第二单元 空气和氧气
▉题型1 拉瓦锡测定空气组成的实验
【例1】历史上第一次明确提出空气是由氧气和氮气组成的科学家是
A．拉瓦锡 B．居里夫人 C．诺贝尔 D．门捷列夫
【变式1-1】拉瓦锡利用如图实验研究空气成分，下列说法合理的是
A．汞槽和曲颈甑中汞的作用都是消耗氧气
B．将曲颈甑中的汞换成木炭不影响测定结果
C．结束加热后不需冷却，立即测量玻璃钟罩中汞柱上升的高度
D．实验结束后，发现曲颈甑中剩余气体不支持燃烧，说明空气为混合物
【变式1-2】在拉瓦锡的经典实验中（装置如图），不属于使用汞的优点的是
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
题型2 空气的成分及体积分数
【例2】空气的主要成分如图所示，其中R表示的是
A．稀有气体 B．氧气 C．二氧化碳 D．氮气
【变式2-1】空气由多种气体组成，其中体积分数约为21%的物质是
A．氧气 B．二氧化碳 C．水蒸气 D．氦气
【变式2-2】科学家对火星的大气进行分析，得到下表所示数据：
气体 二氧化碳 氮气 氩气
体积分数/% 95 2.7 1.6
与地球大气的成分相比，火星大气中含量更高的是
A．氮气 B．氮气和氩气
C．二氧化碳和氮气 D．二氧化碳和氩气
题型3 红磷燃烧测定空气中氧气含量
【例3】如图是测定空气中氧气体积分数的实验，实验后发现所测结果低于1/5，针对这一事实，你认为下列做法或想法不可取的是
A．实验中可能红磷的量不足，导致没有将瓶内的氧气全部耗尽
B．实验中可能未等集气瓶冷却至室温就打开止水夹
C．可查看实验装置是否漏气
D．可将红磷改成木炭后重新实验
【变式3-1】空气可谓无处不在，但人类对其组成的认识经历了漫长的过程。
(1)拉瓦锡最先通过实验得出了空气由 和氧气组成。
(2)老师课堂上用如图所示的改进装置(比教材上多了电加热棒)测定空气中氧气的体积分数约为。
①实验中用红磷而不用木炭或硫粉，原因是 。
②实验中观察到红磷燃烧的现象是产生 。
③增加电加热棒点燃红磷，比原装置的优点有 (填序号)
A．不必待到冷却便可打开止水夹 B．避免因燃烧匙伸入缓慢而造成误差
C．不用过量的红磷而节约药品 D．减少生成物逸散而污染空气
【变式3-2】某兴趣小组对教材中“测定空气中氧气含量”实验(如图甲)进行了改进，设计了图乙(选用容积为45mL的试管作反应容器)的实验方案，到了良好的实验效果。对比分析下面两个实验，回答下列问题：
(1)实验测定氧气含量的操作之前，第一步操作是 ，发生反应的文字表达式为 。
(2)甲实验测得的氧气含量小于1/5，请分析可能的原因 。(写出一点即可)
(3)乙实验中，注射器活塞最后将停止在约 mL刻度处。
(4)对照甲实验，你认为乙实验有何优点？ 。(回答一点即可)
题型4 测定空气中氧气含量的其它实验
【例4】小明为测定空气里氧气的含量，设计了如图所示的实验装置。“金属梯”的每一步的凹处放置一颗用滤纸吸干水后的白磷，用放大镜会聚太阳光于靠近水面的一步“金属梯”处的白磷 上、下列说法错误的是
A．该实验能观察到管内有白烟生成
B．该实验创新使实验的精确度更高，更环保
C．对白磷吸水后的滤纸直接扔垃圾桶
D．该实验一开始观察到试管内液面下降，然后上升
【变式4-1】如图为测定空气中氧气的含量的实验，下列认识正确的是
A．反应结束后消耗氧气的体积约为反应前注射器内空气总体积的1/5
B．没有冷却至室温就读数会使测定值偏小
C．实验中的铜粉可以换成炭粉
D．铜粉用量的多少不会影响实验结果
【变式4-2】空气中氧气含量测定的再认识。
I、用红磷测定空气中氧气的含量。
(1)请写出红磷在空气中燃烧的文字或符号表达式 。
(2)如图1实验，测得空气中氧气体积分数小于五分之一，可能的原因是___________(填序号)。
A．燃烧匙伸入集气瓶太慢 B．红磷量不足
C．实验中发现导管口有气泡冒出 D．装置漏气
Ⅱ、用镁条测定空气中氧气的含量。
(3)某同学利用图2实验测定空气中氧气含量时发现，产物中还出现少许黄色固体。
已知：镁能与氮气反应生成淡黄色的氮化镁(Mg3N2)固体。但在空气中燃烧镁条时很难观察到生成物中有淡黄色固体，原因是 。在操作规范的情况下，该同学实验所测得的氧气体积分数 五分之一(填“大于”、“小于”或“等于”)。
Ⅲ、用铁粉测定空气中氧气的含量。
(4)某同学根据铁生锈的原理，用铁粉测定空气中氧气的含量，设计了如图3实验，8分钟后测得数据如表：
实验前的体积 实验后的体积
集气瓶内空气 量筒内水 量筒内剩余水
250mL 180.0mL 128.0mL
根据表中数据计算得出空气中氧气的体积分数为 ，与用红磷燃烧的方法相比，用该方法测定空气中氧气的含量的主要优点： (只写一点即可)。
Ⅳ、用白磷测定空气中氧气的含量。
某同学设计了如图4的实验装置测定空气中氧气的体积分数，在一个耐热容器的底部放一块足量的白磷，然后迅速将活塞下压(可迅速提高容器内空气温度)后放手，容器中的白磷开始燃烧。(提示：白磷的体积忽略不计，白磷在空气中燃烧所需最低温度为40摄氏度)
(5)检查装置气密性：向下压活塞，放手后活塞 ，说明装置气密性良好。
(6)白磷开始燃烧后，活塞的运动情况为 。
(7)如将燃烧匙中红磷换成炭粉，实验能否成功？为什么？ 。
(8)结合你的学习经验，若要寻找红磷、白磷、铁粉除氧剂的替代物测定空气中氧气的体积分数，该替代物应满足的条件是 ， (写两点)。
题型5 数字化实验测定空气中氧气含量
【例5】图甲所示装置可用于测定空气中氧气的含量，图乙是用该装置测得实验过程中集气瓶内气压与时间的关系图（该装置气密性良好，是集气瓶内初始气压）下列说法正确的是
①c点时反应刚好停止
②红磷点燃后要迅速放入瓶中
③开始时集气瓶中气压瞬间变大是氧气被迅速消耗造成的
④b、c、d点集气瓶中所含物质相同
⑤d点时集气瓶冷却到初始温度
A．①③④ B．②④⑤ C．②③⑤ D．①④⑤
【变式5-1】某化学兴趣小组开展“空气中氧气含量的测定”实验活动。
(1)实验1中，红磷熄灭后，冷却至室温，打开止水夹，水能倒吸入集气瓶的原因是 。
(2)兴趣小组查阅资料，改进实验方案，进行实验2的探究：在集气瓶内壁用水均匀涂附铁粉除氧剂（其中辅助成分不干扰实验），利用铁锈蚀原理测定空气中氧气的体积分数。用数字传感器测实验1、实验2中氧气的体积分数随时间变化的关系如下图所示。
依据图示信息，实验 的测定方法更准确，判断依据是 。
【变式5-2】小红利用数字化技术对“空气中氧气体积分数的测定”进行了再探究(如图1)，得到的数据曲线如图2所示。
【查阅资料】红磷燃烧生成五氧化二磷，五氧化二磷有毒，易溶于水。
(1)图2压强曲线中，BC段气压变化的原因是 。X曲线表示的是 。(填“温度”或”氧气浓度”)。
(2)实验前集气瓶中的水为，若集气瓶的容积为(燃烧匙所占体积忽略不计)，实验结束后理论上集气瓶中水的体积约为 mL。
(3)若第二次进行实验时，图1中装置漏气，则第二次测得的C点数值比图2中第一次测得的C点数值 (填“大”或“小”)。
(4)集气瓶中装水的作用是 。
(5)化学兴趣小组想探究用不同物质在空气中燃烧测定氧气含量方法的优劣。他们用足量的蜡烛、红磷和白磷分别在相同体积与状态的空气中燃烧，用氧气探测器测定密闭容器中剩余氧气与时间的关系如下图。下列说法正确的是___________。(填字母)
A．测定空气中氧气含量效果最好的是蜡烛，因为它反应速率快
B．该实验证明氧气的浓度较低时，红磷与白磷还能与之发生反应
C．三个实验中均为氧气过量
D．若用这三种物质做实验，测得空气中氧气含量偏高
题型6 空气中各成分的用途
【例6】下列关于物质的性质和用途的说法不正确的是
A．氮气用于保护粮食，是利用氮气在常温下化学性质稳定
B．氮气用作探空气球，是利用氮气密度小且很稳定
C．稀有气体用于制作霓虹灯，是利用稀有气体通电时会发出不同颜色的光
D．液氮可用于冷冻麻醉，是利用其化学性质稳定
【变式6-1】载人飞艇的气囊内填充的气体是
A．甲烷 B．二氧化碳 C．氦气 D．氮气
【变式6-2】物质的性质决定其用途，下列常见物质的性质与其用途相符的是
选项 物质 性质 用途
A 氧气 助燃性 作嫦娥七号发动机燃料
B 稀有气体 通电可发出不同颜色光 制冷剂
C 氮气 化学性质稳定 食品防腐
D 氦气 沸点低 保护气
A．A B．B C．C D．D
题型7 空气污染与防治
【例7】对大气都有严重污染的一组有害气体是
A．一氧化碳、二氧化碳、氧气
B．二氧化碳、甲烷、二氧化硫
C．一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫
D．氢气、一氧化碳、氮气
【变式7-1】为防治大气污染，下列做法不可行的是
A．加强扬尘管控 B．使用清洁能源
C．直接排放工业废气 D．加强大气质量监测
【变式7-2】下列物质不计入空气质量评价的是
A．SO2 B．PM10 C．O3 D．CO2
题型8 纯净物和混合物
【例8】下列属于纯净物的是
A．矿泉水 B．液态氮 C．加碘盐 D．不锈钢
【变式8-1】下列各组物质中，前者属于纯净物，后者属于混合物的是
A．冰水混合物，五氧化二磷 B．矿泉水，河水
C．二氧化碳，澄清石灰水 D．受污染的空气，碳酸饮料
【变式8-2】世间万物种类繁多，但宏观上根据组成可将物质进行分类。
(1)物质分类：纯净物和混合物属于如图关系中的 关系。
(2)以下物质属于混合物的有 (填序号)。
①洁净的空气 ②冰水混合物 ③氯化钾 ④液氧 ⑤二氧化碳 ⑥75%的医用酒精
(3)下列四组物质中，均有一种与其他三种所属类别不同，请在下列横线上填写出这种物质的名称：
氧气、氦气、二氧化碳、稀有气体： ；井水、自来水、蒸馏水、食盐水： 。
▉题型9 氧气的性质和自然界的氧循环
【例9】下列关于氧气的描述正确的
A．通常状况下，氧气是一种无色、无味的气体
B．氧气是一种密度比空气密度略小的气体
C．氧气在低温、高压时能变为无色液体或固体
D．水中鱼能生存，说明氧气易溶于水
【变式9-1】氧气的下列性质中，有一项与其他三项有着本质的区别，它是
A．能供给呼吸 B．可与木炭反应 C．不易溶于水 D．支持燃烧
【变式9-2】下列选项不属于氧气在大自然中消耗途径的是
A．物质在空气中的燃烧 B．生物的呼吸作用
