量的实验，实验设计如下：
⑴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；
⑵夹紧止水夹，燃烧匙内加入足量的红磷并点燃，立即塞紧瓶塞，集气瓶内红磷燃烧，产生大量白烟；
⑶等火焰熄灭后，振荡集气瓶，等冷却至室温后，打开导管上的止水夹，观察到烧杯中的水进入集气瓶内，停止时水位大致上升了1等份。请结合已有的知识对上述实验原理和设计目的进行阐述。
在实验室里某同学加热3.95g含杂质（杂质不产生氧气也不与其他物质反应）的高锰酸钾制取氧气，完全反应后制剩余固体的质量为3.63g．
（1）反应后从剩余固体中回收二氧化锰的操作是：溶解、　 　、洗涤、干燥（已知剩余固体中只有二氧化锰不溶于水）．
（2）请计算：原混合物中高锰酸钾的质量分数．
3.1-3.3综合强化答案解析
、选择题
C
【解析】A、根据木炭在空气中燃烧的现象进行分析判断．
B、根据铁丝在空气中燃烧的现象进行分析判断．
C、根据硫粉在空气中燃烧的现象进行分析判断．
D、根据蜡烛在空气中燃烧的现象进行分析判断．
【解答】解：A、木炭在空气中燃烧，只能烧至红热，不会发出红色火焰，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、硫粉在空气中燃烧，呈微弱的淡蓝色，生成一种刺激性气味的气体，故选项说法正确．
D、蜡烛在空气中燃烧火焰呈黄色，生成水和二氧化碳，是实验结论而不是实验现象，故选项说法错误．
故选：C．
C
【解析】根据缓慢氧化是比较慢的氧化反应，燃烧是发光放热的剧烈的化学反应，自燃是由缓慢氧化引起的及着火点是物质的性质，物质不变，则着火点相同分析。
①呼吸作用、食物腐烂、铁生锈都是比较慢的氧化反应，即为缓慢氧化，正确；②燃烧是发光放热的剧烈的化学反应，所以一定发光、发热，错误；③化学反应中金属与酸反应、酸和碱反应等也能放热，错误；④自燃是由缓慢氧化产生热量达到着火点后引起的，正确；⑤着火点是物质的属性，不会改变，白磷在空气中和在氧气中的着火点相同，错误；⑥燃烧、自燃、缓慢氧化的共同点是都属于氧化反应，并都有热量产生，正确；
故选C。
A
【解析】氧气具有支持燃烧和供给呼吸的作用，根据性质决定用途，用途反映其性质考虑本题．
【解答】解：①气焊是利用可燃物与氧气反应放出大量的热，对金属进行焊接，利用了氧气支持燃烧的性质；②动植物的呼吸吸入氧气呼出二氧化碳，是利用氧气供给呼吸的性质；③医疗是利用氧气供给病人呼吸；④由于水下氧气含量少，潜水是利用氧气供给运动员呼吸，⑤宇航利用可燃物与氧气反应放出大量的热，利用反作用力使宇宙飞船上天，利用了氧气支持燃烧的性质．
故选A．
B
【解析】根据已有的氧气的性质进行分析，通常情况下，氧气是无色无味的气体，密度比空气大，不易溶于水，液态氧是淡蓝色的液体．
【解答】解：A、通常情况下，氧气是无色、无味的气体，叙述正确；
B、液态氧是淡蓝色的，若在加压降温下可以变成雪花状的淡蓝色固体，叙述错误；
C、氧气是不易溶于水的气体，叙述正确；
