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专题03 空气的成分与水的组成
一、选择题
1．下列物质可视为纯净物的是
A．镁铝合金 B．医用消毒酒精 C．水蒸气 D．稀硫酸
2．空气中，二氧化碳的体积分数约为
A．0.03% B．0.94% C．21% D．78%
3．下列是我们日常生活中接触到的物质，属于纯净物的是
A．雪碧饮料 B．天山雪牛奶 C．彭城干啤 D．冰水共存物
4．《流浪地球》的热播让普通人了解到“人造空气”帮助人类实现了太空漫步的梦想，它含有70%的氮气(体积分数)、20%以上的氧气，还有CO2等。下列说法错误的是
A．“人造空气”中的氮气可以作保护气
B．在“人造空气”中，燃着的蜡烛不会迅速熄灭
C．利用硫粉燃烧，可粗略测定“人造空气”中氧气的含量
D．在太空中呼吸“人造空气”时，氧气会转化成二氧化碳
5．空气是一种重要的资源，下列有关空气的说法正确的是
A．空气中氧气的含量越高对人越有利
B．植物的光合作用是空气中氧气的主要来源
C．空气中氧气约占总体积的78%
D．二氧化碳属于空气污染物，会引起温室效应
二、判断题
6．空气中可吸入颗粒物的多少不影响人体健康( )
7．过氧化氢分解产生氧气和水，所以过氧化氢是一种混合物( )
8．空气质量报告中所列的空气质量级别数目越小，空气质量越好( )
三、综合应用题
9．化学是一门研究物质及其变化的学科。
(1)现有①氯酸钾；②冰水混合物；③液氧；④高锰酸钾制取氧气后残留的固体；⑤洁净的空气；澄清的石灰水；⑦稀有气体七种物质，其中属混合物的是 （填序号）。
(2)试选用“>”或“<”或“=”填空。
①空气中的二氧化碳的体积分数 空气中稀有气体的体积分数；
②人呼出的气体中氧气的含量 空气中氧气的含量；
③液态氮的沸点 液态氧的沸点；
④小华欲量取10mL液体。他量取时仰视量筒读数，则液体的实际体积 10mL.
如图分别是物质发生变化的微观示意图：
(3)①图1表示的变化是 变化 (填“物理”或“化学”)， 从微观的角度看，其原因是 。
②图2表示的变化用符号表达式可写为 。
③图2表示的变化，从微观角度看，在反应前后一定不变的微粒名称是 。
10．科学史再现
1774年10月，拉瓦锡利用如图装置研究空气的成分。曲颈瓶和玻璃钟罩内都为汞，经过12天的漫长实验和精确记录反应数据，最终他确认了一种新气体，并正式命名为“氧气”。通过实验拉瓦锡彻底地推翻了燃素说，并建立起科学的燃烧学说。
(1)拉瓦锡是著名的法国化学家，在化学领域作出了许多杰出贡献。门捷列夫是俄国科学家，他的名著《化学原理》被国际化学界公认为标准著作，影响了一代又一代的化学家。下列贡献与门捷列夫有关的是
A．提出原子论 B．创立分子学说 C．发现金属镭 D．编制元素周期表
(2)回顾拉瓦锡的经典实验，下列说法不正确的是
A．实验结论：空气是一种混合物
B．氮气约占空气总体积的78%
C．氮气的化学性质不活泼
D．加热汞生成氧化汞的反应属于氧化反应
(3)空气是一种宝贵的资源，其组成气体在各个领域有着不同的用途，下列对应关系正确的是
A．氧气—火箭燃料 B．二氧化碳—光合作用
C．氮气—用于电光源 D．稀有气体—填充食品包装袋
(4)下列方法能鉴别氧气和氮气的是
A．闻气味 B．观察颜色
C．伸入带火星的木条 D．倒入澄清的石灰水
(5)用如图装置测定空气中氧气的含量。下列说法正确的是
A．将红磷点燃放入瓶内后，再用弹簧夹夹紧乳胶管
B．红磷用量的多少是影响该实验结果的一个重要因素
C．充分反应后，瓶中剩余的气体中不含有氧气
D．集气瓶中留有少量的水，对测定结果几乎没有影响
(6)创新意识是我们应该具备的必备品格。下列实验装置是依据拉瓦锡经典实验原理而设计的。请认真对比分析，回答下列问题。
①甲装置中红磷燃烧时的现象是 。
②利用乙装置进行实验。充分反应后，注射器最终应停留在约 mL刻度处；
③丙装置中气球的作用是 ，参加反应的铜粉会由红色变为黑色。(氧化铜)，请写出该反应的文字表达式 。
④乙和丙装置都利用了注射器，你认为在实验过程中，抽推注射器应注意哪些问题，请你提出合理的意见和建议 。
⑤甲装置是人教版课本中的经典实验，乙装置和丙装置是一种创新。继承与发扬要求我们带着批判的观点看问题。请你对比四套实验装置：(拉瓦锡、甲、乙、丙)对任意一套实验装置进行评价，优劣之处各列举一条。
你选择的装置是 。
