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专题11空气、氧气、二氧化碳
一．选择题
1．（2023 温州）如图为某学校开展的逃生演习画面，同学们用湿毛巾捂住口鼻有序跑向操场。据图可知，此次演习针对的是（ ）
A．寒潮 B．火灾 C．台风 D．泥石流
2．（2022 温州）在“烹饪与营养”实践活动中（如图），灶内的木材燃烧一段时间后火焰变小，某同学用长木棒挑开木材堆后，火焰重新变旺，这是因为（ ）
A．灶内的木材变更多 B．木材的着火点降低
C．木材接触更多空气 D．木材的导热性变强
3．（2022 湖州）下列物质间的转化不能实现的是（ ）
A．CO2H2CO3
B．Fe2O3Fe
C．SFeS
D．CuOCu（OH）2
二．填空题
4．（2022 湖州）洗衣机槽清洁剂的主要成分是过碳酸钠（Na2CO4），过碳酸钠是一种白色晶体，溶于水时会与水反应生成碳酸钠和过氧化氢（化学方程式为：）。现取少许过碳酸钠晶体，加入水形成溶液。
（1）取少量二氧化锰加入试管中，再加入适量该溶液，观察到有气泡产生，为了检验该气体，可用 。
（2）待不再产生气泡时，得到的溶液呈 （选填“酸性”或“中性”或“碱性”）。
（3）生成的碳酸钠中碳元素的化合价为 。
5．（2021 金华）实验室提供H2O2溶液、二氧化锰、KClO3和KMnO4四种药品及如图所示装置。
根据要求完成下列问题：
（1）根据提供的药品，写出一种实验室制取O2的化学方程式 ；
（2）选择装置B和C制取氧气的主要步骤有：①将导气管移出水槽；②加热；③装药品；④收集；⑤熄灭酒精灯；⑥检查装置气密性。正确的操作顺序为 。
6．（2022 台州）《天工开物》中介绍了用碳和氧化锌在高温条件下冶炼锌的方法，化学方程式为：2ZnO+C2Zn+CO2↑。该反应中具有还原性的反应物是 ，ZnO中锌元素的化合价为 价。
7．（2022 绍兴）科学是一门以实验为基础的学科，以下是实验室制取、收集、测量气体体积的常用装置。
（1）实验室制取二氧化碳的发生装置可以选择 （填字母）。
（2）检查装置B气密性的方法是：先关闭止水夹，然后 。
（3）若用装置C测反应生成的二氧化碳体积，测得的体积比理论值小，原因可能是二氧化碳具有 的性质。
三．实验探究题（共8小题）
8．（2023 台州）将燃烧的蜡烛放入图甲装置中，一段时间后，蜡烛会慢慢熄灭。兴趣小组探究其原因的过程如下（气体的含量用体积分数表示）。
（1）甲同学认为，蜡烛熄灭是装置内的氧气被消耗完了。他设计了图乙的实验装置，待蜡烛熄灭后，用凸透镜聚焦太阳光使白磷的温度达到着火点，观察到 现象，从而否定了自己的猜想。他重新实验，测得蜡烛燃烧过程中烛焰附近的二氧化碳含量从0.04%上升到7.4%，氧气含量从21%下降到13.8%。
（2）甲同学又认为可能是二氧化碳含量过高导致蜡烛熄灭。乙同学不赞同，他改变图甲装置中的气体成分，只进行了一次实验，就否定了甲同学的观点。则乙同学进行的实验是 。
实验 氧气含量 二氧化碳含量 蜡烛能否燃烧
A 21% 8.4% 能
B 21% 3.4% 能
C 12.8% 3.4% 不能
（3）还有一种观点：随着蜡烛的燃烧，氧气含量下降，产热速度变慢；当产热量小于散热量，烛芯的温度下降至着火点以下，蜡烛熄灭。如果该观点正确，将图甲装置置于温度更低的环境中实验，则测得烛焰附近的氧气含量最小值会如何变化？并解释原因。
9．（2023 杭州）小金利用如图甲所示装置（气密性良好）和试剂测定空气中氧气含量，集气瓶中空气的体积为200mL，氧气传感器测得集气瓶内氧气的体积分数变化曲线如图乙所示。
（1）实验开始时，用酒精灯加热粗铜丝，其目的是 。
（2）反应开始到止水夹打开前，集气瓶内可观察到的现象是 。
（3）小金提出“倒吸入集气瓶中水的体积除以200mL等于空气中氧气的含量”。据图乙分析，此说法 （选填“正确”或“错误”），说明理由： 。
10．（2022 台州）在实验室里可以用加热氯酸钾与二氧化锰的混合物来制取氧气。
（1）请从下列各图中选择合适的实验装置（部分夹持装置未画出） （填序号）。
（2）二氧化锰、氧化铁和氧化铝都可以作为氯酸钾加热分解的催化剂。为了比较这三种金属氧化物对氯酸钾分解快慢的影响，某兴趣小组利用下列器材和药品进行实验。
实验器材：秒表、电子秤、如图中合适的装置。
实验药品：氯酸钾，颗粒大小相同的二氧化锰、氧化铁、氧化铝。
实验步骤： 。
11．（2022 温州）小明认为教室内空气中氧气含量比室外低，于是想用红磷测定教室内空气中氧气的体积分数。老师告诉他，足量的红磷燃烧并不能耗尽空气中的氧气，建议用一氧化氮气体代替红磷进行实验。
在老师的指导下，小明进行如图所示实验：用注射器获取V1毫升教室内的空气，通过导管缓缓地全部推入量筒，与量筒内足量的V2毫升一氧化氮气体混合，待充分反应后，读出量筒中剩余气体体积为V3毫升。
说明：①V1、V2、V3都是在与教室气温、气压相同的状态下测得。