C．绿色植物的光合作用 D．物质在空气中的缓慢氧化
题型10 物质在氧气中燃烧
【例10】下列物质在氧气中燃烧的现象，正确的是
A．铁丝在氧气中剧烈燃烧火星四射，放热，生成黑色固体
B．木炭燃烧生成二氧化碳气体
C．红磷在氧气中燃烧产生白雾，放出大量的热
D．硫在氧气中燃烧发出淡蓝色火焰，放热，生成有刺激性气味的气体
【变式10-1】研究常见物质的性质据图所示实验，并阅读小资料，回答下列问题。
(1)图1集气瓶中加入水的作用是 ；铁丝下端系一根火柴的目的是： 。
(2)在图1实验中，可观察到细铁丝在氧气中燃烧的现象是：a．剧烈燃烧、火星四射；b．放出热量；c．生成了一种黑色固体。其中能证明细铁丝燃烧属于化学变化的是 （填标号）。
(3)某同学在该实验过程中，没有观察到铁丝燃烧，可能的原因有__________（填标号）。
A．铁丝太粗 B．集气瓶底部忘了留少量水
C．集气瓶中氧气的浓度太低 D．点燃系在铁丝上的火柴后，太早伸入集气瓶中
(4)图2集气瓶中加入的水的目的为 。
(5)将两个装满氧气的集气瓶，按图3所示，用带火星的木条分别以A、B两种方式迅速插入，观察到木条复燃，且在A中燃烧比在B中燃烧更旺。从以上实验现象可知氧气的性质有 、 。
【变式10-2】如图所示，是细铁丝、硫粉、木炭在氧气中燃烧的实验示意图，请回答：
(1)实验Ⅰ中：铁丝燃烧的符号表达式是 ，该反应属于 反应（填基本反应类型）。
(2)某同学在该实验过程中，没有观察到铁丝燃烧，可能的原因有___________（填标号）。
A．铁丝太粗 B．集气瓶底部忘了留少量水
C．集气瓶中氧气的浓度太低 D．点燃系在铁丝上的火柴后，太早伸入集气瓶中
(3)实验Ⅱ中，集气瓶中装少量水的作用是 。
(4)实验Ⅲ中，可观察到木炭在氧气中燃烧发出白光，而木炭在空气中燃烧发出微弱的红光，这说明，物质燃烧的剧烈程度与氧气的 有关。
题型11 不同物质与氧气反应的比较
【例11】如图是硫和铁在空气中和氧气中燃烧的实验，铁丝在空气中不能燃烧，但是纳米铁粉在空气中稍加热即可剧烈燃烧。下列说法正确的是
A．实验甲和乙观察到的现象不一样，是因为反应物的种类不一样
B．实验甲和乙的生成物相同，但是实验丙和丁的生成物不同
C．从四个实验中可以看出，增大反应物的浓度和反应物接触面积，可以使反应更剧烈
D．四个实验中，水的主要作用是防止集气瓶炸裂
【变式11-1】化学科学十分重视实证和理性思维。在课堂学习中，通过选用典型物质进行实验，来探究物质的有关性质。下图所示是探究氧气化学性质的实验，请回答：
(1)实验一：木炭在图②中燃烧与在图①中燃烧剧烈程度 (选填不同”或“相同”)。图③的实验目的是 ；木炭燃烧的文字表达式为 。
(2)实验二：图⑤中可观察到的现象是 ，反应的文字表达式为 。
(3)实验三：观察到硫在氧气中比在空气中燃烧得更旺，生成有气味的气体，反应的文字表达式为 。集气瓶⑦底预先放少量水来吸收生成气体二氧化硫，说明二氧化硫具有的物理性质是 。
(4)比较归纳：
①根据上述细铁丝、木炭和硫在氧气中燃烧的实验，你能归纳出其中的原因： 。
②根据上述实验，说明氧气的化学性质 (填“活泼”或“不活泼”)。
③比较三个反应的文字表达式，共同点有 (任答一点)。
【变式11-2】氧气是一种化学性质比较活泼的气体，可以与许多物质发生化学反应。
(1)图甲燃烧的文字表达式为 。
(2)甲、乙、丙的集气瓶中都预先加入少量水，但其目的各不相同，装置乙中加少量水的目的是 。
(3)写出丙实验中的实验现象： ；丁实验中可观察到木炭在氧气中燃烧比在空气中剧烈，说明影响木炭燃烧剧烈程度的因素是 。
题型12 氧化反应和缓慢氧化
【例12】以下变化中，不属于缓慢氧化的是
A．酒精的燃烧 B．动植物的呼吸 C．醋的酿造 D．农家肥的腐熟
【变式12-1】下列化学反应既是氧化反应又是化合反应的是
A．铁＋氧气四氧化三铁
B．高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气
C．蜡烛+氧气二氧化碳+水
D．水氢气+氧气
【变式12-2】下列有关氧化反应和缓慢氧化的叙述不正确的是
A．塑料的老化、金属的锈蚀都属于缓慢氧化 B．氧化反应都很剧烈，且都会发光、放热
C．物质与氧气发生的反应都属于氧化反应 D．蜡烛燃烧，该反应是氧化反应
题型13 催化剂
【例13】下列关于MnO2的说法正确的是
A．如果不加MnO2，过氧化氢不会分解
B．只有MnO2能做过氧化氢分解的催化剂
C．如果不加MnO2，过氧化氢分解的速率很慢，产生的氧气质量不变
D．MnO2可以做所有化学反应的催化剂
【变式13-1】关于催化剂的说法错误的是
A．在反应前后本身质量不变 B．在反应前后本身性质不变
C．不能改变反应后生成物的质量 D．能改变其它物质的反应速率
【变式13-2】比较氧化铜和二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果。用如图1所示的装置进行了两次实验，在试管中分别加入等质量的氧化铜和二氧化锰，分别将注射器内盛有的3mL5%的双氧水注入试管中，再利用注射器收集氧气，收集到氧气的体积和时间的关系如图2所示。
(1)写出过氧化氢在二氧化锰作催化剂条件下制取氧气的文字表达式： 。
(2)在检查装置的气密性后，小组同学注入双氧水开始实验。实验中造成U形管内红墨水液面左低右高的原因是： 。
(3)根据注射器中氧气的体积不同，可比较两种催化剂的催化效果。通过图像除了能得出二氧化锰催化效果比氧化铜好，还能得出的结论是 。
题型14 有关催化剂的探究实验
【例14】实验室常用过氧化氢溶液制取氧气。实验小组同学对该反应进行探究。
实验1：验证二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂。
(1)过氧化氢分解的文字表达式为 。
(2)实验IV称得的固体质量为 g。
(3)证明二氧化锰能加快过氧化氢分解速率的实验现象是 。
实验2：探究催化剂种类和质量对过氧化氢分解的催化效果的影响。
【进行实验】
称取催化剂置于三颈瓶中，塞紧胶塞，用注射器将3mL5%过氧化氢溶液快速注入。测定氧气浓度达到最高值时所用的时间，实验记录如表：
序号 初始温度/℃ 催化剂种类 催化剂质量/g 氧气浓度达到最高值时所用时间/s
① 30 二氧化锰 0.03 8
② 30 氯化铁 0.03 32
③ 30 氯化铁 0.04 29
④ 30 氯化铁 0.05 28
⑤ 30 氯化铜 0.03 3364
⑥ 30 氯化铜 0.04 837
⑦ 30 氯化铜 0.05 464
注：①氧气浓度达到最高值时过氧化氢已完全分解。
②在可控范围内，过氧化氢分解速率越快，催化效果越好。
【解释与结论】
(4)实验2中，效果最好的催化剂是 。
(5)实验⑤⑥⑦的目的是 。
【变式14-1】化学教材九年级上册“分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的催化作用”，以及“寻找新的催化剂”研究性实验，引起了化学探究小组的兴趣。
【提出问题】氧化铁能否作过氧化氢溶液分解的催化剂？如果能，其催化效果如何？
【实验研究】
实验步骤 实验现象
I．分别量取5mL5%过氧化氢溶液放入A、B两支试管中，向A试管中加入ag氧化铁(Fe2O3)粉末，并分别在A、B两支试管中插入带火星木条，观察现象。 A试管中产生气泡，带火星木条复燃，B试管中无明显现象
II．待A试管中没有现象发生时，重新加入过氧化氢溶液，并把带火星的木条伸入试管，如此反复多次试验，观察现象。 试管中均产生气泡，带火星木条均复燃
III．将实验II中的剩余物进行分离，并将所得氧化铁粉末进行洗涤、干燥、称量，所得固体质量仍为ag。
IV分别量取5mL5%过氧化氢溶液放入C、D两支试管中，向C试管中加入ag氧化铁粉末，向D试管中加入ag二氧化锰粉末，观察现象。
【实验结论】
(1)实验II和III分别可以证明：氧化铁的 和 在反应前后均没有发生变化，可以作过氧化氢分解的催化剂；
(2)写出实验I的A试管中发生反应的文字表达式： ；
【实验评论】
(3)实验设计IV的目的是 ；
(4)若实验IV观察到D试管中产生气泡的速率更快，由此你可以得到的结论是 ；
(5)查阅资料得知，CuO、CuSO4、猪肝、马铃薯等也可以做过氧化氢溶液分解的催化剂。下列有关催化剂的说法中正确的是_____。
A．催化剂只加快化学反应速率
B．同一个化学反应可以有多种催化剂
C．MnO2只能作过氧化氢溶液分解的催化剂
D．用作催化剂的物质不可能是其他反应的反应物或生成物
【变式14-2】小焦同学用“双氧水”（过氧化氢溶液）冲洗伤口时，不小心将过氧化氢溶液滴到水泥地板上，发现有大量气泡产生。
【查阅资料】
①水泥块中含有的氯化铁，二氧化锰，碘化钾都可以作过氧化氢分解的催化剂。
②气压传感器能描绘出密闭容器中压强随时间的变化曲线（如图1）。曲线斜率越大，说明过氧化氢分解速度越快，则该条件对过氧化氢分解速率影响越大。
实验一：探究氯化铁能否做过氧化氢分解的催化剂。
(1)在进行实验前，要注意检查装置的气密性。检查图2装置气密性的方法是玻璃管右侧加橡皮管，用止水夹夹住橡皮管，再拉注射器，一段时间后，注射器 （填“能”、“不能”）回到原来的位置，则表明气密性良好。
实验步骤 实验现象 实验结论
①向装有过氧化氢溶液的试管中，伸入带火星的木条 木条不复燃 常温时过氧化氢溶液不分解
② 木条复燃 氯化铁能加快过氧化氢的分解速率
(2)小芳认为：仅凭上述两个实验不能证明氯化铁为过氧化氢分解的催化剂，她觉得还需要证明它在化学反应前后 不变。经实验证明，氯化铁能做过氧化氢分解的催化剂，写出此反应的文字表达式 。
实验二：探究过氧化氢分解速率的影响因素。
将体积相同、浓度不同的过氧化氢溶液和不同质量的二氧化锰、氯化铁、碘化钾分别放在如图2的密闭容器中，并用气压传感器采集数据：
实验序号 催化剂种类 催化剂质量/g 温度/℃ 过氧化氢浓度 曲线斜率
1 二氧化锰 0.1 10 2% 0.383
2 0.1 20 2% 2.145
3 0.3 20 5% 6.637
4 氯化铁 0.3 20 5% 0.099
5 碘化钾 0.3 20 5% 0.163
(3)由实验1和2对比得出结论是 。