你认为其优点是 ；不足之处是 。
一、选择题
1．电解水的简易实验装置如图所示。下列说法不正确的是
A．甲管中的电极连接的是电源正极
B．乙管中的气体能使带火星的木条复燃
C．该实验生成的氢气与氧气的质量比为1：8
D．该实验可证明水是由氢、氧两种元素组成的
2．下列关于氢气的说法错误的是
A．氢气的密度小，所以有时可以用氢气填充探空气球
B．氢气具有可燃性，可以作燃料
C．点燃氢气时一定会发生爆炸
D．实验室可采用排水法收集氢气
3．下图是量取一定体积的稀硫酸制取氢气并验证性质的过程，下列操作不正确的
A．量稀硫酸的体积 B．检查装置的气密性
C．检验氢气的纯度 D．检验燃烧产物
4．下列关于实验现象的描述正确的是
A．红磷燃烧产生大量白雾 B．木炭在空气中燃烧发出白光
C．铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁 D．氢气在空气中燃烧产生淡蓝色火焰
5．电解水正极与负极产生的气体体积比是
A．1：2 B．2：1 C．8：1 D．1：8
二、判断题
6．电解水实验中使用的电源为交流电源( )
7．实验室制取气体选择反应原理时要考虑反应产生的气体用途是否广泛( )
8．实验室制取气体选择反应原理时要考虑化学反应的速率是否合适( )
三、综合应用题
9．研究“水”可从多角度展开。
(1)“水循环”、“氧循环”和“碳循环”是自然界存在的三大重要循环。请结合如图 1 回答问题：
①从物质变化及分子角度看，三种循环中有一种与另外两种在变化上有本质的区别这种循环主要是由 的运动引起的；
②用学科观点分析碳循环和氧循环，其中正确的是 （填字母序号）；
A．变化观：每个人都在参与碳、氧循环
B．守恒观：碳、氧循环过程中各元素守恒，其化合价不变
C．平衡观：碳、氧循环有利于维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定
D．微粒观：绿色植物的作用是使自然界中的氧原子总数增加
③自然界中的碳循环主要是通过二氧化碳来实现的。图 1 中消耗二氧化碳的途径有 （填数字序号）。近年来，大气中二氧化碳含量增加，导致温室效应，因此人类要积极采取措施维持循环体系中二氧化碳的相对平衡；
④为解决日益加剧的温室效应，有科学家提出“绿色自由”构想：如图 2 把 CO2含量高的气体用氢氧化钠溶液吸收，然后再通化学反应在分解池内放出二氧化碳进入合成塔，在合成塔内 300℃、200kPa 和催化剂条件下使之变为甲醇（CH3OH）和水。写出合成塔中反应的化学方程式 。
(2)水的电解：
①理论上电解水得到氧气和氢气的体积比为 1：2，某同学用碳棒作电极进行电解水实验，得到氧气和氢气的体积比小于 1：2，对产生此现象原因的猜想不合理的是 。
A．部分氧气溶于水 B．部分氧气与碳棒反应
C．部分氧气被碳棒吸附 D．部分氧气与氢气反应重新生成了水
②电解水的过程可用下列图示表示，粒子运动变化的先后顺序是 。
A．①②③④ B．①②④③ C．④③①② D．④①②③
(3)水的性质：将黄豆大小的金属钾放入盛有水的烧杯中，生成 H2；在反应后的溶液中滴入酚酞试液，溶液变红。写出该反应的化学方程式 。
(4)水的用途：
①碘与锌在常温下反应速度很慢，若滴入几滴水则反应剧烈，水在此的作用是 。
②图 4 实验中，对水的主要作用分析不全面的是 （填字母）。
A．a 图中的水便于观察烧瓶内气压变化
B．b 图中的水提供热量
C．c 图集气瓶中的水排尽空气且便于观察 H2何时集满
D．d 图中的水防止熔融物炸裂集气瓶
10．2023年5月30日，神舟十六号载人飞船发射成功，航天员将在中国空间站完成各项任务，因此，保障航天员的氧气需求至关重要。那么，空间站的氧气从哪里来？
Ⅰ.从地球带上去
(1)航天工业以空气为原料制氧，工业上选择空气的主要原因是 。
(2)工业上采用分离液态空气法获得氧气，其过程可用如图所示实验模拟。
①浸入液氮3min后，试管内产生约占其容积1/3的液态空气。取出试管，液态空气沸腾，伸入燃着的木条，木条熄灭；1min后伸入带火星的木条，观察到木条复燃。木条熄灭的原因是 。
②上述实验利用液氮与液氧的沸点不同实现分离，由实验现象可知，沸点较高的是 。
(3)利用分子筛可将氧分子从空气中“筛”出去，从而获得高浓度的氧气。其原理示意图如图所示，由此可知两种分子的大小：氮分子 (填“>”或“<”)氧分子。