②一氧化氮难溶于水，也不与水反应。
③同温同压下，在氢氧化钠溶液参与下，4体积一氧化氮与3体积氧气恰好完全反应，且产物能完全被溶液吸收。
（1）小明用气密性良好的注射器，获取V1毫升教室内空气的具体操作是 。
（2）实验测得教室内空气中氧气的体积分数为 。（用V1、V2、V3表示）
（3）小明提出，注射器内空气中的二氧化碳也会被氢氧化钠溶液吸收，从而影响实验结果。但老师指出，相比空气中的氧气含量，二氧化碳对实验结果的影响属于“次要因素”，不是“主要因素”，可忽略不计。还有许多科学实验中存在“主要因素”和“次要因素”，请再举一例并指明次要因素。
12．（2021 丽水）建构合理的思维模型，既能促进深度学习，又能提高思维品质。小科建构了“两组分混合物含量测定”的思维模型：
运用该模型对教材中“测定空气中氧气含量”的实验进行了再探究：忽略含量很低的其它物质，空气可以看成由氮气和氧气组成的两组分混合物。
【探究一】根据沸点低的组分先汽化的性质，测定混合物中某组分的含量。
（1）将空气转变为液态空气，液氮先汽化。从建模角度分析，该操作属于上述思维模型中的 ；
【探究二】根据混合物中某组分发生化学反应，测定混合物中某组分的含量。
（2）按图甲装置测定空气中氧气含量时，止水夹最合理的打开时间是 （填“反应刚结束时”或“冷却到室温时”）；
【交流评价】
（3）已知：在氧气不充足时，碳与氧气反应生成一氧化碳，一氧化碳不溶于水且不与碱反应。小科用足量木炭替换红磷，等体积氢氧化钠浓溶液替换集气瓶中的水，规范操作后，测得的氧气含量将 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）；
【继续探究】
（4）运用上述思维模型，小科又设计了图乙的实验装置，其“测定空气中氧气含量”的原理是 。
13．（2021 浙江）小嘉用H2O2溶液制取氧气时，在烧瓶中加入50毫升水及0.5克MnO2，再往分液漏斗中加入30毫升15%的H2O2溶液。为什么要加入50毫升水呢？查阅资料发现：在不加入水时，若注入H2O2溶液速度过快，反应会过于剧烈而引发事故。
【提出问题】水是如何减缓该反应速度的呢？
【建立假设】水可以降低H2O2溶液浓度，从而减缓反应速度。
【实验方案】他利用如图装置，在相同条件下，分别用30毫升的1%、3%和7%的H2O2溶液进行实验，观察并比较。
【实验结论】加水降低了H2O2溶液的浓度，使反应速度变慢。
【交流反思】
（1）为了更好地比较反应的快慢，需控制三次实验中滴加H2O2溶液的 相同。
（2）判断产生氧气的速度时，可以通过观察产生气泡的快慢，还可以比较 。
【继续探究】针对提出的问题，他又利用如图装置，用3%的H2O2溶液分别在0℃、20℃和60℃的条件下进行实验。进行该实验所基于的假设是 。
14．（2022 绍兴）如图是人类对氧化还原反应的认识过程中的三个阶段。
【阶段Ⅰ】得失氧说：物质跟氧发生的反应叫氧化反应，含氧化合物中的氧被夺取的反应叫还原反应。
【阶段Ⅱ】化合价升降说：凡是出现元素化合价升降的化学反应都是氧化还原反应。化合价升高的反应叫氧化反应，化合价降低的反应叫还原反应。
【阶段Ⅲ】电子转移说：化合价升降的原因是电子的转移。凡有电子转移发生的化学反应都是氧化还原反应。失电子的反应叫氧化反应，得电子的反应叫还原反应。
（1）根据得失氧说，在H2+CuOCu+H2O化学变化中，H2发生了 反应。
（2）电子转移是元素化合价改变的本质原因。失电子后，元素的化合价会 （选填“升高”或“降低”）。
（3）根据化合价升降说，化学反应的四种基本类型与氧化还原反应之间的关系如图所示，其中乙是 反应。
（4）关于氧化还原反应的认识，下列理解正确的是 。
A.氧化和还原是相互对立又辩证统一的关系
B.电子转移说是从微观视角来探析和建构氧化还原反应的概念
C.自然界中发生的氧化还原反应对人类的生活和生产都是有利的
D.人类对氧化还原反应的认识过程是一个逐步发展、延伸和完善的过程
15．（2022 舟山）在学习二氧化碳性质时，小舟进行如下探究：
【制取气体】用石灰石和稀盐酸作为原料制取二氧化碳气体，收集时要得到平稳的气流，应选择图甲中的 （填字母）作为发生装置。
【探究性质】用图乙装置完成二氧化碳性质的探究后，小舟还想用该装置来验证氧气的密度大于空气密度的性质。若他将氧气倒入装有两支带火星的蜡烛的烧杯中（如图丙），预期观察到的现象是 。
四．解答题
16．（2023 金华）某款市售制氧杯具有供氧快、便携带、易操作、成本低的特点。图1为制氧杯实物图，图2为制氧杯内部结构剖面示意图，图3为制氧剂的相关信息。利用该制氧杯制氧，产生的氧气可以在剧烈运动后即时补氧，也可以供老人、孕妇等在家中和户外急救补氧。
【使用步骤】
Ⅰ.取下杯盖，在甲杯中加入A、B两种制氧剂，再加入清水至相应水位。
Ⅱ.取下与杯盖相连的乙杯，在乙杯中加入适量清水，将乙杯装回杯盖的中央正下方。
