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3.1 空气与氧气（分层训练）
【基础达标】
1．下列实验现象的描述不正确的是（ ）
A．细铁丝在氧气里点燃后剧烈燃烧，火星四射，产生黑色固体
B．带火星的木条在氧气中复燃
C．硫在空气中燃烧产生明亮的蓝紫色火焰，并生成有刺激性气味的气体
D．红磷在空气中燃烧产生大量白烟
【答案】C
【详解】A、细铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成一种黑色固体，故选项说法正确；
B、氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，故选项说法正确；
C、硫在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰，并生成有刺激性气味的气体，故选项说法错误；
D、红磷在空气中燃烧，产生大量的白烟，故选项说法正确。
故选C。
2．下列与氧气有关的实验操作，需要纠正的是（ ）
A．制取氧气 B．排水法收集氧气
C．检验氧气 D．硫在氧气中燃烧
【答案】A
【详解】A、该装置中的长颈漏斗没有伸入液面以下，会导致生成的氧气由长颈漏斗逸出，图示操作错误。需要纠正，符合题意；
B、氧气不易溶于水，可采用排水法来收集氧气，图示操作正确，不需要纠正，不符合题意；
C、氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，因此可用带火星的木条检验氧气，图示操作正确，不需要纠正，不符合题意；
D、水能吸收二氧化硫，在做硫在氧气中燃烧实验时，为防止生成的二氧化硫逸散到空气造成污染，可在实验前加入少量水，用于吸收有毒的二氧化硫气体，图示操作正确，不需要纠正，不符合题意。
故选A。
3．下列有关氧气的说法正确的是（ ）
A．氧气能和很多金属、非金属单质反应，所以氧气是一种很不稳定的气体
B．鱼、虾能在水中生存是由于氧气易溶于水
C．氧气应用于焊接或切割金属，体现了氧气的可燃性
D．标准状况下氧气密度略大于空气
【答案】D
【详解】A、氧气能与许多物质发生反应，所以氧气是一种比较活泼的气体，错误；
B、鱼可以在水中生存，说明水中溶解一定量的氧气，不说明氧气易溶于水，错误
C、氧气应用于焊接或切割金属，是利用可燃物在氧气中燃烧产生高温，体现了氧气的助燃性，不是可燃性，错误；
D、标准状况下氧气密度略大于空气，正确。
故选D。
4．下列有关氧气的说法正确的是（ ）
A．氧气可以做燃料
B．工业上用分离液态空气的方法制取氧气是分解反应
C．氧气能与所有物质发生反应
D．物质在氧气中燃烧属于氧化反应
【答案】D
【详解】A、氧气不具有可燃性，不可用作燃料，错误；
B、工业上用分离液态空气的方法制取氧气，过程中没有生成新物质，是物理变化，分解反应是化学反应的一种类型，错误；
C、氧气能与许多物质反应，不能与所有物质发生反应，错误；
D、物质与氧气发生的反应都属于氧化反应，正确。
故选D。
5．有一份纯氯酸钾固体a，另有一份混有少量二氧化锰的氯酸钾固体b，两份固体质量相等。分别同时加热a和b（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A
【分析】a中氯酸钾的质量大于b中氯酸钾的质量，因而a产生的氧气比b多，b中有催化剂二氧化锰，可以使氯酸钾在较低的温度下迅速的放出氧气，而a却需要在较高的温度下才能缓慢的放出氧气，因而b反应用的时间比a短。
【详解】A、分析图像可知a产生的氧气多，b反应用的时间比a短，正确；
B、分析图像可知ab反应产生的氧气一样多，错误；
C、分析图像可知ab产生的氧气一样多，错误；
D、分析图像可知b反应产生的氧气多，错误。
故选A。
6．某同学在验证空气成分时采用了以下方法，可行的是（ ）
A．用大针筒向小试管中的澄清石灰水中注气，检验空气中是否含有二氧化碳
B．向玻璃上哈气，玻璃上会凝结成许多小水珠，检验空气中是否含有水分
C．观察带火星的木条是否在空气中复燃，检验空气中是否含有氧气
D．观察硫酸铜晶体在空气中是否变蓝，检验空气中是否含有水分
【答案】A
【详解】A、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，所以用大针筒向小试管中的澄清石灰水中注气，检验空气中是否含有二氧化碳，正确；
B、向玻璃上哈气，不是空气中成分，而是人体呼出的气体成分，错误；
