素养全练2 我们周围的空气
一、夯实基础
1.(2018·天津中考)如图为空气成分示意图(按体积分数计算),其中“a”代表的是( )
A.氧气 B.氮气
C.二氧化碳 D.稀有气体
答案:B
解析:由图可知,a占的体积分数最大,是氮气。
2.(2018·湖南岳阳中考)空气是一种宝贵的自然资源。下列有关空气的说法不正确的是( )
A.氮气的化学性质不活泼,可用于食品的防腐
B.燃烧法测定空气中氧气的含量,不能用硫代替红磷
C.空气的成分按质量计算,氧气大约占21%
D.禁止燃放烟花爆竹,可以减少空气污染
答案:C
解析:A项,氮气的化学性质不活泼,可用作保护气,如用于食品的防腐,正确;B项,硫在空气中燃烧生成二氧化硫气体,虽除去氧气,而增加了新的气体,不能用来测定空气中氧气的含量,不能用硫代替红磷,正确;C项,空气的成分按体积(而不是质量)计算,氧气大约占21%,错误;D项,禁止燃放烟花爆竹,能减少二氧化硫等污染气体的排放,可以减少空气污染,正确。
3.(2018·江苏淮安中考)下列物质中,计入“空气污染指数”的是( )
A.氧气 B.氮气
C.二氧化碳 D.可吸入颗粒物
答案:D
解析:目前计入我国“空气污染指数”的监测项目有:二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入颗粒物及臭氧等。
4.(2018·山东枣庄中考)氧气与世间万物如影随形。下列关于氧气说法错误的是( )
A.空气中的氧气与水中溶解的氧气化学性质同样活泼
B.工业上可以利用分离液态空气法制取氧气
C.氧气可以支持燃烧,说明氧气具有可燃性
D.氧气能供给呼吸,它和体内物质反应,释放能量,维持生命活动
答案:C
解析:A项,空气中的氧气与水中溶解的氧气是同一种物质,化学性质同样活泼,正确;B项,工业上可以利用分离液态空气法制取氧气,正确;C项,氧气可以支持燃烧,说明氧气具有助燃性,不是可燃性,错误;D项,氧气能供给呼吸,它和体内物质反应,释放能量,维持生命活动,正确。
5.(2018·湖南湘西州中考)下列物质属于纯净物的是( )
A.空气 B.冰水混合物
C.氯化钠溶液 D.75%的医用酒精
答案:B
解析:A项,空气中有氧气、氮气等,属于混合物,错误;B项,冰水混合物中只有水分子,属于纯净物,正确;C项,氯化钠溶液中有氯化钠和水,属于混合物,错误;D项,75%的医用酒精中有酒精和水,属于混合物,错误。
6.(2018·广西桂林中考)“拥有天蓝、地绿、水净的美好家园,是每个中国人的梦想”。下列做法违背该理念的是( )
A.多植树造林 B.开发绿色能源
C.焚烧废旧塑料 D.减少煤的燃烧
答案:C
5
解析:A项,多植树造林,有利于保护环境;B项,开发绿色能源,有利于减少空气污染;C项,焚烧废旧塑料产生有害气体和烟尘,污染环境;D项,减少煤的燃烧,可以减少二氧化硫和一氧化碳等有害气体的排放。
7.(2018·北京中考)用如图装置进行实验。下列现象能证明空气中O2的含量的是( )
A.红磷燃烧,产生白烟
B.瓶中液面先下降,后上升
C.瓶中液面最终上升至1处
D.水槽中液面下降
答案:C
解析:A项是红磷燃烧的现象;B项是红磷燃烧过程中水位变化的情况;D项是水槽中水位的变化,这些均无法确定空气中O2的含量,只有C项才能确定空气中O2的含量,故正确的选项是C项。
8.(2018·重庆中考A)实验室常用2KClO32KCl+3O2↑来制取O2,下列说法错误的是( )
A.MnO2加快了反应速率
B.该反应属于分解反应
C.固体减少的质量等于生成O2的质量
D.反应前后氯元素呈现的化合价分别为+3价和-1价
答案:D