(4)小明认为：不采用气压传感器，还可用100mL量筒、水槽、秒表等，通过测量 ，判断过氧化氢的分解速率。
(5)分析上表，过氧化氢分解速率的影响因素，除了温度，还有 、 （填两种即可）。
题型15 实验室制取氧气仪器和装置的选择
【例15】实验室用高锰酸钾制取氧气的实验中，需要使用的一组仪器是
A．酒精灯、大试管 B．大试管、玻璃棒
C．酒精灯、烧杯 D．铁架台、烧杯
【变式15-1】实验室用高锰酸钾固体制取氧气，下列装置组合正确的是
A．①③ B．①⑤ C．②③ D．②④
【变式15-2】通过近一个月的化学学习，相信你已经掌握了实验室制取气体的有关知识，请结合下列装置图，向答问题：
(1)写出下列仪器的名称：① ，② 。
(2)同学用高锰酸钾制取并收集较纯净的O2，他应选择的装置是 (在A-G中选择)，该套装置有一处不足的地方，请你加以改进 ，请你写出该反应的化学符号表达式 。
(3)若用过氧化氢溶液来制氧气，为了得到平稳的氧气流，可选择 (填字母序号)作为发生装置；其中发生反应的化学符号表达式为 。
(4)如果用H装置收集氧气，氧气应从 (填“a”或“b”)端进入。
(5)已知氨气是一种极易溶于水且密度比空气小的气体，常用加热氯化铵和氢氧化钙固体混合物的方法制取，你认为制取氨气的装置是 (在A-G中选择)。
题型16 实验室制取氧气的操作正误判断
【例16】在我市学生实验考查中，AI实验室摄像头拍摄上传学生化学实验过程，现选取部分资料呈现如下。实验《氧气的实验室制取与性质》。本实验以高锰酸钾为原料，并采用排水法收集从视频中看到的下列实验操作不规范的是
A．查气密性：先将导管伸入水中，再用双手紧握试管外壁
B．固定装置：将试管口略向下倾斜，固定在铁架台上
C．加热药品：先让试管底部均匀受热，再对高锰酸钾所在部位加热
D．收集气体：导管口刚有气泡冒出就开始收集气体
【变式16-1】下列有关加热高锰酸钾制取氧气的实验操作正确的是
A．组装仪器 B．加热固体
C．导管连接 D．氧气验满
【变式16-2】化学实验基本操作是培养学生化学核心素养的基础。如表操作正确的是
A．检查气密性 B．收集氧气 C．氧气验满 D．氧气的性质
A．A B．B C．C D．D
▉题型17 实验室制取氧气的操作顺序
【例17】下面是实验室制取氧气的操作：①将高锰酸钾加入试管中②用铁夹把试管固定在铁架台上③检查装置的气密性④加热试管⑤用排水法收集氧气⑥熄灭酒精灯⑦导气管移出水面。其正确的操作顺序是
A．①②③④⑤⑦ B．③②①⑤⑥⑦
C．②①③④⑤⑥⑦ D．③①②④⑤⑦⑥
【变式17-1】下列关于实验操作的“先”与“后”描述正确的是
A．检查装置的气密性时，先将导管口放入水中，后用双手捂住试管
B．高锰酸钾制氧气收集完气体时，先熄灭酒精灯，后将导管移出水面
C．用排水法收集气体前，先把导管伸入集气瓶，再点燃酒精灯
D．用胶头滴管吸取液体药品时，先将滴管伸入液体，后挤压橡胶胶帽
【变式17-2】下列实验操作中，“先”与“后”的顺序不正确的是
A．制备气体时，先检查装置的气密性，后装药品
B．给试管中的药品加热时，先预热，再对着试管中药品部位集中加热
C．实验室加热并用排水法收集氧气的实验结束时，先熄灭酒精灯，后将导管移出水面
D．检查气密性时，先把导管一端浸入水中，再双手紧握试管外壁
题型18 实验室制取氧气的综合考查
【例18】 如图为实验室中常见气体的制取装置，请回答：
(1)实验室制取气体时，组装好仪器后，应先 ，再添加药品。装置C中用分液漏斗而不用长颈漏斗的优点是 。
(2)实验室选择气体发生装置时，应考虑的因素是 。实验室若用石灰石（固体）和稀盐酸（液体）制取并收集二氧化碳时，应选用的发生装置是 （选填装置序号）。已知二氧化碳的密度比空气大且能溶于水，则所选用收集的装置是 。
(3)已知氨气的密度比空气小，且极易溶于水。实验室常用加热氢氧化钙固体和氯化铵固体的方法制取氨气，要制取并收集氨气，所选用的发生装置是 ，用E装置收集则从 口（填c或d）进入装置。
【变式18-1】下列装置常用于实验室制取气体。
(1)用装置A制取氧气，该反应的化学方程式为 ，用装置E收集氧气的依据是 ，最佳的收集时机是 。
(2)检查装置B气密性的具体操作是 。
(3)硫化氢气体（H2S）有毒，能溶于水，密度比空气大，常温下用块状硫化亚铁（FeS）和稀硫酸反应制得。制各一瓶硫化氢气体选用的装置组合是 （填序号），该装置组合存在的不足之处是 。
【变式18-2】下图是实验室制取气体常用的发生和收集装置，请回答有关问题。
(1)写出图中标注仪器的名称：① 。
(2)用加热高锰酸钾的方法制取并收集干燥的氧气，可选用的装置组合是 。
(3)实验室选用装置BD组合制取并收集氧气，其反应的化学方程式为 ，当D中集气瓶里的水排完后，在水里用玻璃片 （填“磨砂”或“光滑”）一面盖住集气瓶口，将集气瓶移出水面， （填“正放”或“倒放”）在桌面上。
(4)实验室选用装置CG组合制取并收集氧气。C装置较B装置的缺点是 。加液体时液面高度至少应该在 （填“a”或“b”）处以上；应从G装置导管口 （选填“c”或“d”）端通入。
(5)在锥形瓶中放入等质量等表面积的两种催化剂（和），将注射器中的过氧化氢溶液（等浓度等体积）推入瓶中（如下图1所示），记录实验数据（如下图2所示）。
①两种催化剂催化效率高的是 。
②在两种催化剂催化下，最终氧气的浓度相同。由此能得出的结论是 。
题型19 氧气制取与性质实验中的异常现象及分析
【例19】在进行“氧气的实验室制取与性质”实验时，某同学制得的氧气不纯。你认为可能的原因是
A．用排水法收集前，倒置在水槽中的集气瓶里含有气泡
B．用向上排空气法收集时，导管伸入到集气瓶的底部
C．用排水法收集时，导管口冒出气泡，立即收集
D．用排水法收集，收集满后，在水下盖上玻璃片
【变式19-1】下列对实验中出现的异常现象进行分析，不合理的是
A．高锰酸钾制氧气用排水法收集时，始终收集不到较纯的O2——装置漏气
B．高锰酸钾制氧气用排水法收集造成倒吸——结束时未撤导管就辙走酒精灯
C．铁丝在氧气中燃烧时造成集气瓶底炸裂——刚点燃火柴就将铁丝伸入集气瓶
D．给试管里的固体加热时造成试管炸裂——加热前没有给试管预热
【变式19-2】分析下列实验出现的异常现象并从给定的选择项中把可能原因用字母填入括号内。
A．试管口未放棉花 B．试管外壁有水 C． 装置漏气 D．氧气不纯
(1)实验室用高锰酸钾制氧气时试管破裂 ；
(2)用高锰酸钾制氧气时水槽中的水变为紫红色 ；
(3)制氧气时加热后却发现管口没有气泡产生 。
题型20实验室制取氧气的图像问题
【例20】实验室常用加热一定质量的高锰酸钾固体制取氧气。下列图像中正确的是
A． B．
C． D．
【变式20-1】下列图像能正确反映对应变化关系的是
A．图①：用等质量、等浓度的过氧化氧溶液分别制取氧气
B．图②：向一定量的二氧化锰固体中加入一定量的过氧化氢溶液
C．图③：利用红磷燃烧测定空气中氧气的含量
D．图④：加热高锰酸钾制氧气
【变式20-2】实验室常利用高锰酸钾制取氧气。下列各物理量随加热时间的变化关系图中，正确的是
A． B．
C． D．
题型21 化合反应和分解反应
【例21】下列变化属于分解反应的是
A．铁丝+氧气四氧化三铁
B．高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气
C．甲烷+氧气二氧化碳+水
D．一氧化碳+氧化铜二氧化碳+铜
【变式21-1】下列四个反应，既不属于化合反应，又不属于分解反应的是
A． B．
C． D．
【变式21-2】化合反应、氧化反应和分解反应的关系图如下，下列反应与其对应区域匹配正确的是
A．a区：
B．b区：
C．c区：
D．d区：大理石+盐酸→氯化钙+二氧化碳+水
题型22 万能瓶的使用
【例22】下图装置可用于气体的收集、检验、除杂和体积的测量等，不能完成的实验是
A．气体从a端通入，可用于实验室收集氧气
B．若瓶内装有澄清石灰水，气体从a通入可检验其中是否混有二氧化碳
C．瓶内装满水，气体从a端通入，收集难溶于水的气体
D．在a端接量筒，瓶内装满水，气体从b端通入，可测量通入气体的体积
【变式22-1】下列实验不能达到实验目的的是
A．检查装置气密性 B．收集氧气
C．收集氧气 D．监控气体流速
【变式22-2】如图装置功能强大，被称为万能瓶，以下使用不合理的是（ ）
A．当集气瓶内装满水时，可以从b通入收集氧气
B．当集气瓶内充满空气时，可以从a通入收集二氧化碳
C．当集气瓶内有半瓶水时，可以从b通入氧气测气体流速
D．当集气瓶内盛有澄清的石灰水时，可用于检验氧气中是否含有二氧化碳
题型23 工业制取氧气
【例23】工业上用分离液态空气的方法制取氧气。
(1)工业制氧气属于 变化(填“物理”或“化学”)。
(2)工业制氧气利用的原理是液氧和液氮的 不同，先分离出的气体是 。
【变式23-1】工业制取氧气主要有下列步骤。将经过除尘、除二氧化碳、除水的空气进行下列操作：
下列有关说法不正确的是
A．以上步骤①②③不涉及化学变化
B．氮气的沸点比氧气的沸点低
C．步骤②得到的剩余液体为淡蓝色
D．储存在蓝色钢瓶里的“工业液氧”是纯净物
【变式23-2】制取氧气有实验室制法和工业制法，请回答：
(1)氧气的实验室制法：实验室里，化学小组选用下图装置制取并收集氧气。
①写出仪器的名称：a ，b 。
②实验室里常用过氧化氢溶液与二氧化锰混合制取氧气，反应中二氧化锰的作用是 ，实验时对应的气体发生装置和收集装置是 （填标号）。
(2)氧气的工业制法：工业上制取氧气，有深冷法、变压吸附法两种。
Ⅰ.深冷法的原理是先将空气液化，再利用氮气和氧气沸点的差异进行分离。
已知：常压下，氧气的沸点是-183℃，氮气的沸点是-196℃。
①分离后，氧气和氮气的主要状态分别是 （填标号）。
选项气体 A B C
氧气 液态 液态 气态
氮气 液态 气态 液态
②制取得到的氧气可以用于 。
Ⅱ.变压吸附法的原理是利用分子筛吸附氮气和氧气能力的差异将二者分离。在吸附塔中，通过增压与减压的交替循环，可以使分子筛重复使用，部分过程的示意图如图所示。
③分子筛中发生的变化属于 （填“物理”或“化学”）变化。
④下列说法正确的是 （填序号）。
A．变压吸附法制取的氧气中不含有稀有气体
B．变压吸附法制取的氧气中含有水蒸气和二氧化碳