Ⅲ.将带有乙杯的杯盖和甲杯旋紧，形成一个如图1所示的整体。
Ⅳ.待出气孔②处有氧气逸出时，通过医用导气管供人呼吸补氧。
回答下列问题。
（1）在乙杯中加入清水的作用是 。
（2）在甲杯中加入清水至相应水位，清水除了溶解制氧剂A并使制氧反应发生以外，还具有的作用是 。
（3）请运用所学知识，并结合以上信息，解释该制氧杯能快速产生氧气并能从出气孔②快速逸出的原因。
17．（2022 舟山）我国政府承诺在2060年前实现碳中和，为此，控制碳排放和增加碳吸收都至关重要。研究发现，除了陆地植物固碳外，海洋也是重要的固碳之地，如图是海洋吸收二氧化碳的三种方式。
（1）自然溶解：大气中的二氧化碳能不断地溶解到海水中。研究表明，海水温度越低，单位体积溶解的二氧化碳越多。一年四季中，单位体积海水中溶解二氧化碳最多的是 季。
（2）植物固碳：近海滩涂上的红树林、海洋浮游植物等通过光合作用吸收二氧化碳，最终这些碳元素随着植物残体沉积到海底。植物固碳只能发生在海洋的浅层，超过一定深度不能发生，其原因是 。
（3）碳酸盐泵：贝壳类、珊瑚等海洋生物将碳元素以碳酸钙的形式沉积起来。某地贝壳堤储存了约4亿吨贝壳，其中95%为碳酸钙，则该地贝壳堤固定了多少亿吨碳元素？
18．（2021 金华）大棚种植农作物过程中，在作物生长旺盛期和成熟期，农民会给作物补充二氧化碳来提高产量与质量。研究表明，施用“吊袋式二氧化碳气肥”增产效果比较优异。
【资料】①吊袋式二氧化碳气肥会释放CO2供植物吸收利用；
②吊袋内CO2释放量会随着光照和温度的升高而增大，在温度过低时CO2气体释放量较少；
③使用时，将气肥悬挂在农作物枝叶上方位置比放在农作物底部位置效果好；
④施用气肥为不可离农作物太近。
请你用所学知识及以上资料信息，解释施用“吊袋式二氧化碳气肥”增产效果比较优异的原因。
19．（2021 浙江）目前，全球平均气温较工业化前已上升了1.1℃，其主要原因是自然界中的碳平衡被破坏。2020年9月22日，我国政府承诺：中国将力争于2030年前实现CO2排放达到峰值，2060年前实现碳中和，即通过各种方式抵消排放的CO2量，重新实现碳平衡，如图是碳循环和碳中和策略的示意图。
（1）人类进入工业化社会后，化石燃料的大量使用是碳平衡被破坏的主要原因之一。对此可采取的碳中和策略②有 。
（2）要实现我国政府提出的目标，除图中策略外，还可用化学方法人工捕获，如将空气通入氢氧化钾溶液反应生成碳酸钾和水。写出用氢氧化钾捕获CO2的化学方程式 。
（3）2020年12月下旬，我国部分地区出现多年未遇的极寒天气，因此有人质疑：今年天气这么冷，地球气温真的在上升吗？对于这样的质疑，你是否认同？并说明理由 。
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专题11空气、氧气、二氧化碳
一．选择题
1．（2023 温州）如图为某学校开展的逃生演习画面，同学们用湿毛巾捂住口鼻有序跑向操场。据图可知，此次演习针对的是（ ）
A．寒潮 B．火灾 C．台风 D．泥石流
【解答】解：如图为某学校开展的逃生演习画面，同学们用湿毛巾捂住口鼻有序跑向操场。据图可知，此次演习针对的是火灾，发生火灾后，会产生浓烟。
故选：B。
2．（2022 温州）在“烹饪与营养”实践活动中（如图），灶内的木材燃烧一段时间后火焰变小，某同学用长木棒挑开木材堆后，火焰重新变旺，这是因为（ ）
A．灶内的木材变更多 B．木材的着火点降低
C．木材接触更多空气 D．木材的导热性变强
【解答】解：某同学用长木棒挑开木材堆后，火焰重新变旺，是因为增大了木材与氧气的接触面积，能使木材充分燃烧。可燃物的着火点一般是不变的，不能降低木材的着火点。
故选：C。
3．（2022 湖州）下列物质间的转化不能实现的是（ ）
A．CO2H2CO3
B．Fe2O3Fe
C．SFeS
D．CuOCu（OH）2
【解答】解：A、二氧化碳与水反应生成碳酸，物质间转化能实现，故A错误。
B、一氧化碳与氧化铁在高温条件下生成铁和二氧化碳，物质间转化能实现，故B错误。
C、铁和硫在加热条件下反应生成硫化亚铁，物质间转化能实现，故C错误。
D、氧化铜难溶于水，不能与水反应，该物质间转化不能实现，故D正确。
故选：D。
二．填空题
4．（2022 湖州）洗衣机槽清洁剂的主要成分是过碳酸钠（Na2CO4），过碳酸钠是一种白色晶体，溶于水时会与水反应生成碳酸钠和过氧化氢（化学方程式为：）。现取少许过碳酸钠晶体，加入水形成溶液。
（1）取少量二氧化锰加入试管中，再加入适量该溶液，观察到有气泡产生，为了检验该气体，可用 带火星的木条 。
（2）待不再产生气泡时，得到的溶液呈 碱性 （选填“酸性”或“中性”或“碱性”）。
（3）生成的碳酸钠中碳元素的化合价为 +4 。
【解答】解：（1）过碳酸钠是一种白色晶体，溶于水时会与水反应生成碳酸钠和过氧化氢，取少量二氧化锰加入试管中，再加入适量该溶液，观察到有气泡产生，是因为过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，为了检验该气体，可用带火星的木条。
