3.1空气与氧气 同步练习（二）（含解析）

3.1空气与氧气
、选择题
在擦玻璃时，人们时常向玻璃上“哈气”，再擦会更干净，这说明与空气相比人体呼出的气体中含有较多的(　　)
A．CO2 B．N2 C．H2O D．O2
空气成分中，体积分数约占78%的是（　　）
A．氧气 B．氮气 C．二氧化碳 D．稀有气体
如图是测定空气中氧气含量(按体积计算)的实验，下列说法不正确的是(　　)
A．燃烧匙中的红磷越多，进入瓶中的水就越多
B．红磷燃烧消耗了空气中的氧气，瓶内气压下降，打开弹簧夹，烧杯中的水进入集气瓶，使水面上升
C．若测得空气中氧气的含量小于，可能是装置漏气
D．集气瓶未冷却至室温就打开弹簧夹，会使测得的空气中氧气的含量小于
在空气中含量较多且化学性质不活泼的气体是（　　）
A．氧气 B．二氧化碳 C．氮气 D．水蒸气
下列反应属于分解反应的是（　　）
A．镁+氧气 氧化镁
B．氧化汞 汞+氧气
C．氢气+氧气 水
D．蜡烛+氧气 二氧化碳+水
工业制氧气，利用分离液态空气的方法，此方法利用了（　　）
A．分解反应 B．化合反应
C．氧化反应 D．液态氧和液态氮的沸点不同
如图所示装置可用来测定空气中氧气的体积分数。对该实验的分析正确的是(　　)
A．白磷不一定要足量
B．装置气密性不会影响实验结果
C．将白磷改为木炭也能得到正确结论
D．冷却后瓶内压强减小而导致集气瓶从烧杯中吸水
四种制取氧气的方法如图所示。下列有关四种氧气制取方法的说法错误的是 (　　)
A．反应时加入的MnO2不能增加产生氧气的质量
B．从安全、环保、节能、简便等方面考虑，最佳方法是H2O2分解制取O2
C．四种方法都是利用含氧化合物分解来制取O2
D．取等质量的四种反应物，H2O2分解产生的O2最多
下列有关物质的性质及相关用途的叙述中，正确的是(　　)
①氧气易溶于水，使得鱼能在水中生存
②氮气的化学性质不活泼，可用作粮食和食品仓库的保护气
③氧气能支持燃烧，所以可用作火箭的高能燃料
④由于稀有气体有惰性，所以常用作保护气
A．①②③ B．①②④ C．①③ D．②④
下列关于O2的说法不科学的是(　　)
A．氧气可以支持燃烧，说明氧气具有可燃性
B．硫在O2里燃烧产生明亮的蓝紫色火焰
C．工业上将空气液化后再进行分离来制取O2
D．加热KClO3制O2，可用MnO2作催化剂
、填空题
在做铁丝燃烧实验时，铁丝下面系一根火柴的作用是　 　，预先在集气瓶底放少量水，其目的是　 　．
根据表中五种气体在标准状况下的密度和溶解性，回答下列问题：
气体 空气 NH3 CH4 HCl O2
密度(克/升) 1.293 0.771 0.717 1.629 1.43
溶解性 — 极易溶 难溶 极易溶 难溶
(1)既能用排水法，又能用向上排空气法收集的气体是________。
(2)用如图所示盛满水的集气瓶收集CH4 ， 气体应从________端通入。
实验是科学研究的重要手段，正确操作是获得成功的重要保证，请填空：
（1）用向上排空气法收集氧气时，导气管要伸到　 　
（2）玻璃仪器洗干净的标准　 　．
、实验题
某同学用如图所示装置来测定空气中氧气的体积分数，请填写下列空白．
（1）该实验中红磷需稍过量，目的是　 　．
（2）此反应的文字表达式　 　．由此可得出空气中氧气的体积分数约为　 　．
（3）该实验可推论出氮气　 　（填“易”或“难”）溶于水和其化学性质　 　（填“活泼”或“不活泼”）的结论．
（4）若将红磷换成炭粉，该实验能否获得成功？为什么？　 　，　 　．
