第3章 空气与生命
3.1 空气与氧气(1)
1．小车剧烈冲撞后，安全气囊中会瞬间产生一种空气中含量最多的气体。该气体为(B)
A. 氧气 B. 氮气
C. 二氧化碳 D. 水蒸气
2．空气是一种宝贵的资源，下列生产生活中用到的气体不是来自空气的是(A)
A. 作为燃料电池燃料的H2
B. 用于生产氮肥的N2
C. 用于医疗急救的O2
D. 用于飞艇的He
3．下列说法不正确的是(B)
A. 空气是一种宝贵的自然资源
B. 空气中氧气的质量分数是21%
C. 空气是由多种气体组成的混合物
D. 空气的成分一般是固定的
4．实验室用燃烧法测定空气中氧气的含量，最适宜选用的可燃物是(A)
A. 红磷 B. 木炭 C. 细铁丝 D. 蜡烛
5．下列有关物质的性质及相关用途的叙述，正确的是(D)
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
6．如图所示，甲、乙两个气密性良好的干燥集气瓶中都充满了空气。甲、乙瓶中的燃烧匙内分别放有足量的红磷和木炭粉，a、b为止水夹。分别点燃红磷和木炭粉，充分燃烧后，恢复至室温，同时打开a、b，则烧杯中的水可能(A)
(第6题)
A. 先进入甲瓶 B. 先进入乙瓶
C. 同时进入甲、乙瓶 D. 无法判断先进入哪瓶
7．已知二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊。如图，某同学为验证空气中含有少量二氧化碳，将大针筒内的空气一次性压入澄清石灰水中，发现石灰水没有变化。该同学接下来应该(A)
(第7题)
A. 继续用大针筒向澄清石灰水中压入空气
B. 撤去大针筒，用嘴向澄清石灰水中吹气
C. 得出空气中没有二氧化碳的结论
D. 得出空气中含有少量二氧化碳的结论
8．如图是火星的大气组成(体积分数)示意图，下列说法中正确的是(B)
(第8题)
A. 地球和火星的大气中O2的体积分数相同
B. 地球和火星的大气中都有N2
C. 地球和火星的大气中CO2的体积分数相同
D. 地球和火星的大气组成完全相同
(第9题)
9．某科学兴趣小组查阅资料得知镁可在氮气中燃烧，于是设计了如下方案进行验证。
步骤1：用盛水的水槽、无底的废广口瓶、燃烧匙、蒸发皿、橡皮塞等装配成如图所示的装置。另准备一只有一根铜丝穿过的橡皮塞，铜丝末端固定一根镁条。
步骤2：引燃燃烧匙中足量的红磷，塞好橡皮塞。待充分冷却，观察到广口瓶内水面上升的体积约占瓶内原空气体积的左右。
步骤3：往水槽中加水使广口瓶内外水面相平。点燃镁条，更换橡皮塞，镁条在广口瓶内继续燃烧，放出热量。待冷却后广口瓶内水位继续上升。
(1)步骤2的目的是除去空气中的氧气。
(2)在步骤3“待冷却后广口瓶内水位继续上升”是由于瓶内气压__小于__(填“大于”“小于”或“等于”)外界大气压。
(3)根据上述实验和你所学的知识，说明镁在空气中燃烧时能与__氧气__和__氮气__反应。
【解析】 实验方案设计应严密。镁在空气中的燃烧既能与氧气反应又能与氮气反应，所以实验设计应先除去氧气，然后让镁与氮气反应。
10．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下图连接。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。
,(第10题))
(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__(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集气瓶内的温度恢复到室温(或数显设备的示数已不变，集气瓶内的气压保持稳定，合理均可)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V1－V3(填“V1－V2”“V1－V3”或“V2－V3”)。
