科学竞赛辅导《空气》经典简答、探究26题（有解析）

初中科学竞赛辅导《空气》经典简答、探究26题
（温馨提示：题目的编排顺序遵循由易到难的原则，使用时可根据实际需要选择合适的题目进行训练；如有疑难问题，可与编者交流：QQ 16173689420）
1、地球外层空间存在着微量的臭氧（O 3）和氧原子（O ），该臭氧层的存在能吸收和阻挡太阳有害的紫外线的强烈辐射。

可是人为的大气污染物会破坏臭氧层，如超音速飞机排放的氮氧化
物（NO 和NO 2），它们和O 3及O 发生如下反应：O 3＋NO ＝NO 2＋O 2；O ＋NO 2＝NO ＋O 2；
这两个反应反复循环，其总反应方程式为：________ 。

氮的氧化物在破坏臭氧层的过
程中起了_______ _的作用。

2、CO 与PdCl 2反应产生黑色金属钯粉末（反应中有水参加），用此来检测CO 对环境的污染情况，此反应的化学方程式为 ，反应中CO 具有 性。

3、某同学研究硫酸亚铁受热分解反应时，作了两种假设：（1）假设它按KClO 3受热分解方式来分解，则化学方程式是 ，（2）假设它按CaCO 3受热分解方式来分解，则化
学方程式是 。

事实上由于FeO 易被氧化，FeSO 4的分解产物是Fe 2O 3、
SO 2、SO 3 ，分解温度为500℃左右，则化学方程式是 。

4、催化剂在起催化作用时，也参与化学反应过程．例如：实验室用氯酸钾和二氧化锰混合物加热制氧气时，在氯酸钾分解同时也伴随发生如下反应：
（1）氯酸钾跟二氧化锰反应生成 氧气和另一种有刺激性气味的气体单质A ，同时还生成一种
紫黑色晶体B （该晶体加热也产生氧气）．请写出氯酸钾和二氧化锰反应的化学方程式
（2）气体A 还跟B 分解产生的一种物质C 继续反应，生成氯化钾、二氧化锰和氧气．请写出A 跟C 反应的化学方程式
5、“飞秒化学”为科学家阿•泽韦尔赢得了1999年诺贝尔化学奖．应用“飞秒化学”技术，犹如电视节目通过慢动作来观看足球精彩镜头一样，可以让我们通过慢动作观察处于化学反应过程的原子与分子转变状态．比如该技术能够清晰展现冰箱中致冷剂氟里昂（CCl 2F 2）破坏大
气臭氧层所发生的化学反应的全过程（反应历程）：①O 3 === O 2+O ；
② ；③
其总反应方程式为 2O 3===3O 2 ，已知CCl 2F 2 === CClF 2+Cl ，氯原子在破坏臭氧的过程中生成ClO ，ClO 遇氧原子又产生Cl ，故对臭氧层可产生长久的破坏作用．试补充完整该反应历程。

6、Fe 3O 4中Fe 的化合价有+2和+3价，它可写成FeO•Fe 2O 3．将Fe 3O 4投入到浓盐酸中加热，可发生反应，生成两种金属氯化物，该反应的化学方程式为
铅（Pb ）可显示+2和+4价，将Pb 3O 4与浓盐酸共热时只生成一种金属氯化物，同时产生氯气
（Cl 2）．试写出该反应的化学方程式 光照 Cl 光照
7、用如图装置可以测量模拟轨道舱中氧气的体积分数。

密闭容器B的底面积为lOOcm2，高为20cm，
A是敞口玻璃管。

测定的步骤是：①检查装置气密性；②加入水，调整
A的高度，使B中的液面至刻嚣度15cm处；③将过量的铁粉平铺在电热
板上，塞紧密封盖；④通电加热铁粉，待充分反应后冷却至原来的状况，
调整A的高度，使A、B中的液面保持同一水平，此时液面至刻度12cm
处。

请回答：
（1）若B中电热板不参与化学反应且所占体积忽略不计，
则反应前B中氧气的体积分数为_______________；
（2）高氯酸铵（NH4C1O4）在高压、450℃时能迅速分解，生成水蒸气、氯化氢和另外二种单质气体，分解产物经小苏打溶液处理后，即可为轨道舱提供所需气体。

