第二单元《我们周围的空气》探究题答案版

第二单元《我们周围的空气》1、空气中氧气含量的测定（各种装置的利与弊，包括利用铁生锈装置测定空气中氧气含量）9.某化学兴趣小组进行空气中氧气含量测定，请你参与实验，并回答下列有关问题：（1）实验过程中，观察到红磷燃烧的现象是发黄光、放出热量、冒出大量的白烟；（2）图Ⅰ实验不仅可以说明氧气占空气的体积分数，还可以说明氮气具有的化学性质有不燃烧也不支持燃烧或不与红磷反应（只需写一点）．某同学用图Ⅰ实验装置测做实验时发现：集气瓶内水面上升明显小于瓶内空气体积的1/5，你认为导致这一结果的原因可能是装置漏气或红磷的量不足或没有冷却就读数(写一点即可）（3）某学生用木炭代替图Ⅰ中的红磷，当木炭停止燃烧，集气瓶冷却到室温．打开弹簧夹后，发现水不能进入集气瓶，原因是木炭燃烧生成二氧化碳气体，占了氧气的空间（4）经过研究讨论后该兴趣小组又设计了如图Ⅱ、图Ⅲ的测定空气中氧气含量的改进装置。

如图Ⅲ主要操作是：在实际容积为150mL 的集气瓶里，先装进50mL 的水，再按图连好仪器，打开止水夹，按下热的玻璃棒，白磷立即被点燃．（已知白磷在空气中燃烧生成五氧化二磷）①白磷从燃烧到熄灭冷却的过程中，瓶内水面的变化是先下降后上升；若实验非常成功，最终集气瓶中水的体积约为70 mL．②集气瓶里预先装进的50mL 水，在实验过程中起到哪些作用？ab （填写字母）a．加快集气瓶冷却b．液封导气管末端以防气体逸出c．缓冲集气瓶内气压的骤然升高．10．空气中氧气含量测定的再认识。

【经典赏析】教材中介绍了拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分（实验装置如图1）。

（1）该实验中选择使用汞的优点有BCD。

A．实验过程中没有污染B．在汞槽中起到液封的作用C．生成的化合物加热分解又能得到汞和氧气D．能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽，写出红磷燃烧的（2）实验室常用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量（装置如图2）【实验回顾】化学方程式4P+5O 2P2O5 ，其反应类型为化合反应。

兴趣小组用该方法测出的氧气含量常常远低于21％。

【提出问题】（3）用红磷燃烧的方法为什么不能准确地测定空气中氧气的含量？【进行猜想】①装置漏气；②红磷的量不足，装置内氧气有剩余；【实验与交流】（4）在老师的指导下，小明分别用过量的红磷（着火点40℃）和白磷（着火点40℃）进行该实验，用测氧气浓度的传感器测得反应后装置内氧气浓度分别为8.85％和3.21％。

请从燃烧条件的角度回答产生上述结果的主要原因。

白磷的着火点比红磷的着火点低。

【实验探究1】小明根据铁生锈的原理，探究用铁能否准确测定空气中氧气的含量。

于是进行了实验（装。

通过7天测得的数据计算出空气中氧气的含量为19.13％。

置如图3）【交流与反思】（5）与用红磷燃烧的方法相比，用铁丝生锈的方法测定的主要优点。

AB（填字母）。

A．装置内残留的氧气更少B．反应更彻底，实验结果更准确C．铁丝生锈比红磷燃烧反应更快【实验探究2】为了加快反应速率，小明通过查闻资料，利用铁粉、炭粉、氯化钠等物质又进行了实验（装置如图4）。

8 分钟后测得的数据如下表：（6）请计算出空气中氧气含量20.2%【结论与反思】（7）通过上述实验探究，选择 C （填字母）进行实验，可较为快速地完成实验并减小实验误差。

A．红磷B．白磷C．铁粉、炭粉、氯化钠、蒸馏水【拓展延伸】（8）铜也能与空气中氧气、水、二氧化碳反应而锈蚀，生成铜绿[铜绿主要成分为C u2(OH)2CO3]。

若将图3装置中的粗铁丝换成足量的铜丝进行实验，请判断能否比较准确地测定空气中氧气的含量，并说明理由。

不能、理由 a （填字母）。

a．空气中CO2含量只有约0.03％，铜不能将装置内的氧气几乎耗尽b．铜丝反应比铁丝快c．反应更彻底11．空气中氧气含量测定的再认识。

【实验回顾】下图是实验室用红磷燃烧来粗略测定空气中氧气含量的装置。

点燃（1）写出红磷燃烧的化学方程式4P +5O2-==2P2O5。

（2）实验原理：由于红磷燃烧消耗空气中的氧气，使瓶内气压减小，烧杯中水倒吸到集气瓶。

若装置的气密性良好，操作规范，用量筒测量进入瓶中水的体积，能粗略测得空气中氧气的含量。

【问题提出】有实验资料表明：燃烧过程中当氧气体积分数低于7% 时，红磷就无法继续燃烧，因此通过上述实验，测置结果与理论值误差较大。

【实验改进】Ⅰ．根据铁在空气中生锈的原理设计图10 实验装置，再次测定空气中氧气含量。

装置中饱和食盐水、活性炭会加速铁生锈。

Ⅱ.测得实验数据如表 4【交流表达】（1）根据表4 数据计算，改进实验后测得的空气中氧气的体积分数是20.2%(计算结果精确到0.1%)。

（2）从实验原理角度分析，改进后的实验结果比前者准确度更髙的原因是：①_铁的缓慢氧化使集气瓶中的氧气消耗更彻底，使实验结果更准确；②_测量时考虑到导管容积和扣除内容物后的集气瓶容积，使实验结果更准确。