【解析】 (1)集气瓶内红磷燃烧放热，导致瓶内气体温度升高、气压增大，而瓶内氧气减少导致气压下降，若前者变化量大于后者，效果相抵后表现为气压增大。(2)若要说明气压变化仅仅由氧气体积减小引起，必须保持温度不变，因此一定要待瓶内气体恢复室温后再打开活塞，此时数显设备示数也不再变化。(3)由于受到水压影响，V1－V2的差大于氧气体积，当两容器内水平相平时，水压的干扰消失，因此瓶内减少的氧气体积为V1－V3。
3.1 空气与氧气(2)
1．下列关于氧气性质的叙述中，不属于氧气物理性质的是(B)
A. 在通常情况下，氧气是无色无味的气体
B. 氧气具有助燃性，可以支持燃烧
C. 在标准状况下，氧气的密度是1.429克/升
D. 氧气不易溶于水
2．下列有关氧气的说法中正确的是(C)
A. 氧气能支持燃烧，可作燃料
B. 铁丝在氧气中燃烧生成三氧化二铁
C. 硫在氧气中燃烧发出蓝紫色火焰
D. 红磷在空气中燃烧产生大量白雾
3．鱼能在水中生存的原因是(C)
A. 水中含氧元素
B. 水中含氧原子
C. 水中有溶解的氧气
D. 水分解放出氧气
4．1777年舍勒在《火与空气》一书中指出：空气由两种性质不同的“火空气”和“浊空气”组成，其中“火空气”可以帮助燃烧、维持生命。下列物质不能与“火空气”发生反应的是(C)
A. 木炭 B. 红磷
C. 二氧化碳 D. 铁丝
5．液氧转化为氧气的过程中，发生变化的是(B)
A. 混合物变为纯净物 B. 分子间的间隔增大
C. 化学性质发生变化 D. 分子总数增加
6．小轩在做硫燃烧实验时，进行了如下操作：①在铺有细沙的燃烧匙里放入少量硫；②将燃烧匙在酒精灯火焰上加热，直至硫燃烧；③将燃烧匙伸入盛有氧气的集气瓶中。实验中可观察到的现象与结论不正确的是(D)
A. 对比①和②可说明硫燃烧需要达到一定的温度
B. 对比②和③中硫的燃烧现象说明氧气具有助燃性
C. 在②中有刺激性气味气体产生，说明发生了化学变化
D. 在③中观察到微弱的淡蓝色火焰，并有大量白烟
(第7题)
7．医院给病人输氧气时用到类似如图所示的装置，下列说法错误的是(C)
A. 使用该装置可观测是否有氧气输出
B. 使用该装置可观测氧气输出的速度
C. b导管连接供给氧气的钢瓶
D. b导管连接病人吸氧气的塑料管
8．铁丝在氧气中燃烧的全过程如图所示，请回答下列问题。
(第8题)
(1)选用的细铁丝应先用砂布擦去铁丝表面的铁锈，这个变化是__物理__变化。
(2)铁丝为什么要绕成螺旋状？增大铁丝的受热面积。铁丝前端为什么要系一根火柴？引燃且提高铁丝局部的温度，以利于铁丝顺利燃烧。集气瓶内为什么要预先装少量水或铺一层细沙？防止溅落的熔融物使瓶底炸裂。点燃火柴后，铁丝插入集气瓶内的适宜时刻和方法是待火柴临近烧完时，缓缓插入集气瓶。为什么？避免火柴梗太长而消耗过多的氧气。
(3)观察到铁丝在氧气中燃烧时的现象是剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体物质。
(4)写出发生反应的文字表达式：铁＋氧气四氧化三铁。
9．“”和“”表示两种不同元素的原子，下列可能表示氧化物的是(D)
,A) ,B)
,C) ,D)
【解析】 氧化物是指由两种元素组成的化合物中，其中一种元素是氧元素。图A表示由分子构成的单质，图B表示由原子构成的单质，图C由两种物质组成的混合物，图D可能表示氧化物。
10．木炭燃烧实验如图。以下说法不正确的是(B)
(第10题)
A. ①中现象是木炭红热
B. ②中操作是将木炭迅速插入底部
C. ③可证明有二氧化碳生成
D. 对比①②可证明氧气浓度越大，木炭燃烧越剧烈