C、氧气能使带火星的木条复燃，但是空气中氧气含量低，不能使带火星木条复燃，所以不能验证是否含有氧气，错误；
D、硫酸铜白色粉末遇到水变为蓝色的硫酸铜晶体，不能通过观察硫酸铜晶体爆露在空气中是否变蓝，检验空气中是否含有水分，错误。
故选A。
7．木炭燃烧实验如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．①中木炭发出耀眼的白光 B．②中氧气为无色气体，密度比空气小
C．③中澄清石灰水会变浑浊 D．对比①②现象可证明，氧气具有可燃性
【答案】C
【详解】A、木炭在氧气中燃烧发出白光，在①中加热只发红光，选项错误；
B、②中氧气为无色气体，密度比空气略大，选项错误；
C、木炭在氧气中燃烧生成了二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，选项正确；
D、对比①②现象可证明，可燃物燃烧的剧烈程度与氧气的浓度有关，氧气具有助燃性，不具有可燃性，选项错误，故选C。
8．做空气中氧气含量测定的实验装置如图。下列有关说法正确的是（ ）
A．选用红磷是因为可以与O2反应，生成固态的P2O5，几乎耗尽瓶内氧气
B．燃烧匙中的红磷可以换成硫或木炭
C．燃烧匙中的红磷越多，水位上升越高
D．本实验可以证明空气中含有N2、O2、CO2和稀有气体
【答案】A
【分析】在装有空气的密闭容器中，欲用燃烧法测定空气中氧气含量，所选除氧剂要具备以下特征：本身能够在空气中燃烧（只能与空气中的氧气反应）；本身的状态为非气体；生成物为非气态。该实验一般要注意以下几点：①装置的气密性好；②所用药品必须是足量；③读数时一定要冷却到原温度，据此进行分析解答。
【详解】A、选用红磷是因为可以与O2反应，生成固态的P2O5，几乎耗尽瓶内氧气，使瓶内压强减小，A说法正确。
B、硫在空气中燃烧生成二氧化硫气体，虽除去氧气，却没有形成压强差，B说法错误。
C、水位上升的高度取决于被消耗氧气的体积，红磷再多也是没用的，C说法错误。
D、本实验证明空气中含有氧气和其它气体，D说法错误。故选A。
9．（一）空气是一种宝贵的自然资源，人类生活离不开空气。
（1）炸脆的食物放置一段时间后变软，是因为空气中有 ；
（2）我们可以用 来检验空气中有二氧化碳；
（二）我们知道，物质的性质决定了它的用途，用途又体现了性质。在人们的日常生产、生活中，气体作为常用物质经常被使用。在下列实际应用中，分别利用了物质（气体）的哪些性质或哪些用途？
（3）乙炔在氧气中燃烧产生高温火焰用于焊接、切割金属，这是利用氧气 的性质；
（4）氮气化学性质不活泼，常用作 气，如在灯泡中充氮可延长灯泡的使用寿命；
（5）稀有气体通电时能发出 的光，常用来作航海标灯、闪光灯、霓虹灯的填充气。
【答案】 水蒸气 澄清石灰水 能支持燃烧 保护 不同颜色
【详解】（1）炸脆的食物放置一段时间后会变软，说明吸收了空气中的水蒸气；
（2）检验空气中有二氧化碳是澄清石灰水中的氢氧化钙和二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀和水；
（3）乙炔能在氧气中燃烧，是因为氧气能支持燃烧；
（4）氮气是一种化学性质较不活泼的气体，常用作保护气，如灯泡中充氮可延长灯泡的使用寿命；
（5）稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，可用于制作各种电光源。
10．某学习小组同学利用如图装置验证了空气中氧气的含量。请回答：
（1）上述实验中白磷燃烧的产物是 。（写化学式）
（2）若上述实验测得氧气含量为20%，则最终量筒中液面约降至 刻度线处。
（3）下列有关说法错误的是 。
A．白磷的作用是消耗试管中的氧气
B．白磷火焰熄灭、试管冷却到室温后再打开止水夹
C．若实验中没有夹紧止水夹将使测定的氧气体积分数偏小
【答案】 P2O5 30 C
【详解】（1）白磷与空气中的氧气在点燃的条件下反应生成五氧化二磷，其化学式为P2O5，故填P2O5。
（2）上述实验测得氧气含量为20%，则100mL空气中氧气的体积=100mL×20%=20mL，氧气完全被消耗后，进入试管中的水的体积为20mL，则最终量筒中液面约降20mL至30mL刻度处，故填30。
（3）A 白磷能够与装置中的空气中的氧气发生反应，其作用是消耗试管中的氧气，选项正确；
B 实验中，白磷火焰熄灭、试管冷却到室温后再打开止水夹，能够避免膨胀的气体对实验结果产生干扰，选项正确；
C 若实验中没有夹紧止水夹，装置中受热膨胀气体会逸散到空气中，进入试管中的水偏多，将使测定的氧气体积分数偏大，选项错误，故填C。