（2）过碳酸钠是一种白色晶体，溶于水时会与水反应生成碳酸钠和过氧化氢，待不再产生气泡时，得到的溶液是碳酸钠溶液，显碱性。
（3）在化合物中钠元素显+1价，氧元素一般显﹣2价，设碳元素的化合价是x，根据在化合物中正负化合价代数和为零，可得：（+1）×2+x+（﹣2）×3＝0，则x＝+4价。
故答案为：（1）带火星的木条；
（2）碱性；
（3）+4。
5．（2021 金华）实验室提供H2O2溶液、二氧化锰、KClO3和KMnO4四种药品及如图所示装置。
根据要求完成下列问题：
（1）根据提供的药品，写出一种实验室制取O2的化学方程式 2H2O22H2O+O2↑或2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑或2KClO32KCl+3O2↑ ；
（2）选择装置B和C制取氧气的主要步骤有：①将导气管移出水槽；②加热；③装药品；④收集；⑤熄灭酒精灯；⑥检查装置气密性。正确的操作顺序为 ⑥③②④①⑤ 。
【解答】解：（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：2H2O22H2O+O2↑；高锰酸钾在加热的条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的化学方程式为：2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑；氯酸钾在二氧化锰的催化作用下加热生成氯化钾和氧气，反应的化学方程式为：2KClO32KCl+3O2↑；
（2）用加热法制取氧气并用排水法收集的步骤为：查（⑥检查装置气密性）、装（③装药品）、定、点（②加热）、收（④收集）、移（①将导气管移出水槽）、熄（⑤熄灭酒精灯）。
故答案为：
（1）2H2O22H2O+O2↑或2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑或2KClO32KCl+3O2↑；
（2）⑥③②④①⑤。
6．（2022 台州）《天工开物》中介绍了用碳和氧化锌在高温条件下冶炼锌的方法，化学方程式为：2ZnO+C2Zn+CO2↑。该反应中具有还原性的反应物是 碳 ，ZnO中锌元素的化合价为 +2 价。
【解答】解：碳夺取了氧化锌中的氧，具有还原性。
在化合物中氧元素一般显﹣2价，设锌元素的化合价是x，根据在化合物中正负化合价代数和为零，可得：x+（﹣2）＝0，则x＝+2价。
故答案为：碳；+2。
7．（2022 绍兴）科学是一门以实验为基础的学科，以下是实验室制取、收集、测量气体体积的常用装置。
（1）实验室制取二氧化碳的发生装置可以选择 B （填字母）。
（2）检查装置B气密性的方法是：先关闭止水夹，然后 向长颈漏斗中加入适量的水，若液面形成高度差且一段时间后，高度差不变，则气密性良好 。
（3）若用装置C测反应生成的二氧化碳体积，测得的体积比理论值小，原因可能是二氧化碳具有 能溶于水且与水反应 的性质。
【解答】解：（1）实验室常用大理石（或石灰石）和稀盐酸反应制取二氧化碳，反应不需要加热，所以选用装置B；
（2）检验装置B的气密性的方法是：先关闭止水夹，然后向长颈漏斗中加入适量的水，若液面形成高度差且一段时间后，高度差不变，则气密性良好；
（3）二氧化碳能溶于水且与水反应，因此若用装置C测反应生成的二氧化碳体积，测得的体积比理论值小。
故答案为：
（1）B；
（2）向长颈漏斗中加入适量的水，若液面形成高度差且一段时间后，高度差不变，则气密性良好；
（3）能溶于水且与水反应。
三．实验探究题
8．（2023 台州）将燃烧的蜡烛放入图甲装置中，一段时间后，蜡烛会慢慢熄灭。兴趣小组探究其原因的过程如下（气体的含量用体积分数表示）。
（1）甲同学认为，蜡烛熄灭是装置内的氧气被消耗完了。他设计了图乙的实验装置，待蜡烛熄灭后，用凸透镜聚焦太阳光使白磷的温度达到着火点，观察到 白磷燃烧 现象，从而否定了自己的猜想。他重新实验，测得蜡烛燃烧过程中烛焰附近的二氧化碳含量从0.04%上升到7.4%，氧气含量从21%下降到13.8%。
（2）甲同学又认为可能是二氧化碳含量过高导致蜡烛熄灭。乙同学不赞同，他改变图甲装置中的气体成分，只进行了一次实验，就否定了甲同学的观点。则乙同学进行的实验是 A 。
实验 氧气含量 二氧化碳含量 蜡烛能否燃烧
A 21% 8.4% 能
B 21% 3.4% 能
C 12.8% 3.4% 不能
（3）还有一种观点：随着蜡烛的燃烧，氧气含量下降，产热速度变慢；当产热量小于散热量，烛芯的温度下降至着火点以下，蜡烛熄灭。如果该观点正确，将图甲装置置于温度更低的环境中实验，则测得烛焰附近的氧气含量最小值会如何变化？并解释原因。
