第3章 空气与生命 综合练习（3.1-3.2，含解析）

3.1-3.2综合练习
、选择题
实验室用加热高锰酸钾来制取氧气并用排水法收集氧气的实验操作中，正确的是（　　）
A．加热时，应该擦干试管外壁的水，以免试管受热不均而炸裂
B．试管内尽量多装些高锰酸钾晶体，以便可以多制取氧气
C．试管口不能放棉花，棉花是可燃性物质，以免棉花燃烧引起爆炸
D．实验结束时，应先熄灭酒精灯，这样可节约酒精
学习化学要善于用化学知识去分析、解决实际问题，下列说法正确的是（）
A．图书、档案失火，用泡沫灭火器扑灭
B．发现煤气泄漏立即打开排风扇
C．被困火灾区，要用湿毛巾捂住口鼻，匍匐前进
D．炒菜时油锅着火立即加水灭火
下列关于燃烧现象的描述正确的是（　　）
A．木炭在氧气中燃烧生成二氧化碳
B．红磷在空气中燃烧，产生大量的白雾
C．镁条在空气中燃烧，发出耀眼的白光
D．铁丝在空气中剧烈燃烧，火星四射
对下列实验指定容器中的水，其解释没有体现水的主要作用的是（　　）
A．甲图通过水体积的变化得出空气中O2体积
B．乙图中的水吸收反应放出的热量
C．丙图中的水通过冷却溅落融熔物，防止集气瓶炸裂
D．丁图中的水先将集气瓶内的空气排净，后便于观察H2何时收集满
如图是加热高锰酸钾制取氧气的装置．在实验过程中当观察到气泡在导管口连续均匀冒出时，才开始收集，目的是（　　）
A．为了检验该实验装置的气密性
B．为了提高收集到的氧气的纯度
C．防止水槽中的水倒压使试管破裂
D．防止高锰酸钾颗粒进入导管
利用如图探究氧气在空气中的含量，下列说法错误的是（　　）
A．该实验证明空气中氧气的体积分数大约为
B．实验时红磷一定要足量
C．实验前一定要检验装置的气密性
D．实验结束后立即打开弹簧夹，观察现象
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
氧气是一种比较活泼的气体，许多物质都能与氧气发生反应．如表物质在足量氧气中燃烧的产物中正确的是（　　）
选项 A B C D
物质 Fe（铁丝） S（硫粉） C（木炭） H2（氢气）
在足量氧气中燃烧的产物 氧化铁 （Fe2O3） 二氧化硫 （SO2） 一氧化碳 （CO） 过氧化氢 （H2O2）
A．A B．B C．C D．D
a、b两支试管，b试管内有少量二氧化锰，现同时在两个试管内滴加相同的过氧化氢溶液，能正确表示a、b两支试管放出氧气的量（纵坐标）与反应时间（横坐标）关系的图是（　　）
A． B．
C． D．
质量相等的两份氯酸钾a和b，其中一份a中加入少量的高锰酸钾，将它们同时加热，放出氧气的质量与加热时间关系的图象正确的是（　　）
A． B．
C． D．
、填空题
描述下列反应的现象
发生反应的物质 现象
硫在氧气中燃烧 　 　
铁丝在氧气中燃烧 　 　
水在很多实验中都有着非常重要的作用，请对下列实验指定容器中的水做出相应的解释。
实验装置 硫在氧气中燃烧 测定空气中氧气含量 铁丝在氧气中燃烧 排水法收集氢气
解释 1集气瓶中的水：________ 2量筒中的水： ________ 3集气瓶中的水：________ 4集气瓶中的水：________
用化学符号填空：
（1）钠元素　 　；钙元素　 　；镁元素　 　；氩元素　 　；高锰酸钾　 　；氯酸钾　 　．
（2）人的呼吸作用主要是消耗空气中的　 　；雨雪等自然现象证明空气中有　 　；石灰水露置在空气中一段时间，表面会形成一层白色薄膜，是因为空气中含有　 　；以空气为原料可以生产尿素（一种氮肥），说明空气中有　 　．
空气是一种重要的自然资源，在我们的生产和生活中有着广泛的用途。空气中的　 　可用于食品防腐保鲜，也是制造化肥和炸药的重要原料；空气中的　 　是形成云或雾的主要物质；空气中的　 　，这种物质的固态在升华时吸收大量的热，可以用于人降雨；工业上用分离液态空气的方法制取氧气，是利用了液氮和液氧的　 　不同。
法国化学家 　 　在前人工作的基础上，通过实验得出了空气是由 　 　组成的结论。空气中各成分的体积分数，大致是 　 　78%， 　 　21%， 　 　0.94%， 　 　0.03%，其它气体和杂质的体积分数是 　 　。
、实验题
请根据下列装置图回答问题：
（1）写出图中仪器①、②的名称①　 　，②　 　。
（2）实验室用高锰酸钾制取氧气，可选用的气体发生装置为　 　（填序号，下同），气体收集装置为　 　 或　 　 ；固定仪器时的一条主要注意事项是　 　 。