11．为检验空气中氧气的含量，设计了如下方案：选用实际容积为40毫升的试管作反应容器，将过量的白磷放入试管中，用橡皮塞塞紧试管口，通过导管与实际容积为60毫升且润滑性很好的针筒注射器组成如图的买验装置。假设此实验能按照设想正常进行，且白磷所占体积与导管内的气体体积忽略不计。
（1）实验前，若要说明装置气密性良好，操作为 ；
（2）弹簧夹关闭，加热白磷充分燃烧，等试管冷却后，打开弹簧夹，注射器的活塞停留约在 毫升刻度处，能为提供证据；
（3）若最终实验结果为氧气占空气体积分数不足，可能是因为 （写出一点即可）。
【答案】 向右侧拉试管，一段时间后松手，如注射器活塞会回到原位则装置气密性良好（其他合理即可） 12 红磷不足，装置漏气，未等试管冷却到室温就打开弹簧夹读数
【详解】（1）该装置有注射器，可以利用注射器检验装置的气密性，如可以向右侧拉试管，装置内气压降低，如装置气密性良好，外部空气不会进入装置，一段时间后松手，在大气压作用下注射器活塞会向左运动，装置内气压逐渐增加直到和大气压相同，如外部空气没有进入装置，则注射器活塞会回到原位。
（2）开始弹簧夹关闭，所以消耗的只有试管内空气中的氧气，氧气约占空气体积的五分之一，所以消耗氧气的体积为。则注射器内的空气进入试管内8mL，剩余20mL-8mL=12mL，所以打开弹簧夹，注射器的活塞停留约在12毫升刻度处，能为提供证据；
（3）结果是氧气占空气体积分数不足五分之一，则测量结果偏小，可能是红磷不足，导致氧气不能被完全消耗，装置漏气，有外部的空气进入装置，未等试管冷却到室温就打开弹簧夹读数，气体膨胀，进入试管内气体的体积偏少。
【巩固提升】
12．下列物质在空气或氧气中燃烧时，现象描述正确的是 （ ）
A．红磷在空气中燃烧，冒出浓烈的黑烟，生成黑色粉末
B．铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成红色粉末
C．木炭在氧气中燃烧，发出白光，产生使澄清石灰水变浑浊的气体
D．硫在氧气中燃烧，发出微弱的淡蓝色火焰，产生无色无味的气体
【答案】C
【详解】A、红磷在空气中燃烧，产生大量的白烟，生成一种白色固体雾，故选项说法错误；
B、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；
C、木炭在氧气中燃烧，发出白光，放出热量，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体，故选项说法正确；
D、硫在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，放出热量，产生一种具有刺激性气味的气体，故选项说法错误。
故选C。
13．某校兴趣小组同学将课本“测定空气中氧气的含量”实验装置（如甲图）改进为新的实验装置（如乙图），下列有关改进后的装置评价不恰当的是（ ）
A．在密闭容器中进行，环境污染少 B．装置简洁，操作简单，节约药品
C．实验中活塞先向左移，后向右移 D．更方便推算出空气中氧气的含量
【答案】C
【详解】A．在密闭容器中进行，反应生成的五氧化二磷固体不会逸散到空气中，对环境污染少，故A正确不合题意。
B．装置简洁，操作简单，节约药品，故B正确不合题意。
C．实验中，白磷燃烧放出大量的热，导致管内压强增大，则活塞先向右移；反应结束后，温度下降，气压减小，活塞向左移动，故C错误符合题意。
D．将反应前后，活塞左测所对刻度的减少量就是其中氧气的体积，则更方便推算出空气中氧气的含量，故D正确不合题意。
故选C。
14．如图所示，①为制取氧气的发生装置（气密性良好），其中的燃烧匙可以上下移动。②和③为氧气的收集装置。小金欲制取一瓶干燥的氧气，下列分析正确的是（ ）
A．在①中，将MnO2浸入H2O2溶液，MnO2可分解产生氧气
B．若用装置②的方法收集氧气，需等到导管口气泡均匀并连续冒出时才可收集
C．若用装置③的方法收集氧气，可将带火星的木条伸入瓶内进行验满
D．将装置①分别与装置②或③连接，均能达到实验目的
【答案】B
【详解】A、在①中，将MnO2浸入H2O2溶液，MnO2可分解产生氧气错误，因为二氧化锰是催化剂，故选项错误；
B、若用装置②的方法收集氧气，需等到导管口气泡均匀并连续冒出时才可收集，故选项正确；
C、若用装置③的方法收集氧气，可将带火星的木条放在集气瓶口验满，故选项错误；
D、将装置①分别与装置②或③连接，均能达到实验目的错误，因为排水法收集的氧气不干燥，故选项错误；