则高氯酸铵分解的化学方程式为__________________。

8、将适量黄色的草酸亚铁（FeC2O4•2H2O）粉末加入试管，在酒精灯上边加热边摇动，发生剧烈反
应．产生的气体可使燃着的木条熄灭，生成黑色粉末．反应将结束时，用橡皮塞塞好试管，稍冷后，打开塞子将所得的黑色粉末洒在石棉网上，便会立即自燃起来．试回答下列问题：（1）黑色粉末是什么物质？为什么在空气中自燃？
（2）反应结束时，用橡皮塞塞好试管有何作用？
（3）化学反应的快慢与反应物的表面积有何关系？
（4）请写出草酸亚铁受热分解的化学方程式
9、如右图所示，小明将两根含硫火柴点燃后迅速伸入烧杯B中，
片刻后取出火柴，振荡烧杯A ，观察到高锰酸钾溶液褪色。

小明认为
是火柴燃烧生成的二氧化硫使高锰酸钾溶液褪色。

小红认为这个实验还
不足以说明褪色原因，应补做一个实验。

（1）你认为小明应该补做的实验是什么?
（2）补做该实验的目的是什么？
10.为测定空气中氧气的含量,小华同学打算设计如下方案:选用实际容积为4OmL的试管作反应容
器,将过量的自磷放入试管,用橡皮塞塞紧试管,通过导管与实际容积为60mL且润滑性很好的针筒注射器组成如下图的实验装置。

假设此实验能够按照小华的设想正常进行,且白磷所占体积与导管内的气体体积忽略不计,请回答下列问题:
（1）实验前,打开弹簧夹,将注射器活塞前沿从20mL 刻度处推至15mL刻度处,然后松开手,若活塞仍能返回至2OmL刻度处,则说明 :_____________;
(2)若先夹紧弹簧夹,用酒精灯加热白磷,燃烧结束,等到试
管冷却后再松开弹簧夹。

可观察到的现象为
_____________________________________________;
(3)若不使用弹簧夹,用酒精灯加热白磷,充分反应直至燃烧
结束,试管冷却。

可观察到的现象为___________________________________________;
(4)若按小华的设想进行实验,实际可能遇到诸多问题而发生危险,造成实验失败。

例如:
________________________________________________________________________.
11、某同学发现将带火星的木条伸入氧气含量约占40%的空气样品中就能复燃，那么能使带火星
的木条复燃的氧气含量的最低值是多少呢？小亮同学设计了如下实验进行探究：
第一组实验：取5只集气瓶，编号为①、②、③、④、⑤，分别装入其总容积10%、20%、30%、40%、50%的水．用排水法收集氧气，恰好把5只集气瓶中的水排去．将带火星的木条依次插入①～⑤号瓶中，记录实验现象．小亮在前一组的基础上又做了第二组和第三组实验，并进行了记录．
第一组第二组第三组集气瓶编号①②③④⑤①②③④⑤①
收集的O2占容积的体积分数（%）10 20 30 40 50 31 33 35 37 39 34
带火星木条的状况微
亮
亮
很
亮
复
燃
复
燃
很
亮
很
亮
复
燃
复
燃
复
燃
很亮
请回答下列问题：
（1）用带火星的木条验满氧气的方法是否可靠：（填
“是”或“否”）．
（2）收集的氧气占容积的体积分数最低为 %时，可使
带火星的木条复燃，这时集气瓶中氧气分数约为 %（计
算结果保留整数）。

（3）用带火星的木条直接检验双氧水受热分解产生的氧气时，往
往难以复燃，这是因为在加热生成氧气的同时产生大量水蒸汽所致，此时混合气体中氧气的体积分数随温度变化的曲线如图所示．若只考虑氧气的体积分数对实验结果的影响，欲使带火星的木条复燃，应将加热双氧水的最高温度控制在大约℃．某同学改用如图装置后能使带火星的木条复燃其原因是，反应的化学方程式为
．
（4）采取“半值法”探究能减少实验次数：例如：第一组实验若按③、④的编号顺序进行实验，即可确定下一组实验收集的氧气占容积的体积分数应在30%～40%之间，从而省去编号①、②、
⑤的实验．同理，第二组实验可以省去的实验编号为
12、由实验测知：取3．5gKMnO4晶体加热到220o C，分解放出的氧气多于按下式计算的理论量。