解析:实验室氯酸钾和二氧化锰混合加热生成氯化钾和氧气,二氧化锰是催化剂,加快了反应速率;该反应属于分解反应;根据质量守恒定律,固体减少的质量等于产生氧气的质量;在氯酸钾中,钾元素显+1价,氧元素显-2价,根据在化合物中正负化合价代数和为0,判断氯酸钾中氯的化合价为+5价,在氯化钾中氯的化合价为-1价。故选D。
9.(2018·湖南邵阳中考)下列有关实验现象描述正确的是( )
A.硫在氧气中燃烧产生淡蓝色的火焰
B.红磷在空气中燃烧产生大量的白烟
C.木炭在空气中燃烧生成二氧化碳
D.将铁丝伸入盛有氧气的集气瓶中剧烈燃烧
答案:B
解析:硫在氧气中燃烧,发出明亮的蓝紫色火焰,A项错误;红磷在空气中燃烧,产生大量的白烟,B项正确;木炭在空气中燃烧生成二氧化碳,是实验结论而不是实验现象,C项错误。将铁丝伸入盛有氧气的集气瓶中,若不点燃,不会剧烈燃烧,D项错误。
10.(2018·陕西中考)右图是实验室用高锰酸钾制取氧气的装置,请回答问题。
(1)仪器a的名称是 。
(2)用高锰酸钾制取O2的化学方程式是 。
(3)实验室收集氧气的方法是 。
(4)将高锰酸钾粉末装入试管的操作是 。
(5)试管口放一团棉花的作用是 。
答案:(1)铁架台
(2)2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
(3)向上排空气法(或排水法)
(4)将试管倾斜(或横放),把盛有药品的药匙(或纸槽)送至试管底部,然后使试管直立起来
5
(5)防止加热时高锰酸钾粉末进入导管(或防止高锰酸钾粉末进入水槽使水变红等合理即可)
解析:(1)仪器a的名称是铁架台。(2)高锰酸钾在加热的条件下分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气,反应的化学方程式为2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑。(3)氧气的密度比空气的大,可以用向上排空气法收集(氧气不易溶于水,可以用排水法收集)。(4)将高锰酸钾粉末装入试管的操作是将试管倾斜(或横放),把盛有药品的药匙(或纸槽)送至试管底部,然后使试管直立起来。(5)试管口放一团棉花的作用是防止加热时高锰酸钾粉末进入导管(或防止高锰酸钾粉末进入水槽使水变红)。
二、提高能力
1.(2018·山东东营中考)某兴趣小组计划对空气成分进行探究,以下是他们的实验设计方案:
空气→除去二氧化碳和水蒸气→除去氧气→氮气
(1)除去二氧化碳和水蒸气:图1中装置B的作用是 ,装置A、B顺序 (填“能”或“不能”)颠倒。
(2)除去氧气:该小组根据教材中拉瓦锡研究空气成分的实验原理,除去了(1)中得到的气体中的氧气。在拉瓦锡的经典实验中(装置如图2),使用汞的优点有 。
A.汞为液态,在加热的条件下只与氧气反应且生成物为固体
B.时间足够长,能将密闭装置中的氧气几乎耗尽
C.无法观察装置中气体体积的变化
D.得到的氧化汞粉末加热生成的气体体积+剩余气体体积=原空气体积
(3)分析误差:该小组按设计方案得到的氮气密度(假设要除去的气体均已除净)与氮气的实际密度有误差,产生误差的原因是 。
答案:(1)除去水蒸气(或除水) 不能 (2)ABD
(3)得到的气体中还含有稀有气体
解析:(1)图1中装置B的作用是除去水蒸气;气体在通过NaOH溶液之后会带出部分水蒸气,故装置A、B顺序不能颠倒。(2)在拉瓦锡的经典实验中,使用汞的优点有:汞为液态,在加热的条件下只与氧气反应且生成物为固体;时间足够长,能将密闭装置中的氧气几乎耗尽;得到的氧化汞粉末加热生成的气体体积+剩余气体体积=原空气体积。(3)由于空气中除了氧气外,不只含有氮气,故会产生误差。
2.(2018·安徽合肥瑶海区模拟)化学实验室常用二氧化锰催化过氧化氢分解的方法制取氧气。那么,影响过氧化氢分解速率的因素到底有哪些呢?某化学兴趣小组对此进行如下探究。
【提出问题】影响过氧化氢分解速率的因素有哪些?