故选B。
15．已知分解温度：高锰酸钾240℃、氯酸钾400℃以上。如图为等质量的高锰酸钾和氯酸钾分别用相同的酒精灯加热时，产生氧气的质量（m/g）随消耗时间（t/s），下列说法正确的是（ ）
A．图中甲代表高锰酸钾分解的示意图
B．0﹣t1没有氧气放出是因为还未开始加热
C．高锰酸钾可以做氯酸钾分解的催化剂
D．比较m1和m2可知，制得相同质量的氧气需要氯酸钾的质量少
【答案】D
【详解】A、由题干信息可知，同时加热时，高锰酸钾首先分解产生氧气，所以乙图代表高锰酸钾分解的示意图，甲图代表氯酸钾分解的示意图，故选项说法错误；
B、观察图示可知，0-t1没有氧气放出是因为没有达到固体分解所需的温度，故选项说法错误；
C、高锰酸钾分解生成的二氧化锰可以做氯酸钾分解的催化剂，而非高锰酸钾可以做氯酸钾分解的催化剂，故选项说法错误；
D、.观察图示可知，比较m1和m2可知，等质量的氯酸钾与高锰酸钾完全分解时，氯酸钾生成的氧气多，所以制得相同质量的氧气需要氯酸钾的质量少，故选项说法正确。
故选D。
16．溶液在二氧化锰催化作用下会剧烈反应产生。实验室欲利用15%的溶液制取，则下列装置中，有关装置选择、药品选用、收集装置等，叙述最合理的是（ ）
A．甲装置速度可控又可以快速制取而且不含杂质
B．乙装置中的水没有参与反应是多余的
C．丙装置能获得较纯的
D．乙丁组合具有制取反应速度可控性和收集到的氧气纯度高的优点
【答案】D
【详解】A、长颈漏斗不能控制液体的滴加速率，因此不能控制反应速率，选项错误；
B、乙装置中的水没有参与反应，但它可以使滴入的过氧化氢溶液浓度降低，影响反应速率，选项错误；
C、用向上排空气法收集的氧气纯度没有排水法大，选项错误；
D、乙丁组合具有制取反应速度可控性和收集到的氧气纯度高的优点，选项正确，故选D。
17．小马同学将一定量的氯酸钾与少量高锰酸钾的混合物加热制取氧气，部分物质质量随时间的变化如图所示，下列有关叙述正确的是（ ）
A．在t1至t2时间内，氯酸钾的质量在减少
B．在t3至t4时间内，二氧化锰的质量增加
C．t3时，试管中有4种固体物质
D．曲线c代表加热过程中生成氧气质量的变化
【答案】C
【分析】高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰、氧气，氯酸钾在二氧化锰的催化作用下加热分解生成氯化钾和氧气；
【详解】A、高锰酸钾比氯酸钾更容易反应，故在 t1 至 t2 时间内，高锰酸钾的质量在减少，氯酸钾从t2开始反应，错误；
B、综上分析，b表示高锰酸钾分解，a表示氯酸钾分解，到t4时，高锰酸钾完全反应，则二氧化锰的质量不再增加，在 t3 至 t4 时间内，二氧化锰催化氯酸钾分解，二氧化锰的质量不变，错误；
C、t3 时，试管中有锰酸钾、二氧化锰、氯化钾、氯酸钾4种固体物质，正确；
D、氧气从t1时就开始生成了，曲线c代表加热过程中生成氯化钾质量的变化，错误。
故选C。
18．某化学兴趣小组的同学在老师的知道下，正确完成如图所示的测定空气中氧气含量的两个实验，已知所用实验装置气密性良好，铜在加热时只与氧气反应生成黑色的氧化铜固体。关于该实验，有如下说法：
①实验一中若导管口有气泡冒出，则该因素易导致测得的氧气含量偏小；
②实验二需固定左边注射器的活塞，以减小实验误差；
③停止加热后即可读出注射器内气体的体积约为24mL；
④实验取用铜丝质量的多少不会影响实验结果；
⑤实验二全过程中，可观察到注射器内气体的体积一直在减少；
⑥两个实验均能证明空气中约含体积的氧气。其中正确说法的个数有（ ）
A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
【答案】A
【详解】①实验一中若导管口有气泡冒出，后期会导致更多的水进入装置内，所以是导致结果偏大，故错误；
②实验二需不断推拉注射器的活塞，以减小实验误差；故错误；
③应该在停止加热并冷却至室温才能读数，故错误；
④实验过程中为了将空气中的氧气完全耗尽，加入的铜丝必须是过量的，故错误；
⑤实验二全过程中，可观察到注射器内气体的体积在减少，大约为注射器内气体的体积的五分之一，故错误；
⑥两个实验均能证明空气中约含五分之一体积的氧气，故正确。
故选A。
19．为了更好地理解红磷燃烧法测定空气中氧气含量的实验原理，可以利用传感器技术实时测定图1实验装置内的压强、温度和氧气浓度变化，三条曲线变化趋势如图2所示。下列有关叙述错误的是（ ）
A．Y曲线表示的是氧气浓度变化
B．BC段压强变化仅跟红磷燃烧放热，气体受热膨胀有关