按下式计算的理论量为放出氧气0．354g，
△
2KMnO4 === K2MnO4 + MnO2 + O2↑
(溶于水呈紫红色) (溶于水呈绿色) (黑色,不溶)
换算成标准状况下的体积为248mL，而实际测得的氧
气为308 mL（标准状况），超过理论量为：
(308-248)m1，＝60 mL。

试回答：
⑴怎样用实验证明：超理论量的氧气不是来自MnO2？
________________________________
⑵怎样用实验证明超理论量的氧气是由K2MnO4分解产生的？（要求用KMnO4制取氧气后的残渣
实验，如图所示）______________________________________________
⑶怎样从“最后残渣”中分离出MnO2？______________________________
13、（1）右图是三支高低不同燃着的蜡烛，当用一个透明的大玻璃筒倒
扣住三支燃着的蜡烛时，最先熄灭的蜡烛是：，
原因是：。

（2）在右图的烧杯中盛有65℃的热水，杯底放有一小粒足够量的
白磷，然后将一支有刻度的空大试管垂直插人烧杯中，试管口罩住
白磷。

（已知白磷熔点为 44℃，着火点为 40℃）。

回答下列问题：实
验过程中发生现象；
该实验说明了（1），（2）。

（3）若在太空中的飞船上一个充满氧气的密封容器内，将红磷加热到
着火点使之与氧气反应，所观察到现象是。

产生这种现象的原因是。

14．按表中要求收集四瓶氢气和空气混合气，并点火实验，结果列于表中．
（1）如何收集混合气[以V（H2）/V（空气）=2：8为例]？
（2）由点火实验的结果可知，氢气在空气混合气中爆炸范围的上限在
（3）为进一步精确探究爆炸范围的上限，请再收集三瓶混合气并点火实验．写出具体的方案、结论：
15、烟道气中含有CO2、CO、N2、O2和其他一些杂质。

为测定其中各气体的含量，先把有害气体和
其他杂质除去，使气体仅为上述四种气体的混合物。

在测定时，用不同的试剂按一定顺序从混合气中分别吸收各种气体，最后剩下的是不能吸收的N2，通过每次吸收前后气体体积变化的数据按一定的计算方法求出气体分别的含量。

已知：①吸收O2用苯三酚的碱性溶液，它可以把O2吸收得相当完全。

②用CuCl的氨溶液吸收CO，为防止CuCl的氧化，在该溶液中加一些铜丝。

这样吸收CO效率很高。

③用KOH吸收CO2，非常完全。

④N2不被吸收，最后剩余的气体中有它。

试回答：
（1）为防止干扰，吸收的气体先后顺序为
（2）若把吸收CO2与吸收O2的顺序颠倒，会引起的后果
（3）若把吸收O2与吸收CO的顺序颠倒，会产生的后果
（4）通过吸收CO2、CO、O2各试剂后剩余气体有三种，并检测得他们有三种元素，他们是（5）为准确测定剩余气体中N2的体积，还要将该气体用处理后，才能检测出N2的体积。

16、某实验小组欲证明氧化铜能加快氯酸钾的分解，他们进行了如下实验：
①称取x g胆矾晶体，研细后加入10 mL蒸馏水溶解；
②将足量的NaOH溶液与上述溶液充分反应，生成蓝色沉淀，过滤
后洗涤沉淀；
③将所得沉淀转移到坩埚中，均匀缓慢加热至完全变为黑色，
研细备用；
④按下表中的质量混合好固体后，在相同条件下加热，并与MnO2
的催化效果做比较，实验时间均以生成50 mL气体为准（见图甲），
其他可能影响实验的因素均忽略。

编号KClO3质量(g) 其他物质质量(g) 待测数据
1 2.0 ∕
2 2.0 CuO 0.5
3 2.0 MnO2 0.5
回答下列问题：
（1）步骤①中的x应至少称取 g（结果保留1位小数），上述实验步骤中需要使用玻璃棒的是（填序号）。