【解答】解：（1）根据题文信息可知，蜡烛熄灭后还含有氧气，用凸透镜聚焦太阳光使白磷的温度达到着火点，若猜想错误，则会观察到白磷燃烧；
（2）根据测得蜡烛燃烧过程中烛焰附近的二氧化碳含量从0.04%上升到7.4%，氧气含量从21%下降到13.8%，选择A方案即可：
（3）分析实验过程和数据可知，低温环境中，烛焰散热快，降温快，为了维持蜡烛燃烧，需要增加产热，所以需要浓度更高的氧气，因此氧气的含量应大于13.8%（或变大）。
故答案为：（1）白磷燃烧；
（2）A；
（3）大于13.8%（或变大）；低温环境中，烛焰散热快，降温快，为了维持蜡烛燃烧，需要增加产热，所以需要浓度更高的氧气。
9．（2023 杭州）小金利用如图甲所示装置（气密性良好）和试剂测定空气中氧气含量，集气瓶中空气的体积为200mL，氧气传感器测得集气瓶内氧气的体积分数变化曲线如图乙所示。
（1）实验开始时，用酒精灯加热粗铜丝，其目的是 引燃白磷 。
（2）反应开始到止水夹打开前，集气瓶内可观察到的现象是 白磷燃烧，产生白烟，放热 。
（3）小金提出“倒吸入集气瓶中水的体积除以200mL等于空气中氧气的含量”。据图乙分析，此说法 错误 （选填“正确”或“错误”），说明理由： 白磷不能把集气瓶中的氧气耗尽 。
【解答】解：（1）实验开始时，用酒精灯加热粗铜丝，其目的是引燃白磷。
故答案为：引燃白磷。
（2）反应开始到止水夹打开前，集气瓶内可观察到的现象是白磷燃烧，产生白烟，放热。
故答案为：白磷燃烧，产生白烟，放热。
（3）据图乙分析，此说法错误，是因为白磷不能把集气瓶中的氧气耗尽。
故答案为：错误；白磷不能把集气瓶中的氧气耗尽。
10．（2022 台州）在实验室里可以用加热氯酸钾与二氧化锰的混合物来制取氧气。
（1）请从下列各图中选择合适的实验装置（部分夹持装置未画出） ③ （填序号）。
（2）二氧化锰、氧化铁和氧化铝都可以作为氯酸钾加热分解的催化剂。为了比较这三种金属氧化物对氯酸钾分解快慢的影响，某兴趣小组利用下列器材和药品进行实验。
实验器材：秒表、电子秤、如图中合适的装置。
实验药品：氯酸钾，颗粒大小相同的二氧化锰、氧化铁、氧化铝。
实验步骤： ①组装仪器，检查装置气密性；
②用电子秤称量ag的氯酸钾和bg
的二氧化锰，充分混合后装入试管，连接好仪器并固定；
③加热，用排水法收集一定体积的气体，记录所用的时间；
④分别用等质量的氧化铁、氧化铝代替二氧化锰，收集相同体积的气体，记录所用的时间 。
【解答】解：（1）实验室用氯酸钾制取氧气的反应物是固体，反应条件是加热，氧气密度比空气大，不易溶于水，选择合适的实验装置是：③；
（2）实验步骤是：①组装仪器，检查装置气密性；
②用电子秤称量ag的氯酸钾和bg
的二氧化锰，充分混合后装入试管，连接好仪器并固定；
③加热，用排水法收集一定体积的气体，记录所用的时间；
④分别用等质量的氧化铁、氧化铝代替二氧化锰，收集相同体积的气体，记录所用的时间。
故答案为：（1）③；
（2）①组装仪器，检查装置气密性；
②用电子秤称量ag的氯酸钾和bg
的二氧化锰，充分混合后装入试管，连接好仪器并固定；
③加热，用排水法收集一定体积的气体，记录所用的时间；
④分别用等质量的氧化铁、氧化铝代替二氧化锰，收集相同体积的气体，记录所用的时间。
11．（2022 温州）小明认为教室内空气中氧气含量比室外低，于是想用红磷测定教室内空气中氧气的体积分数。老师告诉他，足量的红磷燃烧并不能耗尽空气中的氧气，建议用一氧化氮气体代替红磷进行实验。
在老师的指导下，小明进行如图所示实验：用注射器获取V1毫升教室内的空气，通过导管缓缓地全部推入量筒，与量筒内足量的V2毫升一氧化氮气体混合，待充分反应后，读出量筒中剩余气体体积为V3毫升。
说明：①V1、V2、V3都是在与教室气温、气压相同的状态下测得。
②一氧化氮难溶于水，也不与水反应。
③同温同压下，在氢氧化钠溶液参与下，4体积一氧化氮与3体积氧气恰好完全反应，且产物能完全被溶液吸收。
（1）小明用气密性良好的注射器，获取V1毫升教室内空气的具体操作是 在教室外，将注射器活塞推到底，将注射器拿到教室，再拉动活塞至刻度为V1毫升处并密封 。
（2）实验测得教室内空气中氧气的体积分数为 100% 。（用V1、V2、V3表示）
（3）小明提出，注射器内空气中的二氧化碳也会被氢氧化钠溶液吸收，从而影响实验结果。但老师指出，相比空气中的氧气含量，二氧化碳对实验结果的影响属于“次要因素”，不是“主要因素”，可忽略不计。还有许多科学实验中存在“主要因素”和“次要因素”，请再举一例并指明次要因素。 在探究影响重力势能大小的因素实验中，空气阻力是次要因素（其它合理答案也给分）
【解答】解：（1）用气密性良好的注射器，获取V1毫升教室内空气的具体操作是在教室外，将注射器活塞推到底，将注射器拿到教室，再拉动活塞至刻度为V1毫升处并密封。