Ⅱ.在天宫制出来
(4)早期空间站利用过氧化钠(Na2O2)、超氧化钾(KO2)等物质制氧，其原理表示如下：二氧化碳氧气，空间站内二氧化碳的主要来源是 。
(5)空间站相对封闭，解决“气体从哪里来”的问题必然伴生着“气体往哪里去”的问题。为此，科学家设计了生物再生生命保障系统，实现了“水—氧—碳”的循环转化。下列叙述正确的是 (填序号)。
a.“水—氧—碳”的循环转化，减少了氧气的携带量，减轻了火箭和飞船的载重
b.目前已实现了电解水制氧，同时会产生氢气，系统需要对氢气进行转化
c.人体代谢产物中的水既有气态又有液态，设计系统时应考虑水的冷凝与净化
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专题03 空气的成分与水的组成
一、选择题
1．下列物质可视为纯净物的是
A．镁铝合金 B．医用消毒酒精 C．水蒸气 D．稀硫酸
【答案】C
【解析】A、铝镁合金中含有镁和铝，属于混合物；
B、医用消毒酒精中含有酒精和水等物质，属于混合物；
C、水蒸气只含有水 一种物质，属于纯净物；
D、稀硫酸中含有硫酸和水，属于混合物。
故选C。
2．空气中，二氧化碳的体积分数约为
A．0.03% B．0.94% C．21% D．78%
【答案】A
【解析】空气的成分按体积计算，大约是氮气78%、氧气21%、稀有气体0.94%、二氧化碳0.03%、其它气体和杂质0.03%；故选：A。
3．下列是我们日常生活中接触到的物质，属于纯净物的是
A．雪碧饮料 B．天山雪牛奶 C．彭城干啤 D．冰水共存物
【答案】D
【解析】A、雪碧饮料由碳酸、水等混合而成，属于混合物，不符合题意；
B、天山雪牛奶由蛋白质、水等混合而成，属于混合物，不符合题意；
C、彭城干啤由酒精、水等混合而成，属于混合物，不符合题意；
D、冰是固态的水，冰水共存物由水一种物质组成，属于纯净物，符合题意。
故选D。
4．《流浪地球》的热播让普通人了解到“人造空气”帮助人类实现了太空漫步的梦想，它含有70%的氮气(体积分数)、20%以上的氧气，还有CO2等。下列说法错误的是
A．“人造空气”中的氮气可以作保护气
B．在“人造空气”中，燃着的蜡烛不会迅速熄灭
C．利用硫粉燃烧，可粗略测定“人造空气”中氧气的含量
D．在太空中呼吸“人造空气”时，氧气会转化成二氧化碳
【答案】C
【解析】A、“人造空气”中的氮气化学性质稳定，可以作保护气，故A正确
B、“人造空气”中含有20%以上的氧气，可以供给蜡烛燃烧，燃着的蜡烛不会迅速熄灭，故B正确
C、硫粉燃烧生成二氧化硫气体，气体体积没有明显变化，不可粗略测定“人造空气”中氧气的含量，故C错误
D、人体呼吸消耗氧气，生成二氧化碳，故D正确。
故选：C。
5．空气是一种重要的资源，下列有关空气的说法正确的是
A．空气中氧气的含量越高对人越有利
B．植物的光合作用是空气中氧气的主要来源
C．空气中氧气约占总体积的78%
D．二氧化碳属于空气污染物，会引起温室效应
【答案】B
【解析】A、空气中氧气的含量过高会导致醉氧，不利于身体健康，错误；
B、植物的光合作用是空气中氧气的主要来源，正确；
C、空气中氧气约占总体积的21%，错误；
D、二氧化碳会引起温室效应，但不是空气污染物，错误。
故选B。
二、判断题
6．空气中可吸入颗粒物的多少不影响人体健康( )
【答案】错误
【解析】可吸入颗粒物属于空气的污染物之一，对人体健康的影响较大，说法错误。
7．过氧化氢分解产生氧气和水，所以过氧化氢是一种混合物( )
【答案】错误
【解析】过氧化氢中只含有一种物质，属于纯净物，说法错误。
8．空气质量报告中所列的空气质量级别数目越小，空气质量越好( )
【答案】正确
【解析】空气质量报告包括空气污染指数、首要污染物、空气质量级别和空气质量状况，空气质量报告中所列的空气质量级别数目越小，空气质量越好，故正确。
三、综合应用题
9．化学是一门研究物质及其变化的学科。
(1)现有①氯酸钾；②冰水混合物；③液氧；④高锰酸钾制取氧气后残留的固体；⑤洁净的空气；澄清的石灰水；⑦稀有气体七种物质，其中属混合物的是 （填序号）。
(2)试选用“>”或“<”或“=”填空。
①空气中的二氧化碳的体积分数 空气中稀有气体的体积分数；
②人呼出的气体中氧气的含量 空气中氧气的含量；
③液态氮的沸点 液态氧的沸点；
④小华欲量取10mL液体。他量取时仰视量筒读数，则液体的实际体积 10mL.