（2）表格中的“待测数据”是指。

（3）为了较准确地测量气体体积，在读取反应前后量气管中液面的读数的过程中，应注意
（填字母编号）。

a．视线与凹液面最低处相平
b．读数前不能移动量气管和水准管
c．保持水准管静止，待水准管中液面不再上升时，立刻读数
d．读数前应上下移动水准管，待两管液面相平再读数
（4）若50mL量气管中液面的位置如图乙所示，A与B刻度间相差1 mL，刻度A为20，则此时气体的读数为。

（5）如果要进一步探究CuO在反应中是否起到催化作用，请完成后续实验。

（提示：可从催化剂的概念完成实验。

）
实验步骤设计这一步骤的目的实验表明，加入CuO后产生O2的速率比未
CuO能加快KClO3的分解
加入时快得多
17、实验室获取氮气有很多种途径，常见的3种方法是：
方法一：将氨气通入灼热的氧化铜粉末，得到纯净的氮气和铜；
方法二：将空气通过灼热的铜，得到较纯净的氮气和氧化铜粉末；
方法三：将亚硝酸钠（NaNO2）和氯化铵的混合溶液加热，氮元素全部转化为氮气。

进行实验时可选择的实验仪器如下图所示（省略夹持装置与加热装置）：
（1）方法一：制氮气所需的氨气可以用浓氨水滴加到生石灰中得到，此反应的发生装置最好选用（选填装置编号）。

请写出生石灰在此反应中的两个作用：
，。

（2）方法二：为保证所得氮气尽可能纯净，除了使用铜外，还可以向装置
（选填装置编号）中加入以除去其它杂质气体。

（3）方法三：制氮气的化学方程式为：。

（4）绿色化学是指在制造和应用化学产品时应有效利用（最好可再生）原料，消除废物和避免使用有毒的和危险的试剂与溶剂。

在制取氮气的3种方法中，联合使用方法一和方法二与单独使用方法三相比，具有很多优越性，请从绿色化学的角度进行评价：。

（5）1892年，英国科学家瑞利（Rayleigh）发现，采用方法二得到的氮气在相同条件下比方法三得到的氮气密度总是偏大5‰左右。

若上述实验设计与操作均无错误，且氮气已完全干燥，请解释产生这一现象的原因：。

18、Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水。

其原理是利用Fe2+和H2O2的反应产生能降
解污染物的活性成分。

现运用该方法降解有机污染物p-CP，探究有关因素对降解反应速率的影响。

实验探究：控制p-CP的初始浓度相同，实验温度恒定在25℃或40℃（其余实验条件见下表），设计如下对比试验。

（1）请完成以下实验设计表（表中不要留空格）。

实验编号实验目的温度/℃pH
浓度/（mg·L-1）
H2O2Fe2+
①为②③提供参照25 3 204 16.8
②探究温度对降解反应速率的影响
③25 10 204 16.8
实验测得p-CP的浓度随时间变化的关系如右图。

（2）实验①、②表明温度升高，降解反应速率______。

实验发现，温度过高时，降解反应较难发生。

请从
Fenton法所用试剂H2O2的角度分析原因：。

（3）实验③得出的结论是：pH等于10时，。

（4）为测定不同时间内有机物降解的浓度，需在不同时间从反应器中取样，并使所取样品中的降解反应立即停止下来。

根据上图中的信息，给出一种迅速停止反应的方法：
________________________________。

19、炼铜厂从含Cu2S的铜矿石中炼铜有多种方法，其中之一是：先对矿石通空气进行高温处理，
生成两种氧化物；将处理过的矿石加上一定质量未经处理的矿石，混合均匀后，隔绝空气再进行高温煅烧，结果得到金属铜和一种刺激性气体SO2。

（1）请你写出上述炼铜过程的两个化学方程式：
、。

（2）SO2是大气主要污染物之一，某中学研究性学习小组到炼铜厂附近测定周围环境中SO2的含量，他们设计了如图所示的装置进行实验，并根据环保标准来判断污染等级。

我国环境空气质量标准中对每次空气质量测定中的SO2最高质量分数限值
SO2最高质量分数限值（单位：mg/m3）
一级标准二级标准三级标准
0.15 0.50 0.70
①检查该装置的气密性时，先在试管中装入适量的
水（保证玻璃导管的下端浸没在水中），然后向外轻轻拉动注射器的活塞，你将会看到（填写实验现象），则证明该装置的气密性良好。