C．为了使EF段数据与AB段相等需要最终调节右侧容器水量使两侧液面相平
D．DE段对应的变化进程是打开活塞，水倒吸进广口瓶
【答案】B
【详解】A、红磷燃烧消耗装置中的氧气，随着燃烧的进行，氧气的浓度减小，即Y曲线表示的是氧气浓度变化，选项正确；
B、红磷燃烧消耗装置中的氧气，使装置中的压强减小，同时红磷燃烧放热，气体受热膨胀，即BC段压强变化不仅跟红磷燃烧放热，气体受热膨胀有关，选项错误；
C、为了使EF段数据与AB段相等需要最终调节右侧容器水量使两侧液面相平，选项正确；
D、DE段对应的压强急剧增大，恢复至原压强，变化进程是打开活塞，水倒吸进广口瓶，选项正确，故选B。
20．如图是实验室制取气体的常用装置，请回答下列问题：
(1)A装置中仪器a的名称是 。
(2)选用双氧水和二氧化锰制取氧气时，应选用 作为气体发生装置（填字母），其中二氧化锰起 作用。
(3)若选用装置D，采用排空气法收集氧气，氧气应从 （填b或c）管进入。
(4)实验室常用氯化铵固体和碱石灰固体共热来制取氨气。常温下氨气是一种无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小。氨气极易溶于水。制取并收集氨气时，应从如图中选择的发生装置为 （填字母）；应选择的收集装置是 （填字母）；
【答案】(1)分液漏斗
(2) A 催化
(3)b
(4) B D/E
【详解】（1）A装置中仪器a的名称是分液漏斗。
（2）实验室常用双氧水和二氧化锰制取氧气，反应不需加热，应选用A作为气体发生装置，其中二氧化锰是该反应的催化剂，起催化作用。
（3）若选用装置D，采用排空气法收集氧气，氧气应从b管进入，因为氧气的密度比空气大，气体沿b导管进入，集气瓶中空气沿c导管逸出。
（4）实验室常用氯化铵固体和碱石灰固体共热来制取氨气。常温下氨气是一种无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，氨气极易溶于水。制取并收集氨气时，应从如图中选择的发生装置为B，该反应需要加热，选用固固加热型发生装置，应选择的收集装置是E，因为氨气极易溶于水且氨气的密度比空气小，选用向下排空气法，也可选择D，因为氨气密度比空气小，氨气沿c管通入，集气瓶中的空气沿b管逸出。
21．1774年10月，拉瓦锡利用如图装置研究空气中的新气体，曲颈甑和玻璃钟罩内都为汞，最终他确认了一种新气体，并正式命名为“氧气”。通过实验拉瓦锡提出了他的燃烧学说，建立了科学的氧化学说。
科学史再现：如图做好实验准备，调节玻璃钟罩与汞槽中的汞液面相平，做好标记，测得玻璃钟罩内约有36体积的空气，曲颈甑内约14体积空气。精确记录装置内温度和气压，点燃炉火加热装置，约12天判断已经完全反应熄灭火炉，让器皿冷却至初始温度，移动钟罩使罩内汞液面再次和汞槽中液面相平，测得装置总剩余气体为43体积。反应的化学方程式为：，汞为银白色液体，氧化汞（HgO）为红色固体。
（1）判断拉瓦锡实验中汞和氧气已完全反应的依据 。
（2）在拉瓦锡实验中，汞的作用有 （写出两点）。
（3）拉瓦锡实验测得的空气中氧气的体积分数约为 。
【答案】 玻璃钟罩中汞液面不再上升（曲颈甑中红色固体不再增加等） 密封装置、与氧气反应 14%
【详解】（1）汞和氧气生成红色的氧化汞固体。汞和氧气反应会使气体体积变小，当反应停止后气体体积不再变化，则钟罩和汞槽中的液面高度差不再变化。所以判断拉瓦锡实验中汞和氧气已完全反应的依据是钟罩和汞槽中的液面高度差不再变化（或曲颈甑中红色固体不再增加等）。
（2）在拉瓦锡实验中，汞的作用有作反应物和氧气反应，消耗氧气，同时起到液封作用。
（3）拉瓦锡实验测得的空气中氧气的体积分数约为。
22．某化学兴趣小组的同学用下列装置来“测定空气中氧气的含量”，实验步骤如下：
A、在硬质玻璃管中加入铜粉，两端塞上带玻璃导管的橡皮擦，一端用气球封闭，一端连接注射器，并在注射器中预留一定体积的气体；
B．根据酒精灯高度，将连接好的装置固定在铁架台上；
C．测量出实验所用硬质玻璃管的容积；
D．用酒精灯加热铜粉部分，并不断推拉注射器；
E．停止加热，待试管冷却至室温，注射器活塞稳定后，记录注射器中气体的体积。
请你根据以上实验，回答下列问题：
（1）请你写带有标号仪器的名称。① 。
（2）该实验的正确步骤是 。
（3）向玻璃管内加入的铜粉要过量，其目的是 。
（4）假设硬质玻璃管的容积是40mL，反应前注射器内的气体体积为20mL，反应后注射器中气体的体积为8mL，则空气中氧气的体积分数是 。
【答案】 铁架台 CABDE 把装置中的氧气耗尽 20%