（2）用注射器获取V1毫升教室内的空气，通过导管缓缓地全部推入量筒，与量筒内足量的V2毫升一氧化氮气体混合，待充分反应后，读出量筒中剩余气体体积为V3毫升。则一共消耗一氧化氮和氧气体积为V1+V2﹣V3；由题干信息：同温同压下，在氢氧化钠溶液参与下，4体积一氧化氮与3体积氧气恰好完全反应，且产物能完全被溶液吸收，故氧气体积为（V1+V2﹣V3）；教室内空气中氧气的体积分数为100%100%；
（3）在探究影响重力势能大小的因素实验中，空气阻力是次要因素（其它合理答案也给分）。
故答案为：（1）在教室外，将注射器活塞推到底，将注射器拿到教室，再拉动活塞至刻度为V1毫升处并密封；
（2）100%；
（3）在探究影响重力势能大小的因素实验中，空气阻力是次要因素（合理即可）。
12．（2021 丽水）建构合理的思维模型，既能促进深度学习，又能提高思维品质。小科建构了“两组分混合物含量测定”的思维模型：
运用该模型对教材中“测定空气中氧气含量”的实验进行了再探究：忽略含量很低的其它物质，空气可以看成由氮气和氧气组成的两组分混合物。
【探究一】根据沸点低的组分先汽化的性质，测定混合物中某组分的含量。
（1）将空气转变为液态空气，液氮先汽化。从建模角度分析，该操作属于上述思维模型中的 分离转移 ；
【探究二】根据混合物中某组分发生化学反应，测定混合物中某组分的含量。
（2）按图甲装置测定空气中氧气含量时，止水夹最合理的打开时间是 冷却到室温时 （填“反应刚结束时”或“冷却到室温时”）；
【交流评价】
（3）已知：在氧气不充足时，碳与氧气反应生成一氧化碳，一氧化碳不溶于水且不与碱反应。小科用足量木炭替换红磷，等体积氢氧化钠浓溶液替换集气瓶中的水，规范操作后，测得的氧气含量将 偏小 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）；
【继续探究】
（4）运用上述思维模型，小科又设计了图乙的实验装置，其“测定空气中氧气含量”的原理是 铜和装置中的氧气反应，生成氧化铜固体，装置内的气体冷却到室温时注射器内减少的体积即为装置内氧气的体积，氧气的体积与反应前装置内的总体积之比即为氧气的含量 。
【解答】解：（1）将空气转变为液态空气，液氮的沸点低先汽化，从混合物中分离出来，并没有转化为新的物质，因此从建模角度分析，该操作属于上述思维模型中的分离转移；故填：分离转移；
（2）为了使测量结果更准确，装置内的压强差最大，因此在步骤⑤中应等集气瓶冷却至室温后才打开止水夹；故填：冷却到室温时；
（3）从题目中所给的信息，小科用足量木炭替换红磷，等体积氢氧化钠浓溶液替换集气瓶中的水，是通过碳与氧气反应生成二氧化碳，然后用氢氧化钠溶液吸收生成的二氧化碳，从而达到测定空气中氧气含量的目的，但木炭燃烧过程中随着反应的进行，氧气越来越少，在氧气不充足时，碳与氧气反应生成一氧化碳，一氧化碳不溶于水且不与碱反应，因此生成的气体不能被全部吸收，故测得的氧气含量将偏小；故填：偏小；
（4）图乙装置中，测定空气中氧气含量的原理是铜和装置中的氧气反应，生成氧化铜固体，装置内的气体冷却到室温时注射器内减少的体积即为装置内氧气的体积，氧气的体积与反应前装置内的总体积之比即为氧气的含量；故填：铜和装置中的氧气反应，生成氧化铜固体，装置内的气体冷却到室温时注射器内减少的体积即为装置内氧气的体积，氧气的体积与反应前装置内的总体积之比即为氧气的含量。
13．（2021 浙江）小嘉用H2O2溶液制取氧气时，在烧瓶中加入50毫升水及0.5克MnO2，再往分液漏斗中加入30毫升15%的H2O2溶液。为什么要加入50毫升水呢？查阅资料发现：在不加入水时，若注入H2O2溶液速度过快，反应会过于剧烈而引发事故。
【提出问题】水是如何减缓该反应速度的呢？
【建立假设】水可以降低H2O2溶液浓度，从而减缓反应速度。
【实验方案】他利用如图装置，在相同条件下，分别用30毫升的1%、3%和7%的H2O2溶液进行实验，观察并比较。
【实验结论】加水降低了H2O2溶液的浓度，使反应速度变慢。
【交流反思】
（1）为了更好地比较反应的快慢，需控制三次实验中滴加H2O2溶液的 速度 相同。
（2）判断产生氧气的速度时，可以通过观察产生气泡的快慢，还可以比较 相同时间内收集到氧气的体积 。
【继续探究】针对提出的问题，他又利用如图装置，用3%的H2O2溶液分别在0℃、20℃和60℃的条件下进行实验。进行该实验所基于的假设是 降低温度，可以减缓反应的速率 。
【解答】解：（1）除探究要素不同之外，其它条件都应该是相同的，在相同条件下，分别用30毫升的1%、3%和7%的H2O2溶液进行实验，为了更好地比较反应的快慢，需控制三次实验中滴加H2O2溶液的速度相同。
（2）图中实验，用量筒收集生成的氧气，判断产生氧气的速度时，可以通过观察产生气泡的快慢，还可以比较相同时间内收集到氧气的体积。
（3）利用如图装置，用3%的H2O2溶液分别在0℃、20℃和60℃的条件下进行实验，控制的变量是温度不同，进行该实验所基于的假设是降低温度，可以减缓反应的速率。
故答案为：
（1）速度；
（2）相同时间内收集到氧气的体积；