C．分子筛对氮气的吸附能力与吸附塔内气体压强有关
⑤分析下表数据，与深冷法相比，变压吸附法的优点是 （写1点）。
项目 变压吸附法 深冷法
最大产量（m3/h） 3200 20000
产品气含氧气量（%） 93~95 99.5~99.8
工作表压强（kPa） -70~40 460~750
温度（℃） 0~40 -109~190
生产1m3氧气耗电量（kW h） 0.40 0.5~0.65
题型24 探究简易供氧器的制作
【例24】学习小组开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。
活动一 如图1所示，该制氧机通过A、B两种物质产生氧气，其中A是过碳酸钠白色固体， B是二氧化锰黑色粉末。过碳酸钠()加水溶解会分解生成和。
用该制氧机制氧时，在反应仓中加入适量水，再先后加入过碳酸钠和二氧化锰，反应仓内的现象为黑色粉末翻腾，溶液变得浑浊，仓壁变得温热，过滤仓底部导气管口有气泡冒出。
(1)反应仓中生成氧气，过滤仓中的水除了有过滤杂质提纯氧气的作用外，还可以起到的作用是___________(填字母)。
A．可以通过气泡观察氧气生成的速率
B．降低氧气温度
C．加快氧气的生成
(2)验证过滤仓导出的气体是氧气的方法是 。
(3)图1反应仓中“通道”相当于图2装置中的 (选填“c”或“d”)导管。
活动二 制作简易的家用制氧机
(4)除需考虑反应原理、方法选择外，还需考虑很多方面的因素，例如： (写一条)。同学们在充分思考交流的基础上，利用家庭中常见材料，设计并制作了简易家用制氧机(如图3)，其中C瓶的作用相当于图1中的 仓。
(5)氧气能从图3瓶C中逸出，是因为氧气 。
【变式24-1】“圆梦”学习小组开展了“基于特定需求设计和制作简易供氧器”的实践活动。请回答问题。
I、探究反应原理
(1)某品牌制氧机的制氧剂为过碳酸钠和二氧化锰。已知过碳酸钠溶于水产生过氧化氢和碳酸钠。小组同学用图所示实验装置探究是否有氧气生成。观察到甲试管中有小气泡缓慢冒出，木条不复燃；乙试管中小气泡快速冒出，木条复燃。
实验结论：有氧气生成且 。
Ⅱ、制作反应装置
(2)学习小组的同学自己设计并制作了制氧机，如图所示。反应仓是氧气产生的场所。加湿过滤仓不能起到的作用是___________(填字母序号)。
A．洗气作用，滤去氧气中的杂质
B．降低氧气的温度，提高氧气的湿度
C．通过气泡观察氧气生成的速率
D．加快生成氧气的速率
III、选择合适供氧剂
过氧化钙()和过氧化钠()均可做供氧剂。过氧化钙与水反应生成对应的碱和氧气、过氧化钠与过氧化钙的化学性质相似。10g过氧化钠固体和10g过氧化钙固体与足量水作用生成氧气的质量与时间的关系如图所示。
(3)为了解决鱼的吸氧问题，给鱼缸缓慢持续供氧，应选的供氧剂为 。
【变式24-2】某校“我与化学”学习小组开展“基于特定需求设计和制作简易供氧器”的实践活动。同学们购买了市售家用制氧剂并进行相关的探究。
I．探究制氧剂反应原理
查阅说明书：制氧剂A是过碳酸钠固体，制氧剂B是二氧化锰。
过碳酸钠(化学式Na2CO4)是白色颗粒状粉末，溶于水后会反应生成过氧化氢和碳酸钠，过氧化氢在二氧化锰的作用下分解产生氧气。
(1)学习小组计划组装一套氧气的制取与过滤的装置：
①装置甲是O2发生装置，请从下列仪器中选出合适的仪器进行组装，需要用到的仪器有 。(填字母)
②装置乙中的蒸馏水有过滤杂质、提高氧气纯度的作用外，还能起到的作用是 。(填字母)
A．判断是否有氧气输出 B．加快氧气的生成速率
C．增大氧气的产量 D．监测气体的流速
Ⅱ．对制氧剂的选择探究
吴同学提出：常温下，过氧化氢溶液也可以快速制氧，为什么不选用过氧化氢溶液而选用过碳酸钠呢？于是该兴趣小组对两者的制氧效率进行探究，并筛选合适的制氧剂。
【查阅资料】
①过氧化氢溶液的稳定性较差，浓度较大时具有一定的腐蚀性。
②过碳酸钠俗称固体双氧水，具有无毒、无臭、无污染、易储存、水溶性好等特点。
【实验探究】
在其他条件相同的前提下，以获得相同体积的氧气设计实验。
实验一：溶质质量相等的四组过氧化氢的制氧效果对比。以做催化剂，记录并处理20min内数据，见图。
实验二：1.41g过碳酸钠四种加水量的制氧效果对比。为与过氧化氢的制氧效果对比，实验中水的添加量与过氧化氢体积保持一致(固体体积忽略不计)。记录并处理20min内数据，见图。
(2)从图中可知，过碳酸钠的制氧效率与加水量的关系是 。
(3)结合图中数据，制氧剂选择过碳酸钠的依据是 。
(4)对比过氧化氢溶液制取氧气，除了上述因素外，选过碳酸钠做家用制氧机制氧剂的优点是 (写一点)。
答案与解析
▉题型1 拉瓦锡测定空气组成的实验
【例1】历史上第一次明确提出空气是由氧气和氮气组成的科学家是
A．拉瓦锡 B．居里夫人 C．诺贝尔 D．门捷列夫
【答案】A
【详解】A、拉瓦锡用定量的方法测定了空气的成分，得出空气是由氮气和氧气组成，符合题意；
B、居里夫人发现了放射元素镭，不符合题意；
C、诺贝尔发明了现代炸药，不符合题意；
D、门捷列夫发现了元素周期律并编制出元素周期表，不符合题意。
故选A。
【变式1-1】拉瓦锡利用如图实验研究空气成分，下列说法合理的是
A．汞槽和曲颈甑中汞的作用都是消耗氧气
B．将曲颈甑中的汞换成木炭不影响测定结果
C．结束加热后不需冷却，立即测量玻璃钟罩中汞柱上升的高度
D．实验结束后，发现曲颈甑中剩余气体不支持燃烧，说明空气为混合物
【答案】D
【详解】A、曲颈甑中汞在加热的条件下，与氧气反应，且生成物为固体；汞槽中汞隔绝氧气，形成液封，不会消耗氧气，错误；
B、木炭在空气中燃烧生成二氧化碳，二氧化碳是气体，化学反应前后，压强的变化不大，无法测定空气中氧气的含量，错误；
C、结束加热后，应等冷却至室温后，测量玻璃钟罩中汞柱上升的高度，否则气体受热膨胀，占据了一定的体积，会导致测定结果偏小，错误；
D、空气中氧气与汞反应，剩余气体不支持燃烧，说明存在两类物质，至少由两种物质组成，空气为混合物，正确。
故选D。
【变式1-2】在拉瓦锡的经典实验中（装置如图），不属于使用汞的优点的是
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
【答案】C
【详解】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，能够形成压强差，A对，不符合题意；
B、时间足够长，能将密闭装置中的氧气几乎耗尽，B对，不符合题意；
C、曲颈甑内气体减少，压强变小，外界大气压将汞槽内的汞压入玻璃钟罩内，能通过汞的液面高度变化去观察装置中气体体积的变化，C错，符合题意；
D、得到的氧化汞粉末加热生成的气体体积产生的是氧气，剩余气体是氮气和其他气体，原空气体积=氧气的体积和氮气体积和其他气体体积，D对，不符合题意。
故选C。
题型2 空气的成分及体积分数
【例2】空气的主要成分如图所示，其中R表示的是
A．稀有气体 B．氧气 C．二氧化碳 D．氮气
【答案】D
【详解】空气的成分及各成分的体积分数分别是：氮气占78%、氧气占21%、稀有气体占0.94%、二氧化碳占0.03%、其它气体和杂质占0.03%，由图可知，R占的体积分数最大，是氮气。
故选D。
【变式2-1】空气由多种气体组成，其中体积分数约为21%的物质是
A．氧气 B．二氧化碳 C．水蒸气 D．氦气
【答案】A
【详解】A、氧气约占空气体积的21%，符合题意；
B、二氧化碳约占空气体积的0.03%，不符合题意；
C、水蒸气和其它气体和杂质大约占空气体积的0.03%，不符合题意；
D、氦气属于稀有气体，稀有气体约占空气体积的0.94%，氦气含量更少，不符合题意；
故选：A。
【变式2-2】科学家对火星的大气进行分析，得到下表所示数据：
气体 二氧化碳 氮气 氩气
体积分数/% 95 2.7 1.6
与地球大气的成分相比，火星大气中含量更高的是
A．氮气 B．氮气和氩气
C．二氧化碳和氮气 D．二氧化碳和氩气
【答案】D
【详解】空气的成分按体积分数计算，氮气约占78%，氧气占21%，稀有气体占0.94%（氩气是稀有气体中的一种），二氧化碳占0.03%，其他占0.03%。
对比可知，火星大气二氧化碳含量95%>0.03%，氮气含量2.7%<78%，氩气含量1.6%>0.94%。所以与地球大气的成分相比，火星大气中含量更高的是二氧化碳和氩气，故选D。
题型3 红磷燃烧测定空气中氧气含量
【例3】如图是测定空气中氧气体积分数的实验，实验后发现所测结果低于1/5，针对这一事实，你认为下列做法或想法不可取的是
A．实验中可能红磷的量不足，导致没有将瓶内的氧气全部耗尽
B．实验中可能未等集气瓶冷却至室温就打开止水夹
C．可查看实验装置是否漏气
D．可将红磷改成木炭后重新实验
【答案】D
【详解】A、实验中可能红磷的量不足，会导致瓶内的氧气不能完全消耗，水倒流入集气瓶的体积不足五分之一，会导致实验后所测结果低于五分之一，故A不符合题意；
B、实验中可能未等集气瓶冷却至室温就打开止水夹，剩余气体受热膨胀，水倒流入集气瓶的体积不足五分之一，会导致实验后所测结果低于五分之一，故B不符合题意；
C、若装置漏气，燃烧冷却后瓶内气压小于大气压，有部分空气进入瓶中弥补了消耗的氧气，水倒流入集气瓶的体积不足五分之一，会导致实验后所测结果低于五分之一，故C不符合题意；
D、由于木炭燃烧后产物是二氧化碳气体，装置内压强几乎不变，所以不能将红磷改成木炭测定空气中氧气的体积分数，故D符合题意；
故选：D。
【变式3-1】空气可谓无处不在，但人类对其组成的认识经历了漫长的过程。
(1)拉瓦锡最先通过实验得出了空气由 和氧气组成。
(2)老师课堂上用如图所示的改进装置(比教材上多了电加热棒)测定空气中氧气的体积分数约为。
①实验中用红磷而不用木炭或硫粉，原因是 。
②实验中观察到红磷燃烧的现象是产生 。
③增加电加热棒点燃红磷，比原装置的优点有 (填序号)
A．不必待到冷却便可打开止水夹 B．避免因燃烧匙伸入缓慢而造成误差
C．不用过量的红磷而节约药品 D．减少生成物逸散而污染空气
【答案】(1)氮气/N2
(2) 它们燃烧产生气体 大量白烟 BD
【详解】（1）拉瓦锡最先通过实验得出了空气由氮气和氧气组成。