②二氧化硫与碘水的反应为：SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI，向试管中加入 2.0mL溶质质量分数为
0.0127%的碘水（此时溶液的密度与水的密度相近），用适量的蒸馏水稀释后再加入2～3滴淀
粉溶液A。

测定指定地点的空气中SO2含量时，推拉注射器的活塞反复抽气，A溶液由色变为无色时反应恰好完全进行。

③研究性学习小组分为甲小组和乙小组，使用相同的实验装置和溶液A，在同一地点、同时测
量空气中SO2的含量（两个小组所用时间相同、所用装置和药品均无问题）。

当反应恰好完全进行，记录抽气次数如下（假设每次抽气500mL）。

请将下表填写完整。

（保留二位小数）
不同组别的测量值
分组甲小组乙小组
抽气次数240 280
空气中SO2质量分数（单位: mg/m3）
④通过测定并计算，根据标准等级请你判断出所测地点的空气中SO2的含量属于
标准。

你认为哪个小组的测定结果更接近实际值，为什么？。

20、某课外小组查阅到：“过氧化钠(Na2O2)是种淡黄色粉末，它能和二氧化碳发生反应．同时放
出大量热量”。

于是他们设计了以下三个探究实验：
【实验l】用嘴通过玻璃管对着包有过氧化钠粉末的棉花吹气，发现棉花剧烈燃烧，燃烧后的灰烬溶于水，加入盐酸会产生能使澄清石灰水变浑浊的气体。

据此推断过氧化钠和二氧化碳两种物质反应的化学方程式为。

【实验2】按图甲所示完成装置连接(装置气密性良好)．A中装人稀盐酸和大理石，则B装置的作用是；反应一段时间后(此时样品仍呈淡黄色)，将带火星的木条伸人E中收集到的气体，发现木条马上熄灭。

于是他们对此展开争论：甲认为可能是二氧化碳过量，E中收集到的气体中含有大量二氧化碳；乙认为是二氧化碳被干燥后根本不能和过氧化钠反应，E中收集到的气体全部是二氧化碳。

则观点是正确的，为了证实这个观点，此时可以采取的简便验证方法是。

【实验3】在证实上述观点后，他们又设计了一个实验，装置如图乙。

将一团包有过氧化钠粉末的棉花塞在漏斗管中，下方点燃一支短蜡烛(蜡烛火焰与棉花不接触)，则棉花会燃烧起来吗?并简要说明理由。

21、下面是关于硫化氢的部分文献资料：
资料：常温常压下，硫化氢（H2S）是一种无色气体，具有臭鸡蛋气味，饱和硫化氢溶液的物质的量浓度为0.1mol.L-1。

硫化氢有剧毒，经黏膜吸收后危害中枢神经系统，对心脏等多种器官造成损害。

硫化氢的水溶液称氢硫酸（弱酸），长期存放会变浑浊。

硫化氢及氢硫酸能发生的反应主要有：
2H2S+O2=2H2O+2S 2H2S+3O2=2H2O+2SO2
2H2S+SO2=2H2O+3S H2S+I2=2HI+3S
H2S=H2+S H2S+CuSO4=CuS↓+H2SO4
H2S+2NaOH=Na2S+2H2O H2S+NaOH=NaHS+H2O
某研究性学习小组对资料中“氢硫酸长期存放
会变浑浊”这一记载十分感兴趣，为了探究其原因，
他们分别做了如下实验：
实验一：将H2S气体溶于蒸馏水制成氢硫酸饱
和溶液，在空气中放置1-2天未见浑浊现象。