如图分别是物质发生变化的微观示意图：
(3)①图1表示的变化是 变化 (填“物理”或“化学”)， 从微观的角度看，其原因是 。
②图2表示的变化用符号表达式可写为 。
③图2表示的变化，从微观角度看，在反应前后一定不变的微粒名称是 。
【答案】(1)④⑤⑥⑦
(2) ＜ ＜ ＜ ＞
(3) 物理 只是水分子之间的间隔变小，没有生成新分子 原子
【解析】（1）①氯酸钾是由同种物质组成的，属于纯净物；
②冰是固态的水，冰水混合物是由同种物质组成的，属于纯净物；
③液氧是液态的氧气，氧气是由同种物质组成的，属于纯净物；
④高锰酸钾制取氧气后残留的固体是由锰酸钾和二氧化锰混合而成，属于混合物；
⑤空气是由氮气、氧气等多种物质混合而成，属于混合物；
⑥澄清的石灰水是氢氧化钙溶于水形成的，属于混合物；
⑦稀有气体含有氦气、氖气等气体，属于混合物；
故属于混合物的是：④⑤⑥⑦。
（2）①空气中的二氧化碳体积分数约为0.03%，空气中稀有气体的体积分数约为0.94%。空气中的二氧化碳的体积分数<空气中稀有气体的体积分数；
②人体呼出的气体中， 氧气的含量大约为16%， 而空气中氧气的含量约为21%。，人呼出的气体中氧气的含量<空气中氧气的含量；
③液态氮的沸点是-196℃， 而液态氧的沸点是-183℃。 液态氮的沸点<液态氧的沸点；
④小华量取10mL液体，量取时仰视量筒读数， 观察者的视线与液体的实际位置存在一定的角度， 导致读取的体积数值低于实际体积，则液体的实际体积>10mL。
故答案为：<；<；<；>。
（3）①图1表示的变化是物理变化，从微观的角度看，其原因是只是水分子之间的间隔变小，没有生成新分子。
②图2表示的变化是氢气在氯气中燃烧生成氯化氢，符号表达式可写为。
③图2表示的变化，从微观角度看，在反应前后一定不变的是原子。
10．科学史再现
1774年10月，拉瓦锡利用如图装置研究空气的成分。曲颈瓶和玻璃钟罩内都为汞，经过12天的漫长实验和精确记录反应数据，最终他确认了一种新气体，并正式命名为“氧气”。通过实验拉瓦锡彻底地推翻了燃素说，并建立起科学的燃烧学说。
(1)拉瓦锡是著名的法国化学家，在化学领域作出了许多杰出贡献。门捷列夫是俄国科学家，他的名著《化学原理》被国际化学界公认为标准著作，影响了一代又一代的化学家。下列贡献与门捷列夫有关的是
A．提出原子论 B．创立分子学说 C．发现金属镭 D．编制元素周期表
(2)回顾拉瓦锡的经典实验，下列说法不正确的是
A．实验结论：空气是一种混合物
B．氮气约占空气总体积的78%
C．氮气的化学性质不活泼
D．加热汞生成氧化汞的反应属于氧化反应
(3)空气是一种宝贵的资源，其组成气体在各个领域有着不同的用途，下列对应关系正确的是
A．氧气—火箭燃料 B．二氧化碳—光合作用
C．氮气—用于电光源 D．稀有气体—填充食品包装袋
(4)下列方法能鉴别氧气和氮气的是
A．闻气味 B．观察颜色
C．伸入带火星的木条 D．倒入澄清的石灰水
(5)用如图装置测定空气中氧气的含量。下列说法正确的是
A．将红磷点燃放入瓶内后，再用弹簧夹夹紧乳胶管
B．红磷用量的多少是影响该实验结果的一个重要因素
C．充分反应后，瓶中剩余的气体中不含有氧气
D．集气瓶中留有少量的水，对测定结果几乎没有影响
(6)创新意识是我们应该具备的必备品格。下列实验装置是依据拉瓦锡经典实验原理而设计的。请认真对比分析，回答下列问题。
①甲装置中红磷燃烧时的现象是 。
②利用乙装置进行实验。充分反应后，注射器最终应停留在约 mL刻度处；
③丙装置中气球的作用是 ，参加反应的铜粉会由红色变为黑色。(氧化铜)，请写出该反应的文字表达式 。
④乙和丙装置都利用了注射器，你认为在实验过程中，抽推注射器应注意哪些问题，请你提出合理的意见和建议 。