（2）①氧气体积约占空气体积的五分之一；磷燃烧消耗了氧气，装置中压强减小，水进入装置，进入装置中水的体积就是消耗氧气的体积；木炭或硫粉燃烧消耗氧气生成二氧化碳或二氧化硫气体，装置中压强几乎不变，水不能进入装置。
②红磷燃烧的现象是放出热、产生大量白烟。
③A、不待到冷却便可打开止水夹，装置中温度较高，气体膨胀，进入水体积减少，实验存在误差，错误；
B、增加电加热棒点燃红磷，反应可以在密闭装置中进行，避免因燃烧匙伸入缓慢而造成误差，正确；
C、过量的红磷要保证完全消耗氧气，错误；
D、反应在密闭装置中进行，减少生成物逸散而污染空气，正确。
故选BD。
【变式3-2】某兴趣小组对教材中“测定空气中氧气含量”实验(如图甲)进行了改进，设计了图乙(选用容积为45mL的试管作反应容器)的实验方案，到了良好的实验效果。对比分析下面两个实验，回答下列问题：
(1)实验测定氧气含量的操作之前，第一步操作是 ，发生反应的文字表达式为 。
(2)甲实验测得的氧气含量小于1/5，请分析可能的原因 。(写出一点即可)
(3)乙实验中，注射器活塞最后将停止在约 mL刻度处。
(4)对照甲实验，你认为乙实验有何优点？ 。(回答一点即可)
【答案】(1) 检查装置气密性
(2)红磷量少（合理即可）
(3)1
(4)环保（合理即可）
【详解】（1）测定空气中氧气含量的实验中，装置必须气密性良好，则组装好仪器后，先检查装置气密性；
红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的化学方程式为：。
（2）甲实验中，若红磷少量，则氧气不能完全消耗，会使结果偏小；或装置漏气，由于装置中的气体减少，压强减小，则会进入空气，也会使结果偏小；或未冷却就打开弹簧夹，装置中的温度较高，气体膨胀，进入的水的体积偏小，则结果偏小。
（3）由于氧气约占空气体积的五分之一，则乙实验中，试管中氧气的体积为，则注射器中会进入9mL的空气，最终活塞停止在10mL-9mL=1mL刻度处。
（4）乙实验为密闭装置，则能防止五氧化二磷扩散到空气中，保护环境，且结果更准确。
题型4 测定空气中氧气含量的其它实验
【例4】小明为测定空气里氧气的含量，设计了如图所示的实验装置。“金属梯”的每一步的凹处放置一颗用滤纸吸干水后的白磷，用放大镜会聚太阳光于靠近水面的一步“金属梯”处的白磷 上、下列说法错误的是
A．该实验能观察到管内有白烟生成
B．该实验创新使实验的精确度更高，更环保
C．对白磷吸水后的滤纸直接扔垃圾桶
D．该实验一开始观察到试管内液面下降，然后上升
【答案】C
【详解】A、白磷燃烧，产生大量的白烟，该实验能观察到管内有白烟生成，故选项说法正确。
B、该实验始终在密闭容器内进行，该实验创新使实验的精确度更高，更环保，故选项说法正确。
C、白磷易自燃，对白磷吸水后的滤纸不能直接扔垃圾桶，故选项说法错误。
D、白磷燃烧，放出大量的热，使装置内空气受热膨胀，试管内水面下降。白磷燃烧消耗氧气，燃烧结束后温度逐渐恢复到室温，则试管内气压减小，则一段时间后液面上升，故选项说法正确。
故选C。
【变式4-1】如图为测定空气中氧气的含量的实验，下列认识正确的是
A．反应结束后消耗氧气的体积约为反应前注射器内空气总体积的1/5
B．没有冷却至室温就读数会使测定值偏小
C．实验中的铜粉可以换成炭粉
D．铜粉用量的多少不会影响实验结果
【答案】B
【详解】A、正常操作情况下，反应结束后消耗氧气的总体积应该是反应前注射器内空气体积和玻璃管中空气总体积的五分之一，选项错误，不符合题意；
B、气体的体积会受温度的影响，读数时必须等到装置冷却至室温再读数，若装置未冷却至室温就读数，读数会偏小，选项正确，符合题意；
C、碳粉在点燃的条件下会与空气中的氧气反应生成二氧化碳等气体，若将实验中的铜粉换成碳粉，会导致玻璃管中的气压无明显变化，不能测定氧气含量，选项错误，不符合题意。
D、要准确测定空气中氧气的体积分数，必须使用足量的铜粉，才能全部消耗掉密闭注射器里空气中的氧气，选项错误，不符合题意；
故选B。
【变式4-2】空气中氧气含量测定的再认识。
I、用红磷测定空气中氧气的含量。
(1)请写出红磷在空气中燃烧的文字或符号表达式 。
(2)如图1实验，测得空气中氧气体积分数小于五分之一，可能的原因是___________(填序号)。
A．燃烧匙伸入集气瓶太慢 B．红磷量不足
C．实验中发现导管口有气泡冒出 D．装置漏气
Ⅱ、用镁条测定空气中氧气的含量。
(3)某同学利用图2实验测定空气中氧气含量时发现，产物中还出现少许黄色固体。
已知：镁能与氮气反应生成淡黄色的氮化镁(Mg3N2)固体。但在空气中燃烧镁条时很难观察到生成物中有淡黄色固体，原因是 。在操作规范的情况下，该同学实验所测得的氧气体积分数 五分之一(填“大于”、“小于”或“等于”)。
Ⅲ、用铁粉测定空气中氧气的含量。
(4)某同学根据铁生锈的原理，用铁粉测定空气中氧气的含量，设计了如图3实验，8分钟后测得数据如表：
实验前的体积 实验后的体积
集气瓶内空气 量筒内水 量筒内剩余水
250mL 180.0mL 128.0mL
根据表中数据计算得出空气中氧气的体积分数为 ，与用红磷燃烧的方法相比，用该方法测定空气中氧气的含量的主要优点： (只写一点即可)。
Ⅳ、用白磷测定空气中氧气的含量。
某同学设计了如图4的实验装置测定空气中氧气的体积分数，在一个耐热容器的底部放一块足量的白磷，然后迅速将活塞下压(可迅速提高容器内空气温度)后放手，容器中的白磷开始燃烧。(提示：白磷的体积忽略不计，白磷在空气中燃烧所需最低温度为40摄氏度)
(5)检查装置气密性：向下压活塞，放手后活塞 ，说明装置气密性良好。
(6)白磷开始燃烧后，活塞的运动情况为 。
(7)如将燃烧匙中红磷换成炭粉，实验能否成功？为什么？ 。
(8)结合你的学习经验，若要寻找红磷、白磷、铁粉除氧剂的替代物测定空气中氧气的体积分数，该替代物应满足的条件是 ， (写两点)。
【答案】(1)/
(2)BD
(3) 氧气比氮气更活泼，镁更容易与氧气反应 大于
(4) 20.8% 结果更准确/没有污染
(5)恢复到原位置
(6)先向上移动，后向下移动，最终停留在4刻度附近
(7)不能，木炭燃烧生成二氧化碳气体，装置中的压强几乎不变
(8) 能且只能与空气中的氧气反应 生成物不是气体
【详解】（1）红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的文字表达式为：，符号表达式为：。
（2）A、燃烧匙伸入集气瓶太慢，则集气瓶中的空气受热逸出，会使测定结果偏大，A选项错误；
B、红磷量不足，则氧气不能完全耗尽，会使测定结果偏小，B选项正确；
C、实验过程中导管口有气泡冒出，说明止水夹没有夹紧，集气瓶中的空气受热会从短管中逸出，实验结束后瓶内气压下降幅度偏大，会使测定结果偏大，C选项错误；
D、装置漏气，则会有空气进入，实验结束后装置内气压下降幅度偏小，会使测定结果偏小，D选项正确。
故选：BD。
（3）氧气化学性质活泼，而氮气化学性质不活泼。镁能与氧气反应生成白色的氧化镁固体，能与氮气反应生成淡黄色的氧化镁固体，而在空气中燃烧，很难观察到生成物中有淡黄色固体，原因是氧气比氮气更活泼，镁更容易与氧气反应。
由于镁燃烧不仅消耗氧气，还消耗氮气，则测定的氧气体积分数会大于五分之一。
（4）由于实验结束后进入集气瓶的水的体积即为集气瓶内的原有氧气的体积，结合表中数据可知，空气中氧气的体积分数为；
与红磷燃烧的方法相比，该方法测定结果更准确，且红磷燃烧生成的五氧化二磷会污染空气，而铁生锈过程中没有污染，故填：结果更准确（或没有污染）。
（5）检查装置气密性前装置内的气压等于大气压，向下压活塞，装置中的气体压缩，气压增大，若装置气密性良好，则松手后在装置内外气压差的作用下活塞会恢复到原位置。
（6）白磷燃烧放热，则装置中的温度短时间升高，压强增大，活塞向上移动，随着氧气的消耗，以及反应结束后温度降低，装置中的气体减少，压强减小，则活塞向下移动，又由于氧气约占空气体积的五分之一，则活塞最终停留在4刻度附近。
（7）木炭燃烧生成二氧化碳气体，则装置中的压强几乎不变，实验结束后水不能进入集气瓶中，无法测定空气中氧气的含量。
（8）结合前面分析可知，测定空气中氧气含量时，替代物能且只能与空气中的氧气反应，并且生成物不是气体。
题型5 数字化实验测定空气中氧气含量
【例5】图甲所示装置可用于测定空气中氧气的含量，图乙是用该装置测得实验过程中集气瓶内气压与时间的关系图（该装置气密性良好，是集气瓶内初始气压）下列说法正确的是
①c点时反应刚好停止
②红磷点燃后要迅速放入瓶中
③开始时集气瓶中气压瞬间变大是氧气被迅速消耗造成的
④b、c、d点集气瓶中所含物质相同
⑤d点时集气瓶冷却到初始温度
A．①③④ B．②④⑤ C．②③⑤ D．①④⑤
【答案】B
【详解】①a点气压最大，放出的热量最多，然后依次降低，说明a点红磷燃烧结束，反应停止，而不是c点，说法错误；
②红磷燃烧后迅速伸入集气瓶，防止伸入过慢使瓶内气体受热膨胀逸出，测量结果不准确，说法正确；
③集气瓶中气压瞬间变大，是因为红磷燃烧放出大量的热，使装置内气压增大，说法错误；
④红磷燃烧生成五氧化二磷，只是消耗了氧气，在a点反应已经结束了，b、c、d点时集气瓶中所含物质相同，说法正确；
⑤d点后气压不再降低，说明d点时集气瓶冷却到初始温度，说法正确；
故选：B。
【变式5-1】某化学兴趣小组开展“空气中氧气含量的测定”实验活动。
(1)实验1中，红磷熄灭后，冷却至室温，打开止水夹，水能倒吸入集气瓶的原因是 。
(2)兴趣小组查阅资料，改进实验方案，进行实验2的探究：在集气瓶内壁用水均匀涂附铁粉除氧剂（其中辅助成分不干扰实验），利用铁锈蚀原理测定空气中氧气的体积分数。用数字传感器测实验1、实验2中氧气的体积分数随时间变化的关系如下图所示。
依据图示信息，实验 的测定方法更准确，判断依据是 。
【答案】(1)红磷燃烧消耗氧气，瓶内压强小于大气压，导致烧杯内的水被压入集气瓶
(2) 2 实验1消耗O2剩余8.6%，实验2消耗O2剩余0.49%，氧气消耗接近完全
【详解】（1）由于红磷燃烧消耗氧气，瓶内压强小于大气压，导致烧杯内的水被压入集气瓶，所以实验1中，红磷熄灭后，冷却至室温，打开止水夹，水能倒吸入集气瓶。故填：红磷燃烧消耗氧气，瓶内压强小于大气压，导致烧杯内的水被压入集气瓶。