D、相同条件下氧气的密度略大于空气的密度，叙述正确．
故选B．
A
【解析】在空气中，氧气占总体积的20%，最终集气瓶中氧气的体积等于通入氧气的体积与通入空气中氧气体积之和，据此列方程式计算即可。
【解答】设从a通入氧气的体积为x，那么从b通入氧气的体积为（100mL-x），
x+（100mL-x）×20%=100mL×68%；
解得：x=60mL；
通入空气的体积：100mL-60mL=40mL。
故选A。
C
【解析】根据空气中氮气、氧气的体积分数计算即可．
【解答】解：由于空气中氮气的体积分数为78%，氮气的体积为10升，所以该容器内空气的体积为10L÷78%≈12.8L；又由于空气中氧气的体积分数为21%，则该容器中氧气的体积为12.8L×21%≈2.7L．
故选：C．
D
D
【解析】灵活地运用质量守恒定律，对于解答本题尤为重要，考查了对质量守恒定律的理解与应用。根据化学变化前后元素质量不变，可得反应前后固体物质中钙元素的质量相等，由反应前碳酸钙中所含量钙元素的质量及反应后固体中钙元素的质量分数可计算反应后所得固体的质量，然后使用质量守恒定律，反应前后固体的质量差即为分解过程放出二氧化碳气体的质量。
原碳酸钙10g中的钙元素质量为：10g××100%=4g，反应前后钙元素质量不变，则剩余固体中钙元素质量仍为4g，则含钙50%的剩余固体质量为：4g÷50%=8g，根据质量守恒定律，反应生成二氧化碳的质量=10g-8g=2g。分析所给的选项可以知道选项D是正确的。
故选：D
C
【解析】根据质量守恒定律并结合化合价原则进行分析判断即可。
A、根据质量守恒定律可知，反应前后元素的种类不变，故选项错误；
B、根据质量守恒定律可知，反应前后碳原子的数目不变，故选项错误；
C、根据化合价原则可知，反应前氢气中氢元素的化合价为零，反应后甲烷中氢元素的化合价为+1价，故选项正确；
D、反应中，纳米镍粒子为催化剂，化学性质不变，故选项错误。
故答案为：C
A
【解析】欲正确解答本题，需根据化学方程式得出各物质之间的质量比，列出比例式，通过计算得出参与反应的CO和O2的质量，然后根据混合气体的总质量计算出另一种气体的质量，得出他们之间的比即可．
解：设参与反应的CO的质量为x，O2的质量为y，
2CO+ O2 2CO2
56 32 88
x y 44g
解之得：x=28g，y=16g．
若氧气过量，故O2的质量可能为：48g﹣28g=20g，此时原混合气体中CO和O2的质量比是28：20=7：5；
若CO过量，CO的质量可能为48g﹣16g=32g，此时原混合气体中CO和O2的质量比是32：16=2：1．
答案：A
、填空题
2NOx +2xCO 2xCO2+N2
【解析】要写成NOx与CO反应的化学方程式：NOx + CO CO2+N2 ，先观察，在NOx前配2，CO、CO2前的化学计量数相同，设为a，则2NOx + aCO aCO2+N2，根据左、右两边氧原子数目相等，得：2x+a=2a，所以a=2x。故正确的化学方程式为 2NOx +2xCO 2xCO2+N2 .