⑤甲装置是人教版课本中的经典实验，乙装置和丙装置是一种创新。继承与发扬要求我们带着批判的观点看问题。请你对比四套实验装置：(拉瓦锡、甲、乙、丙)对任意一套实验装置进行评价，优劣之处各列举一条。
你选择的装置是 。
你认为其优点是 ；不足之处是 。
【答案】(1)D
(2)B
(3)B
(4)C
(5)BD
(6) 剧烈燃烧、产生大量白烟、放出大量的热 2 平衡装置内外的气压，便于装置中的气体流动 缓慢推动，增加抽推次数 甲装置 操作相对简单 准确度相对较差
【解析】（1）A、道尔顿提出原子论；
B、阿伏伽德罗创立分子学说；
C、居里夫人发现金属镭；
D、门捷列夫发现元素周期律并编制元素周期表；
故选D；
（2）A、拉瓦锡实验结论是：空气是由氮气和氧气组成的，即空气一种混合物，故A正确；
B、拉瓦锡实验中证明了氮气约占空气总体积的五分之四，故B错误；
C、拉瓦锡实验中，发现氮气不支持呼吸，不助燃，证明氮气的化学性质不活泼，故C正确；
D、拉瓦锡实验中，加热汞生成氧化汞的反应是物质与氧气发生的反应，属于氧化反应，故D正确；
故选B；
（3）A、氧气能支持燃烧，但是不可燃，故不可用于火箭燃料，故A错误；
B、二氧化碳可用于植物光合作用的原料之一，故B正确；
C、氮气化学性质稳定，可用于填充食品包装袋，而稀有气体通电时发出不同颜色的光，可用于电光源，故C错误；
D、氮气化学性质稳定，可用于填充食品包装袋，而稀有气体通电时发出不同颜色的光，可用于电光源，故D错误；
故选B；
（4）A、氧气和氮气均为无味的气体，故闻气味无法鉴别，故A错误；
B、氧气和氮气均为无色的气体，故观察颜色无法鉴别，故B错误；
C、氧气具有助燃性，氮气不支持燃烧，故将带火星的木条伸入其中，能够使带火星的木条复燃的是氧气，不能的是氮气，可以区分，故C正确；
D、氧气和氮气均不能使澄清的石灰水变浑浊，故倒入澄清的石灰水不能鉴别，故D错误；
故选C。
（5）A、将红磷点燃放入瓶内后，再用弹簧夹夹紧乳胶管，可能导致气体逸出，出现实验误差，应该先用弹簧夹夹紧乳胶管，在点燃红磷，故A错误；
B、红磷用量的多少是影响该实验结果的一个重要因素，红磷要取用过量，如果红磷不足，可能会导致氧气不能消耗完全，导致测量结果偏小，故B正确；
C、红磷燃烧消耗氧气，充分反应后，瓶中剩余的气体中主要是氮气，可能含有少量的氧气，不可能不含有氧气，故C错误；
D、集气瓶中留有少量的水，是为了防止燃烧生成的高温物质溅落瓶底炸裂集气瓶，对测定结果几乎没有影响，故D正确；
故选BD；
（6）①甲装置中红磷燃烧时的现象是剧烈燃烧、产生大量白烟、放出大量的热；
②利用乙装置进行实验。充分反应后，在空气中氧气约占空气体积的五分之一，40ml试管容积中红磷燃烧消耗氧气的体积为，注射器原来在10mL刻度处，最终注射器最终应停留在约10mL-8mL=2mL刻度处；
③丙装置中气球的作用是平衡装置内外的气压，便于装置中的气体流动，参加反应的铜粉会由红色变为黑色(氧化铜)，请写出该反应的文字表达式；
④乙和丙装置都利用了注射器，缓慢推动，增加抽推次数；使空气流动，氧气完全消耗；
⑤甲装置是人教版课本中的经典实验，乙装置和丙装置是一种创新。选择的装置是甲装置；其优点是操作相对简单；不足之处是准确度相对较差。
一、选择题
1．电解水的简易实验装置如图所示。下列说法不正确的是
A．甲管中的电极连接的是电源正极
B．乙管中的气体能使带火星的木条复燃
C．该实验生成的氢气与氧气的质量比为1：8
D．该实验可证明水是由氢、氧两种元素组成的
【答案】A
【解析】A、电解水实验中，根据“正氧负氢、氧一氢二”，甲管中产生的气体较多，为氢气，则甲管中的电极连接的是电源负极，故A说法不正确；
B、乙管中的气体较少，为氧气，氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，故B说法正确；