【详解】（1）由图可知，仪器①的名称是铁架台，故填铁架台。
（2）用下列装置来“测定空气中氧气的含量”，其操作步骤是测量出实验所用硬质玻璃管的容积；在硬质玻璃管中加入铜粉，两端塞上带玻璃导管的橡皮擦，一端用气球封闭，一端连接注射器，并在注射器中预留一定体积的气体；根据酒精灯高度，将连接好的装置固定在铁架台上；用酒精灯加热铜粉部分，并不断推拉注射器；停止加热，待试管冷却至室温，注射器活塞稳定后，记录注射器中气体的体积，即正确顺序是CABDE，故填CABDE。
（3）向玻璃管内加入的铜粉要过量，其目的是把装置中的氧气耗尽，使实验结果更准确，故填把装置中的氧气耗尽。
（4）反应前空气的体积=20mL+40mL=60mL，消耗的氧气的体积=20mL 8mL=12mL，则空气中氧气的体积分数=×100%=20%，故填20%。
23．某同学利用白磷燃烧测定空气中氧气的含量（如图所示），选用50mL的试管作反应容器和量程体积足够大且润滑效果很好的针筒注射器，将足量的白磷放入试管后，用橡皮塞塞紧试管并夹紧弹簧夹，用酒精灯加热白磷，燃烧结束后等到试管冷却后松开弹簧夹，观察现象。
（1）正式开始实验前，该兴趣小组同学打开弹簧夹，将注射器活塞从20mL刻度处推至17mL处，然后松开活塞观察到活塞返回至20mL刻度处，该操作的主要目的是 。
（2）若先夹紧弹簧夹，用酒精灯加热白磷，燃烧结束等到试管冷却后再松开弹簧夹，中间的连接管内空气体积忽略不计，若实验成功，可观察到活塞前缘最终停留在 mL刻度处。
【拓展延伸】为了帮助同学们更好地理解测定氧气含量的实验原理，老师利用传感器技术定时测定了实验装置（如图1）内的压强、温度和氧气浓度，三条曲线变化趋势如图2所示。
（3）X曲线表示压强变化趋势，Y曲线表示 。
（4）结合Y、Z两条曲线，解释图2中AB段压强变化的原因是 。
【答案】 检查装置气密性 10 温度的变化趋势 白磷燃烧放热导致气压增大幅度大于氧气减少导致气压减小的幅度
【详解】（1）正式开始实验前，该兴趣小组同学打开弹簧夹，将注射器活塞从20mL刻度处推至17mL处，然后松开活塞观察到活塞返回至20mL刻度处，该操作的主要目的是检查装置气密性；
（2）若先夹紧弹簧夹，用酒精灯加热白磷，燃烧结束等到试管冷却后再松开弹簧夹，中间的连接管内空气体积忽略不计，若实验成功，可观察到活塞前缘最终停留在20mL-50mL×=10mL刻度处；
（3）X曲线表示压强变化趋势，Y曲线表示温度的变化趋势，是因为白磷燃烧放热水中温度升高，完全反应后不再放热，温度逐渐降低至原温度；
（4）图2中AB段压强变化的原因是白磷燃烧放热导致气压增大幅度大于氧气减少导致气压减小的幅度。
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3.1 空气与氧气（分层训练）
【基础达标】
1．下列实验现象的描述不正确的是（ ）
A．细铁丝在氧气里点燃后剧烈燃烧，火星四射，产生黑色固体
B．带火星的木条在氧气中复燃
C．硫在空气中燃烧产生明亮的蓝紫色火焰，并生成有刺激性气味的气体
D．红磷在空气中燃烧产生大量白烟
2．下列与氧气有关的实验操作，需要纠正的是（ ）
A．制取氧气 B．排水法收集氧气 C．检验氧气 D．硫在氧气中燃烧
3．下列有关氧气的说法正确的是（ ）
A．氧气能和很多金属、非金属单质反应，所以氧气是一种很不稳定的气体
B．鱼、虾能在水中生存是由于氧气易溶于水
C．氧气应用于焊接或切割金属，体现了氧气的可燃性
D．标准状况下氧气密度略大于空气
4．下列有关氧气的说法正确的是（ ）
A．氧气可以做燃料
B．工业上用分离液态空气的方法制取氧气是分解反应
C．氧气能与所有物质发生反应
D．物质在氧气中燃烧属于氧化反应
5．有一份纯氯酸钾固体a，另有一份混有少量二氧化锰的氯酸钾固体b，两份固体质量相等。分别同时加热a和b（ ）
A． B． C． D．
6．某同学在验证空气成分时采用了以下方法，可行的是（ ）
A．用大针筒向小试管中的澄清石灰水中注气，检验空气中是否含有二氧化碳
B．向玻璃上哈气，玻璃上会凝结成许多小水珠，检验空气中是否含有水分
C．观察带火星的木条是否在空气中复燃，检验空气中是否含有氧气
D．观察硫酸铜晶体在空气中是否变蓝，检验空气中是否含有水分
7．木炭燃烧实验如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．①中木炭发出耀眼的白光 B．②中氧气为无色气体，密度比空气小
C．③中澄清石灰水会变浑浊 D．对比①②现象可证明，氧气具有可燃性
