Question

【題目】我們每時每刻都生活在空氣的“海洋”里。

一、空氣及其成分探究

（1）圖Ⅰ用于粗略研究空氣的組成，生成物的化學式為_____________。

（2）拉瓦錫用圖Ⅱ所示裝置研究了空氣的組成。他把少量汞放在密閉的容器中連續加熱，得到了紅色氧化汞粉末，同時鐘罩內的汞液面上升。該反應的文字表達式是：_____________。

（3）江南學校某學習小組用如圖裝置進行鎂條在空氣中燃燒的實驗。燃燒、冷卻后打開止水夾，有水進入了集氣瓶 。

（問題）實驗操作正確，但實驗后發現進入集氣瓶中水的體積約為其容積的 70%。

（猜想）鎂除了與氧氣反應外，還與空氣中的其他氣體（X）發生了反應。對該氣體提出猜想：

猜想1：只是二氧化碳 猜想2：只是氮氣 猜想3：氮氣和二氧化碳等

（資料）鎂是一種化學性質活潑的金屬，能在氮氣燃燒生成氮化鎂，能在二氧化碳中燃燒生成碳和氧化鎂。

①經討論一致認為猜想1不正確，理由是__________________________________，

②鎂在二氧化碳中燃燒的化學表達式______________________________________。

（結論）猜想3正確

（4）（改進實驗）江南同學利用右圖裝置測定空氣中氧氣含量，步驟如下（裝置氣密性良好，部分操作已略去，因導管產生的誤差忽略不計）：

Ⅰ.打開止水夾a、b，向集氣瓶中通入一定量的空氣，使盛有白磷的燃燒匙在水面上方，測得進入量筒中水的體積為V1。

Ⅱ.關閉止水夾a、b，用強光照射引燃白磷。白磷熄滅并冷卻至室溫，打開b，至液面不再變化，測得量筒內水的體積是V2。 根據實驗記錄V1、V2，得出空氣中氧氣的體積分數的計算式是_________________。

二、氧氣的制備和性質

實驗一：用高錳酸鉀制取一瓶氧氣，做細鐵絲燃燒實驗。

（5）鐵絲在氧氣中燃燒的化學表達式___________________________________。

（6）用B收集到的氧氣做細鐵絲燃燒的實驗時，發現瓶壁炸裂，分析原因： __________。

（7）小組同學改進了實驗一（如圖），優點是 ____________。

A.氧氣無需提前制備和收集，操作更方便。

B.塑料瓶代替集氣瓶，防止集氣瓶炸裂，更安全。

C.裝置集氧氣的制取、干燥、性質于一體，實驗更優化。

實驗二：粗略測定加熱2.0g高錳酸鉀所收集到的氧氣體積。

（8） 裝置正確連接順序是：(填接口字母 )a →（_________）（_________）→d

（9）收集氧氣的最佳時機是_______________（填“加熱后立刻收集”或“加熱一段時間后”）。

實驗三：小江為了研究用向上排空氣法和排水法收集的氧氣濃度是否有差異，做了如下實驗：加熱高錳酸鉀固體，分別用兩種方法各收集三瓶氧氣，并使用傳感器則定收集到的氧氣濃度，數據見表。

收集方法	向上排空氣法			排水法
氧氣濃度%	79.6	79.7	79.9	90.0	89.8	89.3
氧氣平均濃度%	79.7			89.7

①小江用向上排空氣法收集氧氣時，以能使裝置在集氣瓶瓶口帶火星木條復燃為氧氣集滿的標準；用排水法收集氧氣時，以觀察到_____________為氧氣集滿的標準。

②向上排空氣法收集到的氧氣濃度只有80%左右的原因有________________。

A. 當觀察到帶火星木條復燃時，集氣瓶內還有空氣

B. 氧氣的密度略大于空氣的密度

C. 加熱高錳酸鉀固體產生氧氣的濃度只有80%左右

D.當氧氣進入集氣瓶時，瓶內空氣與進入的氧氣相互擴散

③不考慮操作因素，排水法獲得的氧氣體積分數不能達到100%的主要原因是___________。

Answer 1

【答案】P2O5汞+氧氣氧化汞空氣中二氧化碳太少 鎂 +二氧化碳碳+氧化鎂 （V1-V2）/V1 鐵+氧氣四氧化三鐵 實驗時燃燒的鐵絲靠到瓶壁 ABC （c ）（b ） 加熱后立刻收集 集氣瓶瓶口冒大氣泡ABD 水蒸氣留存在集氣瓶中(合理答案均給分)

【解析】

（1）紅磷燃燒生成五氧化二磷，其化學式為：P2O5；

（2）汞在空氣中加熱生成氧化汞，該反應的文字表達式是：汞+氧氣氧化汞；

資料:①空氣中二氧化碳僅占0.03%，不足以跟鎂反應；

②鎂在二氧化碳中燃燒的化學表達式：鎂+二氧化碳碳+氧化鎂；

（4）Ⅱ. 步驟中，V1是集氣瓶中空氣的體積，V1-V2是集氣瓶中氧氣的體積，氧氣的體積分數為：（V1-V2）/V1100%；

（5）鐵絲在氧氣中燃燒的化學表達式：鐵+氧氣四氧化三鐵；

（6）用排水法收集氧氣做鐵絲燃燒實驗時，發現瓶壁炸裂，可能是實驗時燃燒的鐵絲靠到瓶壁；

（7）使用該改進后的裝置，具有的優點是：①氧氣無需提前制備和收集，操作更方便、②塑料瓶代替集氣瓶，防止集氣瓶炸裂，更安全、③裝置集氧氣的制取、干燥和性質驗證于一體，實驗更優化；

（8）為達到實驗二的目的，各裝置的正確連接順序是：a→c→b→d；

（9）在本實驗中，若是在氣體連續不斷產生之后才開始收集，會導致少量的氧氣隨空氣排出，不能進入集氣瓶，則測得的氧氣的體積會比實際值偏小；

實驗三：

①用排水法收集氧氣時，當氣泡從瓶口冒出時或觀察到瓶中水排盡時，說明該瓶內的氣體已集滿；

②用向上排空氣法收集到的氧氣濃度只有80%左右的原因有很多，如：氧氣密度只是略大于空氣，很容易出現排不凈空氣或少量混合的情況；當用帶火星木條驗滿復燃時，只能說明瓶中的氧氣濃度大，不能說明集氣瓶內一點空氣也沒有；在收集氧氣時，氧氣與空氣可能進行少量的擴散混合，這些都會造成氧氣濃度的減小；而加熱高錳酸鉀固體產生氧氣的濃度只有80%左右的說法是錯誤的；

③如果各項操作沒有問題，排水法獲得的氧氣體積分數不能達到100%的主要原因可能是用排水法收集會形成水蒸氣留存在集氣瓶中。