（2）据图可知，实验1消耗O2剩余8.6%，实验2消耗O2剩余0.49%，氧气消耗接近完全，所以实验2的测定方法更准确。故填：2；实验1消耗O2剩余8.6%，实验2消耗O2剩余0.49%，氧气消耗接近完全。
【变式5-2】小红利用数字化技术对“空气中氧气体积分数的测定”进行了再探究(如图1)，得到的数据曲线如图2所示。
【查阅资料】红磷燃烧生成五氧化二磷，五氧化二磷有毒，易溶于水。
(1)图2压强曲线中，BC段气压变化的原因是 。X曲线表示的是 。(填“温度”或”氧气浓度”)。
(2)实验前集气瓶中的水为，若集气瓶的容积为(燃烧匙所占体积忽略不计)，实验结束后理论上集气瓶中水的体积约为 mL。
(3)若第二次进行实验时，图1中装置漏气，则第二次测得的C点数值比图2中第一次测得的C点数值 (填“大”或“小”)。
(4)集气瓶中装水的作用是 。
(5)化学兴趣小组想探究用不同物质在空气中燃烧测定氧气含量方法的优劣。他们用足量的蜡烛、红磷和白磷分别在相同体积与状态的空气中燃烧，用氧气探测器测定密闭容器中剩余氧气与时间的关系如下图。下列说法正确的是___________。(填字母)
A．测定空气中氧气含量效果最好的是蜡烛，因为它反应速率快
B．该实验证明氧气的浓度较低时，红磷与白磷还能与之发生反应
C．三个实验中均为氧气过量
D．若用这三种物质做实验，测得空气中氧气含量偏高
【答案】(1) 红磷燃烧放热，温度升高，气体膨胀，气压增大 温度
(2)62
(3)小
(4)吸收五氧化二磷，防止污染
(5)B
【详解】（1）图2压强曲线中，BC段气压变化的原因是红磷燃烧放热，温度升高，气体膨胀，气压增大；
图2中X曲线随着反应的进行慢慢变大，反应结束后，又慢慢变小，最后恢复至反应前的水平，所以这条曲线表示的是温度变化趋势；
（2）实验前集气瓶中的水为 15mL ，若集气瓶的容积为 250mL (燃烧匙所占体积忽略不计)，氧气约占空气体积的，实验结束后理论上集气瓶中水的体积约为15mL+（250mL-15mL）×=62 mL ；
（3）若第二次进行实验时，图1中装置漏气，红磷燃烧放出大量的热，集气瓶内气体手热膨胀逸出，导致则第二次测得的 C 点数值比图2中第一次测得的 C 点数值小；
（4）红磷在氧气中燃烧生成有毒的五氧化二磷，会污染空气，故集气瓶中水的作用为吸收五氧化二磷，防止污染空气；
（5）A、由图可知，蜡烛燃烧测出的结果明显比其它两种物质偏大，消耗氧气不彻底，三个实验效果最好的是白磷，因为它反应消耗的氧气更加彻底，故选项说法不正确；
B、蜡烛在氧气浓度为13%左右时就熄灭了，而红磷和白磷在氧气的浓度为10%以后才熄灭，所以该实验证明氧气的浓度较低时，红磷与白磷还能与氧气发生反应，故选项说法正确；
C、为确保氧气被充分消耗，三个实验中蜡烛、红磷、白磷均过量，故选项说法不正确；
D、由图可知，三个实验中，最终氧气的体积分数都没有减少到0，测得空气中氧气含量都偏低，故选项说法不正确；
故选B。
题型6 空气中各成分的用途
【例6】下列关于物质的性质和用途的说法不正确的是
A．氮气用于保护粮食，是利用氮气在常温下化学性质稳定
B．氮气用作探空气球，是利用氮气密度小且很稳定
C．稀有气体用于制作霓虹灯，是利用稀有气体通电时会发出不同颜色的光
D．液氮可用于冷冻麻醉，是利用其化学性质稳定
【答案】D
【详解】A. 粮食变坏是粮食与氧气发生缓慢氧化，所以氮气用于保护粮食，是利用氮气在常温下化学性质稳定，此选项正确；
B. 氮气密度小，所以探空气球能上升到空气中，氮气的化学性质很稳定，则探空气球安全，此选项正确；
C. 稀有气体用于制作霓虹灯，是利用稀有气体通电时会发出不同颜色的光，此选项正确；
D. 液氮汽化吸热，产生低温能起麻醉作用，所以液氮用于冷冻麻醉，是利用其物理性质，猜想错误。
故选D。
【变式6-1】载人飞艇的气囊内填充的气体是
A．甲烷 B．二氧化碳 C．氦气 D．氮气
【答案】C
【详解】A、甲烷密度比空气小，但具有可燃性，存在安全隐患，不能用于填充载人飞艇的气囊；
B、二氧化碳密度比空气大，不能用于填充载人飞艇的气囊；
C、氦气的密度小、化学性质稳定，可用于填充载人飞艇的气囊；
D、氮气密度与空气的密度相差较小，不能用于填充载人飞艇的气囊；
故选：C。
【变式6-2】物质的性质决定其用途，下列常见物质的性质与其用途相符的是
选项 物质 性质 用途
A 氧气 助燃性 作嫦娥七号发动机燃料
B 稀有气体 通电可发出不同颜色光 制冷剂
C 氮气 化学性质稳定 食品防腐
D 氦气 沸点低 保护气
A．A B．B C．C D．D
【答案】C
【详解】A、氧气具有助燃性但不具有可燃性不能用作燃料，选项错误；
B、稀有气体通电能发出各种颜色的光，可作为电光源，选项错误；
C、氮气化学性质稳定可做保护气，用于食品防腐，选项正确；
D、氦气沸点低可作为制冷剂，与保护气无关，选项错误；
故选：C。
题型7 空气污染与防治
【例7】对大气都有严重污染的一组有害气体是
A．一氧化碳、二氧化碳、氧气
B．二氧化碳、甲烷、二氧化硫
C．一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫
D．氢气、一氧化碳、氮气
【答案】C
【详解】A、一氧化碳有毒，会污染空气，二氧化碳、氧气都是空气的组成成分之一，不属于空气污染物，不符合题意；
B、二氧化硫会导致酸雨，对大气有污染，二氧化碳、甲烷不属于空气污染物，不符合题意；
C、一氧化碳有毒，会污染空气，二氧化硫、二氧化氮会导致酸雨，会对大气造成污染，符合题意；
D、一氧化碳有毒，会污染空气，氮气、氢气不属于空气污染物，不符合题意；
故选C。
【变式7-1】为防治大气污染，下列做法不可行的是
A．加强扬尘管控 B．使用清洁能源
C．直接排放工业废气 D．加强大气质量监测
【答案】C
【详解】A、加强扬尘管控，可以减少空气污染，保护环境，不符合题意；
B、使用清洁能源，可以减少化石燃料的使用，减少污染物的排放，保护环境，不符合题意；
C、直接排放工业废气，会污染空气，符合题意；
D、加强大气质量监测，可以减少空气污染，保护环境，不符合题意。
故选C。
【变式7-2】下列物质不计入空气质量评价的是
A．SO2 B．PM10 C．O3 D．CO2
【答案】D
【详解】目前计入空气质量评价的主要污染物有：二氧化硫（SO2）、一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO2）、可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）和臭氧（O3）等，二氧化碳属于空气的成分之一，不属于空气污染物；
故选：D。
题型8 纯净物和混合物
【例8】下列属于纯净物的是
A．矿泉水 B．液态氮 C．加碘盐 D．不锈钢
【答案】B
【详解】A、矿泉水由水、可溶性矿物质等混合而成，属于混合物，不符合题意；
B、液态氮是液态氮气，由氮气一种物质组成，属于纯净物，符合题意；
C、加碘盐由氯化钠、碘酸钾等混合而成，属于混合物，不符合题意；
D、不锈钢由铁、碳等混合而成，属于混合物，不符合题意。
故选B。
【变式8-1】下列各组物质中，前者属于纯净物，后者属于混合物的是
A．冰水混合物，五氧化二磷 B．矿泉水，河水
C．二氧化碳，澄清石灰水 D．受污染的空气，碳酸饮料
【答案】C
【分析】物质分为混合物和纯净物，混合物是由两种或两种以上的物质组成；纯净物是由一种物质组成。
【详解】A、冰水混合物中只有水分子，因此属于纯净物，五氧化二磷属于纯净物，故选项错误；
B、矿泉水、河水都含有多种物质，属于混合物，故选项错误；
C、二氧化碳属于纯净物，澄清石灰水属于混合物，故选项正确；
D、受污染的空气中含有多种物质，属于混合物，碳酸饮料中含有多种物质属于混合物，故选项错误。
故选：C。
【变式8-2】世间万物种类繁多，但宏观上根据组成可将物质进行分类。
(1)物质分类：纯净物和混合物属于如图关系中的 关系。
(2)以下物质属于混合物的有 (填序号)。
①洁净的空气 ②冰水混合物 ③氯化钾 ④液氧 ⑤二氧化碳 ⑥75%的医用酒精
(3)下列四组物质中，均有一种与其他三种所属类别不同，请在下列横线上填写出这种物质的名称：
氧气、氦气、二氧化碳、稀有气体： ；井水、自来水、蒸馏水、食盐水： 。
【答案】(1)并列
(2)①⑥
(3) 稀有气体 蒸馏水
【详解】（1）混合物是由两种或两种以上物质混合而成，纯净物由一种物质组成；纯净物和混合物属于并列关系；
（2）①洁净的空气中含有氮气、氧气、二氧化碳等多种物质，属于混合物；②冰水混合物是水和冰两种不同状态的同种物质，属于纯净物； ③氯化钾是由一种物质组成的，属于纯净物； ④液氧由氧气一种物质组成，属于纯净物； ⑤二氧化碳由一种物质组成，属于纯净物；⑥75%的医用酒精由酒精和水两种物质组成，属于混合物；
故选：①⑥。
（3）氧气、氦气、二氧化碳中均只含一种物质，属于纯净物，稀有气体中含有多种物质，属于混合物，则稀有气体与其他三种不同；
井水、自来水、食盐水中均含有水和其他物质，属于混合物，蒸馏水为纯水，属于纯净物，则蒸馏水与其他三种不同。
▉题型9 氧气的性质和自然界的氧循环
【例9】下列关于氧气的描述正确的
A．通常状况下，氧气是一种无色、无味的气体
B．氧气是一种密度比空气密度略小的气体
C．氧气在低温、高压时能变为无色液体或固体
D．水中鱼能生存，说明氧气易溶于水
【答案】A
【详解】A、在通常状况下，氧气是一种无色无味的气体，故A正确；
B、氧气的相对分子质量略大于空气，故氧气密度略大于空气密度，故B不正确；
C、氧气在低温、高压时能变为淡蓝色液体或固体，故C不正确；
D、氧气不易溶于水，故D不正确。
故选A。
【变式9-1】氧气的下列性质中，有一项与其他三项有着本质的区别，它是
A．能供给呼吸 B．可与木炭反应 C．不易溶于水 D．支持燃烧
【答案】C
【详解】氧气能供给呼吸、可与木炭反应、支持燃烧需要通过化学变化表现出来，属于氧气的化学性质；氧气不易溶于水不需要通过化学变化表现出来，属于氧气的物理性质；
故选：C。
【变式9-2】下列选项不属于氧气在大自然中消耗途径的是
A．物质在空气中的燃烧 B．生物的呼吸作用
C．绿色植物的光合作用 D．物质在空气中的缓慢氧化
【答案】C
【详解】A、燃料的燃烧能消耗大量的氧气，消耗氧气，不符合题意；