（3）降低温度，可以减缓反应的速率。
14．（2022 绍兴）如图是人类对氧化还原反应的认识过程中的三个阶段。
【阶段Ⅰ】得失氧说：物质跟氧发生的反应叫氧化反应，含氧化合物中的氧被夺取的反应叫还原反应。
【阶段Ⅱ】化合价升降说：凡是出现元素化合价升降的化学反应都是氧化还原反应。化合价升高的反应叫氧化反应，化合价降低的反应叫还原反应。
【阶段Ⅲ】电子转移说：化合价升降的原因是电子的转移。凡有电子转移发生的化学反应都是氧化还原反应。失电子的反应叫氧化反应，得电子的反应叫还原反应。
（1）根据得失氧说，在H2+CuOCu+H2O化学变化中，H2发生了 氧化 反应。
（2）电子转移是元素化合价改变的本质原因。失电子后，元素的化合价会 升高 （选填“升高”或“降低”）。
（3）根据化合价升降说，化学反应的四种基本类型与氧化还原反应之间的关系如图所示，其中乙是 置换 反应。
（4）关于氧化还原反应的认识，下列理解正确的是 ABD 。
A.氧化和还原是相互对立又辩证统一的关系
B.电子转移说是从微观视角来探析和建构氧化还原反应的概念
C.自然界中发生的氧化还原反应对人类的生活和生产都是有利的
D.人类对氧化还原反应的认识过程是一个逐步发展、延伸和完善的过程
【解答】解：（1）根据得失氧说，在H2+CuOCu+H2O化学变化中，H2跟氧发生的反应，发生了氧化反应。
（2）失电子的反应叫氧化反应，化合价升高的反应叫氧化反应，可见，元素的原子失去电子后，其化合价会升高。
（3）因为氧化还原反应在反应前后有元素化合价发生变化，置换反应有单质参与和单质生成，所以一定有化合价变化。
（4）A、失电子的反应叫氧化反应，得电子的反应叫还原反应，可见，氧化和还原是相互对立又辩证统一的关系，故正确；
B、电子转移说是从电子得失（微观）视角来探析和建构氧化还原反应的概念，故正确；
C、自然界中发生的氧化还原反应对人类的生活和生产不一定是有利的，例如金属的锈蚀等，故错误；
D、由题干信息可知，人类对氧化还原反应的认识过程是一个逐步发展、延伸和完善的过程，故正确。
故答案为：（1）氧化；
（2）升高；
（3）置换；
（4）ABD。
15．（2022 舟山）在学习二氧化碳性质时，小舟进行如下探究：
【制取气体】用石灰石和稀盐酸作为原料制取二氧化碳气体，收集时要得到平稳的气流，应选择图甲中的 C （填字母）作为发生装置。
【探究性质】用图乙装置完成二氧化碳性质的探究后，小舟还想用该装置来验证氧气的密度大于空气密度的性质。若他将氧气倒入装有两支带火星的蜡烛的烧杯中（如图丙），预期观察到的现象是 蜡烛自下而上复燃 。
【解答】（1）用石灰石和稀盐酸作为原料制取二氧化碳气体，属于固液常温型制备气体，要得到平稳的气流，应控制液体的滴加速率，应选择图甲中的C，能通过分液漏斗控制滴加液体的速率，从而控制反应的速率；故答案为C；
（2）氧气具有助燃性，将氧气倒入装有两支带火星的蜡烛的烧杯中，氧气的密度比空气的大，且能支持燃烧，因此能观察到蜡烛自下而上复燃，故答案为蜡烛自下而上复燃。
四．解答题（共4小题）
16．（2023 金华）某款市售制氧杯具有供氧快、便携带、易操作、成本低的特点。图1为制氧杯实物图，图2为制氧杯内部结构剖面示意图，图3为制氧剂的相关信息。利用该制氧杯制氧，产生的氧气可以在剧烈运动后即时补氧，也可以供老人、孕妇等在家中和户外急救补氧。
【使用步骤】
Ⅰ.取下杯盖，在甲杯中加入A、B两种制氧剂，再加入清水至相应水位。
Ⅱ.取下与杯盖相连的乙杯，在乙杯中加入适量清水，将乙杯装回杯盖的中央正下方。
Ⅲ.将带有乙杯的杯盖和甲杯旋紧，形成一个如图1所示的整体。
Ⅳ.待出气孔②处有氧气逸出时，通过医用导气管供人呼吸补氧。
回答下列问题。
（1）在乙杯中加入清水的作用是 观察氧气产生的速率、湿润氧气 。
（2）在甲杯中加入清水至相应水位，清水除了溶解制氧剂A并使制氧反应发生以外，还具有的作用是 使二氧化锰与水形成悬浊液，增大反应物之间的接触面积 。
（3）请运用所学知识，并结合以上信息，解释该制氧杯能快速产生氧气并能从出气孔②快速逸出的原因。
【解答】解：（1）甲被中反应产生氧气次那个锅出气孔①进入乙烧杯中，乙烧杯中的水可以湿润氧气，使吸入的氧气更舒适，也可以观察产生气泡的速率判断反应速率的快慢；故答案为：观察氧气产生的速率、湿润氧气；
（2）制氧剂B二氧化锰加水混合后可以形成悬浊液，增加可与过氧化氢的接触面积，使制氧的效果更好；故答案为：使二氧化锰与水形成悬浊液，增大反应物之间的接触面积；
（3）制氧剂A放入水中反应产生过氧化氢，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解产生氧气，氧气不易溶于水，则能从出气孔②中快速的逸出。
17．（2022 舟山）我国政府承诺在2060年前实现碳中和，为此，控制碳排放和增加碳吸收都至关重要。研究发现，除了陆地植物固碳外，海洋也是重要的固碳之地，如图是海洋吸收二氧化碳的三种方式。