、解答题
某科学兴趣小组对“测定空气中氧气含量”的实验进行了改进：将数显设备、气体 压强传感器和空气中氧气含量测量装置按图所示连接。装置气密性良好，调节右边敞口容器和集气瓶里的水面相平，此时集气瓶内气体的体积为 V1。关闭活塞，点燃 燃烧匙内的红磷，立即塞紧瓶塞，待火焰熄灭后，过一段时间打开活塞，观察到集气瓶中的水位上升。待集气瓶内的水面不再上升时，集气瓶内的气体体积为 V2。然 后向右边容器内加入一定量的水至两边水面再次相平，此时集气瓶内的气体体积为V3。在点燃红磷至打开活塞这一过程中，观察到数显设备显示集气瓶内的气体压强 先上升后下降，再趋于稳定。
（1）数显设备显示，开始一段时间集气瓶内气体 压强上升，这是因为温度升高导致的气压变 化量　 　（选填“大于”“等于”或“小 于”）氧气量减少导致的气压变化量。
（2）基于数显设备显示的气压变化，“过一段时 间打开活塞”中的“一段时间”指的是火焰 熄灭后到　 　所经历的时间。
（3）在整个实验过程中，集气瓶中减少的氧气体积为　 　（选填“V1-V2” “V1-V3”或“V2-V3”）。
3.1空气与氧气答案解析
、选择题
C
【解析】该题主要是结合生活实例考查空气的成分；
【解答】对着玻璃哈气，留在玻璃上的只能是水蒸气；
故答案为：C。
B
【解析】【解答】解：A．氧气约占21%，故选项错误；
B、氮气约占78%，故选项正确；
C、二氧化碳约占0.03%，故选项错误；
D、稀有气体约占0.94%，故选项错误；
故选B．
空气中各成分的体积分数分别是：空气中各成分的体积分数分别是：氮气约占78%、氧气约占21%、稀有气体约占0.94%、二氧化碳约占0.03%、水蒸气和其它气体和杂质约占0.03%；空气的成分主要以氮气和氧气为主，氧气约占五分之一，氮气约占五分之四．
A
【解析】根据红磷测定空气组成的实验原理、操作、现象、结论和注意事项分析解答。
【解答】A．燃烧匙中的红磷的质量要能够将瓶中的氧气完全消耗，当氧气被完全消耗时，即使红磷的量再多，气压也不会减小，烧杯中的水也不会在进入瓶中，故A错误符合题意；
B.红磷燃烧消耗了空气中的氧气，瓶内气压下降，打开弹簧夹，烧杯中的水进入集气瓶，使水面上升，故B正确不合题意；
C.若测得空气中氧气的含量小于，可能是装置漏气，故C正确不合题意；
D.集气瓶未冷却至室温就打开弹簧夹，此时瓶内气压较大，导致进入瓶内水的体积偏小，最终会使测得的空气中氧气的含量小于，故D正确不合题意。
故选A．
C
【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%．
A．氧气在空气中含量较多，但氧气的化学性质比较活泼，故选项错误；
B、二氧化碳在空气的含量较少，故选项错误；
C、氮气在空气中含量较多，且化学性质不活泼，故选项正确；
D、水蒸气在空气的含量较少，故选项错误；
故选：C．
根据空气中各成分的体积分数：按体积计算，大约是：氮气占78%、氧气占21%、稀有气体占0.94%、二氧化碳占0.03%、其它气体和杂质占0.03%；本题解题的关键信息是：“含量较多且化学性质不活泼”．
B
【解析】分解反应：一种物质反应后生成两种或两种以上的物质，其特点可总结为“一变多”；据此进行分析判断．
【解答】解：A．镁+氧气 氧化镁，该反应符合“多变一”的特征，属于化合反应，故选项错误．
B、氧化汞 汞+氧气，该反应符合“一变多”的特征，属于分解反应，故选项正确．