B、生物的呼吸作用，呼吸作用吸入的是氧气呼出的是二氧化碳，消耗氧气，不符合题意；
C、植物的光合作用原料是二氧化碳和水，生成物是氧气和有机物，所以产生氧气的途径主要是植物的光合作用，符合题意；
D、物质与氧气的反应叫做氧化反应，有些氧化反应进行很慢，不易被人察觉，这类氧化反应叫做缓慢氧化，缓慢氧化也要消耗氧气，不符合题意；
故选：C。
题型10 物质在氧气中燃烧
【例10】下列物质在氧气中燃烧的现象，正确的是
A．铁丝在氧气中剧烈燃烧火星四射，放热，生成黑色固体
B．木炭燃烧生成二氧化碳气体
C．红磷在氧气中燃烧产生白雾，放出大量的热
D．硫在氧气中燃烧发出淡蓝色火焰，放热，生成有刺激性气味的气体
【答案】A
【详解】A、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A正确；
B、木炭燃烧生成二氧化碳，是实验结论而不是实验现象，故B错误；
C、红磷在氧气中燃烧，产生大量的白烟，而不是白雾，故C错误；
D、硫在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，产生一种具有刺激性气味的气体，故D错误。
故选：A。
【变式10-1】研究常见物质的性质据图所示实验，并阅读小资料，回答下列问题。
(1)图1集气瓶中加入水的作用是 ；铁丝下端系一根火柴的目的是： 。
(2)在图1实验中，可观察到细铁丝在氧气中燃烧的现象是：a．剧烈燃烧、火星四射；b．放出热量；c．生成了一种黑色固体。其中能证明细铁丝燃烧属于化学变化的是 （填标号）。
(3)某同学在该实验过程中，没有观察到铁丝燃烧，可能的原因有__________（填标号）。
A．铁丝太粗 B．集气瓶底部忘了留少量水
C．集气瓶中氧气的浓度太低 D．点燃系在铁丝上的火柴后，太早伸入集气瓶中
(4)图2集气瓶中加入的水的目的为 。
(5)将两个装满氧气的集气瓶，按图3所示，用带火星的木条分别以A、B两种方式迅速插入，观察到木条复燃，且在A中燃烧比在B中燃烧更旺。从以上实验现象可知氧气的性质有 、 。
【答案】(1) 防止反应生成的固体物质溅落瓶底，致使集气瓶炸裂 引燃铁丝
(2)c
(3)ACD
(4)吸收生成的二氧化硫，防止污染空气
(5) 支持燃烧 密度比空气大
【详解】（1）细铁丝在氧气中燃烧放出大量的热，生成物的温度较高；图1实验集气瓶内放少量水的目的是防止反应生成的固体物质溅落瓶底，致使集气瓶炸裂；铁丝下端系一根火柴的目的是引燃铁丝；
（2）有新物质生成是化学变化的本质特征；能证明细铁丝燃烧属于化学变化的是 生成了一种黑色固体，故填c；
（3）某同学在该实验过程中，没有观察到铁丝燃烧，可能的原因有铁丝太粗（铁丝太粗可能导致不易达到着火点）、集气瓶中氧气的浓度太低（氧气浓度低，不足以支持铁丝剧烈燃烧）、点燃系在铁丝上的火柴后，太早伸入集气瓶中（会使火柴燃烧消耗过多氧气，导致铁丝不能燃烧）；根据第（1）分析可知，集气瓶底部忘了留少量水，不会影响铁丝的燃烧。
故选ACD；
（4）硫和氧气反应生成二氧化硫，二氧化硫对空气有污染，能溶于水且能与水反应，图 2 集气瓶中加入的水的目的为吸收生成的二氧化硫，防止污染空气；
（5）将两个装满氧气的集气瓶，按图3所示，用带火星的木条分别以A、B两种方式迅速插入，观察到木条复燃，说明氧气能支持燃烧，A瓶口朝上，B瓶口朝下，在A中燃烧比在B中燃烧更旺，说明A中氧气浓度高于B，从而说明了氧气密度比空气大，B中氧气从瓶口逸出，浓度降低。
【变式10-2】如图所示，是细铁丝、硫粉、木炭在氧气中燃烧的实验示意图，请回答：
(1)实验Ⅰ中：铁丝燃烧的符号表达式是 ，该反应属于 反应（填基本反应类型）。
(2)某同学在该实验过程中，没有观察到铁丝燃烧，可能的原因有___________（填标号）。
A．铁丝太粗 B．集气瓶底部忘了留少量水
C．集气瓶中氧气的浓度太低 D．点燃系在铁丝上的火柴后，太早伸入集气瓶中
(3)实验Ⅱ中，集气瓶中装少量水的作用是 。
(4)实验Ⅲ中，可观察到木炭在氧气中燃烧发出白光，而木炭在空气中燃烧发出微弱的红光，这说明，物质燃烧的剧烈程度与氧气的 有关。
【答案】(1) 化合
(2)ACD
(3)吸收有毒的二氧化硫气体，防止污染空气
(4)浓度
【详解】（1）铁在氧气中点燃生成四氧化三铁，符号表达式是，是由两种或两种以上的物质反应生成一种新物质的反应，属于化合反应；
（2）A、铁丝太粗，不易点燃，符合题意；
B、集气瓶底部忘了留少量水，使生成的固体熔融物掉到瓶底，使瓶底炸裂，不符合题意；
C、集气瓶中氧气的浓度太低，达不到铁丝燃烧的条件，符合题意；
D、点燃系在铁丝上的火柴后，太早伸入集气瓶中，火柴燃烧消耗了一部分氧气，使集气瓶中氧气的浓度降低，达不到铁丝燃烧的条件，符合题意；
故选：ACD；
（3）硫在氧气中燃烧实验中，集气瓶底放适量水吸收产生有毒的二氧化硫气体，防止污染空气；
（4）实验Ⅲ中，木炭在氧气中燃烧发出白光，而木炭在空气中燃烧发出微弱的红光，这说明，物质燃烧的剧烈程度与氧气的浓度有关。浓度越大，燃烧起来越旺盛，故填：浓度(或含量、多少、质量分数等)。
题型11 不同物质与氧气反应的比较
【例11】如图是硫和铁在空气中和氧气中燃烧的实验，铁丝在空气中不能燃烧，但是纳米铁粉在空气中稍加热即可剧烈燃烧。下列说法正确的是
A．实验甲和乙观察到的现象不一样，是因为反应物的种类不一样
B．实验甲和乙的生成物相同，但是实验丙和丁的生成物不同
C．从四个实验中可以看出，增大反应物的浓度和反应物接触面积，可以使反应更剧烈
D．四个实验中，水的主要作用是防止集气瓶炸裂
【答案】C
【详解】A、硫在空气中燃烧发出淡蓝色火焰，在氧气中燃烧发出蓝紫色火焰，其反应物都是硫与氧气反应，现象不同的原因是氧气的浓度不同，故错误；
B、硫在空气和氧气中燃烧生成物都是二氧化硫，铁燃烧生成物均是四氧化三铁，故错误；
C、硫在氧气中燃烧更剧烈，铁丝在空气中不能燃烧但能在氧气中燃烧，而纳米铁在空气中可以燃烧，从甲、乙，丙、丁实验中可以看出增大反应物的浓度和反应物接触面可以使反应更充分更剧烈，故正确；
D、实验甲和实验乙中水的作用是吸收生成有毒的二氧化硫气体，防止空气污染，实验丙、丁中水的主要作用是防止高温熔融物直接掉落导致集气瓶炸裂，故错误；
故选：C。
【变式11-1】化学科学十分重视实证和理性思维。在课堂学习中，通过选用典型物质进行实验，来探究物质的有关性质。下图所示是探究氧气化学性质的实验，请回答：
(1)实验一：木炭在图②中燃烧与在图①中燃烧剧烈程度 (选填不同”或“相同”)。图③的实验目的是 ；木炭燃烧的文字表达式为 。
(2)实验二：图⑤中可观察到的现象是 ，反应的文字表达式为 。
(3)实验三：观察到硫在氧气中比在空气中燃烧得更旺，生成有气味的气体，反应的文字表达式为 。集气瓶⑦底预先放少量水来吸收生成气体二氧化硫，说明二氧化硫具有的物理性质是 。
(4)比较归纳：
①根据上述细铁丝、木炭和硫在氧气中燃烧的实验，你能归纳出其中的原因： 。
②根据上述实验，说明氧气的化学性质 (填“活泼”或“不活泼”)。
③比较三个反应的文字表达式，共同点有 (任答一点)。
【答案】(1) 不同 检验生成物二氧化碳 碳+氧气二氧化碳
(2) 剧烈燃烧，火星四射，放出热量，产生黑色固体 铁+氧气四氧化三铁
(3) 硫+氧气二氧化硫 能溶于水
(4) 燃烧是一种氧化反应，在可燃物足够多的情况下，氧气浓度越高，在同一时间参与反应的可燃物就越多，表现出来就是燃烧越剧烈 活泼 都有氧气参加（或生成物只有一种等）
【详解】（1）实验一：木炭在空气（氧气体积含量21%）中和在氧气中的燃烧剧烈程度不同，氧气比空气中的氧气浓度更大；往木炭在氧气中反应后的集气瓶中加入澄清石灰水是为了检验木炭燃烧的产物二氧化碳，二氧化碳和石灰水中的氢氧化钙反应产生碳酸钙沉淀和水；木炭燃烧产生二氧化碳，文字表达式为碳 + 氧气 二氧化碳；
（2）①铁丝在氧气中能剧烈燃烧，火星四射，放出热量，产生黑色固体；②细铁丝在氧气中燃烧产生四氧化三铁，发生反应的文字表达式为： 铁 + 氧气四氧化三铁；
（3）硫在氧气中燃烧，产生二氧化硫，反应的文字表达式为： 硫 + 氧气二氧化硫； 集气瓶底预先放少量水来吸收生成的二氧化硫， 说明二氧化硫具有的物理性质是能溶于水；
（4）①根据细铁丝、木炭和硫在氧气中燃烧的实验，其中的原因是：燃烧是一种氧化反应，在可燃物足够多的情况下，氧气浓度越高，在同一时间参与反应的可燃物就越多，表现出来就是燃烧越剧烈；
②根据上述实验，氧气能与硫、碳、铁等多种物质反应，说明氧气的化学性质活泼；
③比较三个反应的化学方程式，共同点有：都有氧气参加反应（或生成物只有一种等）（合理即可）。
【变式11-2】氧气是一种化学性质比较活泼的气体，可以与许多物质发生化学反应。
(1)图甲燃烧的文字表达式为 。
(2)甲、乙、丙的集气瓶中都预先加入少量水，但其目的各不相同，装置乙中加少量水的目的是 。
(3)写出丙实验中的实验现象： ；丁实验中可观察到木炭在氧气中燃烧比在空气中剧烈，说明影响木炭燃烧剧烈程度的因素是 。
【答案】(1)硫+氧气二氧化硫
(2)吸收生成的五氧化二磷，防止污染空气
(3) 剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色固体 氧气的浓度
【详解】（1）图甲为硫在氧气中燃烧生成二氧化硫，反应的文字表达式为硫+氧气 二氧化硫。
（2）磷在氧气中燃烧产生的五氧化二磷有毒，集气瓶中预先加入少量水，可吸收生成的五氧化二磷，防止污染空气。
（3）铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色固体；木炭在氧气中燃烧比在空气中燃烧更剧烈，说明了影响木炭燃烧剧烈程度的因素是氧气的浓度，即氧气浓度越大，反应越剧烈。
题型12 氧化反应和缓慢氧化
【例12】以下变化中，不属于缓慢氧化的是
A．酒精的燃烧 B．动植物的呼吸 C．醋的酿造 D．农家肥的腐熟
【答案】A
【详解】A、酒精的燃烧是剧烈的氧化反应，不属于缓慢氧化，符合题意；
B、动植物的呼吸是物质与氧气的反应，且进行的很慢，属于缓慢氧化，不符合题意；
C、醋的酿造是物质与氧气的反应，且进行的很慢，属于缓慢氧化，不符合题意；