【解析】 如果把红热的木炭很快地插入盛氧气的集气瓶下部，燃烧放出的热量使气体体积增大，以及生成的二氧化碳会将中上部尚未反应的氧气排出，使燃烧不能继续进行，为使木炭与氧气能充分反应，正确的操作方法是把加热至红热的木炭由瓶口向下缓慢插入。
11．硫燃烧产生的二氧化硫气体会造成空气污染。为避免二氧化硫污染空气，某教师对“硫在空气和氧气中燃烧”的实验进行了改进与创新，设计了如图所示的实验装置。
,(第11题))
【实验原理】
①B装置中燃烧匙固定在带有导管a的单孔塞上，硬质玻璃管透光性好，不影响实验现象的观察。
②C装置的广口瓶中盛放氢氧化钠溶液，可吸收二氧化硫气体，避免污染。
③打开D装置中的阀门，气体就会从左向右依次进入各装置。
【实验过程】
步骤一：将硫粉放在燃烧匙上，在空气中点燃后，迅速伸入硬质玻璃管内(B装置)，打开阀门，观察硫在空气中燃烧的现象。
步骤二：将导管a伸入盛有氧气的集气瓶中(A装置)，观察硫在氧气中燃烧的现象。
【交流讨论】
(1)气流能从左向右作定向流动的原因是D中水位下降，压强减小，形成压强差，而气体总是向着压强小的方向流动。
(2)D装置在实验中除了引发气体定向流动外，还起到的作用是储存气体。
【解析】 (1)打开D阀门后，装置内水向外流出，使D装置内形成真空，促使C装置内气体流向D装置。(2)空气向右流动后，氧气被反应，其余气体储存在D装置内。
3.1 空气与氧气(3)
1．如图是用过氧化氢制取、收集一瓶氧气的实验的部分步骤，其中操作错误的是(D)
2．下列模型能表示化合反应的是(B)
3．下列反应中，既不属于分解反应，也不属于化合反应的是(C)
A. 碳酸钙氧化钙＋二氧化碳
B. 木炭＋氧气二氧化碳
C. 甲烷＋氧气二氧化碳＋水
D. 氯酸钾氯化钾＋氧气
4．下列物质不能用于实验室制取氧气的是(C)
A. KMnO4 B. KClO3
C. KCl D. H2O2
5．下表是不同质量分数的H2O2溶液发生反应时的现象。实验室用H2O2制取氧气时，H2O2溶液的质量分数最适宜的范围是(C)
H2O2的质量分数
反应现象
15%
反应速度快，气体难以收集
10%
反应比较平缓，导管口气流均匀、连续、易于收集，反应过程较易控制
5%
反应平缓，导管口气流均匀、连续，易于收集
3%
反应缓慢，需较长时间
A. 0%～3% B. 3%～5%
C. 5%～10% D. 10%～15%
6．实验室需收集一瓶约含空气的氧气。下列操作正确的是(B)
A. 集气瓶中灌的水 B. 集气瓶中灌的水
C. 导管伸入到集气瓶
深度处 D. 导管伸入到集气瓶
深度处
7．下列从图中获取的信息，错误的是(C)
A. 空气是一种混合物
B. 该过程为物理变化
C. 氮气沸点比氧气高
D. 此过程模拟的是氧气的工业制法
8．如图是几种实验室制取气体的发生装置和收集装置，请回答下列问题。
(第8题)
(1)指出图中标有数字的仪器名称：①__酒精灯__：②__集气瓶__。
(2)实验室用双氧水和二氧化锰制取氧气时应选用__B__(填字母，下同)作发生装置；若要收集较为纯净的氧气最好选用__D__装置。
(3)F是一种可用于集气、洗气等的多功能装置，若将F装置内装满水，再连接量筒，可用于测定不溶于水且不与水反应的气体体积，测量时气体应从__b__(填“a”或“b”)进入F中。
9．15%的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，仪器选择和药品放置最合理的是(D)
,A) , B )
,C ) ,D)
【解析】 实验室利用15%的H2O2溶液制取O2，反应速率较快，选择的制取装置应能控制反应的速率。D装置能控制15%的H2O2溶液滴加的速率，且滴入水中直接降低H2O2的浓度，从而控制反应的速率。
(第10题)