C、氢气+氧气 水，该反应符合“多变一”的特征，属于化合反应，故选项错误．
D、蜡烛+氧气 二氧化碳+水，该反应的反应物是两种，不符合“一变多”的特征，不属于分解反应，故选项错误．
故选：B．
D
【解析】由于空气中大约含有21%的氧气，所以这是工业制取氧气的既廉价又易得的最好原料．众所周知，任何液态物质都有一定的沸点．这样利用物质的这一物理性质，在低温条件下加压，使空气转变为液态，然后蒸发分离液态空气．由于液态氮的沸点是﹣196℃，比液态氧的沸点（﹣183℃）低，因此，氮气首先从液态空气中蒸发出来，剩下的主要是液态氧了，因此，分离液态空气制取氧气（或氮气）的过程是物理变化过程．
【解答】解：任何液体都有各自的沸点，工业上正是利用这一点来制取氧气．先对空气降温加压使其成为液态空气，因为液态氮和液态氧的沸点不同，液态氮的沸点低于液态氧的沸点，所以加热液态空气时氮气先变为气态出来，剩余的就是氧气．
答案：D
D
【解析】根据图片可知，白磷燃烧消耗集气瓶中的氧气，会使集气瓶内的气压下降，此时烧杯内的水在大气压强的作用下被吸入集气瓶内。当集气瓶内气压与外界气压相同时，停止吸水，而此时吸入水的体积就是集气瓶中氧气的体积，据此分析判断。
【解答】A．如果白磷太少，那么集气瓶内的氧气消耗的不够充分，计算出氧气的体积分数就会偏小，故A错误；
B.如果装置的气密性不好，那么外面的空气会进入集气瓶内，使集气瓶内气压变化太小，自然吸入的水体积就少，计算出的氧气体积分数就偏小，故B错误；
C木炭燃烧生成二氧化碳气体，反应前后集气瓶内的气压几乎不变，几乎没有水吸进集气瓶内，因此无法测量其中氧气的体积，故C错误；
D.冷却后瓶内压强减小而导致集气瓶从烧杯中吸水，故D正确。
故选D。
D
【解析】根据对制取氧气实验的理解分析判断。
【解答】A．催化剂只能改变化学反应的速率，而不能改变生成物的种类和质量，故A正确不合题意；
B.采用H2O2分解制取氧气时，即不需要加热，也不需要通电，因此最节能；反应产物为水和氧气，因此最环保，最安全，故B正确不合题意；
C.根据化学式可知，四种反应物都含有氧元素，因此都是含氧化合物，故C正确不合题意；
D.H2O2、KClO3、KMnO4和H2O中，氧元素的质量分数分别为：94.1%、39.2%、40.5%和88.9%，过氧化氢中氧元素质量分数最大，水次之，但是过氧化氢分解时，只有一半的氧元素转化成氧气，而水分解时，氧元素全部转化成氧气，因此，取等质量的四种反应物，H2O分解产生的O2最多，故D错误符合题意。
故选D。
D
【解析】根据氧气的性质及用途分析。
【解答】①氧气不易溶于水，错误；②氮气的化学性质不活泼，可用作粮食和食品仓库的保护气，正确；③氧气能支持燃烧，所以可用作火箭的助燃剂，但不能作燃料，错误；④由于稀有气体有惰性，所以常用作保护气，正确；
故选D。
A
【解析】根据对氧气的性质和用途的分析判断。
【解答】A．氧气支持燃烧，但不具有可燃性，故A错误符合题意；
B.硫在O2里燃烧产生明亮的蓝紫色火焰，故B正确不合题意；
C.工业上将空气液化后再进行分离来制取O2，故C正确不合题意；
D.加热KClO3制O2，可用MnO2作催化剂，故D正确不合题意。
故选A．
、填空题
引燃铁丝；防止溅落的熔化物炸裂瓶底
【解析】根据铁丝在氧气中燃烧试验的注意事项分析回答有关的问题．
【解答】解：在做铁丝燃烧实验时，铁丝下面系一根火柴的作用是引燃铁丝，铁丝燃烧放出了大量的热，预先在集气瓶底放少量水，其目的是防止溅落的熔化物炸裂瓶底．