8．做空气中氧气含量测定的实验装置如图。下列有关说法正确的是（ ）
A．选用红磷是因为可以与O2反应，生成固态的P2O5，几乎耗尽瓶内氧气
B．燃烧匙中的红磷可以换成硫或木炭
C．燃烧匙中的红磷越多，水位上升越高
D．本实验可以证明空气中含有N2、O2、CO2和稀有气体
9．（一）空气是一种宝贵的自然资源，人类生活离不开空气。
（1）炸脆的食物放置一段时间后变软，是因为空气中有 ；
（2）我们可以用 来检验空气中有二氧化碳；
（二）我们知道，物质的性质决定了它的用途，用途又体现了性质。在人们的日常生产、生活中，气体作为常用物质经常被使用。在下列实际应用中，分别利用了物质（气体）的哪些性质或哪些用途？
（3）乙炔在氧气中燃烧产生高温火焰用于焊接、切割金属，这是利用氧气 的性质；
（4）氮气化学性质不活泼，常用作 气，如在灯泡中充氮可延长灯泡的使用寿命；
（5）稀有气体通电时能发出 的光，常用来作航海标灯、闪光灯、霓虹灯的填充气。
10．某学习小组同学利用如图装置验证了空气中氧气的含量。请回答：
（1）上述实验中白磷燃烧的产物是 。（写化学式）
（2）若上述实验测得氧气含量为20%，则最终量筒中液面约降至 刻度线处。
（3）下列有关说法错误的是 。
A．白磷的作用是消耗试管中的氧气
B．白磷火焰熄灭、试管冷却到室温后再打开止水夹
C．若实验中没有夹紧止水夹将使测定的氧气体积分数偏小
11．为检验空气中氧气的含量，设计了如下方案：选用实际容积为40毫升的试管作反应容器，将过量的白磷放入试管中，用橡皮塞塞紧试管口，通过导管与实际容积为60毫升且润滑性很好的针筒注射器组成如图的买验装置。假设此实验能按照设想正常进行，且白磷所占体积与导管内的气体体积忽略不计。
（1）实验前，若要说明装置气密性良好，操作为 ；
（2）弹簧夹关闭，加热白磷充分燃烧，等试管冷却后，打开弹簧夹，注射器的活塞停留约在 毫升刻度处，能为提供证据；
（3）若最终实验结果为氧气占空气体积分数不足，
可能是因为 （写出一点即可）。
【巩固提升】
12．下列物质在空气或氧气中燃烧时，现象描述正确的是 （ ）
A．红磷在空气中燃烧，冒出浓烈的黑烟，生成黑色粉末
B．铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成红色粉末
C．木炭在氧气中燃烧，发出白光，产生使澄清石灰水变浑浊的气体
D．硫在氧气中燃烧，发出微弱的淡蓝色火焰，产生无色无味的气体
13．某校兴趣小组同学将课本“测定空气中氧气的含量”实验装置（如甲图）改进为新的实验装置（如乙图），下列有关改进后的装置评价不恰当的是（ ）
A．在密闭容器中进行，环境污染少 B．装置简洁，操作简单，节约药品
C．实验中活塞先向左移，后向右移 D．更方便推算出空气中氧气的含量
14．如图所示，①为制取氧气的发生装置（气密性良好），其中的燃烧匙可以上下移动。②和③为氧气的收集装置。小金欲制取一瓶干燥的氧气，下列分析正确的是（ ）
A．在①中，将MnO2浸入H2O2溶液，MnO2可分解产生氧气
B．若用装置②的方法收集氧气，需等到导管口气泡均匀并连续冒出时才可收集
C．若用装置③的方法收集氧气，可将带火星的木条伸入瓶内进行验满
D．将装置①分别与装置②或③连接，均能达到实验目的
15．已知分解温度：高锰酸钾240℃、氯酸钾400℃以上。如图为等质量的高锰酸钾和氯酸钾分别用相同的酒精灯加热时，产生氧气的质量（m/g）随消耗时间（t/s），下列说法正确的是（ ）
A．图中甲代表高锰酸钾分解的示意图
B．0﹣t1没有氧气放出是因为还未开始加热
C．高锰酸钾可以做氯酸钾分解的催化剂
D．比较m1和m2可知，制得相同质量的氧气需要氯酸钾的质量少
16．H2O2溶液在二氧化锰催化作用下会剧烈反应产生O2。实验室欲利用15%的H2O2溶液制取O2，则下列装置中，有关装置选择、药品选用、收集装置等，叙述最合理的是（ ）
A．甲装置速度可控又可以快速制取O2而且不含杂质
B．乙装置中的水没有参与反应是多余的
C．丙装置能获得较纯的O2
D．乙丁组合具有制取反应速度可控性和收集到的氧气纯度高的优点
17．小马同学将一定量的氯酸钾与少量高锰酸钾的混合物加热制取氧气，部分物质质量随时间的变化如图所示，下列有关叙述正确的是（ ）
A．在t1至t2时间内，氯酸钾的质量在减少
B．在t3至t4时间内，二氧化锰的质量增加
C．t3时，试管中有4种固体物质
D．曲线c代表加热过程中生成氧气质量的变化
18．某化学兴趣小组同学在老师的知道下，正确完成如图所示的测定空气中氧气含量的两个实验，已知所用实验装置气密性良好，铜在加热时只与氧气反应生成黑色的氧化铜固体。关于该实验，有如下说法：