C、水通电分解生成氢气和氧气，化学方程式为：，则该实验生成的氢气与氧气的质量比为4：32=1：8，故C说法正确；
D、水通电分解生成氢气和氧气，氢气是由氢元素组成的，氧气是由氧元素组成的，根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，则该实验可证明水是由氢、氧两种元素组成的，故D说法正确；
故选：A。
2．下列关于氢气的说法错误的是
A．氢气的密度小，所以有时可以用氢气填充探空气球
B．氢气具有可燃性，可以作燃料
C．点燃氢气时一定会发生爆炸
D．实验室可采用排水法收集氢气
【答案】C
【解析】A、用氢气充灌探空气球是因为相同条件下，氢气的密度最小。故A叙述正确；
B、氢气具有可燃性，燃烧能放出大量的热，可以做燃料。故B叙述正确；
C、纯净的氢气在氧气中可以安静地燃烧，只有不纯的氢气点燃时才可能发生爆炸。故C叙述不正确；
D、氢气难溶于水，实验室可采用排水法收集氢气。故D叙述正确；
故选：C。
3．下图是量取一定体积的稀硫酸制取氢气并验证性质的过程，下列操作不正确的
A．量稀硫酸的体积 B．检查装置的气密性
C．检验氢气的纯度 D．检验燃烧产物
【答案】D
【解析】A、量取液体时，视线与量筒内液体的凹液面最低处保持水平，图示操作正确；
B、该装置的气密性检查方法是：当向右拉动注射器的活塞时，锥形瓶内的空气体积增大压强变小，若观察到长颈漏斗下端口有气泡冒出，说明装置气密性良好，图示操作正确；
C、检验氢气纯度的方法：用排水法收集一试管氢气，用拇指堵住试管口，管口向下移近酒精灯火焰，松开拇指点火，如果听到尖锐的爆鸣声，表明氢气不纯，需要再收集，再检验，直到听到很小的响声，才表明氢气已经纯净，图示操作正确；
D、氢气燃烧生成水，在氢气燃烧的火焰上方罩一个冷而干燥的烧杯，观察到烧杯内壁出现水雾，证明生成了水，可用于检验氢气燃烧的产物，图示操作错误；
故选：D。
4．下列关于实验现象的描述正确的是
A．红磷燃烧产生大量白雾 B．木炭在空气中燃烧发出白光
C．铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁 D．氢气在空气中燃烧产生淡蓝色火焰
【答案】D
【解析】A、红磷燃烧，产生大量白烟，不是白雾，不符合题意；
B、木炭在空气中燃烧，烧至红热，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体，不符合题意；
C、铁丝在氧气中剧烈燃烧、火星四射，生成黑色固体，生成四氧化三铁是实验结论，不是实验现象，不符合题意；
D、氢气在空气中燃烧，发出淡蓝色火焰，放出热量，符合题意。
故选D。
5．电解水正极与负极产生的气体体积比是
A．1：2 B．2：1 C．8：1 D．1：8
【答案】A
【解析】在电解水实验中，“正氧负氢”，生成氢气和氧气的体积比约为2:1，故电解水正极与负极产生的气体体积比是1:2。
故选A。
二、判断题
6．电解水实验中使用的电源为交流电源( )
【答案】错误
【解析】电解水实验中用到的电源为直流电源，不是交流电源，故说法错误。
7．实验室制取气体选择反应原理时要考虑反应产生的气体用途是否广泛( )
【答案】错误
【解析】实验室制取气体选择反应原理时，需要考虑反应所需条件是否容易得到，反应物是否易得、廉价，考虑化学反应的速率是否合适，以利于实验室中收集，不需要考虑反应产生的气体用途是否广泛，说法错误。
8．实验室制取气体选择反应原理时要考虑化学反应的速率是否合适( )
【答案】正确
【解析】实验室制取气体选择反应原理时，反应速率要适中，说法正确。
三、综合应用题
9．研究“水”可从多角度展开。
(1)“水循环”、“氧循环”和“碳循环”是自然界存在的三大重要循环。请结合如图 1 回答问题：