该题考查了书写化学方程式，掌握化学方程式书写步骤。
氯化钾；二氧化锰；锰酸钾；二氧化锰；二氧化锰；催化剂；生成物
【解析】氯酸钾在二氧化锰的催化作用下生成氯化钾和氧气，加热高锰酸钾生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，据此分析解答．
【解答】解：氯酸钾在二氧化锰的催化作用下生成氯化钾和氧气，二氧化锰是反应的催化剂，其质量在化学变化前后不变，则实验室用氯酸钾和二氧化锰制氧气，加热至气体不再产生，试管内剩余固体物质有氯化钾和二氧化锰；加热高锰酸钾生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，则其完全分解后试管内剩余固体物质是锰酸钾、二氧化锰；二氧化锰在氯酸钾分解中作催化剂，是高锰酸钾分解的生成物；
故答案为：氯化钾；二氧化锰；锰酸钾；二氧化锰；二氧化锰；催化剂；生成物．
2；化合反应
【解析】根据质量守恒定律分析，密闭容器中反应前后质量不变，由此确定待测的质量，再依据各物质反应前后的质量变化确定反应物和生成物及参加反应和生成的质量，反应后质量增加，则为生成物，增加多少生成多少，反应后质量减少，为反应物，减少多少反应多少。
反应后待测的B的质量是 6.4+3.2+4.0+2.8－5.2－7.2－2.0＝2；A、B、D反应后质量都减少，都为反应物，C反应后质量增加，为生成物，所以该反应为化合反应；
故答案为：2；化合反应。
（1）红磷剧烈燃烧，产生大量白烟，放出大量热量
（2）进入集气瓶的水的体积
（3）能避免甲实验中将燃烧匙伸入时因受热导致部分空气逸出而形成的误差，从而使实验结果更准确。
【解析】（1）根据红磷在空气中燃烧的现象解答；
（2）烧杯中的水进入集气瓶后，集气瓶内的气压会逐渐增大。当进入集气瓶内水的体积等于消耗氧气的体积时，集气瓶内的气压等于外界的大气压强，此时水会停止流动。
（3）从是否需要打开瓶塞对红磷进行加热点燃的角度分析。
【解答】（1）红磷点燃后立即伸入瓶中并塞紧瓶塞，此时能观察到的现象是：红磷剧烈燃烧，产生大量白烟，放出大量热量。
（2）火焰熄灭后振荡集气瓶，等装置冷却至室温，打开止水夹，烧杯内的部分水通过导管进入集气瓶，集气瓶中消耗的氧气体积可用进入集气瓶的水的体积表示。
（3）小敏将装置改成图乙所示，点燃红磷前先塞紧瓶塞，再用电热棒给红磷加热，改进后的优势为：能避免甲实验中将燃烧匙伸入时因受热导致部分空气逸出而形成的误差，从而使实验结果更准确。
（1）124；160；284
（2）③②①④；＜
【解析】（1）化学方程式可表示：反应物和生成物的质量比，据此进行分析解答即可；（2）根据配制溶液的基本步骤和仰视读数量取的液体多少考虑．
解：（1）在化学反应：4P+5O2 2P2O5中，124份质量的磷和160份质量的氧气反应生成284份质量的五氧化二磷；（2）配制50g 5%氯化钠溶液，先通过计算，算出需要的氯化钠和水的量，再用天平称量出氯化钠，放入烧杯内，用量筒量取水倒入烧杯内，用玻璃棒搅拌，即溶解，最后装瓶存放；若仰视读数量取水时，看到的读数偏小，但量取到的水的实际体积偏多，所以溶质质量分数偏小．
故答案为：（1）124；160；284；（2）③②①④；＜．
、实验题
（1）不燃烧
（2）由于有不能燃烧的水存在，一部分热量还要供水的汽化和水蒸气的升温，从而消耗了大量的热量．这样，棉布的温度升得并不高，以致于达不到它的着火点，显然棉布也就不会被烧着了
（3）灯芯上的酒精挥发掉了，留下水，所以不能点燃
【解析】当95%的酒精燃烧时，由于含水比较少，温度很快会升高到棉布的着火点，所以棉布就烧坏了；当55%～65%酒精溶液在点燃时，酒精和水同时逐步蒸发成气体，由于这种气体中含有不能燃烧的水蒸气，从而降低了可燃的酒精蒸气的浓度，使其燃烧时并不很剧烈，放出的热量也不很多．同时由于有不能燃烧的水存在，一部分热量还要供水的汽化和水蒸气的升温，从而消耗了大量的热量．这样，棉布的温度升得并不高，以致于达不到它的着火点，显然棉布也就不会被烧着了．当含酒精15%的溶液点燃时，可燃物的浓度太低，就不能燃烧了．