【作出假设】假设1:过氧化氢溶液的浓度;
假设2:催化剂的质量;
假设3:温度;
假设4: (请你提出一种假设)。
【设计实验】小明同学设计如下实验方案进行验证。
序号
H2O2溶液浓度/%
H2O2溶液质量/g
温度/℃
MnO2质量/g
O2体积/mL
时间/s
①
5
12
20
0.2
125
20
②
30
12
20
0.2
125
2
③
30
12
40
—
125
148
(1)通过对比实验①和②可知,过氧化氢分解的速率与 有关。
(2)二氧化锰在过氧化氢分解前后质量和 不变。
(3)请你写出用二氧化锰催化过氧化氢分解的化学方程式: 。
5
【讨论交流】(4)小红同学认为在这个实验中,必须用排水法收集氧气,理由是 。
(5)小辉同学提出小明同学的方案无法验证温度对过氧化氢分解速率的影响。请你帮他说出理由: 。
【拓展延伸】同学们查阅资料得知,FeCl3溶液对过氧化氢分解也有影响,在老师的指导下设计实验继续探究。向两支试管中分别加入等质量不同浓度的H2O2溶液,再加入等质量、等浓度的FeCl3溶液,分别用气压传感器测定两试管中气压的变化曲线,如图所示。请你思考:
图1 实验装置
图2 两试管中气体
压强变化曲线
(6)为保证实验的准确性,请你设计向两试管中加入FeCl3溶液的具体方法: 。
(7)请你从曲线中找出FeCl3溶液对H2O2分解影响的两条规律性结论: ; 。
答案:【作出假设】催化剂的种类(合理即可)
【设计实验】(1)过氧化氢溶液的浓度 (2)化学性质 (3)2H2O22H2O+O2↑
【讨论交流】(4)排空气法无法直接观察收集氧气的体积 (5)方案中没有温度不同,其他变量全部相同的对照实验(合理即可)
【拓展延伸】(6)分别用注射器吸取等量、等浓度的FeCl3溶液同时注入两支试管中
(7)FeCl3溶液能加快H2O2的分解速率 FeCl3溶液对浓度大的H2O2分解促进效果更好(合理即可)
解析:【作出假设】催化剂的种类等也可能影响过氧化氢的分解速率。【设计实验】(1)实验①和②中控制了过氧化氢溶液的质量、温度以及二氧化锰的用量相同,改变了过氧化氢溶液的浓度,测定出同样收集125mL氧气在过氧化氢溶液浓度大的情况下用时短,可知过氧化氢分解的速率与过氧化氢溶液的浓度有关。【讨论交流】(4)排空气法无法直观、准确地观察到收集氧气的体积,因此必须用排水法收集氧气。(5)方案中没有只改变温度条件,而其他变量全部相同的对照实验,因此无法验证温度对过氧化氢分解速率的影响。【拓展延伸】(7)分析图像信息可知,100s时,两试管中气体压强增大,说明此时开始分解生成氧气,且试管中气体压强增幅较大,进而确定FeCl3溶液能加快H2O2的分解速率;分析图像信息,开始反应后,盛有5%过氧化氢溶液的试管中的气体压强始终大于盛有2%过氧化氢溶液的试管中的气体压强,可知FeCl3溶液对浓度大的H2O2分解促进效果更好。
三、创新拓展
(2018·浙江金华中考)小君和小英同学发现:带火星的竹签在空气中不会复燃,若用装有60%水的集气瓶倒置在水槽中收集氧气,得到的气体能使带火星的竹签复燃,为了找到能使带火星竹签复燃的氧气含量最小值,他们进行了如下探究:
【设计实验】小君设计了如图的装置,该装置的圆底烧瓶中放入25毫升水的目的是 。
5
【实验研究】第一组实验:取3只集气瓶,编号为①②③,分别装入15%、30%和45%的水,盖上盖玻片倒置在水槽中。当气泡 放出后,导管口伸入集气瓶把其中的水全部排出,将相同的3支带火星竹签分别插入①~③号瓶中,记录实验现象。
获得第一组实验现象后,小君又做了第二组实验,并记录实验现象。两组实验数据和现象见下表:
实验分组
第一组
第二组
实验序号
①
②
③
④
⑤
⑥
集气瓶装水
的体积分数/%
15
30
45
34
38
42
带火星竹签状况
亮
很亮
复燃
很亮
复燃
复燃
得出上述两组实验现象后,小英认为还不能确定能使带火星竹签复燃的氧气含量最小值,需继续进行实验,则实验序号⑦的集气瓶装水的体积分数应该是 %。
【实验结论】再经过数次实验并计算后得出:能使带火星竹签复燃的氧气含量最小值为48.7%。
【继续探究】小君认为采用该方法收集的氧气中含有一定量的水蒸气,请你提出实验改进的措施 。
答案:【设计实验】稀释过氧化氢溶液,减缓过氧化氢的分解速率
【实验研究】连续、均匀 36
【继续探究】收集氧气前增加气体的干燥装置,再用抽气法收集氧气(合理即可)
5
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