故答为：引燃铁丝，防止溅落的熔化物炸裂瓶底．
(1)O2(2)b
（1）集气瓶底部
（2）内壁附着的水既不聚成水滴也不成股流下
【解析】（1）为了尽可能的排干净集气瓶内的原有空气，是收集的气体较纯净，所以导气管要伸到集气瓶底部．（2）根据玻璃仪器洗涤干净的标准和分子的性质进行分析解答．
【解答】解：（1）用向上排空气法收集氧气时，导气管要伸到集气瓶底部．故答案是：集气瓶底部．（2）玻璃仪器洗涤干净的标准是：内壁附着的水既不聚成水滴也不成股流下．故答案是：内壁附着的水既不聚成水滴也不成股流下．
、实验题
（1）使集气瓶中的氧气完全反应
（2）磷+氧气 五氧化二磷；
（3）难；不活泼
（4）不能；炭粉燃烧生成二氧化碳气体，会导致水无法进入集气瓶
【解析】（1）根据该实验中红磷需稍过量，目的是使集气瓶中的氧气完全反应，使实验结果更准确解答；（2）根据红磷燃烧的现象是：燃烧产生大量白烟，放出热量，红磷的燃烧结合压强知识分析，红磷与氧气反应生成固体，消耗了瓶内的气体，压强减小，外界大气压会压着水进入集气瓶；（3）根据空气的主要成分是氮气和氧气，对比氧气和环境来具体分析氮气的性质；（4）根据碳燃烧生成二氧化碳气体进行分析．
解：（1）该实验中红磷需稍过量，目的是使集气瓶中的氧气完全反应，使实验结果更准确．（2）红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的文字表达式为：磷+氧气 五氧化二磷；红磷燃烧时的主要现象为：红磷燃烧，产生大量白烟，放出大量的热，待该物质熄灭并冷却，打开弹簧夹后观察到的现象是：烧杯中的水进入集气瓶中，集气瓶中的水面上升，约占总体积的五分之一；（3）空气的主要成分是氮气和氧气，所以实验结束后，瓶内剩余 的气体主要是氮气，瓶内剩余气体的物理性质主要：不易溶于水，化学性质是：不支持燃烧，不活泼；（4）不能用炭粉代替红磷，这是因为炭粉燃烧生成二氧化碳气体，会导致水无法进入集气瓶，从而导致无法测定空气中氧气的含量．
故答案为：（1）使集气瓶中的氧气完全反应；（2）磷+氧气 五氧化二磷； ；（3）难，不活泼；（4）不能；炭粉燃烧生成二氧化碳气体，会导致水无法进入集气瓶．
、解答题
（1）大于
（2）集气瓶内的温度恢复到室温后（或数显设备的示数已不变，或集 气瓶内的气压保持稳定）
（3）V1﹣V3
【解析】（1）温度升高导致气压增大，氧气减少导致气压减小，而最终气压是增大的，只能说明增大的气压大于减小的气压。
（2）火焰熄灭后，瓶内的温度开始下降，气压也会逐渐减小。当集气瓶内的温度恢复到室温时，瓶内的气压保持不变，数显设备的示数也就保持不变了，据此分析解答。
（3）左右两个集气瓶底部相连，相当于一个连通器，当水面相平时，左边集气瓶内的气压等于外面的大气压强，因此只有在这个状态下气体的体积之差才是正常氧气的体积。
（1）数显设备显示，开始一段时间集气瓶内气体 压强上升，这是因为温度升高导致的气压变化量大于氧气量减少导致的气压变化量。
（2）基于数显设备显示的气压变化，“过一段时 间打开活塞”中的“一段时间”指的是火焰熄灭后到集气瓶内的温度恢复到室温后（或数显设备的示数已不变，或集气瓶内的气压保持稳定)所经历的时间。
（3）实验开始前，左右水面相平时集气瓶内空气体积为V1；反应结束后，待降低到室温时，且左右水面相平时集气瓶内气体体积为V3，那么减小的氧气体积： V1﹣V3 。
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