（3）实验室用高锰酸钾制取氧气时，试管口处要　 　。
（4）实验室加热高锰酸钾制取氧气（用排水法收集）的主要步骤有：①装入药品；②检查气密性；③收集气体；④加热；⑤停止加热；⑥取出导气管。正确的操作顺序为 。
A．①②③④⑤⑥ B．②①③④⑥⑤
C．②①④③⑤⑥ D．②①④③⑥⑤
（5）若使用B装置来进行二氧化锰和过氧化氢制取氧气的实验，在该反应中二氧化锰是　 　剂，该反应的文字表达式是　 　。
（6）经查资料可知，NH3的密度比空气小，极易溶于水，有刺激性气味，实验室常用加热氯化铵和氢氧化钙固体的方法来制取NH3，那么可选用的气体发生装置为　 　，最好选用　 　（填字母）装置来收集NH3，理由是　 　 。
、解答题
科学小组围绕燃烧与灭火的主题开展了相关活动，如图所示。请你参与完成：
（知识回忆）
可燃物燃烧的必备条件是______________________。
（交流讨论）
（1）改进后的装置（如图b所示）与图a相比，其优点是______________，欲使图b中的红磷着火，可将试管从水中取出并擦干后才能对试管加热。
（2）将装有某气体的大试管口朝下垂直插入水中，使试管口罩住白磷（如图c所示），结果观察到“水火相容”的奇观，则大试管中所装气体可能是______________。
（综合应用）
（3）某市的一金属堆场发生火灾，十多吨金属镁发生爆燃后发出刺眼的白光，将夜空映照得如同白昼。消防指挥部立即动员力量，寻找沙土进行灭火。镁是一种银白色的金属，在高温条件下遇水反应释放出氯气。
①利用沙土灭火的原理是____________________________。
②本次火灾消防员不能用水来灭火，其原因是__________________。
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）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　 　；
（2）若要得到更精确的数据，你认为下一步应如何操作？　 　
（3）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？　 　。
3.1-3.2综合练习答案解析
、选择题
A
【解析】A．实验室用加热高锰酸钾来制取氧气加热时，应该擦干试管外壁的水；
B、取用固体时，以盖满底部为宜；
C、试管口放棉花，是为了加热过程中高锰酸钾不会进入导管，也不会引起燃烧；
D、加热高锰酸钾固体制取氧气，并用排水法收集氧气的实验结束时，为防止水进入试管，引起试管炸裂，要先从水槽中撤出导气管，再熄灭酒精灯．
【解答】解：A．为防止试管炸裂，实验室用加热高锰酸钾来制取氧气加热时，应该擦干试管外壁的水，故正确；
B、高锰酸钾不能加入过多，以盖满试管底部为宜，故错误；
C、试管口放棉花，是为了加热过程中高锰酸钾不会进入导管，也不会引起燃烧，故错误；
D、加热高锰酸钾固体制取氧气，并用排水法收集氧气的实验结束时，为防止水进入试管，引起试管炸裂，要先从水槽中撤出导气管，再熄灭酒精灯，故错误．
故选：A．
C
【解析】A．当图书、档案失火时，为了防止图书、档案损坏，最好选择液态二氧化碳灭火器，这样不留下痕迹，故A错误；B、打开排风扇的电火花会引燃泄漏的煤气可能会爆炸，故B错误；C、被困火灾区，要用湿毛巾捂住口鼻，是为了防止灰尘进入口鼻，故C正确；D、油锅内加水，油的密度比水小，会使油浮在水面不能使火熄灭；应用锅盖盖住着火的油锅隔绝氧气，会使油因不能与氧气接触而熄灭，此D错误。故选C
燃烧需要同时满足三个条件才能发生：一是要有可燃物，二是可燃物需和氧气接触，三温度要达到可燃物燃烧的着火点。当三个条件同时满足时，燃烧也就不可避免地要发生了，意外地燃烧会造成伤害事故，应尽量避免
C
【解析】A．根据木炭在氧气中燃烧的现象进行分析判断．
B、根据红磷在空气中燃烧的现象进行分析判断．
C、根据镁条在空气中燃烧的现象进行分析判断．
D、根据铁丝在空气中燃烧的现象进行分析判断．
【解答】解：A．木炭在氧气中燃烧，生成二氧化碳是实验结论而不是实验现象，故选项说法错误．
B、红磷在空气中燃烧，产生大量的白烟，而不是白雾，故选项说法错误．
C、镁条在空气中燃烧，发出耀眼的白光，故选项说法正确．