①从物质变化及分子角度看，三种循环中有一种与另外两种在变化上有本质的区别这种循环主要是由 的运动引起的；
②用学科观点分析碳循环和氧循环，其中正确的是 （填字母序号）；
A．变化观：每个人都在参与碳、氧循环
B．守恒观：碳、氧循环过程中各元素守恒，其化合价不变
C．平衡观：碳、氧循环有利于维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定
D．微粒观：绿色植物的作用是使自然界中的氧原子总数增加
③自然界中的碳循环主要是通过二氧化碳来实现的。图 1 中消耗二氧化碳的途径有 （填数字序号）。近年来，大气中二氧化碳含量增加，导致温室效应，因此人类要积极采取措施维持循环体系中二氧化碳的相对平衡；
④为解决日益加剧的温室效应，有科学家提出“绿色自由”构想：如图 2 把 CO2含量高的气体用氢氧化钠溶液吸收，然后再通化学反应在分解池内放出二氧化碳进入合成塔，在合成塔内 300℃、200kPa 和催化剂条件下使之变为甲醇（CH3OH）和水。写出合成塔中反应的化学方程式 。
(2)水的电解：
①理论上电解水得到氧气和氢气的体积比为 1：2，某同学用碳棒作电极进行电解水实验，得到氧气和氢气的体积比小于 1：2，对产生此现象原因的猜想不合理的是 。
A．部分氧气溶于水 B．部分氧气与碳棒反应
C．部分氧气被碳棒吸附 D．部分氧气与氢气反应重新生成了水
②电解水的过程可用下列图示表示，粒子运动变化的先后顺序是 。
A．①②③④ B．①②④③ C．④③①② D．④①②③
(3)水的性质：将黄豆大小的金属钾放入盛有水的烧杯中，生成 H2；在反应后的溶液中滴入酚酞试液，溶液变红。写出该反应的化学方程式 。
(4)水的用途：
①碘与锌在常温下反应速度很慢，若滴入几滴水则反应剧烈，水在此的作用是 。
②图 4 实验中，对水的主要作用分析不全面的是 （填字母）。
A．a 图中的水便于观察烧瓶内气压变化
B．b 图中的水提供热量
C．c 图集气瓶中的水排尽空气且便于观察 H2何时集满
D．d 图中的水防止熔融物炸裂集气瓶
【答案】(1) 水分子 AC ①⑥
(2) D C
(3)
(4) 加快反应速度（或催化剂） AB
【解析】（1）①“水循环”没有新物质生成，属于物理变化，“氧循环”和“碳循环”有新物质生成，属于化学变化，所以三种循环中水循环与另外两种在变化上有本质的区别：没有新物质生成，只有物质状态的改变，这种循环主要是由水分子的运动引起的。
②A．变化观：每个人都在参与碳、氧循环，因为每个人都要呼吸，选项说法正确。
B．守恒观：碳、氧循环过程中各元素守恒，化合价发生改变，比如氧气中氧元素显0价，二氧化碳中氧元素显-2价，选项说法错误。
C．平衡观：碳、氧循环有利于维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定，选项说法正确。
D．质量守恒：化学反应前后原子种类及个数不变，微粒观：绿色植物的作用是使自然界中的氧原子总数保持平衡，选项说法错误。
故选：AC。
③图 1 中消耗二氧化碳的途径有：海水吸收二氧化碳，形成碳酸，植物进行光合作用，将二氧化碳转化为氧气；
故填： ①⑥。
④CO2和氢气在合成塔内 300℃、200kPa 和催化剂条件下变为甲醇（CH3OH）和水。对应的化学方程式为。
（2）①A部分氧气溶于水，会导致氧气量变少，进而导致得到氧气和氢气的体积比小于 1：2，选项不符合题意；
B部分氧气与碳棒反应，会导致氧气量变少，进而导致得到氧气和氢气的体积比小于 1：2，选项不符合题意；
C部分氧气被碳棒吸附，会导致氧气量变少，进而导致得到氧气和氢气的体积比小于 1：2，选项不符合题意；