D、农家肥的腐熟是物质与氧气的反应，且进行的很慢，属于缓慢氧化，不符合题意。
故选A。
【变式12-1】下列化学反应既是氧化反应又是化合反应的是
A．铁＋氧气四氧化三铁
B．高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气
C．蜡烛+氧气二氧化碳+水
D．水氢气+氧气
【答案】A
【分析】物质与氧气发生的反应为氧化反应，化合反应是指多种物质生成一种物质的反应。
【详解】A、该反应为铁和氧气的反应，属于氧化反应，且该反应为多种物质生成一种物质的反应，属于化合反应，该选项符合题意；
B、该反应为一种物质生成多种物质的反应，属于分解反应，且该反应不属于氧化反应，该选项不符合题意；
C、该反应为蜡烛和氧气的反应，属于氧化反应，但该反应的反应物和生成物均有两种，不属于化合反应，该选项不符合题意；
D、该反应为一种物质生成多种物质的反应，属于分解反应，且该反应不属于氧化反应，该选项不符合题意。
故选A。
【变式12-2】下列有关氧化反应和缓慢氧化的叙述不正确的是
A．塑料的老化、金属的锈蚀都属于缓慢氧化 B．氧化反应都很剧烈，且都会发光、放热
C．物质与氧气发生的反应都属于氧化反应 D．蜡烛燃烧，该反应是氧化反应
【答案】B
【详解】A、塑料的老化、金属的锈蚀都是物质与氧气发生的反应，属于缓慢氧化，选项正确；
B、氧化反应不一定都会发光，如人的呼吸作用、金属的锈蚀等，没有发光，选项错误；
C、物质与氧气发生的反应都属于氧化反应，选项正确；
D、蜡烛燃烧，是蜡烛与氧气发生的反应，该反应是氧化反应，选项正确；
故选B。
题型13 催化剂
【例13】下列关于MnO2的说法正确的是
A．如果不加MnO2，过氧化氢不会分解
B．只有MnO2能做过氧化氢分解的催化剂
C．如果不加MnO2，过氧化氢分解的速率很慢，产生的氧气质量不变
D．MnO2可以做所有化学反应的催化剂
【答案】C
【详解】A、MnO2能加速过氧化氢分解，不加MnO2的情况下，过氧化氢也会分解，A选项错误；
B、MnO2能做过氧化氢分解的催化剂，某些其它物质（如CuO）也能做过氧化氢分解的催化剂，B选项错误；
C、MnO2能加速过氧化氢分解，如果不加MnO2，过氧化氢分解的速率很慢，但最终产生的氧气质量只与参与反应的过氧化氢的质量有关，有无催化剂情况下都不变，C选项正确；
D、催化剂只能对特定反应起作用，MnO2不可以做所有化学反应的催化剂，D选项错误。
故选：C。
【变式13-1】关于催化剂的说法错误的是
A．在反应前后本身质量不变 B．在反应前后本身性质不变
C．不能改变反应后生成物的质量 D．能改变其它物质的反应速率
【答案】B
【分析】在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂（又叫触媒）。催化剂的特点可以概括为“一变二不变”，一变是能够改变化学反应速率，二不变是指质量和化学性质在化学反应前后保持不变。
【详解】A、催化剂在反应前后本身质量不变，说法正确，不符合题意；
B、催化剂在反应前后本身化学性质（而不是性质）不变，物理性质可能改变，说法错误，符合题意；
C、催化剂只能改变化学反应速率，对生成物的质量无影响，使用催化剂不能改变反应后生成物的质量，说法正确，不符合题意；
D、催化剂能改变其它物质的反应速率，说法正确，不符合题意。
故选B。
【变式13-2】比较氧化铜和二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果。用如图1所示的装置进行了两次实验，在试管中分别加入等质量的氧化铜和二氧化锰，分别将注射器内盛有的3mL5%的双氧水注入试管中，再利用注射器收集氧气，收集到氧气的体积和时间的关系如图2所示。
(1)写出过氧化氢在二氧化锰作催化剂条件下制取氧气的文字表达式： 。
(2)在检查装置的气密性后，小组同学注入双氧水开始实验。实验中造成U形管内红墨水液面左低右高的原因是： 。
(3)根据注射器中氧气的体积不同，可比较两种催化剂的催化效果。通过图像除了能得出二氧化锰催化效果比氧化铜好，还能得出的结论是 。
【答案】(1)
(2)反应生成气体，装置内压强增大
(3)反应时间足够长，双氧水完全分解，产生氧气的体积相同
【详解】（1）过氧化氢在二氧化锰做催化剂条件下分解生成氧气和水，反应的文字表达式为：；
（2）此反应过程中生成氧气，装置内气体增多，压强增大，大于外界压强后，U形管内红墨水液面左低右高；
（3）根据图2可知，使用不同催化剂时产生氧气的速率不同，但是等量的过氧化氢使用不同催化剂充分反应时生成的氧气的总体积相同，故填反应时间足够长，双氧水完全分解，产生氧气的体积相同。
题型14 有关催化剂的探究实验
【例14】实验室常用过氧化氢溶液制取氧气。实验小组同学对该反应进行探究。
实验1：验证二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂。
(1)过氧化氢分解的文字表达式为 。
(2)实验IV称得的固体质量为 g。
(3)证明二氧化锰能加快过氧化氢分解速率的实验现象是 。
实验2：探究催化剂种类和质量对过氧化氢分解的催化效果的影响。
【进行实验】
称取催化剂置于三颈瓶中，塞紧胶塞，用注射器将3mL5%过氧化氢溶液快速注入。测定氧气浓度达到最高值时所用的时间，实验记录如表：
序号 初始温度/℃ 催化剂种类 催化剂质量/g 氧气浓度达到最高值时所用时间/s
① 30 二氧化锰 0.03 8
② 30 氯化铁 0.03 32
③ 30 氯化铁 0.04 29
④ 30 氯化铁 0.05 28
⑤ 30 氯化铜 0.03 3364
⑥ 30 氯化铜 0.04 837
⑦ 30 氯化铜 0.05 464
注：①氧气浓度达到最高值时过氧化氢已完全分解。
②在可控范围内，过氧化氢分解速率越快，催化效果越好。
【解释与结论】
(4)实验2中，效果最好的催化剂是 。
(5)实验⑤⑥⑦的目的是 。
【答案】(1)
(2)0.1
(3)I中带火星的木条不复燃，III中带火星的木条复燃
(4)二氧化锰
(5)探究氯化铜的质量对过氧化氢分解的催化效果的影响
【详解】（1）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，文字表达式为；
（2）二氧化锰作为催化剂在反应前后的质量和化学性质不变，因此实验IV称得的固体质量为0.1g；
（3）证明二氧化锰能加快过氧化氢分解速率的实验现象是：I中带火星的木条不复燃，III中带火星的木条复燃；
（4）已知在可控范围内，过氧化氢分解速率越快，催化效果越好，由表格数据可知，实验①②⑤中其他条件相同下，二氧化锰作为催化剂时，氧气浓度达到最高值时所用时间最短，因此实验2中效果最好的催化剂是二氧化锰；
（5）由表格数据可知，实验⑤⑥⑦中初始温度、催化剂种类是相同的，变量是氯化铜的质量，则实验⑤⑥⑦的目的是探究氯化铜的质量对过氧化氢分解的催化效果的影响。
【变式14-1】化学教材九年级上册“分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的催化作用”，以及“寻找新的催化剂”研究性实验，引起了化学探究小组的兴趣。
【提出问题】氧化铁能否作过氧化氢溶液分解的催化剂？如果能，其催化效果如何？
【实验研究】
实验步骤 实验现象
I．分别量取5mL5%过氧化氢溶液放入A、B两支试管中，向A试管中加入ag氧化铁(Fe2O3)粉末，并分别在A、B两支试管中插入带火星木条，观察现象。 A试管中产生气泡，带火星木条复燃，B试管中无明显现象
II．待A试管中没有现象发生时，重新加入过氧化氢溶液，并把带火星的木条伸入试管，如此反复多次试验，观察现象。 试管中均产生气泡，带火星木条均复燃
III．将实验II中的剩余物进行分离，并将所得氧化铁粉末进行洗涤、干燥、称量，所得固体质量仍为ag。
IV分别量取5mL5%过氧化氢溶液放入C、D两支试管中，向C试管中加入ag氧化铁粉末，向D试管中加入ag二氧化锰粉末，观察现象。
【实验结论】
(1)实验II和III分别可以证明：氧化铁的 和 在反应前后均没有发生变化，可以作过氧化氢分解的催化剂；
(2)写出实验I的A试管中发生反应的文字表达式： ；
【实验评论】
(3)实验设计IV的目的是 ；
(4)若实验IV观察到D试管中产生气泡的速率更快，由此你可以得到的结论是 ；
(5)查阅资料得知，CuO、CuSO4、猪肝、马铃薯等也可以做过氧化氢溶液分解的催化剂。下列有关催化剂的说法中正确的是_____。
A．催化剂只加快化学反应速率
B．同一个化学反应可以有多种催化剂
C．MnO2只能作过氧化氢溶液分解的催化剂
D．用作催化剂的物质不可能是其他反应的反应物或生成物
【答案】(1) 质量 化学性质
(2)
(3)探究氧化铁是否比二氧化锰的催化效果更好
(4)二氧化锰的催化效果比氧化铁好
(5)B
【详解】（1）实验Ⅱ、Ⅲ的现象说明加了氧化铁的产生氧气的速率明显加快且氧化铁可以重复使用即说明：氧化铁的质量和化学性质在反应前后均没有发生变化，可以作过氧化氢分解的催化剂；
（2）氧化铁催化过氧化氢分解生成水和氧气；反应的文字表达式：
（3）二氧化锰也能做过氧化氢分解生成氧气的催化剂，所以设计实验Ⅳ的目的是氧化铁与二氧化锰哪一个更适合做过氧化氢分解生成氧气的催化剂；
（4）若实验Ⅳ观察到D试管中产生气泡的速率更快，由此你可以得到的结论是二氧化锰更适合做过氧化氢分解生成氧气的催化剂。
（5）A、催化剂可以加快也可以减缓反应的速率，选项错误；
B、根据题干说明一个反应可以有多种物质作为催化剂，选项正确；
C、二氧化锰在不同的反应中只要符合催化剂的定义即是该反应的催化剂，选项错误；
D、催化剂可以成为其他反应的反应完或生成物，如高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，选项错误；
故选：B
【变式14-2】小焦同学用“双氧水”（过氧化氢溶液）冲洗伤口时，不小心将过氧化氢溶液滴到水泥地板上，发现有大量气泡产生。
【查阅资料】
①水泥块中含有的氯化铁，二氧化锰，碘化钾都可以作过氧化氢分解的催化剂。
②气压传感器能描绘出密闭容器中压强随时间的变化曲线（如图1）。曲线斜率越大，说明过氧化氢分解速度越快，则该条件