D、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．
故选：C．
B
【解析】分析水在各个实验中的作用，找出其中描述不够完整的就是正确选项。
【解答】A．甲图通过水体积的变化得出空气中O2体积，故A不合题意；
B.乙图中的水不但可以吸收反应放出的热量，还可以吸收反应产物二氧化硫，减小对空气的污染，故B符合题意；
C.丙图中的水通过冷却溅落融熔物，防止集气瓶炸裂，故C不合题意；
D.丁图中的水先将集气瓶内的空气排净，后便于观察H2何时收集满，故D不合题意。
故选B。
B
【解析】A．检查装置的气密性要在装入药品之前；
B、当观察到气泡在导气管口连续、均匀地冒出时，才开始收集气体，就是为提高收集到的氧气的纯度；
C、试管口向下倾斜是防止水槽中的水倒吸使试管破裂；
D、防止高锰酸钾颗粒进入导气管，要在试管口放一团棉花．
【解答】解：A．检查装置的气密性要在装入药品之前，故A错误；
B、当观察到气泡在导气管口连续、均匀地冒出时，才开始收集气体，就是为提高收集到的氧气的纯度，故B正确；
C、试管口向下倾斜是防止水槽中的水倒吸使试管破裂，故C错误；
D、防止高锰酸钾颗粒进入导气管，要在试管口放一团棉花，故D错误．
故选B．
D
【解析】红磷在空气中燃烧时，能和空气中的氧气反应生成五氧化二磷固体，因此可以用红磷来测定空气中氧气的含量．
【解答】解：A．该实验中，进入集气瓶中的水约占集气瓶容积的五分之一，从而证明空气中氧气的体积分数大约为 ，该选项说法正确；
B、如果红磷不足，则不能把集气瓶中的氧气耗尽，会导致测定结果偏低，因此实验时红磷一定要足量，该选项说法正确；
C、如果装置漏气，会影响实验结果，因此实验前一定要检验装置的气密性，该选项说法正确；
D、实验结束后，应该使温度降低至室温后，再打开弹簧夹，观察现象，该选项说法不正确．
故选：D．
D
【解析】根据发生装置的特点及制取氧气的反应原理分析。
【解答】A．氧气的密度比空气大，集满氧气的集气瓶从水槽里取出后应正放在桌面上，不符合题意；
B、高锰酸钾制氧气需要加热的条件，而该装置是固体液体常温制气装置，不符合题意；
C、刚开始产生气泡排出的是装置内空气，不宜立即收集，不符合题意；
D、该装置制氧气所用药品为双氧水和二氧化锰，分液漏斗中加双氧水，锥形瓶中为二氧化锰，符合题意；
故答案为：D。
B
【解析】根据常见物质在氧气中燃烧的产物质分析判断．
【解答】解：A．铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体物质是四氧化三铁，不是氧化铁，故A错误；
B、硫在氧气里剧烈燃烧，产生明亮的蓝紫色火焰，生成无色、有刺激性气味的气体是二氧化硫，故B正确；
C、木炭在氧气里剧烈燃烧，发出白光，生成无色、无气味能使澄清石灰水变浑浊的气体是二氧化碳，不是一氧化碳，故C错误；
D、氢气在氧气中燃烧，生成了水，不是过氧化氢，故D错误．
故选B．
A
【解析】本题要从催化剂角度考虑，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下能产生氧气，质量相等的两份过氧化氢溶液完全反应后收集到的氧气的量应该是相等的．
【解答】解：A．加入催化剂反应速度要快，但生成的氧气的量相等，故此项正确．
B、加入催化剂反应速度要快，但生成的氧气的量相等，二者都应从零点开始分解反应，故此项错误．
C、质量相等的两份过氧化氢溶液完全反应后收集到的氧气的量应该是相等的，与催化剂没有关系，故此项错误．
D、质量相等的两份过氧化氢溶液完全反应后收集到的氧气的量应该是相等的，与催化剂没有关系，故此项错误．
故选：A．
C
【解析】加入高锰酸钾能生成二氧化锰和氧气，所以a产生的氧气多，且生成催化剂二氧化锰，可以使氯酸钾在较低的温度下迅速的放出氧气，则需要的时间短，而另一份却需要在较高的温度下才能缓慢的放出氧气，因而a反应用的时间比b短，二者均需要加热到一定温度才能分解．
【解答】解：加入高锰酸钾能生成二氧化锰和氧气，所以a产生的氧气多，且生成催化剂二氧化锰，可以使氯酸钾在较低的温度下迅速的放出氧气，则需要的时间短，而另一份却需要在较高的温度下才能缓慢的放出氧气，因而a反应用的时间比b短，二者均需要加热到一定温度才能分解；
则二者生成的氧气a多，b少，且图象都不是从0开始，显然只有C符合；