D部分氧气与氢气反应重新生成了水，氧气和氢气都被消耗，所以体积比不变，选项符合题意。
故选：D。
②电解水也就是水在通电情况下得到氢气和氧气，化学变化的过程：分子先要裂解成原子，然后原子再重新结合成新的分子，所以对应图中粒子运动变化的先后顺序是C。
（3）钾放入盛有水的烧杯中，生成 H2；在反应后的溶液中滴入酚酞试液，溶液变红，说明溶液中有碱生成，那么根据质量守恒定律：化学反应前后元素种类不变，该碱只能为氢氧化钾。则该反应为钾和水在常温下反应生成氢氧化钾和氢气，对应的化学方程式为。
（4）①碘与锌在常温下反应速度很慢，若滴入几滴水则反应剧烈，说明水的加入加快了化学反应速率，所以水的作用是加快反应速度（或催化剂）。
②A．a 图中的水便于观察烧瓶内气压变化，同时还可以做反应物，选项对水的主要作用分析不全面。
B．b 图中的水提供热量，同时还可以隔绝空气，选项对水的主要作用分析不全面。
C．c 图集气瓶中的水排尽空气且便于观察 H2 何时集满，选项对水的主要作用分析全面。
D．铁在氧气中燃烧会生成高温熔融物四氧化三铁，所以d 图中的水防止熔融物炸裂集气瓶，选项对水的主要作用分析全面。
故选：AB。
10．2023年5月30日，神舟十六号载人飞船发射成功，航天员将在中国空间站完成各项任务，因此，保障航天员的氧气需求至关重要。那么，空间站的氧气从哪里来？
Ⅰ.从地球带上去
(1)航天工业以空气为原料制氧，工业上选择空气的主要原因是 。
(2)工业上采用分离液态空气法获得氧气，其过程可用如图所示实验模拟。
①浸入液氮3min后，试管内产生约占其容积1/3的液态空气。取出试管，液态空气沸腾，伸入燃着的木条，木条熄灭；1min后伸入带火星的木条，观察到木条复燃。木条熄灭的原因是 。
②上述实验利用液氮与液氧的沸点不同实现分离，由实验现象可知，沸点较高的是 。
(3)利用分子筛可将氧分子从空气中“筛”出去，从而获得高浓度的氧气。其原理示意图如图所示，由此可知两种分子的大小：氮分子 (填“>”或“<”)氧分子。
Ⅱ.在天宫制出来
(4)早期空间站利用过氧化钠(Na2O2)、超氧化钾(KO2)等物质制氧，其原理表示如下：二氧化碳氧气，空间站内二氧化碳的主要来源是 。
(5)空间站相对封闭，解决“气体从哪里来”的问题必然伴生着“气体往哪里去”的问题。为此，科学家设计了生物再生生命保障系统，实现了“水—氧—碳”的循环转化。下列叙述正确的是 (填序号)。
a.“水—氧—碳”的循环转化，减少了氧气的携带量，减轻了火箭和飞船的载重
b.目前已实现了电解水制氧，同时会产生氢气，系统需要对氢气进行转化
c.人体代谢产物中的水既有气态又有液态，设计系统时应考虑水的冷凝与净化
【答案】(1)廉价、易得
(2) ①液态空气刚沸腾时蒸发出来的气体是氮气，氮气不支持燃烧 ②液氧
(3)>
(4)航天员的呼吸作用
(5)abc
【解析】（1）空气比较容易获得，且价格便宜，则工业上可选择空气制取氧气。
（2）①液氮的沸点比液氧低，液态空气刚沸腾时蒸发出来的气体为氮气，氮气会使燃着的木条熄灭。
②氧气能使带火星的木条复燃，结合前面分析可知，先蒸发的为氮气，然后才是氧气，则说明液氧的沸点比液氮高。
（3）由图可知，氧气能通过分子筛，但氮气不能，说明氮分子比氧分子大。
（4）呼吸作用产生二氧化碳，则空间站内二氧化碳的主要来源是航天员的呼吸作用。
（5）a．“水-氧-碳”的循环转化，不需要携带大量氧气，减少了氧气的携带量，减轻了火箭和飞船的载重，正确；
b．生物再生生命保障系统中不需要氢气，系统需要对氢气进行转化，正确；
c．人体代谢产物中的水既有气态又有液态，设计系统时应考虑水的冷凝与净化，如尿液中的水需要净化处理后循环利用，正确。
故选abc。
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