用相
同浓度的碘水去滴定氢硫酸溶液测其浓度。

图一所示为两只烧杯中氢硫酸浓度随时间变化而减小的情况。

实验二：密闭存放的氢硫酸，每天定时取1mL氢硫酸，
用相同浓度的碘水滴定，图二所示为氢硫酸浓度随放置天
数变化的情况。

实验三：在饱和氢硫酸溶液中以极慢的速度通入空气（1-2个气泡/min），数小时未见变浑浊的现象，如图三。

实验四：盛满试剂瓶，密闭存放的饱和氢硫酸溶液隔2-3天观察，直到略显浑浊。

当把满瓶的氢硫酸倒扣在培养皿中观察2-3天，在溶液略显浑浊的同时，瓶底仅聚集有少量的气泡，随着时间的增加，这种气泡也略有增多（大），浑浊也更明显些，如图四。

请回答下列问题：
（1）实验一（见图一）中，氢硫酸的浓度随时间变化而减小的主要因素是 _。

（2）实验一和实验二中，碘水与氢硫酸反应的化学方程式为_ _。

（3）实验三的设计意图是
此实验中通入空气的速度很慢的主要原因是什么？_ （4）实验四的实验现象说明“氢硫酸长期存放会变浑浊”的主要原因可能是 _ （用反应式表示）。

为进一步证实上述原因的准确性，你认为还应做哪些实验（只需用文字简单说明实验设想，不需要回答实际步骤和设计实验方案）？
_ _。

22、19世纪末，英国科学家瑞利在对气体密度（通常在混合气体中，相对分子质量大的气体的体
积分数越大，则混合气体的平均密度就越大）进行测定的工作中，发现以不同来源的N2进行测定时，会出现不能消除的微小误差，从而导致了稀有气体的发现．在实验中，瑞利利用了如下图所示的实验系统（箭头表示气体流向），通过的气体是经过净化处理的纯氧气或空气。

（1）实验中要保证Cu丝始终保持红热，其中发生的化学反应可表示为：，高温
2NH3+3CuO===N2+3Cu+3H2O．倘若在实验中观察到铜丝变黑，可采用的措施是，在此反应过程中铜丝的作用是；浓硫酸的作用是吸收多余的氨气和
（2）当通过的气体为纯氧时，测得气体的密度为ρ1．
（3）在空气的净化过程中，为除去可能混有的H2S、CO2和水蒸气，可将气体先通过，当净化后的空气通过上述反应系统，在这种情况下测得
最终密度ρ2=1.256g•L-1．
（4）当空气直接通过灼热Cu网，测得气体的密度为ρ3．试
比较ρ1、ρ2、ρ3的大小：
23、1860年，英国化学家法拉第在为少年儿童所作的化学讲
座中做了一个有趣的“母子火焰”实验．回答下列问题：
（1）子火焰的可燃物是，蜡烛能产生母子火焰这一现象是由组成蜡烛的物质的重要物理性质决定的，该物理性质是
（2）该实验成功的关键是导气管不宜太长，且导气管的起端必须插在蜡烛母火焰的中心部位，原因是：
①
②
24. 某同学对催化剂产生了兴趣，通过查资料了解到氧化铜、氧化铁等都能加速氯酸钾的分解．为
了证明氧化铜能加快氯酸钾的分解，他们设计了实验装置，并进行气体的制备和测量实验．实验时均以生成40mL气体为标准，相关记录见下表：
实验序号KClO3质量加入其它的物质待测数据
l 1.2g 无其它物质
2 1.2g 加入少量的CuO
试回答下列问题：（l）从如图仪器中选择合适的并加以组装（填写字母）。

（2）上述实验中的“待测数据”指
（3）为探究CuO在实验2中是否起催化作用，还需探究的内容是
25．亚硫酸钠（Na2SO3）与空气接触易被氧化成硫酸钠。

现有一瓶久藏的亚硫酸钠，要检验该药品是否变质及变质程度。

有人作粗略的定量分析：将试样烘干后称取m g，用适量的蒸馏水配成溶液，加入足量的BaCl2溶液使其全部沉淀。

过滤出沉淀，经洗涤、干燥后为n g。

试回答下列问题：
（1）讨论试样在如下情况时，m与n应满足的关系：
①若试样未变质，n/m为。

②若试样全部变质，n/m为。

③若试样部分变质，n/m为。

（2）若取试样m =10.0 g，其中Na2SO3已有50%变质，则n为。

26．在25℃，101kPa条件下，将15LO2通入10LCO和H2的混合物中，使其完全燃烧，干燥后，恢复至原来的温度和压强。

⑴若剩余气体的体积是15L，则原CO和H2的混合气体中V（CO）= L, V（H2）= L。

⑵若剩余气体的体积是aL，则原CO和H2的混合气体中V（CO）：V（H2）=
⑶若剩余气体的体积是aL，则a的取值范围是。