故选：C．
、填空题
发出明亮的蓝紫色火焰，放出大量的热，产生一种具有刺激性气味的气体；剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成一种黑色固体
【解析】根据硫、铁丝在氧气中燃烧的现象进行分析解答．
【解答】解：硫在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，放出大量的热，产生一种具有刺激性气味的气体．
铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成一种黑色固体，故选项说法错误．
故答案为：
发生反应的物质 现象
硫在氧气中燃烧 发出明亮的蓝紫色火焰，放出大量的热，产生一种具有刺激性气味的气体
铁丝在氧气中燃烧 剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成一种黑色固体
吸收产生的污染性气体二氧化硫 通过水体积的变化得出O2体积 冷却溅落熔融物，防止集气瓶炸裂 水先将集气瓶内的空气排净，既可收集纯净的H2，又便于观察H2何时收集满
【分析】
集气瓶中的水吸收产生的污染性气体二氧化硫；通过水体积的变化得出O2体积；冷却溅落熔融物，防止集气瓶炸裂；水先将集气瓶内的空气排净，既可收集纯净H2，又便于观察H2何时收集满。
【详解】
硫与氧气反应产生有毒的且易溶于水的二氧化硫气体，所以装置内水的作用是吸收二氧化硫；测氧气含量时消耗装置内氧气，使装置内气压减少，用水补充减少氧气的体积，通过水体积的变化得出氧气体积；铁丝燃烧时为防止熔化物溅落炸裂瓶底，瓶底要放少量水；收集气体时水的作用是先将集气瓶内的空气排净，既可收集纯净的H2，又便于观察H2何时收集满。
实验装置 硫在氧气中燃烧 测定空气中氧气含量 铁丝在氧气中燃烧 排水法收集氢气
解释 1集气瓶中的水：吸收产生的污染性气体二氧化硫 2量筒中的水： 通过水体积的变化得出O2体积 3集气瓶中的水：冷却溅落熔融物，防止集气瓶炸裂 4集气瓶中的水：水先将集气瓶内的空气排净，既可收集纯净的H2，又便于观察H2何时收集满
（1）Na；Ca；Mg；Ar；KMnO4；KClO3
（2）O2；H2O；CO2；N2
【解析】（1）根据元素符号和化学式书写的注意事项考虑；（2）根据空气中各成分的用途和性质来回答本题．
【解答】解：（1）元素符号的写法是遵循一大二小的原则，化学式书写要根据正价在前，负价在后，先约简再交叉，检验时根据正负化合价代数和为零来检查；（2）人的呼吸作用主要是吸入氧气呼出二氧化碳，所以主要是消耗空气中氧气；雨雪是水的固态，所以雨雪等自然现象证明空气中有水蒸气；由于二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，所以石灰水露置在空气中一段时间，表面会形成一层白色薄膜，是因为空气中含有二氧化碳；由于尿素是一种氮肥，空气中的成分中只有氮气含有氮元素，所以说明空气中含有氮气．
故答案为：（1）Na；Ca；Mg；Ar；KMnO4 ；KClO3；（2）O2；H2O；CO2；N2．
氮气；水蒸气；二氧化碳；沸点
【解析】性质决定用途，根据空气的成分的性质分析解答。
【解答】空气是一种重要的自然资源，在我们的生产和生活中有着广泛的用途。空气中的氮气可用于食品防腐保鲜，也是制造化肥和炸药的重要原料；空气中的水蒸气是形成云或雾的主要物质；空气中的二氧化碳，这种物质的固态在升华时吸收大量的热，可以用于人降雨；工业上用分离液态空气的方法制取氧气，是利用了液氮和液氧的沸点不同。
拉瓦锡；氧气和氮气；氮气；氧气；稀有气体；二氧化碳；0.03%
【解析】根据拉瓦锡研究空气的结论及空气的成分分析回答。
【解答】法国化学家拉瓦锡在前人工作的基础上，通过实验得出了空气是氮气、氧气组成的结论。空气中各成分的体积分数，大致是氮气78%，氧气21%，稀有气体0.94%，二氧化碳0.03%，其它气体和杂质的体积分数是0.03%。
故答为：拉瓦锡，氧气和氮气，氮气，氧气，稀有气体，二氧化碳，0.03%
、实验题
（1）酒精灯；锥形瓶
（2）A；E；F；试管口要略向下倾斜
（3）试管口处放一团棉花的作用是防止高锰酸钾颗粒进入导气管
（4）D
（5）催化剂；过氧化氢水+氧气
（6）A；G；NH3的密度比空气小，极易溶于水，有刺激性气味.