10．如图表示一定质量的KClO3和MnO2混合物受热过程中，某变量y随时间的变化趋势。图中纵坐标(y)表示的是(A)
A. 固体中氧元素的质量
B. 生成O2的质量
C. 固体中MnO2的质量
D. 固体中钾元素的质量分数
【解析】 固体混合物受热一段时间后开始放出氧气，故固体中氧元素的质量逐渐减少，反应停止后不变，由于二氧化锰中也有氧元素，故最后氧元素的质量不为0，A符合；反应前后固体中钾元素的质量不变，但固体总质量逐渐减少，因此钾元素的质量分数应逐渐增大，D不符合。
11．小金为了探究温度对H2O2分解反应速率的影响，借助如图所示的实验装置(夹持仪器略去)进行了两次实验，两次实验的部分数据如表所示。
实验1
实验2
MnO2的质量/克
0.5
0.5
5%的H2O2的体积/毫升
40
待填
水浴温度/℃
20
80
……
(1)实验2中应加入5%的H2O2__40__毫升。
(2)在两次实验中，可通过收集相同体积的氧气所需要的时间(或观察相同时间内注射器内气体的体积大小)来比较H2O2分解反应速率的大小。
(3)实验2中，当水浴温度控制在80 ℃时，测定的反应速率会比真实值大，其原因除锥形瓶内气体受热膨胀外，还有温度较高时水蒸发成水蒸气。
(4)实验结束后若要将MnO2从混合物中分离出来，可采取的方法是__过滤__。
【解析】 (1)利用对照实验探究温度对H2O2分解反应速率的影响时，应只改变温度而保持其他量不变，所以实验2中应加入5%的H2O2 40毫升。(2)在两次实验中，反应产生的O2会推动注射器的活塞向右运动，故可通过收集相同体积的氧气所需要的时间或观察相同时间内注射器内气体的体积大小来比较H2O2分解反应速率的大小。
12．实验室制取氧气并进行相关实验。
(1)双氧水和二氧化锰制氧气的化学反应的文字表达式为__过氧化氢水＋氧气__。如图甲所示，取用二氧化锰操作正确的是__c__(填字母)。
(第12题)
(2)探究带火星的木条在不同体积分数的氧气中的复燃情况，部分实验数据记录如表：
氧气的体积分数/%
30
40
60
70
带火星的木条
不变
稍亮
复燃
复燃
①根据上述实验数据得出的结论是能使带火星的木条复燃的不一定是纯氧。
②在集气瓶中注入占其容器50%的水(如图乙所示)，用排水法收集氧气，将瓶内的水排尽，用带火星的木条在该集气瓶中进行实验，推测实验现象并说明理由。带火星的木条复燃，这是因为氧气的浓度达到了使其复燃的纯度。
(3)双氧水分解也可用氧化铜作催化剂。在0.5克氧化铜中滴加双氧水，反应结束后固体仍为0.5克且呈__黑__色。
设计一个实验，证明在双氧水分解反应后，氧化铜的化学性质没有改变。
步骤
现象
结论
将反应后的混合物过滤，向盛有该滤渣的试管中重新加入2毫升双氧水
试管中有大量气泡冒出，且能使带火星的木条复燃
氧化铜的化学性质没有改变
【解析】 (1)过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解为水和氧气，二氧化锰是粉末状药品，取用时用药匙，将试管横放，用药匙将二氧化锰送至试管底部。(2)根据表格中反映的信息可知，能使带火星的木条复燃不一定是纯净的氧气。在集气瓶中注入占其容器50%的水，用排水法收集氧气，将瓶内的水排尽，此时集气瓶中氧气的浓度为50%＋50%×21%＝60.5%，所以用带火星的木条在该集气瓶中进行实验，会观察到带火星的木条复燃，这是因为氧气的浓度达到了使其复燃的浓度。(3)氧化铜在该反应中作催化剂，其质量与化学性质在反应前后不变，在0.5克氧化铜中滴加双氧水，反应结束后固体仍为0.5克且呈黑色。催化剂反应前后化学性质不变，将反应后的混合物过滤，向盛有该滤渣的试管中重新加入2毫升双氧水后，试管中有大量气泡冒出，且能使带火星的木条复燃，即可得出结论：氧化铜的化学性质在化学反应前后没有改变。