解：（1）当含酒精5%的溶液点燃时，可燃物的浓度太低，相当于没有可燃物，所以就不能燃烧；（2）当55%～65%酒精溶液在点燃时，由于有不能燃烧的水存在，一部分热量还要供水的汽化和水蒸气的升温，从而消耗了大量的热量．这样，棉布的温度升得并不高，以致于达不到它的着火点，显然棉布也就不会被烧着了．（3）实验室里常出现酒精灯内有酒精却点不着的原因可能是灯芯上的酒精挥发掉了，留下水，不能点燃．
答案：（1）不燃烧．（2）由于有不能燃烧的水存在，一部分热量还要供水的汽化和水蒸气的升温，从而消耗了大量的热量．这样，棉布的温度升得并不高，以致于达不到它的着火点，显然棉布也就不会被烧着了．（3）灯芯上的酒精挥发掉了，留下水，所以不能点燃．
、解答题
原理：
⒈红磷燃烧消耗氧气，不会与空气中其他物质反应。
⒉氧气和磷反应后生成的五氧化二磷为固体占用空间与原来氧气比非常小，可以忽略不计
⒊消耗氧气后，瓶内气压减小，由于内外压强差，将水压入集气瓶中
设计目的：
⒈加少量水为了溶解五氧化二磷，并吸收反应放出的热量；
⒉加足量的红磷是为了使集气瓶中的氧气反应完；
⒊夹紧止水夹，燃烧匙中的红磷点燃后快速伸入集气瓶是为了防止瓶内的气体逸出，影响实验结果
【解析】（1）红磷燃烧消耗氧气，从而使集气瓶内的气压减小，于是集气瓶内外产生压强差，在外界大气压强的作用下，烧杯中的水进入集气瓶。当集气瓶内外的气压相等时，水停止流动，而集气瓶内增加水的体积就是里面氧气的体积；
（2）红磷燃烧生成五氧化二磷固体且放出大量的热，在集气瓶底部的水可以吸收放出的热量。只有加入的红磷足量，才能保证氧气被完全消耗，减小实验误差。在放入红磷的过程中速度要快，尽量减少内外气体的交流，据此分析解答。
原理：
⒈红磷燃烧消耗氧气，不会与空气中其他物质反应。
⒉氧气和磷反应后生成的五氧化二磷为固体占用空间与原来氧气比非常小，可以忽略不计
⒊消耗氧气后，瓶内气压减小，由于内外压强差，将水压入集气瓶中
设计目的：
⒈加少量水为了溶解五氧化二磷，并吸收反应放出的热量；
⒉加足量的红磷是为了使集气瓶中的氧气反应完；
⒊夹紧止水夹，燃烧匙中的红磷点燃后快速伸入集气瓶是为了防止瓶内的气体逸出，影响实验结果。
（1）过滤
（2）解：根据质量守恒定律，生成的氧气的质量为3.95g﹣3.63g=0.32g
设生成0.32g氧气需要的高锰酸钾的质量为x．
2KMnO4 K2MnO4+MnO2+ O2↑
316 32
x 0.32g
=
x=31.6g
则原混合物中高锰酸钾的质量分数为 ×100%=80%
答：原混合物中高锰酸钾的质量分数为80%
【解析】高锰酸钾受热完全反应后生成的是锰酸钾和二氧化锰以及氧气，根据质量守恒定律可知，固体的减少量就是生成的氧气的质量．（1）由于锰酸钾和所含的杂质可溶（杂质的溶解性是题目提示的），而二氧化锰不溶于水，所以要想回收提纯二氧化锰，就利用溶解性的差别，采取溶解、过滤、洗涤、干燥．（最终要的是二氧化锰，所以需要洗涤，干燥）．（2）欲求高锰酸钾的质量分数，需要先求高锰酸钾的质量，要求高锰酸钾的质量，需要根据氧气的质量和对应的化学方程式计算．
解：（1）由于高锰酸钾分解后生成锰酸钾和二氧化锰以及氧气，在剩余的固体中有锰酸钾、二氧化锰和杂质，而题目提示“已知剩余固体中只有二氧化锰不溶于水”，视为其他物质都是可溶的，包括杂质，所以要想提纯回收二氧化锰，需要溶解、过滤、洗涤（除去表面附着的可溶性物质）、干燥（除去水分）．故填：过滤．
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