【解析】（1）根据所指仪器的名称解答；
（2）根据反应物的状态和反应条件选择对应的气体发生装置，根据气体的性质选择收集方法。药品中可能含有水分，加热后冷凝水如果倒流进试管底部，可能会造成爆炸，因此试管口要略微向下倾斜；
（3）高锰酸钾受热后变成粉末状，会被生成的气体带入管口，可能堵住管口发生爆炸，因此在试管口要放一团棉花；
（4）根据高锰酸钾制取氧气的实验过程分析判断。
（5）根据图B推测反应物的状态和反应条件，从而确定制取氧气的反应物和生成物，进而写出反应的文字表达式；
（6）根据反应物的状态和反应条件选择对应的气体发生装置，根据气体的性质选择收集方法。
【解答】（1）根据图片可知，仪器①为酒精灯，②为锥形瓶；
（2）高锰酸钾为固体，且反应需要加热，因此选择“固态加热型”，即选A；氧气不易溶于水，可用排水法收集，故选F；氧气的密度大于空气，可用向上排空气法收集，故选E。固定仪器时的一条主要注意事项是：试管口要略向下倾斜。
（3）实验室用高锰酸钾制取氧气时，试管口处要：试管口处放一团棉花的作用是防止高锰酸钾颗粒进入导气管。
（4）实验室加热高锰酸钾制取氧气（用排水法收集）的主要步骤有：
②检查气密性；
①装入药品；
④加热；
③收集气体；
⑥取出导气管。
⑤停止加热。
即正确的操作数据为②①④③⑥⑤，故选D。
（5）在用过氧化氢和二氧化锰制取氧气的实验中，二氧化锰在反应前后的质量和性质保持不变，因此为催化剂；过氧化氢在二氧化锰的催化作用下，生成水和氧气，反应的文字表达式为：过氧化氢水+氧气；
（6）加热氯化铵和氢氧化钙固体的方法来制取NH3，应该选择“固态加热型”，故选A；最好选用G装置来收集NH3，理由是：NH3的密度比空气小，极易溶于水，有刺激性气味.。
、解答题
与氧气接触、温度达到着火点 减少污染 氧气 使可燃物隔绝空气（或氧气） 镁在高温条件下遇水反应释放出氢气，氢气在空气中能燃烧，甚至发生爆炸
【详解】
[知识回忆]可燃物燃烧的必备条件是与氧气接触、温度达到着火点．故填：与氧气接触、温度达到着火点；
[交流讨论]（1）白磷燃烧生成的五氧化二磷有害，会污染空气，改进后的装置乙与图甲相比，其优点是在密闭容器中进行，能减少污染；故填：减少污染。
（2）将装有某气体的大试管口朝下垂直插入水中，使试管罩住白磷如图丙所示，结果观察到了“水火相容”的奇观，说明符合了白磷燃烧的条件，则大试管所装气体可能是氧气．
故填：氧气；
（3）①覆盖沙土灭火的原理是：使可燃物隔绝空气（或氧气）；
②据题中信息可知，镁在高温条件下遇水反应释放出氢气，氢气在空气中能燃烧，甚至发生爆炸．
故答为：①使可燃物隔绝空气（或氧气）；②镁在高温条件下遇水反应释放出氢气，氢气在空气中能燃烧，甚至发生爆炸．
（1）36%
（2）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。
（3）不可靠
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