12.为测定空气中氧气的含量，某学生设计了如下一些实验并进行探究。

请你参与评价或帮助他分析完成相关问题。

Ⅰ.【探究目的】测定空气中氧气的含量。

Ⅱ.【查阅资料】25℃(室温)、101kPa 下，100g 水可溶解0.1366gCO2。

Ⅲ.【提出问题】氧气约占空气体积的多少？Ⅳ.【猜想假设】若各装置都能将集气瓶中的氧气耗尽、木炭燃烧都转化成CO2、烧杯中液体都足量，忽略导管中的空气和进入导管中的液体对测量的影响，则集气瓶中吸入液体体积应该约占集气瓶容积的1/5。

Ⅴ.【实验探究】Ⅵ.【反思交流】(1) 当集气瓶中气温未冷却至室温即记录集气瓶中吸入液体体积约占集气瓶容积的体积分数为 a ，当集气瓶中气温冷却至室温后再记录集气瓶中吸入液体体积约占集气瓶容积的体积分数为 b ，则 a ＜ b(填“＞”或“＜”或“=”)。

(2) 丁方案所测数据与猜想假设数据基本吻合的原因是2NaOH+CO 2=Na 2CO 3+H 2O(用化学方程式表示)。

(3) 丙方案所测数据远小于 1/5 的主要原因是CO 2 气体在水中的溶解度不大 。

(4) 以乙方案为例，试分析在测定过程中，对测定结果带来误差的因素可能有装置气密性差、集气瓶中气温未恢复至室温就读数等 (任答两点)。

2、对食品袋中充入的防腐保鲜气体的探究（如何取样？可能使用的气体？如何证明？）13. 小红发现装有膨化食品的包装袋内都充有一定量的气体(如图所示)，她和同学对所填充气体的作用及成分产生了好奇，于是进行了如下探究。

探究一：包装内填充气体的目的是什么?（交流讨论）结合膨化食品的实际生产、销售过程，以及人们对食品安全的要求，同学们一致认为在膨化食品包装袋内填充气体的目的是：(1)防止运输过程中膨化食品被压碎；(2) 能使食品较长时间地保质、保鲜 。

小组同学的这一分析得到了老师的肯定，老师还告诉他们，包装袋内填充的是一种初中化学常见气体。

探究二：包装袋内的气体成分是什么? （猜想与假设）包装袋内的气体为：猜想 1：氧气；猜想 2：氮气；猜想 3：二氧化碳；猜想 4：二氧化硫； 猜想 5：空气。

通过分析，大家认为猜想 1 是错误的，理由是氧气化学性质比较活泼，食品易与氧气发生缓慢氧化而变质；猜想4 也是错误的，理由是 二氧化硫有刺激性气味，对人体有害。

（查阅资料）①镁能与氧气在点燃条件下反应，生成物氧化镁常温下不溶于水也不与水反应；②镁还能在氮气中燃烧，反应生成氮化镁(Mg3N2)固体；③氮化镁在常温下能与水反应生成氨气和一种难溶性碱。

镁与氧气反应的化学方程式为2Mg＋O2点燃2MgO 。

（进行实验）实验一：抽取包装袋内气体一瓶，向其中加入一定量的澄清石灰水，振荡，观察不到石灰水变浑浊的现象，小明据此推断只有猜想2 成立。

小红不同意此结论，理由是空气中含有少量的二氧化碳，也不能使澄清石灰水变浑浊，此现象只能说明猜想3不成立。

实验二：另抽取包装袋内气体一瓶，将燃着的木条伸入瓶中。

观察到木条立即熄灭，小组同学据此判断猜想5不成立，猜想 2 成立。

为进一步确认猜想2 成立，小组同学进行了实验三：3、对能使带火星木条复燃时，氧气含量的探究（如何用排水法收集氧气含量不同的各瓶气体？如何逐步缩小范围，使测定结果更加准确？）14.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．小亮在前一组实验的基础上又做了第二组和第三组实验，并进行了记录．（1）用带火星的木条验满氧气的方法是否可靠：否（填“是”或“否”）．（2）收集的氧气占容积的体积分数最低为35%时，可使带火星的木条复燃，这时集气瓶中氧气分数约为48 或49 %（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87℃．某同学改用如图装置后能使带火星的木条复燃其原因是 U 型管冷凝了水蒸气，提高了氧气的纯度，反应的化学方程式为2H2O2△2H2O+O2↑．（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①④⑤．4、有关催化剂的探究：⑴如何证明二氧化锰可作为氯酸钾分解的催化剂？从哪些方面入手进行探究？⑵一个反应只能使用一种催化剂吗？如何比较几种催化剂的催化效果？5、影响过氧化氢分解生成氧气速率的因素有哪些？（催化剂的种类？催化剂颗粒的大小？温度？过氧化氢溶液的浓度？如何判断反应速率的快慢？用何种方法收集气体？）15.资料显示，将新制的溶质质量分数为5%的H2O2溶液，加热到80℃时，才有较多氧气产生，而相同质量5%的H2O2溶液加入催化剂，常温下就会立即产生氧气，反应速度快，所需时间短。

（1）小晨按图甲装置进行实验，当试管中有大量气泡出现时，伸入带火星的木条，木条并未复燃，为此，他利用图乙装置收集气体，再用带火星的木条检验，木条复燃，那么图甲实验中带火星木条未复燃的原因是加热过氧化氢溶液的同时，溶液中的水蒸气随氧气一起逸出，环境湿度较大，氧气的量较少。

（2）小柯利用催化剂使H2O 2溶液分解制取氧气，图丙是他设计的气体发生装置，请你指出一处错误：长颈漏斗的下端未伸入液面以下。