（1）自然溶解：大气中的二氧化碳能不断地溶解到海水中。研究表明，海水温度越低，单位体积溶解的二氧化碳越多。一年四季中，单位体积海水中溶解二氧化碳最多的是 冬 季。
（2）植物固碳：近海滩涂上的红树林、海洋浮游植物等通过光合作用吸收二氧化碳，最终这些碳元素随着植物残体沉积到海底。植物固碳只能发生在海洋的浅层，超过一定深度不能发生，其原因是 植物固碳只能发生在海洋的浅层，超过一定深度不能发生，其原因是海洋超过一定深度，光照弱，植物光合作用弱，无法维持生长 。
（3）碳酸盐泵：贝壳类、珊瑚等海洋生物将碳元素以碳酸钙的形式沉积起来。某地贝壳堤储存了约4亿吨贝壳，其中95%为碳酸钙，则该地贝壳堤固定了多少亿吨碳元素？ 0.456亿吨
【解答】（1）根据“研究表明，海水温度越低，单位体积溶解的二氧化碳越多”，冬季温度最低，可知，一年四季中，单位体积海水中溶解二氧化碳最多的是冬季；
（2）植物固碳只能发生在海洋的浅层，超过一定深度不能发生，其原因是海洋超过一定深度，光照弱，植物光合作用弱，无法维持生长；故答案为植物固碳只能发生在海洋的浅层，超过一定深度不能发生，其原因是海洋超过一定深度，光照弱，植物光合作用弱，无法维持生长；
（3）根据碳酸钙的化学式CaCO3可知，碳元素的质量分数为100%＝12%，所以碳元素的质量m＝4亿吨×95%×12%＝0.456亿吨；答：该地贝壳堤固定了0.456亿吨碳元素。
故答案为：
（1）冬
（2）海洋超过一定深度，光照弱，植物光合作用弱，无法维持生长
（3）0.456亿吨
18．（2021 金华）大棚种植农作物过程中，在作物生长旺盛期和成熟期，农民会给作物补充二氧化碳来提高产量与质量。研究表明，施用“吊袋式二氧化碳气肥”增产效果比较优异。
【资料】①吊袋式二氧化碳气肥会释放CO2供植物吸收利用；
②吊袋内CO2释放量会随着光照和温度的升高而增大，在温度过低时CO2气体释放量较少；
③使用时，将气肥悬挂在农作物枝叶上方位置比放在农作物底部位置效果好；
④施用气肥为不可离农作物太近。
请你用所学知识及以上资料信息，解释施用“吊袋式二氧化碳气肥”增产效果比较优异的原因。
【解答】解：光合作用的原料是二氧化碳和水，大棚内二氧化碳的浓度变化取决于生物的呼吸作用产生的二氧化碳与光合作用吸收的二氧化碳数量，在大棚内植物上施用“吊袋式二氧化碳气肥”，能适当增大棚内二氧化碳浓度，光合作用制造的有机物增多，从而导致大棚作物的产量增多。之所以不能放于农作物太近，是防止光合作用时因二氧化碳浓度过高，抑制植物的呼吸作用；二氧化碳的密度比空气大，之所以应放在上部，是因为植物光合作用的主要场所――叶在植物的上部，根和茎基本不进行光合作用。
故答案为：光合作用的原料是二氧化碳和水，在大棚内植物上施用“吊袋式二氧化碳气肥”，能适当增大棚内二氧化碳浓度，光合作用制造的有机物增多，从而导致大棚作物的产量增多。之所以不能放于农作物太近，是防止光合作用时因二氧化碳浓度过高，抑制植物的呼吸作用；二氧化碳的密度比空气大，之所以应放在上部，是因为植物光合作用的主要场所――叶在植物的上部，根和茎基本不进行光合作用。
19．（2021 浙江）目前，全球平均气温较工业化前已上升了1.1℃，其主要原因是自然界中的碳平衡被破坏。2020年9月22日，我国政府承诺：中国将力争于2030年前实现CO2排放达到峰值，2060年前实现碳中和，即通过各种方式抵消排放的CO2量，重新实现碳平衡，如图是碳循环和碳中和策略的示意图。
（1）人类进入工业化社会后，化石燃料的大量使用是碳平衡被破坏的主要原因之一。对此可采取的碳中和策略②有 减少化石燃料的使用，对化石燃料进行综合利用等 。
（2）要实现我国政府提出的目标，除图中策略外，还可用化学方法人工捕获，如将空气通入氢氧化钾溶液反应生成碳酸钾和水。写出用氢氧化钾捕获CO2的化学方程式 2KOH+CO2═K2CO3+H2O 。
（3）2020年12月下旬，我国部分地区出现多年未遇的极寒天气，因此有人质疑：今年天气这么冷，地球气温真的在上升吗？对于这样的质疑，你是否认同？并说明理由 不认同，是因为今年天气很冷，只是持续一段时间，从总体上说，近年来大气温度持续螺旋式上升 。
【解答】解：（1）人类进入工业化社会后，化石燃料的大量使用是碳平衡被破坏的主要原因之一，对此可采取的碳中和策略②有减少化石燃料的使用，对化石燃料进行综合利用等。
故填：减少化石燃料的使用，对化石燃料进行综合利用等。
（2）氢氧化钾和二氧化碳反应生成碳酸钾和水，反应的化学方程式：2KOH+CO2═K2CO3+H2O。
故填：2KOH+CO2═K2CO3+H2O。
（3）不认同，是因为今年天气很冷，只是持续一段时间，从总体上说，近年来大气温度持续螺旋式上升。
故填：不认同，是因为今年天气很冷，只是持续一段时间，从总体上说，近年来大气温度持续螺旋式上升。
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