①实验一中若导管口有气泡冒出，则该因素易导致测得的氧气含量偏小；
②实验二需固定左边注射器的活塞，以减小实验误差；
③停止加热后即可读出注射器内气体的体积约为24mL；
④实验取用铜丝质量的多少不会影响实验结果；
⑤实验二全过程中，可观察到注射器内气体的体积一直在减少；
⑥两个实验均能证明空气中约含体积的氧气。其中正确说法的个数有（ ）
A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
19．为了更好地理解红磷燃烧法测定空气中氧气含量的实验原理，可以利用传感器技术实时测定图1实验装置内的压强、温度和氧气浓度变化，三条曲线变化趋势如图2所示。下列有关叙述错误的是（ ）
A．Y曲线表示的是氧气浓度变化
B．BC段压强变化仅跟红磷燃烧放热，气体受热膨胀有关
C．为了使EF段数据与AB段相等需要最终调节右侧容器水量使两侧液面相平
D．DE段对应的变化进程是打开活塞，水倒吸进广口瓶
20．如图是实验室制取气体的常用装置，请回答下列问题：
(1)A装置中仪器a的名称是 。
(2)选用双氧水和二氧化锰制取氧气时，应选用 作为气体发生装置（填字母），其中二氧化锰起 作用。
(3)若选用装置D，采用排空气法收集氧气，氧气应从 （填b或c）管进入。
(4)实验室常用氯化铵固体和碱石灰固体共热来制取氨气。常温下氨气是一种无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小。氨气极易溶于水。制取并收集氨气时，应从如图中选择的发生装置为 （填字母）；应选择的收集装置是 （填字母）；
21．1774年10月，拉瓦锡利用如图装置研究空气中的新气体，曲颈甑和玻璃钟罩内都为汞，最终他确认了一种新气体，并正式命名为“氧气”。通过实验拉瓦锡提出了他的燃烧学说，建立了科学的氧化学说。
科学史再现：如图做好实验准备，调节玻璃钟罩与汞槽中的汞液面相平，做好标记，测得玻璃钟罩内约有36体积的空气，曲颈甑内约14体积空气。精确记录装置内温度和气压，点燃炉火加热装置，约12天判断已经完全反应熄灭火炉，让器皿冷却至初始温度，移动钟罩使罩内汞液面再次和汞槽中液面相平，测得装置总剩余气体为43体积。反应的化学方程式为：2Hg + O2 2HgO，汞为银白色液体，氧化汞（HgO）为红色固体。
（1）判断拉瓦锡实验中汞和氧气已完全反应的依据 。
（2）在拉瓦锡实验中，汞的作用有 （写出两点）。
（3）拉瓦锡实验测得的空气中氧气的体积分数约为 。
22．某化学兴趣小组的同学用下列装置来“测定空气中氧气的含量”，实验步骤如下：
A、在硬质玻璃管中加入铜粉，两端塞上带玻璃导管的橡皮擦，一端用气球封闭，一端连接注射器，并在注射器中预留一定体积的气体；
B．根据酒精灯高度，将连接好的装置固定在铁架台上；
C．测量出实验所用硬质玻璃管的容积；
D．用酒精灯加热铜粉部分，并不断推拉注射器；
E．停止加热，待试管冷却至室温，注射器活塞稳定后，记录注射器中气体的体积。
请你根据以上实验，回答下列问题：
（1）请你写带有标号仪器的名称。① 。
（2）该实验的正确步骤是 。
（3）向玻璃管内加入的铜粉要过量，其目的是 。
（4）假设硬质玻璃管的容积是40mL，反应前注射器内的气体体积为20mL，反应后注射器中气体的体积为8mL，则空气中氧气的体积分数是 。
23．某同学利用白磷燃烧测定空气中氧气的含量（如图所示），选用50mL的试管作反应容器和量程体积足够大且润滑效果很好的针筒注射器，将足量的白磷放入试管后，用橡皮塞塞紧试管并夹紧弹簧夹，用酒精灯加热白磷，燃烧结束后等到试管冷却后松开弹簧夹，观察现象。
（1）正式开始实验前，该兴趣小组同学打开弹簧夹，将注射器活塞从20mL刻度处推至17mL处，然后松开活塞观察到活塞返回至20mL刻度处，该操作的主要目的是 。
（2）若先夹紧弹簧夹，用酒精灯加热白磷，燃烧结束等到试管冷却后再松开弹簧夹，中间的连接管内空气体积忽略不计，若实验成功，可观察到活塞前缘最终停留在 mL刻度处。
【拓展延伸】为了帮助同学们更好地理解测定氧气含量的实验原理，老师利用传感器技术定时测定了实验装置（如图1）内的压强、温度和氧气浓度，三条曲线变化趋势如图2所示。
（3）X曲线表示压强变化趋势，Y曲线表示 。
（4）结合Y、Z两条曲线，解释图2中AB段压强变化的原因是 。
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